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

Автор книги: Ли Смолин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 30 (всего у книги 31 страниц)

20
Что мы можем сделать для науки

Я попытался в этой книге объяснить, почему список пяти больших проблем физики в точности тот же самый, каким он был тридцать лет назад. Чтобы рассказать эту историю, я сфокусировался на теории струн, но я хочу ещё раз повторить, что моей целью не была её демонизация. Теория струн является мощной, хорошо мотивированной идеей, и она заслуживает большей части трудов, которые были ей посвящены. Если она на сегодняшний день потерпела неудачу, то принципиальной причиной явилось то, что её внутренние пороки тесно связанны с её силой – и, конечно, история не закончена, поскольку теория струн вполне может оказаться частью истины. Настоящий вопрос не в том, почему мы потратили так много энергии на теорию струн, а в том, почему мы и близко не потратили достаточно энергии на альтернативные подходы.

Когда я стоял перед выбором, работать ли над основаниями квантовой механики и навредить моей карьере или работать над вещами, связанными с физикой частиц, решение выбрать первое имело под собой больше научные аргументы, чем экономические. Было очевидно, что в предыдущие десятилетия намного больший прогресс был сделан в физике частиц, чем в канализационной сети оснований квантовой теории. Сегодня новые аспиранты находятся в совершенно иной ситуации. Заповеди изменились. Предыдущие десятилетия показали мало прогресса в теории частиц, но много в области оснований, подгоняемые работой в области квантовых вычислений.

Теперь стало ясно, что мы не можем разрешить пять больших проблем без того, чтобы тяжело не задуматься над основаниями нашего понимания пространства, времени и квантов. Мы также не можем преуспеть, если мы трактуем десятилетнего возраста исследовательские программы, такие как теория струн или петлевая квантовая гравитация, как если бы они были установленными парадигмами. Мы нуждаемся в молодых учёных с их смелостью, воображением и концептуальной глубиной, чтобы выковать новые направления. Как мы можем распознать и поддержать таких людей, вместо того, чтобы мешать им, как мы делаем сегодня?

Я должен ещё раз подчеркнуть, что я не верю, что любые индивидуальные физики виноваты в стагнации, которая овладела теоретической физикой. Многие из струнных теоретиков, которых я знаю, очень хорошие учёные. Он проделали очень хорошую работу. Я не спорю, что они должны были бы сделать лучше, но поразительно только то, что большое число лучших среди нас оказались не в состоянии достичь успеха, склонившись к тому, что сначала казалось такой хорошей идеей.

С чем мы имеем дело, это социологические явления в мире академической науки. Я думаю, что этика науки в некоторой степени искажена видами группового мышления, исследованными в главе 16, но не только сообществом струнной теории. С одной стороны, задача академического сообщества больше, чем устанавливать правила. В суде хороший законник сделает всё в рамках закона, чтобы повысить шансы своих клиентов. Мы должны ожидать, что лидеры научной области аналогично будут делать всё в рамках неписанных правил академии, чтобы развить свои исследовательские программы. Если в результате мы имеем непродуманный захват области агрессивно продвигаемым набором идей, которые достигли своего доминирования, пообещав больше, чем достигнуто, это не может быть поставлено в вину только их лидерам, которые просто делают свою работу, основываясь на их понимании того, как работает наука. Это может и должно быть поставлено в вину всем нам, академическим учёным, которые коллективно вырабатывают правила и оценивают заявления наших коллег.

Возможно, больше всего вопросов к тому, насколько все мы в нашей области проверяем каждый результат, прежде чем принять его как установленный факт. Мы можем оставлять и оставляем это экспертам в отдельных подобластях. Но в нашей ответственности, по меньшей мере, удерживать линию утверждений и доказательств. В той же степени, как и любой из моих коллег, я виноват в принятии широко принятых убеждений по поводу теории струн, несмотря на то, что они не поддержаны в научной литературе.

