Неприятности с физикой: взлет теории струн, упадок науки и что за этим следует - Ли Смолин

Предумышленное сужение исследовательских программ работ лидерами теории струн прискорбно не только в принципе, но также и потому, что это почти определенно приводит к замедлению прогресса. Мы знаем это из-за большого числа идей, которые стали важны для области через много лет после того, как они были впервые предложены. Например, открытие того, что теория струн представляет собой гигантскую коллекцию теорий, было впервые опубликовано Эндрю Строминджером в 1986, но широко обсуждаться струнными теоретиками оно стало только после 2003, вслед за работой Ренаты Каллош и ее коллег из Стэнфорда.[109] Вот недавняя цитата из Вольфганга Лерхе, хорошо известного струнного теоретика из ЦЕРНа:

"Ну, что я нахожу возмутительным, это что эти идеи оказались забытыми с середины 80х; в одной статье по 4d струнным конструкциям была сделана грубая оценка минимального числа струнных вакуумов – порядка 101500; этот труд был проигнорирован (поскольку он не вписывался в философию того времени) теми же самыми людьми, которые сегодня пере- «изобрели» ландшафт, который появился в этом контексте в журналах и даже, кажется, написаны книги о нем. ... Вся дискуссия могла бы (и, фактически, должна была бы) иметь место в 1986/87. Главная вещь, что изменилось с тех пор в умах определенных людей, а что мы сегодня видим есть Стэнфордская пропагандистская машина, работающая на полную катушку." [110]

Мое собственное предположение, что теория струн должна рассматриваться как ландшафт теорий, было впервые опубликовано в 1992 и также было проигнорировано.[111] Это не изолированный пример. Две одиннадцатимерные суперсимметричные теории были изобретены перед первой суперструнной революцией в 1984, но игнорировались вплоть до их рассмотрения заново во второй революции, более чем десятилетием позже. Это были одиннадцатимерная супергравитация и одиннадцатимерные супермембраны. Между 1984 и 1995 малое число теоретиков работали в этих теориях, но они были вытолкнуты сообществом теории струн на обочину. Я могу вспомнить несколько саркастических ссылок американских струнных теоретиков на тех «европейских супергравитационных фанатиков». После 1995 эти теории было предложено объединить вместе с теорией струн в М-теорию, и те, кто работал над ними, были приглашены назад в струнное сообщество. Очевидно, прогресс мог бы быть быстрее, если бы эти идеи не были так долго исключены из рассмотрения.

Имеются несколько идей, которые могут помочь теории струн решить ее ключевые проблемы, но они широко не изучаются. Одной из них является старая идея, что множество систем, именуемых октонионами, являются ключом к глубокому пониманию взаимоотношения между суперсимметрией и высшими измерениями. Другой является требование, которое я уже подчеркивал, что фундаментальная формулировка теории струн или М-теории, до сих пор не установленной, должна быть независимой от фона. Во время кулуарной дискуссии по «Следующей суперструнной революции» на струнной конференции 2005 года Стивен Шенкер, директор Стэнфордского института теоретической физики, сделал наблюдение, что это, вероятно, пришло из темы вне теории струн. Если это осознано лидерами всего направления, почему они не поощряют молодых людей исследовать более широкий круг тем?

Сужение исследовательских программ, кажется, привело к огромному вниманию струнного сообщества к взглядам нескольких индивидуальностей. Струнные теоретики – единственные ученые, с кем я когда-либо встречался, которые обычно хотят знать, что думают вышестоящие люди в данной области, такие как Эдвард Виттен, прежде чем выразить свои собственные взгляды. Конечно, Виттен мыслит четко и глубоко, но суть в том, что это плохо для любой области, если взгляды любой одной личности принимаются слишком авторитарно. Нет ученого, даже уровня Ньютона или Эйнштена, который не ошибался бы в солидном числе проблем, по поводу которых он имел непоколебимые взгляды. Много раз в обсужении после сообщения на конференции или во время неформального общения, если возникало вызывающее спор разногласие, кто-нибудь неизменно спрашивал: «Ладно, а что думает Эд?» Это использовалось, чтобы довести меня до отчаяния, и временами я вынужден был это показать: «Послушайте, когда я захочу узнать, что думает Эд, я спрошу его. Я спрашивают вас, что вы думаете, поскольку я интересуюсь вашим мнением».

