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

Сегодня большинство проблем в основаниях физики – философские вопросы, не противоречия в данных, и нам нужна философия, чтобы разобраться с этими затруднениями. Следует ли нам обращать внимание на численные совпадения? Оправданно ли вообще использовать эстетическое восприятие, чтобы оценивать законы природы? Есть ли у нас хоть какие-то основания считать, что более фундаментальные законы должны быть еще и проще? И раз ученые штампуют гипотезы сотнями, чтобы печатные станки не простаивали, какие есть хорошие критерии для оценки перспективности этих идей?

Философы нужны нам, чтобы преодолеть разрыв между донаучной путаницей и научной аргументацией. Впрочем, это также означает, что по мере развития науки и расширения нашего знания пространство для философии неминуемо сокращается. Как и хорошие психологи, хорошие философы науки достигают цели тогда, когда оказываются ненужными. И как хорошим психологам, им не следует обижаться, если клиент яростно отрицает, что нуждается в помощи.

«Мне кажется, что естественность (теория не должна содержать численных случайностей) – это тоже философский критерий», – говорю я.

«Да», – говорит Джордж.

«Вы соглашаетесь, но, когда я разговариваю с людьми моего поколения, многие попросту относятся к ней как к математическому критерию. Однако, если вы хотите сделать из нее математический критерий, вам нужно распределение вероятностей. А откуда оно возьмется? Нужна теория для распределения вероятностей или другое распределение вероятностей для распределения вероятностей той теории и так далее».

«Да, – соглашается опять Джордж. – И в мультивселенной вы вправе отстаивать любое распределение вероятностей, какое вам только нравится, но вы не в силах доказать, что оно справедливо для физики. Его нельзя подвергнуть научной проверке: это теория, специально созданная для подгонки под данные». Он недолго молчит, а затем добавляет: «Сдается мне, мир теоретической физики находится в очень странном месте».

Глава 10

Знание – сила

Я, робот

Неудивительно, что физики видят в законах природы красоту. Если вы отсидели курс математики, глядя на уравнения как на безобразную писанину, то вряд ли в итоге стали физиком-теоретиком. Известно не так много физиков, которые жалуются, что законы природы отталкивающи, – по той же причине, по которой мало кто из водителей грузовиков считает большие моторы ужасными: мы выбрали свою профессию, поскольку она нас привлекает.

И поиск красоты, без сомнений, остается мотивирующим фактором на всю нашу профессиональную жизнь. «Потому что так приятнее работать, это распаляет», как сказал Горди Кейн. Или, как выразился Джан Франческо Джудиче, «именно эта иррациональная составляющая и делает физику интересной и волнующей». И перспектива отыскать эту красоту добавляет волнения. Как пишет Дэн Хупер в своей книге о суперсимметрии: «Самая прекрасная теория может быть записана в простой и краткой форме, не исключено, что и одним уравнением… Я пишу этот абзац – и чувствую, как немного учащается пульс и потеют ладони»¹⁹⁰.

Да, ученые – люди с потеющими ладонями, хотя обществу и не нравится видеть нас такими. Недавний опрос показал, что ученого считают более «благонадежным», чем «обычный человек», но также и более «роботоподобным», «ориентированным на достижение цели» и «холодным»¹⁹¹. Не слишком приятно. Но обидно не само суждение, а то, что не учитывается род занятий ученых. Если же принять его во внимание, клише становится справедливым: ученые стремятся быть сверхлюдьми. Мы стараемся подняться над недостатками человеческого мышления – и используем для этого процедуры, предназначение которых в том, чтобы не позволить нам врать ни другим, ни самим себе.

Существующих процедур, однако, недостаточно. Чтобы быть хорошими учеными, мы также должны отдавать себе отчет в собственных желаниях, устремлениях и слабостях. Мы должны помнить о своей человеческой природе – и исправлять ее изъяны, когда необходимо.

Уверена, вы слышали сказку о том, как все мы рождаемся маленькими учеными и исследуем мир естественным путем, легко и непринужденно, пока сбивающее с пути образование не вступает в конфликт с нашими природными склонностями. Я тоже ее слышала. Она романтическая, но неверная. Да, мы рождаемся любопытными, а младенцы быстро учатся путем проб и ошибок. Но наш мозг развивался не чтобы служить науке, а чтобы служить нам. А то, что в ходе эволюции шло на пользу нам, не всегда шло на пользу и нам в науке.

Нагромождения математики

Физики – не единственные ученые, алчущие красоты. Джеймс Уотсон, например, вспоминал, как Розалинд Франклин поверила в то, что ДНК имеет структуру двойной спирали, поскольку «эта структура слишком изящна, чтобы не оказаться истинной»¹⁹²[108]. Биологи преимущественно изучают «приятных» животных ¹⁹³. И математик Дэвид Оррелл высказал мнение, что климатологи предпочитают элегантные модели в ущерб точности[109].

Но гонка за красотой – не теория всего. Если еще не придумали названия для такого когнитивного искажения, связанного с попыткой убить сразу легион зайцев, то очень напрасно. И я постараюсь не попасть в эту ловушку. Я заметила наличие эстетических предубеждений лишь в нескольких научных дисциплинах, и даже в физике они господствуют преимущественно в тех областях, о которых я писала. Но прежде чем я перейду к более общей проблеме когнитивных искажений, в том числе социально обусловленных, хочу заострить внимание на случае, когда страсть к изящной математике влияет на наши жизни несколько больше, чем квантовая гравитация. Речь об экономике.

