Тор Норретрандерс - Иллюзия пользователя. Урезание сознания в размерах
Слабые взаимодействия обнаруживаются только при процессах радиоактивного распада. Сильные взаимодействия проявляются только в атомном ядре. В 60-е годы прошлого века Абдус Салаам и Стивен Вайнберг объединили теории слабых взаимодействий и электромагнетизма, что привело к пониманию их как одной силы. В 70-е годы другим физикам удалось показать, что сильные взаимодействия также могут рассматриваться как вариации этого нового «электро-слабого взаимодействия». Таким образом, в этой картине появился новый порядок — но на самом деле все, что совершили физики — это вписали две вновь открытые силы в систему уже существующих. Эту картину вполне можно было бы считать Великим Объединением — но в ней все еще отсутствует критически важная часть, а без нее окончательное объединение будет невозможным. И эта отсутствующая часть — гравитация.
В 80-е годы появилась теория об образованиях, которые получили название «суперструны». Она вызвала большой интерес, так как впервые появились основания надеяться, что удастся объединить гравитацию (теория относительности Эйнштейна) и теории электромагнетизма, а также сильные и слабые взаимодействия (ядерная физика и физика частиц). Суперструны включают в себя крошечные вибрирующие элементы, которые выступают в качестве строительных кирпичиков для всей материи Вселенной. Но это Третье Великое объединение оказалось дорогой, идти по которой было очень сложно — и в любом случае гораздо менее интересно, чем следовать первым двум объединенным теориям.
Великий вклад Исаака Ньютона заключался в том, что ему в конечном итоге удалось объединить землю и небеса; вклад Максвелла состоял в том, что он объединил такие повседневные явления, как магнетизм, электричество и свет. Теория суперструн, однако, не имеет ничего общего с нашей повседневной жизнью: она действует в экстремальных и странных для нас условиях, которые не являются обычными — и эти условия настолько далеки от возможностей современной физики, что не стоит в скором будущем ожидать каких-либо экспериментов в этой области.
Сегодня, несмотря на громадные суммы, которые тратятся на сложные устройства — к примеру, Европейской организацией ядерных исследований неподалеку от Женевы — никто на самом деле не верит, что Третье Великое объединение — теория, которая сможет объединить все силы природы — состоится в обозримом будущем. Можно много говорить о том, что её создание уже не за горами, но как показывает теория суперструн, даже если она появится, возможно, она не сможет сообщить нам много нового в дополнение к тому, что мы уже используем в своей повседневной жизни. И это весьма разочаровывает.
Тем не менее в 80-е годы прошлого века был сделан целый ряд драматических и удивительных прорывов, которые увели физику прочь от тех тенденций, которые доминировали в ней в течение 20 столетия.
На протяжении большей части прошлого века физики уходили все дальше от нашей повседневной жизни, от явлений, которые мы можем наблюдать собственными глазами. Все большие и большие ускорители, и все более сложные аппараты создавались для изучения причудливых эффектов, которые, по уверениям физиков, могу пролить свет на то, каким образом можно объединить теорию гравитации с теориями, разработанными на атомном уровне. Пока успеха не достигнуто.
В 80-е годы прошлого века целый ряд новых теорий — теория хаоса, фракталов, теория самоорганизации и теория сложности — снова позволили осветить нашу повседневную жизнь. Физики могут понять множество мелких деталей, проводя эксперименты на дорогостоящих исследовательских площадках — но они вряд ли смогут объяснить обычные явления; наука сегодня испытывает проблемы с тем, чтобы ответить на вопросы, подобные тем, которые задают дети — вопросы о форме, в которой предстает перед нами природа, о деревьях, облаках, горных хребтах и цветах.
Теории хаоса и фракталов привлекли большой интерес, так как в них содержатся совершенно новые взгляды, и они несут в себе полностью новые эстетические формы, особенно если говорить о фракталах в компьютерной графике.
Но фактически самым интересным аспектом этих новых направлений является то, что в них содержится серия важных концептуальных инноваций, которые могут нас привести к Третьему Великому объединению. Правда, это будет не теория, которая объединяет гравитацию и теорию атома, а соединение науки и повседневной жизни. Теория, которая с одинаковым успехом сможет объяснить возникновение Вселенной и повседневного сознания, теория, которая объяснит, каким образом концепция смысла, к примеру, соотносится с концепцией черных дыр.
