Стивен Вайнберг - Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке

Хокинг высказывает поразительное и тревожное предположение, что, возможно, не существует основополагающей теории и максимум, на что мы можем рассчитывать, это на набор приближенных теорий, каждая из которых справедлива при определенных условиях и согласуется с другими там, где эти условия пересекаются. Здесь прекрасная аналогия с картами земной поверхности рушится. Это правда, что невозможно создать достоверную карту всей сферической поверхности Земли на плоском листе бумаги, но, в конце концов, существует не только пачка пересекающихся приближенных карт, но и сама Земля.

Более того, Хокинг крайне скептически смотрит на реальность в целом. Это отношение можно заметить в его утверждении, что в квантовой механике «у Вселенной не одна-единственная история, но бесконечное множество отдельных историй». Это верно, если историю понимать в терминах классической физики как непрерывное движение частиц из одной точки в другую в каждое следующее мгновение. Я же предпочитаю иной взгляд на квантовую механику. Вселенная или любая другая система все же имеет четко определенную историю, но при этом в каждый отдельный момент времени непрерывно изменяются не положения частиц или величины полей, а нечто, называемое вектором состояния. Это вектор в бесконечномерном Гильбертовом пространстве, и направление вектора задает состояние системы в каждый отдельный момент времени. Направление вектора описывает не состояние частицы с четко определенным положением в пространстве, а суперпозицию таких состояний. Именно поэтому квантовая механика кажется такой загадочной. Однако если использовать ее язык, то ничего странного в истории физических систем нет. Направление вектора состояния изменяется во времени совершенно точно и детерминированно. Говорить о том, что у материального мира нет четко определенной истории, можно, только если продолжать описывать мир языком классической физики.

Хокинг хорошо показывает, как ученые решают, что действительно реально: мы строим рациональные модели, которые с некоторой степенью точности и в некотором диапазоне явлений согласуются с результатами наблюдений. Но Хокинг называет такой подход «модельно-зависимой реальностью» и считает, что это все, что мы можем сказать о реальности.

Вопросы о природе реальности озадачивали ученых и философов тысячи лет. Как и большинство людей, я думаю, что реальность существует и она совершенно независима от нас и наших моделей, как Земля независима от наших карт ее поверхности. Но я так думаю, поскольку не могу не верить в объективную реальность, а не потому, что у меня есть хорошие аргументы. Я не готов утверждать, что антиреализм Хокинга ошибочен. Но я настаиваю, что ни квантовая механика, ни любая другая физическая теория не сможет ответить на этот вопрос.

В книге Хокинга есть еще несколько мест, где автор переоценивает способность науки отвечать на глубокие философские вопросы. На основе общих идей детерминизма и результатов экспериментов, которые демонстрируют влияние физических факторов на наше поведение, он делает вывод об отсутствии свободы воли. Иллюзию свободы воли он объясняет тем, что человеческое тело состоит из примерно тысячи триллионов триллионов частиц, поэтому с практической точки зрения невозможно предсказать поведение людей. Но я бы сказал, что свобода воли — это только наш сознательный опыт, помогающий принимать решения. И этот опыт не умаляется из-за того, что в результате действия законов физики я неизбежно захочу принять определенные решения. Грозовые молнии тоже состоят из многих триллионов триллионов частиц, и их поведение также труднопредсказуемо, однако мы не приписываем им свободу воли, поскольку не считаем, что они обладают сознательным опытом принятия решений.

На самой первой странице Хокинг пишет, что философия отстала в развитии от современной науки, от физики особенно. А я бы сказал, что пусть философы и не приблизились к решению древних вопросов философии, но и физики не слишком преуспели.

Не поймите меня неправильно. «Высший замысел» — прекрасная книга, которая знакомит читателя с передним краем теоретической физики и объясняет некоторые научные идеи (например, фейнмановскую трактовку квантовой механики) широкому читателю намного понятнее, чем в книгах, которые мне приходилось видеть ранее. Мои представления серьезно расходятся с Хокингом только в тех вопросах, которые разделяют физиков и философов, но не в тех, которые могут быть легко разрешены.

Тем не менее, поскольку я время от времени читаю курс по истории науки в Университете Техаса, я чувствую своим долгом указать на некоторые фактические ошибки в рецензируемой книге.

Возможно, по причине своего антиреализма, Хокинг утверждает, что преимущество модели Солнечной системы, предложенной Коперником, перед моделью Птолемея состояло в том, что «уравнения движения, записанные в системе координат, в которой Земля неподвижна, оказываются намного проще». Это не так: первое очевидное свидетельство превосходства модели Коперника было связано не с уравнениями движения, опубликованными Ньютоном в 1687 г., а с результатами наблюдений фаз Венеры, полученными Галилеем в 1610 г., которые ясно подтверждали правоту Коперника в споре с Птолемеем [78] Высказывание Хокинга о системе Птолемея более справедливо отнести в адрес системы датского астронома XVI в. Тихо Браге. В системе Браге Солнце движется вокруг Земли, но остальные планеты обращаются вокруг Солнца. Теория Браге позволяет получить те же предсказания для фаз планет, что и теория Коперника. Однако наблюдение звездного параллакса, выполненное в XIX в., показало, что по крайней мере в системе отсчета, связанной со звездами, именно Земля, а не Солнце, ежегодно проходит по своей орбите. .

Хокинг утверждает, что сохранился только один из расчетов, выполненных Аристархом, в котором Аристарх проанализировал размер тени, отбрасываемой Землей на поверхность Луны в процессе лунного затмения, и на основе этого анализа пришел к выводу, что Солнце намного больше Земли. Однако Аристарх никогда бы не смог сделать такой вывод самостоятельно на основе наблюдений за лунным затмением. На самом деле по его сохранившейся работе видно, что Аристарх использовал также измерения видимых размеров (в долях прямого угла) Солнца и Луны, а также тот факт, что угол между зрительными линиями, направленными на Солнце и Луну в фазе, когда Луна наполовину затенена, немного отличается от прямого.

Открытие равенства углов падения и отражения луча от зеркальной поверхности Хокинг приписывает Архимеду. В сохранившихся работах Архимеда нет ничего, что относилось бы к закону отражения, хотя он мог написать об этом в одной из утерянных ныне книг. Принято считать, что закон отражения был открыт Евклидом, который работал за сотню лет до Архимеда, однако современные историки не уверены, кто именно открыл закон отражения. Если все-таки нужно кому-то приписать это открытие, я бы проголосовал за Герона Александрийского (жившего, правда, позже Евклида и Архимеда), который не только сформулировал, но и доказал этот закон, исходя из предположения о том, что путь, пройденный отраженным лучом между объектом и наблюдателем, должен быть минимальным.