Эдвард Виттен как Гаусс сегодня

Великие учёные, как известно, часто выступают двигателями прогресса человечества. Но порой бывает и так, что двигатель работает в качестве тормоза…

В один из последних дней прошедшего лета, а именно 26 августа 2021, в очевидной независимости друг от друга произошли два примечательных события, тесно связанных с именем и научным творчеством Эдварда Виттена. Авторитетнейшего математического физика, лауреата множества всяческих престижных наград и просто широко известного учёного, последнюю четверть века чаще всего представляемого публике в СМИ как «самый выдающийся теоретик среди ныне живущих».

Но вот 26 августа нынешнего года Эдварду Виттену исполнилось ровно 70 лет – а в средствах массовой информации почему-то не появилось ни одной статьи по этому поводу. То есть вообще ничего, ни единой публикации. Хотя в мире учёных, что не секрет, обычно любят отмечать круглые даты своих патриархов, справедливо усматривая в таких торжествах весьма подходящий повод для популяризации достижений науки.

Своеобразное объяснение этому странному тотальному молчанию прессы предоставляет совершенно, казалось бы, другое событие 26 августа. Выкладывание в онлайн на сайте Издательства Кембриджского университета их новой – и толстенной – книги-сборника под названием «Разговоры о квантовой гравитации» (Conversations on Quantum Gravity. Edited by Jácome (Jay) Armas. Cambridge University Press. 2021).

Суть этой примечательной книги, собравшей под своей обложкой тексты бесед редактора-составителя с 37 из наиболее авторитетных в мире специалистов-теоретиков, можно выразить всего в нескольких фразах. Тема «квантовой гравитации», то есть согласованного объединения двух главных основ современной физики, квантовой теории частиц и общей теории относительности (теории гравитации) Эйнштейна, – это архиважная проблема науки на протяжении, считай, уже почти сотни лет. С тех пор, фактически, как созрели и оформились две главные теории физиков, продемонстрировав сильно озадаченным учёным свою взаимную математическую противоречивость.

Несмотря на гигантские усилия теоретиков по согласованию основ в фундаменте, проблема «квантования гравитации» на сегодняшний день так и остаётся никак не решённой. Поэтому вокруг неё и поныне продолжают вестись разной глубины и продолжительности беседы авторитетов, обсуждающих преимущества и недостатки конкурирующих теорий. Непременным участником подобных дискуссий почти всегда оказывается и Эдвард Виттен, давно и совершенно однозначно сделавший все ставки на теорию струн.

Именно на этом, собственно, он категорично настаивает и в интервью, данном для нового кембриджского сборника «Разговоры о квантовой гравитации». В отличие от бесед с другими учёными, занимающими по 15, 20, а то и 30 страниц книги, интервью с Виттеном уместилось всего на одной страничке (page 698). И символично завершает весь этот сборник – как «раздел номер 37», а также и своего рода итог от «самого выдающегося теоретика нашего времени»:

Вопрос: Из-за отсутствия экспериментальных данных [обычно позволяющих сравнивать достоинства и недостатки конкурирующих теорий], ныне имеется множество разных подходов к квантованию гравитации. Какой из этих подходов, по вашему мнению, ближе всех к подлинному описанию природы – и почему?

Виттен: Я бы сказал, что уже сама предпосылка вашего вопроса несколько вводит в заблуждение. Теория струн – это единственная из всех идей о квантовой гравитации, где имеется действительно содержательное наполнение. Одним из отчётливых признаков этого является то, что когда у конкурентов появляются интересные идеи (некоммутативная геометрия, энтропия чёрных дыр, теория твисторов), то все они раньше или позже поглощаются как часть теории струн…

Для тех, кто смутно ориентируется в современных раскладах на специфическом поле битвы теоретиков, разрабатывающих разные версии «квантования гравитации», здесь будет по всему полезен содержательный – хотя и подчёркнуто не-нейтральный – комментарий другого специалиста (Питера Войта) относительно подобных заявлений как от Виттена, так и от многих других струнных авторитетов:

Грубо говоря, все они утверждают примерно одно и то же:

На самом деле мы не знаем толком, что же это такое – теория струн. Мы знаем лишь то, что это «структура каркаса» (framework), включающего в себя КТП (квантовую теорию поля) и многое, многое другое. С опорой на этот математический каркас ничего предсказывать для физики мы сейчас не можем, так же, как не видим и никаких возможных путей для предсказывания хоть чего-нибудь в будущем. Однако сама теория струн – это успешная теория квантовой гравитации, в отличие от всех теорий наших конкурентов. И нет никаких разумных причин для того, чтобы люди работали над чем-либо ещё…

Хотя суть их позиции сформулирована здесь со всей возможной иронией и язвительностью оппонента, возразить по существу струнным апологетам тут в общем-то нечего. Никто из них действительно понятия не имеет, как же пристроить их мощный и математически замечательный «каркас» к наблюдаемой физике окружающего мира.

