Текст книги "Конец науки: Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки"

Автор книги: Джон Хорган

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 27 страниц)

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]64
  Glashow, Sh. and Ginsparg, P. Desperaterly Seeking Super-Physics Today, May 1968, p. 7. strings,


[Закрыть]. 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.

– Но разве в физике нечего делать, кроме унификации?

– Конечно есть, – резко ответил Глэшоу. – Астрофизика, физика конденсаторов и даже вспомогательные области физики частиц не занимаются унификацией. Физика – это очень большой дом, наполненный интересными загадками, – сказал он (используя термин Томаса Куна для проблем, решение которых просто усиливает превалирующую парадигму). – Конечночто-то сделают. Но вопрос в том, приближаемся ли мы к Святому Граалю.

Глэшоу верил, что физики продолжат искать «какие-то небольшие интересные штучки в каких-то местах. Что-то занятное, что-то новое. Но это совсем не то, что поиск, в котором мне посчастливилось участвовать на протяжении моей профессиональной карьеры».

Глэшоу не чувствовал большого оптимизма относительно перспектив своей области при существующей политике финансирования науки. Ему пришлось признать, что физика частиц не особо полезна.

– Никто не может утверждать, что этот тип исследований даст практический эффект. Это было бы ложью. А при теперешнем отношении правительств тип исследований, который мне нравится, не имеет хорошего будущего.

– В таком случае может ли стандартная модель стать окончательной теорией физики частиц?

Глэшоу покачал головой.

– Слишком много вопросов остались без ответов, – сказал он.

Конечно, добавил он, стандартная модель будет окончательной в практическом смысле, если физики не смогут за нее прорваться при помощи более мощных ускорителей.

– Появится стандартная теория, и это будет последняя глава в истории физики элементарных частиц.

Всегда возможно, что кто-то найдет способ генерирования исключительно высоких энергий относительно дешевым способом.

– Может, когда-нибудь это и сделают. Когда-нибудь, когда-нибудь…

Вопрос в том, продолжал Глэшоу, что будут делать ученые, занимающиеся физикой частиц, пока они ждут, когда этот день настанет.

– Предполагаю, что ответ такой: ученые, посвятившие себя физике, частиц, будут заниматься скучными делами, валять дурака, пока что-то не станет доступным. Но они никогда не признают, что это скучно. Никто не скажет: «Я занимаюсь скучными вещами».

Конечно, по мере того как область будет становиться менее интересной, а финансирование урезаться, приток новых талантов прекратится. Глэшоу отметил, что несколько подававших надежды аспирантов только что отправились из Гарварда на Уолл-стрит.

– Голдман Закс (Goldman Sachs), в частности, открыл, что физики-теоретики – очень неплохие люди и их хорошо иметь рядом с собой.

Самый умный физик

Одной из причин такой популярности теории суперструн в середине восьмидесятых годов был вывод физика Эдварда Виттена (Edward Witteri)о том, что она – основная надежда на то, что у физики есть будущее. Я впервые встретился с Виттеном в конце восьмидесятых, обедая с другим ученым в столовой Института специальных исследований в Принстоне. Мимо нашего столика прошел мужчина с подносом в руках. У него были впалые щеки, худое вытянутое лицо и удивительно высокий лоб, который снизу ограничивали толстые темные очки, а сверху – копна черных волос.

– Кто это? – спросил я у своего собеседника.

– А, это Эд Виттен, – ответил он. – Занимается физикой частиц.

Год или два спустя, убивая время между заседаниями на конференции по физике, я спросил у некоторых ее участников: кто самый умный из них всех? Повторялось несколько фамилий, включая лауреатов Нобелевской премии Стивена Вайнберга и Марри Гелл-Мана (Murray Gell-Mann). Но чаще всего упоминалось имя Виттена. Казалось, что он вызывает благоговение, словно относится к какой-то особой категории. Его часто сравнивали с Эйнштейном; один из коллег ушел в сравнениях даже дальше, предположив, что у Виттена самый великий математический мозг после Ньютона.

