Достучаться до небес. Научный взгляд на устройство Вселенной - Лиза Рэндалл

Современная наука во временной перспективе — всего лишь миг по историческим меркам. Но успехи технологий и математики позволили нам за 300 с небольшим лет — начиная с XVII в. — пройти громадный путь и приблизиться к пониманию окружающего мира.

В этой книге рассказывается о том, как специалисты по физике высоких энергий и космологи определяют направление исследований и как сочетание теории и эксперимента помогает пролить свет на некоторые глубокие и фундаментальные вопросы. Теория Большого взрыва описывает нынешнее расширение Вселенной, но оставляет открытыми вопросы о природе темной энергии и скрытой массы. Стандартная модель предсказывает взаимодействия элементарных частиц, но оставляет нерешенным вопрос о том, почему эти частицы обладают именно такими свойствами. Может быть, скрытая масса и бозон Хиггса уже совсем рядом, а может быть, вот–вот будут обнаружены новые симметрии пространства–времени и новые пространственные измерения. Не исключено, что нам повезет и мы сможем ответить на эти вопросы в самом ближайшем будущем. Или не в ближайшем, если нужные частицы окажутся слишком тяжелыми или слабо взаимодействующими. Есть только один способ узнать: нужно поставить вопрос и заняться поисками ответа.

Я привела также рассуждения о некоторых идеях, экспериментально проверить которые чрезвычайно трудно. Они, возможно, когда‑нибудь обретут связь с реальностью, но гарантий здесь быть не может: эти идеи вполне могут остаться в рамках философских или даже религиозных концепций. Наука не сможет доказать, что множественных вселенных—или Бога, вообще говоря — не существует, но и подтвердить их существование она вряд ли сможет. Тем не менее некоторые аспекты мультивселенной — к примеру те, при помощи которых можно объяснить иерархию — имеют проверяемые следствия. Найти их и проверить — задача ученых.

Важное место в книге занимают также принципиальные понятия, связанные с научным мышлением, такие как масштаб, неопределенность, творчество и рациональные критические рассуждения. Мы считаем, что наука движется вперед и что сложность явления может выявиться даже раньше, чем будет получено его исчерпывающее объяснение. Вообще, ответы на наши вопросы могут оказаться сложными, но это не значит, что надо отказаться от веры в разум.

Познание природы, жизни и Вселенной ставит перед человеком чрезвычайно сложные задачи. Все мы хотели бы лучше понимать, кто мы такие, откуда пришли и куда идем — хотели бы сосредоточиться на чем‑то более крупном, чем мы сами, и более значительном, чем последние новинки электроники или моды. Несложно понять, почему некоторые обращаются за объяснениями к религии. Если бы не факты и не их интерпретация, помогающая вскрыть неожиданные связи, мы никогда не пришли бы к современной научной картине мира. Наши представления о мире двигают те, кто умеет думать научно. Наша задача -— понять как можно больше, а наш инструмент—любопытство, не связанное догмами.

Грань между допустимым сомнением и гордыней ученого некоторым кажется спорной, но в итоге научное критическое мышление — единственный надежный способ получить ответы на вопросы, связанные с устройством Вселенной. Крайние антиинтеллектуальные течения, существующие в некоторых современных религиозных движениях, идут вразрез с традиционным наследием христианства, не говоря уже о прогрессе и науке; к счастью, эти движения представляют далеко не все религиозные и интеллектуальные перспективы. Многие способы мышления—даже религиозные —допускают вопросы к существующей парадигме и эволюцию идей. Для каждого из нас прогресс — это отказ от неверных идей и развитие на базе верных.

На одной из недавних лекций Брюс Альберте, бывший президент Национальной академии наук США и нынешний главный редактор журнала Science, подчеркнул потребность современной науки в творческом подходе, рациональности, открытости и толерантности, изначально присущих ей. Джавахарлал Неру, первый премьер–министр Индии, назвал такое сочетание качеств «характером ученого». Научный образ мышления необходим в современном мире, он помогает разобраться с множеством сложнейших вопросов — социальных, практических и политических. Я хотела бы завершить книгу некоторыми размышлениями о значении науки и научного мышления.

Некоторые сложные проблемы сегодняшнего дня, скорее всего, можно было бы разрешить при помощи сочетания технологий, информации о больших популяциях и грубой вычислительной силы. Но для серьезного продвижения во многих отраслях — как научных, так и прочих — требуются всего лишь интенсивные размышления небольших групп увлеченных людей, долгое время занятых поисками ответов на сложнейшие вопросы. В этой книге речь идет в основном о природе и ценности фундаментальной науки; нельзя не признать, что чистые исследования нередко — вместе с общим прогрессом науки — приводили к технологическим прорывам, полностью менявшим нашу жизнь. Фундаментальная наука не только учит нас рассуждать о сложнейших проблемах, она также позволяет сегодня создать инструменты, которые в сочетании с научным мышлением завтра помогут найти решение новых проблем.

Вопрос сегодня в том, как в этом контексте найти подход к по–настоящему серьезным проблемам мироздания. Как, используя новые технические возможности, выйти за пределы краткосрочных целей? В мире технологий тоже не обойтись без изобретательности и новых идей. Компания, выпускающая модный гаджет, может быть очень успешной; очень легко увлечься бесконечной погоней за новинками и вниманием публики. Но это отвлекает от реальных и очень важных проблем, которые мы хотели бы решить при помощи новых технологий. iPad — это здорово, но олицетворяемый iPad стиль жизни вряд ли способствует разрешению главных проблем современного мира.

Кевин Келли, один из основателей журнала Wired, сказал мне на одной из конференций, посвященных технологиям и прогрессу: «Технологии — величайшая сила во Вселенной». Если это действительно так, то ответственность за величайшую во Вселенной силу ложится на науку, поскольку без фундаментальной науки не было бы и технической революции. Электрон был открыт без всякой практической цели, но электроника кардинально изменила лицо нашего мира. Электричество поначалу тоже рассматривалось как чисто интеллектуальная игрушка, а сегодня Земля опутана целой сетью проводов и кабелей. Квантовая механика — «эзотерическая» теория атома — позволила ученым из Лаборатории Белла придумать транзистор, ставший основой очередной технической революции. При этом никто из пионеров исследования атома не поверил бы, что их работы получат какое бы то ни было практическое применение, не говоря уже о компьютерах и информационной революции. Но без фундаментальных научных знаний и научного мышления проникновение в природу реальности, позволившее все это осуществить, было бы невозможно.

Никакие вычислительные мощности и никакие социальные сети не помогли бы Эйнштейну разработать теорию относительности быстрее, чем он это сделал в действительности. В квантовой механике ученым тоже, вероятно, не удалось бы разобраться быстрее. Я не отрицаю, разумеется, что после появления новой идеи или новой интерпретации какого‑то явления техника ускоряет продвижение вперед. А решение некоторых проблем попросту невозможно без просеивания и сортировки больших объемов информации. Но главное — это идея. Проникновение в природу реальности, которого позволяет добиться наука, приводит в конечном итоге к прорывам, которые, в свою очередь, непредсказуемым образом изменяют нас самих и общество. Человечество жизненно заинтересовано в том, чтобы научная деятельность продолжалась.