Текст книги "Неприятности с физикой: взлёт теории струн, упадок науки и что за этим следует"

Автор книги: Ли Смолин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 27 (всего у книги 31 страниц)

Наука никогда не была организована дружелюбным для пророков образом; ситуация с трудоустройством Эйнштейна вряд ли единственный пример. Но сто лет назад академия была намного меньше и намного менее профессиональна, и хорошо подготовленные посторонние были не уникальны. Это было наследием девятнадцатого столетия, когда большинство делающих науку людей были энтузиастами-любителями, или достаточно богатыми, чтобы не нуждаться в работе, или достаточно убедительными, чтобы они смогли найти покровителей.

Прекрасно, вы можете сказать. Но кто такие пророки? Они по определению в высшей степени независимые и само-мотивированные индивидуальности, которые так преданы науке, что они будут делать её, даже если они не смогут жить за её счёт. Таких должно быть несколько, даже если наша профессионализированная академия недружелюбна к ним. Кто они и что они ухитряются делать, чтобы решить великие проблемы?

Они скрыты прямо перед глазами. Они могут быть распознаны по их отказу от предположений, в которые верит большинство из остающихся нас. Позвольте мне представить вам некоторых из них.

Мне весьма трудно поверить, что СТО неверна; если это так, то имеется выделенное состояние покоя и как направление, так и скорость движения должны быть, в конечном счёте, определимы. Но вокруг имеется несколько теоретиков, которые не имеют трудностей с этой концепцией. Тэд Джэкобсон является моим другом, с которым мы работали над статьёй по квантовой механике петлевой квантовой гравитации. Вместе мы нашли первое точное решение ключевого уравнения, известного как уравнение Уилера-деВитта[138]138
  T. Jacobson and L. Smolin, «Nonperturbative Quantum Geometries,» <Непертурбативные квантовые геометрии> Nucl. Phys. B, 299: 295–345 (1988).


[Закрыть]. Но когда петлевая квантовая гравитация двинулась вперёд, у Джэкобсона усилился пессимизм. Он не думал, что петлевая квантовая гравитация могла бы работать, а также он не думал, что она достаточно глубока. После обдумывания всего этого он начал задавать вопросы о самом принципе относительности и начал верить в возможность преимущественного состояния покоя. Он потратил годы, развивая эту идею. В главах 13 и 14 я отмечал, что если СТО неверна, эксперимент может вскоре нам об этом сказать. Джэкобсон и его студенты в Университете Мэрилэнда находятся среди лидеров по поиску экспериментального теста СТО.

Другим пророком, который оспорил всю схему относительности, является Жоао Магуэйджо (см. главу 14). У него не было выбора, поскольку он придумал и влюбился в идею, которая противоречит СТО, – что скорость света могла быть намного больше в ранней вселенной. Статьи, которые он об этом писал, объективно просто непротиворечивы – и они определённо не имеют смысла без предположения, что принцип относительности должен быть отброшен или, по меньшей мере, модифицирован.

Далее имеются необузданные парни из физики твёрдого тела – достигшие совершенства физики, которые сделали большие карьеры, объясняя реальные вещи по поводу поведения реальных веществ. Я упоминал Роберта Лафлина, который был удостоен Нобелевской премии в 1998 года за его вклад в «открытие новой формы квантовой жидкости с возбуждениями, имеющими дробный заряд», Григория Воловика из Института теоретической физики имени Ландау в Москве, который объяснил поведение определённых разновидностей очень холодного жидкого гелия, и Ксао-Гань Вена. Эти люди являются мастерами-ремесленниками и пророками одновременно. Делая, возможно, лучшую и саму важную нормальную науку последних нескольких десятилетий, они решили приложить свои руки к глубоким проблемам квантовой гравитации, и они начали с идеи, что принцип относительности неверен, что он является просто приблизительным, эмерджентным феноменом. Другим таким пророком/ремесленником является Джеймс Бьёркен, физик, занимающийся частицами. То, что мы знаем, что протоны и нейтроны содержат кварки, является в большой степени следствием его прозрений.

