Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации - Геннадий Горелик

Тут опять поучителен советский пример. В стремлении «догнать и перегнать» советское руководство дважды находило средства, чтобы построить ускоритель, превосходящий по своим параметрам все другие в мире, и такое первенство держалось на протяжении нескольких лет. На этих рекордных установках, однако, не удалось получить результаты, сопоставимые с западными. Причина была социальной — косная, неконкурентная система организации советской науки.

Общий вывод из этой истории с политической географией состоит в том, что эффективность расходов на науку — законный вопрос государственной политики, открытый для обсуждения. Фундаментальные физики должны быть готовы к конкуренции за государственный бюджет с физиками других областей, представителями других наук и других сфер социальной жизни. А разумное ограничение расходов на фундаментальную физику может даже повысить ее эффективность в соответствии с русской пословицей «Голь на выдумки хитра» и с несколько более слабой английской «Necessity is the mother of invention».

Исторический источник оптимизма

Лучший источник научного оптимизма — история фундаментальной физики. Если за прошедшие четыре века возможны были столь поразительные успехи науки при весьма скромных средствах, то преодолимы, можно надеяться, и последствия временного избытка. Когда заработает проверенный метод Галилея — Эйнштейна, «постсовременный» способ станет объектом изучения историков, которые заметят сходство постсовременной и предсовременной философий науки.

Вспомним впечатляющий конфуз в самый канун рождения современной физики — «Космографию» молодого Кеплера, его кубок шести планет. «Объяснив» число и положения планет с помощью изящной математики и астрономических данных, автор праздновал триумф и тоже не думал об экспериментальной проверке. Он пережил крушение своего триумфа, занявшись менее грандиозной и гораздо более трудоемкой задачей — поиском законов планетных движений. Пережил он без особой горечи и невнимание Галилея к его законам, поскольку, похоже, чувствовал потенциал Галилеева метода — метода современной физики — к познанию мира.

Этот метод в руках последователей Галилея привел к поразительным достижениям и в двадцатом веке, когда к исходной цели — узнать истинное устройство Мироздания — добавилось историческое измерение — выяснить соотношение разных теорий, представляющих физическую реальность с качественно разной глубиной и с разной количественной точностью.

Современные теоретики, считая, что математическое изящество физической теории достаточно для веры в ее правильность, исходят из невозможности экспериментов. Причина — чрезвычайная малость известных до сих пор квантово-гравитационных эффектов.

Этой причине, если отсчитывать от первого cGh-эффекта, указанного Эйнштейном в 1916 году, уже сто лет. Это много, но не беспрецедентно. Атомная гипотеза ждала экспериментального исследования более двух тысячелетий, а гипотеза Галилея о «наибыстрейшей» скорости света — два с половиной столетия. Так что стоит набраться терпения, необязательно коротая время «постсовременными» текстами. Лучше искать наблюдательные эффекты, как это делал Эйнштейн в начале пути к его теории гравитации.

Авторы недавнего обзора в журнале «Успехи физических наук» признали, что «теоретическая физика, предоставив обширный перечень возможных направлений и методов поиска частиц темной материи, исчерпала себя». Закончили, однако, с оптимизмом: «Почему Природа столь щедра к нам и позволяет открывать свои секреты?» Единственное основание для этого дает именно четырехвековая история успехов физических наук.

В общественном восприятии подобный оптимизм, а то и слепая вера в могущество науки, соседствует ныне с мрачным пессимизмом: в сумасшедшем темпе научно-технического прогресса видят аналог злокачественной опухоли, ведущей к гибели человечества. Оба взгляда порождены историей науки в двадцатом веке, когда она стала определяющим фактором жизни общества. В предыдущие века смещение даты какого-то открытия на пару десятилетий ничего особенно не меняло в мировой истории. В двадцатом века это не так.

К примеру, деление урана, открытое в 1939 году, вполне могли открыть на пять лет раньше в опытах по искусственной радиоактивности. Тогда атомная бомба появилась бы на пять лет раньше — в 1940-м, и, скорее всего, в Германии, где тогда была сильнейшая физика. Ради такого дела Гитлер мог и отложить «решение еврейского вопроса», изгнавшее многих физиков из страны. А чем грозила человечеству атомная бомба в руках Гитлера, объяснять вряд ли надо.

