Знание-сила, 2007 № 09 (963)

Например, фотон и порождаемое им электромагнитное взаимодействие частиц отделилось от слабого взаимодействия благодаря конденсации «облака Хиггса», чьи скалярные кванты сейчас имеют огромную массу: раз в 1000 больше массы протона! В Солнечной системе и во всей Галактике свободных скаляров Хиггса сейчас, вероятно, нет. Но их можно создать искусственно — на достаточно мощном ускорителе протонов... Может, это и удастся сделать на новом европейском ускорителе, который должен заработать в текущем году. Кто знает...

На ускорителях предыдущего поколения были синтезированы кванты слабого взаимодействия: их масса в 100 раз больше, чем у протона! Наблюдая распады «слабых» квантов, физики узнали, что в природе есть только три сорта нейтрино и потому лишь 6 сортов кварков, участников сильного взаимодействия. Почему именно 3 и 6? Для теоретиков это тайна, а экспериментаторы о ней и думать не хотят. Кому охота сочинять внутринаучную фантастику?

Вот если бы удалось экспортировать накопленные физиками гипотезы в некую соседнюю область, где сходные гипотезы поддаются опытной проверке... Но где возможно такое чудо? Вероятно, в загадочном мире неустойчивых, развивающихся систем: в особой вселенной по имени Жизнь! Каких успехов достигли ее следопыты к концу ХХ века?

Джеймс Уотсон и Франсис Крик, 1953 г.

Компьютерная биохимия ДНК: так вернее всего назвать совокупность новых методов работы молекулярных биологов и генетиков. Открыв 30 лет назад особый фермент — ревертазу, способную разрезать нить ДНК или РНК в заданных химических точках, Говард Темин и его коллега Балтимор положили начало генной хирургии или инженерии. С тех пор инженеры- генетики обрели возможность «редактировать» гигантские тексты молекул ДНК почти так же свободно, как программист читает и редактирует на экране компьютера текст неудачной программы на языке АЛГОЛ.

С одной заметной разницей: природный язык ДНК за 4 миллиарда лет биоэволюции усложнился настолько, что его можно сопоставить с любым современным человеческим языком — будь то английский или русский, китайский или аймара. И тексты генома уж очень длинные: миллионы букв — у бактерий, миллиарды — у человека. Даже выписать их в одну строку — колоссальная работа, невыполнимая без самых мощных компьютеров. Только что очередной компьютерный гений Крейг Вентер заявил, что он научился читать генные тексты в тысячи раз быстрее, чем это делалось в эпоху Крика и Ниренберга!

Если так пойдет дальше, то к концу второго тысячелетия христианской эры люди выпишут по буквам всю свою наследственную память!

Потом придется ее читать с большой натугой, ибо 95% нити ДНК почему-то вовсе не используется в развитии живой клетки. Как будто природа скупилась вырезать и выбрасывать черновики своей эволюции: миллионы генов, важных для водорослей или трилобитов, папоротников или динозавров!

У многих палеонтологов загорелись глаза. Похоже, что в геноме человека можно выделить куски генома всех его предков! Будь то первые млекопитающие или первые амфибии, первые вторичноротые среди многоклеточных или первые бактерии... Видимо, у них всех был общий ЯЗЫК генома: он поныне отличается от языка бактерий не больше, чем русский язык — от санскрита. Надо только научиться читать десятки тысяч базовых слов этого языка, называемых генами человеческого или дрозофильего организма...

A. Эйнштейн, Ф. Айделот, B. Освальд, М. Морс

Эта задача кажется вполне разрешимой. Сумели же сто лет назад ассириологи разобраться в огромном, но цельном кирпичном архиве царя Ашшурбанипала! У них не было компьютеров, у нас они теперь есть; авось, мы реконструируем геном и фенотип трилобитов и динозавров по ДНК дрозофилы и страуса гораздо лучше, чем это сделали палеонтологи по окаменелым отпечаткам древних членистоногих и ящеров!

Может быть, и так; но биологи хотят знать и понимать больше, чем записано в сухом конспекте генома нынешних животных. Хорошо бы переосмыслить и проверить теоретическое наследие Ламарка и Дарвина в такой же мере, как уже проверены и превзойдены генетические открытия Менделя! Как произошли слоны и мамонты от свиноподобных пращуров? Как получились цветковые растения из древних голосеменных или из совсем древних «семенных папоротников»? На каком общем языке идет миллиардолетний диалог между генотипом живых организмов и динамичной средой их обитания? Вот, физики восстановили ход Большого Взрыва Вселенной по его нынешнему продукту. Биологи хотят сделать то же самое со своей биосферой... Корректна ли эта задача или она не имеет однозначного решения? Какие математические средства нужны для восстановления хода неустойчивых процессов по их исходам? Здесь не обойтись дифференциальными уравнениями Ньютона и комбинаторикой Бернулли! Те богатыри и их наследники навели порядок в исчислении функций и чисел. Теперь нужно с такой же легкостью исчислять многообразия — самые общие геометрические фигуры, составленные из решений произвольных уравнений. Готовы ли геометры в конце ХХ века к такой сверхзадаче?

Да, они готовы. С тех пор как в 1930 году Марстон Морс составил клеточную модель произвольного многообразия, а к 1970 году его наследники завершили классификацию любых многообразий по их алгебраическим инвариантам. По группам гомологий и гомотопий (их ввел еще Пуанкаре), по касательным пучкам и классам бордизмов. Этим триумфом завершилось построение топологии; наступает ее применение во всех областях математики и физики.

Двенадцать лет назад молодой немец Герд Фальтингс успешно использовал строение алгебраических многообразий для доказательства давней гипотезы Морделла о рациональных решениях уравнений высших степеней. Из теоремы Фальтингса следовали интересные прогнозы насчет решений знаменитого уравнения Ферма: в высоких степенях множество таких решений, конечно. Может быть, оно даже пусто, как предположил Ферма? Новый дерзкий немец Герхард Фрай заметил, что гипотезу Ферма во всей ее полноте можно вывести из недавней гипотезы Танияма о модулярных формах. Да вот беда: никому не удается доказать гипотезу смелого японца! То ли она неверна, то ли алгебраическая молодежь не приложила к ней должных усилий, то ли недостаточна топологическая грамотность этой молодежи.

Прошло семь лет, и сорокалетний британец Эндрю Уайлз первым пришел к финишу марафона. Гипотеза Танияма доказана. Вместе с ней доказана Большая теорема Ферма. Что делать дальше?