Знание-сила, 2005 № 11 (941)
Шрифт:
Покушение совершил знаменитый физик-теоретик Фримен Дайсон, а его жертва — знаменитая теория квантовой гравитации. То есть теории пока нет, — ее ишут не первый год и не первое десятилетие, и уже поэтому она заслуживает звание самого проклятого вопроса современной физики. Но Дайсон заявил, что на самом деле и вопроса нет. точнее, вопрос неправильный, потому что «квантовая гравитация физически бессмысленна». А значит, многолетние поиски следует прекратить, за отсутствием предмета поисков. И теория квантовой гравитации мертва, или, на сдержанном английском, — скорее мертва, чем жива. Обосновал он свое мнение следующим образом:
«Любая теория квантовой гравитации предполагает частицу «гравитон» — квант гравитации, точно так же как фотон — квант света. Наличие фотонов легко обнаружить, как показал
Две убийственные аналогии как два кинжальных удара.
Весь XIX век физики верили, что все сушес погружено в вездесуший эфир, и мучились над все более проклятым вопросом, каким законам подчиняется эта универсальная, но неуловимая среда, в одних отношениях похожая на твердое тело, в других — на сверхразряженный газ. Мучения прекратил Эйнштейн, сказав, что неуловимость эфира означает, что ловить просто нечего, и объяснив коллегам, что без понятия эфира можно прекрасно обойтись. Дайсон предложил последовать примеру Эйнштейна.
Есть, правда, важное отличие. Неуловимый эфир был просто пережитком древнегреческих времен, пусть даже и воспетым Пушкиным: «Ночной зефир струит эфир» (зефиру в этом смысле повезло больше, — каждый человек знает его вкус). А гравитон — это, скорее, «недожиток». И причину неуловимости гравитона вполне может уловить даже школьник, если у него по физике больше тройки.
Такой школьник в упомянутом «выбивании электронов с поверхности металла под действием света» легко узнает фотоэффект. Ведь этот эффект не только принес Нобелевскую премию Эйнштейну, но и прочно вошел в обыденную жизнь. Каждый пассажир метро, проходя через турникет, участвует в этом явлении, точнее — в прерывании его. Поэтому школьник легко поверит, что обнаружить фотон — минутное дело. Он может сам подсчитать во сколько раз гравитационные силы в микромире слабее электрических, если вспомнит закон Кулона и ньютоновский закон всемирного тяготения. А подсчитав, сможет убедиться, что гравитону не найти применения в народном хозяйстве просто потому, что самого гравитона не найти, даже если его искать днем с огнем.
Использованные в упомянутых законах физические константы знали сше до того, как слова «гравитация» и «квант» соединились в одном предложении. И соединил их впервые сам Эйнштейн, в 1916 году, через несколько месяцев после создания своей теории гравитации и спустя 11 лет после того, как ввел в физику понятие фотона. Предложение его звучало так: «квантовая теория должна модифицировать не только максвелловскую электродинамику, но также и новую теорию гравитации».
Дайсон прекрасно знал, на что поднял руку. Ведь сделал он это в рецензии на книгу, автор которой Б. Грин, профессионально занимаясь квантованием гравитации как физик и литератор, своей книгой побил кассовые рекорды научной популярности. И на ниве квантовой гравитации, кроме Грина, трудятся еще многие и многие профессионалы. Чтобы как-то оценить их число, я воспользовался интернетным каталогом Гарвардской библиотеки. Оказалось, что за последние тридцать лет издано более 90 книг, в аннотациях которых фигурирует выражение «квантовая гравитация», а у шести десятков книг оно входит прямо в название. В прошлом году, прямо для нас, итог подвели две солидные монографии с одинаковым лаконичным названием «Quantum Gravity», изданные крупнейшими научными издательствами. Там много чего написано о струнах, клавишах и прочих физико- математических инструментах, но общий итог всей этой музыки таков: проблема квантовой гравитации остается широко открытой.
