Джон Хорган - Конец науки: Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки

• Название: Конец науки: Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки
• Автор: Джон Хорган
• Издательство: Амфора
• Жанр: Философия
• Год: 2001
• ISBN: 5-94278-179-6

Есть ли границы познания? Возможен ли конец науки? Самые интересные научные теории последних двадцати лет, удивительный диапазон воззрений крупнейших исследователей конца XX века представляет читателю американский ученый и писатель Джон Хорган, объединивший в своей книге тонкий анализ потрясающих открытий и ярких, характерных свойств личности ученых, подаривших эти открытия миру.

---

Джон Уилер и «Это из частицы»

Как кажется, Бете, Вайнберг и Мермин предполагали, что квантовая механика, по крайней мере в качественном смысле, и есть окончательная теория физики. Некоторые физики и философы предположили, что они смогут пенять квантовую механику, если только определят ее смысл, найдут Ответ. Один из самых влиятельных и изобретательных интерпретаторов квантовой механики и современной физики в целом — Джон Арчибальд Уилер (John Archibald Wheeler). Уилер — это архетипичный физик из тех, кто считает физику поэзией. Он известен своими аналогиями и афоризмами, собранными и придуманными им самим. Когда теплым весенним днем я брал у него интервью в Принстоне, он завалил меня высказываниями типа:

«Если я не могу это представить, я не могу это понять».

(Эйнштейн);

«Унитарианизм (религия Уилера) — это пуховая перина для ловли падающих христиан».

(Дарвин);

«Никогда не беги за автобусом, женщиной и космологической теорией, потому что через несколько минут появится еще одна».

(приятель Уилера по Йельскому университету);

«Если тебе за весь день не встретилось ничего странного, то это был потерянный день».

(Уилер).

Уилер также славится своей физической энергией. Когда мы вышли из его кабинета, расположенного на третьем этаже, чтобы пообедать, он презрительно отказался от лифта, заявив, что они «ужасны для здоровья», и побежал вниз по лестнице. На каждой площадке он хватался рукой за перила и разворачивался, увеличивая тем самым центробежную силу на вираже, и несся вниз по следующему пролету лестницы.

— У нас проводятся соревнования, кто быстрее сбежит по лестнице, — бросил он через плечо.

На улице Уилер, скорее, маршировал, чем шел, размахивая руками в такт шагам. Он остановился, только когда мы дошли до двери, причем он, как всегда, был первым. Уилер открыл ее передо мной. Войдя внутрь, я остановился, думая о нем с почтением — в то время Уилеру было почти 80, — но через мгновение он пронесся мимо меня, направляясь к следующей двери.

Метафора была настолько очевидной, что я понял, что Уилер имел в виду. Он сделал карьеру, убегая вперед от других ученых и открывая им двери. Он помог получить признание — или по крайней мере внимание — некоторым из самых причудливых идей современной физики, от черных дыр до множественности Вселенных и до самой квантовой механики. Уилера уже давно могли бы уволить, как веселого, но чокнутого, если бы у него не было таких отличных рекомендаций. В начале двадцатых он отправился в Данию, чтобы поучиться у Нильса Бора («потому что он видит дальше, чем любой другой живой человек» — написал Уилер в заявлении на стипендию). Бор оказал самое глубокое влияние на мысль Уилера. В 1939 году Бор и Уилер опубликовали первую статью, успешно объяснившую деление атомного ядра в терминах квантовой физики[69].

Знание Уилером ядерной физики привело к его включению в группу по созданию первой бомбы, основанной на делении атомного ядра, во время Второй мировой войны, а в начале холодной войны — первой водородной бомбы. После войны Уилер стал одним из ведущих авторитетов по теории относительности Эйнштейна. В конце шестидесятых он придумал термин «черная дыра» и сыграл главную роль в убеждении астрономов, что эти странные, бесконечно плотные объекты, предсказанные теорией Эйнштейна, могут фактически существовать. Я спросил Уилера, какое свойство позволило ему поверить в такие фантастические вещи, которые другие физики приняли с явной неохотой.

— Сильное воображение, — ответил он. — Мне очень нравится вот эта фраза Бора:

«Вы должны быть готовы к сюрпризу, и очень большому сюрпризу».

Начиная с пятидесятых годов его все больше заинтриговывал философский смысл квантовой физики. Наиболее широко принятой интерпретацией квантовой механики была так называемая ортодоксальная интерпретация (хотя «ортодоксальная» кажется странным описанием такой радикальной точки зрения, распространенной во всем мире). Ее также называли копенгагенской интерпретацией, потому что ее представил учитель Уилера Бор в серии лекций в Копенгагене в конце двадцатых годов. Она утверждала, что такие субатомные сущности, как электроны, реально не существуют; они существуют в вероятностном переходном состоянии, пока не переводятся в единое состояние актом наблюдения. Электроны и протоны могут действовать как волны или как частицы, в зависимости от типа эксперимента.

