ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ. Часть первая

Но следующее поколение учёных, пришедшее им на смену, выбрало другой путь. Вместо того чтобы продолжать этот мучительный поиск ответов на вечные вопросы, оно приняло гениальную в своей прагматичности и трагичную по своей сути установку, которую можно выразить знаменитым девизом: «Заткнись и считай!». Смысл её прост: неважно, что это такое и почему оно так себя ведёт. Важно лишь то, что существует математический аппарат, который позволяет с невероятной точностью предсказывать результаты экспериментов. Не следует задаваться лишними философскими вопросами, а следует просто использовать этот инструмент для создания технологий.

Этот подход принёс феноменальные результаты. Лазеры, транзисторы, ядерная энергетика, компьютеры – вся современная цивилизация является продуктом этого «умения считать». Но за этот технологический триумф была заплачена огромная цена: физика перестала быть наукой о природе реальности. Она стала наукой о математическом описании результатов взаимодействий с реальностью. Она превратилась из естествознания в невероятно сложный и изощрённый раздел прикладной математики. Она научилась предсказывать, но разучилась понимать.

И всё же, при всей критике её философских оснований, современная физика заслуживает прежде всего не упрёков, а глубокого восхищения. И восхищения не только за её технологические триумфы, но, что гораздо важнее, – за её откровенность. Познав мир на немыслимой прежде глубине, она, по сути, заново открыла для себя мудрость Сократа, заключённую в знаменитой фразе: «Я знаю только то, что ничего не знаю». Это возвращение к исходной точке, к признанию собственного неведения, и есть самый важный результат науки XXI века.

Когда самая фундаментальная наука, по сути, молчаливо признаёт своё онтологическое бессилие, когда она сообщает: «Мы можем рассчитать это с точностью до восемнадцатого знака после запятой, но понятия не имеем, что это такое», – это не признак её провала. Это и есть тот высший признак интеллектуальной честности перед лицом Тайны. И это даёт людям, ищущим смысл, полное право сказать: «Спасибо за вашу честность и за ваши удивительные инструменты! Но раз вы сами не готовы интерпретировать ту странную реальность, на которую указывают ваши приборы, вы тем самым открываете нам возможность и даёте право делать это самостоятельно».

Простой, скучный, предсказуемый мир материализма XX века мёртв. Его разрушили открытия самой физики, показавшие, что реальность куда сложнее, загадочнее и богаче, чем думалось раньше. И именно это новое понимание становится основой для продолжения пути. Оно даёт право – и даже обязанность – свободно мыслить, сомневаться и пересматривать другие догмы, которые ещё вчера казались несокрушимыми.

Две физики для одной Вселенной

У современной физики много проблем. Но это не те проблемы, которые говорят о слабости или несостоятельности науки. Напротив, именно эти «проблемы» – зияющие дыры на карте реальности, парадоксы и внутренние противоречия – делают физику чрезвычайно интересной, осмысленной и по-настоящему безграничной в своём стремлении к познанию. Они не принижают её, а лишь подчёркивают величие той Тайны, с которой она имеет дело.

Но главная проблема носит не частный, а всеобъемлющий, фундаментальный характер. Она заключается в том, что физика как единая, цельная наука на сегодняшний день просто не существует.

Конечно, в любой обширной области знания есть свои подразделы. В самой физике можно выделить классическую механику, термодинамику, электромагнетизм и т.д. Точно так же и химия состоит не из одного целого, а из множества направлений: органическая, неорганическая, физическая, аналитическая, биохимия.

Это естественный и продуктивный процесс специализации. Но все химики, чем бы они ни занимались, опираются на одни и те же фундаментальные законы – на теорию атома, на понимание природы химической связи. Все они говорят на одном языке.

В современной фундаментальной физике ситуация совершенно иная. Это, пожалуй, самый драматичный и глубокий раскол во всём здании современной науки. Физика сегодня расколота на две научные традиции – два совершенно разных способа описания мира, между которыми до сих пор не найдено полного согласия. Эти две части не просто занимаются разными масштабами явлений – они говорят на разных языках, исповедуют разную философию и, по сути, рисуют две разные, несовместимые картины одной и той же Вселенной. Одна из этих частей – это общая теория относительности. Вторая – это квантовая физика.

