Спогади вигнанця, фізика, громадянина світу - Жорж Шарпак

Прихована гармонія

Встановлення панування теорії відносності та квантової механіки — двох підпор сучасної фізики та найважливіших відкриттів ХХ ст. — відбувалося не без проблем. Не забарилися критики і злостивці, валом повалили спростування, часом дуже їдкі, та пасквілі — нині все це припадає пилом у бібліотеках. Критикували навіть видатні вчені, — скажімо, Ніцше заявив, буцімто жоден серйозний науковець не вірить в існування атомів, лише за кілька років до того, як експерименти Жана Перрена довели існування частинок73, а Берґсон вірив, буцім йому поталанило проаналізувати і спростувати Айнштайнові міркування про час. Це вже не кажучи про нападки на «юдейську науку» та ядучі памфлети традиційників, які захищали «справжню науку» від шарлатанів. Деякі статті тішили слух — як, скажімо, передмови до трактатів Жоржа Буасса, фізика-поліглота і переконаного традиціоналіста74. Він мав неабиякий хист до суперечок і з легкістю розкодовував будь-які ідеї, не зачіпаючи при цьому живих людей. Марно в СРСР адепти діалектичного матеріалізму доводили безглуздість квантів, що нібито заперечували існування водночас і матерії, і діалектики.

Сьогодні весь цей лемент ущух, наука знову піднялася на п’єдестал. Критики втомилися програвати, а здоровий глузд утратив надію бути почутим. Тож треба віддати належне Річардові Фейнману, який наважився заявити, що король таки голий і «насправді ніхто не розуміє квантової механіки»[17], а потім спробував проаналізувати цю, щонайменше, дивну ситуацію.

Чому фізики вірять у свою науку? На те є чимало причин, і перша — це дослід. Дослідники-практики — найкращі захисники теорії, адже вони докладають значних зусиль для перевірки прогнозів; щоби розширити доказову базу та зменшити кількість похибок, вони знаходять і вдосконалюють дедалі потужніші й точніші знаряддя — доходить до узгодження різниці між прогнозом теорії та обрахунками практики до десяти цифр після коми! Нашарування даних і систематичне їх узгодження з теоретичними обрахунками мають незаперечний накопичувальний ефект, стійкий до будь-яких сумнівів. Вони безпосередньо впливають на наше життя — скажімо, кожен чув, що орієнтування за GPS не було би таким точним без урахування теорії відносності. Ту саму роль відіграє квантова механіка для роботи атомних годинників на супутниках та в багатьох інших випадках застосування. Тож навіть такий брутальний аргумент, як «це добре, бо воно працює», тут цілком на своєму місці.

Не менш загадковими є релятивістські та квантові концепції, але колись не меншою загадкою вважалися концепції електричного та магнітного полів, а також припущення, ніби вони можуть спільно коливатися. Можливо, є певний рівень абстракції, переступити через який складно, — і тут також внесок практиків складно перебільшити. Вже більше тридцяти років більшу частину своїх зусиль вони витрачають на виправдання квантових концепцій, примушуючи їх безпосередньо являти себе в ході експерименту. Вони спонукають фотон виявити себе, спін — продемонструвати свої виверти; стає зрозумілішою і проблема зліпленості хвильових функцій, себто нерозривність деяких функцій, які описують певні частинки як єдине ціле. Словом, прикладів не бракує. Без жодних сумнівів, не за горами той час, коли офіційно зареєстровані експерименти, що їх кожен може побачити в наукових музеях, примусять усіх змиритися з очевидністю квантових концепцій і погодитися: «Це істина, бо я це бачу».

Теоретиків уже давно переконав інший аргумент, який зачепив найтоншу струну — почуття прекрасного. Прекрасне постало у вигляді гармонії концепцій або ж, якщо хочете, їх когерентності. Коли йдеться, скажімо, про розмаїття напрямків руху електрона, то показати цю когерентність можна так: чітко прописати всі доповнення і проблеми, які виникали в ході історії електрона та впливали на хвильову функцію атома — і гоп! одним майстерним рухом виписується традиційне рівняння Шредінґера. Теорію нахиляють під іншим кутом, роздивляються в дещо іншому математичному світлі — і одразу проступають матриці, оператори — змішувачі хвильових функцій та їхні потужні математичні властивості; таке враження, ніби йдеться про чисту алгебру. Слідом за Діраком і математиком Нойманном можна в одному «математичному діаманті» об’єднати все, пов’язане з хвильовими функціями та фізичними величинами, утворивши складний необмежений векторний простір — простір Гільберта, де все замкнене всередині одного зблиску. Як сказав би Бодлер, «там розкіш, і спокій, і лад»75. Але розкоші, спокій, втіху замінімо на безтурботність і гармонію. І це прекрасно, бо неминуче, і йдеться саме про внутрішню красу — стійку й прозору, мов діамант, про красу чисто математичну, що залишає враження, ніби коріння законів природи та математичних законів сплітаються десь глибоко під землею. «Це істинне, бо єдине. Істина в єдності».

Теоретики, які обожнюють абстрактну красу, радіють прихованим гармоніям. Годинами, місяцями, роками, життями можуть вони стежити за розвитком концепції, слідувати за нею лабіринтами фізики, мов за ручаєм, що стрімко метляє-цідиться між скель. Вони відчувають справжній екстаз. «Ти помітив, наскільки вишукана теорія груп? А ідея перенормування? Які можливості! Це ж справжня машина, що висвердлює безконечність! А наскільки гармонійний вигляд має теорія еталонів! Яка в ній симетрія — у кожній цятці часопростору! А потім усі ці симетрії поєднуються в єдину гармонію Стандартної моделі… [Зітхає.] Оце означення «стандартна»… Колего, Вам не здається, що занадто скромна назва лише підкреслює бездоганність моделі? Теоретики — подібно до парнасців, прихильників мистецтва заради мистецтва, — шкодують, що не можуть розділити свої радощі з профаном, не тому, що він не здатен зрозуміти приступне їм відчуття прекрасного, а тому, що його просто не можна посвячувати в таємниці. Подейкують, усвідомлення цього настільки гнітить їх, що вони зачиняються у своїх безлюдних клубах для обраних».

Але це лише жартівливий відступ, самоіронія, адже не варто лишати брудні сліди у священному храмі. Авжеж, теоретики рідко всміхаються, проте тягар, який вони змушені нести, — справжній скарб. Треба сказати, що ХХ ст. було добою одкровень, коли закони природи частково поступилися своїми таємницями людству. Можна навіть потвердити, що людський розум уперше свідомо поглянув на власну історію, визнавши, що залежить від еволюції видів. Замість поводитися, мов цар, розум збагнув, що його розвиток довгий час обмежував думку, тримаючи її на однаковій відстані від безмежності Всесвіту та нескінченності мікросвіту. Весь час розум було замкнено в людині — у надто людському, надто простому, і саме надлюдська наука примусила його переступити межу.

Певно, саме тому здоровий глузд побоюється нового світу, який щойно постав — часом здається, ніби треба перемуровувати самі підвалини думки. Варто було би розповісти про титанічні зусилля, докладені впродовж сімдесяти п’яти років до зміни підвалин знання — насамперед ідеться про фундаментальні закони, релятивістські та квантові — заради пошуків основ звичайного