Виттен также может считаться и самым эффектным практиком наивной иронической науки, которого мне доводилось встречать. Ученые, занимающиеся наивной иронической наукой, обладают удивительно сильной верой в свои научные рассуждения, несмотря на тот факт, что эти размышления не могут быть эмпирически подтверждены. Они верят, что не изобретают свои теории, а, скорее, открывают их: эти теории существуют независимо от любого культурного или исторического контекста и от любых конкретных усилий по их поиску.

Наивный иронический ученый – как техасец, который думает, что у всех, кроме техасцев, есть акцент, – не признает, что занял хоть какую-то философскую позицию (не говоря уже о том, что ее можно назвать иронической). Такой ученый – это просто канал, через который проходят истины из платонического королевства в мир плоти; прошлое и личность неважны для научной работы. Таким образом Виттен пытался отговорить меня писать о нем, когда я позвонил, чтобы попросить его дать интервью. Он заявил мне, что ненавидит, когда журналистика фокусируется на личностях ученых, и в любом случае масса других физиков и математиков гораздо более интересны, чем он. Виттена расстроила статья, опубликованная в 1987 году в «Нью-Йорк Таймс Мэгэзин», в которой подразумевалось, что он изобрел теорию суперструн. На самом деле, сообщил мне Виттен, он фактически не играл никакой роли в открытии теории суперструн; он просто помогал ее разрабатывать и представлять после того, как ее открыли.

Каждый писатель и журнал ист, – пишущий о науке, время от времени сталкивается с людьми, которые искренне не хотят внимания от средств массовой информации, желая, чтобы их оставили в покое и не мешали выполнять свою работу. Ученые часто не понимают, что подобная черта делает их еще более соблазнительными. Заинтригованный очевидно искренней робостью Виттена, я настаивал на интервью. Виттен попросил меня прислать ему что-нибудь из написанного мною. Я сглупил и вложил в пакет статью о Томасе Куне, опубликованную в «Сайентифик Америкен». В конце концов Виттен разрешил мне приехать, но заявил, что будет разговаривать со мной только два часа и ни минутой больше; я должен буду покинуть его ровно в полдень. Когда я приехал, он сразу же начал читать мне лекцию о моей низкопробной журналистской этике. Я сослужил плохую службу обществу, повторив точку зрения Томаса Куна о том, что наука – арациональный (не иррациональный) процесс, который не сводится к истине.

– Вам следует сконцентрировать свое внимание на серьезных и существенных вкладах в понимание науки, – сказал Виттен.

Философия Куна «не воспринимается серьезно, кроме как стандарт для дебатов, даже его сторонниками». Кун обращался к врачу, когда болел? У его машины круглые колеса? Пожав плечами, я сказал, что, наверное, да. Виттен кивнул с победным видом. Это подтверждает, объявил он, что Кун верит в науку, а не в собственную релятивистскую философию.

Я сказал, что независимо от того, соглашается человек со взглядами Куна или нет, они являются влиятельными и побудительными, а одна из моих целей как автора – не только информирование читателей, но и провоцирование их.

– Вы должны стремиться сообщить об одной из истин,которые открывают, а не стремиться провоцировать. Вот что должно быть целью автора, пишущего о науке, – сурово заявил Виттен.

– Я пытаюсь делать и то и другое, – ответил я.

– Это очень слабый ответ, – сказал Виттен. – Провоцирование людей или их интеллектуальная стимуляция должны быть побочнымпродуктом репортажа о некоторых истинах, которые открывают.

Вот еще один признак наивного иронического ученого: когда он говорит «истина», иронии нет, улыбки тоже нет; слово подразумевается с большой буквы. В качестве епитимьи за мои журналистские грехи мне следует написать подряд пять статей о математиках, предложил Виттен; если я не знаю, кто из математиков достоин такого внимания, он порекомендует нескольких. (Виттен не понимал, что льет воду на мельницу тех, кто заявляет, что он в меньшей степени физик, чем математик.)

