Что есть истина в физике? - Геннадий Горелик - Наука в фокусе - 2014-11-02
Н. Асадова
―
Добрый день. У микрофона Наргиз Асадова и Егор Быковский, главный редактор журнала «Наука в фокусе». Привет, Егор.
Е. Быковский
―
Привет, Наргиз. Здравствуйте, дорогие радиослушатели.
Н. Асадова
―
Сегодня у нас таинственная тема, называется «Что есть истина в физике?». И наш гость – это Геннадий Ефимович Горелик, историк, биограф академика Сахарова и Бронштейна, автор книги «Кто изобрёл современную физику?», которая вошла в шорт-лист премии «Просветитель». Здравствуйте, Геннадий Ефимович.
Г. Горелик
―
Добрый вечер.
Е. Быковский
―
Геннадий Ефимович нам в течение часа объяснит, что есть истина, представляете?
Н. Асадова
―
Да, что есть истина в физике именно. И вообще в каком моменте своей истории находится сейчас физика. Но для начала мы послушаем новости науки.«НОВОСТИ НАУКИ».
В 2009 году журнал Science впервые в своей истории опубликовал результаты работы, в которой теория струн была использована для объяснения реального физического явления. Напомним, что теория струн впервые появилась в 1970-х и стала одной из самых многообещающих попыток создать теорию всего, объединяющую явления квантовой механики и теории относительности, объясняющую самые фундаментальные основы строения Вселенной. Это сложнейшая физико-математическая концепция, однако, огрубляя, можно сказать, что она выдвигает идею того, что все частицы и взаимодействия представляют собой возбуждения одномерных квантовых струн в многомерном пространстве.
Несмотря на всю свою красоту и стройность, эта идея до сих пор не нашла никакого подтверждения со стороны. Экспериментальная работа на таком уровне пока невозможна технически, а теоретически до сих пор наталкиваются на проблему колоссально сложного математического аппарата, который требуется для редуцирования многомерного пространства к нашим четырём измерениям.
Неудивительно, что за последние годы теория струн, некогда давшая столько надежд, подвергалась жесточайшей критике. Однако первое теоретическое объяснение реального физического явления, сделанное на её основе, дало первое блестящее подтверждение правоты этой версии устройства мироздания. Явление это – высокотемпературная сверхпроводимость, до сих пор не получившая внятного научного объяснения. Считается, что важную роль в этом явлении играет особое, связанное состояние электронов, которые приобретают способность двигаться сквозь вещество, не встречая никакого сопротивления.
Поначалу учёные полагали, что подобное состояние возможно лишь при экстремально низких температурах, близких к абсолютному нулю. Однако все новые открытия сверхпроводящих материалов, сохраняющих свойства и при куда более высоких температурах, поставили под сомнение имеющиеся объяснения этого явления. А нового объяснения по-прежнему нет.
«Принято считать, - говорит Эн Заанен, профессор теоретической физики Лейденского университета, - что клюю в связанном состоянии электронов. И если вы сумеете понять его, вы сумеете понять и высокотемпературную сверхпроводимость». Но хотя экспериментальных данных на этот счёт достаточно, объяснения в рамках теории так и не было дано. Показательно и то, что работа Заанена и его коллег стала первым исследованием, основанном на теории струн, результаты которого согласился опубликовать авторитетнейший журнал Science. «До сих пор, - поясняет Заанен, - теория струн рождала слишком завышенные ожидания. 10 лет назад многие едва ли не заявляли, что через пару недель будет найдено объяснение всему, начиная с Большого взрыва. Но проблема состоит в том, что до сих пор эта красивейшая математическая гипотеза оставалась лишь абстракцией, не имея никакой связью с реальностью». Вот почему работу Заанена и его коллег можно назвать настоящей научной сенсацией, способной стимулировать новый прорыв в нашем понимании мироздания.
Применив математический аппарат теории струн к явлению, которое уже более десятка лет не имеет ни одного физического объяснения, они сумели теоретически объяснить то особое связанное состояние электронов, которое, как считается, лежит в основе сверхпроводимости. Надо сказать, что загадка высокотемпературной сверхпроводимости, конечно, ещё далека от окончательного разрешения. Но главное исследование этих трёх физиков показало, что теория струн вполне применима к явлениям реального мира, и более того – способна дать объяснения тем фактам, которые другим инструментам не поддаются.
