Кошмары окончательной теории

 

У Стивена Вайнберга (Steven Weinberg)  щеки-яблочки, азиатский разрез глаз, седые волосы отдают рыжиной. Он похож на большого, держащегося с достоинством эльфа. У него бы хорошо получилось сыграть Оберона, короля эльфов из «Сна в летнюю ночь». Как и король эльфов, Вайнберг продемонстрировал сильное влечение к тайнам природы, способность различать неуловимые образцы среди потока данных, льющегося из ускорителей. В книге «Мечты об окончательной теории» (Dreams of a Final Theory,  1993) он попытался сделать так, чтобы редукционизм, философия сведения высшего к низшему, звучал романтично. Физика частиц — это высшая точка эпического поиска, «древнего поиска принципов, которые не могут быть объяснены терминами более глубоких принципов». Есть сила, движущая науку, указывает он, и это — простой вопрос «почему? ». Этот вопрос заставлял физиков все глубже и глубже погружаться в сердце природы. В конце концов, утверждает он, сведение объяснений до все более и более простых принципов приведет к окончательной теории. Вайнберг предполагал, что суперструны могут привести к этому высшему объяснению.

Вайнберг, как и Виттен и почти все остальные его коллеги, глубоко верит в способность физики постичь абсолютную истину. Но одна черта делает Вайнберга очень интересным оратором, выступающим от своего племени: в отличие от Виттена он четко понимает, что его вера — это только вера; Вайнберг знает, что говорит он с философским акцентом. Если Эдвард Виттен — философски наивный ученый, то Вайнберг совершенно лишен наивности и простоты, что, возможно, пошло на благо его области.

Впервые я встретился с Вайнбергом в Нью-Йорке в марте 1993 года — во время затишья, до того как убили суперколлайдер, — на ужине, устроенном в честь публикации книги «Мечты об окончательной теории». Он был в прекрасном настроении, сыпал шутками и анекдотами об известных коллегах и размышлял вслух, как пройдет интервью с известным телеведущим Чарли Роузом, намеченное на поздний вечер того же дня. Желая произвести впечатление на Нобелевского лауреата, я стал сыпать именами. Я упомянул, что Фримэн Дайсон (Freeman Dyson)  недавно сказал мне, что идея об окончательной теории — самообман.

Вайнберг улыбнулся. Большинство его коллег, сказал он, верят в окончательную теорию, хотя многие из них предпочитают не делиться этой верой. Я упомянул еще одно имя, Джека Гиббонса (Jack Gibbons), которого недавно избранный Билл Клинтон назначил советником по научным вопросам. Я сказал, что недавно брал интервью у Гиббонса, и тот намекнул, что Соединенные Штаты в одиночку не смогут позволить себе суперколлайдер. Вайнберг нахмурился и покачал головой, пробормотав что-то о вызывающем тревогу отсутствии понимания обществом интеллектуальных преимуществ фундаментальных исследований.