Подобное объединение по своей важности легко будет соответствовать тому, что сделали Ньютон и Максвелл. Есть множество указаний на то, что так и будет. И все это благодаря задаче, которая была решена в 1980-е годы. Эта задача была предложена Джеймсом Кларком Максвеллом в 1867 году — задача демона Максвелла.
«Призрак бродит по науке — призрак информации». Этими словами, намекающими на «Коммунистический манифест», физик Войцех Зурек открыл в 1988 году встречу в Санта Фе, Мексика. На этой встрече собрались 40 ведущих мировых физиков и несколько математиков, чтобы обсудить «Сложность, Энтропию и Физику информации».
Зурек говорил о ряде «глубоких аналогий» между очень различными полюсами физики — и между физикой и каждодневной жизнью. Аналогии между тем, как работает паровой двигатель, и теорией коммуникации, между измерением атомных явлений и теорией познания, между черными дырами Вселенной и уровне беспорядка в чайной чашке, между вычислениями в компьютере и основами математики, между сложностью биологических систем и расширением Вселенной.
Когда тот же состав физиков снова собрался на следующую конференцию двумя годами спустя, 79-летний американский физик Джон А. Вилер открыл собрание. В 1939 году Вилер создавал теорию расщепления ядра с Нильсом Бором. Именно Вилер дал название самому странному феномену эйнштейновской теории гравитации — черным дырам. Вилер, которому нравилось играть роль пророка, был большим специалистом во многих областях физики, которые обсуждались на встрече.
Сначала низенький кругленький человечек с приятным, постоянно счастливым лицом прошел через небольшую, но исключительно квалифицированную группу ученых, собравшихся в аудитории института Санта Фе 16 апреля 1990 года. Затем он заговорил: «Это не просто еще одна встреча. К концу недели я ожидаю, что мы сможем узнать, каким образом сложена Вселенная».
Затем Вилер перешел к тому, что поставил под сомнение несколько «священных коров» физики. «Не существует пространства, и не существует времени,» — сказал он, начиная свою атаку на концепцию реальности. — «Там» нет никакого «там»…
«Идея одной Вселенной нелепа: Мир. Мы все являемся участниками и наблюдателями во Вселенной — и это чудо, что у нас формируется одинаковый взгляд на нее. Но к концу недели мы можем понять, каким образом создать все это из ничего», — сказал Вилер небольшой группе ученых.
С этим согласились не все. Та неделя не изменила нашего взгляда на Вселенную, но у всех появилось ощущение, что пришло время еще раз все обдумать. Ведущие ученые создали документы, в которых были тщательно проверены все фундаментальные идеи физики.
«Я хочу поговорить о том, о чем не говорится в учебниках, — объяснил Эдвин Т. Джейнс, еще один американский ученый-коротышка, который в 50-е годы сформулировал новые теоретические описания термодинамики, теорию, которая заложила основы энтропии и информации — центральных вопросов конференции 1990 года. — Или, возможно, говорится — в том смысле, что все формулы в учебниках есть, но они ничего не говорят нам о том, что означают эти формулы, — сказал Джейнс. — Математика, которую я намерен использовать, намного проще, чем то, на что все мы способны. Но проблемы носят не математический, а концептуальный характер».
Во время перерыва Томас Кавер, математик из Стэнфордского университета, спросил: «Все встречи физиков такие, как эта? Это же как съесть конфетку!»
На самом деле эта встреча была исключением. Подобные открытые встречи действительно случаются редко. Здесь можно было услышать тот же вопрос, который создавал вам проблемы с учителями в школе: «Что это значит? Как это понимать?». Здесь можно было слышать, как лучшие умы восклицают: «С чего бы моему автомобилю интересоваться тем, что я знаю о мире?»
Казалось, что физика получила новое рождение. И все это из-за первой серьезной темы, которая была поднята, когда Вилер задал тон всей встрече: демон Максвелла.
Тепло. Если человечество и располагает знаниями о чем-то, то это о тепле. Тепло тела. Летнее тепло. Нагреватели. Но до середины 19 века физики не могли дать точное определение, что же такое тепло. В Древней Греции Аристотель определял огонь как независимый и необъяснимый элемент, как и воздух, земля и вода, и тепло как одно из неотъемлемых качеств, комбинация которых определяет эти элементы.
