Стивен Вайнберг - Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы

• Название: Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы
• Автор: Стивен Вайнберг
• Издательство: Едиториал УРСС
• Жанр: Физика
• Год: 2004
• ISBN: 5-354-00526-4

В своей книге «Мечты об окончательной теории» Стивен Вайнберг – Нобелевский лауреат по физике – описывает поиск единой фундаментальной теории природы, которая для объяснения всего разнообразия явлений микро– и макромира не нуждалась бы в дополнительных принципах, не следующих из нее самой. Электромагнитные силы и радиоактивный распад, удержание кварков внутри нуклонов и разлет галактик – все это, как стремятся показать физики и математики, лишь разные проявления единого фундаментального закона.

Вайнберг дает ответ на интригующие вопросы: Почему каждая попытка объяснить законы природы указывает на необходимость нового, более глубокого анализа? Почему самые лучшие теории не только логичны, но и красивы? Как повлияет окончательная теория на наше философское мировоззрение?

Ясно и доступно Вайнберг излагает путь, который привел физиков от теории относительности и квантовой механики к теории суперструн и осознанию того, что наша Вселенная, быть может, сосуществует рядом с другими вселенными.

Книга написана удивительно живым и образным языком, насыщена афоризмами и остроумными эпизодами. Она распахивает читателю двери в новый мир и помогает понять то, с чем он там встретится.

---

Эйнштейн как-то сказал своему ассистенту Эрнсту Шварцу: «Что меня действительно интересует, так это вопрос, имел ли Бог выбор, создавая наш мир?»[216] По другому поводу он сформулировал цель занятий физикой в том, чтобы «не только знать, какова природа и как ведутся ее дела, но приблизиться, насколько это возможно, к утопической и кажущейся самонадеянной цели – узнать, почему природа такая, а не другая… Узнать, что, так сказать, сам Господь не мог бы устроить все иным, отличным от уже существующего теперь, образом… В научном исследовании имеется прометеевский элемент… В этом для меня всегда была особая магия научного исследования»[217]. Религия Эйнштейна была столь неопределенной, что, мне кажется, он выражался метафорически, это чувствуется по словам «так сказать». Несомненно, что подобная метафора вполне естественна для физиков, поскольку физика – наука фундаментальная. Теолог Поль Тиллих заметил как-то[218], что среди всех ученых только физики способны употреблять слово «бог» без смущения. Верит физик во что-нибудь или является атеистом, он неизбежно прибегает к этой метафоре, когда говорит об окончательных законах, как о проявлении Божественного разума…

Я однажды столкнулся с этим в неожиданном месте, в офисе палаты представителей в Вашингтоне. В 1987 г. я давал показания в защиту проекта Сверхпроводящего суперколлайдера (ССК) перед комитетом палаты по науке, космосу и технологиям. Я описал, как в процессе изучения элементарных частиц мы открываем законы, которые становятся все более согласованными и универсальными, и как мы начинаем подозревать, что это не случайность, что существует красота этих законов, отражающая что-то, что встроено в структуру Вселенной на самом глубоком уровне. После того, как я сделал эти замечания, последовали замечания других свидетелей и вопросы со стороны членов палаты. Они вылились в диалог между двумя членами комитета[219], конгрессменом Гаррисом Фавеллом, республиканцем из Иллинойса, который в целом положительно относился к проекту ССК, и конгрессменом Доном Риттером, республиканцем из Пенсильвании, бывшим инженером-металлургом, который был одним из самых яростных противников проекта в конгрессе.

М-р Фавелл: …Благодарю вас. Я удовлетворен всеми вашими показаниями. Считаю, что они были замечательными. Если когда-нибудь мне понадобится кому-то объяснить, почему нужен ССК, я обращусь за помощью к вашим свидетельствам. Они будут очень полезны. Иногда мне хочется, чтобы все было выражено в одном слове, хотя это почти невозможно. Мне кажется, др. Вайнберг, что вы близко подошли к этому, и хотя я не уверен, но записал вашу мысль. Вы сказали, что подозреваете, что не случайно существуют законы, управляющие материей, и я пометил у себя, что не поможет ли это найти Бога? Я уверен, что вы не говорили этого, но действительно ли это поможет нам узнать столь многое о Вселенной?

М-р Риттер: Настаивает ли уважаемый коллега на сказанном? Если мне позволят на минуту прервать джентльмена, я хотел бы сказать…

М-р Фавелл: Я не уверен, что хочу настаивать.

М-р Риттер: Если эта машина может сделать такое, я собираюсь изменить свою точку зрения и поддержать проект.

У меня хватило здравого смысла не влезать в спор, так как я не думаю, что конгрессмены хотели знать мое мнение о поиске Бога на ССК, а также потому, что я не был уверен, что изложение моих мыслей обо всем этом будет полезным для проекта.

