Как фундаменталната физика изгуби пътя си…
Дейвид Линдли се занимава с теоретична физика и е автор на множество научно-популярни книги в тази област. Завършва теоретична физика в университета в Кеймбридж (1975–1978) и защитава докторска степен по астрономия в университета в Съсекс (1978–1981). От 1983 до 1986 е научен сътрудник в група по теоретична астрофизика във Фермилаб. Работи като редактор в „Nature“, „Science“ и др.
Преди по-малко от месец на пазара се появи книгата на Дейвид Линдли „Илюзорната вселена. Как фундаменталната физика изгуби пътя си“. Авторът е известен с писането на научно-популярни текстове, разкриващи не само неговите познания в областта на физиката, но и способности да представя достъпно областта, с която се занимава. Повечето му книги обясняват научните теории чрез използване на биографии на учени или исторически разкази, свързани с полемики в научните среди. В своята книга „Илюзорната вселена. Как фундаменталната физика изгуби пътя си“ той оспорва предположението, че теоретиците, занимаващи се със струнната теория, могат да достигнат до единно мнение по някои въпроси, свързани с нея. Линдли твърди, че съществува опасност физиката на елементарните частици да се превърне в клон на естетиката, тъй като тези теории могат да бъдат обяснени само чрез субективни критерии, като елегантност и красота, а не чрез експерименти.
Фразата „краят на физиката“ съществува почти от началото на появата на физиката като наука. В своята ортодоксална интерпретация това е оптимистична концепция, отнасяща се до времето, когато физиците ще имат представа за основните принципи на Вселената, как тя функционира и от какво е направена. Това ще бъде краят, защото за тези изследователи няма да остане нищо друго, освен да напишат своите мемоари – поне тези, които все още не са посегнали към перото, за да ги споделят с читателите. През изминалия век немалко физици заявиха, че краят на физиката е близо. През 1958 г. Вернер Хайзенберг твърди, че той и колегата му Волфганг Паули са усъвършенствали единна теория на полето. През 90-те години Стивън Уайнбърг публикува „Мечтите за финална теория“, в която убедително излага възможността подобна теория да бъде постижима, доказвайки по този начин, че макар и краят на физиката да се вижда, то това не е краят на книгите, посветени на физиката. Линдли обаче твърди, че краят на физиката настъпва точно тук, точно сега, поради самата и зависимост от елегантни математически теории, които имат за цел да опишат условията на ранната Вселена, но това никога не може да бъде проверено чрез експеримент.
В началото на 90-те години на XX век много учени са силно запалени по възможността да бъде създадена „теория на всичко“ – една съгласувана интелектуална рамка, която да обхваща цялата фундаментална физика в един спретнат и удовлетворителен пакет. Идеята на книгата на Линдли е да покаже, че тази амбиция е нереализуема, защото подобна теория не би могла да бъде адекватно проверена. Никакви телескопи или ускорители на частици, по неговите думи, никога няма да са достатъчно мощни, за да видят най-фините вътрешни подробности на различните предложени теории на всичко, така че връзката между онова, което теориите са казвали, и онова, което можем действително да наблюдаваме и проверим, представлява в най-добрия случай дълга и несигурна верига от умозаключения.
Линдли оспорва самата основа на теорията: математиката. Хората, които работят в полето на теоретичната физика, най-математическата от всички науки, често се питат защо природата е избрала математиката за свой език. Защо основните принципи на Вселената могат да бъдат разбити на уравнения? Авторът не е изумен от връзката на математиката и физиката. Математиката, твърди той, е езикът на науката, защото запазваме името наука за всичко, с което математиката може да се справи. След това Линдли показва как физиците са използвали математиката, за да внесат хаос не само в собствената си дисциплина, но и в други науки.
„Илюзорната вселена“ започва с историята на Г. Галилей, който полага основите на съвременната наука, доказвайки, че прозорливото съчетание на наблюдение и разсъждение може да разкрие как действа природния свят. Всички знаем, че Галилей е осъден от църквата заради еретичните си възгледи. Линдли изследва и представя истинския източник на църковната съпротива, който според него не е толкова теологически, колкото философски, идващ още от древната мисъл. Галилео влиза в конфликт с католическата църква, защото се застъпва публично за идеята на Коперник, че Земята се върти около Слънцето.