Это не похоже на разделение труда в медицине, где есть кардиолог, лечащий сердце, и ревматолог, лечащий суставы. И тот, и другой врач исходят из единого понимания человеческого тела. Они просто являются экспертами по разным системам одного и того же организма.

Разлом в физике – это нечто более глубокое. Если представить себе на мгновение медицину, в которой врачи, лечащие болезни головы, верили бы, что тело состоит из вибрирующих энергетических полей, а в качестве терапии использовали бы резонансы и медитации. А врачи, лечащие всё, что находится ниже шеи, считали бы тело механическим автоматом, набором рычагов, шестерёнок и гидравлических трубок, и лечили бы его исключительно с помощью гаечных ключей, паяльника и смазочного масла. И при этом оба метода давали бы феноменальные, работающие результаты в своей области! Врачи-механики блестяще чинили бы переломы и меняли суставы, а врачи-мистики добивались бы поразительных успехов в лечении мигреней. Именно в таком положении «концептуальной шизофрении» и находится сегодня фундаментальная физика. У неё есть два невероятно успешных, но абсолютно несовместимых метода «лечения» реальности.

Рассмотрим эти две «физики» поближе, не углубляясь в сложные формулы, а пытаясь уловить их дух, их философию.

Общая теория относительности (ОТО) – это физика больших объектов и больших скоростей. Это мир космоса, мир звёзд, галактик и самой Вселенной как единого целого. Это вотчина Альберта Эйнштейна. В этом мире царит порядок, элегантность и строгий детерминизм. Реальность здесь плавная, непрерывная и предсказуемая. Пространство и время не являются пустой сценой, а представляют собой единую, гибкую «ткань», которая может изгибаться и вибрировать. Массивные объекты, такие как планеты, не притягивают друг друга невидимой силой, а просто продавливают эту ткань, заставляя менее массивные тела скатываться в образовавшиеся «гравитационные колодцы». Это мир величественной, спокойной и понятной геометрии. В этом мире нет места случайности. Бог, как говорил Эйнштейн, не играет в кости. Это мир классической мечты о полном и окончательном познании.

Квантовая физика – это полная противоположность. Это физика очень маленьких объектов: атомов и элементарных частиц. Это мир, где правят вероятность, неопределённость и парадокс. Реальность здесь не плавная, а прерывистая, «квантованная», существующая в виде отдельных порций. Частица, такая как электрон, не является крошечным твёрдым шариком. Это нечто неописуемое, что ведёт себя то как частица, то как волна, причём не волна чего-то материального, а волна вероятности. До тех пор, пока не произведено измерение, электрон не находится в какой-то конкретной точке – он как бы размазан по всему пространству в виде облака потенциальных возможностей.

Само понятие точной траектории здесь теряет смысл. Это мир, где события могут происходить без видимых причин, где частицы могут мгновенно «узнавать» о состоянии друг друга на расстоянии, где вакуум кишит рождающимися и исчезающими виртуальными частицами. Это мир, где случайность вплетена в самую ткань бытия.

Эти две теории говорят на совершенно разных языках. Одна – на языке геометрии и непрерывных полей, другая – на языке вероятностей и дискретных состояний. Одна детерминистична, другая – принципиально случайна. При этом обе они обладают великолепной, захватывающей дух предсказательной точностью. Расчёты, сделанные на основе ОТО, позволяют корректировать ход спутников GPS, где часы из-за релятивистских эффектов приходится ежедневно подгонять на десятки микросекунд. Расчёты же, сделанные на основе квантовой механики, лежат в основе всей электроники, от лазеров до процессоров в компьютерах. Они обе безупречно работают. И они описывают один и тот же мир.

Физики научились виртуозно пользоваться этими теориями, как двумя костылями. Когда им нужно описать поведение галактики, они берут «костыль» ОТО. Когда им нужно описать поведение транзистора, они опираются на «костыль» квантовой механики. Они даже научились сшивать их в некоторых пограничных областях, используя сложные математические трюки. Но все без исключения физики понимают: это именно костыли. Это временные подпорки для хромой теории, а не прочный фундамент единого знания. Физика обязана быть единой. Не может быть двух разных наборов законов для одного и того же мира.