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

«Нет. Это могла бы быть неминимальная суперсимметричная Стандартная модель или какой-то вариант нарушения симметрии, который мы не понимаем. Это теории сложные. Думаю, что мы будем учиться на экспериментальных открытиях. Или попросту смиримся с неестественностью. Стандартная модель уже сама по себе очень неестественна. Параметр, придающий электрону массу, уже 10^–6. Какой есть», – говорит Фрэнк и пожимает плечами.

«То есть это вас не особенно волнует».

«Нет. Аргументы в пользу суперсимметрии были бы еще убедительнее, если бы, скажем так, ее обнаружили. Или, что более реалистично, если бы она четко разрешила проблему иерархии. Но для меня во сто крат более веский довод – объединение констант взаимодействий, а оно пока никуда не делось».

«Так вас устроило бы утверждение, что есть несколько основополагающих теорий и их параметры просто такие, какие есть?» – спрашиваю я.

«В перспективе хотелось бы иметь теорию получше. Опять-таки – вам не обязательно иметь теорию всего, чтобы иметь теорию чего-то. А если теория хорошо объясняет что-то одно, для меня это очень обнадеживающий знак».

«Вы, должно быть, знаете, что Стивен Вайнберг проводит аналогию с коневодством», – говорю я.

«С чем? С коневодством? Нет».

«Коневод перевидал множество лошадей. И теперь, глядя на какую-нибудь лошадь, он говорит “Прекрасная лошадь”, когда знает по опыту, что вот та лошадь, которая побеждает на скачках».

«Полагаю, мы можем отчасти понять свое чувство прекрасного – оно не совсем уж непостижимо. Симметрия точно имеет к нему отношение, а также экономичность. В нем не должно быть незавершенности. Но думаю, пытаться отыскать точное определение – слишком самонадеянно. Вы хотите найти точные нейронные сети в мозге, которые заставляют нас считать что-то красивым? Как правило, люди приходят к одинаковому заключению относительно того, что красиво».

«Ну, устроены-то мы все более или менее одинаково, – говорю я. – Только почему наше эстетическое чувство должно иметь какое-то отношение к законам природы?»

«Думаю, все наоборот, – объясняет Фрэнк. – Людям удается лучше приспособиться к жизни, если они имеют точную модель природы, если их представления соответствуют реальному положению дел. Поэтому в процессе эволюции поощряется ощущение, которое приходит с правотой, – это и есть чувство прекрасного. То, что нам хочется продолжать делать, что мы находим притягательным. Так успешные объяснения становятся привлекательными. И веками люди находили шаблоны, в которые укладывались работающие идеи. Вот мы и выучились считать их красивыми».

«А сейчас мы также проходим процесс обучения, узнавая, что было успешным. Следовательно, мы обучены восхищаться тем, что успешно, и тем, что красиво. А еще мы оттачиваем свое чувство прекрасного по мере накопления опыта, и эволюция поощряет нас воспринимать опыт обучения как вознаграждение».

«Такова моя скромная теория того, почему законы природы красивы. Вряд ли она совершенно ошибочна». После паузы Фрэнк продолжает: «К тому же есть еще аргумент, связанный с антропным принципом. Если бы законы не были красивы, мы бы их не обнаружили».

«И все же вопрос в том, продолжим ли мы находить их, – говорю я. – Мы смотрим на нечто новое, с чем прежде никогда не сталкивались».

«Не знаю, – отвечает Фрэнк, – посмотрим».

«Вы знаете книгу Макаллистера “Красота и революция в науке”? – спрашиваю я ¹²². – Он предлагает усовершенствованный вариант идеи Куна о том, что наука развивается за счет революций. Согласно Макаллистеру, во время революции ученые отбрасывают не все, а только свои концепции красоты. Поэтому, когда бы ни происходила научная революция, они должны разработать новую концепцию красоты. Он перечисляет несколько примеров: стационарная модель Вселенной, квантовая механика и так далее».

«Если это так, – продолжаю я, – получается, что зацикливаться на концепциях красоты, использовавшихся в прошлом, – ровно то самое, чего делать не стоит».

«Да, верно, – говорит Фрэнк. – Обычно этот руководящий принцип неплох. Но иногда приходится вводить нечто новое. В каждом из этих примеров вы тем не менее обнаруживаете, что новые идеи тоже красивы».

«Но ведь люди обнаруживали новую красоту только после того, как данные вынуждали их взглянуть на нее, – замечаю я. – А я боюсь, что мы можем этого не дождаться. Поскольку уперлись в эту старую концепцию красоты, которую используем для разработки теорий и планирования проверочных экспериментов».

«Может, вы и правы», – отвечает на это Фрэнк.

