Евклидово окно. История геометрии от параллельных прямых до гиперпространства
Шрифт:
Ныне статья Шварца и Грина именуется «первой революцией суперструн». Виттен говорит: «Без Джона Шварца струнная теория, скорее всего, просто сошла бы на нет, возможно, для того, чтобы ее переоткрыли в XXI веке» [310] . Но эстафетная палочка сменила руки. Пройдет десять лет, и Виттен возглавит, а потом и произведет свою революцию в струнной теории.
Глава 37. Теория, ранее известная как струнная
К началу 1990-х популярность струнной теории пригасла. За несколько лет до этого «Лос-Анджелес Таймс» даже предъявила публике позицию одного из критиков, предавшегося размышлениям о том, что теоретикам-струнникам, вероятно, должны «приплачивать университеты, а еще им надо разрешить развращать впечатлительных юных студентов» [311] . (В наше время, что утешительно, «Л. А. Таймс» в основном выбирает темы поближе к местным реалиям, например, как там дела у пары Уоррен Бейти — Аннетт Бенинг.) Восторги поутихли не без причины. Струнник Эндрю Строминджер сокрушался, что «есть кое-какие серьезные неприятности» [312] .
310
Из интервью с Эдом Виттеном, 15 мая 2000 г.
311
Цит. по: K. C. Cole, «How Faith in the Fringe Paid Off for One Scientist», «Лос-Анджелес Таймс», 17 ноября 1999 г., стр. А1.
312
Faye Flam, «The Quest for a Theory of Everything Hits Some Snags», Science , 6 июня 1992 г., стр. 1518.
313
Строминджер цит. по: Madhursee Mukerjee, «Explaining Everything», Scientific American (январь, 1996).
У каждого поколения физиков есть свои лидеры. В десятилетия до струнной теории ими были Гелл-Манн и Фейнман. Последние несколько десятков лет — Эдвард Виттен. Брайен Грин из Колумбийского университета говорит: «Если отследить интеллектуальные корни всего, над чем я когда-либо работал, они ведут к стопам Виттена» [314] . Сам я впервые услышал о Виттене в конце 1970-х — как о выпускнике-физике из Университета Брандейса, на несколько лет меня старше. Мне перепало несколько замечаний научных руководителей в духе «вы, конечно, голова, но не Эд Виттен». Вот интересно, думал я, они и женам своим говорят: «Ты, конечно, хороша, но вот моя давнишняя подружка была вообще ого-го »? Вообще-то, я себе такое легко мог представить. Но все-таки хотелось знать, что это за гений такой.
314
Из интервью с Брайеном Грином, 22 августа 2000 г.
К моему разочарованию, выяснилось, что он по специальности историк , т. е. спец во вненаучной дисциплине из тех, что имели интеллектуальную глубину школьного курса с поправкой на объем домашнего чтения, по мнению нас, физиков по специальности. Хуже того: Виттен прослушал всего один курс по физике. Судя по всему, физика, в которой он столь безнадежно меня обскакал, была для этого Эйнштейна не более чем досужим развлечением.
Я с удовольствием выяснил, что Виттен работал на кампанию Макговерна [315] в 1972-м, а это значило, что, хоть и выраженный антиниксоновец, он явно недоразвит в части «осмысленного расходования собственного времени». Ну и к тому же, раз он весь из себя гений, отчего ж тогда Макговерн не выиграл? Хотя нет, Макговерн победил в Массачусетсе — но только там. Может, все из-за Виттена? Несколько лет назад я выяснил: не из-за него. Пенсионера Макговерна добыл один журналист, которому не терпелось узнать мнение сенатора об «умнейшем человеке в мире», и Макговерн сообщил, что Виттена он не помнит. Но потом согласился с определением, добавив, что «Виттену хватило ума поддержать Макговерна на выборах-72, а я обо всех сужу по этому критерию» [316] .
315
Джордж Макговерн (1922–2012) — американский политик, сенатор от Южной Дакоты и кандидат на президентских выборах 1972 г. от Демократической партии. — Прим. пер.
316
Alice Steinbach, «Physicist Edward Witten, on the Trail of Universal Truth», «Балтимор Сан», 2 февраля 1995 г., стр. 1К.
После Брандейса Виттен оказался аспирантом-физиком в Принстоне. Поскольку физику ему раньше не преподавали, Виттена не могли принять на учебу, однако, судя по всему, у них существовала специальная программа приема для деток, которым суждено стать самыми умными людьми на свете. Когда же мы наконец познакомились, я сам был студентом-выпускником Беркли, где, прежде чем меня принять, уж точно хорошенько прочесали частым гребнем все мои оценки и иные навыки, полученные в процессе изучения реальных курсов физики.
