Неприятности с физикой: Взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Так случилось, что за несколько месяцев до того, как я это впервые понял, меня попросили написать заметку по другой теме для Новостей высшего образования, который является профессиональным журналом для университетских администраторов [США]. Я написал редакторам и предложил вместо заметки по поводу угроз академической свободе исходить из доминирования популярных исследовательских программ. Они были готовы посмотреть это, но они отвергли это, как только прочитали мой черновик. Я был возмущен: они подавляли несогласных! Так что я написал им необычное (для меня) нелюбезное электронное письмо, задав вопросы по поводу их решения. Они немедленно ответили, сообщив мне, что проблема была не в том, что заметка была радикальна – почти оппозиционна. Все в ней было хорошо известно и полностью открыто в социальных науках и у гуманитариев. Они прислали мне кучу статей, которые они опубликовали в последние годы по поводу властных отношений при принятии академических решений. Я прочитал их и быстро понял, что просто был ученым, который оказался несведущим в этих проблемах.

Очевидно, имеются хорошие причины получить постоянную должность. В ограниченных пределах это защищает ученых, которые оригинальны и независимы, от увольнения и замены молодыми карьеристами, следующими последнему интеллектуальному увлечению. Но мы платим тяжелую цену за систему назначений на должности: слишком много гарантий сохранения рабочего места, слишком много власти и слишком мало ответственности для более старых людей. Слишком мало гарантий сохранения рабочего места, слишком мало власти и слишком много ответственности для молодых людей в начале их творческих, принимающих риски лет.

Хотя постоянная должность защищает людей, которые интеллектуально независимы, она их не производит. Я слышал, как многие коллеги говорили, что они работают над тем, что модно, чтобы получить постоянную должность, после чего они будут делать то, что они на самом деле хотят. Но не кажется возможным в любое время повернуть на этот путь. Я знаю только один случай, когда это произошло. В других случаях кажется, что если эти люди не имели достаточно мужества и независимости, чтобы работать над тем, что они хотят, когда они беспокоились по поводу постоянной должности, они не наберут неожиданно бесстрашия и независимости, когда будут рассчитывать, какое решение может принять смотр группы экспертов по поводу их грантов. Это не помогает иметь систему, которая защищает интеллектуальную независимость профессоров на постоянной должности, если та же самая система делает невероятным, что люди с указанной независимостью когда-либо получат постоянную должность.

Фактически, профессора с постоянной должностью, которые теряют грантовое фондирование вследствие переключения на более рисковую область могут быстро оказаться на горячей сковороде. Они не могут быть уволены, но на них может быть оказано давление в виде угрозы тяжелого преподавания и усечения жалования, чтобы они или вернулись к низкорисковой, хорошо фондируемой работе, или приняли раннюю отставку.

Вот что недавно сказал Айседор Зингер, талантливый профессор математики в Массачусетском технологическом институте, по поводу состояния его дисциплины:

Я наблюдаю тенденцию к ранней специализации, двигаемую экономическими соображениями. Вы должны рано показать перспективы получения хороших рекомендательных писем, чтобы получить хорошую первую работу. Вы не можете позволить себе распыляться, пока вы не устроились и не получили защищенную позицию. Реалии жизни вызывают сужение перспектив, что не свойственно математике. Мы можем противостоять слишком большой специализации через новые ресурсы, что могло бы дать молодым людям больше свободы, чем они ранее имели, свободы исследовать математику более широко или исследовать связи с другими предметами, подобно биологии наших дней, где имеется много того, что должно быть открыто.

Когда я был молодым, рынок труда был хорош. Было важно находиться в крупном университете, но вы все еще могли процветать и в маленьком. Я мучаюсь по поводу насильственного действия сегодняшнего рынка труда. Молодые математики должны иметь свободу выбора, которую имели мы, когда были молодыми.

Французский математик Ален Конне настроен так же критически:

"Постоянное давление [в системе Соединенных Штатов] на результат уменьшает «единицу времени» здесь для самых молодых людей. Начинающие имеют небольшой шанс, кроме как найти консультанта, [который] хорошо устроен в социологическом смысле (так, чтобы на последнем этапе он или она был в состоянии написать подходящие рекомендательные письма и получить позицию для студента) и затем писать техническую диссертацию, показывающую, что они имеют хорошую мускулатуру, и все это при ограниченном количестве времени, что не допускает их к изучению материалов, которые требуют несколько лет тяжелой работы. Нам, конечно, очень сильно нужны хорошие техники, но это только часть того, что генерирует прогресс в исследованиях. ... С моей точки зрения действующая в США система на самом деле препятствует людям, которые в полном смысле слова являются оригинальными мыслителями, которые часто идут с медленным развитием на техническом уровне. Кроме того, способ получения молодыми людьми их позиции на рынке создает «феодализм», а именно несколько хорошо устроенных областей в ключевых университетах, которые самовоспроизводятся, не оставляя места новым областям. ... В результате имеется очень немного тем, которым придается особое значение и которые сохраняют производство студентов, и, конечно, это не создает благоприятных условий для появления новых областей."

