Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Сборник

Такой обмен казался полезным и определенно был забавным. Тесное взаимодействие обеспечило быстрый прогресс в проверке новых идей. Хотя поиски физики не-Стандартной модели привели скорее к новым ограничениям, нежели к открытию, это было захватывающе интересно – проводить измерения, которые могли бы дать свидетельства в пользу Теории Великого Объединения – то есть теории, которая, в отличие от Стандартной модели, объединившей три фундаментальных взаимодействия, объединила бы все четыре. Однако в нашу эру ограниченных ресурсов требуется более скрупулезная работа мысли. Самое время критически пересмотреть наши теоретические основы.

Включение доводов красоты в научный инструментарий позволило совершить огромные скачки

вперед. Стремление к элегантности решений снова и снова помогало ученым открывать основополагающие структуры. Именно благодаря красоте науки многие из нас решили стать учеными. Я не хочу сказать, что мы должны навсегда отказаться от эстетического аргумента. Но в физике частиц мы сейчас переживаем период, очень богатый новыми данными – после многих лет, когда эти данные были весьма скудны (во всяком случае, на переднем крае изучения энергии).

В научной практике сейчас нет ничего более важного, чем позволить этим данным сказать свое решающее слово, а данные, которыми мы располагаем, могут многое сообщить о стандартной модели. Еще больше зависит от того, какие эксперименты мы решим проводить в будущем.

На этом этапе при 96 % «темного» содержимого Вселенной (материи и энергии) было бы ошибкой считать, что эстетические соображения в качестве аргумента в пользу той или другой теории могут как-то уравновесить противоречия. У нас пока нет объяснения темной энергии, у нас нет экспериментального подтверждения существования темной материи, нам пока непонятен механизм асимметрии материя – антиматерия – пока у нас так много пробелов, нам не стоило бы так уж заботиться об элегантности. Теоретики будут продолжать искать Теорию Великого Объединения, добиваясь прогресса в том числе через развитие математики. У экспериментаторов есть возможность и обязанность указать направление для этих поисков, продолжая свою агностическую охоту за противоречиями между нашими данными и предсказаниями Стандартной модели. Разумеется, это включает и доскональное измерение новооткрытого бозона Хиггса.

Мы готовы признать, что некоторые из моделей, разработанных нашими блестящими коллегами-теоретиками, могут оказаться чем-то вроде длинного паса наудачу, который неожиданно завершается изумительным (по-настоящему изумительным!) голом. Но больше похоже на то, что на следующий, значительно более высокий уровень познания мы поднимемся не в результате случайной удачи: нас заставят туда подняться жестко, болезненно детерминированные экспериментальные данные.

Естественность, иерархия и пространство-время

Мария Спиропулу

Профессор физики, Калифорнийский технологический институт.

Концепции «естественности», иерархии и пространства-времени в том виде, в каком они сегодня приняты в физике, будут отправлены в отставку скорее раньше, чем позже.

«Стратегия» естественности и «проблема» иерархии в построении теоретических моделей для теорий, расширяющих Стандартную модель частиц и их взаимодействий (назовем ее в духе Дэвида Гросса Стандартной теорией, СТ), рассыпаются в пыль при измерениях недавно открытого хиггсоподобного бозона. Я буду называть эту частицу хиггсоподобной, пока она не будет исчерпывающе измерена на Большом адронном коллайдере. Тем не менее мы уже выдумали сценарий того, как все должно выглядеть с появлением хиггсовского элементарного скалярного поля, – сценарий, которому реальный мир, кажется, вовсе не собирается следовать.

Итак, рабство, в которое нас загнала необходимость быть «естественными», а не «тонко настроенными» (субъективные идеи, которые надо было отвергнуть уже давно), отменяется прямо на наших глазах, а путь к высокой энергии может

оказаться на удивление более сложным, чем мы предполагали.

К концу этого пути (а конца может и не быть, если дорога опишет кривую и мы вернемся в исходную точку) гравитация и пространство-время тоже окажутся в беспорядочной куче старомодных, безумных физических идей и нам тоже придется их обновить – или даже вовсе от них избавиться.

Из физических идей, связанных с этой темой, может в том числе рассыпаться идея о том, что темная материя состоит из частиц. Уже на подходе масштабные революции (и открытия), касающиеся фундаментальных свойств нашей квантовой Вселенной.

Ученые должны узнать все, что поддается научному познанию

Эд Реджис

Писатель, популяризатор науки. Соавтор (с Джорджем Чёрчем) книги Regenesis («Новое сотворение мира»).

В 1993 году нобелевские лауреаты по физике Стивен Вайнберг и Леон Ледерман опубликовали книги, в которых предполагали, что строящийся в Ваксахачи, штат Техас, 54-мильный ускоритель частиц, Сверхпроводящий суперколлайдер (ССК), будет в состоянии обнаружить неуловимый бозон гипотетического скалярного поля Хиггса. Ледерман – отчасти в шутку – именовал бозон Божественной частицей (книги Вайнберга и Ледермана назывались соответственно Dreams of a Final Theory («Мечты об окончательной теории») и The God Particle («Божественная частица»)). По какому-то удивительно несчастливому совпадению обе книги вышли как раз в тот момент, когда Конгресс США принял решение окончательно и бесповоротно закрыть финансирование проекта суперколлайдера.

Может, это было и к лучшему, поскольку в 2012 году ученые обнаружили бозон Хиггса с помощью инструмента гораздо меньшего размера – 17-мильного Большого адронного коллайдера (БАК) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) под Женевой.

Новое открытие в науке часто ставит сразу несколько новых вопросов. Не стал исключением и бозон Хиггса. Почему у этой частицы именно такая масса? Не состоит ли бозон Хиггса из каких-то иных, «более элементарных», частиц, которые позволят объяснить некоторые его свойства? Может быть, помимо бозона Хиггса надо ожидать открытия еще каких-то подобных частиц? К сожалению, в теории элементарных частиц поиск ответов на подобные вопросы становится все более дорогим, непозволительно дорогим. К тому моменту, как проект ССК был отменен, его предполагаемая стоимость выросла с изначальных 3,9 млрд долларов до 11 млрд с лишним в 1991 году. Но вот насколько на самом деле ценны ответы на все новые вопросы о частице Хиггса? Например, сколько бы вы заплатили за такие ответы, если оптимистично предположить, что вы вообще способны понять вопросы типа «как бозон Хиггса объясняет (если объясняет) феномен спонтанного нарушения симметрии электрослабых взаимодействий»?

Наука уже давно достигла такого уровня, что некоторые виды нового знания можно получить только путем строительства приборов столь абсурдно космических масштабов, что это даже комично. Стоимость этих устройств также вполне космическая. В этом плане имеет смысл задаться вопросом: а действительно ли нам нужно знание, которое можно добыть только с помощью этих питающихся долларами левиафанов?

Явно не смущенные отказом Конгресса от финансирования суперколлайдера, ученые из Лаборатории Ферми (ускоритель которой был сравнительно маленьким и слабым – всего 4 мили) в 2001 году всерьез носились с идеей создания Очень Большого адронного коллайдера (ОБАК) – громадного чудища с окружностью 233 километра (145 миль). Этот исполинский объект занимал бы площадь на 400 квадратных миль больше, чем весь штат Род-Айленд.