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

Когда я впервые увидела сообщения немецких СМИ о моих исследованиях и о моей книге «Закрученные пассажи», меня удивило постоянное присутствие в текстах словосочетания «край Вселенной». Оказалось, что эта фраза, на первый взгляд случайная, объясняется очень просто: так переводит мою фамилию на немецкий язык компьютер [64] По–немецки Rand означает «край» или «грань», а All— «Вселенная». — Прим. авт. .

Тем не менее мы действительно стоим в определенном смысле на краю Вселенной — как на малых масштабах, так и на больших. Ученые экспериментально исследовали расстояния, начиная с 10 -17см, что соответствует масштабу слабого взаимодействия, до 10 30см (размер Вселенной). Мы не можем заранее сказать, на какие масштабы в будущем придется очередной сдвиг парадигмы, но многие ученые сейчас внимательно следят за масштабом слабого взаимодействия, экспериментальное исследование которого начинают с помощью БАКа и других инструментов поиска скрытой массы. В то же время продолжается теоретическая работа по исследованию масштабов энергий — от энергии слабого взаимодействия до энергии Планка и далее к еще более крупным масштабам. Таким образом мы пытаемся заполнить пробелы в наших представлениях о мире. Наивно думать, что мы все уже знаем. Впереди нас почти наверняка ждут новые открытия.

Современная наука во временной перспективе — всего лишь миг по историческим меркам. Но успехи технологий и математики позволили нам за 300 с небольшим лет — начиная с XVII в. — пройти громадный путь и приблизиться к пониманию окружающего мира.

В этой книге рассказывается о том, как специалисты по физике высоких энергий и космологи определяют направление исследований и как сочетание теории и эксперимента помогает пролить свет на некоторые глубокие и фундаментальные вопросы. Теория Большого взрыва описывает нынешнее расширение Вселенной, но оставляет открытыми вопросы о природе темной энергии и скрытой массы. Стандартная модель предсказывает взаимодействия элементарных частиц, но оставляет нерешенным вопрос о том, почему эти частицы обладают именно такими свойствами. Может быть, скрытая масса и бозон Хиггса уже совсем рядом, а может быть, вот–вот будут обнаружены новые симметрии пространства–времени и новые пространственные измерения. Не исключено, что нам повезет и мы сможем ответить на эти вопросы в самом ближайшем будущем. Или не в ближайшем, если нужные частицы окажутся слишком тяжелыми или слабо взаимодействующими. Есть только один способ узнать: нужно поставить вопрос и заняться поисками ответа.

Я привела также рассуждения о некоторых идеях, экспериментально проверить которые чрезвычайно трудно. Они, возможно, когда‑нибудь обретут связь с реальностью, но гарантий здесь быть не может: эти идеи вполне могут остаться в рамках философских или даже религиозных концепций. Наука не сможет доказать, что множественных вселенных—или Бога, вообще говоря — не существует, но и подтвердить их существование она вряд ли сможет. Тем не менее некоторые аспекты мультивселенной — к примеру те, при помощи которых можно объяснить иерархию — имеют проверяемые следствия. Найти их и проверить — задача ученых.

Важное место в книге занимают также принципиальные понятия, связанные с научным мышлением, такие как масштаб, неопределенность, творчество и рациональные критические рассуждения. Мы считаем, что наука движется вперед и что сложность явления может выявиться даже раньше, чем будет получено его исчерпывающее объяснение. Вообще, ответы на наши вопросы могут оказаться сложными, но это не значит, что надо отказаться от веры в разум.

Познание природы, жизни и Вселенной ставит перед человеком чрезвычайно сложные задачи. Все мы хотели бы лучше понимать, кто мы такие, откуда пришли и куда идем — хотели бы сосредоточиться на чем‑то более крупном, чем мы сами, и более значительном, чем последние новинки электроники или моды. Несложно понять, почему некоторые обращаются за объяснениями к религии. Если бы не факты и не их интерпретация, помогающая вскрыть неожиданные связи, мы никогда не пришли бы к современной научной картине мира. Наши представления о мире двигают те, кто умеет думать научно. Наша задача -— понять как можно больше, а наш инструмент—любопытство, не связанное догмами.

Грань между допустимым сомнением и гордыней ученого некоторым кажется спорной, но в итоге научное критическое мышление — единственный надежный способ получить ответы на вопросы, связанные с устройством Вселенной. Крайние антиинтеллектуальные течения, существующие в некоторых современных религиозных движениях, идут вразрез с традиционным наследием христианства, не говоря уже о прогрессе и науке; к счастью, эти движения представляют далеко не все религиозные и интеллектуальные перспективы. Многие способы мышления—даже религиозные —допускают вопросы к существующей парадигме и эволюцию идей. Для каждого из нас прогресс — это отказ от неверных идей и развитие на базе верных.

На одной из недавних лекций Брюс Альберте, бывший президент Национальной академии наук США и нынешний главный редактор журнала Science, подчеркнул потребность современной науки в творческом подходе, рациональности, открытости и толерантности, изначально присущих ей. Джавахарлал Неру, первый премьер–министр Индии, назвал такое сочетание качеств «характером ученого». Научный образ мышления необходим в современном мире, он помогает разобраться с множеством сложнейших вопросов — социальных, практических и политических. Я хотела бы завершить книгу некоторыми размышлениями о значении науки и научного мышления.

Некоторые сложные проблемы сегодняшнего дня, скорее всего, можно было бы разрешить при помощи сочетания технологий, информации о больших популяциях и грубой вычислительной силы. Но для серьезного продвижения во многих отраслях — как научных, так и прочих — требуются всего лишь интенсивные размышления небольших групп увлеченных людей, долгое время занятых поисками ответов на сложнейшие вопросы. В этой книге речь идет в основном о природе и ценности фундаментальной науки; нельзя не признать, что чистые исследования нередко — вместе с общим прогрессом науки — приводили к технологическим прорывам, полностью менявшим нашу жизнь. Фундаментальная наука не только учит нас рассуждать о сложнейших проблемах, она также позволяет сегодня создать инструменты, которые в сочетании с научным мышлением завтра помогут найти решение новых проблем.

Вопрос сегодня в том, как в этом контексте найти подход к по–настоящему серьезным проблемам мироздания. Как, используя новые технические возможности, выйти за пределы краткосрочных целей? В мире технологий тоже не обойтись без изобретательности и новых идей. Компания, выпускающая модный гаджет, может быть очень успешной; очень легко увлечься бесконечной погоней за новинками и вниманием публики. Но это отвлекает от реальных и очень важных проблем, которые мы хотели бы решить при помощи новых технологий. iPad — это здорово, но олицетворяемый iPad стиль жизни вряд ли способствует разрешению главных проблем современного мира.