Тогда правильный вопрос звучит так: что произошло с традиционными ограничениями научной этики? Как мы видели, имеется проблема со структурой академической науки, которая проявляется в таких обычаях, как смотр равных и система постоянных должностей. Это частично отвечает за доминирование теории струн, но в равной степени виновато смешивание нормальной науки с революционной наукой. Теория струн началась как попытка сделать революционную науку, однако она трактуется как одна из исследовательских программ в рамках нормальной науки.

Несколькими главами ранее я предположил, что имеется два вида теоретических физиков, мастера-ремесленники, которые двигают нормальную науку, и провидцы, пророки, которые могут видеть сквозь не подтверждённые, но повсеместно принятые предположения и задавать новые вопросы. Должно быть достаточно ясно к настоящему времени, что, чтобы сделать в науке революцию, нам нужно больше последних. Но, как мы видели, эти люди маргинализуются, если вообще не исключаются из академии, и они больше не рассматриваются, если когда-нибудь и были, как часть генерального направления теоретической физики. Если нашему поколению теоретиков не удалось сделать революцию, это потому, что мы организовали академию таким образом, что мы имеем немного революционеров, и большинство из нас не слышит тех немногих, которые у нас есть.

Я пришёл к заключению, что мы должны сделать две вещи. Мы должны осознать и начать борьбу с симптомами группового мышления, и мы должны открыть двери для широкого спектра независимых мыслителей, убедившись, что места для специфических характеров достаточно, чтобы сделать революцию. Великие дела покоятся на том, как мы рассматриваем следующее поколение. Чтобы сохранить здоровье науки, молодые учёные должны быть приглашены на работу и продвинуты на основании только их способностей, творчества и независимости, безотносительно к тому, внесли ли они вклад в теорию струн или любую другую установленную исследовательскую программу. Людям, которые придумывают и развивают свои собственные исследовательские программы, должен быть даже отдан приоритет, чтобы они могли иметь интеллектуальную свободу работать над подходом, который они оценили как самый многообещающий. Управление наукой всегда заключается в совершении выбора. Чтобы предотвратить излишние инвестиции в спекулятивные направления, которые могут оказаться в тупике, физические департаменты должны обеспечивать, чтобы соперничающие исследовательские программы и разные точки зрения по поводу нерешённых проблем были представлены в их профессорско-преподавательском составе – не только потому, что большую часть времени мы не можем предсказать, чьи взгляды окажутся правильными, но и потому, что дружеское соперничество между умными людьми, работающими в тесной близости, часто является источником новых идей и направлений.

Открыто критическое и непредвзятое отношение должно поощряться. Люди должны наказываться за поверхностную работу, которая игнорирует тяжёлые проблемы, и награждаться за атаку на долго стоящие открытые гипотезы, даже если прогресс займёт много лет. Должно быть предоставлено больше места для людей, которые глубоко и тщательно думают над фундаментальными проблемами, возникшими из попыток объединения нашего понимания пространства и времени с квантовой теорией.

Многие из социологических проблем, которые мы обсуждали, должны рассматриваться вместе со склонностью учёных – на самом деле, всех человеческих существ – формировать кланы. Для борьбы с этими клановыми тенденциями струнные теоретики могли бы стереть границы между струнной теорией и другими подходами. Они могли бы прекратить разделение теоретиков на категории по принципу того, демонстрируют они лояльность к тому или иному предположению или нет. Люди, которые работают над альтернативами к струнной теории или которые критичны к струнной теории, должны приглашаться для разговора на конференции по теории струн для общей пользы. Исследовательские группы должны разыскивать постдоков, студентов и приглашённых, которые занимаются конкурирующими подходами. Студенты также должны поощряться на изучение и работу над конкурирующими подходами к нерешённым проблемам, чтобы они были подготовлены для самостоятельного выбора самых многообещающих направлений, когда их карьера будет развиваться.

