Неприятности с физикой: взлёт теории струн, упадок науки и что за этим следует - Смолин Ли (книги онлайн полностью .TXT) 📗

Нильс Бор был даже более экстремальным случаем. Мара Беллер, историк, которая детально изучала его работу, отмечает, что в его исследовательской записной книжке не было ни единого расчёта, а только словесные аргументы и картинки [135]. Луи де Бройль сделал изумительное предположение, что, если свет является как частицей, так и волной, возможно, что электрон и другие частицы также ведут себя как волны. Он предложил это в 1924 году в тезисах на доктора философии, которые не впечатлили его экзаменаторов и потерпели бы неудачу, если бы не поддержка Эйнштейна. Насколько я знаю, он никогда больше не сделал в физике ничего столь же важного. Имеется только одна личность, о которой я могу думать одновременно как о провидце, так и о лучшем математике своего времени: Исаак Ньютон; на самом деле, почти всё, что касается Ньютона, уникально и непостижимо.

Как отмечалось в предыдущей главе, Томас Кун ввёл различие между «нормальной наукой» и научными революциями. Нормальная наука основывается на парадигме, которая является хорошо определённой практикой с фиксированной теорией и фиксированным массивом вопросов, экспериментальных методов и вычислительных методик. Научная революция происходит, когда рушится парадигма, то есть когда теория, на которой она основана, терпит неудачу в предсказании или объяснении результатов экспериментов [136]. Я не думаю, что наука всегда работает таким образом, но определённо имеются нормальные и революционные периоды, и наука действует в течение этих периодов различным образом. Суть в том, что в нормальной и революционной науке важны различные виды людей. В нормальные периоды вам нужны только люди, которые, независимо от степени их воображения (которая вполне может быть высокой), на самом деле хороши в работе с техническим инструментарием — давайте назовём их мастерами-ремесленниками. Во время революционных периодов вам нужны пророки, которые могут вглядеться прямо в темноту.

Мастера-ремесленники и пророки приходят в науку по разным причинам. Мастера-ремесленники приходят в науку, большей частью, потому, что они открыли в школе, что это для них хорошо. Они являются обычно лучшими студентами в своих математических и физических классах от начальной школы и на всём пути до аспирантуры, где они, наконец, встречают равных себе. Они всегда были в состоянии решить математические проблемы быстрее и более аккуратно, чем их одноклассники, так что решение проблем есть именно то, на основании чего они склонны оценивать других учёных.

Пророки совершенно другие. Они мечтатели. Они идут в науку потому, что у них есть вопросы о природе бытия, на которые школьные учебники не отвечают. Если они не становятся учёными, они могут быть артистами или писателями, или могут окончить богословскую школу. Однако стоит ожидать, что представители этих двух групп не понимают друг друга и не доверяют друг другу.

Общая неудовлетворённость пророков в том, что стандартное образование в физике игнорирует исторический и философский контекст, в котором развивается наука. Как указывал Эйнштейн в письме молодому физику, который противился его попыткам добавить философию в его курс физики:

Конечно, некоторые люди являются смесью того и другого. Аспирантуры не готовят никого, кто не был бы в высшей степени компетентен с технической стороны. Но большинство физиков-теоретиков, которых я знаю, попадают в ту или в другую группу. Как насчёт меня? Я думаю о себе как о потенциальном пророке, который, к счастью, достаточно хорош в своих умениях, чтобы время от времени делать вклад в решение проблем.

Когда я впервые, будучи студентом, столкнулся с категориями Куна о революционной и нормальной науке, я был сбит с толку, поскольку не мог сказать, в каком периоде мы находились. Если я рассматривал группы вопросов, которые оставались открытыми, мы явно прошли часть пути через революцию. Но если я рассматривал, как работали люди вокруг меня, мы с той же очевидностью делали нормальную науку. Имелась парадигма, которой была стандартная модель физики частиц и экспериментальная деятельность, которая эту модель подтверждала, и всё это нормально прогрессировало.

Теперь я понимаю, что моё замешательство было свидетельством кризиса, который мной исследовался в настоящей книге. Мы на самом деле находимся в революционном периоде, но пытаемся выйти из него, используя неадекватные инструменты и организацию нормальной науки.

Итак, это моя основная гипотеза по поводу последних двадцати пяти лет физики. Не может быть сомнений, что мы находимся в революционном периоде. Мы капитально застряли, и нам нужны настоящие пророки, причём очень сильно. Но прошло много времени с момента, когда понадобились пророки. У нас было несколько монументальных провидцев в начале двадцатого столетия: Эйнштейн среди них, но также Бор, Шрёдингер, Гейзенберг и несколько других. Они не смогли завершить революцию, которую они начали, но они создали частично успешные теории — квантовую механику и ОТО, — чтобы мы их достраивали. Развитие этих теорий требовало много тяжёлой технической работы, которая для нескольких поколений физиков была «нормальной наукой», в которой преобладали мастера-ремесленники. На самом деле переход от доминирования европейцев к доминированию американцев, который имел место в 1940-е, был очень большим триумфом ремесленников над пророками. Как отмечалось, он свёлся к полному изменению стиля теоретической физики от задумчивой основательной манеры Эйнштейна и равных ему людей к прагматической агрессивной манере, которую нам дала стандартная модель.

Когда я изучал физику в 1970-е, было почти так, как если бы мы были научены смотреть свысока на людей, которые размышляли над основополагающими проблемами. Когда мы задавали вопросы о фундаментальных проблемах в квантовой теории, нам говорили, что их никто полностью не понимает, но это касалось тех, кто не составлял большой части науки. Работа заключалась в принятии квантовой механики как данности и применении её к новым проблемам. Образ мышления был прагматическим; «Заткнись и вычисляй» было мантрой. Люди, которые не могли уйти от своих опасений по поводу смысла квантовой теории, рассматривались как неудачники, которые не могли делать работу.

Как тот, кто пришёл в физику через чтение эйнштейновских философских мечтаний, я не мог бы принять такие рассуждения, но несовершеннолетие было простодушным, и я следовал им как можно лучше, насколько мог. Вы могли сделать карьеру, только работая в рамках квантовой теории как данной, не подвергая её вопросам. Счастливые обстоятельства дали мне некоторое время в Институте перспективных исследований в Принстоне, но здесь не имелось памяти об эйнштейновском способе делать науку — только пустой бронзовый бюст, молчаливо вглядывающийся куда-то около библиотеки.

Но революция была не завершена. Стандартная модель физики частиц определено была триумфом прагматического стиля развития физики, но её триумф, как теперь кажется, также отмечает и её пределы. Стандартная модель и, вполне возможно, инфляция осуществляется, пока мы могли идти путём нормальной науки. С тех пор мы завязли, поскольку то, в чём мы нуждались, это вернуться к революционной разновидности науки. Ещё раз, нам нужно несколько пророков. Проблема в том, что сегодня таких вокруг очень немного, так как наука очень долго делалась таким образом, который редко понимает и едва терпит их.