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

Главное, что должен знать первокурсник: колледж — это не то, что вы думаете. Летом 1950 г. до поступления в Корнелл я работал посыльным в гостинице, расположенной в горах Адирондак. Однажды я получил почтой каталог учебных курсов Корнеллского университета. В перерывах между переноской чемоданов постояльцев я читал этот каталог, как ужасно голодный человек читает меню хорошего ресторана. Философские и гуманитарные факультеты предлагали курсы, которые, я был уверен, сделают меня мудрым. На физическом факультете лекции читали знаменитые физики. На математическом факультете предлагался курс по теории Гильбертовых пространств. Кто знал, что существуют разные пространства?

Все вышло не так, как я ожидал. У меня доставало знаний, чтобы участвовать в захватывающем физическом исследовании, которое проводилось в Корнелле. Из прослушанного курса немецкого языка я вынес только то, что у меня нет способностей к иностранным языкам. Курсы по философии оставили меня в смятении — идеи Платона и Декарта, которые казались мне абсурдными, оказали такое влияние. Я не стал мудрым.

Тем не менее я окончил университет и унес с собой воспоминания о нескольких вдохновляющих профессорах, о прогулках с друзьями под прекрасными старыми вязами и о часах, проведенных за чтением в музыкальной комнате студенческого союза. Я обнаружил, что люблю камерную музыку, историю и Шекспира. Я женился на своей возлюбленной из колледжа. И я узнал о Гильбертовых пространствах.

Моя книга «Объясняя мир» вышла в Англии в начале 2015 г. В рекламных целях издатель убедил редакцию газеты The Guardian в Лондоне обратиться ко мне с просьбой подготовить в воскресный раздел рецензий для широкого круга читателей короткую статью о проблемах пишущих о науке авторов. Статья была опубликована в номере The Guardian от 3 апреля 2015 г. Я поработал над ней и взял за основу для своего выступления на Летнем симпозиуме писательского центра Хантерского колледжа на Манхэттене в 2017 г. Ниже приведен оригинальный текст статьи с небольшими изменениями, внесенными для выступления. Также я удалил из текста некоторые несогласованные правки, сделанные редакторами The Guardian .

Если бы вы могли спросить Аристотеля, что он думает об идее писать о физике для широкого круга читателей, он бы не понял, что вы имеете в виду. Все его собственные сочинения о физике и астрономии, а также о политике и эстетике были доступны любому грамотному жителю Греции того времени [123] Здесь мы вынуждены не согласиться с автором. Единственным предполагаемым читателем Аристотеля был Александр Македонский, и никакой другой человек к его сочинениям на протяжении столетий доступа получить не мог. — Прим. науч. ред. . Это не столько свидетельствует о писательском таланте Аристотеля или о совершенстве греческого образования, сколько о примитивном состоянии эллинистической науки, в которой фактически никак не использовалась математика. Именно математика в первую очередь является преградой для общения между профессиональными учеными-физиками и образованной публикой.

Развитие чистой математики, особенно геометрии, уже во времена Аристотеля шло довольно активно, но ее применение в научных работах Платона и пифагорейцев было незрелым, да и сам Аристотель проявлял мало интереса к использованию математики в науке. Наблюдая за ночным небом на разных широтах, Аристотель интуитивно пришел к выводу о сферической форме Земли, но не стал утруждать себя расчетом радиуса Земли на основе этих наблюдений (хотя это можно было бы сделать).

Серьезные преимущества от использования математики физика начала получать только после смерти Аристотеля в 332 г. до н. э., когда активный центр развития натурфилософии переместился из Афин в Александрию. Однако обязательное использование математики эллинистическими физиками и астрономами стало создавать помехи общению между учеными и обществом. Просматривая сохранившиеся математические работы Аристарха, Архимеда и Птолемея, я испытывал приступы симпатии к грекам и говорящим на греческом римлянам, которые читали эти книги, стараясь быть в курсе последних открытий о природе света, о течении жидкостей или движении планет.

Вскоре авторы, которых назвали «комментаторами», попытались устранить это препятствие. По иронии судьбы как писатели они оказались настолько популярнее, чем как профессиональные ученые, что во многих случаях копировались и переписывались именно их толкования научных исследований, а не отчеты об исследованиях как таковых. Таким образом, их книги получили возможность пережить крах Древнего мира. К примеру, мы знаем об измерении длины окружности Земли, выполненном Эратосфеном около 200 г. до н. э., не из его собственных работ, которые утеряны, а из комментариев Клеомеда, написанных на несколько столетий позже. Представьте, если бы в постапокалиптическом будущем школьники изучали работы Ньютона и Эйнштейна по сохранившимся статьям из журналов Scientific American или New Scientist .

После распространения и укрепления христианства и падения Римской империи на Западе профессиональная традиция математической физики и астрономии постепенно была утрачена, однако она сохранилась в исламских странах. В конце Средневековья традиция возродилась и получила новую жизнь в Европе, достигнув высшей точки развития двумя веками позже в работах Кеплера, Гюйгенса и, прежде всего, Ньютона. Ньютоновские «Начала» до сих остаются самой важной книгой по физике из всех написанных, однако она отталкивающе сложна для обычного читателя. Сам Ньютон даже не пытался донести свои теории движения и гравитации до широкого круга. Работа Ньютона была настолько важной, что Вольтер взял на себя труд объяснить ее французской публике, которая завязла в трясине ошибок Декарта. Вольтер использовал перевод «Начал» на французский язык, выполненный маркизой Дю Шатле. В 2006 г. Иэн Макьюэн из The Guardian совершенно справедливо внес вольтеровские «Философские письма» в свой канон текстов о науке.

После Ньютона физика все более обрастала математикой, и это все сильнее усложняло коммуникацию с обществом. В XX в. Георгий Гамов и сэр Джеймс Джинс, наряду с другими выдающимися физиками, взяли на себя задачу объяснить поразительные новые результаты теории относительности и квантовой механики и с переменным успехом с ней справлялись. Я всерьез заинтересовался физикой, еще будучи подростком, и книги Гамова и Джинса меня вдохновляли. Не все в них было понятно. Скорее наоборот. Эти книги формировали яркую картину мира, подчиняющегося парадоксальным фундаментальным законам, и понять эти законы (как объяснял Галилей в своем знаменитом сочинении «Пробирных дел мастер» [124] Галилео Г. Пробирных дел мастер. — М.: Наука, 1987. ) сможет только тот, кто владеет языком, на котором они написаны, — языком математики. Я помню, что в одной из их книг (кажется, это была книга Джинса «Загадочная Вселенная») я наткнулся на дискуссию о принципе неопределенности Гейзенберга, который описывается уравнением qp − pq = ih / 2π. Я не знал, что означают символы в этом уравнении, но знал, что, если q и p — это числа любого типа, то произведение q на p должно быть равно произведению p на q. И как тогда разность qp минус pq может отличаться от нуля? Мне было очевидно, что я должен еще очень много узнать, прежде чем смогу разобраться в этих сложных материях.