Не слишком ли много книг для теории, которой пока еще нет? Так, видно, подумал Дайсон. А вслух смиренно признал, что перестал следить за неустанными усилиями
своих молодых коллег. Он допускает, что кажется им старой вешалкой, отставшей от скоростного поезда научного прогресса. Но это его не очень беспокоит, ему самому когда-то такими вешалками казались пожилые Эйнштейн и Дирак. И он не ставит под вопрос хитроумные формулы в тех многочисленных книгах. А ставит свой простой вопрос, в котором гравитон зажат между фотоном и эфиром. И сам же дает простой ответ.Откуда у него такая смелая независимость от столь внушительного общественного мнения?
Одна из причин в том, что о фотоне он знает больше многих других. Ведь фотон от рождения до смерти подчиняется квантовой электродинамике, а Дайсон — один из создателей этой теории, вместе с Р. Фейнманом, Ю. Швингером и С. Томонагой. Прихоть Альфреда Нобеля, решившего, что одной премией можно награждать не больше трех человек, сделала Дайсона четвертым лишним на нобелевской церемонии 1965 года, но, не беспокойтесь, — он получил многие другие награды, включая российскую премию им. И.Я. Померанчука.
Вторую причину смелой независимости Дайсона можно усмотреть в его анкетной особенности, которую в советские времена называли пятым пунктом. Дайсон живет в Америке, но он не американец. Он — англичанин. Учиться в американскую аспирантуру он приехал из страны, в которой родилась идея прав личности. Великая Хартия вольностей и Билль о правах способствовали развитию независимого национального характера британцев. Во всяком случае — Дайсона, которому к тому же родители дали еще и имя Freeman (что означает «свободный человек»). С таким именем, с такой национальностью, и, наконец, с такой научной биографией он и решился на чисто английское убийство. В данном случае речь идет о бескровном убийстве в сфере самой что ни на есть чистой науки. Из квантовой гравитации не то что бомбу, даже и мухобойку не сделаешь, то есть и муху не обидишь.
Обидеться могут лишь узкие специалисты в области квантовой гравитации. Но это их дело. Истина дороже.
Означает ли это призыв ко всем присоединиться к мнению Дайсона, что «квантовая гравитация физически бессмысленна»? Ни в коем случае.
Кто старое забудет, с того талер
Но что нового можно сказать наперекор Дайсону?
Не буду банальничать, что «новое — это хорошо забытое старое». Во- первых, потому, что забывать старое нехорошо. А во-вторых, я-то лично не забыл, а Дайсон, подозреваю, и не знал, — по молодости и по отдаленности от российской физики.
Дайсон пришел в науку и наводил порядок в квантовой электродинамике в конце сороковых годов. А я говорю об истории, начавшейся на рубеже 20-30 годов, когда состояние квантовой электродинамики внушало глубокую озабоченность. В то время квантовая теория электромагнитного поля считалась составляющей «релятивистской теории квант», или ch-теории, в которой надлежало соединить специальную теорию относительности с ее фундаментальной константой с (скоростью света) и квантовую механику с ее фундаментальной постоянной Планка h. Тогда не было и намека на какие-то иные, кроме электромагнетизма, силы микромира, а все, что знали об электромагнетизме, не могло объяснить, как удерживается положительный заряд ядра. В ту донейтронную пору ядра предполагались составленными из протонов и «внутриядерных» электронов, которые должны были двигаться с большими скоростями — близкими КС.
Лев Ландау и Нильс Бор обсуждают измеримость электро-магнитного поля. Увидено глазами Георгия Гамова и нарисовано его рукой. Копенгаген. 1931 год
От «релятивистской теории квант» ожидали разгадку целой грозди загадок околоядерной физики (бесконечность собственной энергии, ядерные спины, спектр бета- распада). Ожидалась революционная перестройка, сравнимая с релятивистской и квантовой. Лидер таких настроений Нильс Бор за успех перестройки готов был пожертвовать законом сохранения энергии. Так же думал и Ландау, в то самое время познакомившийся с Бором и на всю жизнь «записавший себя» в его ученики.