Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации - Геннадий Горелик

История фундаментальной физики развивалась весьма неравномерно. Ньютоновский этап длился около двух веков, максвелловский — три десятилетия, а первая треть двадцатого века вместила в себя перемены, сопоставимые по масштабу лишь с началом современной физики: кванты, относительность и много чего еще. При этом число фундаментальных физиков измерялось десятками. Результаты последних десятилетий совершенно несопоставимы с тем временем, а теоретиков, занятых фундаментальной физикой, сейчас в сотни раз больше.

Если причина столь понизившейся эффективности — только неравномерность истории, то об этом историки узнают в свое время. Если же это — следствие кризиса науки, то в чем могут быть его причины?

Начнем с самой простой причины — с денег, тем более что ее недавно подчеркнул американский теоретик, нобелевский лауреат С. Вайнберг в статье «Кризис Большой науки». Он обвинил Конгресс США в отказе финансировать большие — дорогие — экспериментальные установки, начиная с гигантского ускорителя элементарных частиц «Суперколлайдера» в 1992 году. Затем закрыли несколько проектов космических телескопов. Речь идет о приборах для фундаментальной физики стоимостью в миллиарды долларов. Вайнберг упрекает членов Конгресса в том, что те заботятся лишь об интересах своих избирателей и не понимают важность открытия фундаментальных законов природы. В целом знаменитый теоретик смотрит в будущее с пессимизмом.

Историк же науки, рассматривая и сравнивая разные времена и страны, может прийти к почти противоположному выводу о сути кризиса.

Физики, разумеется, живут и работают в мире экономических проблем и политических решений. Отказ Конгресса США в 1992 году дать миллиарды на субъядерную суперфизику надо сопоставить с событиями в Советском Союзе, который прекратил свое существование в конце 1991 года, и с постоянным сокращением расходов США на оборону, начиная с 1987 года (и вплоть до теракта Аль-Каиды в Нью-Йорке в 2001-м). Напомню, что именно в конце 1986-го, освободив академика Сахарова из ссылки, советский лидер М. Горбачев доказал лидерам Запада серьезность советской «перестройки».

Во время «холодной войны» для политиков обеих сторон субъядерная физика была прежде всего наукой супероружия. Исчезновение потенциального противника вело к пересмотру этого статуса и — соответственно — финансирования. Конечно, всегда есть проблема распределения средств между разными областями науки и социальной жизни, но в этом главная забота членов парламента. Если же они исходят из интересов своих избирателей, надо ли их за это упрекать?

История советской физики помогает увидеть ситуацию с особой ясностью, поскольку в Советском государстве основные решения принимались без таких сложностей, как участие избирателей и их депутатов. В довоенное время в СССР социальный статус и заработок физика были заметно ниже, чем у инженера, поэтому в науку шли в основном по призванию. Государственная пропаганда внедряла в умы «научный социализм», но заодно «технику и науку». Именно в таком порядке эти два слова шли тогда в газетном языке, но после войны порядок изменился на привычный ныне — «наука и техника». Изменился взгляд «корифея всех наук», коим Сталина провозгласили к его 60-летию накануне войны. Появление ядерного оружия побудило его многократно увеличить финансирование физико-технических наук и троекратно увеличить зарплаты ученым.

Для получения конкретного научного «продукта» — ядерного оружия — объем расходов был, конечно, важен. Но если говорить о чистой науке, то довоенные физики были в среднем эффективнее послевоенных, которые шли в науку уже не только в силу призвания, а еще и учитывая высокий социальный статус профессии. Достаточно сравнить нобелевский потенциал советских физиков разных поколений. Не в деньгах счастье человека науки.

Большой талант в науке — такая же редкость, как и в других областях. В науке хватает работы для людей разных способностей, но в фундаментальной физике, как показывает история, срабатывают лишь штучные идеи, а не правдоподобные в глазах большинства.

Автор штучной идеи тоже нуждается в критических обсуждениях, но их плодотворность зависит не от количества участников, а от их качества. Когда же количество превышает некий уровень, возникает угнетающий коллективный эффект. Члены коллектива должны подтверждать участие в науке своими публикациями. Увеличение числа потенциальных авторов способствует ослаблению критериев того, что годится для публикации. В фундаментальной физике самый легкий путь — ослабить или вовсе не требовать от текста связи с экспериментом. Подобное «перепроизводство» текстов и происходит в области квантовой гравитации.

