Наука Плоского мира. Книги 1-4

Возьмем менее шутливый пример: задумайтесь о том, как мы сами анализируем звук. Ученые и инженеры предпочитают раскладывать сложный звук на простые «компоненты», синусоидальные колебания определенной частоты. «Синусоидальная» форма указывает на математическую кривую, которая называется синусоидой и описывает простейший чистый звук. Этот метод называется Фурье-анализом в честь Жозефа Фурье, который использовал его для изучения теплопроводности в 1807. Звук кларнета, к примеру, состоит из трех основных компонент Фурье: колебания, несущего главную частоту (то есть ноту, которую напоминает звучание инструмента), чуть более слабого колебания, имеющего в три раза большую частоту (третья гармоника), и еще более слабого колебания с пятикратной частотой (пятая гармоника). Эта закономерность распространяется только на гармоники с нечетными номерами вплоть до компонент, которые обладают настолько высокой частотой, что человеческое ухо не в состоянии их воспринять.

Сложив все эти Фурье-компоненты, звук кларнета можно синтезировать в цифровой форме[319]. Но можно ли сказать, что компоненты существуют как физические объекты? Спорить на этот счет бесполезно, даже несмотря на то, что мы умеем разделять звук на такие «объекты» и собирать их обратно. С одной стороны, их можно обнаружить, применив к звучанию кларнета подходящие математические методы. В то же время кларнет никоим образом не издает звуки в виде чистых синусоид во всяком случае ему не обойтись без кошмарной возни с подавлением нежелательных компонент, так как иначе это будет не совсем кларнет. С математической точки зрения колебания кларнета лучше всего описываются нелинейным уравнением, которое порождает только сложный колебательный сигнал, а не отдельные Фурье-компоненты. В этом смысле кларнет не генерирует отдельные компоненты, которые затем складываются друг с другом. Он издает звук в виде единого, неделимого пакета.

С помощью этих математических абстракций можно многое узнать о звуках кларнета, но это лишь доказывает, что конкретный математический метод по-своему полезен, и вовсе не означает, что абстракции существуют в действительности. Похожий метод, применяемый для сжатия цифровых изображений, использует вместо звуковых волн полутоновые шаблоны однако в реальном мире изображение не формируется за счет сложения этих компонент.

Может быть, физики просто подбирают разные математические структуры в том смысле, что создают их, исходя из своих методов анализа данных а затем интерпретируют их как фундаментальные частицы? Существуют ли эти фантастические частицы высоких энергий на самом деле или же они являются артефактами сложных возбужденных состояний чего-то другого? И даже если существуют, повлечет ли это какие-то существенные изменения в научном или философском плане? Сегодня мы на свой страх и риск вторгаемся на территорию вопросов о природе реальности, и самый важный из них заключается в том, существует ли нечто подобное в принципе. Мы не уверены на счет ответов, поэтому ограничимся одной лишь постановкой вопросов. И все же нам кажется, что некоторые различные интерпретации одной и той же физической теории могут быть в равной степени справедливы[320], а выбор наилучшей альтернативы зависит от того, что вы собираетесь с ней делать.

С точки зрения фактов хиггс представляет собой небольшой бугорок на графике, который в остальном является совершенно гладкой кривой. Учитывая образ мышления и традиции, характерные для физики частиц, мы интерпретируем этот бугорок именно как частицу. Но нам интересно, каким образом этот бугорок становится центром внимания, в то время как гораздо большие объемы данных, описывающих гладкую кривую, отходят на второй план.

Те же характерные особенности можно увидеть и в более знакомом примере. Наше представление о Солнечной системе со всеми ее планетами, астероидами и кометами, ведущими себя должным образом, было бы подорвано, если бы мы заметили несущийся по небу космический корабль, но приняли его за обычное небесное тело. Он бы стал злоумышленником, нарушающим закон всемирного тяготения. Ведь закон определяет естественный порядок вещей, а значит, космический корабль это аномалия.