Митио Каку - Гиперпространство: Научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение

Раскол между этими двумя фракциями впервые возник во время войны во Вьетнаме, когда «поколение хиппи» ужаснулось массовому, неоправданному применению смертоносных технологий против аграрной страны. Но в последнее время сферой, в которой этот законный спор разгорается особенно жарко, стало, пожалуй, личное здоровье. К примеру, высокооплачиваемые лоббисты, действующие в интересах могущественных агропромышленных и пищевых предприятий, в 50–60-х гг. XX в. оказывали значительное влияние на конгресс и учреждения здравоохранения, препятствуя тщательному изучению вредного влияния холестерина, табака, животных жиров, пестицидов, некоторых пищевых добавок на развитие сердечных и онкологических заболеваний, что сейчас уже подтверждено документально.

Недавний пример – скандал вокруг пестицида алара, обнаруженного в яблоках. Объявив, что нынешнее содержание пестицидов в яблоках способно убить до 5000 детей, защитники окружающей среды из Национального совета по охране природных ресурсов вызвали взрыв беспокойства среди покупателей и возмущение представителей пищевой отрасли, последние обвинили их в распространении паники. В дальнейшем выяснилось, что в отчете, на основании которого были сделаны данные выводы, использовались цифры и сведения, которыми располагали федеральные правительственные органы. Это, в свою очередь, подразумевало, что Управление по надзору за продуктами и медикаментами могло принести в жертву жизнь 5000 детей, сочтя такой риск «допустимым».

Вдобавок сенсационное известие о широчайшем распространении загрязнения питьевой воды свинцом, способным вызвать серьезные неврологические заболевания у детей, привело лишь к снижению авторитета науки в глазах большинства американцев. Медицина, пищевая и химическая промышленность перестают пользоваться доверием у довольно внушительной части общества. Эти и другие скандалы также внесли свой вклад в распространение модных диет, многие из которых предлагаются с лучшими намерениями, но с точки зрения науки неубедительны.

Две вышеупомянутые и явно непримиримые философские позиции следует рассматривать в более широком масштабе. Антагонистическими они становятся лишь в своих крайних проявлениях.

Вероятно, высший синтез обеих точек зрения находится в высших измерениях. Геометрия, почти по определению, не может соответствовать традиционному редукционизму. Изучая микроскопическую частицу нитки, мы вряд ли сумеем представить себе гобелен целиком. Аналогично, рассматривая микроскопический участок некой поверхности, мы не определим общую структуру этой поверхности. Высшие измерения, по определению, подразумевают возможность выбрать точку, с которой открывается более широкий, глобальный обзор.

Подобно этому, геометрия не может быть исключительно холистической. Просто обратить внимание на то, что поверхность в высших измерениях сферическая, недостаточно, чтобы получить информацию, необходимую для определения свойств кварков, которые она содержит. Способ скручивания этого измерения в шарик определяет природу симметрии кварков и глюонов на этой поверхности. Таким образом, сам по себе холизм не дает нам данных, необходимых для преобразования десятимерной теории в физически релевантную теорию.

В каком-то смысле геометрия высших пространств заставляет нас признать единство холистического и редукционистского подходов. Это просто два способа смотреть на одно и то же – геометрию. Две стороны одной медали. С точки зрения геометрии не имеет значения, выбираем мы редукционистский (объединяя кварки и глюоны в пространстве Калуцы – Клейна) или холистический подход (взяв поверхность Калуцы – Клейна и открывая симметрию кварков и глюонов).

Можно предпочесть один подход другому, но лишь в исторических или педагогических целях. По историческим причинам можно подчеркнуть редукционизм истоков физики субатомных частиц, указывая, как специалисты по физике частиц за 40 лет сумели свести вместе три из фундаментальных сил, разгоняя атомы. Или можно придерживаться более холистического подхода и утверждать, что окончательное объединение квантовых сил с гравитацией подразумевает глубокое понимание геометрии. В итоге к физике частиц мы подходим через теории Калуцы – Клейна и струн, а Стандартную модель рассматриваем как следствие скручивания многомерного пространства.

Оба эти подхода правомерны. В книге «За пределами научной мысли Эйнштейна: Космические поиски теории Вселенной» (Beyond Einstein: The Cosmic Quest for the Theory of the Universe) мы с Дженнифер Трейнер избрали более редукционистский подход и рассказали о том, как открытие тех или иных явлений в зримой Вселенной в конце концов привело к геометрическому описанию материи. Здесь же мы придерживаемся противоположного подхода, начинаем с незримой Вселенной, а концепцию упрощения законов природы в высших измерениях рассматриваем как главную тему. Так или иначе, оба подхода дают одинаковый результат.

Можно привести еще один аналогичный пример: споры по поводу левого и правого полушарий мозга. Специалисты в области нейробиологии в ходе экспериментов выяснили, что полушария нашего мозга выполняют явно различные функции, и расстроились, обнаружив, что в популярной прессе полученные ими данные интерпретируют совершенно превратно. Во время экспериментов они обнаружили, что, когда человеку показывают изображение, левый глаз (или правое полушарие) уделяет больше внимания конкретным деталям, в то время как правый глаз (или левое полушарие) легче охватывает изображение в целом. Тревогу же вызвало заявление популяризаторов о том, что левое полушарие мозга – «холистическое», а правое – «редукционистское». При этом различия между полушариями рассматриваются вне контекста, что в итоге приводит к самым невероятным интерпретациям и советам, как управлять мыслями в повседневной жизни.

Как выяснили ученые, в отношении функционирования мозга правильнее считать, что оба полушария действуют синхронно и что диалектика обоих полушарий гораздо важнее специфических функций каждого из них. По-настоящему интересная динамика наблюдается, когда оба полушария мозга взаимодействуют гармонично.

Если же кто-то усматривает победу одного подхода над другим в недавних успехах физики, то, вероятно, придает слишком большое значение экспериментальным данным. Пожалуй, разумнее всего сделать вывод, что наибольшую пользу науке приносит тесное взаимодействие обоих подходов.

Посмотрим, как именно это происходит. Теория многомерности дает нам возможность разрешить проблему двух диаметрально противоположных подходов, и сделаем мы это на примере кота Шрёдингера и теории S-матрицы.