Теории всего на свете

Интуиция большинства людей подскажет им ответ: «Какие-то ничтожные доли миллиметра». Однако правильный ответ – почти 16 см. По собственному опыту могу заключить, что интуитивно к этой величине оказываются близки лишь представители двух профессий – математики и портные. Мне же верный ответ представляется чем-то невероятным. Я узнал об этой задаче, учась в художественном вузе, и провел чуть ли не весь вечер за расчетами, проверяя и перепроверяя ответ: моя интуиция оскорбленно вопила, не веря этой цифре.

Несколько лет спустя, в Сан-Франциско, в интерактивном музее «Эксплораториум» моя интуиция получила еще один удар. Я впервые увидел компьютерную демонстрацию «Жизни» Джона Конвея. Если кто не знает, это простенькая сетка, в которой расположены точки, ведущие себя по простым и строгим правилам. Эти правила определяют, какие точки останутся жить, какие погибнут, а какие породят себе подобных. Никаких фокусов, никаких творческих изысков, лишь элементарные правила. Вся система кажется до того примитивно-прозрачной, что от нее не ждешь никаких сюрпризов. На самом же деле сюрпризов тут возникает множество. Сложность и «природоподобность» эволюции таких узоров, состоящих из точек, полностью обманывает ожидания и предсказания. В самом начале вы меняете положение всего одной точки – и вся история разворачивается совершенно по-другому. Внесите крошечное изменение в одно из правил – и произойдет взрывной рост популяции точек или же мгновенный Армагеддон. При этом интуиция не позволяет вам заранее угадать, что случится с популяцией точек – процветание или быстрая гибель.

Эти два примера с большим изяществом демонстрируют мне следующее:

а) «детерминистский»[57] не значит «предсказуемый»;

б) наша интуиция плохо помогает нам разбираться во взаимодействии простых правил и начальных условий (более того, человеческий мозг может изначально быть ограничен в своей способности интуитивно постигать некоторые вещи – скажем, квантовую физику или теорию вероятностей);

в) интуиция – не какой-то псевдомистический глас извне, вещающий через нас, а лишь своего рода быстрая и неряшливая обработка нашего предшествующего опыта (вот почему портные, давая ответ на вопрос о Земле и ленте, оказались столь сообразительными). Этот прибор обработки информации способен иной раз выдавать впечатляющие результаты с астрономической скоростью. Однако следует помнить: полученные результаты могут оказаться совершенно неверными.

Механизм Хиггса

Лиза Рэндалл

Физик (Гарвардский университет); автор книги Knocking on Heaven’s Door: How Physics and Scientific Thinking Illuminate the Universe and the Modern World («Стучась в небесную дверь: как физика и научное мышление открывают тайны Вселенной и современного мира»)

По большому счету, красота науки – в отсутствии у нее субъективности. Так что вопрос «Какое у вас любимое глубокое, красивое и элегантное объяснение?» может смутить настоящего ученого: для него объективные слова здесь – лишь «какое», «у», «вас», «или» и (в идеальном научном мире) «объяснение». Красота и изящество, конечно, играют роль в науке, но отнюдь не являются арбитрами истины. Впрочем, я готова признать, что простота (которую часто путают с изяществом) иной раз может служить полезным критерием «объяснительной силы» теорий и гипотез.

Но если все-таки отвечать на вопрос без уверток, то я выберу объяснение, которое кажется мне совершенно очаровательным и относительно простым и которое даже, пожалуй, можно проверить не более чем за год. Это механизм Хиггса, названный в честь физика Питера Хиггса, который его и описал. По всей видимости, механизм Хиггса отвечает за массы элементарных частиц, подобных электрону. Если бы электрон обладал нулевой массой (как фотон), он бы не соединялся с другими частицами, образуя атомы, и никакие структуры в нашей Вселенной не возникли.

Так или иначе, экспериментальное измерение масс элементарных частиц показало, что эти массы не равны нулю. Проблема лишь в том, что они нарушают фундаментальную структурную симметрию, которая, как нам известно, присутствует в физическом описании частиц: если считать, что элементарные частицы обладают массой с самого начала, теория будет предсказывать абсурдное поведении частиц с околосветовой скоростью и высокой энергией: к примеру, она будет давать вероятности взаимодействия, превышающие единицу.

Так что здесь кроется серьезная загадка. Это и пытается разъяснить механизм Хиггса. Мы еще до конца не знаем, действительно ли он в ответе за возникновение массы у элементарных частиц, но пока никто не нашел другого удовлетворительного объяснения.