Чтение онлайн

Лидеры фоново-независимых подходов к квантовой гравитации, наоборот, склонны быть людьми, чьи научные взгляды формировались размышлениями длиною в жизнь о глубоких основополагающих проблемах. Легко перечислить тех, чьи раздумья привели к статьям и даже книгам, обращённым к фундаментальным проблемам: Роджер Пенроуз, вероятно, лучше всех известен публике, но можно назвать многих других, включая Джона Баеза, Луиса Кране, Брюса деВитта, Фэй Даукер, Кристофера Исхама, Фотини Маркопоулоу, Карло Ровелли, Рафаэля Соркина и Герарда т'Хоофта.

Напротив, я не могу представить себе типичного струнного теоретика, который предложил оригинальную идею об основаниях квантовой теории или природе времени. Струнные теоретики склонны отмахиваться от этого обвинения ссылаясь на результат, что все эти вопросы решены. Время от времени они признают, что проблемы серьёзны, но быстро сопровождают это допущение заявлением, что слишком рано пытаться решить их. Часто слышно, что мы должны просто продолжать развитие теории струн, поскольку, так как теория струн верна, она должна содержать необходимые решения.

Я ничего не имею против людей, которые занимаются наукой как ремеслом, чей труд основан на мастерстве технических приёмов. Это то, что делает нормальную науку столь влиятельной. Но это фантазия представлять, что фундаментальные проблемы могут быть решены через решение технических проблем в рамках существующих теорий. Было бы прекрасно, если это бы имело место, — определённо, мы все могли бы меньше задумываться, а думать на самом деле тяжело, даже для тех, кто чувствует потребность делать это. Но глубокие, стойкие проблемы никогда не решаются случайно; они решаются только людьми, которые захвачены ими и намереваются решить их непосредственно. Эти люди пророки, и именно поэтому столь важно, чтобы академическая наука приглашала их, вместо того, чтобы исключать их.

Наука никогда не была организована дружелюбным для пророков образом; ситуация с трудоустройством Эйнштейна вряд ли единственный пример. Но сто лет назад академия была намного меньше и намного менее профессиональна, и хорошо подготовленные посторонние были не уникальны. Это было наследием девятнадцатого столетия, когда большинство делающих науку людей были энтузиастами-любителями, или достаточно богатыми, чтобы не нуждаться в работе, или достаточно убедительными, чтобы они смогли найти покровителей.

Прекрасно, вы можете сказать. Но кто такие пророки? Они по определению в высшей степени независимые и само-мотивированные индивидуальности, которые так преданы науке, что они будут делать её, даже если они не смогут жить за её счёт. Таких должно быть несколько, даже если наша профессионализированная академия недружелюбна к ним. Кто они и что они ухитряются делать, чтобы решить великие проблемы?

Они скрыты прямо перед глазами. Они могут быть распознаны по их отказу от предположений, в которые верит большинство из остающихся нас. Позвольте мне представить вам некоторых из них.

Мне весьма трудно поверить, что СТО неверна; если это так, то имеется выделенное состояние покоя и как направление, так и скорость движения должны быть, в конечном счёте, определимы. Но вокруг имеется несколько теоретиков, которые не имеют трудностей с этой концепцией. Тэд Джэкобсон является моим другом, с которым мы работали над статьёй по квантовой механике петлевой квантовой гравитации. Вместе мы нашли первое точное решение ключевого уравнения, известного как уравнение Уилера-деВитта [138] . Но когда петлевая квантовая гравитация двинулась вперёд, у Джэкобсона усилился пессимизм. Он не думал, что петлевая квантовая гравитация могла бы работать, а также он не думал, что она достаточно глубока. После обдумывания всего этого он начал задавать вопросы о самом принципе относительности и начал верить в возможность преимущественного состояния покоя. Он потратил годы, развивая эту идею. В главах 13 и 14 я отмечал, что если СТО неверна, эксперимент может вскоре нам об этом сказать. Джэкобсон и его студенты в Университете Мэрилэнда находятся среди лидеров по поиску экспериментального теста СТО.

Другим пророком, который оспорил всю схему относительности, является Жоао Магуэйджо (см. главу 14). У него не было выбора, поскольку он придумал и влюбился в идею, которая противоречит СТО, — что скорость света могла быть намного больше в ранней вселенной. Статьи, которые он об этом писал, объективно просто непротиворечивы — и они определённо не имеют смысла без предположения, что принцип относительности должен быть отброшен или, по меньшей мере, модифицирован.