Другой пример дает советское изобретение водородной бомбы, испытанной через пять месяцев после смерти Сталина. По мнению некоторых экспертов, проживи он еще пару лет в своем нараставшем безумии, и водородная бомба в его руках была бы страшнее атомной в руках германского фюрера.

В этих случаях человечеству повезло, что научно-технические открытия задержались на несколько лет. Но в том, что Карибский кризис 1962 года не закончился мировой ядерной войной, сыграло свою роль уже разработанное термоядерное оружие с его гарантированным взаимным уничтожением обеих сторон.

На ядерное оружие обычно смотрят в лучшем случае как на бессмысленно растраченные ресурсы человечества. Однако если обнаружится, что Земле угрожает столкновение с астероидом, у человечества нет иного источника энергии, сопоставимого по мощи с термоядерным, чтобы отклонить маловероятное, но возможное событие, какие уже бывали в истории Земли. Тогда придется поблагодарить разработчиков «бессмысленного» оружия.

Самое здравое отношение к открытиям науки и техники выразил Владимир Вернадский еще в 1910 году, говоря о радиоактивности:

Перед нами открылись источники энергии, перед которыми по силе и значению бледнеют сила пара, сила электричества, сила взрывчатых химических процессов… С надеждой и опасением всматриваемся мы в нового союзника.

Сейчас, век спустя, неясно, на что можно надеяться и чего опасаться, когда (и если) решится проблема квантовой гравитации.

Самый ранний прогноз содержится в статье Трех мушкетеров 1928 года (см. гл. 8), во фразе «Представим себе законченную (!) физику». Восклицательный знак поставили веселые авторы, и из их текста ясно, что «окончательной» может быть лишь cGh-теория. Судя по тому, что к прогнозу этому никто из авторов впоследствии не возвращался, они к нему относились столь же несерьезно, как и к статье в целом.

В 1970-е годы Хокинг уже вполне серьезно предположил, что окончательная теория возникнет еще в двадцатом веке. О конце физики говорили — с надеждой или с отвращением — и другие теоретики, не указывая определенную рубежную дату и опираясь на весьма неопределенные доводы типа: «Все, что делают люди, обязательно имеет конец».

Более смелые прогнозы, однако, нацелились на главный инструмент науки — человеческое мышление. Р. Пенроуз предположил, что квантование гравитации поможет создать физическую теорию микроструктуры сознания. А крупномасштабным прогнозом озадачил многих Андрей Сахаров. Размышляя вслух о драме идей в физике двадцатого века, он напомнил, что в предыдущие века «религиозное мышление и научное мышление» считались противостоящими друг другу, взаимно исключающими:

Это противопоставление было исторически оправданным, оно отражало определенный период развития общества. Но я думаю, что оно все-таки имеет какое-то глубокое синтетическое разрешение на следующем этапе развития человеческого сознания. Мое глубокое ощущение… — существование в природе какого-то внутреннего смысла, в природе в целом.

Это свое ощущение он извлек из картины мира, открывшейся в двадцатом веке.

Чтобы понять, как Сахаров соединял мышление и ощущение, надо знать его отношение к религии. Он всегда защищал свободу совести и верующих и атеистов. А его собственная духовная эволюция началась с детской религиозности, которую он получил от своей верующей мамы. В семье он увидел также свободу совести:

Мой папа, по-видимому, не был верующим, но я не помню, чтобы он говорил об этом. Лет в 13 я решил, что я неверующий, — под воздействием общей атмосферы жизни и не без папиного воздействия, хотя и неявного. Я перестал молиться и в церкви бывал очень редко, уже как неверующий. Мама очень огорчалась, но не настаивала, я не помню никаких разговоров на эту тему.

Сейчас я не знаю, в глубине души, какова моя позиция на самом деле: я не верю ни в какие догматы, мне не нравятся официальные Церкви (особенно те, которые сильно сращены с государством или отличаются, главным образом, обрядовостью или фанатизмом и нетерпимостью). В то же время я не могу представить себе Вселенную и человеческую жизнь без какого-то осмысляющего их начала, без источника духовной «теплоты», лежащего вне материи и ее законов. Вероятно, такое чувство можно назвать религиозным.