Блог

О том, как знаменитый британский физик-теоретик Стивен Хокинг попытался создать “общую теорию всего” и почему ему это не удалось.

Начну с парадокса, который, если кто и замечал его раньше, все же не очень широко известен и кажется противоречащим нашей повседневной логике. Статьи и книги, написанные учеными для ученых, как правило, намного проще излагают тему, чем научно-популярные тексты, предназначенные для широкой публики. Но тут, конечно, есть свой нюанс.

Возьмем, например, простую формулу, она общеизвестна и понятна и будет здесь единственной:

Перед нами математическое выражение закона всемирного тяготения Ньютона, который проходят в средней школе. Если изложить его словами, то получится вот что: сила гравитационного притяжения между двумя объектами прямо пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Теперь обратите внимание на очевидный факт. Формула содержит всего 10 знаков, а ее краткое изложение – в 10 с лишним раз больше. Тем не менее в ней, по сравнению с ее словесным изложением, содержится больше информации, поскольку здесь присутствует еще и коэффициент G, так называемая гравитационная константа, требующая отдельного пояснения.  Если теперь мы попробуем изложить словами, понятными простому смертному (словами, в принципе, можно изложить все), уравнения Максвелла, которые описывают поведение электромагнитного поля, то потребуется изрядная брошюра или даже книга, в которой этот смертный очень скоро и безнадежно запутается.

Математическая формула не усложняет изложения, она его упрощает, затем она и придумана. Это совсем не условный код, с помощью которого посвященные скрывают свои знания от толпы, а специальный язык, облегчающий восприятие.

Мы не жалуемся, если не понимаем книгу, написанную на иностранном языке, а читаем ее в переводе, по необходимости далеком от совершенства, потому что между разными языками и культурами точных соответствий не бывает. Перевод с математического языка тоже возможен, но в силу лаконичности и логической стройности этого языка такой перевод, как правило, больше запутывает, чем проясняет.

Статья Альберта Эйнштейна “К электродинамике движущихся тел”, излагающая теорию относительности (так называемую специальную, не учитывающую эффектов тяготения), опубликована в 1905 году и насчитывает всего 31 страницу. С тех пор написаны (в том числе и самим Эйнштейном) сотни куда более солидных монографий, разъясняющих эту теорию широким массам. Но если среди ваших знакомых-гуманитариев есть хотя бы один, понимающий идею Эйнштейна на интуитивном уровне и способный внятно объяснить ее другому человеку, что непременно сопряжено с пониманием, то вы принадлежите к явному меньшинству.

Многое, конечно, зависит от способностей самого популяризатора, и тут следует признать, что специалистов в этой области, равных по масштабу Стивену Хокингу, не так уж много. Сегодня его заслугам вправе позавидовать любой из его коллег, хотя и не все из этих коллег считают Хокинга самым выдающимся ученым современности. Репутацию ученого N 1 в широких массах британскому физику-теоретику создала первая научно-популярная книга “Краткая история времени”, переведенная на многие языки мира и опубликованная небывалым для подобного рода трудов тиражом в миллионы экземпляров, хотя можно биться об заклад, что далеко не все читатели смогли осилить ее до конца.

В конце этой книги Хокинг обещал нам, что овладение так называемой общей теорией всего позволит ученым “проникнуть в замыслы Бога”. А потому неудивительно, что его новое сочинение “Великий замысел”, написанное в соавторстве с американским физиком Леонардом Млодиновым (The Grand Design, by Stephen Hawking and Leonard Mlodinow. Bantam, 2010), мгновенно  стало бестселлером. О том, в какой мере в ней выполнено обещание автора проникнуть в замыслы Всевышнего, еще предстоит сказать пару слов. Но в целом книга, увы, разочаровывает.

Теория и древо жизни

Почему, будучи полным дилетантом в теоретической физике, я решился критиковать книгу, написанную признанным авторитетом в этой науке? Дело в том, что Хокинг ставит перед собой задачу гораздо более дерзкую ,  чем простое изложение новейших научных теорий. Он пытается ответить на вечные вопросы – как возникла Вселенная и человек в ней, – а также продемонстрировать, что происхождение Вселенной, как и факт зарождения в ней жизни, вполне в состоянии объяснить научные теории. Следовательно, Бог этой Вселенной никак не нужен, из чего можно сделать вывод, что Бога не существует.

Проблемой существования Бога традиционно занималось богословие, с которым ученые иметь дела не хотят, поскольку оно не оперирует методами установления и опровержения истины, принятыми в науке и многократно подтвержденными практикой. Но чем научные методы лучше тех, к которым традиционно прибегало богословие? Данная проблема сегодня является одной из центральных для другой дисциплины с тысячелетней родословной – философии. Эта наука примерно с начала прошлого века разделилась на две ветви, не имеющие друг с другом особо тесных контактов. Одна из них, так называемая аналитическая философия, у истоков которой стояли британец Бертран Рассел и австриец Людвиг Витгенштейн, отказалась от постановки глобальных метафизических проблем и пытается решать частные вопросы, в том числе вопрос о методах научного познания.