Нам, физикам, необходимо противостоять стоящему перед нами кризису. Научная теория, которая не делает предсказаний и, следовательно, не является предметом эксперимента, никогда не потерпит неудачу, но такая теория никогда и не преуспеет, пока наука состоит в собирании знаний из рациональных аргументов, родившихся с помощью доказательств. Это требует честной оценки мудрости следования исследовательской программе, которая не смогла после десятилетий найти оснований или в экспериментальных результатах или в точной математической формулировке. Струнным теоретикам нужно встать перед возможностью, что они могут оказаться неправыми, а другие правыми.

Наконец, имеется много шагов, которые поддерживающие науку организации могут предпринять, чтобы сохранить здоровье науки. Финансирующие органы и фонды должны давать возможность учёным на каждом уровне исследований и развития жизнеспособных предположений решать глубокие и трудные проблемы. Исследовательской программе нельзя позволять становиться институционально доминирующей до того, как она соберёт убедительные научные доказательства. До того, как это произойдёт, альтернативные подходы должны поощряться, чтобы прогресс науки не блокировался излишними инвестициями в неверное направление. Когда имеются неподдающиеся, но ключевые проблемы, должен быть лимит в пропорциях поддержки, выдаваемой любой отдельной исследовательской программе, которая намерена решить их, – скажем, треть от общего фондирования.

Некоторые из этих предложений представляют собой крупные реформы. Но когда речь идёт о теоретической физике, мы не говорим совсем об очень больших деньгах. Предположим, что фондирующая организация решает полностью поддержать всех мечтателей, которые игнорируют генеральное направление и следуют своим собственным амбициозным программам, чтобы решить проблемы квантовой гравитации и квантовой теории. Мы говорим, возможно, о двух дюжинах теоретиков. Их полная поддержка могла бы занять мельчайшую часть общего национального бюджета на физику. Но, судя по тому, какой вклад сделали такие люди в прошлом, вероятно, что некоторые сделают нечто достаточно необычное, чтобы сделать это вложение лучшим во всей области.

На самом деле даже малое финансирование может помочь в поиске независимо мыслящих пророков со степенью доктора философии по теоретической физике или математике, которые работают над своими собственными подходами к фундаментальным проблемам – то есть, людей, делающих нечто настолько необычное, что имеется хороший шанс, что они никогда не будут в состоянии получить академическую карьеру. Кого-то вроде Джулиана Барбура, Антони Валентини, Александра Гротендика – или Эйнштейна, если уж на то пошло. Дайте им пять лет поддержки, продлеваемой на вторую или даже на третью пятилетку, если они вообще чего-то достигнут.

Звучит рискованно? Королевское общество в Объединённом королевстве имеет подобную этой программу. С ней связано взрывное начало карьер нескольких учёных, которые сегодня важны в своей области и которые, вероятно, никогда не получили бы поддержки такого рода в Соединённых Штатах.

Как вы могли бы выбрать таких людей, достойных поддержки? Просто. Спросите тех, кто уже делал науку таким образом. Чтобы ещё удостовериться, найдите, по меньшей мере, одну завершившую образование личность среди кандидатов, которая глубоко возмущена тем, что пытаются делать кандидаты. Чтобы быть на самом деле уверенным, найдите, по меньшей мере, одного профессора, который думает, что кандидат ужасный учёный и непременно потерпит неудачу.

Может показаться странным обсуждение академической политики в книге для широкой публики, но вы, публика, индивидуально и коллективно являетесь нашими работодателями. Если наука, которую вы оплачиваете, не получается, это побудит вас держать нас в шаге от увольнения и заставить нас делать нашу работу.

Так что у меня есть некоторые заключительные слова для различных аудиторий.

Для образованной публики: будьте критическими. Не верьте большинству того, что вы слышите. Когда учёный заявляет, что он сделал что-то важное, попросите его предъявить доказательства. Оценивайте это так же строго, как вы делали бы в отношении инвестиций. Устройте эту проверку столь внимательно, как вы делали бы, покупая дом или выбирая школу, в которую вы собираетесь послать своих детей.