Поскольку полдень приближался, я попытался повернуть интервью к карьере Виттена. Он отказался отвечать на такие «личные» вопросы, как, например, на каком предмете он специализировался во время учебы в колледже и рассматривал ли он возможность какой-либо другой карьеры перед тем, как стать физиком: его биография неважна. Я знал из прочитанных заранее материалов, что хотя Виттен сын физика и всегда интересовался этим предметом, он в 1971 году закончил исторический факультет Брандейсского колледжа и планировал стать журналистом, специализирующимся на политике. Он опубликовал статьи в «Нью Репаблик» и «Нейшн». Тем не менее вскоре он решил, что для журналистики ему не хватает «здравого смысла» (или он так сказал какому-то репортеру); он поступил в Принстон, чтобы изучать физику, и в 1976 году получил докторскую степень.

С этого момента Виттен стал рассказывать о себе. Говоря мне о своей работе в области физики, он переходил на очень абстрактный, безличностный тип повествования. Он декламировал, а не говорил, представляя мне историю суперструн, подчеркивая не собственную роль, а роль других. Он говорил очень тихо, и я опасался, что из-за работающего кондиционера мой диктофон не сумеет записать слова. Он часто делал паузы (в одном случае на 51 секунду), опуская глаза вниз и поджимая губы, как робкий подросток. Казалось, что он стремится к той же точности и абстракции в речи, которой он добился в своих трактатах о суперструнах. То и дело – по неясным для меня причинам – он начинал икающе смеяться, вероятно, в его мозгу проносилась какая-то понятная только ему шутка.

Виттен сделал себе имя в середине семидесятых при помощи острых, но достаточно традиционных статей по квантовой хромодинамике и слабым электрическим взаимодействиям. О теории суперструн он узнал в 1975 году, но его первоначальные усилия ее понять были загнаны в угол «непонятной» литературой. (Да, даже самый умный человек в мире с трудом понял теорию суперструн.) Однако в 1982 году обзор Джона Шварца (John Schwarz), одного из пионеров этой теории, помог Виттену понять имеющий критическое значение факт: теория суперструн не просто учитывает возможность силы тяжести; она утверждает, что сила тяжести существует. Виттен назвал это осознание «самой великой интеллектуальной победой в своей жизни». Через несколько лет все сомнения, которые имелись у Виттена относительно потенциала теории, исчезли.

– Было ясно, что если я не потрачу жизнь, сконцентрировавшись на струнной теории, то я просто откажусь от своего призвания, – сказал он.

Затем он публично провозгласил теорию чудом и предрек, что она «будет доминировать в физике следующие 50 лет». Он также написал массу работ на эту тему. Девяносто шесть статей, написанные Виттеном с 1981 по 1990 год, цитировались другими физиками 12105 раз; ни один другой физик в мире не приблизился к такому уровню влияния.

В своих ранних работах Виттен концентрировался на создании модели суперструн, которая была бы разумным факсимиле реального мира. Но он все больше убеждался, что лучший способ достичь цели – это открыть «основные геометрические принципы» теории. Эти принципы, сказал он, могут быть аналогами неевклидовой геометрии, которую использовал Эйнштейн для создания своей теории относительности. Разработка этих идей Виттеном завела его глубоко в топологию, изучающую фундаментальные геометрические свойства предметов, несмотря на их частную форму или размер. В глазах тополога пончик и кофейная чашка с одной ручкой – эквиваленты, потому что у каждого только одна дырка; один предмет может быть трансформирован в другой без разрыва. Пончик и банан не являются эквивалентами, потому что для того, чтобы превратить пончик в предмет, подобный банану, его потребуется разорвать. Топологи особенно увлекаются, определяя, могут ли кажущиеся неодинаковыми узлы быть трансформированы друг в друга без разрезов. В конце восьмидесятых Виттен создал технологию – заимствованную из топологии и теории квантового поля, – которая позволяет математикам открывать глубокие симметрии между жутко запутанными узлами высоких мерностей. За эту находку Виттен получил в 1990 году Филдсовскую медаль, самую престижную награду в математике. Виттен назвал это достижение своим «единичным, принесшим самое большое удовлетворение трудом».

