Стивен Хокинг. О дружбе и физике - [11]

Это была одна часть проблемы. Но у тренера были к Стивену и другие претензии. Когда Стивен участвовал в состязаниях по гребле, его команда не только не выигрывала, но и часто приходила к финишу с поломанными веслами и побитой шлюпкой. Однажды под руководством Стивена его шлюпка даже столкнулась нос к носу с другой шлюпкой. А он этим гордился! Тогда еще у него было юное тело, которое, в отличие от лодки, с легкостью могло держать удар. Ему не было и двадцати, и он наслаждался своей физической силой, не задумываясь о том, какой это дар судьбы. Подобно большинству молодых людей – и некоторым людям постарше, – он думал, что его здоровье, сила, разум и энергия останутся с ним навсегда.

⁂

В физике любая теория либо истинная, либо нет. Философ скажет, что мы, физики, довольно небрежно используем слово «истинный», потому что любая «истина» в физике является временной – никогда нельзя быть уверенным, что какой-то эксперимент, проведенный в будущем, не нарушит вашу, прежде казавшуюся совершенной, теорию. Но я подразумеваю под фразой «теория либо истинная, либо нет» то, что в фундаментальной физике, по крайней мере, не бывает «почти правильных» теорий. Если имеется даже один неясный факт, который не удовлетворяет теории даже в мельчайшей детали, мы называем эту теорию ложной. Она не соответствует подлинным законам природы.

Ложная теория тем не менее может оказаться полезной. Она может отражать истину в ограниченной области – там, где расстояния большие или, наоборот, маленькие; или где скорости низкие; или гравитация слабая. Такие приблизительные теории могут эффективно использоваться на практике в физике твердого тела, в квантовой вычислительной технике или в астрофизике. Но, если теория дает неправильные предсказания, пусть они даже не сильно будут отличаться от реальных в количественном отношении, изыскатели фундаментальных законов знают, что они не должны останавливаться на достигнутом и искать дальше^[1].

Цель физиков-теоретиков – найти теории, которые были бы справедливы без исключений. Но, если у предположительно фундаментальной теории находится какой-либо изъян, теоретики не скорбят об этом – наоборот, чувствуют новый прилив сил. Мы пускаемся в поиски новой теории, той, которая будет объяснять все, что объясняла и предыдущая, и в то же время благополучно пройдет испытание, которое не выдержала предыдущая теория. Следующая теория может быть модификацией старой теории – как это случилось в 1998 году, когда так называемая стандартная модель элементарных частиц была изменена в связи с открытием массы нейтрино. Или это может быть совершенно новая теория – как это произошло с теорией Ньютона, когда на смену его законам движения и гравитации пришли квантовая физика и общая теория относительности.

Парад перманентно улучшающихся теорий, по идее, должен завершиться созданием так называемой «теории всего». Однако вердикт о том, что такая теория действительно существует – и если да, то что она собою представляет, – еще не вынесен. Эйнштейн посвятил созданию этой теории все последние годы своей жизни. Он называл ее единой теорией поля. Вам может прийти в голову, что если кто-то, как фокусник, вытащит эту теорию из своей шляпы, то это будет второй Эйнштейн. Но Эйнштейн в последние годы своей жизни преуспел лишь в том, что отдалился от стратегического направления физической науки. «Нынешнее поколение видит во мне, – писал он, – еретика и реакционера, который, если можно так выразиться, пережил сам себя».

Но Эйнштейн мог себе такое позволить. Он чувствовал, что достиг пика славы и заслужил право в конце жизни немного побороться с ветряными мельницами. Поэтому он обращал мало внимания на мнение ученой среды и продолжал свои донкихотские изыскания. Он, как и Стивен, был упрям. Надо ли говорить, что после смерти Эйнштейна (1955) поиски «теории всего» стали модным увлечением среди физиков.

Большинство дискуссий о «теории всего» не принимали во внимание тот факт, что в распоряжении физиков уже со второй половины XIX века имелось непротиворечивое описание всех физических явлений. Речь идет о теории электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла. Эта теория и теория всемирного тяготения Ньютона вместе объясняли все известные (на тот момент) силы, существующие в природе. Когда в этот коктейль добавили еще законы движения Ньютона – которые описывают движение тел под действием этих сил, – полученная смесь, казалось, стала достаточной для описания всех процессов во Вселенной. По крайней мере, в принципе: для успешного применения теории все-таки надо было решать уравнения, описывающие интересующий нас процесс.

В этом-то все и дело. Без решения уравнений теория остается голым каркасом из принципов и методов. Для каждой физической системы (будь то электроны вокруг ядра атома, Солнечная система и т. д.) теория дает уравнения, решение которых описывает, как свойства этой системы меняются со временем (как излучает атом, планеты вращаются по орбитам и т. п.). Но обычно эти уравнения решить невозможно, поэтому большинство результатов в теоретической физике зависят от того, какое используется приближение. Именно это делает физику не только наукой, но и искусством.