Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда
Поскольку эксперимент, подтверждающий существование нового пианона, чрезвычайно сложен и крайне ненадёжен, придётся расколотить несколько миллиардов пианино, прежде чем результаты станут статистически значимыми. Зато, наконец, всё подсчитано и опубликовано об эпохальном открытии месяцы спустя после того, как сведения о первом эксперименте попали в заголовки газет.
Важный вопрос, на который авторы этой книги склонны отвечать немного по-разному, заключается вот в чём: не могут ли физики частиц ошибаться и неправильно интерпретировать природу материи, точно так же как наши гипотетические «пианологи» решительно не способные понять, что же такое пианино? Колотя что-либо с целью узнать, что из этого выйдет, мы можем разбить это на составные части, но также спровоцировать новые модели поведения, которые невозможно будет рассматривать в качестве компонентов. Действительно ли физика частиц выясняет, из чего состоит материя, или она просто заставляет материю вести себя странным образом?
Если без шуток, подумайте над тем, как именно мы анализируем звуки. Учёные и инженеры предпочитают для этого разбивать сложный звук на простые составляющие – синусоидальные колебания определённой частоты. Синусоидальная кривая, или так называемая синусоида, математически описывает простейший чистый звук. Этот метод называется Фурье-анализом, по имени Жозефа Фурье, использовавшего его в 1807 году при изучении теплопроводности. Например, звук кларнета имеет три основных компонента Фурье: колебание главной частоты (нота, к которой звук ближе всего), более слабое колебание втрое большей частоты (третья гармоника) и ещё более слабое колебание пятикратно большей частоты (пятая гармоника). Модель продолжает нечётные гармоники до тех пор, пока человеческое ухо не перестаёт их различать.
Звук кларнета можно синтезировать в цифровом виде, путем сложения всех этих компонентов ряда Фурье[43]. Но существуют ли эти компоненты в физическом смысле? Спорный вопрос, несмотря на то, что мы можем разложить звук на эти самые «компоненты» и собрать его заново. С одной стороны, их можно опознать, приложив нужную математику к звучанию кларнета. А с другой – кларнет не издаёт чистых синусоидальных тонов, по крайней мере, без дополнительной возни с заглушением нежелательных колебаний, но в таком случае кларнет перестанет быть кларнетом. Математически звуковые колебания, издаваемые кларнетом, лучше всего описываются с помощью нелинейного уравнения, которое соответствует сложному характеру колебаний, а не только набору отдельных компонентов Фурье. Иначе говоря, кларнет не генерирует отдельных компонентов, которые затем объединяет. Его звук существует как неделимое целое.
Из математических построений вы можете много узнать о звучании кларнета, но это не делает их материальными, хотя математический метод по-своему полезен. Похожий метод используется для сжатия данных в цифровых изображениях, только вместо звуковых волн рассматривается полутоновая шкала. И точно так же реальная картинка не получается путём простого соединения компонентов.
Может быть, физики тоже просто подбирают математические конструкции, которые создают в процессе анализа данных, и уже их интерпретируют в качестве фундаментальных частиц? Реальны ли все эти фантасмагорические высокоэнергетические частицы или они – артефакты сложных возбуждений неясной природы? И даже если они существуют в действительности, какой научный и философский смысл это имеет? Сейчас мы с вами затрагиваем вопросы о природе самой реальности, главным из которых является проблема существования реальности как таковой. Мы отнюдь не уверены в ответе, посему приходится довольствоваться лишь постановкой вопроса. К тому же есть подозрение, что некоторые различные интерпретации одного и того же явления могут быть одинаково справедливыми[44], и выбор варианта зависит от того, для чего именно он вам нужен.
По существу, бозон Хиггса – это крошечный бугорок на кривой, которая в противном случае осталась бы совершенно гладкой. Учитывая склад мышления физиков, занимающихся частицами, их настрой и традиции, он, естественно, был интерпретирован ими как частица. Нам прежде всего интересно, почему этот «бугорок» стал объектом такого пристального внимания, в то время как гораздо большее количество данных всей остальной кривой отошло на задний план.
Возьмём другой известный пример, имеющий те же особенности. Наше видение Солнечной системы со всеми её планетами, астероидами и кометами, ведущими себя привычным нам образом, перевернулось бы, если бы мы приняли какой-нибудь космический корабль за естественное небесное тело. Ведь этот паршивец злостно нарушил бы закон всемирной гравитации. Но если закон определяет естественный порядок вещей, значит, космический корабль – аномалия.
Вспомните о суете, поднявшейся вокруг неправильного поведения «Пионера-10» и «Пионера-11», начавших необъяснимым образом тормозить? Это были первые космические зонды, отправленные к внешним планетам Солнечной системы, таким как Юпитер и Нептун. Из-за гравитационного притяжения Солнца их скорость постепенно замедлялась, однако она была достаточно высока и позволяла его преодолеть, позволив аппаратам покинуть со временем пределы Солнечной системы. Когда аппараты находились на том же расстоянии от Солнца, как и Уран, наблюдатели заметили, что скорость теряется несколько быстрее, чем объяснялось гравитацией: примерно на одну миллиардную долю метра в секунду за секунду. После долгих чесаний затылков в 2011 году был опубликован отчёт, объяснивший, что причина могла крыться в особенностях теплового излучения аппарата, создававшего небольшое давление.
Здесь декорацией служит один из основных физических законов, а именно закон гравитации, на фоне которого разворачивается история полёта космического корабля. Pan narrans считает, что космический корабль и есть самое интересное, поскольку не вписывается в существующий закон.
Видимо, наш разум эволюционировал в условиях, при которых исключениям придавался особый вес. Айзек Азимов, плодовитый писатель-фантаст и популяризатор науки, писал: «Самые волнующие слова, которые можно услышать от учёных, те самые, которые только и предвещают новые открытия, это вовсе не «Эврика!», а «Как забавно…» Законопослушные планеты и кометы банальны и не стоят нашего внимания. Точно так же мы находим скучной огромную массу покорных чужой воле людей, предпочитая им истории о злодеях и ведьмах. Поэтому среди персонажей Плоского мира мы сразу выделяем ведьму-матушку Ветровоск или исторического монаха, а по совместительству метельщика Лю-Цзе. Именно исключения придают для нас смысл законам.
