Джордж Массер - Нелокальность: Феномен, меняющий представление о пространстве и времени, и его значение для черных дыр, Большого взрыва и теорий всего

Что увидел Ходжес, так это способ визуализации S-матричных расчетов геометрически с использованием твисторов. В 2013 г. Аркани-Хамед вместе со своим аспирантом Ярославом Трнка, ныне работающим в Калифорнийском технологическом институте, представил геометрический метод расчета вероятностей, называемых на профессиональном жаргоне «амплитудами», для процессов с участием частиц. Они дали своему методу старомодное название «амплитуэдр». Для частиц, участвующих в конкретном процессе, строится полиэдр с количеством вершин по числу частиц. Так, если у вас две входящие частицы, рождающие четыре исходящие частицы, то требуется шесть вершин — шестигранник или его более многомерный эквивалент. Импульс частицы определяет размер соответствующей грани полиэдра. Сформировав такую фигуру, можно рассчитать ее внутренний объем, и его величина в соответствии с правилами процедуры будет равна искомой амплитуде.

Такой полиэдр — это не реальный объект, находящийся в обычном пространстве, а абстрактная математическая форма, которая отражает структуру взаимодействий частиц. Она включает в себя все прежние методы расчета, которые физики используют для определения амплитуд, в том числе причудливые диаграммы Фейнмана и их минималистскую альтернативу, предложенную Берном и его коллегами. Эти разные методы соответствуют разным способам деления полиэдра в целях расчета его объема. Полиэдр также демонстрирует симметрию естественных процессов, которую до тех пор теоретики не видели.

Эта процедура не предполагает, что процесс происходит в пространстве-времени. «Здесь нет полей, нет частиц, нет взаимодействий», — говорит Трнка. Локальность, которую мы наблюдаем в повседневной жизни, является следствием сложения граней воедино — точнее, следствием того, что они образуют замкнутую фигуру, а не разомкнутые плоскости. Эти шесть вершин складываются в шестигранник, а, например, не в звезду. Обычно грани не сложены воедино, а следовательно, локальность — это особый случай. «Простые геометрические свойства амплитуэдра заключают в себе локальность», — объясняет Аркани-Хамед.

Главный урок, как и в случае других подходов к эмерджентному пространству-времени, заключается в том, что пространство представляет собой такой тип порядка в мире, который вы не можете ожидать априори. Конечно, этот метод работает пока лишь в случае сильно идеализированных теорий, ядерных сил, и исследователям еще предстоит распространить его на более беспорядочную реальность, в которой мы живем. Более того, им и философам еще нужно разработать физическую интерпретацию структуры. В настоящее время им лучше удается описание того, чем природа не является , а не того, что она собой представляет. «Строительные блоки не имеют пространственно-временной интерпретации, — говорит Аракани-Хамед. — Эти строительные блоки — выходцы из совершенно другого мира, чем тот, который мы нарисовали в физике частиц». Что они реально представляют собой — другой вопрос. Будущее наверняка внесет свои коррективы и покажет, как ответить на него. Те из нас, кому доведется жить в ту эпоху, воочию увидят, насколько интересным был этот поиск.

Обратимся теперь к двум современным дискуссиям по вопросу нелокальности. Твисторно-струнное противостояние закончилось, однако спор вокруг запутанности, о котором я говорил в главе 4, не утихает (хотя, как будет показано далее, становится более схоластическим, поскольку все указывает на то, что наши представления о пространстве должны измениться). Ни в одном из случаев разногласия не были устранены путем явной победы одной стороны над другой. Такая ясность редко встречается в науке.

Если представить науку в виде дерева, то внимание большинства далеких от науки людей будет сосредоточено на стволе — возвышающемся хранилище знаний. Однако это мертвая часть дерева. Для ученых реально имеет значение тонкий слой живой ткани под корой, обеспечивающий рост организма. Мы обращаемся к науке в поисках ответов, а для ученых главное — вопросы, они рассматривают ответ лишь как прелюдию к другому вопросу. Мы ожидаем, что ученые будут говорить одно и то же, но сама идея единомыслия чужда науке.

Ученые предпочитают не касаться этого аспекта их профессии. Они нередко рассматривают свои споры как копание в грязном белье, о котором публике лучше не знать (и жалуются, когда журналисты вытаскивают их на свет божий). Но если скрывать споры, то о чем тогда говорить? Наука — это непрерывный спор. Как только ученые достигают согласия в чем-то, они переходят на новую тему. Это все равно что устроить званый ужин с ньюйоркцами: если они и согласятся с чем-то, то спокойствие продлится ровно столько, сколько нужно для хорошего глотка пива. Сфера науки требует такого склада характера, при котором процесс ценится не меньше, чем результат. «Когда вы открываете что-то, у вас возникает более тесная связь с идеями, — говорит Аркани-Хамед. — Это сплошь тупики. Вы видите их без всяких прикрас. Так легче полюбить их, так легче понять, когда пришло время отвернуться от них».

В целом об ученых судят по их оригинальности, а не по дипломатичности. В их профессиональной жизни есть что-то от социальной жизни подростков. Они уязвимы. Выдвинув идею, им постоянно приходится изворачиваться, чтобы ее услышали. Самый верный путь к принятию идеи — показать, что старшие делают что-нибудь неправильно, а они могут сделать это лучше. Они делают имя, отстаивая свое мнение по вопросу, который коллеги считают важным, а когда им возражают, идут ва-банк, а не сбрасывают карты. Различия между своими и чужими у них сильны — чтобы иметь возможность делиться безумными идеями или задавать глупые вопросы, они добиваются благорасположения своей группы за счет углубления разногласий с другими группами.

Как бы ни разочаровывала индивидуальных исследователей необходимость борьбы с упрямыми коллегами, сложность достижения согласия идет на пользу науке в целом. Каждой новой идее нужен энтузиаст. Иногда теория торжествует, несмотря на первоначальный скепсис, а иногда она бывает плодотворной, даже если совершенно неправильна. Множество великих достижений начинались с неправильных идей. В этом есть своя ирония. Ученым, участвующим в споре, нужно убедиться в том, что они правы, а их противники упускают что-то. Со стороны, конечно, виднее, но нам по-прежнему нужно, чтобы все спорщики считали себя правыми так, чтобы никто не сдавался слишком быстро. Нам нужна терпимость к нетерпимости.