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

философской точки зрения. Новые теории, которые они создавали, были верными по сути. Однако «разработка этих теорий требовала большой технической работы, поэтому для нескольких поколений физика была “нормальной наукой”, и в ней преобладали крепкие ремесленники, – замечает Смолин. – Парадоксальная ситуация, подобная нынешнему положению в теории струн – столько обещано и ничего не исполнено – как раз и возникает, когда много крепких ремесленников пытаются сделать работу провидцев». Сегодня задача объединить физику потребует новой революции, которую не в силах совершить одни лишь виртуозы-вычислители – у них нет для этого средств. Так что выходом из положения, вероятно, может стать воспитание нового поколения провидцев.

«Как странно было бы, если бы окончательную теорию открыли уже при нашей жизни», – заметил как-то Стивен Вайнберг. Подобное открытие, добавил он, показало бы, что в интеллектуальной истории со времен зарождения современной науки – с XVII века – произошел резкий разрыв. Разумеется, нельзя исключать, что никакой окончательной теории так и не откроют, что ни теория струн, ни ее альтернативы, предлагаемые противниками теории струн, ни к чему не приведут. Вероятно, самая фундаментальная истина, описывающая природу, попросту неподвластна человеческому пониманию, как квантовая механика неподвластна пониманию собаки. Или, возможно, как считал Карл Поппер, будет доказано, что последовательность все более и более глубоких теорий бесконечна. И даже если будет найдена окончательная теория, она не даст ответов на вопросы о природе, которые интересуют нас больше всего – как мозг порождает сознание, как нас определяют наши гены. Теоретическая физика завершит свое развитие, но остальные науки едва ли это заметят.

Глава девятнадцатая. Эйнштейн, «призрачное действие» и реальность пространства

В физике, как и в политике, бытует освященное временем мнение, что всякое действие происходит локально. Физики так это и называют – принцип локальности. В сущности, он гласит, что мир состоит из отдельно существующих физических объектов и эти объекты способны прямо влиять друг на друга, только если вступают в контакт.

Из принципа локальности следует, что далекие объекты могут влиять друг на друга лишь косвенно, через причинно-следственные среды, заполняющие расстояние между ними. Например, я могу повлиять на вас, если протяну руку и потреплю вас по щеке, позвоню вам по мобильному телефону (электромагнитное излучение) и даже – очень-очень слабо – если пошевелю мизинцем (гравитационные волны). Но у меня нет никакого способа повлиять на вас мгновенно, преодолев все разделяющее нас пространство, если не будет ничего, что проделает весь путь от меня к вам, – например, на вас никак не подействует, если я воткну булавку в куклу вуду. Это было бы «нелокальное» воздействие.

Идея локальности возникла в истории науки рано. Древнегреческие атомисты таким образом отличали натуралистические объяснения от магических. Боги, как считалось, способны действовать нелокально – стоит им пожелать, и на любом расстоянии от них произойдет что угодно, – однако подлинные причинно-следственные связи, по мысли атомистов, исключительно локальны: это результат того, что маленькие твердые атомы сталкиваются друг с другом. Принципа локальности придерживался и Аристотель, и Декарт. Ньютон (к собственному огорчению) от него отошел, поскольку, согласно его теории, гравитация притягивает тела друг к другу на любом расстоянии в пустом пространстве, причем, возможно, мгновенно. Однако Майкл Фарадей в XIX веке восстановил локальность в правах, введя понятие поля как всепроникающей среды, переносящей энергию, через которую передаются от одного объекта к другому силы вроде гравитации и электромагнетизма, причем не мгновенно, как было бы в случае нелокального действия, но с конечной фиксированной скоростью – скоростью света.

Принцип локальности позволяет считать механизмы природы рациональными и прозрачными, поскольку «сводит» сложные явления к локальным взаимодействиям. Нелокальность, напротив, всегда была прибежищем оккультного, герметического, всех тех, кто верит в «телепатию», «синхроничность» и «холизм».

Альберт Эйнштейн был глубоко убежден в истинности принципа локальности по философским соображениям. Он не мог представить себе, как наука может обойтись без него. «Если не делать такого предположения, – говорил Эйнштейн, – физическое мышление в привычном смысле слова станет невозможным». Он отрицал всякую возможность нелокального воздействия наподобие вуду между двумя далекими объектами и называл его «призрачным действием на расстоянии» (spukhafte Fernwirkung).

Однако в двадцатые годы Эйнштейн, единственный среди своих современников, подметил одно неприятное обстоятельство: новорожденная квантовая механика, похоже, не соответствовала принципу локальности. Судя по всему, она допускала «призрачное действие на расстоянии». Эйнштейн решил, что из этого следует, что в квантовой теории, одним из творцов которой был он сам, не хватает чего-то важного. (Нобелевскую премию за 1921 год Эйнштейн получил не за открытие относительности, а за изучение фотоэлектрического эффекта – квантового явления.) Он придумал изящные мысленные эксперименты, чтобы сделать замеченную проблему наглядной для всех. Поборники квантового консенсуса, главным из которых был Нильс Бор, попробовали было противостоять Эйнштейну, но не сумели осознать всю мощь его логики. Тем временем список достижений квантовой теории рос и ширился – она прекрасно описывала химические связи и предсказывала открытие новых частиц – и от этого претензии Эйнштейна стали казаться не более чем «философскими», что в физике слово ругательное.

Так все и было до 1964 года, когда после смерти Эйнштейна прошло чуть меньше десяти лет. Именно тогда ирландский физик Джон Стюарт Белл совершил, по общему мнению, невозможное: показал, что философские сомнения Эйнштейна можно проверить экспериментально. Белл доказал, что если квантовая механика верна, то «призрачное действие» можно пронаблюдать в лаборатории. И когда придуманный Беллом эксперимент провели – сначала неудачно в Беркли в семидесятые, затем с более определенным результатом в Париже в 1982 году и, наконец, практически безупречно в Делфте в 2015 году (причем на ближайшие годы намечено еще несколько проверок), – «призрачные» предсказания квантовой механики подтвердились.

Однако реакция на эти новости со стороны физиков, интересующихся философией, и философов, интересующихся физикой, оказалась на удивление неоднозначной. Одни объявили, что открытие, что природа не подчиняется принципу локальности, «взрывает мозг» (физик Брайан Грин) и это «самое потрясающее открытие физики XX века» (философ Тим Модлин). Другие считают, что хотя нелокальность на первый взгляд и правда немного призрачная, с метафизической точки зрения она не вызывает ни малейших затруднений, поскольку «все же следует простым законам причины-следствия» (физик Лоуренс Краусс). Третьи, невзирая на результаты опыта Белла и последующих экспериментов, отрицают, что в мире и в самом деле существуют нелокальные связи. Самый выдающийся из них – нобелевский лауреат Марри Гелл-Ман, который настаивает, что все разговоры о «действии на расстоянии» – это «сплошная чепуха».

У споров вокруг нелокальности нет ни финансовой, ни личной подоплеки. По словам популяризатора науки Джорджа Массера, они «интеллектуально чисты».