Идеи с границы познания. Эйнштейн, Гёдель и философия науки - Джим Холт

живем в мире, где три пространственных измерения (и одно временное). Но чтобы теория струн обрела математический смысл, мир должен иметь девять пространственных измерений. Почему же мы не замечаем шесть дополнительных измерений? Потому что, согласно теории струн, они свернуты в своего рода микрогеометрию, которая делает их невидимыми. (Представьте себе садовый шланг: издалека он выглядит одномерным, как линия, но вблизи становится видно, что у него есть второе измерение, свернутое в круг.) Некоторым физикам предположение о скрытых измерениях показалось экстравагантным. Однако нашлись и такие, кто решил, что это не слишком высокая цена за теорию. По словам Смолина, «теория струн сулила то, чего не было еще ни у какой теории, – квантовую теорию гравитации, которая была бы еще и подлинным объединением сил и вещества».

Но когда же она исполнит свои обещания? Прошли десятилетия с тех пор, как были замечены первые ее проблески, и за это время в теории струн состоялись две «революции». Первая – в 1984 году, когда удалось разобраться с некоторыми странностями, которые грозили погубить теорию. По свежим следам этого достижения четыре физика из Принстона, которых прозвали «Принстонский струнный квартет», показали, что теория струн и в самом деле способна охватить все силы природы. Затем за несколько лет физики всего мира написали более тысячи статей по теории струн. Кроме того, эта теория привлекла внимание самой авторитетной фигуры в теоретической физике – Эдуарда Виттена.

Виттен работает в Институте передовых исследований в Принстоне. Коллеги-физики относятся к нему с восхищением: известно, что его сравнивали с Эйнштейном. Подростком он интересовался скорее политикой, чем физикой. В 1968 году, когда ему было 17 лет, он напечатал в The Nation статью, где утверждал, что у «новых левых» нет политической стратегии. Виттен поступил на исторический факультет в Университет имени Брандейса и участвовал в предвыборной компании Джорджа Макговерна, который баллотировался в президенты США в 1972 году (Макговерн написал Виттену рекомендацию в аспирантуру). А когда Виттен решил избрать профессию физика, оказалось, что он невероятно быстро учится: он защитил диссертацию в Принстоне, прошел постдок в Гарварде, в 29 лет получил должность штатного преподавателя в Принстоне, а еще через два года – «стипендию для гениев» Макартура. Статьи Виттена – образцы глубины и ясности. Другие физики решают задачи при помощи сложных вычислений, а он – при помощи логических рассуждений, исходя из первооснов. Как-то Виттен сказал, что «величайшим интеллектуальным восторгом» его жизни было узнать, что теория струн может вместить и гравитацию, и квантовую механику. Его исследования по теории струн привели к потрясающим достижениям в чистой математике, особенно в абстрактной теории узлов. В 1990 году Виттен стал первым физиком, удостоенным медали Филдса – эквивалент Нобелевской премии для математиков.

Именно Виттен и возглавил вторую революцию в теории струн, мишенью которой была головоломка, возникшая отчасти из-за всех этих дополнительных измерений. Их нужно было свернуть так, чтобы они стали совсем маленькими и невидимыми, однако оказалось, что это можно сделать разными способами, и физики постоянно находят все новые и новые. Но если существует не одна версия теории струн, а несколько, как определить, какая из них верна? Эксперименты тут не помогли бы, поскольку теория струн работает с такими энергиями, что их невозможно обеспечить в ускорителях частиц. К началу девяностых было изобретено целых пять вариантов теории струн. Повеяло разочарованием. Но общее настроение заметно повысилось, когда Виттен в 1995 году объявил теоретикам струн, собравшимся на конференцию в Лос-Анджелесе, что эти пять разных на первый взгляд теорий – всего лишь грани чего-то большего, что он назвал «М-теорией». М-теория, помимо вибрирующих струн, допускает существование вибрирующих мембран и капель. На вопрос, почему теория так называется, Виттен отвечал уклончиво: он говорил, что «М – это магия, мистика или мембрана, кому что нравится». Затем он прибавил еще и вариант «мутный», поскольку «наше понимание теории, в сущности, очень примитивно». Другие физики предлагали «матрицу», «мать» («мать всех теорий») и «мастурбацию». Скептически настроенный Шелдон Глэшоу задавался вопросом, не может ли М оказаться на поверку перевернутой W – первой буквой фамилии Witten.

Сегодня, когда прошло больше двух десятилетий после второй революции, теория, которую раньше называли теорией струн, так и остается соблазнительной гипотезой, а вовсе не набором уравнений, а проблема неуникальности приобрела такой размах, что остается лишь руками развести. По последним подсчетам, количество теорий струн достигло примерно единицы с пятью сотнями нулей. «Может быть, просто счесть такое положение дел доведением до абсурда?» – спрашивает Смолин.

Но некоторых теоретиков струн этим не запугаешь: ведь каждая участница этого огромного ансамбля альтернативных теорий, считают они, описывает свою возможную вселенную со своим «местным климатом» и историей. А вдруг все эти вселенные и вправду существуют? Может быть, каждая из них зародилась из точки, из пузырька – в точности как наша. (Физики, верящие в такую «множественную вселенную», она же «мультиверс», часто представляют себе этакое космическое шампанское с пеной из пузырьков-вселенных.) Большинство таких вселенных, что называется, не «био-френдли», но в некоторых наверняка сложатся условия, как раз подходящие для возникновения разумной жизни вроде нас. То, что наша Вселенная, по всей видимости, тонко настроена на то, чтобы в ней возникла жизнь, не простое везение. Это следствие «антропного принципа»: если бы наша Вселенная была другой, нас бы не было и некому было бы ее наблюдать. Сторонники антропного принципа говорят, что его можно применять, чтобы отсеять все версии теории струн, несовместимые с нашим существованием, и тем самым избавить теорию струн от проблемы неуникальности. Да, Коперник изгнал человека из центра Вселенной, однако антропный принцип, похоже, вернул ему это привилегированное положение. Многие физики презирают антропный принцип, а один даже назвал его «вирусом», заразившим разум его коллег-теоретиков. Но есть и такие, и Виттен в том числе, кто принимает этот принцип, хотя и с оговорками и не без мрачности. Кое-кто находит в нем извращенное удовольствие. Противоречие между этими фракциями один участник уподобил «драке едой в школьной столовке».

В книгах, посвященных критике теории струн, Смолин и Уойт рисуют антропный подход как предательство науки. Они согласны с максимой Карла Поппера: чтобы теория была научной, она должна быть фальсифицируемой. Однако теория струн, как указывает Уойт, – это как «Ресторан “У Алисы”» из песни Арло Гатри: что захочешь, то и получишь. У нее столько версий, что она ничего не предсказывает и одновременно предсказывает все на свете. В этом смысле теория струн, как следует из названия книги Уойта, «даже не ошибка». А сторонники антропного принципа, со своей стороны,