В последние десятилетия мир бизнеса научился тому, что иерархия слишком дорога, и склоняется к тому, чтобы дать молодым людям больше власти и возможностей. Сейчас имеются молодые банкиры, инженеры по программному обеспечению и даже те, кто, не достигнув своего тридцатилетия, ведут большие проекты. Как и каждый иногда, вы столкнетесь со счастливым академическим ученым в той же ситуации, но это редко. Многие ученые разменивают свои тридцать пять лет, прежде чем они освобождаются от вынужденного несовершеннолетия постдокторской позиции.

Лидеры высокотехнологических компаний знают, что если вы хотите пригласить на работу лучших молодых инженеров, вы должны иметь молодых менеджеров. То же самое имеет место и для других творческих областей, таких как музыкальный бизнес. Я уверен, что некоторые джазовые музыканты и старые парни от рок'н'ролла хорошо разбираются в хип-хопе и техно, но музыкальная индустрия не доверит шестидесятилетним бывшим звездам выбор того, какие молодые музыканты получат подпись на контрактах на запись. Инновации в музыке происходят столь бурным, лихорадочным темпом потому, что молодые музыканты быстро могут найти пути связи и аудиенции с другими музыкантами в клубах и на радио, для чего не требуется запрашивать разрешения состоявшихся артистов с их собственными программами.

Интересно отметить, что квантово-механическая революция была сделана, в сущности, лишенным поддержки поколением ученых. Многие из участников этого поколения погибли в бойне Первой мировой войны. Тогда вокруг просто не было большого количества старших ученых, чтобы сказать им, что они сумасшедшие. Чтобы выжить аспирантам и постдокам сегодня, они должны делать вещи, которые могут понять люди, близкие к отставке [по возрасту]. Делать науку таким образом все равно, что ехать на аварийном тормозе.

Наука требует баланса между мятежом и послушанием, так что всегда будут споры между радикалами и консерваторами. Но в сегодняшнем академическом мире баланса нет. Больше, чем когда-либо в истории науки, карты розданы против революционеров. Таких людей просто не выносят в исследовательских университетах. Тогда не удивительно, что даже тогда, когда наука явно взывает об этом, мы не можем, видимо, завершить революцию.

20. Что мы можем сделать для науки

Я попытался в этой книге объяснить, почему список пяти больших проблем физики в точности тот же самый, каким он был тридцать лет назад. Чтобы рассказать эту историю, я сфокусировался на теории струн, но я хочу еще раз повторить, что моей целью не была ее демонизация. Теория струн является мощной, хорошо мотивированной идеей, и она заслуживает большей части трудов, которые были ей посвящены. Если она на сегодняшний день потерпела неудачу, то принципиальной причиной явилось то, что ее внутренние пороки тесно связанны с ее силой – и, конечно, история не закончена, поскольку теория струн вполне может оказаться частью истины. Настоящий вопрос не в том, почему мы потратили так много энергии на теорию струн, а в том, почему мы и близко не потратили достаточно энергии на альтернативные подходы.

Когда я стоял перед выбором, работать ли над основаниями квантовой механики и навредить моей карьере или работать над вещами, связанными с физикой частиц, решение выбрать первое имело под собой больше научные аргументы, чем экономические. Было очевидно, что в предыдущие десятилетия намного больший прогресс был сделан в физике частиц, чем в канализационной сети оснований квантовой теории. Сегодня новые аспиранты находятся в совершенно иной ситуации. Заповеди изменились. Предыдущие десятилетия показали мало прогресса в теории частиц, но много в области оснований, подгоняемые работой в области квантовых вычислений.