Другая ветвь философии, которую аналитики называют континентальной и которая в каком-то смысле выросла из немецкой метафизической традиции, в целом решила, что вопрос об истине попросту бессодержателен и наука является скорее отражением особенностей нашего коллективного сознания на том или ином этапе общественного развития, чем предполагаемой реальности, рассуждать о которой бесполезно.

Поскольку значительная часть аргументов Стивена Хокинга опирается на предположение, что наука в какой-то степени отражает реальное положение вещей в существующем мире, ему было бы вполне естественно обратиться к аналитикам за поддержкой. Но вместо этого он отмахивается от всей философии в целом, утверждая, что она мертва, поскольку не поспевает за последними достижениями науки. Такая демонстрация гордыни не идет ему на пользу, и он очень скоро попадает в ловушку, которую сам же себе и расставил.  Хокинг упоминает об известной беседе императора Наполеона с математиком и астрономом маркизом де Лапласом, который полагал, что, если знать во всех подробностях параметры Вселенной в какой-то конкретный момент, из них можно путем вычислений определить эти параметры для любого момента в прошлом и будущем. Лаплас был сторонником строгого детерминизма, предположения, согласно которому вся история Вселенной представляет собой непрерывную цепь причин и следствий и которое сам Хокинг считает фундаментальным для науки. Когда Наполеон спросил Лапласа, какое же место эта теория оставляет для Бога, ученый ответил ему: “Сир, я не нуждаюсь в этой гипотезе”.

Беда в том, что, если строгий детерминизм действительно соответствует реальному положению вещей, свобода воли в этом мире невозможна, поскольку все наши действия обусловлены материальными причинами и следуют из них автоматически. Если мы берем ложку и окунаем ее в суп, то наш голод – лишь иллюзорная мотивировка, а реальная заключается в том, что миллионы лет назад какой-то атом в отдаленной галактике лишился внешней электронной оболочки, и свободы выбора у нас нет никакой, и от этого момента пролегает цепь обязательных причин и следствий: факт погружения ложки в данный конкретный суп предопределен от века.

Философия находит способы обходить этот парадокс, но поскольку Хокинг эту науку похоронил, ему приходится давать объяснения с помощью подручных средств – он договаривается до мысли, что если кто-то кажется нам обладателем свободной воли, то он ею и обладает. Как тут не вспомнить, что исторически мы лишь сравнительно недавно перестали усматривать свободную волю в любом природном явлении, заклиная, допустим, бога дождя положить конец засухе, будучи в полной уверенности, что он в состоянии сменить гнев на милость. Увы, каким бы замечательным физиком ни был Хокинг, на семинаре по философии ему полагается двойка.

Истина в последней инстанции

При всех популяризаторских способностях Стивена Хокинга его последняя книга ставит непосильную задачу даже перед ним. Он вновь устраивает нам экскурсию по теории относительности, а затем по квантовой механике и электродинамике без единой формулы, фактически ощупью, и можно не сомневаться, что на этом пути значительная часть экскурсантов рассеивается. Но когда речь заходит о теории струн, которая сама по себе представляет довольно заоблачную область математики, даже самому усердному читателю остается верить автору на слово, верить в то, что наша Вселенная – всего лишь одна из многих возможных и что уникальный набор значений фундаментальных физических констант, приведший к возникновению в ней разумной жизни, – лишь случайность, которая в отсутствие вселенных с другими наборами констант вполне могла бы сойти за довод в пользу существования Бога.

К таким выводам приходит так называемая М-теория, объединяющая пять различных теорий струн. Но описать эту теорию сколько-нибудь внятно Хокинг не может, потому что перевод математики такой сложности на обыденный язык разогнал бы последних читателей. С одной из теорий множественности вселенных самую широкую аудиторию познакомил популярный британский писатель Терри Пратчетт, работающий в жанре юмористического фэнтези. На ней построен его роман “Дамы и господа” (1992), представляющий собой также в какой-то степени ремейк шекспировского “Сна в летнюю ночь”. Эта конкретная теория, в свое время предложенная Хью Эвереттом для объяснения квантового парадокса, заключается в том, что любой физически возможный исход “квантового события”, в отдельной вселенной непредсказуемый, реально осуществляется в одной из нескольких альтернативных вселенных. Знаменитый кот Шрёдингера, о котором мы ничего не можем сказать, пока не вскроем ящик, в действительности мертв в одних из бесконечного множества вселенных и жив в других, но сами мы не знаем, в которой из них живем, пока не убедимся в состоянии кота.

На самом деле теорий множественности вселенных сегодня существует несколько, хотя Хокинг нам об этом не сообщает, и все они страдают одним существенным недостатком – у нас нет способа построения эксперимента, который мог бы их опровергнуть или доказать. А именно эксперимент является стержнем научного метода. Нам приходится принимать на веру математические построения, которых большинство из нас не в состоянии понять. Но где гарантия, что они вообще соответствуют чему бы то ни было в реальности?

