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

После экспериментального подтверждения ОТО источник данных, обеспечивающий прогресс фундаментальной физики, на некоторое время сместился из области астрономии сначала в область атомной физики, а затем, в 1930-х гг., в область ядерной физики и физики элементарных частиц. Однако прогресс в физике частиц замедлился после создания в 1960–1970-х гг. Стандартной модели элементарных частиц, которая обобщала все имеющиеся на тот момент данные об их поведении. Единственное открытие, сделанное за последние годы в этой области, которое выходит за рамки Стандартной модели, — определение мизерных масс различных типов нейтрино, и это открытие имеет некоторое отношение к астрономии, поскольку исследовались нейтрино, испускаемые Солнцем.

Между тем сегодня мы живем в золотой век космологии, как бы банально это ни звучало. Астрономические наблюдения и космологическая теория подкрепляют друг друга, и сегодня мы с полной уверенностью можем сказать, что Вселенная в своей текущей фазе расширения существует 13,73 млрд лет с ошибкой, не превышающей 0,16 млрд лет. Эти исследования показали, что только 4,5 % всей энергии Вселенной приходится на обычное вещество — электроны и атомные ядра. Примерно 23 % всей энергии запасено в массе темной материи — частиц, которые не взаимодействуют с обычным веществом или излучением и о существовании которых мы можем судить только по воздействию создаваемых ими гравитационных сил на вещество и свет. Большая часть энергетического баланса Вселенной — около 72 % — это темная энергия, которая запасена не в форме массы частиц какого-либо типа, а в самом пространстве, и именно она ускоряет расширение Вселенной. Объяснение темной энергии сегодня является сложнейшей задачей физики элементарных частиц.

Несмотря на эти перспективы, и астрономии, и физике частиц все тяжелее бороться за государственную поддержку. В 1993 г. конгресс США отменил программу строительства ускорителя — Сверхпроводящего суперколлайдера (Superconducting Super Collider, SSC). В этом ускорителе можно было бы получить новые частицы с массами в более широком диапазоне значений, в том числе, возможно, и частицы темной материи. Европейский консорциум CERN подхватил эту задачу, но его новый ускоритель — Большой адронный коллайдер (БАК) — сможет работать с частицами, диапазон значений масс которых втрое уже, чем тот, которого можно было бы достичь на SSC, а финансирование строительства следующего после БАК ускорителя становится все менее вероятным. Что касается астрономической науки, то здесь NASA урезало программы Beyond Einstein и Explorer — главные программы астрономических исследований, вроде тех, что обеспечили огромный прогресс последних лет в космологии.

Конечно, есть множество проблем, достойных государственной поддержки. Что особенно возмущает многих ученых, так это существование чрезвычайно дорогостоящих программ NASA, которые зачастую только прикидываются наукой [9] Более подробно я написал об этом в статье The Wrong Stuff, опубликованной в The New York Review of Books 8 апреля 2004 г. (и переизданной в сборнике Lake Views [Cambridge, MA: Belknap Press of Harvard University Press, 2009]). . Я имею в виду, конечно, программу пилотируемых космических полетов. В 2004 г. президент Буш объявил «новое перспективы» для NASA — возвращение астронавтов на Луну, за которым последует пилотируемая миссия на Марс. Через несколько дней дирекция по космическим наукам NASA сообщила о сокращении своих программ автоматических полетов Beyond Einstein и Explorer, объяснив это тем, что они не поддерживают новые планы президента.

Астронавты не слишком эффективны для научных исследований. На средства, которые потребуются для безопасной доставки астронавтов на Луну или планеты и возвращение их обратно, можно отправить сотни роботов, чьи исследовательские возможности намного шире. Астронавты на орбитальных астрономических обсерваториях будут создавать вибрации и излучать теплоту, что повредит чувствительным астрономическим наблюдениям. Все космические станции, благодаря которым в последние годы был достигнут прогресс в космологии, например Hubble, COBE, WMAP или Planck, управляются автоматически. На обитаемой Международной космической станции (МКС) не было выполнено никаких значительных для науки исследований, и трудно себе представить такую важную работу, которую нельзя было бы выполнить дешевле на автоматическом оборудовании.

Часто можно услышать, что пилотируемые космические полеты необходимы для науки, поскольку без них общество не поддержит ни одну космическую программу [10] Такое мнение было недавно высказано Джованни Биньями, главой научного комитета Европейского космического агентства в журнале Nature, номер от 16 июля 2009 г. , в том числе и автоматические миссии, вроде Hubble и WMAP, в рамках которых и делается настоящая наука. Я в этом сомневаюсь. Я считаю, что существует значительный интерес к астрономии в целом и к космологии в частности, который мало связан со зрелищным «спортом» пилотируемых космических полетов. В качестве иллюстрации приведу слова Клавдия Птолемея, которыми и завершу эту главу:

Философское общество Техаса было основано Сэмом Хьюстоном и его друзьями в первый год независимости Республики Техас. Первым президентом общества (1837–1859) стал Мирабо Бонапарт Ламар, позже сменивший Хьюстона на посту президента Техаса. Вскоре после создания Философское общество фактически прекратило свою деятельность, до возрождения в 1937 г. С тех пор количество членов общества непрерывно растет. Теперь в нем состоят академики, журналисты, политики, владельцы ранчо (скотопромышленники), писатели, артисты, бизнесмены и даже несколько философов. Ежегодно члены общества собираются в разных городах Техаса, чтобы послушать доклады на темы, выбранные действующим президентом, и встретиться со старыми друзьями. Будучи членами общества, мы с женой имели возможность посетить такие города Техаса, как Абилин, Корпус-Кристи, Форт-Уэрт, Кервилл и Ларедо, которые лежат за пределами наших обычных маршрутов, а также и более знакомые места вроде Далласа и Хьюстона. В 1994 г. я удостоился чести исполнять обязанности президента и провести в Остине встречу, посвященную вопросам космологии.

В 2009 г. члены Философского общества снова собрались в Остине. Темой встречи президент того года Майкл Джиллетт выбрал искусство в Техасе. Были проведены сессии по искусству обучения, искусству выражения и искусству искусств. Я выступил с лекцией, текст которой стал основой для этой главы, на сессии по искусству открытия. Философское общество публикует сборники докладов со своих встреч, но не слишком быстро; доклады со встречи 2009 г., среди которых было и мое выступление, в итоге были изданы в 2014 г.