Перепроизводство не только топит возможный полезный сигнал в шуме множества публикаций. Как известно, нельзя родить ребенка за месяц, собрав девять женщин в одном коллективе. Если же в коллективе толкаются локтями, уменьшается и шанс родить здорового ребенка в срок. Да и зачатию новой идеи (от Святого духа научного прогресса) большой коллектив не помогает.

Эти общие соображения подкрепляют наблюдения, собранные в книге «Неприятности с физикой: взлет теории струн, падение науки и что будет дальше» видного американского теоретика Ли Смолина, вполне успешного — по внешним признакам — в сообществе «постсовременных» физиков на протяжении четверти века, пока бесплодность их стараний не побудила его отвергнуть новый способ поиска истины. Он выразительно обрисовал социальную психологию самоподдержки в этом сообществе, которое, неудивительно, встретило эту книгу безо всякого восторга и, в силу той же психологии, сразу нашло эгоистические мотивы «предателя». При этом в доверительных беседах члены сообщества признают, что, «в сущности, играют в игры», надеясь на нечаянное попадание в цель.

Добавлю еще свидетельство, не столь весомое, но зато абсолютно достоверное, поскольку оно мое собственное. Заканчивая кафедру теоретической физики в начале 1970-х годов, я писал дипломную работу по так называемой скалярно-тензорной теории гравитации. Тогда она считалась обобщением и конкурентом теории гравитации Эйнштейна, а экспериментально проверялись обе теории. Истоком скалярно-тензорной теории была гипотеза великого Дирака, к ней добавились и другие доводы, на мой тогдашний взгляд, совершенно неубедительные, что омрачало размышления и выкладки. Мало утешала и мысль о том, что дипломная работа лишь показывает владение методами науки. Удивляло то, что некоторые вполне взрослые теоретики с серьезным видом публиковали исследования в той же области как-бы-физики. Диплом с отличием не увеличил уважения к этой как-бы-теории, и до сих пор помню привкус имитационной науки.

Отсюда историко-научная гипотеза: низкая эффективность нынешней фундаментальной физики объясняется не сокращением финансирования, а его избытком в десятилетия «холодной войны» и «перепроизводством кадров», точнее, последствиями былого избытка. В СССР гордились числом ученых на душу населения, но в постсоветское время, когда включились механизмы конкурентной экономики, обнаружилось перепроизводство научно-технических кадров на фоне недопроизводства экономистов в широком смысле слова. Частично «перепроизведенные кадры» ушли в другие сферы деятельности и в другие страны. Но и на Западе после окончания «холодной войны» молодые физики-теоретики также стали уходить в другие сферы.

Эффективность фундаментальных физиков вряд ли можно называть производительностью труда, поскольку речь идет не о массовом производстве статей, а об изобретении штучных идей, подобно художественным творениям. Людей, способных на такое, всегда мало, и шедевры от оплаты не очень зависят. Эйнштейн свои первые научные шедевры вообще сотворил бесплатно — «на общественных началах», работая патентным экспертом. Если же фундаментальную физику финансировать сверх меры, то это можно сравнить с избыточной поливкой растения. И даже после того как избыток закончился, его последствия сказываются еще некоторое время.

Авторы штучных идей, как правило, и сами личности штучные. Создавая надлежащие условия в обществе, можно помочь их выявлению, но их число никакими расходами не увеличить за пределы, определяемые Всевышним или Природой (ненужное зачеркнуть).

В нынешней фундаментальной физике экспериментальная часть заметно эффективнее теоретической: в космологии Нобелевские премии уже трижды присуждались экспериментаторам и ни разу теоретикам. Однако вопрос об эффективности касается и экспериментаторов. Установка, с помощью которой Резерфорд открыл в 1911 году структуру атома с крошечным ядром в центре, помещалась у него на коленях и стоила меньше сотни фунтов. Спустя двадцать лет неизбежно и вполне оправданно стали строить установки, в сотни раз более масштабные, — ускорители. Но эффективность установки определяется не ее стоимостью, а людьми, которые придумывают эксперименты.