Ирония заключается в том, что сам Вайнберг в книге «Мечты об окончательной теории» привел слишком мало аргументов в пользу того, почему обществу следует  поддерживать дальнейшие исследования в физике частиц. Он осторожно признал, что ни сверхпроводимый суперколлайдер, ни какой-либо другой земной ускоритель частиц не смогут предоставить прямое подтверждение окончательной теории; физикам в конце концов придется полагаться на математические ясность и последовательность как направляющие. Более того, окончательная теория может не иметь никакой практической ценности. Самым удивительным признанием Вайнберга было то, что окончательная теория может не открыть, что Вселенная имеет смысл в человеческих терминах. Как раз наоборот. Он повторил печально известное заключение из более ранней книги: «Чем более Вселенная кажется понятной, тем более она кажется бессмысленной»[66]. И хотя этот комментарий «преследовал его с тех пор», Вайнберг не собирался от него отказываться. Вместо того он подробно рассуждал на эту тему: «По мере обнаружения все большего и большего количества физических принципов кажется, что они имеют к нам все меньшее и меньшее отношение»[67]. Казалось, что Вайнберг признает, что все наши «почему» в конце концов превратятся в «потому». Его версия окончательной теории вызывала в памяти книгу Дугласа Адамса «Путеводитель путешественника по Галактике» (Douglas Adams, The Hitchhiker's Guide to Galaxy). В этой научно-фантастической комедии, опубликованной в 1980 году, ученые наконец находят ответ к загадке Вселенной, и этот ответ… 42. (Адамc занимался философией науки в открыто литературной манере.) Когда я снова встретился с Вайнбергом в марте 1995 года в Техасском университете в Остине, сверх-проводимый суперколлайдер был уже мертв и похоронен. Просторный кабинет Вайнберга был завален периодическими изданиями, свидетельствовавшими о широте его интересов: международные отношения, история, я также заметил множество журналов по физике. На одной стене висела доска, украшенная обязательными математическими каракулями. Вайнберг говорил так, словно для этого ему приходилось прилагать значительные усилия. Он постоянно вздыхал, его лицо искажала гримаса, он зажмуривал глаза, тер их, даже когда его глубокий, монотонный голос продолжал звучать. Он только что пообедал и, вероятно, чувствовал послеобеденную сонливость. Но я предпочитал думать, что он размышляет над трагической дилеммой физиков частиц: они будут прокляты, если выведут окончательную теорию, и прокляты, если этого не сделают.

Сейчас «ужасное время для физики частиц», признал Вайнберг.

— Еще никогда не было так мало возбуждающих интерес экспериментов, предлагающих на самом деле новые идеи или теории, способные сделать новые и качественно отличные типы предсказаний, которые затем разродятся экспериментами.

Со смертью суперколлайдера и замораживанием планов создания новых ускорителей из-за отсутствия финансирования в Соединенных Штатах у этой области науки мрачные перспективы. Странно, но выдающиеся студенты все равно продолжают приходить в физику частиц, студенты, которые «вероятно, лучше, чем мы того заслуживаем», добавил Вайнберг.

Хотя Вайнберг разделял веру Виттена в то, что физика движется в направлении абсолютной истины, он четко осознавал философские трудности защиты своей позиции. Он понимал, что «технологии, при помощи которых мы решаем принять физические теории, очень субъективны». Умные философы всегда смогут выступить с обвинением, что ученые, занимающиеся физикой частиц, «все это придумывают». (В книге «Мечты об окончательной теории» Вайнберг даже признается, что ему нравятся работы философа-анархиста Пауля Фейерабенда.) С другой стороны, сказал мне Вайнберг, стандартная модель физики частиц, «независимо от эстетики, теперь уже проверена, как проверяли лишь немногие теории, и она в самом деле работает. Если бы это была просто социальная концепция, то она бы давно развалилась».

Вайнберг понимал, что физики никогда не смогут доказать,  что теория является окончательной, так, как математики доказывают теоремы; но если теория даст объяснение всем экспериментальным данным — массе частиц, силе всех сил, — физики в конце концов перестанут ставить ее под сомнение.

— Я не думаю, что оказался здесь для того, чтобы быть хоть в чем-то уверенным, — сказал Вайнберг. — Большая часть философии науки, которая идет от древних греков, была отравлена поиском точности, который кажется мне ложным. Наука — слишком большое удовольствие, чтобы хвататься за голову, потому что мы в чем-то не уверены.

Вайнберг предполагал, что даже пока он говорит, кто-то может вводить окончательную, правильную версию струнной теории в Интернет.

— Если получены результаты, согласующиеся с экспериментом, то можно будет сказать: «Вот она», даже если исследователи никогда не смогут обеспечить прямые доказательства самих струн или дополнительных измерений, в которых, как предполагают, они обитают; в конце концов, атомная теория материи была принята, потому что она срабатывала, а не потому, что эксперименты могли создать картинки атомов. Я согласен, что струны находятся гораздо дальше от прямого восприятия, чем атомы, а атомы гораздо дальше от прямого восприятия, чем стулья, но я не вижу в этом никакой философской непоследовательности.