Одним из великих пророков является Хольгер Беч Нильсен из Института Нильса Бора. Он был изобретателем теории струн, и он имеет на своём счету много других ключевых открытий. Но на долгие годы он изолировался от генерального направления физики, защищая то, что он назвал хаотической динамикой. Он уверен, что самое полезное предположение, которое мы можем сделать в отношении фундаментальных законов, это что они являются хаотическими. Всё, о чём мы думаем как о внутренне правильном, вроде относительности и принципов квантовой механики, он рассматривает как второстепенные факты, которые появляются из фундаментальной теории, настолько лежащей за пределами наших представлений, что мы можем также считать, что её законы хаотичны. Его моделями являются законы термодинамики, которые использовались как основанные на принципах, но сегодня понимаются как наиболее вероятный способ, которым будут вести себя большие количества атомов, находящихся в хаотическом движении. Это может и не быть верным, но Нильсен удивительно далеко продвинулся в своей анти-унификационной программе.

Имеется очень короткий список струнных теоретиков, которые делали постоянные вклады в науку на уровне тех, которые завещаны указанными джентльменами. Как же струнные теоретики – или, в этом же смысле, петлевые теоретики – отвечают на настойчивые предостережения этих достигших совершенства физиков, что, возможно, мы все сделали ошибочное предположение? Мы их игнорируем. Да, на самом деле, вылезая вон из кожи. По правде говоря, мы смеёмся над ними за их спинами, а иногда чуть только они покинут помещение. Занятие физикой уровня Нобелевской премии – или даже выигрыш самой премии – очевидно, не защищает вас, когда вы подвергаете сомнению общепринятые предположения, такие как СТО и ОТО. Я был шокирован, когда Лафлин сказал мне, что на него давит его департамент и финансирующее агентство, чтобы он занимался нормальной наукой в области, в которой он работал, вместо того, чтобы тратить время на его новые идеи о пространстве, времени и гравитации. Если такой личности после всех её свершений, включая Нобелевскую премию, нельзя доверить охотиться за своими глубочайшими идеями, что же тогда означает академическая свобода?

К счастью для физики, мы скоро узнаем, верна СТО или нет. Большинство моих друзей ожидает, что экспериментальные наблюдения проявят эти величайшие человеческие глупости. Я надеюсь, что борцы с предрассудками ошибаются и что СТО пройдёт этот тест. Но я не могу избавиться от опасений, что, возможно, именно мы ошибаемся, а они правы.

Так много по вопросам к относительности. Что, если квантовая теория неверна? Это чувствительное, уязвимое место всего проекта квантовой гравитации. Если квантовая теория не верна, тогда попытки объединить её с гравитацией будут гигантской тратой времени. Кто-нибудь думает, что это так?

Да, и один из них Герард т′Хоофт. В качестве аспиранта в Университете Утрехта, т′Хоофт доказал вместе с более старым соратником, что квантовые теории Янга-Миллса были последовательными, открытие, которое сделало возможной всю стандартную модель, и он вполне заслужил Нобелевскую премию за эти достижения. Это только одно из его многих фундаментальных открытий по поводу стандартной модели. Но в последнее десятилетие он стал одним из самых смелых мыслителей над фундаментальными проблемами. Его главная идея названа голографическим принципом. Как он его формулирует, не существует пространства. Всё, что происходит в регионе, который мы используем для размышлений как пространство, может быть представлено как имеющее место на поверхности, окружающей данное пространство. Более того, описание мира, который существует на этой границе не является квантовой теорией, а является детерминистической теорией, которая, как он уверен, заменит квантовую.

Как раз перед тем, как т′Хоофт сформулировал свой принцип, сходная идея была предложена Луисом Кране в контексте фоново-независимых подходов к квантовой гравитации. Он предположил, что правильный способ применения квантовой теории ко вселенной – не пытаться вставить всю вселенную в одну квантовую систему. Это пытались сделать Стивен Хокинг, Джеймс Хэртл и другие, и столкнулись с тяжёлыми проблемами. Кране вместо этого предположил, что квантовая механика не является статическим описанием системы, но записью информации, которую одна подсистема вселенной может иметь возле другой посредством их взаимодействия. Далее он предположил, что имеется квантово-механическое описание, связанное с каждым способом разделения вселенной на две части. Квантовые состояния живут не в одной части или в другой, а на границе между ними[139]139
  См., например,
  L. Crane, «Clock and Category: Is Quantum Gravity Algebraic?» <Часы и категории: является ли квантовая гравитация алгебраической?> [http://arxiv.org/abs/gr-qc/9504038];
  J. Math. Phys., 36: 6180-193 (1995).


