Эстетика частиц

Эстетика частиц

В начале девяностых годов, когда теория суперструн была относительно нова, некоторые физики писали популярные книги о ее последствиях. В «Теориях всего» (Theories of Everything) британский физик Джон Барроу (John Barrow) доказывает, что теоремы о неполноте Геделя подрывают само понятие полной теории природы. Гедель установил, что любая сравнительно комплексная система аксиом неизбежно порождает вопросы, на которые аксиомы ответить не могут. Подразумевается, что у любой теории найдутся несошедшиеся друг с другом концы. Барроу также указал, что унифицированная теория физики частиц на самом деле не будет теорией, объясняющей всё, а только теорией всех частиц и всех сил. Этой теории будет нечего сказать о явлениях, которые придают смысл нашей жизни, таких, как любовь или красота, или же она сможет сказать о них совсем немного.

Но Барроу и другие аналитики, по крайней мере, допускали, что физики могут достичь унифицированной теории. Этому предположению был брошен вызов в книге «Конец физики» (The End of Physics), написанной Дэвидом Линдли (David Lindley), физиком, ставшим журналистом. Физики, работающие над теорией суперструн, заявил Линдли, больше не занимаются физикой, потому что их теории никогда не могут быть подкреплены экспериментами, а только субъективными критериями, такими, как элегантность и красота. Физике частиц, пришел к выводу Линдли, грозит стать ветвью эстетики.

История физики подтверждает прогноз Линдли. Однако предшествующие теории, на вид причудливые, получили признание среди физиков и даже в массах не потому, что имели смысл, а скорее потому, что их предсказания рождались — часто драматичным путем — из наблюдений. В конце концов, даже ньютоновская версия силы тяжести находится вне здравого смысла. Как одна вещь может тянуть другую через огромное пространство? Джон Мэддокс (John Maddox), редактор «Нейчур», однажды заявил, что если бы Ньютон представил свою силу тяжести в журнал в наши дни, то ее, почти наверняка, отвергли бы, как слишком нелепую, чтобы в нее поверить. Тем не менее формализм Ньютона обеспечил удивительно точные средства расчета планетных орбит; теория была слишком эффективной, чтобы ее отрицать.

Теория относительности Эйнштейна, с деформируемыми пространством и временем, еще более эксцентрична. Но ее признали истинной после наблюдений, подтвердивших его предсказания насчет того, как сила тяжести будет искривлять свет, проходящий вблизи Солнца. Точно так же физики верят квантовой механике не потому, что она объясняет мир, а потому, что она предсказывает результат экспериментов с почти чудесной точностью. Теоретики продолжали предрекать новые частицы и другие явления, а эксперименты продолжали подкреплять эти предсказания.

Теория суперструн очень уязвима, если ей приходится основываться на эстетических суждениях. Самый важный эстетический принцип в науке был представлен английским философом XIV века Уильямом Оккамом. Он доказывал, что лучшее объяснение какого-либо явления обычно самое простое, с наименьшим числом предположений. Этот принцип, названный «бритва Оккама», способствовал падению модели Солнечной системы Птолемея в Средние века. Чтобы показать, что Земля является центром Солнечной системы, астроном Птолемей был вынужден доказывать, что планеты идут по очень сложным спиральным эпициклам вокруг Земли. Предположив, что Солнце, а не Земля является центром Солнечной системы, астрономы более позднего времени в конце концов смогли избавиться от эпициклов и заменить их более простыми эллиптическими орбитами.

Эпициклы Птолемея кажутся вполне приемлемыми в сравнении с неопределенными — и неопределимыми — дополнительными измерениями, необходимыми для теории суперструн. Независимо от того, сколько теоретики суперструн убеждают нас в математической элегантности теории, метафизический багаж, который она несет в себе, не даст ей получить такое признание — ни у физиков, ни у обычных людей, — какое получили теория относительности и стандартная модель физики частиц.

Давайте хотя бы на момент примем на веру то, что говорят сторонники теории суперструн. Давайте предположим, что какой-нибудь будущий Виттен или даже сам Виттен найдет бесконечно гибкую геометрию, которая точно описывает поведение всех известных сил и частиц. В каком смысле такая теория объяснит мир? Я говорил о суперструнах со многими физиками, но ни один не помог мне понять, что такое суперструна. Насколько я могу судить, это не материя и не энергия; это некая древняя математическая штука, генерирующая материю, энергию, пространство и время, но в нашем мире ничему не соответствующая.

Хорошие авторы, пишущие о науке, без сомнения, пытаются убедить читателя, что они понимают эту теорию. Деннис Овербай в «Одиноких сердцах космоса» (Dennis Overbye, Lonely Hearts of the Cosmos), одной из лучших книг, когда-либо написанных о космологии, представляет Бога как космического рокера, который дает толчок к созданию Вселенной, ударяя по своей гитаре с десятимерными суперструнами. (Задумываешься, Бог импровизирует или играет по нотам?) Настоящее знание теории суперструн, конечно, заключено в строгой математике, поддерживающей теорию. Один раз я слышал, как профессор литературы сравнил книгу Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану», полную языкотворчества, с горгульями[65]на соборе Парижской Богоматери, созданными только для развлечения Бога. Я подозреваю, что если Виттен когда-нибудь найдет теорию, которую так страстно желает найти, только он — и, возможно, Бог — смогут оценить ее красоту.