Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда

• Название: Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда
• Автор: Терри Пратчетт
• Жанр: Фэнтези
• Год: 2016
• ISBN: 978-5-699-90878-3

В двух мирах – Плоском и Круглом – вновь переполох! Омниане узнали о Круглом мире и хотят его контролировать. Само его существование – это издевательство над их религией. Однако волшебники Незримого университета придерживаются совсем другой точки зрения. В конце концов, они создали этот мир!

В четвертой книге цикла «Наука Плоского мира» Терри Пратчетт, профессор Йен Стюарт и доктор Джек Коэн создают мозгодробительную смесь литературы, ультрасовременной науки и философии в попытке ответить на ДЕЙСТВИТЕЛЬНО большие вопросы – на этот раз о Боге, Вселенной и, честно говоря, Обо Всем.

Впервые на русском языке!

---

Четыре бозона выступают в качестве «связующего звена» сил, словно теннисисты, играющие пара на пару. Для электромагнетизма таким «связующим звеном» служит фотон; для слабого ядерного взаимодействия – W± и Z-бозоны, а для сильного ядерного взаимодействия – глюон. Такова стандартная модель: 12 фермионов (6 кварков и 6 лептонов) удерживаются вместе четырьмя бозонами.

Итого, у нас получается 16 фундаментальных частиц.

Ах, да! Ещё есть бозон Хиггса – семнадцатая фундаментальная частица. Если, конечно, эта легендарная, как её часто называют, частица действительно существует. По крайней мере, до 2012 года это было весьма сомнительно.

Несмотря на свою популярность, стандартная модель не в состоянии объяснить наличие у частиц массы (в общепринятом смысле этого слова). Бозон Хиггса был придуман в 60-х годах XX века, когда некоторые физики смекнули, что новая частица с особыми свойствами может пролить свет на один важный аспект этого противоречия. Среди них был и Питер Хиггс, рассчитавший кое-какие свойства гипотетической частицы и предсказавший, собственно, её существование. Бозон Хиггса создаёт поле Хиггса, так называемый «хиггсовский океан». Важно то, что сила поля Хиггса не равна нулю даже в пустом пространстве. Когда частица движется сквозь всепроникающее поле Хиггса, то взаимодействует с ним, и этот эффект можно истолковать как массу. В качестве аналогии представьте, что вы перемешиваете ложкой патоку. Правда, в таком случае за массу выдаётся сопротивление перемешиванию, поэтому сам Хиггс скептически относится к подобному способу объяснения своей теории. Другая аналогия представляет самого Хиггса в качестве знаменитости, притягивающей к себе толпу поклонников.

Доказательство существования (или несуществования) бозона Хиггса являлось главной, хотя и не единственной, причиной, по которой миллиарды евро были потрачены на строительство БАКа. Как раз в июле 2012 года две независимые команды экспериментаторов объявили об обнаружении неизвестной ранее частицы: бозона массой около 126 ГэВ (миллиард электронвольт – стандартная единица, используемая в физике частиц). Их наблюдения совпадали, в том смысле, что свойства частицы, по крайней мере те, которые можно было измерить, соответствовали предсказанным Хиггсом.

Долгожданное открытие бозона Хиггса, если, конечно, оно подтвердится, логически завершит стандартную модель. Оно никак не могло быть сделано без «Большой науки» и, возможно, стало главным триумфом БАКа. Основное влияние открытие оказало на теоретическую физику. Существует бозон Хиггса или нет, для всей остальной науки безразлично, поскольку там давно уже принято, что частицы имеют массу. Иначе говоря, можно утверждать, что такое же количество денег, будучи затраченным на менее впечатляющие проекты, почти наверняка позволило бы получить куда более полезные с практической точки зрения результаты. Но такова уж натура Больших-Пребольших Штуковин: если деньги не тратятся на них, маленьким научным проектам они тоже никогда не достаются.

Видите ли, на маленьких научных проектах политической или чиновничьей карьеры не сделаешь.

Открытие бозона Хиггса демонстрирует нам, как именно учёные видят мир, а кроме того, служит примером, раскрывающим природу научных знаний. Доказательством существования этого бозона служит всего лишь крошечный пичок на статистическом графике. Насколько мы можем быть уверены, что за этим пичком действительно скрывается новая частица? Можно дать лишь сугубо формальный ответ. Непосредственно наблюдать бозон Хиггса невозможно, потому что он спонтанно и чрезвычайно быстро расщепляется на целое облако других частиц. При этом они сталкиваются друг с другом, создавая полнейший беспорядок. Чтобы различить в этом хаосе характерный след бозона Хиггса, требуются очень сложная математика и очень быстрые компьютеры. А для того, чтобы убедиться, что увиденное – не случайное совпадение, необходимо понаблюдать события подобного типа множество раз. Поскольку они редки, нужно повторять эксперимент за экспериментом, пока результаты не окажутся достаточными для непростого статистического анализа. И только тогда, когда вероятность того, что выброс на графике является случайным совпадением, будет меньше одного на миллион, физики позволят себе выразить уверенность, что бозон Хиггса существует.