[Закрыть].

Радикальное предположение Кране с тех пор выросло в класс подходов к квантовой теории, которые называются относительными квантовыми теориями, поскольку они основаны на идее, что квантовая механика является описанием взаимоотношений между подсистемами вселенной. Эта идея была развита Карло Ровелли, который показал, что она превосходно согласуется с тем, как мы обычно делаем квантовую теорию. В контексте квантовой гравитации это приводит к новому подходу к квантовой космологии, созданному Фотини Маркопоулоу и её сотрудниками. Маркопоулоу подчеркнула, что описание обмена информацией между различными подсистемами является тем же, что и описание причинной структуры, которая ограничивает, какие системы могут влиять друг на друга. Таким образом, она нашла, что вселенная может описываться как квантовый компьютер с динамически генерируемой логикой[140]140
  См., например,
  F. Markopoulou, «An Insider's Guide to Quantum Causal Histories,» <Руководство инсайдера к квантовым причинным историям> [http://arxiv.org/abs/hep-th/9912137];
  Nucl. Phys. B, Proc. Supp., 88(1): 308-13 (2000).


[Закрыть]. Идея, что вселенная является разновидностью квантового компьютера также продвигалась Сетом Ллойдом из Массачусетского технологического института, одного из мечтателей из области квантовых вычислений[141]141
  Seth Lloyd, Programming the Universe: A Quantum Computer Scientist Takes On the Cosmos <Программирование вселенной: учёный по квантовым компьютерам берётся за космос> (New York: Alfred A. Knopf, 2006).


[Закрыть]. С двух сторон их соответствующих дисциплин Маркопоулоу и Ллойд возглавили движение, которое использует идеи теории квантовой информации для изменения концепции вселенной, приводя к пониманию того, как элементарные частицы могут возникать из квантового пространства-времени.

Идея Герарда т′Хоофта о мире, представленном на его границе, должна напомнить вам о предположении Малдасены. На самом деле идеи т′Хоофта отчасти вдохновили Хуана Малдасену, и некоторые думают, что голографический принцип окажется одним из базовых принципов теории струн. Одно это могло бы легко сделать его одним из лидеров сообщества теории струн, если бы он заинтересовался такой ролью. Но в 1980-е т′Хоофт начал идти своим собственным путём. Он сделал это, когда он был в зените своей карьеры и в то время, когда никто не был сильнее технически. Однако в момент, когда он отклонился от генерального направления, он стал высмеиваться своими приятелями-физиками, занимающимися частицами. Он не казался озабоченным или даже обращающим на это внимание, но, я уверен, это уязвляло. Тем не менее, он почти во всём сомневался и изобретал свой собственный путь в фундаментальной физике. Его основная уверенность, развиваемая на протяжении десятилетий, заключается в том, что квантовая теория неверна.

Нет более искренней и чистой личности, чем т′Хоофт. Одна из вещей, за которую мы в области квантовой гравитации его любим, заключается в том, что он так часто там. Он приходит на многие наши встречи, и вы никогда не видите его в кулуарах, занимающегося политикой вместе с другими знаменитыми посетителями. Вместо этого он приходит на каждую секцию, а это нечто, что делают только молодые студенты. Он прибывает первым каждое утро, безупречно одетый в костюм-тройку (остальные из нас обычно в джинсах и футболках), садится в первый ряд и весь день слушает сообщения каждого отдельного студента и постдока. Он никогда не комментирует, может даже задремать на минуту или две, но уважение, которое он оказывает своим присутствием каждому из его коллег, производит глубокое впечатление. Когда его очередь выступать, он встаёт и скромно представляет свои идеи или результаты. Он знает, что он на одинокой дороге, и я не удивлюсь, если его это обижает. Как может личность отказаться от мантии лидерства, вполне заслуженной, только потому, что он не может найти смысла в квантовой механике? Представьте, что это говорит о характере некоторых.