В голосе Вайнберга было мало уверенности. Глубоко внутри он, конечно, знал, что теория суперструн на самом деле — это прорыв в физике, гигантский скачок вперед. Вскочив, он забегал по комнате. Он брал в руки разные предметы, вертел их с отрешенным видом, клал назад, все время продолжая говорить. Он повторял снова и снова, что его вера в то, что окончательная теория в физике будет представлять собой самое фундаментальное из всех возможных достижений науки — базис всех других знаний. Конечно, некоторые комплексные явления, такие как турбулентность, экономика или жизнь, требуют своих собственных, особых законов и обобщений. Но если кто-то спросит, почему эти принципы истинны, добавил Вайнберг, то этот вопрос ведет к окончательной теории физики, на которой все держится.

— Вот что делает науку иерархией. И это в самом деле иерархия, а не просто беспорядочно сплетенная сеть.

Многие ученые не могут вынести эту истину, сказал Вайнберг, но от нее не убежать.

— Их окончательная теория — это то, что объясняет наша окончательная теория.

Если неврологи когда-нибудь объяснят сознание, то сделают это, используя термины мозга, «а мозг представляет собой результат исторических случайностей и общих принципов химии и физики». Наука, несомненно, будет развиваться после окончательной теории, возможно, вечно, но она что-то потеряет. «Будет чувство грусти» в отношении достижения окончательной теории, сказал Вайнберг, так как она приведет к завершению великого поиска фундаментальных знаний.

По мере того как Вайнберг продолжал говорить, он рисовал окончательную теорию, используя все возрастающее количество негативных терминов. Когда я спросил, будет ли когда-нибудь прикладная струнная теория, Вайнберг поморщился. [В книге «Гиперпространство» (1994) физик Мичио Каку (Michio Kaku, Hyperspace)  предвидел день, когда прогресс в струнной теории позволит нам посетить другие Вселенные и путешествовать во времени.] Вайнберг предупредил, что «пески истории науки белы от костей» тех, кто не смог предвидеть применение разработок в науке, но прикладную струнную теорию «трудно себе представить».

Вайнберг также сомневался, что окончательная теория устранит все пресловутые парадоксы квантовой механики.

— Я склонен думать, что это просто загадки в том смысле, в каком мы говорим о квантовой механике, — сказал Вайнберг.

Один из способов решить эти загадки, добавил он, это принять мультимировую интерпретацию квантовой механики. Предложенная в пятидесятые годы, эта интерпретация пытается объяснить, почему акт наблюдения физиком заставляет частицу, такую как электрон, выбирать только одну орбиту из многих, допускаемых квантовой механикой. В соответствии с данной интерпретацией, электрон фактически следует по всем возможным орбитам, но в разных Вселенных. Но в этом объяснении есть свои, вызывающие беспокойство аспекты, согласился Вайнберг.

— Может быть еще одна дорога в параллельном времени, где Джон Уилкс Бутс (в 1865 году смертельно ранил президента Линкольна. — Пер.}  не попал в Линкольна и… — Вайнберг помедлил. — Я в некотором роде надеюсь, что вся проблема уйдет, но такого может и не случиться. Может оказаться, что таким образом устроен мир.

А стоит ли ожидать от окончательной теории, что она сделает мир понятным, или это слишком? Я не успел закончить вопрос, а Вайнберг уже начал кивать.

— Да, это слишком, — ответил он.

Правильным языком науки является математика, напомнил он мне. Окончательная теория «должна сделать так, чтобы Вселенная показалась правдоподобной и так или иначе узнаваемо логичной для людей, знакомых с языком математики, но может пройти много времени до того, как это будет иметь смысл для других людей». Окончательная теория также не обеспечит человечество руководством, как жить.

— Мы научились полностью разделять ценные суждения и истинные суждения, — сказал Вайнберг. — Не представляю, чтобы мы вернулись назад и стали их соединять.