Уилер был одним из первых выдающихся физиков, предположивших, что реальность может быть не полностью физической; в некотором смысле наш космос может быть явлением, требующим акта наблюдения, — и, таким образом, самим сознанием. В шестидесятые годы Уилер помог популяризировать печально известный антропический принцип. По сути, он утверждает, что Вселенная такова, какова она есть, потому что если бы она была другой, то и нас бы здесь не было, чтобы наблюдать за ней. Уилер также стал привлекать внимание коллег к некоторым интригующим связям между физикой и теорией информации, которая была предложена в 1948 году математиком Клодом Шенноном (Claude Shannon). Физика строится на элементарной, неделимой сущности, а именно на кванте, который определяется в результате наблюдения. То же происходит и с теорией информации. Ее квант — это бинарная единица, или бит (единица информации), который является посланием, представляющим один из двух вариантов выбора: орел или решка, да или нет, ноль или единица.

Уилер еще больше уверился в важности информации после того, как придумал эксперимент, открывший для нас странность квантового мира. Эксперимент с отложенным выбором Уилера — это вариация знаменитого (но не классического) эксперимента с двумя щелями, Демонстрирующего шизофреническую природу квантового явления. Когда электроны направляют на барьер, в котором имеются две щели, они действуют подобно волнам: электроны идут через обе щели одновременно и формируют то, что называется интерферограммой, создаваемой перекрыванием одной волны другой, когда они ударяются о детектор в дальней от барьера частиц Однако если физик закрывает каждый раз по одной щели, электроны проходят через открытую щель как сбытые частицы и интерференционная картина исчезает. В эксперименте отложенного выбора экспериментатор решает, оставить ли открытыми обе щели или закрыть одну после того, как электроны уже прошли сквозь барьер — с теми же результатами. Кажется, что электроны заранее знают, что выберет физик, чтобы наблюдать за ними Этот эксперимент был проведен в самом начале девяностых годов и подтвердил предсказание Уилера.

Уилер объясняет эту загадку еще одной аналогией. Он сравнил работу физика с работой водящего в известной игре, когда над водящим решают подшутить. Этом варианте игры один человек выходит из комнаты, в то время как оставшиеся — или так думает водящий — Загадывают какую-то личность, место или вещь. Затем водящий возвращается и пытается догадаться, что загадали остававшиеся в комнате, задавая вопросы, на которые можно отвечать только «да» или «нет». Но водящий не знает, что над ним решили подшутить. Первый, кому водящий задаст вопрос, придумывает предмет только после того, как водящий задаст вопрос. Все остальные будут делать то же самое, давая ответы, согласующиеся не только с конкретным вопросом, но и со всеми предыдущими вопросами.

— Слова в комнате не было, когда я вошел, хоть я думал, что оно там есть, — объяснил Уилер.

Таким же образом электрон, перед тем как физик решит за ним наблюдать, не волна и не частица. Он в некотором роде нереален: он существует как неопределимая неопределенность.

— Пока не начнешь задавать вопросы, ничего не получишь, — сказал Уилер. — Ситуация не может заявить о себе, пока не задашь свой вопрос. Но один вопрос предотвращает и исключает другой. Так что если вы спросите, где в настоящий момент находится моя голубая мечта — а мне всегда интересно спрашивать у людей об их голубой мечте, — я сказал бы, что она заключается в идее, что все происходящее может быть сведено до чего-то, в широком смысле подобного той игре с вопросами.

Уилер сконцентрировал эти идеи во фразу, напоминающую коан из дзэн-буддизма: «Это из частицы». В одном из своих эссе, написанных в свободной форме, Уилер объясняет упомянутую фразу следующим образом: «…каждое „это“ — каждая частица, каждое силовое поле, даже само пространство-время — имеет началом своей функции, значения, всего своего существования — даже непрямо в некоторых случаях — ответы на вопросы, предполагающие ответа „да“ или „нет“, бинарные выборы, биты».

Вдохновленная Уилером большая группа ученых — специалистов по информатике, астрономов, математиков, биологов и физиков — в конце восьмидесятых начала исследовать связи между теорией информации и физикой. Подключились даже некоторые теоретики, занимающиеся суперструнами, пытаясь связать воедино квантовую теорию поля, черные дыры и теорию информации с пучком струн. Уилер признал, что эти идеи были еще сырыми и не готовыми для строгого тестирования. Он и его коллеги-исследователи все еще пытались выяснить «характер и рельеф местности» и «учились, как выразить вещи, которые мы уже знаем, на языке теории информации». Усилия могут привести в тупик, сказал Уилер, или к новому мощному видению реальности, «всего представления».