сведениями общего характера, приводя при этом доводы в пользу тех выводов, которые они хотят донести до читателя. Работая над этой книгой, я пытался следовать их примеру и сопротивлялся искушению быть везде аккуратным. Я также не стеснялся излагать исторические или научные сведения, уже известные читателям – историкам или ученым, а также повторять эти сведения там, где я считал полезным. Как сказал однажды Энрико Ферми, никогда не следует недооценивать удовольствие, которое мы получаем, услышав что-нибудь нам уже известное.
Книга «Мечты об окончательной теории» состоит из трех основных частей и заключения. В первой части (главы I–III) рассказывается о самой идее окончательной теории; во второй части (главы IV–VIII) объясняется, как мы можем продвинуться в сторону построения окончательной теории; наконец, в третьей части (главы IX–XI) обсуждается вопрос о том, как эта теория может выглядеть и какое влияние на человечество окажет ее открытие. В заключительной главе XII я обсуждаю аргументы за или против строительства Сверхпроводящего суперколлайдера, нового дорогого устройства, чрезвычайно необходимого физикам – специалистам в области высоких энергий, финансирование которого находится под вопросом.
Более полное обсуждение некоторых идей, изложенных в основном тексте, читатель найдет в серии примечаний в конце книги. В ряде мест основного текста, там, где я чересчур упростил некоторые научные понятия, я дал в примечаниях более развернутые комментарии.
Я глубоко признателен Луизе Вайнберг, заставившей меня переписать первый вариант этой книги и объяснившей, как это следует сделать.
Моя искренняя благодарность Дэну Франку из
Я признателен за комментарии и советы по различным вопросам: философам Полу Фейерабенду Джорджу Гейлу, Сандре Хардинг, Майлсу Джексону, Роберту Нозику, Хиллари Патнем и Майклу Редхеду; историкам Стефену Брушу, Питеру Грину и Роберту Ханкинсону; юристам Филипу Боббитту, Луизе Вайнберг и Марку Юдову; историкам физики Джеральду Холтоиу, Абрахаму Пайсу и С. Самюэлю Швеберу; физику- теологу Джону Полкингхорну; психиатрам Леону Эйзенбергу и Элизабет Вайнберг; биологам Сидни Бреннеру, Фрэнсису Крику, Лоуренсу Гильберту, Стефену Гоулду и Эрнсту Майру; физикам Якиру Аронову, Сидни Коулмену, Брайсу Де Витту, Манфреду Финку, Майклу Фишеру, Дэвиду Гроссу, Бенгту Нагелю, Стефену Орзагу, Брайану Пиппарду Джозефу Польчински, Рою Швиттерсу и Леонарду Сасскинду; химику Роальду Хоффману; астрофизикам Уильяму Прессу, Полю Шапиро и Этану Вишняку; писателям Джеймсу Глейку и Ларсу Густафсону. С их помощью мне удалось избежать многих серьезных ошибок.
Стивен Вайнберг
Глава I. Пролог
Красавицы на моем пути,
Желанные и покорившиеся мне,
Они –
В ХХ в. необычайно расширились границы научного познания в физике. Наши представления о пространстве, времени и тяготении полностью изменились благодаря специальной и общей теориям относительности Эйнштейна. Совершив еще более радикальный разрыв с прошлым, квантовая механика изменила сам язык, который мы используем для описания природы: вместо того, чтобы говорить о частицах, имеющих определенные положение и скорость, мы научились говорить о волновых функциях и вероятностях. Слияние теории относительности с квантовой механикой привело к новому видению мира, в котором вещество перестало играть главенствующую роль. Эта роль перешла к принципам симметрии, причем на данном этапе развития Вселенной некоторые из них скрыты от взгляда наблюдателя. На такой основе нам удалось построить удовлетворительную теорию электромагнетизма, а также слабых и сильных ядерных взаимодействий элементарных частиц. Часто ученые чувствовали себя как Зигфрид, который, попробовав крови дракона, с удивлением обнаружил, что может понимать язык птиц.
Но сейчас мы застряли. Годы, прошедшие с середины 1970-х, были самыми бесплодными в истории физики элементарных частиц. Мы расплачиваемся за собственные успехи: теория продвинулась так далеко, что дальнейший прогресс требует изучения процессов, происходящих при энергиях, далеко выходящих за пределы возможностей существующих экспериментальных установок.
Чтобы выйти из тупика, физики еще в 1982 г. начали планировать строительство научной установки беспрецедентных размеров и стоимости, получившей название Сверхпроводящий суперколлайдер (ССК). В этом проекте предполагается прорыть овальный туннель длиной около 85 км к югу от Далласа. Тысячи сверхпроводящих магнитов, расположенных внутри этого подземного туннеля, должны заставить совершить миллионы оборотов по кольцу два встречных пучка электрически заряженных частиц – протонов, пока они не ускорятся до энергии, в двадцать раз большей, чем максимальная энергия, достижимая на существующих ускорителях. В нескольких точках вдоль кольца протоны обоих пучков будут миллионы раз в секунду сталкиваться друг с другом, а громадные детекторы, некоторые весом в десятки тысяч тонн, будут регистрировать результаты этих соударений. Стоимость проекта была оценена в 8 миллиардов долларов.
Идея постройки Суперколлайдера вызвала сильное противодействие, и не только со стороны бережливых конгрессменов, но и со стороны ряда ученых, которые хотели бы, чтобы деньги тратились на исследования именно в их области. Всегда хватало брюзжания по поводу так называемой большой науки, и мишенью многих ворчунов стал ССК. В то же время объединение европейских ученых, известное под названием ЦЕРН1), рассматривает возможность постройки похожей установки – Большого Адронного Коллайдера (БАК). Эта установка будет стоить меньше, чем ССК, так как в ней предполагается использовать уже существующий туннель, прорытый под Юрскими горами вблизи Женевы, но по ряду причин энергия частиц на этом ускорителе будет составлять менее половины той, которая планируется на ССК. Во многих отношениях споры в США по поводу ССК похожи на споры в Европе о том, стоит ли строить БАК.
Первое издание этой книги вышло в свет в 1992 г. К этому времени финансирование ССК, остановленное июньским решением Палаты представителей, было восстановлено августовским решением Сената. Будущее Суперколлайдера было бы обеспечено, если бы проект получил заметную иностранную поддержку, но пока что этим и не пахнет. Похоже, что если финансирование проекта и прорвется через конгресс в этом году2), то в следующем опять возникнет угроза приостановки финансирования, и так будет каждый год, пока проект не будет завершен3). Может случиться, что последние годы ХХ в. станут свидетелями прекращения эпохальных поисков оснований физической науки, возобновление которых произойдет, возможно, спустя много лет.
Эта книга совсем не о Суперколлайдере. Однако споры о проекте заставили меня в ряде публичных
