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

буду слишком строг к этим «любителям поиска в темноте», то проявлю недостаток воображения и понимания истории научных идей. Когда Максвелл записал свои уравнения электрического и магнитного полей и на этой основе вывел волновое уравнение для света, никто, включая самого Максвелла, не предполагал, как эти идеи будут использованы Генрихом Герцем, Оливером Лоджем, Гульельмо Маркони и другими, кто участвовал в изобретении радио. Разрабатывая теории относительности, Эйнштейн тоже не мог ожидать, что однажды они будут использованы для того, чтобы обеспечить точную спутниковую навигацию, к которой вы можете получить доступ с помощью технических чудес, воплощенных в суперкомпьютере в вашем кармане, а тот, в свою очередь, не удалось бы разработать без отвлеченного теоретизирования пионеров квантовой механики.

Итак, приверженцы инфляционной теории, теории струн и петлевой квантовой гравитации продолжают выполнять свою миссию – и правильно делают. Их идеи могут оказаться неверными или, наоборот, могут изменить ход истории. Или нам придется подождать появления второго Эйнштейна, а может, даже искусственного интеллекта, который поможет выйти из теперешнего затруднительного положения. Чего именно мы дождемся – пока сказать трудно. Но можно с уверенностью утверждать, что если мы когда-нибудь перестанем проявлять любопытство к сути явлений во Вселенной и откажемся от попыток понять, как она и все мы тут оказались, то мы изменим своей человеческой сущности.

А человеческая деятельность беспредельно плодотворна. Мы придумали искусство, и поэзию, и музыку; мы создали разные религии и политические системы; мы построили разные общества, культуры и империи, настолько богатые и сложные, что их никогда не удастся воплотить ни в какой математической формуле. Но если мы захотим узнать, откуда мы родом, где образовались атомы нашего организма, если захотим задать все вопросы, касающиеся мира и Вселенной, в которой мы обитаем, то только физика поможет нам прийти к истинному пониманию реального мира. А достигнув этого понимания, мы сможем участвовать в формировании нашего мира и собственной судьбы.

Благодарности

Это очень непростая задача – показать сбалансированную картину обширной фундаментальной физики в такой небольшой книге, предназначенной для непрофессионалов. И при этом все-таки постараться войти в некоторые подробности относительно последних достижений во многих областях и свести их в единое целое. Предоставляю вам судить о том, насколько хорошо мне это удалось. Мне также хотелось избежать избитых метафор и аналогий, которые так часто встречаются в научно-популярной литературе. Многие из них в конце концов изживают себя или в условиях появления новых знаний начинают противоречить истине.

И даже если все это в принципе достижимо, есть еще одна проблема.

Остров наших познаний в физике окружен океаном того, что еще предстоит объяснить, но площадь этого острова все время увеличивается. Моя книга предназначена для того, чтобы исследовать побережье этого острова – передние рубежи наших современных знаний. Однако точное и краткое описание этого побережья – непростая задача для одного человека. Хотя я могу обращаться к более чем 30-летнему опыту исследований в области теоретической физики, а также почти столь же длительному опыту преподавания и популяризации науки, позволившим мне отточить навыки поиска нужных языковых средств для раскрытия сложных концептов, я тем не менее вполне осознаю ограниченность своих возможностей, когда речь идет о тех областях физики, которые лежат за пределами моего опыта. Поэтому я хочу выразить огромную признательность моим коллегам и сотрудникам за многочисленные плодотворные дискуссии со мной в течение многих лет. Я также очень благодарен всем, кто потратил свое драгоценное время на чтение моей рукописи и вносил предложения, которые помогли мне заполнить пробелы в знаниях. Ваши предложения тончайших изменений в формулировках позволили сделать объяснения более точными без потери ясности и простоты.

Мне доставило большое удовольствие время от времени вступать в полемику (впрочем, не очень серьезную) с окружающими, пытаясь выразить собственные взгляды на нерешенные проблемы физики. Я старался, насколько возможно, выделить вопросы, по которым существуют расхождения или сомнения, – в частности, те случаи, когда я критически отношусь к общепринятым взглядам (это касается, например, основ квантовой механики или подхода к квантовой гравитации или инфляционной теории). Извинением мне служит то, что эти взгляды не исключительно мое мнение (хотя именно я выступаю их защитником) – скорее, это мнение физиков, которых я уважаю и которые работают на самых передних рубежах в данной области.

Я хочу выразить особую благодарность за многочисленные полезные комментарии своим коллегам с факультета физики Университета Суррея Джастину Риду и Андреа Рокко. Я также благодарен Майклу Штрауссу из Принстона, который разъяснил мне целый ряд аспектов астрономии, и Эндрю Понцену из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе, с которым я в последнее время имел несколько плодотворных дискуссий о природе темной материи и смысле инфляционной теории. Также благодарю двух моих любимых популяризаторов науки Филипа Болла и Джона Гриббина за их глубокие комментарии, значение которых трудно переоценить.

Я попытался, насколько возможно, учесть все комментарии и предложения, высказанные моими коллегами. Несомненно, в книге встретятся моменты, с которыми не все полностью согласятся, но я надеюсь, что их будет немного. Одно я знаю точно: все это сделало мою книгу гораздо лучше, чем я мог бы надеяться, если бы не обратился за помощью.

Я уже много лет имею удовольствие представлять на «Би-би-си Радио 4» серию фильмов под названием «Жизнь в науке», где я интервьюирую ведущих мировых ученых. Это дало мне возможность немного глубже погрузиться в последние идеи фундаментальной физики, в особенности в таких эзотерических областях, как физика частиц и космология. Я благодарен Шону Кэрроллу, Фрэнку Клоузу, Полу Дейвису, Фей Доукер, Карлосу Френку, Питеру Хиггсу, Лоренсу Крауссу, Роджеру Пенроузу и Карло Ровелли; их я имел счастье принимать в качестве гостей своей программы. Если в этой книге есть какие-то идеи, которые им не совсем близки (а я уверен, что так оно и будет), то, надеюсь, они меня простят. Они не читали этой рукописи, но их полезнейшие советы, безусловно, помогли мне навести порядок в своих мыслях.

И наконец, я очень многим обязан Ингрид Гнерлих, моему редактору из издательства Принстонского университета, за ее безусловную поддержку, советы и предложения по структуре и формату книги, которые помогли мне создать окончательный вариант. Большую роль в этом сыграла и мой технический редактор Энни Готтлиб.

Само собой разумеется, самую глубокую благодарность я хочу выразить моей любимой жене Жюли за