Я спросил Виттена, как он отвечает на заявления критиков, утверждающих, что теория суперструн не поддается тестированию и поэтому на самом деле не является физикой. Виттен ответил, что эта теория предсказала силу тяжести.

– Хотя она и является, если быть абсолютно точным, постпредсказанием, в том смысле, что эксперимент был проведен до теории, тот факт, что сила тяжести – следствие теории суперструн, для меня – один из великих теоретических примеров проницательности за все времена.

Виттен признал, даже подчеркнул, что никто по-настоящему не вник в теорию и могут пройти десятилетия до того, как она даст точное описание природы. Он не желал предсказывать, как другие, что теория суперструн может привести к концу физики. Тем не менее он был уверен, что в конце концов она приведет к существенно новому пониманию реальности.

– Хорошие неправильные идеи очень редки, – сказал он, – и хороших неправильных идей, которые хотя бы отдаленно могут соперничать с величием струнной теории, никто никогда не видел.

Я продолжал задавать Виттену вопросы о невозможности тестирования, и он пришел в отчаяние.

– Кажется, мне не удалось показать вам, насколько она изумительна, как невероятно последовательна, удивительно элегантна и красива.

Другими словами, теория суперструн слишком красива, чтобы быть неправильной.

Затем Виттен открыл, насколько сильна его вера.

– В общем и целом, все по-настоящему великие идеи физики на самом деле являются побочными результатами струнной теории, – начал Виттен. – Некоторые из них обнаружили раньше, но я считаю это просто случайностью развития на планете Земля. На планете Земля их обнаруживали в таком порядке.

Отойдя к доске, он написал: теория относительности, теория квантового поля, суперструны, суперсимметрия (концепция, играющая жизненно важную роль в теории суперструн).

– Но если во Вселенной много цивилизаций, то я не верю, что эти идеи были открыты в таком порядке в каждой из них. – Он помедлил. – Кстати, я верю, что эти идеи открыты в любой развитой цивилизации.

Я не мог поверить, что мне так повезло. Кто теперь провоцирует? Я спросил.

– Я не провоцирую, – ответил Виттен. – Я провоцирую в той же мере, в какой кто-то провоцирует, говоря, что небо голубое, если где-то есть писатель, сказавший, что небо в розовый горошек.

Эстетика частиц

В начале девяностых годов, когда теория суперструн была относительно нова, некоторые физики писали популярные книги о ее последствиях. В «Теориях всего» (Theories of Everything)британский физик Джон Барроу (John Barrow)доказывает, что теоремы о неполноте Геделя подрывают само понятие полнойтеории природы. Гедель установил, что любая сравнительно комплексная система аксиом неизбежно порождает вопросы, на которые аксиомы ответить не могут. Подразумевается, что у любой теории найдутся несошедшиеся друг с другом концы. Барроу также указал, что унифицированная теория физики частиц на самом деле не будет теорией, объясняющей всё, а только теорией всех частиц и всех сил. Этой теории будет нечего сказать о явлениях, которые придают смысл нашей жизни, таких, как любовь или красота, или же она сможет сказать о них совсем немного.

Но Барроу и другие аналитики, по крайней мере, допускали, что физики могут достичь унифицированной теории. Этому предположению был брошен вызов в книге «Конец физики» (The End of Physics), написанной Дэвидом Линдли (David Lindley), физиком, ставшим журналистом. Физики, работающие над теорией суперструн, заявил Линдли, больше не занимаются физикой, потому что их теории никогда не могут быть подкреплены экспериментами, а только субъективными критериями, такими, как элегантность и красота. Физике частиц, пришел к выводу Линдли, грозит стать ветвью эстетики.

