Стивен Вайнберг - Мечты об окончательной теории

• Название: Мечты об окончательной теории
• Автор: Стивен Вайнберг
• Издательство: Едиториал УРСС
• Жанр: Математика
• Год: 2004
• ISBN: 5-354-00526-4

В своей книге «Мечты об окончательной теории» Стивен Вайнберг – Нобелевский лауреат по физике – описывает поиск единой фундаментальной теории природы, которая для объяснения всего разнообразия явлений микро– и макромира не нуждалась бы в дополнительных принципах, не следующих из нее самой. Электромагнитные силы и радиоактивный распад, удержание кварков внутри нуклонов и разлет галактик – все это, как стремятся показать физики и математики, лишь разные проявления единого фундаментального закона.

Вайнберг дает ответ на интригующие вопросы: Почему каждая попытка объяснить законы природы указывает на необходимость нового, более глубокого анализа? Почему самые лучшие теории не только логичны, но и красивы? Как повлияет окончательная теория на наше философское мировоззрение?

Ясно и доступно Вайнберг излагает путь, который привел физиков от теории относительности и квантовой механики к теории суперструн и осознанию того, что наша Вселенная, быть может, сосуществует рядом с другими вселенными.

Книга написана удивительно живым и образным языком, насыщена афоризмами и остроумными эпизодами. Она распахивает читателю двери в новый мир и помогает понять то, с чем он там встретится.

---

Дебаты о Суперколлайдере приводят и к более серьезным размышлениям. В течение столетий взаимоотношения науки и общества управлялись молчаливым соглашением. Ученые обычно хотели делать открытия, которые были бы универсальными, красивыми или фундаментальными, независимо от того, можно ли было предвидеть от них какой-либо конкретный выигрыш для общества. Некоторые люди, сами не являющиеся учеными, считают такую чистую науку очень увлекательной, но общество, в лице конгрессмена из Калифорнии, обычно желает поддерживать исследования в области чистой науки, главным образом, в ожидании новых приложений. Обычно такие ожидания оправдывались. Это не означает, конечно, что любая работа в науке обязательно приведет к чему-нибудь полезному. Речь идет о том, что, раздвигая границы знания, мы надеемся обнаружить действительно новые явления, которые могут оказаться полезными, как это случилось в свое время с радиоволнами, электронами и радиоактивностью. При попытках совершить эти открытия мы вынуждены проявлять технологическую и интеллектуальную виртуозность, приводящую к новым приложениям.

Но сейчас этой сделке, похоже, приходит конец. Не только некоторые члены конгресса потеряли доверие к чистой науке. Борьба за финансирование привела некоторых ученых, работающих в более прикладных областях, к отказу в поддержке тех из нас, кто занимается поиском законов природы. Те проблемы, с которыми столкнулся проект ССК в конгрессе, есть лишь один симптом этого разочарования в чистой науке. Другим является недавняя попытка сената потребовать, чтобы национальный научный фонд выделил 60 % своих расходов на социальные нужды. Я не утверждаю, что деньги будут потрачены плохо, но ужасает то, что некоторые сенаторы выбрали исследования в чистой науке как то место, откуда эти деньги можно забрать. Споры об ССК подняли вопросы, значение которых далеко выходит за рамки этого проекта, и которые останутся с нами в грядущие десятилетия.

Остин, Техас

Октябрь 1993 г.

Подстрочные примечания

А1

Centre Eurepeen des Recherches Nucleaire (CERN) – Европейский Центр Ядерных Исследований. – Прим. перев.

А2

Имеется в виду 1992 г. – Прим. перев.

А3

К сожалению, судьба ССК определилась: конгресс США прекратил финансирование строительства в конце 1993 г. О последствиях этого решения подробнее будет сказано ниже. – Прим. перев.

А4

Пробелы между инициалами, а также в общераспространенных сокращениях т.д., т.е. и подобных здесь и далее пропущены, чтобы избежать появления разрывов строк посреди тесно связанных между собой сочетаний слов. Использование для этой цели неразрывных пробелов невозможно, т.к. они удаляются библиотечными скриптами. – Прим. авторов fb2-документа.

А5

Перевод Б. Пастернака.

А6

Мы будем использовать общепринятую единицу измерения энергии электронвольт (эВ). Такую энергию получает электрон, если его проталкивает по проводу батарейка напряжением 1 В.

А7

В металле эти внешние электроны отрываются от отдельных атомов и путешествуют между ними, так что чисто металлическая медь не проявляет особой тенденции поглощать фотоны именно оранжевого цвета, поэтому сама медь не выглядит зелено-голубой.