Некоммутативная геометрия является примером области, которая игнорировалась струнными теоретиками до тех пор, пока ей не воспользовался Виттен. Ален Конне, ее изобретатель, рассказал следующую историю:

"Я прибыл в Чикаго в 1996 и сделал сообщение в Департаменте физики. Там был хорошо известный физик, и он покинул помещение до того, как сообщение закончилось. Я не встречался с этим физиком снова до той поры, пока примерно два года спустя я давал такое же сообщение на Дираковском форуме в Резерфордовской лаборатории вблизи Оксфорда. Тот же самый физик был внимателен, в это время выглядел очень открытым и убежденным. Когда он позже делал свое сообщение, он упомянул мое сообщение совершенно позитивно. Это изумило меня, поскольку это было то же самое сообщение, и я не забыл его предыдущей реакции. Так что, когда на пути назад в Оксфорд я сидел рядом с ним в автобусе, я спросил его: «Как это может быть, что Вы слушали то же самое сообщение в Чикаго и ушли раньше его окончания, а сейчас оно вам на самом деле понравилось?» Парень был не начинающий – в районе сорока. Его ответ был: «Виттена видели читающим Вашу книгу в библиотеке Принстона!»."[112]

Необходимо сказать, что такое отношение ослабело, возможно в ответ на текущие волнения вокруг ландшафта. До последнего года я почти никогда не сталкивался с выражением сомнения от струнного теоретика. Теперь я иногда слышу от молодых людей, что в струнной теории «кризис». "Мы потеряли наших лидеров," – мог бы сказать один из них, – "До этого всегда было ясно, что являлось горячим направлением, над которым люди должны были работать. Теперь нет реального руководства," – или (друг другу, нервно), – «Это правда, что Виттен больше не делает теорию струн?»

Другая грань теории струн, которую многие находят беспокоящей, есть то, что может быть описано только как мессианские тенденции некоторых ее деятелей, особенно некоторых молодых деятелей. Для них теория струн стала религией. Те из нас, кто публикует статьи, задающие вопросы по поводу результатов или утверждений теории струн, регулярно получают электронные письма, самая умеренная форма брани в которых есть «Вы смеетесь?» или «Это шутка?». Дискуссии с «оппонентами» теории струн в изобилии имеются на страничках Интернета и в чатах, где, даже принимая во внимание развязную природу таких мест, интеллигентность и профессиональная компетентность не-струнных теоретиков ставится под вопрос в необыкновенно неприятных терминах. Тяжело не прийти к заключению, что, по меньшей мере, некоторые струнные теоретики начали рассматривать себя как участников крестового похода, а не как ученых.

С этой самодовольной манерой держаться связана тенденция прочитывать доказательства самым оптимистичным из возможных способом. Мои коллеги в квантовой гравитации выбирают реалистичный, часто пессимистичный взгляд на варианты решения открытых проблем. Среди теоретиков по петлевой квантовой гравитации я кажусь великим оптимистом. Но мой оптимизм бледнеет по сравнению с оптимизмом большинства струнных теоретиков. Это особенно верно, когда он доходит до больших вопросов, не имеющих ответа. Как обсуждалось, «струнный» взгляд на вещи основан на существующих издавна предположениях, в которых имеется широкая уверенность у струнных теоретиков, но которые никогда не были доказаны. Некоторые струнные теоретики верят им в любом случае. Оптимизм хорош в значительной степени, но не тогда, когда он приводит к бесповоротному неправильному представлению. К сожалению, картина, представляемая обычно широкой публике в книгах, статьях и телевизионных шоу – точно также, как и для аудитории, состоящей из ученых, – существенно отличается от того, на что указывает прямое чтение опубликованных результатов. Например, в обзоре книги Леонарда Сасскайнда Космический ландшафт (2005) в специализированном журнале для физиков обозреватель, обращая внимание на существование множества струнных теорий, установил:

«Эта проблема излечивается М-теорией, единственной всеохватывающей теорией, к которой относятся пять суперструнных теорий через требование 11 пространственно-временных измерений и включение высокоразмерных протяженных объектов, именуемых бранами. Среди достижений М-теории есть первое микроскопическое объяснение для энтропии черных дыр, впервые предсказанное в 1970е Хокингом с использованием макроскопических аргументов. ... Проблема с М-теорией в том, что, хотя ее уравнения могут быть однозначны, она имеет миллиарды и миллиарды различных решений.» [113]