Гиперпространство: Научная одиссея через параллельные миры, дыры во времени и десятое измерение

Знание конечно, незнание бесконечно; в интеллектуальном отношении мы стоим на островке посреди бескрайнего океана необъяснимого. Наша задача – с каждым новым поколением отвоевывать еще клочок суши.

Томас Гексли

Вероятно, одним из самых значительных открытий прошлого века в области физики стало понимание, что природа на ее самом фундаментальном уровне проще, чем можно было предположить. Несмотря на то что математическая сложность десятимерной теории достигает головокружительных высот, открывающих новые области математики, ее основные концепции, способствующие объединению, например многомерное пространство и струны, отличаются простотой и геометричностью.

Судить об этом еще слишком рано, но, возможно, будущие историки науки, оглядываясь назад, на беспокойный XX в., признают одной из величайших концептуальных революций появление таких теорий многомерности пространства-времени, как теория суперструн или теория Калуцы – Клейна. Как концентрические окружности Коперника упростили представление о Солнечной системе и опровергли роль Земли в качестве центра Вселенной, так и десятимерная теория обещает значительно упростить законы природы и развенчать привычные представления о трехмерном мире. Как мы видели, принципиально важно было понять, что трехмерная модель мира, например Стандартная модель, «слишком мала» для объединения всех фундаментальных сил природы в одной всеобъемлющей теории. Пытаясь втиснуть четыре фундаментальные силы в трехмерную теорию, мы получаем уродливое, надуманное и совершенно некорректное описание природы.

Таким образом, главная идея теоретической физики последнего десятилетия состоит в том, что фундаментальные законы физики упрощаются в высших измерениях и что все физические законы, по всей видимости, могут быть объединены в десяти измерениях. Эти теории позволяют свести огромный объем информации к лаконичной и элегантной модели, объединяющей две величайшие теории XX в. – квантовую и общую теорию относительности. Пожалуй, пора поговорить о значении десятимерной теории для будущего физики и науки, обсудить споры между сторонниками редукционизма и холизма в природе, а также эстетическую связь физики, математики, религии и философии.

Десятимерность и эксперимент

В приливе воодушевления и суматохе, которыми сопровождается рождение любой значительной теории, легко забыть о том, что в конечном счете любая теория должна опираться на фундамент эксперимента. Какой бы элегантной и прекрасной ни казалась теория, если она не согласуется с реальностью, она обречена.

Гёте писал: «Теория, мой друг, суха, но зеленеет жизни древо». История неоднократно подтверждала правильность этого точного замечания. Известно немало примеров ошибочных теорий, которые годами держались на одном только авторитете недалеких, но влиятельных ученых. Порой противостояние власти косных мастодонтов от науки становилось политически рискованным предприятием. Многие из таких теорий удавалось опровергнуть лишь с помощью убедительных экспериментов, наглядно демонстрирующих их некорректность.

Так, благодаря славе и значительному влиянию Германа фон Гельмгольца в Германии XIX в. его теория электромагнетизма пользовалась среди ученых гораздо большей популярностью, чем сравнительно малоизвестная теория Максвелла. Но, несмотря на всю известность Гельмгольца, в конце концов эксперименты подтвердили теорию Максвелла, и теория Гельмгольца была предана забвению. Аналогично, когда Эйнштейн выдвинул теорию относительности, многие влиятельные ученые нацистской Германии, такие как нобелевский лауреат Филипп Ленард, травили Эйнштейна, пока в 1933 г. не выжили его из Берлина. Таким образом, в любой науке, особенно в физике, большую и важную работу выполняют экспериментаторы, не позволяющие теоретикам отклониться от истины.

Виктор Вайскопф, физик-теоретик из Массачусетского технологического института, однажды охарактеризовал взаимоотношения между теоретической и экспериментальной наукой: существует три типа физиков – «строители машин» (те, кто строит ускорители частиц, благодаря которым возможно проведение экспериментов), экспериментаторы (которые планируют и проводят эксперименты) и теоретики (разрабатывающие теорию с целью объяснения экспериментов). Затем он сравнил работу ученых всех трех типов с плаванием Колумба в Америку.