Далее имеется Роджер Пенроуз. Проще говоря, нет никого, кто бы внёс больший вклад в наше понимание и использование ОТО, за исключением самого Эйнштейна, чем Роджер Пенроуз. Он является одним из четырёх или пяти самых талантливых и глубоко оригинальных мыслителей, с кем я встречался в любой области. Он делал великую математику и великую физику. Подобно т′Хоофту, много его трудов в последние двадцать лет мотивированы его уверенностью, что квантовая механика неверна. И, подобно т′Хоофту, он имеет взгляды на то, что её должно заменить.

Пенроуз доказывал в течение лет, что включение гравитации в квантовую теорию делает эту теорию нелинейной. Это приводит к разрешению проблемы измерения, в которой квантово-гравитационные эффекты заставляют квантовое состояние коллапсировать динамически. Предложения Пенроуза хорошо описаны в его книгах, хотя они до сегодняшнего дня не реализованы в детальной теории. Тем не менее, он и другие смогли использовать их, чтобы делать предсказания для выполнимых экспериментов, некоторые из которых в настоящее время проводятся.

Немногие из нас принимают аргументацию Пенроуза всерьёз; и даже ещё меньшее число убеждено в их обоснованности. Но большинство струнных теоретиков – и, определённо, все струнные теоретики генерального направления – не показывают признаков того, что они вообще о них слышали. Если даже большинство уважаемых провидцев не принимаются всерьёз, как только они начинают подвергать сомнению базовые предположения, вы можете представить, насколько хорошо люди обходятся с теми, кто является пророком, но не был достаточно удачлив, чтобы сделать сначала значительные вклады[142]142
  Я должен тут ещё раз подчеркнуть, что я говорю только о людях с хорошей подготовкой целиком до уровня доктора философии. Обсуждение не касается дилетантов или людей, которые не понимают, что такое наука.


[Закрыть].

Если некоторые из лучших живущих физиков-теоретиков чувствуют необходимость сомневаться в основных предположениях относительности и квантовой теории, должны быть другие, которые пришли к этой позиции с самого начала. В самом деле, имеются люди, которые весьма рано в своих занятиях начали думать, что квантовая теория должна быть неверной. Они изучили её, и они довели до конца её доказательства и вычисления, точно так же, как и любой другой. Но они ей не поверили. Что происходит с такими?

Грубо имеются два вида таких людей: искренние и неискренние. Я являюсь одним из тех, кто никогда не находил способа поверить в квантовую механику, но я один из неискренних. То есть я рано понял в процессе моего образования, что я не смогу иметь достойную карьеру как академический физик-теоретик, если я сосредоточусь на попытках придать смысл квантовой механике. Так что я решил делать то, что генеральное направление могло бы понять и оценить достаточно хорошо, так что я смог совершить нормальную карьеру.

К счастью, я нашёл способ исследовать мои сомнения по поводу оснований, работая в такой соответствующей генеральному направлению области как квантовая гравитация. Поскольку я, во-первых, не верил в квантовую механику, я был вполне уверен, что эти попытки приведут к неудаче, но я надеялся, что понимание неудачи могло бы обеспечить путеводную нить к тому, что должно заменить квантовую теорию. Несколькими годами ранее я смог бы быть немного счастлив в карьере, основанной на квантовой гравитации, как на чём-то, основанном на беспокойстве по поводу возможной неправильности квантовой механики. Однако, лёгкая благоприятная возможность открылась, когда я был аспирантом, и заключалась она в атаке на проблему квантовой гравитации с использованием недавних методов, разработанных для изучения стандартной модели. Так что я смог претендовать на вид физика нормальной науки и тренироваться как физик, занимающийся частицами. Затем я собрал то, что изучил, и применил это к квантовой гравитации. Поскольку я был среди первых, кто испробовал этот подход, и поскольку я использовал инструменты, которые были понятны лидерам генерального направления, это сделало возможным успешную, если не звёздную, карьеру.

