Мичио Каку - Гиперпространство
Но если законы физики объединяются в десяти измерениях только для энергии, значительно превосходящей всю доступную нашей современной технике и технологии, тогда будущее экспериментальной физики под угрозой. В прошлом каждое новое поколение ускорителей частиц порождало новое поколение теорий. Возможно, этот период подходит к концу.
Несмотря на то что все ждали сюрпризов, после того как в 2000 г. будет введен в действие Сверхпроводящий суперколлайдер, некоторые убеждены, что он просто должен подтвердить правильность современной Стандартной модели. Вероятнее всего, эксперименты, которые окончательно подтвердят или опровергнут правильность десятимерной теории, провести в ближайшем будущем невозможно. Может оказаться, что мы входим в продолжительный период, во время которого исследования десятимерных теорий останутся чисто математическим упражнением. Все теории черпают силу и мощь в экспериментах, которые, подобно плодородной почве, способны взрастить и поддерживать целый луг цветущих растений, как только те пустят корни. Если же почва становится сухой и бесплодной, растения на ней вянут.
Дэвид Гросс, один из авторов теории гетеротической струны, сравнил развитие физики с взаимоотношениями двух альпинистов:
Раньше дело обстояло так, будто мы взбирались на гору и экспериментаторы прокладывали путь. А мы, лентяи-теоретики, тащились позади. Время от времени вниз ради эксперимента сбрасывали камушек, который отскакивал от наших голов. В конце концов нас осеняло, и мы следовали по пути, проложенном экспериментаторами… А теперь, возможно, нам, теоретикам, предстоит встать в авангарде. Нам придется действовать в одиночку. В прошлом мы всегда знали, где находятся экспериментаторы и, следовательно, к чему должны стремиться мы. А теперь мы понятия не имеем, насколько высока гора и где ее вершина.
По традиции экспериментаторы становились первооткрывателями новых территорий, однако следующая эра в развитии физики может оказаться настолько трудной, что теоретики будут вынуждены выступить вперед, как указывает Гросс.
Вероятно, с помощью Сверхпроводящего суперколлайдера будут обнаружены новые частицы — к примеру, бозоны Хиггса, «суперпартнеры» кварков, а может, вскроется новый слой, расположенный под кварками. Однако фундаментальные силы, связывающие друг с другом эти частицы, останутся неизменными, если теория получит подтверждение. Благодаря Сверхпроводящему суперколлайдеру мы можем столкнуться с более сложными полями Янга-Миллса и глюонами, однако эти поля могут представлять собой всего лишь более внушительные группы симметрии, фрагменты еще более крупной симметрии Е (8) x Е (8), соответствующей теории струн.
В некотором смысле истоки напряженности в отношениях между теорией и экспериментом объясняются тем, что эта теория представляет, как отмечал Виттен, «физику XXI в., случайно попавшую в XX в.»[163]. Поскольку естественная диалектика теории и опыта была нарушена неожиданными, случайными открытиями теории в 1968 г., нам, вероятно, придется дождаться XXI в. и появления новых технологий, а также надеяться на новые поколения ускорителей частиц, счетчиков космического излучения, зондов для дальнего космоса. Возможно, это и есть цена, которую нам предстоит заплатить за запретную физику следующего века, которую мы увидели украдкой. Может быть, к тому времени мы косвенно, в процессе экспериментов обнаружим проблески десятого измерения в лабораториях.
Десять измерений и философия: редукционизм против холизма
Любая значимая теория оказывает одинаково заметное влияние на технологию и основы философии. Рождение общей теории относительности открыло новые области исследований в астрономии и практически создало космологию как науку. Философский смысл Большого взрыва отголосками разошелся в философском и теологическом сообществе. Несколько лет назад ведущие космологи даже удостоились особой аудиенции папы в Ватикане и обсудили теорию Большого взрыва применительно к Библии и Книге Бытия.
Аналогично квантовая теория породила науку о субатомных частицах и способствовала нынешней революции в области электроники. Транзистор, на котором держится современное технологическое общество, — устройство, целиком построенное на принципах квантовой механики. Не менее ощутимым стало воздействие принципа неопределенности Гейзенберга на полемику о свободе воли и детерминизме, а также на религиозный догмат о роли греха и искупления для церкви. Споры вокруг квантовой механики затронули и католическую, и пресвитерианскую церковь, которые делали немалую идеологическую ставку на исход этих споров, касающийся предопределения. Хотя весь подтекст десятимерной теории еще неизвестен, в конечном итоге можно ожидать, что революция, назревающая сейчас в мире физики, окажет столь же масштабное влияние, как только эта теория станет доступной среднестатистическому человеку.
