Охота за кварками - Чирков Юрий Георгиевич

Можно ли считать простоту синонимом истинности?

Существует ли особый «принцип простоты»? Подобного рода вопросы не только философски интересны, но, возможно, имеют и практический аспект.

Допустим, есть две конкурирующие теории. Обе кажутся верными и требуют экспериментальной проверки.

Но эксперименты ныне стоят больших денег. Так вот, если бы простоту можно было бы измерять и если простота теории действительно увеличивает вероятность того, что наиболее простая из теорий самая верная, то, измерив простоту и проведя сперва испытание более простой теории, мы сразу же сэкономили бы немалые средства.

Мистика простоты явно сквозит в трудах многих признанных классиков науки. Мы не удивляемся, если самая простая гипотеза одерживает верх над соперницами.

Гелиоцентрическая система поляка Н. Коперника (1473–1543) гораздо проще объяснила суть истинного движения планет относительно неподвижных звезд, чем неуклюжая модель грека К. Птолемея (II век новой эры), включающая громоздкий набор небесных сфер.

Этот и другие примеры из истории науки настойчиво внушают мысль о простоте мира. И немало философов от науки усматривают тут стремление Природы к своеобразной экономии своих средств. Но, безусловно, все это спорные вопросы.

Что есть истина? Что такое простота? Как их строго определить? И можно ли? А что, коли в природе существует не один вид простоты, а несколько целая иерархия? Не следует ли к простоте относиться диалектически? Английский философ и математик А. Уайтхед (1861–1947) учил, что лозунгом каждого настоящего ученого должен быть: «Ищи простоту и не верь ей!»

Пример того, что простота может быть совсем не простой, приводит американский популяризатор науки М. Гарднер. Он вспоминает о серии комиксов «До нашей эры», где на одной из картинок показано, как пещерный житель изобрел квадратное… колесо.

Полуголый изобретатель рад, вот только пассажиры (колесо-то с углами) в претензии: зверски трясет! Тогда одетый в шкуры конструктор в муках рождает новый проект — «более простое» колесо треугольной формы.

Конечно, число «встрясок» за один оборот колеса сведено к минимуму, но очевидно, что древний новатор еще дальше ушел от идеала, от простейшего колеса — круга, у которого вовсе нет углов. И это вопреки тому, что круг представляет собой самое сложное изо всех колес — ведь это многоугольник с бесконечным числом углов!

А теперь вновь вернемся к проблеме распадающегося протона.

«Великое объединение» многое упрощает, сводя тройку сил к одной. Но какое это разочаровывающее упрощение! Нежданно-негаданно физики вдруг очутились в «калибровочной» пустыне. Они привыкли к тому, что каждое новое поколение ускорителей, каждое новое продвижение по шкале до сих пор открывало и новые физические явления. Количество неизменно и довольно быстро переходило в качество. А тут нате!

Сейчас экспериментально физики добрались до размеров 10-16 сантиметра. Если протон смертен, им сразу откроются и масштабы, соизмеримые с 10-29 сантиметра.

Они получат возможность заглянуть на 14 порядков вперед по длинам и энергиям! И на этих громадных «пространствах» им не встретится, есть такие подозрения, ни одного существенно нового явления — пустыня!

Если протон развалится-таки, то этот эксперимент определит развитие физики высоких энергий на долгие годы. Он, как камертон, настроит физику на «дали», где видится предельная, минимально возможная в природе длина 10-29 сантиметра.

В какой-то мере идейно физика как наука будет исчерпана, а физики, словно путешественники, начнут буксовать, как вездеход, тонущий в сыпучих барханах знойной пустыни.

Ощущение такое, пишет Л. Окунь, как если бы облака вокруг Земли были бы очень плотными и только наше поколение, прорвавшись сквозь них, вдруг впервые узрело бы далекие звезды и мертвые и пустынные космические дали. И человек отчетливо осознал бы, что между ним и ближайшей звездой космическая пустота.

Понятно, что в этих условиях некоторые физики заговорили о конце физики, об ее исчерпаемости. Другие же, напротив, борясь с этими, как им кажется, пагубными мнениями, указывают на то, что мы, возможно, не вправе распространять наши физические идеи и представления, развитые и подтвержденные для масштабов 10-15 сантиметра (пока охота за кварками и другими диковинами микромира дошла до этого предела), в области с масштабами до 10-29 сантиметра. И что, следовательно, ученых ждут еще многие сюрпризы. И еще, добавляют они, не надо забывать, что «великое объединение» только шаг на пути к «суперобъединению» (включающему и последнюю силу — гравитацию). А там возникнут не просто загадки — все это может стать началом совсем новой физики.

Вот так исследование микромира, находящееся сейчас на стадии детального изучения прежде всего кварковой проблематики, ставит перед физиками и философами вопрос большой принципиальной важности. Кто прав? Сторонники того, что наука бесконечна, или те, кто считает, что научный прогресс рано или поздно, но непременно прекратится?

Обсуждение этой кардинальной для всей науки проблемы и станет темой следующей главы.

4

Сколько у природы законов?

Величественный старик в густой шапке седых волос неторопливо подошел к кафедре, отпил из стакана несколько глотков крепчайшего чая, обвел взглядом многочисленную аудиторию и начал:

— Господа, я полагаю, что физику как науку можно считать вполне законченной… Нам осталось провести лишь некоторые малосущественные уточнения и доделки…

Так, на рубеже XIX и XX столетий знаменитый английский физик, один из основоположников термодинамики и кинетической теории газов, президент Лондонского королевского общества, автор четырех сотен научных работ, почетный член Петербургской и многих других академий наук мира, У. Томсон (1824–1907) (за выдающиеся научные заслуги был в 1892 году пожалован в пэры и получил титул лорда Кельвина, отсюда пошла и многочисленная научная терминология: температурная шкала Кельвина, уравнение Кельвина и т. д.) в присутствии множества виднейших ученых решительно и торжественно «закрыл» науку.

Однако патриарх (У. Томсона нельзя путать с его более молодым однофамильцем Дж. Томсоном, открывшим электрон) ошибался. Очень скоро мир представлений лорда Кельвина был вдребезги разбит новыми неожиданными открытиями: рентгеновские лучи (1895), радиоактивность (1896), обнаружение электрона (1897), идентификация радия (1898). Природа открывала исследователям все новые научные истины. И все же в чем-то У. Томсон мог оказаться прав.

В самом деле, вечен ли безудержный прогресс науки?

Не иссякнет ли когда-нибудь родник открытий? Ведь существуют же, как надеются некоторые ученые, элементарные первочастицы материи (кварки? не потому ли их трудно обнаружить, что кварковый уровень материи является последним рубежом микромира?), из которых построен весь остальной мир. Так же, казалось бы, могут существовать и «самые последние» предельно общие законы мироздания, познав которые наука исчерпает себя.

И возникает принципиальный вопрос: конечно ли число законов природы или бесконечно? Вечен ли процесс познания или ему наступит неизбежный конец?

«И с физикой будет покончено»

Давно известно: чужие ошибки мало чему нас учат.

Предсказания, подобные высказанному У. Томсоном, делались до него не раз и, видно, будут повторены еще неоднократно.