Но я никогда не смог бы полностью подавить инстинктивное желание исследовать основания моей темы. В 1982 году я написал статью, озаглавленную «К взаимосвязи между квантовыми и тепловыми флуктуациями», которая, когда я смотрю на неё сегодня, кажется для меня невероятной по своей смелости[143]143
  L. Smolin, «On The Nature of Quantum Fluctuations and Their Relation to Gravitation and the Principle of Inertia,» <К природе квантовых флуктуаций и их связи с гравитацией и принципом инерции> Class. Quant. Grav., 3: 347-59 (1986).


[Закрыть]. Я задал новый вопрос по поводу того, как пространство, время и кванты подходят друг к другу – вопрос, который открыл целый новый путь поиска решения проблемы. Даже сегодня, после написания множества важных статей, я думаю, что эта была моей лучшей. Всякий раз, когда я иногда встречаю студента, который вчитывается в основания предмета, или некоего одиночку, который десятилетиями отшельничает, они говорят «О, вы тот Смолин! Я никогда не проводил связи. Я думал, он должен был умереть или оставить физику». Теперь, наконец, вместе с моими коллегами по Пограничному институту я окончательно вернулся к работе над основаниями квантовой механики.

А как насчёт искренних людей, которые не поверили в базовые предположения, вроде относительности и квантовой теории, и не имели достаточно покладистый характер, чтобы подавить свои склонности? Они особой породы, и каждый имеет историю для рассказа. Джулиан Барбур известен многим, кто следит за наукой, как автор книги Конец времени, в которой он доказывает, что время является иллюзией[144]144
  Julian Barbour, The End of Time: The Next Revolution in Physics <Конец времени: следующая революция в физике> (New York: Oxford Univ. Press, 2001).


[Закрыть]. Это необычный физик, который с момента получения докторской степени в 1968 году в Университете Кёльна никогда не имел академической работы. Но он в высшей степени влиятелен среди небольшой группы людей, которые всерьёз думают о квантовой гравитации, которых именно он научил, что означает делать фоново-независимую теорию.

Как рассказывает об этом Барбур, по пути вверх через аспирантуру его захватил взгляд, что время может быть иллюзией. Это привело его к исследованию корней нашего понимания времени, содержащихся в ОТО. Он понял, что он не сможет сделать обычную академическую карьеру, если будет беспокоиться о природе времени. Он также понял, что если он начнёт работать над этой проблемой, он должен будет сконцентрироваться на ней полностью, не отвлекаясь на бремя нормальной карьеры в физике. Так что он купил старый фермерский дом в небольшом посёлке в получасе от Оксфорда, перевёз туда свою новую жену и сел думать о времени. Прошло десять лет или около того, прежде чем он смог сообщить что-нибудь обратно своим коллегам. В течение этого периода он и его жена нажили четверых детей, и часть времени он зарабатывал переводами, чтобы поддержать их. Переводы занимали у него не более двадцати часов в неделю, оставляя ему столько же времени для размышлений, сколько большинство академических учёных имеют после обязанностей по преподаванию, а администрация принимает к учёту.

Чтобы овладеть смыслом времени в ОТО, Барбур глубоко вчитался в тему, проследив её путь через историю физики и философии. Наконец, он смог изобрести новый вид теории, в которой пространство и время есть ни что иное, как система взаимосвязей. Его статьи по этой теме медленно начали замечаться, и в итоге он стал уважаемым членом сообщества квантовой гравитации. Его переинтерпретация ОТО Эйнштейна как относительной теории сегодня является способом, которым мы в нашей области понимаем ОТО.

Это далеко не всё, что Барбур сделал, но этого достаточно, чтобы показать, насколько карьера успешного пророка отличается от карьеры обычного академического учёного. Такая личность не следует моде – фактически, вероятно, даже не следует области, достаточно известной, чтобы имелась мода. Подобные люди не управляются ничем, за исключением убеждений, приобретённых ранее, которые любой другой не сочтёт за нечто важное. Их подход более энциклопедический, в котором, чтобы ясно думать, они прочитывают всю историю вопроса, который ими завладел. Их труд чрезвычайно сфокусирован, а ещё им требуется длительное время, чтобы получить что-нибудь. В продвижении академической карьеры тут не имеется какого бы то ни было выхода. Джулиан Барбур, когда он был готов, изменил науку больше, чем большинство академических учёных, но в возрасте, когда большинство академических физиков вступают в должности, ему абсолютно нечего было показать из своей работы.

