Сила аналогий. Творчество Мюррея Гелл-Манна

Эта же аналогия не ускользнула от внимания авторов работы [37], которые сообщают: «Хорошо известно, что нерелятивистский коммутатор Гейзенберга между импульсом p и координатой q, I [p, q] = 1, не зависит от явного вида лагранжиана и приводит к не зависящим от взаимодействия точным результатам типа Томаса - Райхе - Куна [3]. Точно так же и в релятивистской динамике должны существовать не зависящие от вида взаимодействия соотношения, дающие физическую информацию без явного решения теории. Развитие этих идей и привело к алгебре токов.» [37, с.68].

10. Ошибался ли М.Гелл-Манн, используя метод аналогии?

Интеллектуальная стратегия под названием «аналогия» является весьма продуктивным инструментом порождения нового научного знания, но иногда она может приводить к неверным заключениям. Иначе говоря, при всей своей плодотворности аналогия как процедура не может быть неким универсальным алгоритмом, который всегда гарантирует правильное решение. Поэтому неудивительно, что в творчестве М.Гелл-Манна можно найти идеи, возникшие на базе этой процедуры, но не получившие экспериментального подтверждения. Одной из таких идей является его гипотеза о существовании «глобальной симметрии» (аналогичную гипотезу формулировал американский физик, лауреат Нобелевской премии 1965 г., Д.Швингер, который, разумеется, тоже ошибся). В 1957 г. М.Гелл-Манн (и независимо Д.Швингер) предположил, что сильные взаимодействия обладают более фундаментальной симметрией, чем зарядовая независимость (изотопическая инвариантность). Эта гипотеза стимулировалась рассуждениями Ю.Вигнера о существовании аналогии между электрическим и барионным зарядами. Также она мотивировалась идеей Ю.Вигнера об аналогии между сохранением электрического заряда и сохранением барионного заряда. Однако, как впервые показали Абрахам Пайс и Джон Сакураи, гипотеза М.Гелл-Манна о «глобальной симметрии» расходится с эмпирическими данными.

Описание этой гипотезы М.Гелл-Манна можно найти в монографии С.Швебера «Введение в релятивистскую квантовую теорию поля» [39]: «...Гелл-Манн [313] и Швингер [723] предложили разделить сильные взаимодействия на два класса: взаимодействия промежуточной силы, состоящие из K-мезон-барионных взаимодействий, и очень сильные, или п- мезонные, взаимодействия. В соответствии со свойством, присущим известным взаимодействиям (чем сильнее взаимодействие, тем большим числом симметрий оно обладает), Гелл-Манн и Швингер независимо постулировали более глубокое, чем зарядовая независимость, свойство симметрии для очень сильных взаимодействий, которое они назвали «глобальной симметрией. Глобальная симметрия означает, что если пренебречь п-мезонными взаимодействиями, то барионы будут образовывать вырожденный мультиплет, все члены которого имеют одну и ту же массу и одинаковые взаимодействия с п-мезонами» [39, с.285].

Далее автор пишет о том, какая аналогия заставила М.Гелл-Манна и Дж.Швингера выдвинуть гипотезу «глобальной симметрии»: «.Мы сделаем два замечания о сильных взаимодействиях. Первое из них относится к мотивировке попыток ввести «глобальное» взаимодействие, а второе касается ограничений такой схемы. Происхождение этой мотивировки связано с замечанием Вигнера [861] об аналогии между электрическим и барионным зарядами и об аналогии между сохранением электрического заряда и сохранением барионного заряда (т.е. сохранением числа тяжелых частиц). Вигнер высказал мысль, что мезонное поле играет такую же роль по отношению к барионному заряду, какую играет электромагнитное поле по отношению к электрическому заряду. Иначе говоря, точно так же, как электромагнитное поле «приводит к различиям» между электрически заряженными и нейтральными частицами, мезонное поле приводит к различиям между барионами и «легкими» частицами и непосредственно взаимодействует только с барионами. Проводя эту аналогию дальше, мы могли бы ожидать, что как при электромагнитных взаимодействиях, при которых все частицы с одинаковым зарядом взаимодействуют одним и тем же образом с электромагнитным полем, взаимодействия всех барионов с мезонным полем в точности одинаковы (если не считать различий в знаке). Глобально симметричную схему Гелл-Манна и Швингера можно рассматривать как реализацию этих замечаний Вигнера» [39, с.286].

Здесь [313] - Gell-Mann M. // Physical Review. - 1957. - Vol.106. - P.1296. [723] - Schwinger J. // Annals of Physics. - 1957. - Vol.2. - P.407.

[861] - Wigner E.P. // PNAS. - 1952. - Vol.38. - P.449.

Заключение

Современная нейробиология, используя такие эффективные методы визуализации мозга, как функциональная магнитно -резонансная томография (ФМРТ) и позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), уже приступила к исследованию нейронных механизмов мышления. Ставится задача выяснить, каким образом активность ансамблей нервных клеток (нейронов) головного мозга определяют нашу способность к творчеству, в том числе к созданию новых научных идей. Учитывая важную роль аналогии как метода творческого преобразования имеющейся информации, автор этих строк склоняется к заключению, что в основе мыслительной операции аналогии лежит процесс фазовой и амплитудно-фазовой синхронизации удаленных нейронов. Повторим аргументы, изложенные нами в статье [40]. Известно, что знания, которыми мы владеем, размещаются в разных областях мозга, соответственно, в разных (удаленных друг от друга) ансамблях нейронах. При реализации аналогии мозг, как правило, обнаруживает сходство между «далекими» по содержанию идеями, то есть выявляет связь между ними. Правило обучения Д.Хебба, которое часто формулируется как «возбуждаемся вместе - связаны вместе», относится к близко расположенным нейронным группам, поэтому не может быть нейронным коррелятом феномена аналогии. Диффузное распространение нейромедиаторов от клетки к клетке является слишком медленным процессом, поэтому тоже не может объяснить ассоциативность нашего мышления. Высокой скоростью обладает лишь фазовая синхронизация импульсной активности нервных клеток. Это говорит о том, что лишь фазовая синхронизация удаленных нейронных ансамблей, хранящих разные идеи (знания), может быть реальным механизмом мышления, основанного на аналогиях. И, скорее всего, именно эта синхронизация (в сочетании с большим багажом физических знаний) обеспечила творческую продуктивность М.Гелл- Манна.

Литература: