В новом выпуске подкаста Брайана Китинга известный британский физик и биограф Грэм Фармело делится мыслями о современном состоянии фундаментальной науки, зафиксированном в его книге «Вселенная говорит на языке чисел». Собеседники подробно анализируют глубокий кризис, в котором оказалась теоретическая физика из-за отсутствия прорывных данных с Большого адронного коллайдера, и спорят о жизнеспособности теории струн. Через призму личных воспоминаний о Фримене Дайсоне, дискуссий с Митио Каку и разборов подходов Эда Виттена и Нимы Аркани-Хамеда авторы пытаются нащупать контуры будущей научной революции.
🧩 Мечта о «Теории всего» против прагматизма 0:54
В современной научно-популярной культуре существует явная одержимость созданием «Теории всего» (Theory of Everything, TOE), которая призвана объединить все четыре фундаментальных взаимодействия. Однако Брайан Китинг задается вопросом, не совершает ли сообщество методологическую ошибку, пытаясь перепрыгнуть через этап Великого объединения (Grand Unified Theory, GUT), ведь физики до сих пор не имеют общепринятого механизма слияния трех сильных взаимодействий.
Грэм Фармело выражает сдержанную позицию по этому поводу:
«Существует определенная опасность излишней драматизации того, чем занимаются физики-теоретики. Мне гораздо ближе более простое определение: мы ищем теорию самых фундаментальных взаимодействий в природе, которые не построены из чего-то более глубокого».
По мнению Фармело, физикам необходимо сохранять научное смирение. Он ссылается на своего покойного друга, нобелевского лауреата Филипа Андерсона, который напоминал, что даже обладая Стандартной моделью во всей её красе, невозможно предсказать форму цветной капусты. Фундаментальная физика покрывает лишь малую, пусть и крайне значимую долю научной картины мира, и ожидать появления формулы на футболке, из которой напрямую будет следовать все остальное, по мнению гостя, является явным преувеличением.
🔢 Язык математики и «синдром самозванца» у великих 5:11
Обсуждая популяризацию науки и громкие метафоры вроде «уравнения Бога» в трудах Митио Каку, собеседники затронули психологические аспекты академической жизни. Брайан Китинг вспоминает свой разговор с нобелевским лауреатом Барри Бэришем, который признался, что испытал ошеломляющий «синдром самозванца», когда расписывался в журнале получения золотой медали и увидел надпись «Альберт Эйнштейн». При этом сам Эйнштейн, как отмечается в книге Фармело, считал Исаака Ньютона величайшим творцом в истории западной культуры. Ньютон же, в свою очередь, рассуждал не столько о физике в современном понимании, сколько о Боге, чувствуя собственное несовершенство перед фигурой Христа.
Говоря о роли математики, Фармело апеллирует к знаменитой лекции Поля Дирака 1939 года. По мнению Дирака, Вселенная изъясняется на языке математики, и человечество способно познавать её законы не только через эмпирические наблюдения, но и через математическое творчество.
Фармело подчеркивает критически важные аспекты этого подхода:
- Физика и математика — это принципиально разные дисциплины, и большинство физиков не занимаются чистыми математическими исследованиями.
- Каждый фундаментальный шаг вперед в физике XX века (квантовая механика, общая теория относительности) неизменно облекался в еще более красивую и универсальную математическую форму.
- Дирак не оставил безупречного определения «красивой математики», лаконично отметив, что математики сами прекрасно понимают, о чем речь.
По словам гостя, математическая красота может служить путеводной звездой для теоретиков, но сама по себе работа с формулами не приведет к амбициозным физическим теориям без колоссального опыта и научного чутья.
💥 Тупик Большого адронного коллайдера и жажда новых Рутерфордов 10:02
Сегодня фундаментальная наука столкнулась с парадоксальной ситуацией: Стандартная модель элементарных частиц работает слишком хорошо, гораздо лучше, чем кто-либо смел надеяться. Запуск Большого адронного коллайдера (БАК) принес блестящее экспериментальное подтверждение существования бозона Хиггса — последнего кирпичика в стене Стандартной модели. Однако, к огромному удивлению ученых, БАК не выявил никаких следов суперсимметрии или дополнительных пространственных измерений на более высоких энергиях.
Фармело признается, что лично участвовал в разработке черновика пиар-стратегии БАК для Британского исследовательского совета. В этом внутреннем документе ученые зафиксировали около дюжины потенциальных открытий, которые ожидали от ускорителя, включая крупномасштабные новые измерения. В реальности же был обнаружен только бозон Хиггса.
В условиях дефицита новых экспериментальных подсказок многие элитные физики пребывают в растерянности. Фармело отмечает:
«Если бы у нас сегодня был выбор между новым Эйнштейном и новым Рутерфордом, мы бы без колебаний выбрали Рутерфорда, потому что нам отчаянно нужны свежие экспериментальные зацепки».
По мнению Китинга, функции «поставщика подсказок» сегодня переходят к астрофизике и космологии. В качестве примера он приводит эксперимент KATRIN, зафиксировавший верхний предел массы нейтрино на уровне электронвольта. Будущие проекты, такие как обсерватория Саймонса (Simons Observatory), исследующие реликловое излучение (CMB), способны дать теоретикам новые ориентиры через низкоэнергетические космические феномены.
🕸️ Эд Виттен, теория струн и «просто слова» петлевой квантовой гравитации 16:42
Особое место в дискуссии занимает фигура Эда Виттена (Ed Witten), которого Стивен Вайнберг называл «глубоким, глубоким, глубоким». Китинг выражает удивление его нынешней активностью в публичном поле и тем, что его последние работы посвящены весьма специфическим темам вроде гипотезы о Девятой планете как первичной черной дыре.
Фармело призывает не спешить с выводами и делится цитатой Виттена из личного интервью, которую считает чрезвычайно весомой:
«Теория струн (включая M-теорию) — это единственное интересное обобщение квантовой теории поля Янга — Миллса».
При этом, по словам Фармело, Виттен открыто называет альтернативную концепцию — петлевую квантовую гравитацию (Loop Quantum Gravity), продвигаемую Карло Ровелли и Ли Смолиным, — «просто словами». Фармело считает, что если бы он сам работал над петлевой гравитацией, подобные заявления от человека калибра Виттена заставили бы его серьезно беспокоиться.
Главной проблемой теории струн на данном этапе эксперты называют то, что её до сих пор полностью не понимают. После грандиозного триумфа первой и второй струнных революций в 1980-х и 1990-х годах исследователям стало крайне трудно наглядно и понятно коммуницировать свой прогресс широкой аудитории и решать накопившиеся внутренние противоречия.
⚖️ Критерии оценки «Теории всего» и консервативная революция 26:50
Для построения строгого критерия (рубрики) оценки потенциальных кандидатов на статус «Теории всего» ученые должны опираются на жесткие рамки. Фармело утверждает, что любая новая концепция обязана воспроизводить абсолютно все успешные предсказания предыдущих теорий. Главным уроком теоретической физики конца XX века гость называет поразительную силу объединения двух изначально чуждых друг другу столпов — квантовой механики и теории относительности.
Их синтез, реализованный усилиями Фримена Дайсона, Джулиана Швингера, Ричарда Фейнмана и Синъитиро Томонаги, привел к созданию квантовой электродинамики, точность предсказаний которой измеряется множеством знаков после запятой.
Историческим примером идеального ученого Фармело считает Макса Планка, которого он характеризует как «консервативного революционера»:
- Планк был крайне консервативным физиком, чей научный руководитель утверждал, что в физике больше нечего открывать.
- Он совершил радикальный шаг, математически обосновав, что излучение исходит квантами.
- Первоначально эта математическая модель выглядела безумной и лишенной физического смысла, пока Эйнштейн не прояснил её фундаментальное значение.
Фармело задается вопросом: не упускает ли современное сообщество из виду некое столь же радикальное и масштабное озарение, которое могло бы мгновенно разрешить текущую путаницу в теориях? При этом Китинг отмечает тревожную тенденцию: если формулы Планка ($E = h\nu$) или Эйнштейна ($E = mc^2$) состояли из нескольких символов, обеспечивая колоссальное сжатие информации, то современные выкладки Нимы Аркани-Хамеда и его коллег занимают по 100 страниц сложнейшего математического текста.
🗣️ Война в Твиттере и потеря уважения к авторитетам 37:06
Отсутствие проверяемых предсказаний и проблема «ландшафта теории струн» (наличие $10^{500}$ возможных вариантов вакуума) вызывают острую критику в академической среде. Митио Каку жестко атакует оппонентов, заявляя, что в их теориях нет даже фермионов, а теория струн способна «выдать слона, который будет вилять хвостом». Однако, по мнению Фармело, позиция Каку излишне триумфальна и застряла в 1980-х годах. В условиях очевидных вызовов обычные люди имеют полное право на скептицизм.