Теперь стало ясно, что мы не можем разрешить пять больших проблем без того, чтобы тяжело не задуматься над основаниями нашего понимания пространства, времени и квантов. Мы также не можем преуспеть, если мы трактуем десятилетнего возраста исследовательские программы, такие как теория струн или петлевая квантовая гравитация, как если бы они были установленными парадигмами. Мы нуждаемся в молодых ученых с их смелостью, воображением и концептуальной глубиной, чтобы выковать новые направления. Как мы можем распознать и поддержать таких людей, вместо того, чтобы мешать им, как мы делаем сегодня?

Я должен еще раз подчеркнуть, что я не верю, что любые индивидуальные физики виноваты в стагнации, которая овладела теоретической физикой. Многие из струнных теоретиков, которых я знаю, очень хорошие ученые. Он проделали очень хорошую работу. Я не спорю, что они должны были бы сделать лучше, но поразительно только то, что большое число лучших среди нас оказались не в состоянии достичь успеха, склонившись к тому, что сначала казалось такой хорошей идеей.

С чем мы имеем дело, это социологические явления в мире академической науки. Я думаю, что этика науки в некоторой степени искажена видами группового мышления, исследованными в главе 16, но не только сообществом струнной теории. С одной стороны, задача академического сообщества больше, чем устанавливать правила. В суде хороший законник сделает все в рамках закона, чтобы повысить шансы своих клиентов. Мы должны ожидать, что лидеры научной области аналогично будут делать все в рамках неписанных правил академии, чтобы развить свои исследовательские программы. Если в результате мы имеем непродуманный захват области агрессивно продвигаемым набором идей, которые достигли своего доминирования, пообещав больше, чем достигнуто, это не может быть поставлено в вину только их лидерам, которые просто делают свою работу, основываясь на их понимании того, как работает наука. Это может и должно быть поставлено в вину всем нам, академическим ученым, которые коллективно вырабатывают правила и оценивают заявления наших коллег.

Возможно, больше всего вопросов к тому, насколько все мы в нашей области проверяем каждый результат, прежде чем принять его как установленный факт. Мы можем оставлять и оставляем это экспертам в отдельных подобластях. Но в нашей ответственности, по меньшей мере, удерживать линию утверждений и доказательств. В той же степени, как и любой из моих коллег, я виноват в принятии широко принятых убеждений по поводу теории струн, несмотря на то, что они не поддержаны в научной литературе.

Тогда правильный вопрос звучит так: что произошло с традиционными ограничениями научной этики? Как мы видели, имеется проблема со структурой академической науки, которая проявляется в таких обычаях, как смотр равных и система постоянных должностей. Это частично отвечает за доминирование теории струн, но в равной степени виновато смешивание нормальной науки с революционной наукой. Теория струн началась как попытка сделать революционную науку, однако она трактуется как одна из исследовательских программ в рамках нормальной науки.

Несколькими главами ранее я предположил, что имеется два вида теоретических физиков, мастера-ремесленники, которые двигают нормальную науку, и провидцы, пророки, которые могут видеть сквозь не подтвержденные, но повсеместно принятые предположения и задавать новые вопросы. Должно быть достаточно ясно к настоящему времени, что, чтобы сделать в науке революцию, нам нужно больше последних. Но, как мы видели, эти люди маргинализуются, если вообще не исключаются из академии, и они больше не рассматриваются, если когда-нибудь и были, как часть генерального направления теоретической физики. Если нашему поколению теоретиков не удалось сделать революцию, это потому, что мы организовали академию таким образом, что мы имеем немного революционеров, и большинство из нас не слышит тех немногих, которые у нас есть.

Я пришел к заключению, что мы должны сделать две вещи. Мы должны осознать и начать борьбу с симптомами группового мышления, и мы должны открыть двери для широкого спектра независимых мыслителей, убедившись, что места для специфических характеров достаточно, чтобы сделать революцию. Великие дела покоятся на том, как мы рассматриваем следующее поколение. Чтобы сохранить здоровье науки, молодые ученые должны быть приглашены на работу и продвинуты на основании только их способностей, творчества и независимости, безотносительно к тому, внесли ли они вклад в теорию струн или любую другую установленную исследовательскую программу. Людям, которые придумывают и развивают свои собственные исследовательские программы, должен быть даже отдан приоритет, чтобы они могли иметь интеллектуальную свободу работать над подходом, который они оценили как самый многообещающий. Управление наукой всегда заключается в совершении выбора. Чтобы предотвратить излишние инвестиции в спекулятивные направления, которые могут оказаться в тупике, физические департаменты должны обеспечивать, чтобы соперничающие исследовательские программы и разные точки зрения по поводу нерешенных проблем были представлены в их профессорско-преподавательском составе – не только потому, что большую часть времени мы не можем предсказать, чьи взгляды окажутся правильными, но и потому, что дружеское соперничество между умными людьми, работающими в тесной близости, часто является источником новых идей и направлений.