Мы говорим об одном конкретном бозоне Хиггса, хотя имеются альтернативные теории с восемнадцатью, девятнадцатью или даже двадцатью фундаментальными «хиггсоподобными» частицами. Впрочем, сейчас нам хоть что-то известно, тогда как совсем недавно уверенности не было ни в чём.

Для понимания всего изложенного требуется значительный опыт в некоторых известных лишь посвящённым областях теоретической физики и математики. Проблему представляет уже осмысление самого понятия «масса», как и того, с какими частицами она может быть связана. Для успешного проведения подобного эксперимента, в дополнение к основательной подготовке в области экспериментальной физики требуется целый комплекс инженерных знаний и навыков. Даже слово «частица» обладает специальным значением, не имеющим ничего общего с привычным образом крошечного шарика. Так почему же учёные смеют утверждать, что они разбираются в поведении Вселенной на микроуровне, если человек не в состоянии увидеть всё это собственными глазами? Это далеко не то же самое, что обнаружить в телескоп четыре маленьких небесных тела, вращающихся вокруг Юпитера, как в своё время сделал Галилей. Или, подобно Роберту Гуку, рассмотреть в микроскоп, что живая материя состоит из клеток. Доказательства существования бозона Хиггса, как и доказательства большинства основных научных положений, косвенны и, скажем так, не бросаются в глаза.

Для того чтобы справиться с сомнениями, давайте взглянем на природу научного знания, используя примеры более знакомые, чем бозон Хиггса. И, таким образом, разделим два фундаментально различных типа мировоззрения. Это разделение будет красной нитью проходить через всю книгу.

Науку часто представляют как коллекцию «фактов», соответствующих неким однозначным суждениям об окружающем мире. Земля вращается вокруг Солнца. Призма разделяет свет на составляющие его цвета. Если нечто крякает и ходит вперевалку, значит, это утка. Зазубрите все факты, изучите технический жаргон (как-то: орбита, спектр, семейство Anatidae), расставьте, где нужно, галочки – и готово, вы – учёный. Чиновники от образования часто придерживаются именно такого воззрения, ведь этих самых «галочек» они могут уверенно сосчитать и внести в отчёт (семейство врановые, вид – Corvus monedula (Галка обыкновенная)… Ладно, замнём).

Как ни странно, больше всего против такого понимания науки протестуют сами учёные. Они-то знают, что наука не имеет с этим ничего общего. Нет никаких раз и навсегда установленных фактов. Каждое научное утверждение носит условный и неокончательный характер. Вот только политикам подобное совсем не по нраву. Могут ли они в таком случае доверять учёным? Ведь если появятся новые данные, те просто-напросто изменят своё мнение, а денежки – тю-тю?

Конечно, одни научные утверждения менее условны, чем другие. Никто из учёных не думает, что общепринятое описание формы Земли в одночасье изменится с круглой на плоскую. Однако они хорошо помнят, что когда-то оно сменилось с плоской на круглую, а с круглой – на приплюснутый сфероид, а со сфероида совершенного – на неровный. В последних пресс-релизах говорится, что Земля по своей форме напоминает, скорее, бугристую картофелину[6]. С другой стороны, никто особо не удивится, если новые измерения покажут, что семнадцатую сферическую гармонику формы Земли (один из элементов её математического описания) потребуется увеличить на 2 %. Большинство перемен в науке происходит постепенно, шаг за шагом, не меняя одним махом всю картину.

Однако иногда научное мировоззрение изменяется действительно кардинальным образом. Четыре элемента превращаются в 98, а после того как люди научились создавать новые, – в 118. Ньютоновская гравитация, загадочная сила, действующая на расстоянии, трансформировалась в эйнштейновское искривлённое пространство-время. Фундаментальные частицы вроде электрона из крошечных твёрдых шариков сначала превратились в вероятностные волны, а затем – в локализованные возбуждения квантового поля. В этом представлении поле – это море частиц, а сами частицы – отдельные волны этого моря. Возьмём, к примеру, океан Хиггса. Он состоит из бозонов Хиггса, и вы не сможете отделить одно от другого. Если вы хотите стать специалистом в физике элементарных частиц, вам придётся хорошенько разобраться и в физике квантовых полей. Таким образом, термин «частица» волей-неволей приобретает различные значения.

Научные революции меняют не Вселенную. Они меняют её человеческое толкование. Значительное количество научных диспутов касаются не так называемых «фактов», а их интерпретаций. Многие креационисты не подвергают сомнению достоверность определения последовательности ДНК[7]. Вместо этого они спорят о трактовке данных результатов как доказательства эволюции.