Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Солнце и другие звезды

  • Алексей Цветков

В эти дни и месяцы темы большинства статей в американских журналах так или иначе касаются войны с терроризмом. В последнем номере New York Review of Books таких статей как минимум три, хотя обычно журнал посвящен преимущественно литературе. Тем контрастнее выглядит название одной из остальных, высоко воспаряющее над сиюминутными нуждами: «Будущее науки и вселенной». Автор статьи - Стивен Вайнберг, один из ведущих физиков современности, лауреат Нобелевской премии. У него есть для нас экстренное донесение с переднего края науки: судя по всему, в самое ближайшее время будет завершена работа по составлению свода всей совокупности физических законов, и мы получим полное описание вселенной, в том числе ее начала и конца.

В одном из рассказов польского фантаста Станислава Лема его герой, неутомимый звездный путешественник Ион Тихий, описывает свою родословную. Один из его предков угодил в дорожную катастрофу - ему, ни мало ни много, переехало голову паровым катком. После этого он впал в несвойственную ему прежде задумчивость и на долгие годы заперся у себя в комнате, откуда ежедневно доносился страшный грохот. Оказывается, этот предок выколачивал из материи ее самые сокровенные секреты - выколачивал буквально, с помощью молота. Он работал над «общей теорией всего».

Объектом сарказма здесь, скорее всего, послужил Альберт Эйнштейн, который потратил десятки лет на создание так называемой «общей теории поля» - впустую, потому что наука его времени просто не располагала необходимыми для этого данными. Но всего лишь через каких-нибудь полвека шутка писателя утратила всю остроту, потому что вселенная, по-видимому, действительно готова выдать свои последние секреты. Вот что пишет Стивен Вайнберг.

«Каким же образом будет найдена теория, лежащая в основе всех различных теорий струн, плюс теория, описывающая наблюдаемые явления в нашем собственном четырехмерном пространстве-времени? Ответ: с большим трудом. Временные масштабы этого открытия могут составить часы или столетия. Завтра, когда я открою сайт Лос-Аламоса, куда я заглядываю каждое утро проверить, что нового в физике, я могу найти статью какого-нибудь неведомого доселе аспиранта, в которой все это будет изложено. Опять же, такое может и не произойти в этом столетии. Но я думаю, что произойдет, и когда это произойдет, завершится определенная глава в истории науки: поиски фундаментальных принципов, которые лежат в основе всего существующего».

Единая теория, которую предсказывает Вайнберг, будет не общей теорией поля Эйнштейна, а чем-то вроде общей теории струн. Согласно новейшим идеям физики, элементарные частицы, из которых состоит все существующее, представляют собой неизмеримо малые струны, способ колебания которых определяет, с какой именно частицей мы имеем дело. Беда в том, что в настоящее время таких теорий струн - целых пять, и каждая из них объясняет вселенную по-своему, чего объективно не может быть. Стивен Вайнберг считает, что новая единая теория будет включать в себя пять существующих как некие фазы, подобно тому, как алмаз или графит представляют собой различные фазы существования углерода.

Спешу оговориться - я вовсе не намерен рассуждать здесь о проблемах науки, в которых, будучи обременен гуманитарным образованием, разбираюсь довольно скромно. Невозможно, однако, закрыть глаза на то, что наука - один из главных столпов современной цивилизации, и ее эволюция необходимо влияет на жизнь всего общества и каждого из нас. Науку, как и политику, игнорировать можно только себе в ущерб.

Стратегический успех, который предрекает Стивен Вайнберг, вовсе не будет означать прекращения всех тактических операций - точно так же, как знание всех геометрических аксиом не освобождает от доказательства теорем. Завершение «общей теории всего» мало отразится на работе биологов, и даже такие по сей день не решенные физические проблемы как турбулентность жидкости вовсе не исчезнут от подстановки каких-то цифр в какие-то уравнения. Главный прорыв произойдет на тех фронтах, за которыми мы в повседневной жизни меньше всего наблюдаем. В первую очередь это - объяснение так называемых «сингулярностей», предельных и единичных ситуаций, где известные физические законы либо подходят к границам своей применимости, либо еще только формируются, как в первые доли секунд существования космоса.

