Кто изобрел современную физику? От маятника Галилея до квантовой гравитации

В 1970-е годы Хокинг уже вполне серьезно предположил, что окончательная теория возникнет еще в двадцатом веке. О конце физики говорили — с надеждой или с отвращением — и другие теоретики, не указывая определенную рубежную дату и опираясь на весьма неопределенные доводы типа: «Все, что делают люди, обязательно имеет конец».

Более смелые прогнозы, однако, нацелились на главный инструмент науки — человеческое мышление. Р. Пенроуз предположил, что квантование гравитации поможет создать физическую теорию микроструктуры сознания. А крупномасштабным прогнозом озадачил многих Андрей Сахаров. Размышляя вслух о драме идей в физике двадцатого века, он напомнил, что в предыдущие века «религиозное мышление и научное мышление» считались противостоящими друг другу, взаимно исключающими:

Это противопоставление было исторически оправданным, оно отражало определенный период развития общества. Но я думаю, что оно все-таки имеет какое-то глубокое синтетическое разрешение на следующем этапе развития человеческого сознания. Мое глубокое ощущение… — существование в природе какого-то внутреннего смысла, в природе в целом.

Это свое ощущение он извлек из картины мира, открывшейся в двадцатом веке.

Чтобы понять, как Сахаров соединял мышление и ощущение, надо знать его отношение к религии. Он всегда защищал свободу совести и верующих и атеистов. А его собственная духовная эволюция началась с детской религиозности, которую он получил от своей верующей мамы. В семье он увидел также свободу совести:

Мой папа, по-видимому, не был верующим, но я не помню, чтобы он говорил об этом. Лет в 13 я решил, что я неверующий, — под воздействием общей атмосферы жизни и не без папиного воздействия, хотя и неявного. Я перестал молиться и в церкви бывал очень редко, уже как неверующий. Мама очень огорчалась, но не настаивала, я не помню никаких разговоров на эту тему.

Сейчас я не знаю, в глубине души, какова моя позиция на самом деле: я не верю ни в какие догматы, мне не нравятся официальные Церкви (особенно те, которые сильно сращены с государством или отличаются, главным образом, обрядовостью или фанатизмом и нетерпимостью). В то же время я не могу представить себе Вселенную и человеческую жизнь без какого-то осмысляющего их начала, без источника духовной «теплоты», лежащего вне материи и ее законов. Вероятно, такое чувство можно назвать религиозным.

Опять сошлись разум и чувство. Именно их союз рождает таинственную интуицию, силой которой Галилей и его последователи изобретали новые фундаментальные понятия. Таких изобретателей называют великими физиками. Вероятно, это имел в виду Виталий Гинзбург, сказав, что Сахаров «был сделан из материала, из которого делаются великие физики». Сказал это нобелевский лауреат, не считавший себя великим физиком, и к тому же глубокий атеист. В конце 1940-х годов они с Сахаровым изобретали термоядерную бомбу, а сорок лет спустя, на первых в СССР свободных выборах, обоих свободолюбивых физиков избрали в народные депутаты.

Ошибаться свойственно и великим физикам. И даже гениальная интуиция иногда ведет не туда. Но, независимо от того, сбудется ли научно-гуманитарный прогноз Сахарова, его отношение к науке — познавательный и исторический оптимизм — также говорит о «материале, из которого он был сделан».

Андрей Сахаров, 1989.

Фото Ю. Карша (© Yousuf Karsh).

Лучше других понимая угрозы высоконаучного оружия уничтожения, видя в науке и средство улучшения жизни, и основу единства человечества, он верил, что «наука как самоцель, отражение великого стремления человеческого разума к познанию… оправдывает само существование человека на земле». Корень этого стремления Сахаров видел в далеком прошлом человеческого рода, представляя себе, как «наш обезьяноподобный предок по инстинкту любопытства» приподнимал камни под ногами и находил там «жучков, служивших ему пищей. Из любопытства выросла фундаментальная наука. Она по-прежнему приносит нам практические плоды, часто неожиданные для нас».

Картинка эта говорит не столько о детстве человечества, сколько о детской любознательности человека науки, каким был Андрей Сахаров. Исторический оптимизм был ему опорой в то время, когда советские газеты поливали его грязью. Он верил, что «человечество найдет разумное решение сложной задачи осуществления грандиозного, необходимого и неизбежного прогресса с сохранением человеческого в человеке и природного в природе», а свою нобелевскую лекцию завершил надеждой, что люди смогут «осуществить требования Разума и создать жизнь, достойную нас самих и смутно угадываемой нами Цели».

Слова «смутно угадываемой» побуждают к размышлениям и к свободе, без чего невозможны ни наука, ни достойная жизнь.

Благодарности

Благодарю Д. Зимина за идею жанра, связывающего драму развития научных идей с драмами людей науки, и благодарю фонд «Династия» за поддержку работы над книгой.

Благодарю В. Вайнина, С. Зеленского, А. Клименко, А. Леоновича и А. Локшина за критические замечания по тексту, полную ответственность за содержание принимаю на себя.

Благодарю Елену Цезаревну Чуковскую и Любовь Андреевну Верную за возможность использовать в книге фотографии из их семейных архивов и за многолетнее стимулирующее общение.

Хронология важнейших событий, упомянутых в книге

VI в. до н. э. Фалес, основоположник греческой философии и науки, выдвинул идею «первоэлемента» в основе всех явлений природы.

V в. до н. э. Пифагор установил связь между длиной струны и высотой тона.

IV в. до н. э. Демокрит развивал идею атомного строения вещества.

Возникновение геоцентрической системы мира.

III в. до н. э. Аристарх Самосский впервые измерил расстояния до Луны и Солнца и выдвинул гелиоцентрическую систему мира.

Архимед открыл закон плавания тел.

II в. н. э. Птолемей завершил теорию геоцентрической системы мира.

1543 Труд Н. Коперника «О вращении небесных сфер», содержащий теорию гелиоцентрической системы мира.

1583 Г. Галилей обнаружил изохронность колебаний маятника.

1600 Трактат У. Гильберта «О магните, магнитных телах и о большом магните Земли».

1602–1609 Г. Галилей установил, что тела в пустоте падают с ускорением постоянным и не зависящим от природы тела, а тело, брошенное под углом к горизонту, движется по параболе.

1607 Г. Галилей попытался измерить скорость света.

1609 Труд И. Кеплера «Новая астрономия», содержащий первые два закона движения планет.

1610 Г. Галилей в книге «Звездный вестник» описал свои открытия с телескопом.

1619 Трактат И. Кеплера «Гармония мира», содержащий третий закон движения планет.

1632 Книга Г. Галилея «Диалог о двух основных системах мира — Птолемеевой и Коперниковой» (содержит принцип инерции и принцип относительности).

1638 Книга Г. Галилея «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых областей науки» (содержит закон свободного падения).

1642 Умер Г. Галилей и родился И. Ньютон.

1644 Э. Торричелли получил вакуум («торричеллиеву пустоту») и создал барометр.

1665–1666 И. Ньютон открыл закон тяготения, обратно пропорционального квадрату расстояния между телами.