Уродливая Вселенная. Как поиски красоты заводят физиков в тупик: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

«Симметрия – определенно одна из составляющих, – отвечает Фрэнк. – Как вы знаете, теории стали крайне мудреными. Есть локальная симметрия, симметрия пространства-времени, аномальная, асимптотическая симметрия – и все они показали себя очень ценными понятиями. Но есть еще и более примитивная концепция красоты. Вы узнаёте красоту, когда видите ее. Красота – это когда вы извлекаете больше, чем вкладываете. Когда вы вводите понятие, чтобы объяснить что-то одно, и видите, как еще и нечто другое тоже получило объяснение. Все это как-то подпитывает ощущение, что вы на верном пути».

«В большинстве случаев, думаю, справедливо называть это аспектом красоты, – добавляет Фрэнк, – но это немножко иное, скорее экономичность и простота».

«Считаете ли вы, что теория лучше имеющихся сегодня должна быть проще, чем они?» – задаю я следующий вопрос.

«Что ж, увидим, – говорит Фрэнк. – Природа делает то, что умеет. Я бы, разумеется, надеялся, что та теория будет проще. Но пока это непонятно. Полагаю, самый серьезный кандидат на роль теории лучше имеющихся – лучше с точки зрения непосредственного увязывания гравитации с остальными взаимодействиями и решения [проблемы с квантовой гравитацией] – это теория струн. Но мне неясно, что представляет собой эта теория. Это какая-то бездна еще не оформившихся идей, и пока слишком рано судить, проста она или нет – и даже правильна ли она или нет. Сейчас теория струн уж точно не выглядит простой».

«Вынести приговор было бы легче, будь у нас какие-нибудь данные», – замечаю я.

«Да, было бы намного проще, – соглашается Фрэнк. – Но вот что еще: иметь физическую теорию, которая не сообщает ничего о физическом мире, – довольно дикий подход. Поэтому, если вы говорите, что у нас нет данных, для меня это также означает, что у нас нет и физической теории. Если нет данных, о чем тогда вообще речь?»

«У нее есть предел – там, где обнаруживается гравитация, – пытаюсь я защитить теорию струн, – так что по крайней мере вы знаете, что в некоторой области параметрического пространства теория описывает кое-что из того, что мы видим».

«Если ваши стандарты достаточно низки, то да. Но я не думаю, что нам стоит соглашаться с идеей постэмпирической физики. Я считаю ее ужасной, по-настоящему ужасной».

Я не знала, что Фрэнк следил за дискуссией, в которой обсуждался пересмотр научного метода, дабы обосновать теорию струн. «Я как раз хотела спросить вас об этом. Не знаю, насколько внимательно вы следили за дискуссией…»

«Не слишком пристально. Идея постэмпирической физики – вот и все, что мне довелось услышать».

«Все началось с книги Рихарда Давида, он сначала занимался физикой, а потом переключился на философию».

По мнению Рихарда, объясняю я, со стороны специалистов по теории струн, чтобы оценить свою теорию, разумно принимать во внимание всю доступную информацию, включая математические свойства.

«Но в чем смысл такой теории, если она ничего не объясняет?» – вопрошает Фрэнк.

«На этот счет Рихард ничего не говорит».

«Я вам так скажу. Была бы хоть крупица экспериментальных доказательств, убедительных и свидетельствующих в пользу теории, вы бы подобных аргументов и не услышали. Не услышали бы, потому что никому не было бы до них дела. А так это лишь отступление. Словно сдаются, но объявляют победу. Мне это совсем не нравится».

Да, думаю я, дискуссия о постэмпирических аргументах была вызвана отсутствием аргументов эмпирических. Но просто осознание сего факта не продвигает нас вперед.

«Но когда проводить новые эксперименты так трудно и затратно, не приходится ожидать, что мы просто случайно наткнемся на какие-то новые данные, – замечаю я. – Мы должны решить, куда смотреть, а для этого нам требуется теория. Возникает вопрос, даже в отсутствие данных: над какой теорией нам работать? И поэтому-то Рихард говорит, что некоторые теории правдоподобнее других по ряду веских причин, на которые полагаются теоретики. Например, отсутствие альтернатив: чем меньше найдено альтернатив, тем вероятнее, что обнаруженные варианты верны. По крайней мере, согласно Рихарду. Однако он не затрагивает вопроса эстетики, что я считаю серьезным упущением – ведь физики-то применяют эстетические критерии».

«Конечно, – говорит Вайнберг. – Но эта дискуссия представляется мне крайне упрощенной и оторванной от реальности. И есть ведь многообещающие эксперименты, так что подобная дискуссия не нужна. Есть эксперименты, связанные с поиском аксионов, с электрическим дипольным моментом, редкими распадами, – и это только в физике элементарных частиц. А ведь есть еще космология, гравитационные волны, странные объекты в небе… Да мало ли какие еще аномалии могли бы проявиться! У нас нет нужды в том, чтобы теоретики разговаривали сами с собой, пытаясь направлять экспериментальную работу».

Да, эксперименты-то есть, но десятки лет они лишь подтверждают уже существующие теории. Поэтому я бы сказала так: слишком много разговоров теоретиков с самими собой – это и причина, и результат нехватки данных.

«Предсказания для экспериментов последних десятилетий не были упоительно успешны», – отмечаю я.

«Как сказать, бозон Хиггса ведь обнаружен», – парирует Фрэнк.

«Да, но это не выходило за рамки физики Стандартной модели», – отвечаю я, оставляя за скобками, что предсказание было сделано еще в 1960-е годы.

«Между прочим, небольшая масса хиггсовского бозона – признак суперсимметрии».

«Но все же он достаточно тяжел, чтобы заставить всех волноваться, справедлива ли теория суперсимметрии».

«Да, – соглашается Фрэнк, – но могло быть и намного хуже».

«И все-таки суперсимметричные партнеры обнаружены не были, – говорю я. – Это вас не беспокоит?»

«Я начинаю беспокоиться, это правда. Я никогда и не думал, что будет легко. Уже давно появились граничные оценки из экспериментов на Большом электрон-позитронном коллайдере и экспериментов по распаду протона, означающие, что многие суперпартнеры должны быть тяжелыми. Но у нас в запасе еще одна неплохая попытка благодаря модернизации Большого адронного коллайдера, повышающей энергию столкновений. Надежда умирает последней».

«Многие люди сейчас встревожены тем, что суперсимметрия в Большом адронном коллайдере не проявляется, – говорю я, – поскольку это означает, что, какой бы искомая теория ни была, она неестественна, или тонко настроена. Что вы об этом думаете?»

«Многие вещи тонко настроены, и мы не знаем почему. Я бы точно не верил в суперсимметрию, если бы не объединение констант взаимодействий, с моей точки зрения, поразительное. Не могу поверить, что это совпадение. К сожалению, расчеты не дают нам точной информации о масштабе масс, где должна проявляться суперсимметрия. Но шансы на объединение начинают ухудшаться, если суперсимметричные партнеры не показываются на энергиях около 2 ТэВ. Для меня это причина оставаться оптимистичным».

«Так вы не беспокоитесь, что основополагающая теория может не оказаться естественной?»