Конец науки: Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки - Хорган Джон (читать книги бесплатно полностью txt) 📗
Воодушевленные этим успехом, ученые в поисках более глубокой теории вышли далеко за пределы стандартной модели. Ими руководило математическое свойство под названием симметрия, позволяющее элементам системы подвергаться трансформациям — по аналогии с вращением или отражением в зеркале — без фундаментальных изменений. Симметрия стала sine qua поп (без чего нет, лат. — Пер.)физики частиц. В поисках теорий с более глубокими симметриями теоретики стали обращаться к измерениям более высокого порядка. Точно так же, как астронавт, поднимающийся над двумерной плоскостью Земли, может лучше понять ее глобальную симметрию, так и теоретики различают симметрии более высокого порядка, лежащие в основе взаимодействия частиц.
Одна из самых насущных проблем в физике частиц возникает из определения частиц как точек. Как деление на ноль ведет к бесконечности и таким образом к бессмысленному результату, так и расчеты, включающие подобные точкам частицы, часто заканчиваются чушью. Создав стандартную модель, физики смогли просто выкинуть все эти проблемы. Но относительность Эйнштейна, с ее искажениями пространства и времени, казалось, требовала даже более радикального подхода.
В самом начале восьмидесятых многие физики поверили, что этот подход представляет теория суперструн. Эта теория заменила подобные точкам частицы крохотными энергетическими петлями, которые исключали абсурдности, возникающие при расчетах. Как вибрация струн скрипки порождает различные звуки, так и вибрация этих струн может генерировать все силы и частицы физического косма. Суперструны могли устранить и одну из трудностей физики частиц: возможность того, что не существует никакого окончательного основания для физической реальности, а есть только бесконечная последовательность все меньших и меньших частиц, вставленных одна в другую, подобно матрешкам. В соответствии с теорией суперструн существует фундаментальная шкала, за которой все вопросы, касающиеся пространства и времени, становятся бессмысленными.
Однако эта теория страдает от нескольких проблем. Во-первых, кажется, что есть бессчетные возможные версии, и теоретики не могут узнать, какая из них правильная. Более того, думают, что суперструны существуют не только в четырех измерениях, в которых живем мы (три измерения пространства плюс время), но также и в шести дополнительных измерениях, которые некоторым образом «уплотнены» или сжаты в бесконечно малые шарики в нашей Вселенной. В конце концов, струны так же малы в сравнении с протоном, как протон в сравнении с Солнечной системой. В некотором смысле они более отдалены от нас, чем квазары, маячащие у дальнего края видимой Вселенной. Сверх-проводимый суперколлайдер, который должен был провести физиков гораздо глубже в микрокосм, чем любой предшествующий ускоритель частиц, составил бы 54 мили в диаметре. Для того чтобы исследовать косм, в котором, как думают, находятся суперструны, физикам придется построить ускоритель частиц размером в 1000 световых лет в окружности. (А всю Солнечную систему можно облететь за один световой день.) И даже ускоритель такого размера не позволит нам увидеть дополнительные измерения, в которых действуют суперструны.
Мрачность Глэшоу
Одно из удовольствий, которыми может насладиться журналист, пишущий о науке, — это ощущение превосходства над обычными журналистами. Самой примитивной репортерской особью, с моей точки зрения, является тип, который находит женщину, ставшую свидетельницей того, как какие-то подонки зарезали ее сына у нее на глазах, и спрашивает: «Как вы себя чувствуете?» Тем не менее осенью 1993 года я получил подобное задание. Я только начал статью о будущем физики частиц, когда Конгресс США навсегда похоронил сверхпроводимый суперколлайдер. (Подрядчики уже потратили более 2 миллиардов долларов и вырыли в Техасе тоннель длиной 15 миль.) На протяжении следующих нескольких недель мне приходилось встречаться с учеными, занимающимися физикой частиц, которые только что стали свидетелями жестокого убийства их самой светлой надежды на будущее, и спрашивать их: «Как вы себя чувствуете?»