История физики подтверждает прогноз Линдли. Однако предшествующие теории, на вид причудливые, получили признание среди физиков и даже в массах не потому, что имели смысл, а скорее потому, что их предсказания рождались – часто драматичным путем – из наблюдений. В конце концов, даже ньютоновская версия силы тяжести находится вне здравого смысла. Как одна вещь может тянуть другую через огромное пространство? Джон Мэддокс (John Maddox), редактор «Нейчур», однажды заявил, что если бы Ньютон представил свою силу тяжести в журнал в наши дни, то ее, почти наверняка, отвергли бы, как слишком нелепую, чтобы в нее поверить. Тем не менее формализм Ньютона обеспечил удивительно точные средства расчета планетных орбит; теория была слишком эффективной, чтобы ее отрицать.

Теория относительности Эйнштейна, с деформируемыми пространством и временем, еще более эксцентрична. Но ее признали истинной после наблюдений, подтвердивших его предсказания насчет того, как сила тяжести будет искривлять свет, проходящий вблизи Солнца. Точно так же физики верят квантовой механике не потому, что она объясняет мир, а потому, что она предсказывает результат экспериментов с почти чудесной точностью. Теоретики продолжали предрекать новые частицы и другие явления, а эксперименты продолжали подкреплять эти предсказания.

Теория суперструн очень уязвима, если ей приходится основываться на эстетических суждениях. Самый важный эстетический принцип в науке был представлен английским философом XIV века Уильямом Оккамом. Он доказывал, что лучшее объяснение какого-либо явления обычно самое простое, с наименьшим числом предположений. Этот принцип, названный «бритва Оккама», способствовал падению модели Солнечной системы Птолемея в Средние века. Чтобы показать, что Земля является центром Солнечной системы, астроном Птолемей был вынужден доказывать, что планеты идут по очень сложным спиральным эпициклам вокруг Земли. Предположив, что Солнце, а не Земля является центром Солнечной системы, астрономы более позднего времени в конце концов смогли избавиться от эпициклов и заменить их более простыми эллиптическими орбитами.

Эпициклы Птолемея кажутся вполне приемлемыми в сравнении с неопределенными – и неопределимыми – дополнительными измерениями, необходимыми для теории суперструн. Независимо от того, сколько теоретики суперструн убеждают нас в математической элегантности теории, метафизический багаж, который она несет в себе, не даст ей получить такое признание – ни у физиков, ни у обычных людей, – какое получили теория относительности и стандартная модель физики частиц.

Давайте хотя бы на момент примем на веру то, что говорят сторонники теории суперструн. Давайте предположим, что какой-нибудь будущий Виттен или даже сам Виттен найдет бесконечно гибкую геометрию, которая точно описывает поведение всех известных сил и частиц. В каком смысле такая теория объяснит мир? Я говорил о суперструнах со многими физиками, но ни один не помог мне понять, что такое суперструна. Насколько я могу судить, это не материя и не энергия; это некая древняя математическая штука, генерирующая материю, энергию, пространство и время, но в нашем мире ничему не соответствующая.

Хорошие авторы, пишущие о науке, без сомнения, пытаются убедить читателя, что они понимают эту теорию. Деннис Овербай в «Одиноких сердцах космоса» (Dennis Overbye, Lonely Hearts of the Cosmos), одной из лучших книг, когда-либо написанных о космологии, представляет Бога как космического рокера, который дает толчок к созданию Вселенной, ударяя по своей гитаре с десятимерными суперструнами. (Задумываешься, Бог импровизирует или играет по нотам?) Настоящее знание теории суперструн, конечно, заключено в строгой математике, поддерживающей теорию. Один раз я слышал, как профессор литературы сравнил книгу Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану», полную языкотворчества, с горгульями [65]65
  В готической архитектуре рыльце водосточной трубы в виде фантастической фигуры. – Пер.


[Закрыть]на соборе Парижской Богоматери, созданными только для развлечения Бога. Я подозреваю, что если Виттен когда-нибудь найдет теорию, которую так страстно желает найти, только он – и, возможно, Бог – смогут оценить ее красоту.