Виттен оказался долговязым черноволосым парнем в очках, оправленных в черный пластик. Довольно самоуверенный, но в целом милый, он говорил так тихо, что приходилось щурить уши, чтобы разбирать его слова. (Обычно оно того стоило.) Посреди той самой лекции, где я его впервые увидел, он вдруг умолк — со всей очевидностью думал некие глубокие думы. Но молчал он так долго, что публика начала хлопать, как невежды на концертах Бетховена, что путают конец части произведения с его финалом. Виттен сказал нам, несколько раздражившись, что его симфония еще
не доиграна.Ныне Виттена часто сравнивают с Эйнштейном. На то, видимо, есть масса причин, однако главная, вероятно, — в самих сравнивающих, которые мало о каких физиках слыхали. Таково проклятие легендарного статуса Эйнштейна: он стал клише, и всякого норовят назвать Эйнштейном того-то или Эйнштейном сего-то. Вот что тебе светит, если ты — «кадиллак» среди физиков. Между Эйнштейном и Виттеном, да, есть некоторое поверхностное сходство. Оба евреи, оба провели много лет в Институте прогрессивных исследований, демонстрировали живой интерес к Израилю и увлекались миротворческими инициативами. Письма двенадцатилетнего Виттена против войны во Вьетнаме в редакцию местной газеты «Балтимор Сан» были опубликованы [317] , а позднее Виттен состоял в миротворческих группах в Израиле [318] .
317
Jack Klaff, «Portrait: Is This the Cleverest Man in the World?», «Гардиан» (Лондон), 19 марта 1997 г., стр. Т6.
318
Judy Siegel-Itzkovitch, «The Martian», «Джерузалем Пост», 23 марта 1990 г.
Но если уж вам так необходимо их сравнивать, Виттен в его трудах куда больше похож на Гаусса, нежели на Эйнштейна. Никакой старый друг не объяснял Виттену современную геометрию — как и Гауссу. И, как Гаусс, он своей работой серьезно влияет на направление развития современной математики, в отличие от работ Эйнштейна. Есть и оборотная сторона: подход Виттена (и всех остальных) к струнной теории, а ныне — к М-теории, зиждется на математических прозрениях, а не на физических принципах, как некогда у Эйнштейна. Возможно, не произвольно, а из-за исторического стечения обстоятельств: на теорию струн когда-то наткнулись. Новый принцип физики в ее сути, подобие «счастливейшей мысли» для Виттена, если и есть, то еще не обнаружен.
В марте 1995 года Эдвард Виттен говорил о струнной теории на конференции в Университете Южной Калифорнии. Со времен суперструнной революции Шварца прошло одиннадцать лет, и для многих теория струн постепенно разваливалась. Речь Виттена все изменила. Он объяснил еще одно математическое чудо: все пять различных струнных теорий, по его утверждению, — лишь разные приблизительные формы одной и той же масштабной теории, ныне именуемой М-теорией. Физики в аудитории выпали в осадок. Нэйтен Сейберг из Университета Ратгерз, следующий докладчик, настолько впечатлился речью Виттена, что вымолвил: «Лучше мне податься в дальнобойщики» [319] .
319
Mukerjee, «Explaining Everything».
Этот прорыв Виттена теперь называют второй революцией суперструн. Согласно М-теории, струны являются не фундаментальными частицами [320] , а примерами более общих объектов — бран (сокращение от мембран). Браны — версии струн в измерениях высоких порядков, тогда как сама струна — одномерный объект. Мыльный пузырь, например, — 2-брана. Согласно М-теории, законы физики зависят от более сложных колебаний этих более сложных сущностей. И в М-теории есть одно дополнительное свернутое измерение — итого получается одиннадцать, а не десять измерений. Но самое странное в этой теории вот что: пространство и время в некотором фундаментальном смысле не существуют.
320
Отсюда и название этой главы: так назывался цикл лекций, прочитанных одним из пионеров М-теории Майклом Даффом из Сельскохозяйственного и политехнического университета Техаса.
У М-теории есть, оказывается, такое свойство: то, что мы воспринимаем как местоположение и время, т. е. как координаты струны или браны, есть на самом деле математические наборы — матрицы. Лишь в приблизительном смысле — когда струны далеко разнесены в пространстве (хотя в житейском смысле все равно близко) — эти матрицы смахивают на координаты, поскольку все диагональные элементы набора становятся одинаковыми, а внедиагональные устремляются к нулю. Со времен Евклида это — самое глубинное изменение в понимании пространства.
Виттен говаривал, что «М» в названии М-теории означает «“мистерия” или “магия” или “матрица”, это мои любимые слова» [321] . Недавно он добавил к этой подборке слово «мутная» [322] — и вот это, видимо, не самое любимое слово. М-теорию понять еще сложнее, чем струнную. Никто не знает, какие в ней возникнут уравнения, и еще меньше известно об их решениях. Вообще-то, про всю теорию мало что известно — помимо того, что она вроде бы существует, эта самая широкая теория, в которой пять видов теорий струн суть всего лишь пять вариантов аппроксимации. И все же идеи, порожденные М-теорией, уже привели к поразительнейшему намеку на то, что есть что-то в этой самой идее струн: к предсказанию, связанному с физикой черных дыр [323] .
321
Douglas M. Birch, «Universe’s Blueprint Doesn’t Come Easily», «Балтимор Сан», 9 января 1998 г., стр. 2А.
322
J. Madeline Nash, «Unfinished Symphony», «Тайм», 31 декабря 1999 г., стр. 83.
323
Вдумчивое обсуждение черных дыр и М-теории см.: Brian Greene, The Elegant Universe (New York: W. W. Norton & Co., 1999), гл. 13.