Карьера Барбура похожа на карьеры других пророков, вроде Чарльза Дарвина, который также удалился в английскую сельскую местность, чтобы найти помещение для раздумий над овладевшей им идеей. Эйнштейн потратил десять лет, размышляя над идеями, которые стали СТО, а затем потратил следующие десять, изобретая ОТО. Так что время и свобода мыслей – это всё, что необходимо пророкам, чтобы найти неисследованное предположение. Остальное они сделают сами.

Другой такой личностью является Дэвид Финкельштейн, заслуженный профессор Института технологии Джорджии, который потратил всю свою жизнь на поиск логики природы. Он занимался физикой отличным от всех других способом. Трудом его жизни был поиск понимания, как он изложил, когда мы впервые встретились: «Как у божьей силы возникла мысль привести мир к существованию». Он никогда ничего не делал кроме этого, и в каждый момент нашей встречи он имел новые прозрения на этот счёт. По пути возникло несколько побочных результатов. Он был первой личностью, которая поняла, что такое горизонт событий чёрной дыры[145]145
  D. Finkelstein, «Past-Future Asymmetry of the Gravitational Field of a Point Particle,» <Асимметрия прошлого и будущего гравитационного поля точечной частицы> Phys. Rev., 110: 965-67 (1958).


[Закрыть]. Он был первый, кто открыл важные свойства физики твёрдого тела, называемые топологическими законами сохранения, и он также был первый в изучении различных математических структур – квантовых групп, например. Его жизнь служит примером диапазона вкладов, которые пророк может сделать во время следования своей собственной дорогой к истине. Несмотря на то, что Финкельштейн сделал академическую карьеру, может ли кто-нибудь, подобный ему, – кто-нибудь, кто прислушивается только к внутреннему голосу и игнорирует почти всё остальное, – получить профессорство в наши дни в большом университете? Помечтайте.

Имеется другая история, более похожая на историю Барбура. Антони Валентини начал со студенческой степени в Кембридже, как и Барбур. Затем он несколько лет путешествовал по Европе, пока, наконец, не осел в Триесте, чтобы обучаться у Денниса Сиамы, который в Кембридже руководил обучением или подготовкой диссертаций Стивена Хокинга, Роджера Пенроуза, Мартина Риса, Джорджа Эллиса и некоторых других релятивистов и космологов. Позже в своей карьере Сиама переместился в Триест и основал астрофизическую группу в новом итальянском институте, названном SISSA (Scuola Internationale Superiore di Studi Avanzati – Высшая международная школа прогрессивных исследований). Валентини был одним из последних студентов Сиамы, и он не работал в астрофизике, вместо этого он занялся работой над квантовой теорией, основываясь на сильном ощущении, что она не имеет смысла. Он изучил старую идею, впервые разработанную Луи де Бройлем в 1920-х, именуемую теория скрытых переменных, в соответствии с которой имеется единственная реальность, скрытая за уравнениями квантовой теории. Идея скрытых переменных десятилетиями подавлялась, – несмотря на поддержку Эйнштейна, Шрёдингера и других, – частично вследствие ложного доказательства, опубликованного Джоном фон Нейманом в 1932 году, что такие теории не могут существовать. Ошибка была, наконец, вскрыта в начале 1950-х квантовым теоретиком Дэвидом Бомом, который затем пересмотрел теорию де Бройля. Валентини сделал новую и очень важную модификацию теории скрытых переменных, первое усовершенствование теории за десятилетия. Большинство его статей на эту тему были отвергнуты физическими журналами, но их содержание сегодня широко признано среди специалистов, которые работают над основаниями квантовой механики.

Сиама сделал всё, что мог, чтобы поощрить и помочь Валентини, но не было академических позиций, доступных как в Италии, так и в англо-говорящем мире для того, чья работа была сосредоточена на фундаментальных проблемах. Сиама посоветовал Валентини, что если ему не удаётся опубликовать свой растущий объём результатов в журналах, он должен написать книгу о них. Не имея должности, Валентини переехал в Рим, где, наконец, закрепился в качестве постдока в Университете Рима. Когда это прошло, он остался в Риме ещё на шесть лет, влюбившись в город и одну из его обитательниц, поддерживая себя частными уроками и, тем временем, развивая свою теорию и занося результаты в свою книгу[146]146
  Antony Valentini, Pilot Wave Theory of Physics and Cosmology <Теория управляющей волны в физике и космологии> (Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, в печати).


