Соавтор теории струнного поля рассказал, почему контакт с инопланетянами — плохая идея, как эпидемия помогла Ньютону и есть ли в физике место вере

С известным преподавателем, ученым и активистом научно-популярного просвещения пообщалось издание The Guardian. Книга Каку, которая совсем недавно была опубликована, — «Уравнение Бога: в поисках «теории всего» (The God Equation: The Quest for a Theory of Everything). Она посвящена величайшим достижениям физики в прошлом и современному состоянию науки, которая находится на пороге своеобразной революции, аналогичной тем, что произошли после открытий Ньютона и затем Эйнштейна.

По мнению ученого, долгожданная «теория всего» уже создана, просто мы ее еще не проверили. Сейчас у человечества есть квантовая физика и теория относительности — они отлично работают каждая в своей сфере применений и многократно подтверждены на практике. Однако увязать всю картину мира воедино не получается, необходим дополнительный инструментарий. И как один из «отцов-основателей» теории струн, в частности, соавтор теории струнного поля Каку считает, что это правильный путь.

Однако даже среди нобелевских лауреатов, ведущих ученых мира, до сих пор нет согласия, какой из вариантов теории струн наиболее корректный. А их несколько, и у каждого свои преимущества. Поэтому Митио обоснованно предполагает, что в самое ближайшее время новые эксперименты на мощнейших ускорителях выявят отклонения от стандартной модели. Именно в этот момент появятся необходимые для уточнения теории струн данные, и люди буквально шагнут в новую эру. В свете таких перспектив возникают самые разные мысли и вопросы, на которые Каку тоже ответил по-своему.

Зачем нужна популяризация науки

Каждая следующая фундаментальная теория в физике все сложнее для понимания человеком без наличия большого багажа специфических знаний. Ньютоновская механика легко объяснима на бытовых предметах и довольно просто проверяется в повседневной жизни любым желающим. О теории относительности в обиходе, как правило, речь заходит уже лишь в разговоре о каких-либо отдаленных понятиях астрофизики. И навряд ли подавляющее большинство населения вспомнит из работ Эйнштейна хоть что-то, кроме пресловутой формулы E=mc2.

Обычный человек в лучшем случае сталкивается с прямыми следствиями ОТО косвенно и не подозревает об этом. Например, когда смартфон или другое GPS-устройство определяет задержку сигнала от спутников для вычисления своего положения в пространстве, учитывается вызванное релятивистскими эффектами отклонение в течении времени. Когда речь заходит о квантовой физике, все становится еще труднее: понять базовые ее концепции не так-то просто, даже получив профильное образование. Теория струн, в свою очередь, нередко ставит в тупик профессиональных физиков, потративших на эту науку немалую часть своей жизни.

С другой стороны, все люди рано или поздно задаются фундаментальными вопросами — как чисто гипотетическими, так и экзистенциальными. Возможны ли путешествия во времени? Существуют ли и что представляют собой другие измерения? Что такое кротовые норы, как они работают и можно ли их вообще обнаружить? С чего началась Вселенная — что было до Большого взрыва и что будет после конца всего (например, тепловой смерти)? Всю свою историю человечество искало ответы на подобные загадки и либо черпало их из познания объективного мира, либо создавало заведомо непроверяемые конструкты.

Наука, очевидно, может дать информацию первым путем, но в современном ее состоянии она слишком сложна. Поэтому необходимо стараться делать ее доступнее, покидать «башню из слоновой кости» и общаться с людьми, на чьи деньги ученые работают. Понимание мира на основе проверяемых, достоверных и воспроизводимых данных (научных) позволяет принимать более взвешенные и разумные решения. В перспективе они имеют гораздо меньше шансов быть неправильными, чем основанные на слепой вере.

Еще одна причина, почему с массовой аудиторией просто необходимо работать, которую приводит Митио, взята из жизненного примера. В 1990-х, чтобы продвинуть исследования в области фундаментальной физики, американские ученые разработали проект суперколлайдера. Он должен был быть значительно крупнее всемирно известного Большого адронного коллайдера (БАК). Но стройку так и не одобрил конгресс США по довольно комичной причине. Когда решение о финансировании зависело буквально от нескольких голосов, представителю научного сообщества на слушаниях по защите проекта задали вопрос, позволит ли установка найти Бога.

По словам Каку, ученый мог бы сказать, что этот коллайдер — по сути, «машина бытия», воссоздающая условия возникновения Вселенной, величайшего события во всей истории. Но физики разбираются в науке, а не в умении проводить политические дебаты, поэтому ответ был «она обнаружит бозон Хиггса». И общественность в лице конгрессменов решила, что 10 миллиардов долларов за просто «очередную элементарную частицу» — слишком дорого. Иными словами, не-ученые слабо понимают, зачем ученым все эти «игрушки». Простых людей волнуют кажущиеся абстрактными вопросы, например о вере и месте человека в мире. Тот конгрессмен так и сказал: «Если мы найдем Бога с помощью этой машины, я проголосую за нее».