Открыто критическое и непредвзятое отношение должно поощряться. Люди должны наказываться за поверхностную работу, которая игнорирует тяжелые проблемы, и награждаться за атаку на долго стоящие открытые гипотезы, даже если прогресс займет много лет. Должно быть предоставлено больше места для людей, которые глубоко и тщательно думают над фундаментальными проблемами, возникшими из попыток объединения нашего понимания пространства и времени с квантовой теорией.

Многие из социологических проблем, которые мы обсуждали, должны рассматриваться вместе со склонностью ученых – на самом деле, всех человеческих существ – формировать кланы. Для борьбы с этими клановыми тенденциями струнные теоретики могли бы стереть границы между струнной теорией и другими подходами. Они могли бы прекратить разделение теоретиков на категории по принципу того, демонстрируют они лояльность к тому или иному предположению или нет. Люди, которые работают над альтернативами к струнной теории или которые критичны к струнной теории, должны приглашаться для разговора на конференции по теории струн для общей пользы. Исследовательские группы должны разыскивать постдоков, студентов и приглашенных, которые занимаются конкурирующими подходами. Студенты также должны поощряться на изучение и работу над конкурирующими подходами к нерешенным проблемам, чтобы они были подготовлены для самостоятельного выбора самых многообещающих направлений, когда их карьера будет развиваться.

Нам, физикам, необходимо противостоять стоящему перед нами кризису. Научная теория, которая не делает предсказаний и, следовательно, не является предметом эксперимента, никогда не потерпит неудачу, но такая теория никогда и не преуспеет, пока наука состоит в собирании знаний из рациональных аргументов, родившихся с помощью доказательств. Это требует честной оценки мудрости следования исследовательской программе, которая не смогла после десятилетий найти оснований или в экспериментальных результатах или в точной математической формулировке. Струнным теоретикам нужно встать перед возможностью, что они могут оказаться неправыми, а другие правыми.

Наконец, имеется много шагов, которые поддерживающие науку организации могут предпринять, чтобы сохранить здоровье науки. Финансирующие органы и фонды должны давать возможность ученым на каждом уровне исследований и развития жизнеспособных предположений решать глубокие и трудные проблемы. Исследовательской программе нельзя позволять становиться институционально доминирующей до того, как она соберет убедительные научные доказательства. До того, как это произойдет, альтернативные подходы должны поощряться, чтобы прогресс науки не блокировался излишними инвестициями в неверное направление. Когда имеются неподдающиеся, но ключевые проблемы, должен быть лимит в пропорциях поддержки, выдаваемой любой отдельной исследовательской программе, которая намерена решить их, – скажем, треть от общего фондирования.

Некоторые из этих предложений представляют собой крупные реформы. Но когда речь идет о теоретической физике, мы не говорим совсем об очень больших деньгах. Предположим, что фондирующая организация решает полностью поддержать всех мечтателей, которые игнорируют генеральное направление и следуют своим собственным амбициозным программам, чтобы решить проблемы квантовой гравитации и квантовой теории. Мы говорим, возможно, о двух дюжинах теоретиков. Их полная поддержка могла бы занять мельчайшую часть общего национального бюджета на физику. Но, судя по тому, какой вклад сделали такие люди в прошлом, вероятно, что некоторые сделают нечто достаточно необычное, чтобы сделать это вложение лучшим во всей области.

На самом деле даже малое финансирование может помочь в поиске независимо мыслящих пророков со степенью доктора философии по теоретической физике или математике, которые работают над своими собственными подходами к фундаментальным проблемам – то есть, людей, делающих нечто настолько необычное, что имеется хороший шанс, что они никогда не будут в состоянии получить академическую карьеру. Кого-то вроде Джулиана Барбура, Антони Валентини, Александра Гротендика – или Эйнштейна, если уж на то пошло. Дайте им пять лет поддержки, продлеваемой на вторую или даже на третью пятилетку, если они вообще чего-то достигнут.

Звучит рискованно? Королевское общество в Объединенном королевстве имеет подобную этой программу. С ней связано взрывное начало карьер нескольких ученых, которые сегодня важны в своей области и которые, вероятно, никогда не получили бы поддержки такого рода в Соединенных Штатах.