[Закрыть].

Хотя многие ведущие физики признают в частном порядке опасения по поводу квантовой механики, их публичная позиция такова, что её проблемы были решены в 1920-е. Научной оценки более поздних работ по её основаниям не существует, но я знаю, что со времён, по меньшей мере, 1950-х ведущие журналы только очень выборочно публикуют статьи на эту тему, одновременно некоторые журналы установили политику исключения таких статей. Субсидирующие организации и главные правительственные фонды обычно не поддерживают эту работу[147]147
  Здесь приводится часть письма от национального научного фонда в адрес физика Университета Нотр Дам Джеймса Кашинга в 1995 с отклонением его просьбы поддержать его работу по основаниям квантовой теории:
  «Предмет рассмотрения, соревнование Копенгагенской и причинной (Бом) интерпретаций квантовой теории, обсуждался долгие годы и, по мнению нескольких членов Физического отдела Национального научного фонда, ситуация урегулирована. Причинная интерпретация не согласуется с экспериментами, которые проверяли неравенства Белла. Следовательно… фондирование… исследовательской программы в этой области было бы неразумным.
  Поразительной вещью по поводу этого письма является то, что оно содержит элементарную ошибку, которая к тому времени была хорошо понята экспертами, что причинная интерпретация полностью согласуется с экспериментами по проверке неравенств Белла. Между прочим, Кашинг был успешным физиком в области элементарных частиц, прежде чем переключил свои интересы на основания квантовой теории, но это не удержало Национальный научный фонд от прекращения его финансирования.»


[Закрыть], департаменты университетов склонны не предлагать работу людям, которые занимаются этой темой.

Это общее упрямство частично является результатом перехода от революционной науки к нормальной науке в 1940-е. Как и в политической революции, мятежи подавляются, если революция консолидирует свои достижения. В ранние годы было несколько соперничающих взглядов и идеологий по поводу интерпретации квантовой теории. К 1940-м одна идеология победила. Из уважения к лидерству Нильса Бора она была названа Копенгагенской интерпретацией. Бор и его последователи приняли участие в прекращении дебатов, и я был бы не удивлён, узнав, что они использовали рычаги академической политики, чтобы сделать это; с учётом их участия в изобретении ядерного оружия они определённо имели хорошие шансы на успех. Но даже те, кто не заботился об идеологии, а хотел только приблизить ход нормальной науки, имели мотивы, чтобы придушить дебаты по этой теме. Квантовая теория достигла великих успехов с практической и экспериментальной стороны, и те, кто выковал эти успехи, не захотели озаботиться ноющими сомнениями тех, кто продолжал беспокоиться, что имеются глубокие проблемы с тем, как теория была сформулирована и интерпретирована. Пора было идти дальше.

У тех, кто упорно продолжал сомневаться, было несколько выборов. Некоторые переквалифицировались в философов и стали публиковать длинные учёные рассуждения в философских журналах. Они создали небольшую субкультуру, которая, по меньшей мере, поддерживает дебаты в живых. Немногие, кто имел математический талант, получили работу в математических департаментах, где они публикуют формальные строгие труды по альтернативам к общепринятой формулировке квантовой механики. Другие – кое-кто из лучших людей в указанной области – нашли профессорство в небольших колледжах, где вам не было необходимости получать исследовательские гранты. Некоторые другие сделали физические карьеры, основываясь на работе в других областях, и время от времени работали над квантовой механикой в качестве некоторой разновидности хобби.