Для тех, кто принимает решения о том, что наука должна получать, – то есть, для глав департаментов, исследовательских комитетов, деканов, должностных лиц фондов и финансирующих агентств: только люди вашего уровня могут осуществить рекомендации, подобные тем, что только что перечислены. Почему не рассмотреть их? Они являются предложениями, которые должны быть обсуждены в местах, подобных офисам Национального фонда науки, Национальной академии наук и их двойников по всему миру. Это не просто проблема теоретической физики. Если высоко упорядоченная область, подобная физике, поражена симптомами группового мышления, то что может произойти в других, менее строгих областях?

Для моих собратьев физиков-теоретиков: проблемы, обсуждённые в этой книге, являются ответственностью всех нас. Мы составляем научную элиту только потому, что большее общество, частью которого мы являемся, глубоко заботится об истине. Если теория струн ошибочна, но продолжает доминировать в нашей области, последствия могут быть тяжёлыми – для нас персонально, а также для нашей профессии. Для нас важно открыть двери и позволить войти альтернативам, а также в целом повысить стандарты обоснования.

Чтобы выразить это более прямо: если вы один из тех, чья первая реакция, когда высказывается сомнение в ваших научных убеждениях, есть «А что думает X?» или «Как вы можете говорить такое? Каждый хорошо знает, что…», тогда вы в опасности недолго быть учёным. Вы получаете хорошие деньги за выполнение своей работы, и это означает, что вы несёте ответственность за проведение тщательной и независимой оценки всего, во что верите вы и ваши коллеги. Если вы не можете дать точное обоснование вашим уверенностям и взглядам, совместимое с фактами, если вы позволяете другим людям делать для вас ваши мысли (даже если они старшие и влиятельные), тогда вы не достойны ваших этических обязательств как члена научного сообщества. Ваша докторская степень является для вас лицензией иметь ваши собственные взгляды и выносить ваши собственные суждения. Но это намного больше; это обязывает вас мыслить критически и независимо по поводу всего в вашей области компетентности.

Это жёстко. Но имеются даже более жёсткие слова для тех из нас, работающих над фундаментальными проблемами, которые не являются струнными теоретиками. Наша работа предполагает находить ошибочные утверждения, задавать новые вопросы, находить новые ответы и возглавлять революции. Легко увидеть, где теория струн, вероятно, ошибается, но критика теории струн работой не является. Работой является изобретение теории, которая верна.

Я буду жёстче всего к себе. Я вполне ожидаю, что некоторые читатели зададут мне вопрос: «Если ты такой умный, почему ты не сделал ничего лучше, чем струнные теоретики?» И они будут правы. Поскольку, в конце концов эта книга является формой отсрочки. Конечно, я надеялся, когда писал её, сделать путь более лёгким для тех, кто идёт следом. Но моё ремесло в теоретической физике и моя настоящая работа заключается в завершении революции, которую начал Эйнштейн. Я не сделал эту работу.

Так что я собираюсь делать сам? Я иду пытаться использовать преимущества хорошей судьбы, которую подарила мне жизнь. Для начала я иду раскапывать мою старую статью «К взаимосвязи между квантами и тепловыми флуктуациями» и читать её. Затем я иду выключать телефон и Blackberry, ставить что-нибудь из Бебель Жильберто, Эстеро или Рона Секссмита, увеличивать уровень звука, вытирать начисто доску, добывать где-нибудь хороший мел, открывать новую записную книжку, брать мою любимую ручку, садиться и начинать думать.