Более того, на недавней ежегодной конференции «Струны-2021» даже в выступлении самого Эдварда Виттена прозвучало нечто весьма созвучное:

Что это такое – струнная теория?
Просто поразительно, так много знать о теории, но при этом ощущать, однако, что не имеешь ни малейшего представления, чем она в действительности является…

После подобных заявлений от одного из главных предводителей теории струн несложно, наверное, постичь, что эта «успешная теория», активно разрабатываемая уже свыше полусотни лет, пребывает ныне в очевидном и весьма глубоком кризисе. Как выбираться из которого, никто сегодня не представляет, если признать по-честному. А потому и празднества в честь 70-летия Виттена в таких условиях выглядят как-то не очень уместно, выражаясь помягче…

Что же представляется здесь абсолютно уместным, так это повнимательнее присмотреться к богатейшему научному наследию Эдварда Виттена. И увидеть там, для начала, комплекс важных идей, по разным причинам и в разное время отложенных им отчего-то в сторону.

А кроме того, увидеть и нечто ещё куда более важное: что именно эти вещи при верном их сопряжении прямиком ведут науку к действительно верной картине квантовой гравитации – пусть и не под знаменем теории струн.

Причём там же, в комплексе недооценённых и ждущих своего часа идей, что любопытно, обнаруживаются примечательные параллели между научным творчеством Виттена и биографией «короля математиков» Карла Фридриха Гаусса (1777-1855).

Читать далее

Частица – это что? (Простые ответы для трудных вопросов: 2)

Очередной текст из цикла материалов о том, как Большая Наука заплутала в лабиринте сложных проблем, не замечая простых, понятных даже детям ответов. Причём именно эти ответы, что интересно, указывают прямой – и он же самый короткий – путь к постижению реальной картины. Начало см. тут.

В первой части сериала, можно напомнить, наука была сильно озадачена трудным вопросом о том, какой из трёх теоретически возможных вариантов для геометрии вселенной реализован на самом деле в природе. Неожиданно же простой – и наиболее верный – ответ выглядит так, что во вселенной одновременно и гармонично реализованы все три эти возможности.

Более того, поскольку речь шла простоты ради только о геометрии непрерывных пространств, то сказано было далеко не всё. Например, абсолютно никак не освещёнными оказались проекции той же самой формы в области другие – фрактально-дискретной геометрии и ультраметрических пространств. Где математика также допускает непротиворечивые и очень стабильные решения, а потому и они тоже реализованы глобально в природе.

Об этих любопытных вещах на стыке геометрии и теории чисел рассказ, однако, удобнее сделать несколько позже, опираясь на базу «простых ответов» об устройстве материи. Поэтому здесь и сейчас речь пойдёт именно об этом.

В не менее трудном для науки вопросе о том, что лежит в основах материи – или иначе, «Что такое частица?» – ситуация с большими сложностями при выборе решений выглядит несколько иначе. Здесь разных и массово принятых в мейнстриме ответов не только много, но и имеется согласие, что все они определённо относятся к одному и тому же объекту – частице материи в природе. Главная же проблема заключается в том, что никто не знает, как свести все эти по-своему полезные, но по отдельности явно неполные и плохо сочетающиеся друг с другом ответы к одному красивому и понятному в своём устройстве целому…

В конечном итоге, что примечательно, и здесь удаётся обнаружить ответ не только внятный, но и в основах своих простой настолько, что его можно объяснить хоть детям. Однако обстоятельства, из-за которых наука наша этот простой ответ как бы «не видит», оказываются весьма нетривиальны, таинственно запутаны и для понимания своего требуют глубоких внимательных разбирательств.

В целях данного сериала, впрочем, углубление в подобные расследования определённо не фигурирует. Здесь задача в том, чтобы ограничиться лишь общими формулировками «простых ответов» и предоставлением ступеней, по которым учёные к этим ответам сумели успешно прийти. И это не оговорка. Ибо многие из правильных и красивых ответов для фундаментально важных вопросов на самом деле науке уже известны. Но по некоторым НЕ-научным причинам озвучивать их официально не принято.

Здесь, однако, ничто не мешает озвучить это неофициально. Для того, как минимум, чтобы все, кого подобные вещи интересуют, имели представление о реальных достижениях фундаментальной физики, а не только о том, что пишут на данный счёт в энциклопедиях и научно-популярной прессе.

С прессы, кстати, имеет смысл и начать. Недавний обзор в известном веб-издании Quanta Magazine целиком посвящён именно интересующему нас вопросу: «Что такое частица?» (What Is a Particle? By Natalie Wolchover. Quanta Magazine. November 12, 2020).