В своята книга Линдли атакува идеята за „красива“ математика. Това убеждение е поддържано от Пол Дирак (който твърди, че е по-важно в уравненията да има красота, отколкото да отговарят на експеримента), Айнщайн и др., според които човек трябва да се ръководи от естетиката и че красивата, симетрична теория вероятно е правилната теория. Херман Вайл отбелязва: „В моята работа аз винаги съм се опитвал да обединя истината с красивото, но когато е трябвало да избера едното или другото, обикновено съм избирал красивото“. И Дирак, и Вайл сякаш казват не просто, че красотата е истина, но и че в крайна сметка красотата е за предпочитане пред истината. Сравнени с гледната точка на класическата наука, това са странни нагласи. Галилео би бил „фасциниран“. Той не тачел много мистичните словоизлияния за божествената елегантност на математиката.
Един голям въпрос занимава Линдли: Когато физиците навлизат в един свят отвъд обсега на експеримента, когато изследват основите на Вселената не с очите и ръцете си, а с интелекта си, когато разчитат все повече на чувството си за математическа сериозност, дълбочина, елегантност и красота – наречете го както искате, – дали те всъщност още правят наука?
Още от Платон математиката се ценяла заради чиста логика и строгост. Математиката за Платон е единственото средство, с което би могло да се опише космическото пространство и само посредством нея можем да се надяваме да намерим истините, които ще изразяват архитектурата на небесата. Днес е очевидно, твърди Линдли, че това не е наука, нито дори предшественик на наука, а форма на философски идеализъм.
Образът на теоретика, както се появява в книгата на Линдли, се проявява като не много софистициран човек, който трябва да антропоморфизира природата, за да я разбере.
През XX век философът Карл Попър придаде почтеност на представата, че науката винаги е несигурна, винаги подлежи на промяна, в случай че се появят нови факти, които да преобърнат онова, което дотогава се е смятало за установено. През 1962 г. Томас Кун публикува „Структурата на научната революция“, която популяризира идеята, че има два вида наука – нормална и революционна. Нормалната наука включва усъвършенстването на съществуващите теории, подобряването на експерименталната точност, откриването и обясняването на явления, предполагани от стандартната теория, но все още неустановени. Нормалната наука се занимава с изпипването на подробностите, с пресмятането на следващите няколко десетични знака. Революционната наука, от друга страна, се появява, когато старите закони на природата биват захвърлени и заменени с нови. Преобръщането на класическата механика в квантовата механика е образцов пример. Съществува обаче спектър. В единия му край науката напредва с малки стъпки, подобрява измерваната точност на някаква фундаментална константа на природата, измисля някакъв нов трик в прекалено сложната теория на механиката на флуидите, предлага усъвършенствана версия на старо лекарство и т.н. После има по-големи промени – осъзнаването, че новата стойност на някаква константа на природата изисква значителна теоретична поправка, откриването на континенталния дрейф или на антибиотиците и др. Твърдението на Попър, че цялата наука е вечно несигурна, е прекалено общо. Има както своите основания, така и противоречия. Нютоновата механика все още е по същество такава, каквато е била, когато той я е описал за пръв път. Законите за термодинамиката са тук завинаги.
Голяма част от научното познание, след като веднъж е солидно установено и потвърдено от практическите проверки, е тук задълго. То може да подлежи на промяна, както настоява Попър, но само по незначителни начини. Може да има малки уточнения и поправки, но основните принципи остават непроменени.
Историческият успех на науката произтича от схващането на нещата част по част, стъпка по стъпка. Галилео се е мъчил да разбере пътя на летящото гюле. Максуел е работил упорито, за да разкрие точното естество на връзката между електричеството и магнетизма.
XIX век е имал своята визия за Вселената като величествена машина, но учените не очаквали да бъдат в състояние да очертаят пълния й план в скоро време. Бог бил този, който създал машината, както вярвали повечето, а работата на учения била да проумее една малка част от нея. Едва в началото на XX век грандиозността започнала да нахлува в мислите на физиците. Неизбежно се оказваме тласнати към хипотезата за Мултивселената, според която нашата вселена е една от почти невъобразимо голям брой вселени, а физиката в нашата вселена е просто един пример за типа физика, който всеобхватната теория може да породи.
Завършвам с въпроси, отправени от Линдли към читателите, а и към самия него: Но дали всъщност някога ще сме в състояние да се спрем на една окончателна теория, или ще има много възможности, всяка с плюсове и минуси? Но когато преминем отвъд експеримента и наблюдението, в света на фундаменталната физика, тогава какво? Как се е появила нашата вселена такава, каквато я възприемаме? Дали нашата вселена е единично обиталище, неповторимо по рода си, случило се да е уникално подходящо за нашето съществуване?
А отговорите вероятно само бъдещето може да ни даде…
Tags: вселена, наука