Самым мрачным местом, которое я посетил, оказалась кафедра физики в Гарвардском университете. Кафедрой заведовал Шелдон Глэшоу ( Sheldon Glashow), который вместе со Стивеном Вайнбергом (Steven Weinberg)и Абдусом Саламом (Abdus Salani)получил Нобелевскую премию за создание объединенной теории электромагнитного и слабого взаимодействия. В 1989 году Глэшоу вместе с биологом Гюнтером Стентом участвовал в симпозиуме под названием «Конец науки?» в Колледже Густава Адольфа. Глэшоу выступил с пылким опровержением «абсурдной» предпосылки симпозиума о том, что философский скептицизм вытравляет веру в науку как «объединенное, общее, объективное занятие». Разве кто-либо сомневается в существовании колец Юпитера, обнаруженных Галилеем несколько столетий назад? Разве кто-либо сомневается в современной теории болезни?
— Микробы видимы и уничтожаемы, — объявил Глэшоу, — а не воображаемы и невоображаемы.
Наука, конечно, снижает темп, согласился Глэшоу, но не из-за атак необразованных, антинаучных софистов. Его собственной области физики частиц «угрожают совсем с другого направления: ей угрожает ее же успех». Последнее десятилетие исследований принесло бесконечные подтверждения стандартной модели физики частиц, «но не открыло ни малейшего недостатка, ни малейшего несоответствия… У нас нет экспериментальных намеков или подсказок, которые могли бы направить нас на создание более амбициозной теории». В заключение Глэшоу выдал полную надежд фразу:
— Дорога природы часто казалась непроходимой, но мы всегда преодолевали ее.
В других заявлениях Глэшоу не был верен этому радостному оптимизму. Одно время он возглавлял поиск единой теории. В семидесятые годы он предложил несколько подобных теорий, хотя ни одна не была такой амбициозной, как теория суперструн. Но с приходом суперструн Глэшоу разочаровался в поиске унификации. Те, кто работает над суперструнами и другими общими теориями, больше не занимаются физикой, заявил Глэшоу, потому что их размышления вышли даже за пределы любого возможного эмпирического теста. Глэшоу с коллегой жаловались в одном эссе, что «рассмотрение суперструн может вылиться в деятельность, так же далекую от традиционной физики частиц, как физика частиц от химии, которая будет преподаваться на факультетах богословия будущими учеными, похожими на средневековых теологов». Они добавляли, что «впервые со времен раннего средневековья, мы видим, как может закончиться наш благородный поиск, когда вера еще раз заменит науку» [64]. Когда физика частиц выходит за косм эмпирического, как предполагал Глэшоу, она может опуститься до скептицизма и, в конце концов, до релятивизма.
Я взял интервью у Глэшоу в Гарварде в ноябре 1993 года, вскоре после конца сверхпроводимого суперколлайдера. Его тускло освещенный кабинет, заставленный рядами темных, покрытых толстым слоем лака книжных шкафов и застекленных шкафчиков, был мрачен, как морг. Сам Глэшоу, крупный мужчина, беспокойно жевавший конец потухшей сигары, казался там слегка не к месту. У него были седые, спутанные волосы Нобелевского лауреата по физике, а линзы очков равнялись по толщине линзам телескопа. Тем не менее в профессоре Гарварда можно было еще разглядеть сильного паренька с быстрой речью из Нью-Йорка, каким когда-то был Глэшоу.
Глэшоу пришел в ужас от конца суперколлайдера. Физика, подчеркнул он, не может двигаться вперед только на одной чистой мысли, как утверждали энтузиасты суперструн. Теория суперструн «никуда не привела несмотря на всю шумиху», проворчал он. Более века назад некоторые физики пытались изобрести общие теории; конечно, они потерпели неудачу, потому что ничего не знали ни об электронах, ни о протонах, ни о нейтронах, ни о квантовой механике.
— А теперь мы настолько самоуверенны, что считаем: уже сейчас у нас есть вся экспериментальная информация, позволяющая создать этот Святой Грааль теоретической физики — общую теорию? Не думаю. Полагаю, что естественные явления, конечно, еще преподнесут нам сюрпризы, которые они пока скрывают от нас, но мы их не найдем, если не будем искать.