И поскольку веб-журнал этот не только известный, но и действительно качественный, в статье QuantaMag вполне адекватно отражено всё существенное. Как то, что наука на сегодня имеет предложить в качестве неполных ответов на данный вопрос. Так и те многочисленные загадки в природе частиц, для которых учёные честно признают, что ответов они не знают.

Ну а ещё с опорой на данную публикацию удобно выявить и продемонстрировать такие достижения науки, которые практически никогда в подобные обзоры не попадают. Хотя именно из-за этих опускаемых деталей вся картина никак и не складывается в стройное единое целое. Но чтобы отчётливо увидеть и распознать умалчиваемое, необходимо представлять себе историю вопроса. Или быть в теме, как ещё выражаются…

Читать далее

Простые ответы для трудных вопросов: Форма пространства

Глубоко внутри у каждого человека есть базовые знания о том, как устроен мир. По некоторым причинам общество и традиции постоянно мешают тому, чтобы мы эти знания вспомнили. Не факт, что это правильно…

В последних числах октября один из лучших в интернете сайтов о новостях передовой науки, онлайн-журнал Quanta Magazine, опубликовал большущий и в высшей степени показательный материал о последних достижениях физиков-теоретиков (The Most Famous Paradox in Physics Nears Its End. Quanta Magazine, October 29, 2020 ).

Публикация в целом посвящена знаменитейшей из загадок теоретической науки – информационному парадоксу чёрных дыр. Особое же внимание рассказчика сфокусировано на том, как ныне наиболее проницательным из учёных через постижение математических свойств этих странных объектов – чёрных дыр космоса – удаётся сводить в единую согласованную картину пространство и материю, квантовую физику и гравитацию, информацию и эволюцию вселенной.

Есть там у теоретиков уже почти всё, короче, – кроме одного-единственного. И вот именно в этом единственном как раз и сконцентрирована «высшая степень показательности» данного научно-популярного обзора…

Наиболее ёмко и доходчиво, пожалуй, этот важнейший аспект сформулирован на той же веб-странице, где опубликована статья. Но только не собственно в её тексте, а в нижеследующем подразделе для обсуждения и комментариев читателей. Где один из комментаторов подытожил суть в таких выражениях:

Ни единого слова о том мире, что мы видим вокруг. Ни единого упоминания, к примеру, о тех или иных новых формулах, которые в точности описывали бы тот или иной снимок окружающей нас вселенной. Постоянно повторяющиеся на разные лады признания учёных в том, что «и здесь ответа мы не знаем». Воистину чудный пример тех выдающихся глубин, на которые способно нырять человеческое воображение. Ну а в результате – вместо плоского как океан пространства – мы обрели плоскую вселенную в виде одной ломаной линии. Вот это да!

Та самая «Ломаная линия Пэйджа», которую мы обрели благодаря достижениям теоретиков…

Сразу же надо оговориться, что столь нелицеприятные слова оценки звучат ощутимым диссонансом со всеми прочими комментариями. Традиционно восхваляющими статью и её автора за обстоятельный и доходчивый для простых смертных рассказ о таких эзотерических достижениях науки, в которых, если по-честному, практически никто и ничего не понимает.

Простая и неоспоримая правда жизни такова, однако, что самый строгий из комментаторов прав тут по сути дела во всём. В независимости от того, понимает это широкая публика или нет, сами учёные-теоретики, разрабатывающие данную область науки, прекрасно и отчётливо осознают, что у них нет ни малейших представлений о том, как же пристёгивать богатую и содержательную математику их открытий к тому реальному миру, который нас окружает.

Ибо вселенная наша, фактически, существует совершенно отдельно от той абстрактно-математической вселенной, которую плодотворно и вроде бы как успешно – в терминах формальной согласованности картины – осваивают теоретики фундаментальной физики.

Понятно, что так быть не должно. Но именно так оно, к сожалению, тут есть. Причём довольно давно. Информационному парадоксу чёрных дыр, к примеру, считай уже полвека. И хотя принято считать, что никто не знает, как исправлять столь грустную ситуацию с полным отрывом теории от реальности, на самом деле это совершенно не так.

Очень многие из грамотных учёных наверняка знают, как это лечится. Но знают, так сказать, лишь на подсознательном уровне. Потому что на уровне сознания активно-бытового любые шаги по оздоровлению и наведению ясности тут отчётливо означают посягательство на догмы, условности и прочие священные традиции храма науки. Неизбежный конец научной карьеры это означает, короче говоря.

И судя по сильно затянувшемуся научному кризису, психологический барьер оказывается здесь настолько мощным, что самостоятельно преодолеть его сообщество учёных уже просто не в состоянии.

Но есть тут, однако, один оригинальный и по-детски наивный способ помочь. Способ, подсказанный психологией, нейрофизиологией и сюжетом из раннего периода в истории науки…

Читать далее