Обычно физики не очень любят рассуждать о философии. В первую очередь они прагматики. Они не руководствуются планами или идеологией, а наталкиваются на законы физики в основном в минуты озарений в процессе проб и ошибок. Физики помоложе, выполняющие львиную долю работы в ходе исследований, слишком заняты разработкой новых теорий, чтобы тратить время на философствования. На самом деле молодые ученые неодобрительно косятся на старших товарищей, если те проводят слишком много времени, заседая в высоких политических комиссиях или разглагольствуя о философии науки.
Большинство физиков считает, что за исключением туманных идей «истины» и «красоты» философия не имеет права вторгаться в их частную сферу. Они утверждают, что реальность, как правило, оказывается гораздо более изощренной и хитроумной, чем любые философские гипотезы. Они напоминают нам о некоторых известных деятелях науки, которые на закате своей деятельности конфузили окружающих, высказывая эксцентричные философские идеи, заводившие их в тупик.
Сталкиваясь при выполнении квантовых измерений с такими каверзными философскими вопросами, как роль «сознания», большинство физиков пожимает плечами. Пока они в состоянии обсчитать результат эксперимента, им нет дела до его философского подтекста. Фактически Ричард Фейнман сделал карьеру, разоблачая напыщенные притязания некоторых философов. Чем пышнее их риторика и витиеватее лексикон, считал он, тем слабее научный фундамент их доводов. (Споры о сравнительных достоинствах физики и философии порой напоминают мне служебную записку одного главы университета, который проанализировал разницу между этими учеными. Он писал: «И почему же это вам, физикам, всегда требуется так много дорогостоящей аппаратуры? Вон кафедра математики ничего не просит, кроме бумаги, карандашей и мусорных корзин. А кафедра философии еще лучше: ей даже мусорных корзин не нужно»[164].)
Несмотря на то что среднестатистический физик не заморачивается философскими вопросами, величайшие научные умы уделяли им внимание. Эйнштейн, Гейзенберг и Бор часами вели жаркие споры, засиживались допоздна, обсуждая значение измерений, проблемы сознания, смысл вероятности в своей работе. Таким образом, вопрос о том, как теории многомерности отражают философский конфликт, вполне уместен, особенно если речь идет о спорах между «редукционизмом» и «холизмом».
Хайнц Пейджелс однажды сказал: «Мы страстно переживаем свои жизненные впечатления, и почти все мы проецируем свои надежды и опасения на Вселенную»[165]. Таким образом, вторжение философских и даже личных вопросов в дискуссию о теориях многомерности неизбежно. Возрождение многомерности в физике вновь разожжет споры между сторонниками «редукционизма» и «холизма», которые не раз разгорались и затухали в последнее десятилетие.
Словарь Уэбстера определяет редукционизм как «процесс или теорию, которая сводит сложные данные или явления к простым понятиям». Это один из основных подходов в субатомной физике — сводить атомы и ядра к их основным компонентам. К примеру, поразительный экспериментальный успех Стандартной модели в объяснении свойств сотен субатомных частиц свидетельствует о том, что обращаться к простейшему «строительному материалу» материи бывает полезно.
Согласно словарю Уэбстера холизм — «теория, согласно которой определяющие факторы, особенно в живой природе, — несократимое целое». С точки зрения холизма западный философский подход, в основе которого лежит разложение вещей на их составляющие, чрезмерно упрощен и не дает увидеть картину в целом, которая может содержать жизненно важную информацию. К примеру, представим себе колонию муравьев, которую составляют тысячи особей, подчиняющихся сложным динамическим правилам социального поведения. Вопрос: какой способ изучения поведения колонии муравьев наилучший? Редукционист разложит муравьев на их составляющие, органические молекулы. Но можно сотни лет препарировать муравьев и анализировать их молекулярный состав и так и не понять, каким законам подчиняется поведение колонии. Очевидный способ — проанализировать поведение колонии как единого целого, не пытаясь разложить ее на компоненты.
