Проблема поиска «единой теории поля»

Начнём с того, что автор (Брайан Грин[12]) старательно изложил многие положения физической теории двух прошедших веков в форме доступного рассказа, без математических формул и выкладок. В то же время для тех, кто владеет математическим аппаратом, в конце книги даны некоторые сноски с формулами (относящиеся к соответствующим местам текста), математически поясняющие те или иные позиции теории автора.

Брайан Грин, автор книги, считает себя последователем Альберта Эйнштейна, который «последние тридцать лет своей жизни провёл в неустанном поиске так называемой единой теории поля — теории, которая смогла бы объединить все взаимодействия, существующие в природе, в единую, всеобъемлющую и непротиворечивую систему»[13]. И, как сообщает автор:

«Эйнштейн не смог осуществить свою мечту. Во многом из-за того, что путь закрывали объективные обстоятельства: в его время некоторые важные свойства материи и взаимодействий либо оставались неизвестными, либо, в лучшем случае, были не до конца осознаны. Однако в течение последнего полувека физики всё новых и новых поколений, добиваясь успехов и терпя неудачи, временами попадая в тупики, продолжали, основываясь на открытиях своих предшественников, добиваться всё более полного понимания принципов устройства мироздания. И вот теперь, спустя много лет после того, как Эйнштейн объявил о своём походе на поиски единой теории, из которого он вернулся с пустыми руками, физики считают, что они смогли наконец выработать теорию, связывающую все эти догадки в единое целое, — единую теорию, которая в принципе способна объяснить все явления. Эта теория, теория суперструн, и является предметом данной книги».

Книга объединяет самые новые научные достижения на уровне макромира и микромира. Автор выстроил своё повествование научной эволюции таким образом, чтобы как можно больше превознести достижения Эйнштейна — даже в тех случаях, когда эти достижения входят в противоречия с более поздними практическими открытиями физиков. Брайан Грин представил Эйнштейна, как «первооткрывателя нелинейности скрытых измерений параметров Вселенной», поскольку именно Эйнштейн теоретически доказал феномен «искривления пространства и времени». В общем А.Эйнштейн стал чуть ли не центральной фигурой, памятником, нового бестселлера.

Все научно-теоретически доказанные и практически проверенные утверждения книги описываются в общем достаточно ясно (последнее не касается Теории суперструн). К тому же о них можно узнать из специальных курсов физики. Но вот новые и новейшие достижения представлены в основном как неподтверждённые опытной практикой гипотезы и изложены без предельной ясности в форме теоретических абстракций. Главная идея книги, подводящая читателя к идее «окончательной теории поля», представляет собой сборку гипотез, основанных на всех предшествующих достижениях науки. Такова в книге вся её IV часть «Теория струн и структура пространства-времени». О ней и сам автор пишет как о незавершённой суперабстракции учёных разных направлений науки:

«Некоторые главы IV части (посвящённые самым последним достижениям) являются несколько более абстрактными, чем остальная часть книги. Я позаботился о том, чтобы вовремя предупредить читателя об этом, и организовал текст так, чтобы такие главы могли быть прочитаны поверхностно или пропущены с минимальным ущербом для понимания материала, содержащегося в книге».

Общая теория относительности А.Эйнштейна долгое время удовлетворяла учёных, занимающихся расчётами передвижений тел в Космосе, движения звёзд, галактик и т.п. крупных тел. Параллельно общей теории относительности развивалась наука о микромире — «квантовая механика, дающая теоретическую базу для понимания вселенной в её наименьших масштабах — молекул, атомов и далее вглубь субатомных частиц, таких как электроны и кварки»[14]. Главным препятствием на пути научно-экспериментального отыскания «окончательной теории поля»[15] было то, что общая теория относительности и квантовая теория друг другу противоречили в том смысле, что их невозможно было свести в единую универсальную теорию о функционировании Вселенной (следующая цитата — из книги, глава I):

«Если вам не приходилось ранее слышать об этом свирепом антагонизме, то вы, наверное, захотите узнать почему. Ответ не составляет большого секрета. За исключением наиболее экстремальных случаев, физики изучают либо объекты малые и лёгкие (как атомы и их составные части), либо объекты огромные и массивные (как звёзды и галактики), но не те и другие одновременно. Это означает, что им достаточно было использовать либо только квантовую механику, либо общую теорию относительности, и они могли как бы невзначай отмахнуться от кричащего предостережения другой теории. На протяжении пятидесяти лет этот подход если и не подпадал под определение «блаженное неведение», то был весьма недалёк от него».

Авторам Теории суперструн представляется, что им это удалось — удалось объединить теорию макромира и теорию микромира. Авторы Теории суперструн совершенно справедливо ставят вопрос: «Возможно ли, чтобы Вселенная была разделена на наиболее фундаментальном уровне, требуя одного набора законов для больших объектов и другого, несовместимого с первым, для малых?». Ответив на этот вопрос «нет», они занялись выработкой универсальной для микромира и макромира теории.

Однако, книга Б.Грина хороша не столько тем, что в ней представлена (весьма абстрактно) гипотеза, названная Теорией суперструн. Она хороша тем, что в популярной форме излагает все самые важные этапы научных теорий, которые последовательно привели учёных к отрицанию прошлых «истин» и заставили на их языке выразить многие важные научные достижения, подтверждающие триединую сущность Мироздания (материя — информация — мhра).

Правда выводы о триединстве остались в глубоких умолчаниях наукообразного повествования, которое почти повсеместно ведётся на базе обычного набора предельно обобщённых категорий — материя-энергия-пространство-время.

В то же время, большой интерес представляет общий ход научной мысли конца XIX — XX вв., когда и происходили главные открытия, создавшие к настоящему времени научную основу для порой весьма правильных выводов о строении Мироздания[16]. Вот этот ход научной мысли, как нам видится, более ценен, чем даже сама весьма абстрактно изложенная гипотеза суперструн. На процессе научного «постижения реальности» стоит остановиться подробнее.