Наука «несомненно, способна помочь найти последствия твоих действий, но она не может сказать, каких последствий тебе следует желать. И вот это кажется мне абсолютной разницей».

Вайнберг непримиримо относился к тем, кто предполагал, что окончательная теория откроет цель Вселенной или «Божий разум», как однажды выразился Стивен Хокинг (Stephen Hawking). Как раз наоборот. Вайнберг надеялся, что окончательная теория исключит мечтательные раздумья, мистицизм и суеверия, заполняющие мысли многих людей, даже физиков.

— Пока мы не знаем фундаментальных правил, — сказал он, — мы можем надеяться, что найдем что-то типа заботы о людях, например, какой-то направляющий божественный план, встроенный в базовые правила. Но когда мы обнаружим, что базовые правила квантовой механики и некоторые принципы симметрии безличностны и холодны, то получим демистифицирующий эффект. По крайней мере, мне хотелось бы увидеть именно это.

Лицо Вайнберга посуровело, и он продолжил:

— Несомненно, я не стану спорить с людьми, утверждающими, что физика в моем или ньютоновском стиле в некотором роде разочаровала. Но если таков мир, то нам лучше это знать. Я вижу его как часть взросления наших особей, это похоже на то, как ребенок узнаёт, что никаких эльфов не существует. Лучше узнать, что эльфов нет, хотя мир с ними более восхитителен.

Вайнберг прекрасно понимал, что много людей жаждут другого послания от физики. Утром в день интервью он услышал, что Пол Дэвиес (Paul Davies), австралийский физик, получил премию в один миллион долларов за «продвижение общественного понимания Бога, или духовности». Дэвиес написал множество книг, самой заметной из которых является «Божий разум» (The Mind of God), высказывая предположение, что законы физики открывают план, лежащий в основе природы, план, в котором человеческое сознание может играть центральную роль. Рассказав мне о премии Дэвиеса, Вайнберг невесело рассмеялся.

— Я думал послать Дэвиесу телеграмму и спросить: «А ты случайно не знаешь какой-нибудь организации, готовой заплатить миллион за работу, показывающую, что никакого божественного плана не существует? »

В «Мечтах об окончательной теории» Вайнберг довольно резко обошелся со всеми разговорами о божественном плане. Он поднял неприятный вопрос о человеческих страданиях. Что это за план, допускающий Холокост и другие бесконечно злые дела? Кто это запланировал? Многие физики, потрясенные силой своих математических теорий, предположили, что Бог — геометр. Вайнберг ответил, что не видит, почему нам следует интересоваться Богом, который кажется так мало заинтересованным в нас, независимо от того, насколько он хорош в геометрии.

Я спросил Вайнберга, что дает ему силу поддерживать такое мрачное (и, по-моему, точное) видение состояния человечества.

— Мне в некотором роде нравится моя трагическая точка зрения, — ответил он с легкой улыбкой. — В конце концов, что бы вы предпочли увидеть — трагедию или… — он помедлил, улыбка сошла с его губ. — Ну, некоторые люди предпочли бы увидеть комедию. Но… Я думаю, что трагический взгляд добавляет жизни определенное измерение. В любом случае, это лучшее, что у нас есть.

Он в задумчивости уставился в окно своего кабинета. К счастью для Вайнберга, из его окна не открывается вид на печально известную башню, откуда сумасшедший студент Техасского университета Чарльз Уитмен в 1966 году расстрелял 14 человек. Окна кабинета Вайнберга выходят на красивую церковь в готическом стиле, которая служит теологической семинарией университета. Но казалось, что Вайнберг не смотрит на церковь — или на что-то еще в материальном мире.