А8

Речь идет о событиях конца 1970-х гг. – Прим. перев.

А9

Слова, что Вселенная расширяется, могут ввести в заблуждение, так как ни планетные системы, ни галактики, ни само пространство не расширяются. Галактики разлетаются друг от друга точно так же, как разлеталось бы любое облако частиц, получивших первоначальный толчок, отбрасывающий их друг от друга.

А10

Под холизмом (от англ. whole – целый) понимается изучение сложных структур в их целостности без сведения к изучению отдельных сторон явления. – Прим. перев.

А11

Насколько я могу понять, Майр различает три вида редукционизма: конструктивный редукционизм (или онтологический редукционизм, или анализ), являющийся методом изучения объектов путем разложения их на составные части; теоретический редукционизм, являющийся объяснением целой теории с помощью более общей теории; объясняющий редукционизм, представляющий собой точку зрения, что «полное знание о тех далее неделимых составных частях, из которых состоит сложная система, достаточно для ее объяснения». Главная причина, по которой я отвергаю эту классификацию, заключается в том, что каждая из приведенных категорий имеет мало общего с тем, что я имею в виду (хотя, пожалуй, теоретический редукционизм мне ближе всего). Каждая из этих категорий определяется тем, что делали, делают или будут делать ученые; я же говорю о самой природе. Например, хотя физики и не могут объяснить свойства очень сложных молекул вроде ДНК с помощью квантовой механики электронов, ядер и электрических сил, а химикам удается справится с этим с помощью своего языка и своих понятий, все равно не существует независимых принципов химии, являющихся истинами, не основанными на более глубоких принципах физики.

А12

Мы с Альвином Вайнбергом друзья, но не родственники. В 1966 г., когда я впервые посетил Гарвард, я оказался во время обеда в факультетском клубе за одним столом с покойным Джоном Ван Флеком, несколько резковатым аристократического вида физиком. Он был одним из тех, кто в конце 1920-х гг. впервые применил новые методы квантовой механики к теории твердого тела. Ван Флек спросил меня, не являюсь ли я родственником того Вайнберга. Я был несколько ошарашен, но потом понял, что он имел в виду: в те годы я был довольно молодым теоретиком, а Альвин был директором Окриджской Национальной лаборатории. Я собрал все мои запасы сарказма и ответил, что я сам по себе Вайнберг. Мне показалось, что это не произвело на Ван Флека сильного впечатления.

А13

Гамов Г. Мистер Томпкинс исследует атом. М.: УРСС, 2003. – Прим. ред.

А14

Более точно, элементами гейзенберговской таблицы были, как их называют, амплитуды переходов, квадраты которых определяют скорости переходов. После того как Гейзенберг вернулся с Гельголанда в Геттинген, ему объяснили, что математические операции над такими таблицами давно хорошо известны математикам; подобные таблицы математики называют матрицами, а операции, в результате которых можно перейти от таблицы, представляющей скорость электрона, к таблице, представляющей квадрат скорости, известны как матричное умножение. Это один из примеров загадочной способности математиков предвидеть те структуры, которые имеют отношение к реальному миру.

А15

Более точно, поскольку длина волны света равна постоянной Планка, деленной на импульс фотона, неопределенность в положении любой частицы не может быть меньше, чем постоянная Планка, деленная на неопределенность ее импульса. Мы не замечаем неопределенности в положении обычных тел вроде биллиардных шаров, так как постоянная Планка очень мала. В системе единиц, с которой лучше всего знакомо большинство физиков и основанной на сантиметрах, граммах и секундах как базовых единицах длины, массы и времени, планковская постоянная равна 6,626 ? 10?27 г · см2 · с?1. Это значение так мало, что длина волны биллиардного шара, катящегося по столу, много меньше размера атомного ядра. Таким образом, не составляет труда одновременно очень точно измерить как положение шара, так и его импульс.

А16

Мне посчастливилось встречаться с Бором, правда уже в конце его научной деятельности и в самом начале моей. Бор принимал меня, когда я в первый раз приехал на годичную стажировку в его институт в Копенгагене. Однако мы беседовали очень мало, так что я не вынес из этих разговоров каких-то мудрых мыслей – Бор был знаменит своим бормотанием и всегда было довольно трудно догадаться, что он имеет в виду. Я помню выражение ужаса на лице моей жены, когда во время вечеринки, проходившей в зимнем саду его дома, Бор что-то долго ей говорил и она чувствовала, что не может понять ничего из того, что ей говорит великий человек.