Благодарности

Книга начинается с идеи, и заслуга за неё принадлежит Джону Брокману за ощущение, что я хотел сделать нечто большее, чем написать тусклую академическую монографию на тему взаимосвязи между демократией и наукой. Это одна из тем данной книги, но, как он и предвидел, аргументы становятся намного более мощными, когда разрабатываются в контексте конкретной научной полемики. Я в долгу перед ним и перед Катинкой Мэтсон за их продолжающуюся поддержку и за приглашение меня в сообщество, которое содержит в себе третью культуру. Предложив мне среду, которая выходит за рамки моей специализации, они изменили мою жизнь.

Ни один писатель не мог бы иметь лучшего редактора, чем Аманда Кук, а степень, до которой всё, что тут есть хорошего, является следствием её руководства и вмешательства, стыдно признать. Сара Липпинкотт завершила работу с такой элегантностью и точностью, которая добила бы любого писателя. Я имел честь работать с ними обеими. Холли Бемисс, Уилл Винсент и каждый в издательстве Houghton Mufflin заботился об этой книге с энтузиазмом и мастерством.

За последние десятилетия многие коллеги уделили время, чтобы обучить меня теории струн, суперсимметрии и космологии. Среди них я особенно признателен Ниме Аркани-Хамеду, Тому Бэнксу, Майклу Дину, Жаку Дистлеру, Майклу Грину, Брайану Грину, Гэри Хоровицу, Клиффорду Джонсону, Ренате Каллош, Хуану Малдасене, Любошу Мотлю, Германну Николаи, Аманде Пит, Майклу Пескину, Джо Полчински, Лайзе Рэндалл, Мартину Рису, Джону Шварцу, Стиву Шенкеру, Полу Стейнхардту, Келлогу Штелле, Эндрю Cтроминджеру, Леонарду Сасскайнду, Кумруну Вафе и Эдварду Виттену за их время и терпение. Если мы всё ещё не согласны друг с другом, я надеюсь, ясно, что эта книга не является конечной установкой, а лишь тщательно структурированным аргументом, предназначенным быть вкладом в продолжающееся общение, который предпринят с уважением и вне восхищения их усилиями. Если мир окажется одиннадцатимерным и суперсимметричным, я буду первым аплодировать их триумфу. Но в настоящее время я заранее благодарен им, что они позволили мне объяснить, почему после многих раздумий я больше не верю, что это возможно.

Это не история науки, но я рассказываю истории, и некоторые друзья и коллеги щедро выделили своё время, чтобы помочь мне рассказать правдивые истории, а не сохранять мифы. Джулиан Барбур, Джо Кристиан, Гарри Коллинз, Джон Стэйчел и Андрей Старинец предоставили мне детальные научные заметки на целую рукопись. Ошибки, которые, конечно, остались, являются ответственностью меня одного, так как являются следствием отбора, который производился, чтобы сделать книгу настолько общедоступной, насколько это возможно. Поправки и дальнейшие мысли можно присылать на интернет-страничку, связанную с этой книгой. Среди других друзей и членов семьи, которые прочитали рукопись и предложили очень полезную критику, Клифф Баргесс, Говард Бартон, Маргарет Геллер, Джем Гомис, Дина Грасер, Стюарт Кауфманн, Джерон Ланье, Жанна Левин, Жоао Магуэйджо, Патриция Марино, Фотини Маркопоулоу, Карло Ровелли, Майкл Смолин, Паулина Смолин, Роберто Мангабейра Унгер, Антони Валентини и Эрик Вайнштейн. Крис Халл, Джо Полчински, Пьер Рамон, Жорж Руссо, Моше Розали, Джон Шварц, Эндрю Строминджер и Аркадий Цейтлин также помогли прояснить специфические факты и проблемы.

В течение многих лет мои исследования комфортно поддерживались Национальным научным фондом, за что я остаюсь весьма благодарным. Но мне экстраординарно повезло столкнуться с тем, кто спросил меня: «Что ты на самом деле мог бы сделать? Какова твоя самая амбициозная идея?» Так неожиданно и щедро Джеффри Эпштейн дал мне шанс попытаться получить хорошую выгоду из моих ответов, и за это я всегда буду глубоко признателен.