Но если о начале вселенной мы пока знаем сравнительно немного, о ее будущем мы можем рассуждать с достаточной степенью уверенности. Самым вероятным сценарием Стивену Вайнбергу представляется так называемое «великое охлаждение». Физикам давно известно, что галактики, из которых складывается космос, движутся в разные стороны, прочь друг от друга, с момента «большого взрыва». Сравнительно недавно, однако, было замечено, что скорость их разбегания по мере удаления от точки взрыва не только не падает, но напротив, возрастает. Это связано, по-видимому, с существованием во вселенной так называемой «темной энергии», которую должна в числе прочего объяснить окончательная теория.

На практике, если здесь уместно говорить о практике, такая ситуация в конечном счете приведет к полному исчезновению материи в известных нам формах. По мере старения и угасания звезд, включая наше солнце, новые будут возникать все реже из-за падения концентрации материи. Настанет время, когда во вселенной не будет ни тепла, ни света, ни знакомых нам звезд или галактик. Это будет пустое и холодное пространство, в котором даже самые устойчивые элементы полностью распадутся - ни железа, ни даже водорода, а лишь невероятно редкие элементарные частицы в необъятном вакууме.

Эту грустную картину мы с вами, конечно же, уже не застанем - от нее нас отделяет количество лет с десятками нулей. Срок, отпущенный земле, на много порядков меньше - миллиарда два-три. Не так давно другой известный физик, англичанин Стивен Хокинг, заявил, что человечество просто обязано в ближайшие сто лет отправить экспедиции для освоения других планет и солнечных систем - в противном случае, считает он, человечество найдет способ положить конец собственному существованию. Эта идея явно вдохновлена террористическими актами в Нью-Йорке и Вашингтоне - Хокинг пытается, по известной пословице, убедить нас не держать все яйца в одной корзине.

Но и на это у Стивена Вайнберга есть ответ, и довольно безутешный. Он считает, что колонизация других планет в принципе неосуществима, и что доказательств далеко искать не надо - достаточно взглянуть на Антарктиду. Там уже десятки лет работают в экстремальных условиях научные экспедиции из многих стран, но никому не приходит в голову перевести Антарктиду на хозрасчет, заставить ее что-то производить и поддерживать человеческую жизнедеятельность - такой проект нам абсолютно не по силам. Можно добавить также Сахару и вспомнить советский опыт освоения сравнительно небольших среднеазиатских пустынь, единственным результатом которого стала экологическая катастрофа. Между тем, и Антарктида, и Сахара - просто райские сады в сравнении с тем же Марсом, не говоря уже о каких-то других солнечных системах. Научная фантастика нас обманула, утверждает Стивен Вайнберг - мы обречены довольствоваться только тем, что имеем, птицей в руках, а не звездолетом в гиперпространстве.

Так чем же будет отличаться мир, в котором сформулирована общая теория всего, от нашего сегодняшнего, еще не до конца просвещенного? По словам Вайнберга, эта теория убедительно объяснит нам, почему та или иная деталь нашей вселенной именно такова, как она есть. Но она никогда не объяснит нам, почему весь мир именно таков, каков он есть, и можно ли себе представить его совершенно иным. Мы вправе требовать ответа на любое «как», если оно сформулировано в достаточно абстрактных терминах, но мы никогда не получим ответа на наше главное и вечное «почему».

Наука - это метод поиска разумных ответов на разумные вопросы. Когда я слышу, с годами все чаще, как люди кокетливо заявляют о своем недоверии к науке, я знаю, что они не понимают, о чем говорят. Если у тебя есть конкретный вопрос, то наука представляет собой не ответ на него, а способ поиска и формулировки такого ответа. Неправильный или неточный ответ всегда можно заменить другим, но неправильный метод обязательно уведет не в ту сторону. Здесь расставлена ловушка, в которую все чаще попадаются не только обыватели, люди с улицы, но и сами ученые.

Когда Стивен Вайнберг заверяет нас, что на все наши «как» мы рано или поздно получим ответы, у меня нет оснований ему не доверять, потому что я доверяю его методу. Но когда он пытается ответить на «почему», пусть даже отвергая возможность такого ответа, он превышает полномочия, которыми облечен. Вот еще один пример такого превышения.

