Мир физики и физика мира. Простые законы мироздания - Джим Аль-Халили

Уверен ли я, что темная материя существует? Почти.

О правде

Часто говорят, что есть разные способы постичь истину, что, собственно, есть разные виды истины. Конечно, философ или теолог, читающий эти строки, сочтет мой упрощенный взгляд на этот вопрос безнадежно наивным, однако я лично полагаю, что абсолютная истина – это то, что существует на самом деле, независимо от восприятия человека. Так что, когда я говорю о науке как о поиске истины, я имею в виду, что ученые пытаются как можно точнее познать конечную природу вещей, объективную реальность, которая ожидает открытия и интерпретации. Иногда может показаться, что эта объективная реальность – не более чем собрание фактов о мире, которые мы постепенно познаем, пока не познаем их все. Но помните, что в науке мы никогда ничего не можем знать наверняка. Всегда существует шанс, что через какое-то время мы поймем еще больше, и это еще на шаг приблизит нас к конечной истине, которая и является нашей целью.

В науке существует много идей и концептов, в отношении которых мы так уверены, что можем спокойно считать их фактами. Если я спрыгну с крыши, Земля притянет меня к себе (а я чуть-чуть подтяну ее наверх) согласно простому математическому уравнению, и это практически факт. Мы еще не знаем всего про гравитацию, но мы точно знаем, как она действует на объекты. Если я брошу мяч с высоты пяти метров, я без всякого секундомера буду знать, что, прежде чем удариться о землю, он пробудет в воздухе одну секунду – не две, не половину, а одну секунду. Когда-нибудь мы, возможно, разработаем новую теорию квантовой гравитации, но она никогда не подтвердит, что мячу понадобится в два раза больше или меньше времени, чем получается согласно ньютоновскому уравнению. Это – абсолютная истина нашего мира. Нет никакого философского аргумента, способа медитации, духовного учения или религиозного прозрения, или даже инстинктивного ощущения или политической идеологии, которые могли бы убедить меня, что мячу, брошенному с высоты пяти метров, нужна одна секунда, прежде чем удариться о землю. А вот наука – может.

Значит, в каком-то смысле еще остающиеся пробелы в наших знаниях о законах Вселенной – о природе темной материи, верности инфляционной теории, правильной интерпретации квантовой механики, истинной природе времени и так далее – не изменят нашего понимания сил, материи и энергии, формирующих мир вокруг нас. Будущие успехи физики не заставят устареть то, что мы уже знаем. Они просто приведут к более детализированным и глубоким знаниям.

Физика – это человек

В конечном счете физики ничем не отличаются от остальных людей. Нам хочется, чтобы наши идеи и теории были правильными, и мы будем защищать их от вновь возникающих свидетельств в пользу обратного. Даже самые блестящие физики, как мы знаем, пытались замолчать проблемы, касающиеся их собственных теорий, и всячески поддерживали критику конкурирующих с ними идей. Склонность к подтверждению существует в науке наряду с другими явлениями, и ученые тоже подвержены этой слабости. Мы стремимся получить должности и повышение по службе, конкурируем за получение финансирования, хотим завершить проект к назначенному сроку, готовы умереть за публикацию своей работы и изо всех сил стараемся заслужить уважение коллег и одобрение начальства.

И все-таки наша готовность к научным исследованиям должна, в частности, подразумевать готовность к самопожертвованию и честному отношению к науке, чтобы мы могли обуздать наши основные инстинкты. Мы должны сделать так, чтобы наши желания не ослепляли нас, чтобы наши предрассудки и субъективные интересы не заводили нас в тупик. Иногда кажется, что у нас это не выходит, особенно если иметь в виду отдельных ученых – и правда, известно несколько подтвержденных документально примеров мошенничества и коррупции в области научных исследований. Однако как исследовательское сообщество мы обладаем некими внутренними корректирующими процедурами, такими как коллегиальный обзор научных статей (я осознаю, что это неидеальный способ оценки научного исследования), и мы уделяем большое внимание воспитанию молодых ученых в духе ответственного отношения к своей работе. Это означает, что научный метод по самой своей природе является саморегулирующейся системой. Слабые теории в конце концов умирают, сколько бы усилий ни прилагали защитники для поддержания их жизни, даже если иногда требуется несколько поколений ученых для того, чтобы освободиться от оков особенно сильно утвердившейся теории, у которой истек «срок хранения».

Лучшие физики – чаще всего те, кому удалось подняться над повседневностью и освободиться от предрассудков, связанных с общим мнением, модой или репутацией – даже с их собственной. Но это с большей вероятностью происходит в тех случаях, когда уже известно, что данная теория не является последним словом в соответствующей области или что существуют конкурирующие теории, причем у каждой из них есть достойные защитники. Вспомним также, что физика, как и всякая другая наука, не является демократичной. Бывает так, что одно-единственное экспериментальное наблюдение низвергает общепринятую идею и возводит на пьедестал другую. И теперь уже эта новая теория находится под яркими лучами экспериментальных проверок для подтверждения ее правильности.

Можно считать, что многие спекулятивные идеи современной фундаментальной физики (некоторые мы обсуждали в главе 8) не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к настоящей научной теории, потому что их нельзя подтвердить опытными данными. Я бы отнес сюда (по крайней мере на сегодняшний день) теорию струн, петлевую теорию гравитации, теорию энтропии черных дыр и теорию мультивселенных. И все же тысячи физиков-теоретиков в мире ведут интенсивные исследования в этих направлениях. Может быть, им следует прекратить работу, поскольку их теории еще нельзя протестировать? Может быть, они зря тратят государственные средства, которые можно было бы вложить в более полезные научные направления? И что руководит этими физиками, если у них нет инструментов для проверки своих теорий? Или они просто ослеплены красотой уравнений? А иногда отдельные физики даже утверждают, что им и не нужно тестировать свои теории с помощью экспериментальных данных, а надо лишь сравнивать разные теории по их математической стройности и элегантности. Мне лично эта дорожка кажется довольно опасной.

Однако если я