Далее имеются необузданные парни из физики твёрдого тела — достигшие совершенства физики, которые сделали большие карьеры, объясняя реальные вещи по поводу поведения реальных веществ. Я упоминал Роберта Лафлина, который был удостоен Нобелевской премии в 1998 года за его вклад в «открытие новой формы квантовой жидкости с возбуждениями, имеющими дробный заряд», Григория Воловика из Института теоретической физики имени Ландау в Москве, который объяснил поведение определённых разновидностей очень холодного жидкого гелия, и Ксао-Гань Вена. Эти люди являются мастерами-ремесленниками и пророками одновременно. Делая, возможно, лучшую и саму важную нормальную науку последних нескольких десятилетий, они решили приложить свои руки к глубоким проблемам квантовой гравитации, и они начали с идеи, что принцип относительности неверен, что он является просто приблизительным, эмерджентным феноменом. Другим таким пророком/ремесленником является Джеймс Бьёркен, физик, занимающийся частицами. То, что мы знаем, что протоны и нейтроны содержат кварки, является в большой степени следствием его прозрений.

Одним из великих пророков является Хольгер Беч Нильсен из Института Нильса Бора. Он был изобретателем теории струн, и он имеет на своём счету много других ключевых открытий. Но на долгие годы он изолировался от генерального направления физики, защищая то, что он назвал хаотической динамикой. Он уверен, что самое полезное предположение, которое мы можем сделать в отношении фундаментальных законов, это что они являются хаотическими. Всё, о чём мы думаем как о внутренне правильном, вроде относительности и принципов квантовой механики, он рассматривает как второстепенные факты, которые появляются из фундаментальной теории, настолько лежащей за пределами наших представлений, что мы можем также считать, что её законы хаотичны. Его моделями являются законы термодинамики, которые использовались как основанные на принципах, но сегодня понимаются как наиболее вероятный способ, которым будут вести себя большие количества атомов, находящихся в хаотическом движении. Это может и не быть верным, но Нильсен удивительно далеко продвинулся в своей анти-унификационной программе.

Имеется очень короткий список струнных теоретиков, которые делали постоянные вклады в науку на уровне тех, которые завещаны указанными джентльменами. Как же струнные теоретики — или, в этом же смысле, петлевые теоретики — отвечают на настойчивые предостережения этих достигших совершенства физиков, что, возможно, мы все сделали ошибочное предположение? Мы их игнорируем. Да, на самом деле, вылезая вон из кожи. По правде говоря, мы смеёмся над ними за их спинами, а иногда чуть только они покинут помещение. Занятие физикой уровня Нобелевской премии — или даже выигрыш самой премии — очевидно, не защищает вас, когда вы подвергаете сомнению общепринятые предположения, такие как СТО и ОТО. Я был шокирован, когда Лафлин сказал мне, что на него давит его департамент и финансирующее агентство, чтобы он занимался нормальной наукой в области, в которой он работал, вместо того, чтобы тратить время на его новые идеи о пространстве, времени и гравитации. Если такой личности после всех её свершений, включая Нобелевскую премию, нельзя доверить охотиться за своими глубочайшими идеями, что же тогда означает академическая свобода?

К счастью для физики, мы скоро узнаем, верна СТО или нет. Большинство моих друзей ожидает, что экспериментальные наблюдения проявят эти величайшие человеческие глупости. Я надеюсь, что борцы с предрассудками ошибаются и что СТО пройдёт этот тест. Но я не могу избавиться от опасений, что, возможно, именно мы ошибаемся, а они правы.

Так много по вопросам к относительности. Что, если квантовая теория неверна? Это чувствительное, уязвимое место всего проекта квантовой гравитации. Если квантовая теория не верна, тогда попытки объединить её с гравитацией будут гигантской тратой времени. Кто-нибудь думает, что это так?

Да, и один из них Герард т'Хоофт. В качестве аспиранта в Университете Утрехта, т'Хоофт доказал вместе с более старым соратником, что квантовые теории Янга-Миллса были последовательными, открытие, которое сделало возможной всю стандартную модель, и он вполне заслужил Нобелевскую премию за эти достижения. Это только одно из его многих фундаментальных открытий по поводу стандартной модели. Но в последнее десятилетие он стал одним из самых смелых мыслителей над фундаментальными проблемами. Его главная идея названа голографическим принципом. Как он его формулирует, не существует пространства. Всё, что происходит в регионе, который мы используем для размышлений как пространство, может быть представлено как имеющее место на поверхности, окружающей данное пространство. Более того, описание мира, который существует на этой границе не является квантовой теорией, а является детерминистической теорией, которая, как он уверен, заменит квантовую.