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

Теория ядерного взаимодействия Гелл–Манна — интересный пример взаимосвязанности эстетических и научных критериев. Первоначально он стремился в основном к простоте. Но потребовалось немало научных расчетов и теоретических выкладок, прежде чем остальные ученые согласились с тем, что предложенная им теория красива.

Разумеется, этот пример не единственный. Во многих наших самых надежных теориях есть аспекты настолько на первый взгляд безобразные и неубедительные, что даже уважаемые и признанные ученые поначалу отвергали их. На квантовой теории поля, сочетающей в себе квантовую механику и специальную теорию относительности, основана вся физика элементарных частиц. Тем не менее итальянский физик и нобелевский лауреат Энрико Ферми (и не он один) поначалу отверг ее. Для Ферми проблема заключалась в том, что, хотя квантовая теория поля формализует и систематизирует все вычисления и позволяет делать верные прогнозы, при этом она пользуется такими вычислительными методами, которые даже многие сегодняшние физики считают слишком сложными. Некоторые аспекты этой теории действительно красивы. С другими ученым просто приходится мириться.

Эта история повторялась в науке не один и не два раза. Красивой теорию часто объявляют задним числом. Так, ядерное взаимодействие нарушает так называемую четность, то есть пространственную симметрию. Это означает, что частицы с левой киральностью взаимодействуют не так, как те, у которых киральность правая. Нарушение такой фундаментальной симметрии, как пространственная, представляется изначально тревожным. Тем не менее именно этой асимметрии мы обязаны существованием той линейки масс, которую видим вокруг себя, — а массы, в свою очередь, необходимы для жизни. Сначала асимметрия казалась отвратительной, но сегодня мы знаем, что она необходима. «Безобразное» само по себе нарушение пространственной симметрии ведет к «красивым» объяснениям более сложных явлений, без которых вещество в окружающем нас мире было бы невозможно.

Красота не абсолютна. Теория, симпатичная ее создателю, кому‑то другому может показаться громоздкой или путаной. Иногда я остро ощущаю красоту только что придуманной гипотезы — в основном потому, что знаю все прочие идеи, которые выдвигали другие ученые до меня и которые не оправдали надежд. Но даже то, что лучше предыдущих попыток, не обязательно красиво. Мне не раз случалось создавать модели, которые соответствовали этому критерию, но встречали скептицизм и непонимание со стороны коллег, менее знакомых с темой. Теперь мне кажется, что, возможно, лучший критерий хорошей идеи — то, что она способна понравиться даже человеку, который никогда специально не занимался этой проблемой.

Иногда, правда, верно и обратное: хорошие идеи отвергаются только потому, что кажутся авторам некрасивыми. Макс Планк не поверил в фотоны, хотя именно он начал логическую цепочку, которая завершилась в конце концов их изобретением. Эйнштейн считал, что расширяющаяся Вселенная, непосредственно вытекавшая из уравнений общей теории относительности, невозможна, отчасти потому, что она противоречила его эстетическим и философским представлениям. Ни одна из этих концепций, вероятно, в свое время не казалась особенно красивой. Но законам физики и Вселенной, в которой они действуют, нет до этого дела.

Учитывая непостоянную природу красоты, имеет смысл подумать о том, могут ли существовать в природе черты, способные сделать идею или образ объективно красивыми и привлекательными для всех без исключения. Возможно, основной вопрос здесь заключается в том, существуют ли вообще у человечества единые универсальные критерии красоты в любом контексте, будь то искусство или наука.

Никто пока не знает ответа на этот вопрос. В конце концов, красота неразрывно связана с художественным вкусом, а вкус — понятие субъективное. Тем не менее трудно поверить, что люди не имеют хоть каких‑то общих эстетических критериев. Я часто замечала поразительное единодушие людей в оценке произведений искусства на выставке — или даже в том, на какие выставки люди стремятся попасть. Разумеется, это ничего не доказывает, поскольку все они живут в одно время. Вообще, представления о красоте трудно выделить из конкретного культурного контекста или временного периода, в котором они сформировались; трудно отделить личную точку зрения от усвоенных представлений или суждений. В редких случаях люди могут сойтись в едином мнении о том, что что‑то выглядит красиво или, напротив, безобразно. Но даже в этих немногочисленных случаях мнения не всегда сходятся относительно деталей.

Но, несмотря ни на что, некоторые эстетические критерии все же представляются универсальными. В любой школе по искусству обучение начинают с представлений о золотом сечении. Пример практического воплощения этого принципа — «Давид» Микеланджело в Академической галерее Флоренции. «Давид» очень грациозен и устойчив. Он никогда не упадет и не развалится на куски. Люди ищут равновесие и гармонию везде. Искусство, религия и наука — не исключение, они обещают человеку достижение всех этих качеств. Однако искусство производит сильное впечатление даже тогда, когда отвергает привычные представления о гармонии; пример тому — ранние скульптуры Ричарда Серра (рис. 47).

РИС. 47. Ранние скульптуры Ричарда Серра наглядно демонстрируют, что иногда искусство, нарушая равновесие, только выигрывает. (Опубликовано с разрешения: Ричард Ceppa/ArtistRightsSociety, Нью–Йорк.)

Симметрия также часто рассматривается как необходимая составляющая прекрасного, о чем свидетельствуют многочисленные памятники искусства и архитектуры. Система обладает симметрией, если ее можно изменить — повернуть, поменять части местами — так, что трансформированная система будет неотличима от первоначальной. Вероятно, гармоничностью симметричной системы объясняется тот факт, что она присутствует практически во всех религиозных символах. На рис. 48 вы видите христианский крест, иудейскую звезду, исламский полумесяц и буддистское колесо дхармы.

РИС. 48. Религиозные символы часто обладают симметрией

Особенно широко использует симметрию исламское искусство, где запрещены всякие антропоморфные образы; ему приходится полагаться в основном на геометрические формы. Великолепный пример — мавзолей Тадж–Махал в Индии. Мне не доводилось встречать людей, которые побывали бы в Тадж–Махале и остались равнодушны к его формам и симметрии. Дворец Альгамбра в южной Испании — яркое выражение мавританского искусства—также несет в себе интересные схемы симметрии; возможно, это одно из красивейших зданий, сохранившихся до наших дней.