Эта книга частично посвящена оценке того, как должно управляться научное сообщество, и я был рад поучиться у некоторых из тех, кто был пионером в исследованиях квантового пространства-времени: Стэнли Дезера, Дэвида Финкельштейна, Джеймса Хартли, Криса Исхама и Роджера Пенроуза. Я не смог бы достичь ничего в этом исследовании, если бы не было сотрудничества и поддержки Абэя Аштекара, Джулиана Барбура, Луи Кране, Теда Джекобсона и Карло Ровелли. Я также обязан моим более ранним соратникам Стефону Александеру, Мохаммаду Ансари, Олафу Дрейеру, Джерзи Ковальски-Гликман, Жоао Магуэйджо и, особенно, Фотини Маркопоулоу за непрерывную критику и споры, которые сохранили меня честным и блокировали все попытки воспринимать себя слишком серьёзно. Необходимо также сказать, что наша работа не имела бы смысла без широкого сообщества физиков, математиков и философов, которые игнорируют академическую моду, чтобы посвятить себя работе над фундаментальными проблемами физики. Эта книга, прежде всего, посвящена им.

Моя работа и жизнь была бы куда беднее без поддержки друзей, которые дали возможность мне как заниматься наукой, так и прийти к пониманию её более общего состояния. К ним относятся Сен Клер Кеми, Жерон Ланье, Донна Мойлан, Элизабет Тарк и Мелани Уолкер.

Каждая книга пишется в духе места. В моём случае сначала было два таких места: Нью Йорк и Лондон. Эта книга несёт дух Торонто; Пико Айер назвал его городом будущего, и я полагаю себя счастливым знать, почему. За гостеприимство к иммигранту в неопределённый момент сентября 2001 года я благодарю за всё Дину Гразер, но также и Чарли Трэйси Макдугал, Оливию Миззи, Ханну Санчес и парней из Килевого клуба Дальнего Харбора (Outer Harbour Centreboard Club) (если вы не видите меня на воде с последней весны, то именно поэтому!).

За приглашение меня сюда я благодарю Говарда Бартона и Майка Лазардиса. Я не знаю большего акта дальновидности и поддержки науки, чем основание ими Пограничного института теоретической физики. С их верой в будущее науки и их продолжающейся преданности успеху института, они заслуживают высшей награды, которую может дать любой, кто заботится о науке. Я питаю к ним огромную благодарность за предоставленную возможность, которую они для меня открыли, как в личном, так и в научном смысле.

Несмотря на общий авантюризм и сомнения при создании института и сообщества, все возможные благодарности Клиффорду Баргессу, Фредди Качазо, Лауренту Фрейделю, Джему Гомису, Дэниэлю Готтесману, Люсьену Харди, Джастину Хоури, Раймонду Лафламме, Фотини Маркопоулоу, Мишель Моска, Робу Майерсу, Томасу Тиеманну, Антони Валентини и многим другим, слишком многочисленным, чтобы их перечислить, которые рисковали своими карьерами, чтобы сделать вклад в это рискованное предприятие. И хотя нет необходимости об этом говорить, позвольте мне подчеркнуть, что каждое слово в этой книге является моим собственным взглядом и ни в коей мере не отражает ни официальной, ни неофициальной точек зрения Пограничного института, его учёных или его основателей. Наоборот, эта книга стала возможной благодаря моему членству в сообществе учёных, которые приветствуют честное научное несогласие и которые знают, что живая дискуссия не станет на пути дружбы или совместных усилий, чтобы делать науку. Если бы было намного больше мест, подобных Пограничному институту, я не почувствовал бы необходимости писать эту книгу.

Наконец, моим родителям за их продолжающуюся безоговорочную любовь и поддержку и Дине за всё, что делает жизнь счастливой, которые делают всё, о чём эта книга, с присущей им точки зрения.