Что мы не узнаем из фундаментальной теории |
Космология - Наша космическая обитель |
Объединенная теория, если бы ее все-таки разработали, воистину могла бы стать величайшим триумфом разума всех времен, кульминацией всех интеллектуальных поисков, начавшихся задолго до Ньютона и продолжавшихся при Максвелле, Эйнштейне и их преемниках. Она бы пролила свет на основное вещество, образующее все, что нас окружает, и послужила бы примером того, что великий физик Юджин Вигнер называл «непостижимой эффективностью математики в естественных науках». Она также проиллюстрировала бы замечательную случайность — а это непременно была бы случайность — того, что человек своим умом может понять основные принципы физической реальности. Но я надеюсь, что не покажусь грубым, если укажу на то, чего она не сделала бы. Такая теория не означала бы конца науки, способной бросить нам вызов. На самом деле, на большинство наук — даже на бóльшую часть космологии — она оказала бы минимальное воздействие. В популярной литературе часто используются две фразы — «окончательная теория» или «теория всего», — скрытый смысл которых не только высокомерен, но и очень обманчив. Практически все ученые уже уверились в том, что наш сегодняшний мир, в сущности, сводится к атомной физике. Как каждая из возможных эллиптических орбит каждой планеты есть решение ньютоновых уравнений движения, так и каждый кусок материала, живой или неодушевленный, подчиняется уравнению Шредингера — основному уравнению квантовой теории, описывающему атомы и их скопления. На поверку, однако, оказывается, что мы не можем решить это уравнение ни для чего более сложного, чем отдельная молекула. Сложность решения зависит от количества рассматриваемых атомов, а также от сложности их внутренней структуры (скажем, живая клетка куда сложнее правильного кристалла, содержащего такое же количество атомов). Кроме того, если бы мы располагали гиперкомпьютером, который смог бы решить уравнение Шредингера для сложной макроскопической системы и воспроизвести поведение этой системы, результат не дал бы нам никакого реального понимания. Для проникновения в суть, к которому стремятся ученые, необходимы разнообразные концепции. Например, водный поток — водовороты, разбивающиеся волны и т.д. — лучше всего объяснять с помощью вязкости, завихренности и турбулентности. Это производные свойства, и они существуют только в достаточно большом масштабе, чтобы мы могли рассматривать жидкость как сплошную среду и пренебрегать действием квантов. Подобно этому, происходящее в компьютере можно отнести к электронам, движущимся в сложных цепях, хотя это замечание упускает суть: логику, переносимую этими сигналами. И, по выражению Стивена Пинкера, «поведение человека разумнее всего объяснять его верованиями и решениями, а не вольтами и граммами». Любая наука, от химии до социальной психологии, имеет в арсенале свои собственные неопровержимые и производные концепции, а также отличительные виды объяснения. В макроскопической области существуют общие «законы природы», с которыми связано не меньше вопросов, чем с объектами микромира, и которые концептуально от нее не зависят — например, есть общие математические законы, описывающие переход от регулярного поведения к хаотическому и применяющиеся к явлениям настолько несопоставимым, как протекающие краны и популяции животных.10-3 Науки зачастую сравниваются с различными этажами здания — логика в фундаменте, математика на первом этаже, затем следует физика частиц, после — остальная физика и химия, и так далее по мере того, как мы забираемся выше. Но аналогия со зданием рушится, потому что сверхструктура (наука «более высокого уровня», имеющая дело со сложными системами) не подвергается опасности из-за непрочной основы. Даже узнав основные законы, мы бы все равно не понимали, каким образом их следствия развились за последние 13 миллиардов лет. Нас сбивают с толку сложные модели и взаимные связи — неполное знание о микромире, в общем, не есть препятствие. Эта проблема возникла при спорах о Сверхпроводящем суперколлайдере (SSC) — гигантском и неимоверно дорогом ускорителе, который разрабатывался в Техасе; но разработки были прекращены решением Конгресса США после того, как на них уже было потрачено 2 миллиарда долларов. Преувеличение значения SSC его защитниками привело к негативной реакции других ученых — даже некоторых физиков, понимающих, что сложные материалы, потоки жидкостей и теория хаоса ставят такие же значительные задачи, как и физика частиц, а ресурсы, необходимые для SSC, при этом несоразмерно велики.10-4 Тем не менее, как подчеркнул Стивен Вайнберг, некоторые науки могут заявить о своем особом статусе, особой «глубине».10-5 Если вы беспрестанно будете спрашивать «почему?», в итоге вы придете к фундаментальному вопросу либо из физики частиц, либо из космологии: наук об очень малом и очень большом. Это важная характеристика нашей Вселенной. Мы ищем объединенные теории космоса и микромира не потому, что остальная наука (или даже остальная физика) зависит от них, но потому, что они связаны с таинственными аспектами реальности. Привлекательность «окончательной теории» велика. Честолюбивые студенты бьются над проблемой №1. Но чрезмерная сосредоточенность усилий талантливых людей лишь в одной, чисто теоретической области, скорее всего, принесет чувство неудовлетворенности всем, за исключением некоторых особо одаренных (или удачливых) индивидуумов. Своим студентам я советую умножить важность проблемы на малую вероятность того, что они разрешат ее, и произведение довести до максимума. Я также напоминаю им мудрое замечание Питера Медавара о том, что «ни одним ученым не восхищаются за то, что он не может разрешить задачу вне пределов своей компетенции. Большее, на что он может рассчитывать, — это жалость, подобная той, что вызывают у сердобольных людей политики-утописты».10-6 Не принимая во внимание афоризм Эйнштейна о постижимости Вселенной, который я привел в прологе этой книги, было бы поразительно, если бы человеческий разум «справился» со всеми аспектами внешнего мира. Некоторые загадки природы навсегда могут остаться необъясненными или непонятыми. |
Читайте: |
---|