Сила в количестве

Меня не очень-то убедила скромная теория Фрэнка Вильчека, объясняющая, почему законы природы красивы. Если восприятие красоты стало развившимся в процессе эволюции ответом на успешную теорию, почему тогда так много физиков-теоретиков жалуются на уродливость Стандартной модели, самой успешной теории из всех? И почему они отыскивают красоту в неуспешных теориях вроде SU(5) – модели объединения? Признаю́: я нахожу объяснение Фрэнка симпатичным, но это не означает, что оно верно.

И в любом случае, если мы выучиваемся считать успешные теории красивыми, это не значит, что мы вправе использовать свое эстетическое чувство для разработки еще более успешных теорий; это значит лишь, что мы настроим еще больше таких же теорий. «Если бы законы не были красивы, мы бы их не обнаружили», – сказал Фрэнк. Вот именно это меня и тревожит. Я предпочла бы иметь уродливое объяснение, чем никакого вообще, но если Фрэнк прав, то мы можем никогда не найти более фундаментальную теорию, если она недостаточно красива.

«Позвольте, – возразите вы мне, – всегда были ученые, застрявшие на красивых, но неверных теориях. Ученые всегда напрасно осуждали своих коллег, которые позднее оказывались правы. Всегда было давление среды, всегда была конкуренция, всегда были предвзятость, шаблонное мышление, склонность выдавать желаемое за действительное, профессиональная самонадеянность. Но в итоге-то это ни на что не повлияло. Хорошие победили, плохие проиграли. Истина восторжествовала, прогресс продолжил идти вперед семимильными шагами. Наука, суки, работает[80]. Почему сейчас все должно быть иначе?»

Потому что наука изменилась. И продолжает меняться.

Проще говоря, стало больше ученых, сотрудничающих друг с другом лучше, чем когда-либо, которые испытывают все возрастающее давление, связанное с необходимостью приносить результаты в специализированных подобластях при менее устойчивом финансовом положении в более короткие сроки. Что превратило научные сообщества в идеальную среду для процветания различных социальных явлений.

И вот вам моя скромная теория чего-то: ученые – люди. Люди подвержены влиянию тех сообществ, частью которых являются. Значит, и ученые подвержены влиянию тех сообществ, частью которых являются. Да, Нобелевская премия мне за это не светит. Но моя теория заставляет меня предположить, что законы природы красивы, ибо физики без устали твердят друг другу о красоте этих законов.

Давайте взглянем на это с другой стороны. Моя мама любит говорить, что «симметрия – это эстетика для тупых». А если я скажу вам, что поистине красивая фундаментальная теория хаотична, несимметрична? Неубедительно звучит? Но будет звучать все убедительнее каждый раз, как вы будете это слышать: исследования показывают, что мы считаем некое утверждение тем правдивее, чем чаще его слышим. Это зовется систематической ошибкой внимания, или эффектом знакомства с объектом. Интересно (или удручающе, в зависимости от вашего отношения), что этот эффект имеет место, даже если утверждение повторяет один и тот же человек ¹³⁸. На самом деле хаос куда красивее, чем жесткие симметрии. Вы еще не прониклись этим утверждением?

Однако физики сегодня не рассуждают о влиянии, оказываемом на их мнение общими верованиями. Хуже того, обосновывая свои взгляды, они подчас ссылаются на популярность вместо научных доводов – как Джудиче, который упомянул некое «коллективное движение», лежащее в основе тренда на естественность. Или Леонард Сасскинд, заявивший в интервью 2015 года следующее: «…Почти все теоретики, работающие в области физики высоких энергий, убеждены в том, что необходимы своего рода дополнительные измерения, чтобы объяснить сложность элементарных частиц»¹³⁹. Или специалист по теории струн Майкл Дафф: «Будьте уверены, если бы кто-нибудь нашел другое, более удачное дерево [по сравнению с теорией струн], полторы тысячи [специалистов в этой области] тут же начали бы на него лаять». Эти ученые не только верят, что, если толпа народу работает над какой-то идеей, значит, в той что-то действительно есть, они еще считают это хорошим аргументом, достойным того, чтобы публично его высказывать.

Суперсимметрия особенно выиграла от общественного мнения. Мы уже слышали об этом от Марии Спиропулу и Джозефа Ликкена: «…Без преувеличения можно сказать: большинство специалистов по физике элементарных частиц во всем мире верят, что суперсимметрия должна быть верной»140. А вот что думает по этому поводу Дэн Хупер: «Количество времени и денег, затрачиваемое на поиски суперсимметрии, просто непомерно. Днем с огнем не сыскать специалиста по физике элементарных частиц, который в какой-то период своей карьеры не работал бы над теорией суперсимметрии… По всему миру тысячи ученых рисуют в своем воображении красивую суперсимметричную Вселенную».

[80] Так сказал Ричард Докинз (Science works, bitches), см. подтверждение здесь: www.youtube.com/watch?v=O3v2m4_NHhA. – Прим. перев.