«Профессия экономиста отклонилась от нужного курса, потому что экономисты – все в целом – ошибочно приняли красоту, облаченную во впечатляющего вида математику, за истину»¹⁹⁴. Так считает американский экономист Пол Кругман. Как и многие физики-теоретики, я однажды рассматривала возможность переключиться на экономику в надежде, что работу там найти будет проще. Математика меня не впечатлила, а вот отсутствие данных потрясло. Я бы не назвала экономику красивой, но она казалась мне, в принципе, простой. Слишком простой, как я поняла. Одно дело – ожидать от элементарных частиц подчинения простым, универсальным законам, и совершенно другое – ожидать того же от рода человеческого.

Разумеется, я не первый физик, кому пришло в голову, что экономике не повредили бы математические методы позатейливее. Дойн Фармер – один из основателей эконофизики, дисциплины, в которой математические методы, разработанные в физике, применяются для решения проблем в экономике. Будучи специалистом по теории хаоса и нелинейной динамике, Дойн сейчас возглавляет программу по экономике сложности в Институте нового экономического мышления Оксфордской школы Мартина. Я звоню ему, чтобы спросить, что он думает об изящных экономических теориях.

«В экономике есть такая странность: существует некий шаблон, которому следуют теории, – говорит Дойн. – Этот шаблон, по сути, предписывает вам иметь систему, в которой агенты эгоистично максимизируют свои преимущества. Если в вашей системе этого нет, вам скажут, что она лишена экономического смысла. Господствует идея, что все теории должны исходить из этого принципа. И он упорно навязывается, особенно так называемыми топовыми журналами».

«В экономике очень сильная иерархия журналов, – объясняет Дойн. – Всего их около трехсот пятидесяти, и все знают порядок: вот этот – номер двадцатый, тот – тридцатый и так далее. Топовых журналов пять, и опубликоваться в них крайне сложно. Единственная статья в одном из них обеспечит вам штатную должность в хорошем университете».

«Ого, – говорю я, – все еще хуже, чем в физике».

«Да, хуже в том смысле, что крайне высок уровень конформизма. Очень строгие требования предъявляются к тому, как статья должна быть написана (по стилю и манере изложения), к типу теории (отвечает ли она общепринятым убеждениям о том, какой следует быть теории). Считается, что должны приводиться изящные и красивые аргументы. Только вот мне эти аргументы, красивые и изящные, не попадались. Может, они, конечно, и изящны в каком-то смысле, но я не верю в исходную структуру. Мне она кажется немножко глупой, если честно».

«С теорией струн, например, другая история, – говорит Дойн. – Там, по крайней мере, вы извлекаете какую-то интересную, оригинальную математику. Но в экономике математика не глубока и не оригинальна. Рутинное применение стандартных методов анализа. Сомневаюсь, что экономисты способствуют развитию математики каким-либо интересным образом».

«Может статься, что они и правы, – продолжает Дойн, – и в конце концов найдут то, что ищут. Но, по-моему, очевидно, что мейнстримные модели в лучшем случае лишь отчасти удачны. И мне кажется, это потому так, что в экономике, дабы добиться успеха, нужно отказаться от каких-то существующих принципов, поскольку это позволяет получить изящные результаты – а вовсе не объяснить, как что-то устроено в мире».

«Например, равновесие, – говорит Дойн. – Оно всем нравится, потому что стоит предположить равновесие – и становится легко получить результаты. Но ведь если мир устроен иначе, если не равновесие лежит в основе экономики, тогда все оборачивается просто потерей времени. И во многих случаях это она и есть, мне кажется». В экономике под равновесием понимается устойчивое состояние, когда сбалансированы спрос и предложение и оптимизирована стоимость товаров.

«Помню, что читала некоторые ваши статьи, где вы критиковали теорию равновесия, но это было лет десять назад ¹⁹⁵, – говорю я. – Я-то думала, или надеялась, что с тех пор экономисты уже осознали, что она слишком упрощенная. В том, что касается данных, экономика должна быть безумно запутанной. И это не как в физике – там я хотя бы могу понять, почему они верят в простоту. Я бы ожидала, что описание экономики реального мира должно требовать сложного компьютерного анализа».

«Абсолютно с вами согласен. И пытаюсь сдвинуть ситуацию в этом направлении, но сторонников очень мало».

«Странно, – удивляюсь я, – ведь “большие данные” – теперь такое модное выражение, мне казалось, экономисты должны быть в этом впереди планеты всей».

«Экономисты навострили уши, – говорит Дойн. – Но это сильно отличается от того, что они делали прежде, так что потребуется какое-то время».

«Как же экономисты так подсели на математику?» – недоумеваю я.

[108] Уотсон Дж. Д. Двойная спираль. Воспоминания об открытии структуры ДНК. Ижевск: НИЦ «Регуляция и хаотическая динамика», 2001. – Прим. перев.

[109] «Я рискну предположить, что основная причина, по которой эти методики, основанные на статистическом анализе временных рядов, не были включены в арсенал для использования в официальных прогнозах климата, связана с эстетикой – темой, вряд ли часто всплывающей на заседаниях Межправительственной группы экспертов по изменению климата». См.: Orrell D. 2012. Truth or beauty: science and the quest for order. New Haven, CT: Yale University Press, p. 214.