«Взгляд на будущее человечества, который я здесь представил, не назовешь вполне радостным. Оставляя в стороне наши мрачные предсказания отдаленного будущего вселенной, мы можем, в ближайшей перспективе, открыть фундаментальные законы природы, но мы никогда не будем знать, почему они именно таковы. Судя по всему, эти законы будут вполне безличными, не выказывающими никаких признаков заботы о человеческих существах. В наших попытках понять человеческое поведение мы уже поняли, что наиболее драгоценные вещи в нашей жизни - любовь родителей к ребенку или любовь мужа и жены друг к другу - развились как результат естественного отбора, управляются химическими сигналами и могут в какой-то степени возбуждаться добавкой определенных гормонов к кровообращению. И хотя мы можем понять, каким образом мы получили ценности, которые имеем, а научные знания без сомнения улучшат нашу способность получать то, что для нас ценно, ничто в науке никогда нам не скажет, что, собственно, нам следует ценить».

Здесь спрятан вопрос, начинающийся с «почему». Исторически такие вопросы, что бы мы о них ни думали, всегда были достоянием религии или философии. Иногда их называют «вечными» - в том смысле, что на них вечно не дождешься ответа, по крайней мере от философии, которая в этой связи практически от них отреклась. С точки зрения философии было бы куда естественнее, если бы на свете вообще ничего не было, - и экономнее, и логически стройнее, все антиномии сняты. Почему же, в таком случае, все существующее существует? Вот тут-то наука ведет себя не по рангу и начинает отвечать на вопросы, которых ей никто не задавал, и ее хочется призвать к порядку.

Впрочем, я не первый, у кого возникает такое желание. Лет пятнадцать назад Мартин Гарднер, известный популяризатор науки и автор множества занимательных головоломок, опубликовал в том же New York Review of Books рецензию на книги, уже тогда провозвещавшие завершение научного строительства. Гарднер, однако, напомнил, что подобные заявления раздавались и раньше. На рубеже XX столетия британский физик лорд Кельвин объявил, что наука фактически выполнила свою задачу, осталось лишь уточнить кое-какие детали. Но тут явился Эйнштейн с теорией относительности. Лет через 30 Макс Борн провозгласил очередное завершение работ, но и этот лозунг погребла под собой квантовая механика. Все это должно навести на мысль, что с прогнозами лучше быть поосторожнее.

Что же касается пресловутых вопросов на «почему», то вот как ответил Гарднер известному физику Хайнцу Пагельсу.

«Когда-нибудь», пишет Пагельс, «(и этот день еще не настал) физическое происхождение и динамика всей вселенной будут так же хорошо поняты, как мы сегодня понимаем звезды. Для тех, кто пожелает понять существование вселенной, в нем будет не больше тайны, чем в существовании солнца».

Я могу (с усилием) согласиться с первым предложением, но не со вторым... Система законов, имеющая чудовищную власть ввергнуть в существование космос, содержащий столь фантастические жизненные формы как вы и я, кажется моему разумению настолько потрясающей, что в сравнении с этим происхождение и динамика звезды кажутся столь же тривиальными, как и происхождение и динамика взбивалки для яиц».

Совершенно очевидно, что возражение Гарднера, с которым я совершенно согласен, не основано ни на какой науке, как не основано на ней и заявление Пагельса. И то, и другое - вопрос мировоззрения. Мартин Гарднер, хотя он и не упоминает об этом в своей статье, - деист, то есть человек, верящий, что у истоков бытия стоит некий вселенский разум. Гарднера наталкивает на эту мысль непреодолимая пропасть между человеком и звездой, которой его ученый оппонент предпочитает не замечать, но в этой мысли, конечно же, нет ничего научного - голая эмоция.

Что же касается Стивена Вайнберга, то он, как и большинство ведущих современных ученых, - редукционист, то есть он уверен, что сложную организацию «высших» уровней материи можно исчерпывающе объяснить низшими, свести к этим низшим уровням. Такие высшие качества принято называть «эмергентными», то есть производными. Элементарный пример эмергентного качества - «мокрость» воды, да простится мне это неуклюжее слово. Вода, как известно, состоит из водорода и кислорода, и ни тот, ни другой этим свойством не обладают. Редукционист уверен, что «мокрость», тем не менее, полностью объясняется свойствами составляющих элементов и их квантовым взаимодействием.