 

 

Больше никаких сюрпризов

 

Даже если у общества будут желание и средства для строительства больших ускорителей и таким образом будет поддержана жизнь физики частиц — по крайней мере временно, — насколько вероятно, что физики узнают нечто по-настоящему новое и удивительное, как, например, квантовая механика? Не очень вероятно, по мнению Ханса Бете (Hans Bethe). Профессор Корнуэльского университета Бете в 1967 году получил Нобелевскую премию за работу по углеродному циклу термоядерного синтеза в звездах; другими словами, он показал, как звезды светят. Он также возглавлял теоретический отдел Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны. В этой должности он сделал самые лучшие расчеты в истории планеты (хотя допрос является спорным). Эдвард Теллер (Edward Teller)  (по иронии судьбы ставший позднее в научном сообществе самым ярым апологетом ядерного оружия) сделал расчеты, свидетельствующие, что огненный шар атомного взрыва может сжечь атмосферу Земли и вызовет пожар, который уничтожит весь мир. Ученее, изучавшие предположение Теллера, отнеслись к нему очень серьезно: в конце концов, они все исследовали неизвестную область. Затем Бете изучил проблему и сделал свои расчеты. Он определил, что Теллер ошибся: огненный шар не распространится[68].

Никому не следует делать расчеты, от которых зависит судьба Земли. Но если все-таки кто-то должен, то я v выберу Бете. Он источает мудрость и целеустремленность. Когда я спросил, были ли у него сомнения в том, что произойдет, за несколько мгновений до того, как в Аламогордо была взорвана бомба, он покачал головой. Нет, ответил он. Единственное, что его беспокоило, — это чтобы взрыватель сработал правильно. В ответе Бете не было и следа бахвальства. Он сделал расчеты и доверял им. (Задумываешься, доверил бы Эдвард Виттен судьбу Земли предсказанию, основанному на суперструнах.)

Когда я спросил его о будущем его области, Бете сказал, что в физике есть еще много нерешенных вопросов, включая те, которые поднимает стандартная модель. Более того, будут важные открытия в физике твердого тела. Но, по мнению Бете, никакие из этих шагов вперед не принесут революционных изменений в основах физики. В качестве примера Бете привел обнаружение так называемых высокотемпературных сверхпроводников, являющихся самым удивительным шагом вперед в физике за несколько десятилетий. Эти материалы, первые сообщения о которых появились в 1987 году, пропускают электричество совсем без сопротивления при относительно высоких температурах (которые все равно гораздо ниже нуля градусов по Цельсию).

— Это ни в коей мере не изменило наше понимание электропроводимости или даже сверхпроводимости, — сказал Бете. — Базовой структуре квантовой механики, квантовой механике без относительности, — вот этой базовой структуре пришел конец.

Фактически «осмысление атомов, молекул, химической связи и так далее закончилось к 1928 году». Может ли когда-нибудь в физике произойти еще одна революция, подобная той, что дала квантовую механику?

— Очень маловероятно, — ответил Бете устало.

Фактически все, кто верит в окончательную теорию, соглашаются: что бы ни формировало ее, это в любом случае будет квантовая  теория. Стивен Вайнберг в разговоре со мной предположил, что окончательная теория в физике «может быть так же удалена от того, что мы теперь понимаем под квантовой механикой, как квантовая механика от классической механики». Но он так же, как и Ханс Бете, не думал, что окончательная теория в каком-либо виде вытеснит квантовую механику.

— Я думаю, что квантовая механика навсегда останется с нами, — сказал Вайнберг. — Так что в этом смысле развитие квантовой механики может быть более революционным, чем что-либо до нее или после.

Замечания Вайнберга напомнили мне об эссе, опубликованном в «Физике Тудей» в 1990 году, в котором физик Дэвид Мермин (David Mermiri)  из Корнуэльского университета вспоминает, как некий профессор Моцарт (фактически эксцентричное альтер эго  Мермина) пожаловался, что «физика частиц за последние 40–50 лет была разочарованием. Кто бы мог предположить, что за полвека мы не узнаем ничего поистине глубокого! » Когда Мермин спросил фиктивного профессора, что он имел в виду, тот ответил: «Все, чему научила нас физика частиц об основной тайне, — это то, что квантовая механика до сих пор работает. Идеально, насколько может судить каждый. Ну и разочарование! »

 

 

⇐ Предыдущая45678910111213Следующая ⇒

Поделиться: