Стивен Хокинг. Непобедимый разум  - Китти Фергюсон

Для иконоборца Хокинга как нельзя более характерно отметить вступление в эту древнюю должность предсказанием скорого конца своей науки. Он высказал мнение, что теория всего с большой вероятностью будет создана до конца ХХ века и физики-теоретики (в том числе сам Хокинг) останутся не у дел.

После этой лекции многие стали смотреть на Хокинга как на знаменосца великого похода за всеобъемлющей теорией, но сам Хокинг в качестве основного кандидата на звание такой теории выдвинул не одну из собственных идей, а супергравитацию N=8. В ту пору многие физики надеялись с помощью этой гипотезы объединить все частицы и силы природы. Хокинг подчеркивал, что его работа представляет собой лишь часть общих усилий, прилагаемых физиками из разных стран, а также что этот поиск продолжается издавна. Стремление постичь вселенную зародилось вместе с человеческим разумом. С тех пор как люди стали вглядываться в ночное небо, присматриваться к разнообразию окружающих нас природных явлений, задумываться над тайной собственного существования, они придумывали объяснения – сперва мифические, религиозные, а потом и научные, математические. Быть может, мы и сейчас не ближе к истине, чем самые древние наши предки, но большинство людей (и в том числе Стивен Хокинг) предпочитают думать иначе.

Личная жизнь Хокинга и его научная работа полны парадоксов. Многое на самом деле обстоит совсем не так, как выглядит. Кусочки головоломки отказываются совмещаться. Начало истории может оказаться ее концом, ужас ведет к счастью, а слава и успех подчас не радуют; две блистательные, чрезвычайно популярные научные теории, соединившись, оборачиваются абсурдом; пустое пространство заполнено, черные дыры вовсе не черны, попытка объединить все простым исчерпывающим объяснением приводит к тому, что общая картина разваливается; человек, чей облик внушает жалость и страх, жизнерадостно возглавляет поход человечества к границам пространства и времени – и не обнаруживает там границ.

Куда бы мы ни бросили взгляд, мы видим, что реальность поразительно сложна и ускользает от понимания, порой она чужда нам и с ней трудно смириться, порой она совершенно непредсказуема. За пределами нашей вселенной может отыскаться бесконечное множество других. Конец ХХ века настал и прошел, и никто не открыл теорию всего. Так сбудется ли предсказание Стивена Хокинга? Сумеет ли какая бы то ни было научная теория объяснить всё?

Сама по себе мысль, что всю дивную сложность, все разнообразие мира можно свести к поразительно простому объяснению, не так уж нова или странна. В VI веке до н. э. мудрец Пифагор и его ученики на юге Италии исследовали соотношение длины лирной струны и издаваемого ею звука и обнаружили за внешним хаосом природных явлений повторяющийся узор, разумный порядок. И в последующие века наши предки убеждались – порой, как и пифагорейцы, к собственному изумлению и восторгу, – что природа устроена отнюдь не так сложно, как кажется.

Вообразите себя (если получится) умнейшим инопланетянином, ничего не знающим о нашей вселенной: существует ли некий исчерпывающий свод правил, который вы могли бы изучить и полностью разобраться во всем, что тут творится? И насколько этот свод правил объемист?

На протяжении десятилетий многие ученые верили, что “учебник вселенной” краток и содержит довольно простые принципы, а то и вовсе состоит из одного-единственного правила, которое лежит в основе всего, что случилось, случается и случится впредь в нашем мире. В 1980 году Стивен Хокинг отважно заявил, что к концу столетия мы будем держать в руках этот учебник.

В моей семье хранилась музейная копия антикварной настольной игры. При раскопках города Ура в Междуречье археологи наткнулись на изящно инкрустированную доску и несколько резных фигурок при ней. Очевидно, это была довольно сложная игра, но правила ее нам неизвестны. Создатели копии пытались вывести правила, исходя из дизайна доски и облика фигурок, но вместе с тем предлагали покупателям (и нам в том числе) самим придумывать и открывать правила этой игры.

Такова и наша вселенная: сложная, величественная, таинственная игра. Правила, конечно, должны быть, но к игре не прилагается никаких инструкций. И вселенная – отнюдь не археологическая находка, словно та игра из Ура. Это древняя игра, но она все еще продолжается. И мы сами, и все, что мы знаем (и все, нам неведомое), втянуты в эту игру. Если теория всего существует, значит, мы, как и вселенная, подчиняемся ее правилам – и в то же время пытаемся их постичь.

Казалось бы, полный свод правил вселенской игры должен заполнить обширную библиотеку, с трудом уместиться в суперкомпьютере. Нужны правила возникновения и движения галактик, причины, по которым функционирует или отказывается функционировать тело человека, почему замерзает вода, как живут растения, зачем лает собака – подробные правила внутри подробных правил внутри правил. Мыслимо ли свести все это к нескольким основополагающим принципам?

Ричард Фейнман, американский физик, лауреат Нобелевской премии, приводил замечательный пример того, как осуществляется редукция правил. Было время, напомнил он, когда мы различали “движение”, “тепло” и “звук”.

“Но затем выяснилось, – пишет Фейнман, – после того, как сэр Исаак Ньютон объяснил законы движения, что некоторые с виду различные явления представляют собой аспекты одного и того же. Например, звук удалось полностью объяснить движением атомов в воздухе, и тем самым звук перестал рассматриваться как отличающийся от движения феномен. Также обнаружилось, что из законов движения вполне объяснимо и тепло. Таким образом, целые глыбы теоретической физики сплавились в одну простую теорию”[2].

Материя, из которой, как мы себе представляем, строится все во вселенной – вы и я, воздух и лед, звезды, газы, микробы, эта книга, – состоит из крошечных “кирпичиков” – атомов. Атомы, в свою очередь, состоят из еще меньших частиц, а также из пустот между ними.

Самые известные частицы – электрон, который вращается вокруг ядра атома, а также протоны и нейтроны, которые собраны в ядре. Протоны и нейтроны можно разделить на еще более крохотные частицы – кварки. Все частицы материи принадлежат к классу фермионов, названных в честь великого итальянского физика Энрико Ферми. У них есть своя система сообщений, которая побуждает их определенным образом действовать или меняться. Представьте себе группу знакомых, чья система передачи сообщений состоит из четырех разных видов: телефон, факс, электронная почта и обычная почта. Не все люди посылают или получают сообщения и влияют друг на друга с помощью всех четырех видов связи. Система сообщений между фермионами также состоит из четырех разных видов связи – мы называем их “силами”. Существует особый вид частиц, который передает сообщения между фермионами, а иногда и друг другу. Эти частицы-вестники именуются “бозонами”. По-видимому, любая частица во вселенной является либо фермионом, либо бозоном.