Поймет ли Ньютон теорию струн и как ее проверить

Почти 400 лет назад, когда человечество мыслило магическими понятиями и вовсю охотилось на ведьм, Исаак Ньютон создал первую полноценную теорию всего. Он разработал математический аппарат, описывающий взаимодействия на всех известных тогда масштабах — от песчинок под ногами до звезд на небе. Его открытие во многом определило индустриальную революцию и стало отправной точкой для множества научных работ, включая теорию относительности. Что интересно, ученому помогла пандемия: в 1666 году Кембриджский университет закрыли на карантин из-за чумы и 23-летний Ньютон отправился домой.

По легенде, коротая время за своими увлечениями — математикой и натурфилософией, — он увидел падающее яблоко и задался вопросом, почему предметы всегда падают перпендикулярно земле. На деле, конечно, как видно из анализа его записей, свое понимание механики Ньютон развивал долгие годы (в общей сложности — почти всю жизнь). Тогда, во время чумного карантина, он впервые сформулировал квадратичную пропорциональность тяготения планет к Солнцу в зависимости от расстояния до него. И описал это математически.

По мнению Каку, окажись этот великий ученый внезапно в нашем времени, он оценил бы книгу «Уравнение Бога». А точнее, то, как мысль Ньютона прошла через века и развилась в сложнейшую науку современности. Что интересно, нынешние физики едва ли в восторге от сложившегося положения — они буквально разделены на два лагеря. И хотя это довольно стрессовая ситуация, она полезна для науки. Как отмечает Каку, похожее происходило на знаменитых Сольвеевских конгрессах в начале XX века. На одной из таких конференций Нильс Бор и Альберт Эйнштейн буквально сцепились в величайшей физической дискуссии вокруг квантовой теории.

Многие из этих споров и ключевых разногласий, как небезосновательно считает Каку, разрешат грядущие эксперименты на БАК. Они посвящены отклонениям в Стандартной модели, которая замечательна всем, кроме своей сложности. С практической точки зрения эта теория многократно подтверждена опытами и хорошо описывает структуру материи на субатомном уровне. С теоретической — она представляет собой уродливую конструкцию, полную сложных построений, призванных увязать одни физические идеи с другими.

Когда огромный массив экспериментальных данных удастся обработать, малейшие отклонения от Стандартной модели сдвинут чаши весов. Получится выяснить, какая из вариаций теории струн лучше описывает их. В них все математически гораздо проще, и большинство описанных Стандартной моделью явлений выводятся из теории струн сравнительно просто и понятно. Как было упомянуто выше, единственное, чего не достает этим выкладкам, — практических подтверждений. Понятное дело, никто не застрахован от того, что придется вообще переделывать известные модели и строить новую «теорию всего». Но уж такова наука.

Об инопланетянах, религии и философии

Как и остальных людей, американского ученого волнуют экзистенциальные вопросы, так что журналисты не смогли пройти мимо них. Например, Каку припомнили, что он считает контакт с инопланетянами неизбежным в течение ближайшего века. Популяризатор науки отметил, что с каждым годом мы получаем все больше инструментов для изучения все более отдаленных уголков Вселенной. В следующем году заработает Космический телескоп Джеймса Уэбба — и ученые увидят огромное множество других планет, недоступных взору наземных приборов и «Хаббла».

Этот шаг приблизит нас к контакту с внеземными цивилизациями, как никогда ранее. При этом форсировать события и вообще гореть желанием встретить инопланетян — не самая лучшая идея. Каку напомнил, чем для ацтеков закончилось знакомство с испанскими конкистадорами. И уже неважно, чья цивилизация будет более развита, наша или их, эффект может быть катастрофическим в любом случае. Так что к вопросам контакта стоит относиться максимально осторожно и серьезно.

За свою жизнь Каку познакомился сразу с несколькими религиозно-философскими мирами. Он родился в буддистской семье, но в детстве учился в пресвитерианской церковной школе. В неокрепшем разуме столкнулись сразу две совершенно разных картины устройства Вселенной: нирвана — универсальное метафизическое пространство без начала, конца, времени, существовавшее всегда, и христианский миф о сотворении мира Богом за семь дней.

Как считает Каку, это отличная иллюстрация, почему на уровне абстракций научные теории более полны философски. Так, согласно теории струн, в многомерном пространстве постоянно происходят события Большого взрыва. Процесс создания мира идет постоянно в каком-то измерении, что смахивает на божий труд.

То же самое с апокалипсисами — в каких-то измерениях вселенные закончили свою жизнь и повторяют цикл снова. А 11-мерное гиперпространство, включающее все эти явления одновременно, — и есть нирвана. Не нужно выбирать и спорить о различиях в философии, если реальность гораздо сложнее, интереснее и уже включает в себя все эти умозрительные построения. Как теория всего.