Глава 2
Без основ
ДЖЕФРИ ЧУ
Знаменитые слова Исаака Ньютона «Я стою на плечах гигантов» могут относиться к каждому ученому. Все мы обязаны нашими знаниями и вдохновением «родословной» творческих гениев. Сам я в своей работе в области науки и за ее пределами опирался на многих великих ученых; некоторые из них играют значительную роль в этом повествовании. Что касается физиков, то главными источниками вдохновения были для меня два выдающихся человека: Вернер Гейзенберг и Джефри Чу. Чу, которому сейчас за шестьдесят, принадлежит к иному поколению физиков, нежели Гейзенберг, и, хотя он хорошо известен среди физиков-профессионалов, он, конечно, далеко не так знаменит. Однако я не сомневаюсь, что будущие историки науки сочтут его вклад столь же значимым. Если Эйнштейн произвел революцию своей теорией относительности; если Бор и Гейзенберг своей интерпретацией квантовой механики произвели столь радикальные перемены, что даже Эйнштейн отказывался принимать их, то Чу совершил третий революционный шаг в физике XX века. Его «бутстрэпная» теория частиц объединяет квантовую механику и теорию относительности таким образом, что создаваемая им теория со всей полнотой проявляет квантовый и релятивистский аспекты субатомной материи и в то же время является радикальным прорывом в западном подходе к фундаментальной науке.
В соответствии с «бутстрэпной» гипотезой[2] природа не может быть сведена к фундаментальным сущностям вроде фундаментальных «кирпичиков» материи, но должна пониматься исключительно на основе внутренней связности. Вещи существуют благодаря их взаимным отношениям и связям, и вся физика должна вытекать из единого требования, что ее компоненты должны быть взаимосвязаны друг с другом и логически связанными в самих себе. Математическая основа «бутстрэпной» физики – теория S-матриц, матриц рассеяния, созданная Гейзенбергом в 40-е годы и развитая в течение последних двух десятилетий в сложный математический аппарат, прекрасно приспособленный для объединения принципов квантовой механики и теории относительности. Многие физики внесли в это свой вклад, но Джефри Чу был объединяющей силой и философским лидером, во многом подобно тому, как Нильс Бор был объединяющей силой и философским лидером квантовой физики полувеком ранее.
В течение последних 20 лет Чу с сотрудниками использовали «бутстрэпный» подход для создания единой теории субатомных частиц, а также и более общей философии природы. Эта «бутстрэпная» философия не только отказывается от идеи фундаментальных «кирпичиков» материи, но вообще не принимает фундаментальных сущностей – констант, законов или уравнений. Материальная Вселенная рассматривается как динамическая сеть взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств какой-либо части этой сети не является фундаментальным: все свойства одной части вытекают из свойств других частей и общая связанность взаимоотношений определяет структуру всей сети.
Отказ «бутстрэпной» философии от фундаментальных сущностей делает ее, с моей точки зрения, наиболее глубокой системой западного мышления. В то же время она настолько чужда традиционному научному мышлению, что принимается лишь незначительным меньшинством физиков. Большинство физиков предпочитают следовать традиционному подходу, всегда искавшему фундаментальные составляющие материи. В соответствии с этим фундаментальные исследования физики характеризовались все большим проникновением в мир субмикроскопических измерений, вниз, в мир атомов, ядер, субатомных частиц. При этом атомы, затем ядра и адроны (то есть протоны, нейтроны и другие сильновзаимодействующие частицы) рассматривались поочередно как «элементарные частицы», однако не смогли удовлетворить этим ожиданиям. Каждый раз эти частицы сами оказывались составными структурами и каждый раз физики надеялись, что следующее поколение составляющих окажется наконец предельными составляющими материи. Последние кандидаты на роль основных материальных строительных блоков материи – так называемые кварки, гипотетические составляющие адронов, которые до сих пор не наблюдались и существование которых вызывает крайне серьезные теоретические сомнения. Несмотря на эти трудности, большинство физиков по-прежнему придерживаются идеи основных строительных блоков материи, которая глубоко укоренена в нашей научной традиции.