Неприятности с физикой: взлёт теории струн, упадок науки и что за этим следует

«оказалось, что всё это глупости, не имеется альтернатив… Все хорошие идеи являются частью теории струн.»[5]

Любош Мотль, доцент в Гарварде, недавно заявил на своём блоге, что

«наиболее вероятная причина, почему ни один… человек не убедил других в альтернативах к теории струн, заключается в том, что, вероятно, не существует альтернатив теории струн.»[6]

Что тут происходит? Обычно в науке под термином теория имеется в виду нечто вполне определённое. Лайза Рэндалл, влиятельный теоретик в области частиц и коллега Мотля по Гарварду, определяет теорию как

«определённую физическую систему взглядов, которая воплощается в наборе фундаментальных предположений о мире, — и экономную систему взглядов, которая включает в себя широкое разнообразие явлений. Теория даёт особый набор уравнений и предсказаний — тех, которые подтверждаются успешным согласием с экспериментальными результатами».[7]

Теория струн не подходит под это определение — по меньшей мере, пока не подходит. Как тогда некоторые эксперты могут быть уверены, что альтернатив теории струн нет, если они точно не знают, что она собой представляет? Что такое в точности то, чему, как они уверены, нет альтернативы? Таковы некоторые вопросы, которые заставили меня написать эту книгу.

Теоретическая физика трудна. Очень трудна. Не потому, что она содержит определённое количество математики, а потому, что она содержит большие риски. Как мы увидим снова и снова, когда будем исследовать историю современной физики, наука такого рода не может делаться без риска. Если большое количество людей много лет работает над вопросом, а ответ остаётся неизвестным, это может означать, что ответ не лёгок или не очевиден. Или это может быть вопрос, на который нет ответа.

Теория струн в тех пределах, в которых она понята, постулирует, что мир фундаментально отличается от мира, который мы знаем. Если теория струн верна, мир имеет больше измерений и намного больше частиц и сил, чем мы до сих пор наблюдали. Многие струнные теоретики говорят и пишут так, как если бы существование этих дополнительных измерений и частиц было установленным фактом, в чём не может не сомневаться хороший учёный. Неоднократно струнные теоретики говорили мне нечто вроде «Но ты имеешь в виду, что ты полагаешь возможным, что нет никаких дополнительных измерений?» Фактически, ни теория, ни эксперимент не предлагают совсем никаких доказательств существования дополнительных измерений. Одна из целей этой книги заключается в демистификации утверждений теории струн. Идеи прекрасны и хорошо мотивированы. Но чтобы понять, почему они не привели к большему прогрессу, мы должны точно выяснить, что поддержано доказательствами, а что всё ещё нет.

Поскольку теория струн является таким высокорисковым предприятием, — не поддержанным экспериментом, хотя очень щедро поддержанным академическими и научными сообществами, — имеются только два пути окончания этой истории. Если теория струн окажется верной, струнные теоретики окажутся величайшими героями в истории науки. На основе горсти рассуждений, — ни одно из которых не имеет недвусмысленного прочтения, — они смогли открыть, что реальность намного более безбрежна, чем это раньше воображалось. Колумб открыл новый континент, не известный королю и королеве Испании (равно как испанские монархи были неизвестны жителям Нового Света). Галилей открыл новые звёзды и луны, а затем астрономы открыли новые планеты. Всё это побледнеет перед открытием новых измерений. Более того, многие струнные теоретики верят, что мириады миров, описываемых гигантским числом струнных теорий, реально существуют — как другие вселенные, которые нам невозможно увидеть непосредственно. Если они правы, мы видим намного меньшую часть реальности, чем часть земли, которую когда-либо видела любая группа обитателей пещеры. Никто в человеческой истории не мог когда-либо точно догадаться о таком огромном расширении известного мира.