Фундаментальная слабость книги Хокинга и Млодинова как раз в том и заключается, что они рисуют нам картину мира, вытекающую из различных физических и математических теорий, нередко плохо друг с другом согласуемых, но не могут по-настоящему убедить, что эти теории, при всей своей внутренней стройности, соответствуют фактам. В качестве выхода из тупика авторы предлагают нам импровизированную философскую конструкцию: “Мы прибегнем к методу, который называем “реализмом, зависящим от модели”. Он основан  на идее, что наш мозг толкует данные, получаемые от органов чувств, выстраивая модель мира. Если эта модель успешно объясняет факты, мы склонны приписывать ей, а также составляющим ее элементам и концепциям, качество реальности или абсолютной истины. Но возможны различные способы моделирования физической ситуации, каждый из которых прибегает к разным фундаментальным элементам и концепциям. Если две такие физические теории или модели точно предсказывают одни и те же события, мы не можем считать одну из них более правдивой, чем другая, – мы вправе пользоваться той моделью, какая для нас удобнее”.

Проблема в том, что наши органы чувств не посылают нашему мозгу никаких данных о суперструнах или альтернативных вселенных. Кроме того, мы ведь уже знаем, что Стивен Хокинг отверг философию, объявив ее мертвой, хотя теперь не совсем понятно, что именно он под философией подразумевал. Похоже, он полагает, что любой философский вопрос можно решить путем простых умозаключений, набросанных на салфетке. Но он явно никогда не слышал о так называемом демоне Декарта, который теоретически в состоянии последовательно обманывать наши органы чувств, создавая в нашем мозгу совершенно ложную и вместе с тем логически безупречную картину мира. Сам Декарт выбирался из этого парадокса путем ссылки на всеблагого Бога, который не допустит такого обмана, но ведь Хокинг уверяет, что Бог совершенно не нужен.

Вполне логично, что не верящий в Бога не верит и в демонов, но вот все та же проблема Декарта в изложении современного американского философа-аналитика Хилари Патнэма, занимающегося проблемами философии сознания и философии и методологии науки. Представим себе, что некий безумный ученый извлек наш мозг, никак его не повредив, и поместил в чан с физиологическим раствором, где он получает все необходимое для жизни и нормального функционирования. Через нервные окончания ученый посылает в мозг сигналы, в точности соответствующие тем, какие человек получал бы из окружающего мира. Он также может вступать в контакты с другими людьми (такими же мозгами в чанах), то есть ситуация с его точки зрения, равно как и с точки зрения “окружающих”, ничем  не отличается от жизни в реальном мире. Вся эта гипотеза выглядит совершенно фантастической, но для нас главное, что в ней нет ничего принципиально противоречащего законам природы в том виде, в каком они нам известны. Вопрос: может ли объект такого эксперимента понять разницу между своей ситуацией и реальным миром, каков бы он ни был?

Сам Патнэм пишет, что после многолетних раздумий он нашел решение задачи и оно положительное (я не буду здесь приводить это решение ввиду его сложности), но некоторые коллеги Патнэма сомневаются в том, что данное доказательство состоятельно, и их сомнения пока не развеяны.

Здесь важно иное – то, что, по сути, составляет основной вопрос науки: в какой степени наши теории, иногда очень многоярусные, как в случае тех же суперструн и множественных вселенных, соответствуют реальности, если они так же не поддаются экспериментальной проверке, как и приведенное философское построение? И так ли уж бесполезна философия для людей, пытающихся ни много ни мало создать “общую теорию всего”? Хокинговский “реализм, зависящий от модели”, может быть вполне удовлетворительным на уровне частных объяснений, но полной картины мира он нам дать не в состоянии.

Многие представители религиозной мысли сегодня обвиняют ученых в так называемом сайентизме – своеобразном культе науки, абсолютизирующем ее методы и отвергающем любые другие. На самом деле методы науки интуитивно очевидны для каждого: любая теория должна быть проверяемой, любой эксперимент – воспроизводимым, а любое утверждение должно подразумевать возможный способ своего опровержения. Не очень понятно, что, собственно, тут можно абсолютизировать. Кроме того, наука отвергает авторитеты – проверяемое и истинное утверждение в устах аспиранта побивает непроверяемое и, возможно, ложное в устах Эйнштейна или того же Стивена Хокинга.

Сайентизм, если такой термин оправдан, начинается там, где нас уводят за пределы возможного эксперимента и пытаются с помощью чистой математики, так сказать без единого гвоздя, раз и навсегда объяснить устройство всей Вселенной. Здесь противники сайентизма вправе указать на то, что такое объяснение у нас уже есть – это Священное Писание, и оно не в пример утешительнее, чем теория суперструн.