Проблема становится гораздо менее элементарной, если мы пытаемся объяснить такое эмергентное качество как жизнь. Вещество, из которого состоит живой организм, не обладает этим качеством, в чем легко убедиться, пристрелив этот организм, и тем более его не содержат атомы и элементарные частицы. Тем не менее, редукционист уверен, что жизнь вполне объяснима на биохимическом уровне, который, в свою очередь, объясним на физическом - сложное можно всегда свести к простому.

У нас пока нет неоспоримого доказательства, что этот тезис справедлив, но я подозреваю, что так оно и есть, потому что редукционный метод прекрасно зарекомендовал себя в науке. Тот факт, что мы до сих пор не создали белковую жизнь в лаборатории и, возможно, никогда не создадим, вовсе не является опровержением: даже в такой необъятной лаборатории как вселенная за миллиарды лет эксперимент оказался успешным по-видимому лишь однажды - в противном случае, как сказал Энрико Ферми, «где же тогда они все?»

Но моя покладистость кончается там, где наука выходит за пределы отведенной ей территории и пытается ответить нам на вопросы, которых мы ей не задавали, и на которые у нее в принципе не может быть ответа. Иные физики склонны уподобляться Юрию Гагарину, слетавшему на небеса и объявившему на правах очевидца, что Бога нет.

Жизнь - это не просто способ существования белковых тел, как нас учили в свое время по тексту основоположника. Жизнь - это еще и странная привычка задавать век за веком одни и те же вопросы, на которые нам сплошь и рядом отвечают те, кого мы не спрашиваем. У меня, как и у Мартина Гарднера, есть основания полагать, что ответы на эти вопросы не сводятся к колебаниям квантов или струн.

В популярных научных книжках авторы, ради иллюстрации сложных идей, часто ставят мысленные эксперименты, совершенно невозможные в реальном мире: например, помещают человека в сингулярность, за горизонт событий черной дыры, названный так потому, что оттуда не возвращается ни свет, ни информация, и откуда, согласно некоторым теориям, открывается путь в другие вселенные. Но в жизни каждого из нас рано или поздно наступает собственная сингулярность, за горизонтом событий которой мы будем иметь возможность получить ответ на все наши «почему» - или не получить, что тоже будет исчерпывающим ответом. Ни свет, ни информация оттуда не доходят, и полагать, что Нобелевская премия дает право авторитетно судить о природе этой сингулярности, наивно и уморительно.

Немецкий философ Иммануил Кант писал, что больше всего на свете его восхищают звездное небо над нами и нравственный закон внутри нас. Кант жил в эпоху мимолетного равновесия этих двух объектов нашего вечного любопытства. За 14 столетий до него африканский епископ Августин заявлял, что потерял интерес к звездному небу, восхищавшему его в молодости, и сосредоточился на нравственном законе, то есть вере. Эти слова, как мне помнится, страшно возмущали нашего недавнего современника, американского астрофизика и борца за мир Карла Сейгана, который считал, что звездное небо - неизмеримо важнее. Сейган верил в пришельцев - он еще не успел разочароваться в научной фантастике, и даже сам оставил в ней след.

Сегодня наша способность восхищаться вообще чем бы то ни было в среднем сильно уступает способности этих троих. Новость о предстоящем эпохальном физическом открытии вряд ли будет передаваться из уст в уста, как это было во времена всемирного культа науки, при Дарвине или Эйнштейне - времена, когда идея тепловой смерти вселенной вызвала нечто вроде паники в просвещенном мире. С другой стороны, нынешние мыслители старательно обходят вечные вопросы, и тем самым создают парадоксальную ситуацию, когда о нравственности берутся рассуждать физики. В действительности же нам никуда от них не деться, а откровения Стивена Вайнберга заслуживают лишь того, чтобы от них в досаде отмахнуться. История нашей частной вселенной, от первой сингулярности до последней, заставляет обращаться вновь и вновь к другим специалистом, вроде того флорентийца, который много веков назад обратил наше внимание на источник энергии, ускользнувший от внимания Вайнберга: l'amor che move il sole e l'altre stelle - любовь, которая движет солнцем и другими звездами.

XS
SM
MD
LG