Представления некоторых людей о Боге столь широки и податливы, что эти люди неизбежно находят Бога везде, куда ни обратится их взор: «Бог – это предел всего», «Бог – наше лучшее естество» или: «Бог – это Вселенная». Конечно, слову «бог», как и всякому иному, можно придать любой смысл по нашему желанию. Если вы захотите заявить, что «Бог – это энергия», то обнаружите Бога и в куче угля. Но если все же слова имеют для нас хоть какую-то ценность, нам следует уважать то, в каком смысле они исторически употреблялись, особенно сохраняя те различия, которые не дают смыслу одних слов смешиваться со смыслом других.

Мне кажется, что если слово «бог» и должно как-то использоваться, оно должно подразумевать заинтересованного Бога, Создателя и Законодателя, установившего не только законы природы и Вселенной, но и нормы добра и зла, личность, проявляющую участие в наших делах, короче, существо, которому стоит поклоняться35). Это тот Бог, который имел значение для мужчин и женщин на протяжении всей истории. Ученые и другие люди иногда используют слово «бог» для обозначения чего-то столь абстрактного и неопределенного, что Его нельзя отличить от законов природы. Эйнштейн сказал однажды, что он верит «в Бога Спинозы, проявляющего себя в гармонии всего сущего, а не в Бога, занимающегося судьбами и деяниями человеческих существ»[220]. Но есть ли для нас какая-то разница в том, используем ли мы слово «бог» вместо слов «порядок» или «гармония», за исключением, может быть, желания избежать обвинения в безбожии? Конечно, каждый волен использовать слово «бог» в таком смысле, но мне кажется, что тогда понятие Бога делается не столько неправильным, сколько не очень существенным.

Найдем ли мы заинтересованное божество в окончательных законах природы? В самой постановке вопроса есть что-то абсурдное, и не только потому, что мы до сих пор не знаем окончательных законов, но в еще большей степени потому, что мы не в силах даже представить себя в положении обладателей всех окончательных законов, не требующих объяснения с помощью еще более глубоких принципов. Но сколь бы необдуманным ни казался этот вопрос, вряд ли можно удержаться от искушения узнать, сможем ли мы найти какой-то ответ на наши самые глубокие вопросы, увидим ли мы какие-то признаки деятельности заинтересованного Творца в окончательной теории. Я думаю, что этого не произойдет.

Весь наш опыт на протяжении всей истории науки свидетельствует об обратном движении – к холодной безличности законов природы. Первый великий шаг в этом направлении заключался в демистификации небес. Каждому известны главные действующие лица: Коперник, Галилей, обосновавший правоту Коперника[221], Бруно, высказавший догадку, что Солнце – лишь одна из множества звезд, и Ньютон, показавший, что одни и те же законы движения и тяготения применимы как к Солнечной системе, так и к телам на Земле[222]. Я полагаю, что ключевым было наблюдение Ньютона, что один и тот же закон тяготения управляет и движением Луны вокруг Земли, и движением тела, падающего на поверхность Земли. Уже в ХХ в. еще один шаг к развенчанию таинственной роли неба был сделан американским астрономом Эдвином Хабблом. Измерив расстояние до туманности Андромеды, Хаббл показал, что она (а следовательно, и тысячи похожих на нее туманностей) находится не на окраине нашей Галактики, а представляет самостоятельную галактику, не менее впечатляющую, чем наша. Современные космологи говорят даже о принципе Коперника: ни одна космологическая теория не должна восприниматься всерьез, если в ней нашей Галактике приписывается какое-то особое место во Вселенной.

И жизнь также потеряла покров таинственности. В начале XIX в. Юстус фон Либих и другие химики-органики показали, что не существует препятствий к лабораторному синтезу ряда химических соединений, например мочевины, связанных с феноменом жизни. Наиболее важными были работы Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса, показавших, каким образом чудесные способности живых существ могут развиться путем естественного отбора без всякого предварительного плана или руководства. В ХХ в. процесс демистификации ускорился, о чем свидетельствуют непрерывные успехи биохимии и молекулярной биологии в объяснении деятельности живых существ.

Исчезновение покрова таинственности над явлением жизни оказало значительно большее влияние на религиозные чувства, чем любое открытие в физике. Неудивительно, что наиболее непримиримое противодействие продолжают встречать не открытия в физике и астрономии, а редукционизм в биологии и теория эволюции.

Даже от ученых можно услышать иногда намеки на витализм, т.е. веру в то, что существуют биологические процессы, которые нельзя объяснить с помощью химии и физики. В ХХ в. биологи (включая антиредукционистов вроде Эрнста Майра) в целом стараются отстраниться от витализма, но не далее как в 1944 г. Эрвин Шрёдингер доказывал в своей книге «Что такое жизнь?», что «мы уже достаточно много знаем о материальной основе жизни, чтобы с уверенностью утверждать, что сегодняшние законы физики не могут описать это явление». Доводы Шрёдингера сводились к тому, что генетическая информация, управляющая живыми организмами, слишком устойчива для того, чтобы вписаться в мир непрерывных флуктуаций, описываемых законами квантовой механики и статистической физики. Ошибка Шрёдингера была отмечена Максом Перутцем[223], специалистом по молекулярной биологии, установившим среди прочего структуру гемоглобина: Шрёдингер не принял во внимание устойчивость, которую могут порождать химические процессы, известные как катализ энзимов.