Фрэнк Вильчек - Красота физики. Постигая устройство природы

• Если смотреть на нее даже из ближнего космоса, Земля – это просто крошечное пятнышко отраженного света (илл. 43).

Недавние успехи в космологии позволяют думать, что часть Вселенной, которую мы можем в настоящее время исследовать даже самыми мощными инструментами, является всего лишь небольшой частью мультивселенной, далекие части которой могли бы выглядеть совершенно иначе. Если бы это стало точно известно, это подкрепило бы мысль, которая уже неоднократно звучала прежде: «мир», данный в ощущениях каждого человека, – лишь один из миллиардов таких же (по одному на человека по крайней мере); Земля – лишь одна из планет нашего Солнца; наше Солнце – лишь одна из миллиардов звезд в нашей Галактике по имени Млечный Путь; наша Галактика – лишь одна из миллиардов в видимой Вселенной.

Существование окружающей необъятности не умаляет меня, вас или человечество в целом. Оно может окрылять и окрыляет наше воображение.

Илл. 43. Земля, как она видна с Марса

• Я и вы – это набор кварков, глюонов, электронов и фотонов.

• Я и вы – это думающие люди.

• Я и вы – это материальный объект, подчиняющийся законам физики.

• Я и вы – мы способны делать выбор. Я и вы – мы ответственны за него.

• Состояние мира – в вечном движении, и любой объект в нем подвержен изменениям.

• Понятия существуют вне времени, и, поскольку все вещи суть числа, они избавляют нас от его влияния.

На переднем крае физики и космологии эта дополнительность играет очень важную роль. В настоящее время мы делаем непростое разделение между законами физики и начальными условиями, которое должно быть преодолено. Понимание мира любым конечным наблюдателем развивается, но пространство – время в целом, которое является самой естественной ареной для описания мира, этого не делает. Квантово-механическая волновая функция системы в целом может быть постоянной во времени, в то время как ее части, рассматриваемые отдельно, испытывают относительные изменения. (Для экспертов: это регулярно происходит для энергетических собственных функций сложных систем.) Что-то вроде этого вполне могло бы быть верным и для мира в целом. Изменение без изменения, великий и плодотворный принцип симметрии, был бы тогда полностью воплощен, как парадоксально настаивал Парменид:

Одна история, одна дорога теперь

Осталась: вот эта. И на ней есть знаки

Во множестве, что бытие – это несотворенное и неразрушимое

Целое, единое и непоколебимое, и завершенное.

Заключительная взаимодополняющая пара завершает нашу медитацию:

• Материальный мир воплощает красоту.

• Материальный мир вмещает нищету, страдания и раздор.

Размышляя о любом аспекте, мы не должны забывать о другом.

Семя этого проекта было посажено в 2010 г., когда я принял предложение Дарвиновского колледжа в Кембридже прочитать лекцию о квантовой красоте. Я бы хотел поблагодарить Кристофера Джонсона и компанию 3Play Media за подготовку чрезвычайно полезной расшифровки этой лекции, а Зоуи Лейнхардт, Филипа Дэвида и в особенности Лорен Аррингтон за их предложения и помощь в подготовке лекции в качестве главы для коллекции Beauty.

Я бы хотел поблагодарить взрастившего мою книгу из семени Джона Брокмана, который постоянно поощрял меня развивать и расширять идеи, выраженные здесь, и привлек к ним внимание издательства Penguin Press.

Скотт Мойерс и Мэлли Андерсон из Penguin Press были моими помощниками с самого начала, обеспечивая мудрое сочетание энтузиазма, конструктивной критики и творческих идей, которые вдохновляли меня писать больше и переписывать уже готовое. Мэлли хладнокровно провела проект через последние стадии, доведя его до совершенства. Я также благодарен художникам и техническому персоналу Penguin Press за их профессионализм и готовность посвятить себя идеалу создания прекрасного проекта.

Ал Шейпир сделал полезные комментарии по первым черновикам.

Моя жена и подруга жизни Бетси Дивайн прочитала всё и высказала много предложений, сделавших язык книги более прямым и сильным. Она также предложила и отстояла идею создания словаря терминов; без ее вмешательства этого раздела в его нынешнем виде просто не было бы. Бетси оказала поддержку и провела меня через все взлеты и падения, которые неизбежны в таком большом предприятии, как написание подобной книги.

Я благодарен моему родному Массачусетскому технологическому институту за надежную поддержку, которая сделала эту авантюру возможной, а также Университету штата Аризона за поддержку на завершающей стадии. Самая важная часть книги была написана во время моей поездки в Китай, особенно – во время волшебной недели на Западном озере. Влияние этой недели можно почувствовать во многих местах, начиная с фронтисписа. Я бы хотел поблагодарить Винсента Лю, Бяо У и Сюн Хунвэя за организацию этой поездки.

Ок. 525 г. до н. э.Пифагор (570–495 гг. до н. э.) разрабатывает численные законы геометрии и музыкальной гармонии.

Ок. 369 г. до н. э.Друг Платона (429–347 гг. до н. э.) Теэтет разрабатывает теорию правильных платоновых многогранников.

Ок. 360 г. до н. э.В диалоге «Тимей» Платон выдвигает атомистическую теорию и некоторые космологические представления.

Ок. 300 г. до н. э.«Начала» Евклида (323–283 гг. до н. э.) развивают геометрию как систему, выводимую путем умозаключений.

Ок. 1400 г. н. э.Филиппо Брунеллески (1377–1446) разрабатывает проективную геометрию как основу для художественной перспективы.

Ок. 1500 г.Леонардо да Винчи (1452–1519) предвосхищает слияние искусства, инженерного дела и науки.

1543 г.Николай Коперник (1473–1543) в трактате «Об обращении небесных сфер» предлагает гелиоцентрическую систему, основанную на математической эстетике.

1596 г.Иоганн Кеплер (1571–1630) в труде «Тайна мироздания» представляет коперниканскую модель Солнечной системы, основанную на платоновых телах. В его последующих работах были сформулированы эмпирические законы движения планет.

1610г. Галилео Галилей (1564–1642) в «Звездном вестнике» сообщает о «мини-коперниканской» системе спутников Юпитера и заявляет, что поверхность Луны во многом напоминает земную, основываясь на наблюдениях с использованием своего первого телескопа.

1666г. Исаак Ньютон (1642–1727) разрабатывает основополагающие теории в области математического анализа, механики и оптики.