Одним их таких «хоббитов» был Джон Стюарт Белл, который открыл в начале 1960-х ключевую теорему по поводу теорий со скрытыми переменными. Он построил свою карьеру на хорошей работе в физике частиц, но сегодня, через несколько лет после его смерти ясно, что его самым важным вкладом была его работа по квантовой теории. Белл временами цитируется как говоривший, что необходимо было делать нормальную науку и только 10 процентов своего времени тратить на озабоченность по поводу квантовой теории. Когда появилось это изречение, мой коллега по Пограничному институту Люсьен Харди попытался порассуждать на тему, насколько больший вклад в науку мог бы внести Белл, если бы он больше времени уделял той области, где он оказал наибольшее влияние, – за исключением того, что тогда он, вероятно, совсем не имел бы работы.

Не удивительно, что в течение этого периода в основаниях квантовой механики был сделан минимальный прогресс. И как могло быть иначе? Конечно, часто находились достаточные основания, чтобы не приглашать на работу, не финансировать или не публиковать тех немногих людей, кто делал прогресс.

Теперь мы знаем, насколько не правы были скептики. Около двадцати лет назад Ричард Фейнман и некоторые другие поняли, что мы могли бы сделать новый вид компьютеров с существенным использованием квантовых явлений. Предложение почти совершенно не исследовалось до более детального плана квантового компьютера, которое было сделано в 1985 году Дэвидом Дойчем, в настоящее время работающим в Центре квантовых вычислений в Оксфорде[148]148
  D. Deutsch, Proc. Roy. Soc. A, 400: 97-117 (1985).


[Закрыть]. Нет более основательного мыслителя, чем Дойч; он был мотивирован на изобретение квантовых компьютеров своей тревогой по поводу фундаментальных проблем как в математике, так и в квантовой теории. Истинно оригинальным и ясным мыслителем он выступил в своей провокационной книге «Ткань реальности»[149]149
  David Deutsch, The Fabric of Reality: The Science of Parallel Universes and Its Implications <Ткань реальности: наука параллельных вселенных и её следствия> (London: Penguin, 1997).


[Закрыть], в которой он детально обдумал свои много-мировые теории. Я не согласен со многим из того, что он пишет, но я люблю эту книгу.

В 1994 году Петер Шор из Массачусетского технологического института, который тогда был учёным по компьютерам в Лаборатории Белла, нашёл замечательный результат, что достаточно большой квантовый компьютер мог бы быть в состоянии взломать любой существующий шифр[150]150
  P.W. Shor, «Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on Quantum Computer,» <Полиномиальные временные алгоритмы для начального разложения логарифмов для квантового компьютера> [http://arxiv.org/abs/quant-ph/9508027].


[Закрыть]. С тех пор в область квантовых вычислений полился поток денег, поскольку правительства не хотели быть последними, чтобы их шифры взломали. Эти деньги поддержали новое поколение молодых, очень умных учёных – физиков, компьютерщиков и математиков. Он создали новую область на стыке физики и компьютерной науки, важная часть из которой содержит переосмысление оснований квантовой механики. Неожиданно квантовые вычисления стали горячей областью с большим количеством новых идей и результатов. Некоторые из этих результатов имеют отношение к основаниям, и многое могло бы быть открыто в любой момент с 1930-х. Это ясный пример того, как подавление области исследований академической политикой задерживает прогресс на десятилетия. В 1999 году после семи лет изоляции в Риме Антони Валентини вернулся назад в родительский дом в Лондоне. Его семья эмигрировала из небольшой деревни в Аббруззо; они приобрели маленький магазин и были готовы поддержать его в его работе, пока это возможно. Я встретился с ним в этот год, когда я был приглашённым профессором в Империал колледже, и после обсуждения с Кристофером Исхамом, возглавляющим здесь теорию групп, мы решили предложить ему постдока и привести его обратно в науку. Мы смогли сделать это, поскольку я имел неожиданную и щедрую поддержку от донора, который оказался озабоченным основаниями квантовой механики. Я чувствовал, что поддержка Валентини как поддержка одного из немногих людей, которая обеспечивает, что он мог бы сделать вклад в новые и важные результаты в данной области, приведёт к тому, что деньги будут хорошо использованы. Если бы я поддерживался только средствами от Национального научного фонда, я не смог бы сделать это. Как ни щедр был Национальный научный фонд по отношению ко мне в моей работе по квантовой гравитации, разделение гранта с постдоком, работающим над основаниями квантовой теории, могло бы испортить шансы финансирования в будущем.