Фармело с сожалением констатирует глубокий культурный сдвиг в современном обществе:
- Происходит повсеместная потеря уважения и почтения к научным авторитетам, когда ведущих мировых теоретиков публично критикуют в соцсетях дилетанты.
- Со стороны струнных теоретиков отсутствует трезвый, уважительный и аргументированный ответ публичным критикам, таким как Сабина Хоссенфельдер или Ли Смолин.
- Вместо прямых уважительных дискуссий научные споры превратились в агрессивные «разборки» на платформе Twitter через посредников.
Гость сравнивает поведение струнных физиков со стратегией биолога Ричарда Докинза, который в определенный момент принципиально отказался от дебатов с креационистами, заявив, что в них невозможно победить.
При этом Брайан Китинг напоминает, что даже Карл Поппер признавал право на существование временно опровержимых или недоказуемых концепций, поскольку они оттачивают и стимулируют развитие истинной финальной теории. В качестве исторического примера приводится работа Джеймса Клерка Максвелла, который строил сложные механические модели из шестеренок и колес для описания распространения света. Если бы во времена Максвелла существовал Twitter, его наверняка затравили бы, продвигая хэштеги в духе «этот шотландский дурак».
🕯️ Фримен Дайсон: лучше быть интересным, чем правым 51:17
Особое тепло в беседе вызывают воспоминания о выдающемся математическом физике Фримене Дайсоне (Freeman Dyson), который был первым гостем подкаста Брайана Китинга. Китинг рассказывает, как Дайсон регулярно приходил к его семье на шаббатние ужины и увлеченно беседовал с его маленькой дочерью, несмотря на разницу в возрасте почти в 90 лет.
Дайсон обладал уникальным, шелковым литературным стилем и потрясающей самоиронией. По словам Фармело, Дайсон утверждал, что умеет делать в жизни только две вещи: решать задачи и писать эссе.
Важной чертой характера Дайсона был его сознательный, игровой контриаризм. Фармело делится популярной присказкой, бытовавшей в Принстонском институте перспективных исследований:
«Фримен Дайсон скорее предпочел бы быть интересным, чем безоговорочно правым».
Он обожал провоцировать коллег и менять ракурс дискуссии. Например, Дайсон заявлял, что Уинстон Черчилль был лишь вторым по значимости лидером Великобритании в военные годы, а лучшим являлся Невилл Чемберлен. Он критиковал БАК, считая его неэффективным вложением средств, и утверждал, что в теории струн занято слишком много людей.
Китинг иллюстрирует принципиальность Дайсона классическим письмом, в котором тот отказался написать короткий хвалебный отзыв (бёрб) для книги Брайана, сформулировав жесткое правило: никогда не давать рецензий на книги, которые не были прочитаны от корки до корки. Этот отказ Китинг впоследствии успешно использовал как вежливую отговорку, когда его самого попросили за неделю написать бёрб для 600-страничной книги Стивена Мейера «Возвращение гипотезы Бога».
🚀 Нима Аркани-Хамед и вера в силу нулевого результата 58:04
Финальная часть интервью посвящена Ниме Аркани-Хамеду (Nema Arkani-Hamed), которого Фармело называет физиком до мозга костей. Аркани-Хамед одержим поиском скрытого порядка во Вселенной, его работа над амплитудами рассеяния (scattering amplitudes) базируется на жестком, бескомпромиссном слиянии квантовой механики и специальной теории относительности. По словам Фармело, Нима погрузился в эту сложнейшую область с усердием скромного аспиранта.
Характеризуя преданность Аркани-Хамеда чистой науке, Фармело приводит показательную историю:
- Когда Нима только начинал сотрудничество с коллегами в области амплитуд, он сразу поставил жесткое условие.
- «Если на Большом адронном коллайдере всплывут реальные данные, я бросаю все текущие выкладки и ухожу заниматься ими».
В завершение беседы спикеры противопоставляют страсть Нимы позиции «старой гвардии» в лице нобелевского лауреата Герарда ’т Хоофта (Gerard 't Hooft) и Александра Полякова. ’Т Хоофт сегодня скептически относится к современным струнным трендам и пытается переформулировать основы квантовой механики.
Когда Фармело указывает Ниме на то, что у физиков прошлого поколения вроде Вайнберга, ’т Хоофта или Полякова всегда были на руках реальные экспериментальные данные, Аркани-Хамед отвечает, что БАК на самом деле дает ценнейшие данные. По мнению Нимы, интерпретация нулевого результата — это важнейшая задача, подобная тому, как Эйнштейн переосмыслил «провальный» эксперимент Майкельсона — Морли, заложив основу теории относительности.