Возможно, нас ждут новые большие новости.
Н. Асадова
―
Это были новости науки. Сейчас прервёмся на одну минутку рекламы, а затем вернёмся в эту студию, инкуда не уходите.РЕКЛАМА
Н. Асадова
―
Ещё раз всем добрый день. У микрофона по-прежнему Наргиз Асадова, Егор Быковский, главный редактор журнала «Наука в фокусе». Наш гость сегодня – Геннадий Ефимович Горелик, историк, биограф академика Сахарова и Бронштейна, автор книги «Кто изобрел современную физику?», которая вошла в шорт-лист премии «Просветитель». И тема у нас звучит, ещё раз напомню, «Что есть истина в физике?». Геннадий Ефимович сам предложил нам эту тему, а я открою секрет, что мы с Егором хотели попытать вас на тему общей теории, или теории всего.
Е. Быковский
―
Или единой теории поля, как бы её ни называли. Просто нам было любопытно, зачем она вообще нужна. И перед тем, как прийти на передачу, я поговорил со своими сотрудниками о будущей теме, как обычно бывает. И многие из них, хотя получили высшее образование.
Н. Асадова
―
И работают в журнале «Наука в фокусе».
Е. Быковский
―
Работают в издательстве «Вокруг света», по крайней мере, но один из них – химик, другой – биолог, третий – дизайнер, они как-то все пожали плечами и сказали – мы даже не знаем, зачем нужна единая теория всего. Единая биология обходится без единой теории биологии, и ничего. Есть какие-то общие вещи – эволюционная теория, она синтезирует большую часть имеющихся знаний. Но тем не менее люди не очень понимают, зачем физикам единая теория всего, и что она собой может представлять.
Н. Асадова
―
Просветите нас.
Г. Горелик
―
Мне очень нравится уровень здравого смысла ваших сотрудников, потому что истории науки тоже непонятно, зачем она нужна. И если опираться на общественное мнение физиков, которые занимаются этим, им очевидно. Иногда это называют мечтой Эйнштейна, а иногда это подаётся как нечто совершенно очевидная цель. Но нужно сказать, что это не так. Единственное, что есть много доводов, почему эта мечта возникла. Эйнштейн к этому тоже приложил руку.
Е. Быковский
―
Были ли какие-то «единые» теории всего и до этого? Теория эфира – это та же самая единая теория. Почему всё должно быть погружено в некий эфир? Зачем?
Г. Горелик
―
О теории эфира мечтали почти весь XIX век, потому что считали, что никак нельзя обойтись без эфира, когда речь идёт об электрических силах. Потому что когда электрические силы в пустоте, там и сил не должно быть. Раз ничего, так ничего. А если они есть, то не в пустоте, а в чём-то. То есть это было такое предвзятое мнение, основанное в основном на здравом смысле физиков, которые знали, что в воде, в воздухе передаются колебания, как-то можно воздействовать через что-то.
Н. Асадова
―
В какой же момент они поняли, что это не есть истина?
Г. Горелик
―
Первым это понял Эйнштейн, когда он сказал, что мечты, все теории, построения, публикации, статьи в Британской энциклопедии по многу страниц, какие есть попытки, он сказал, что это понятие вообще не нужно, потому что, как показали опыты, зафиксировать движение относительно эфира, это была цель, невозможно. То есть все попытки вели к противоречиям. И он предложил новую формулировку, в которой без этого понятия вообще следовало обходиться.
Е. Быковский
―
Я уточню – не столько зафиксировать движение относительно эфира, сколько зафиксировать сам эфир каким-то образом.
Г. Горелик
―
Сам эфир могли оставить, отложить. Он такой тоненький. Считалось, что это такая странная среда. С одной стороны, она проницаема для всего на свете. С другой стороны, потому как в ней распространяется свет, а свет, как вы знаете из прошлой передачи, это электромагнитные волны. Они поперечные. А поперечные волны в известных средах распространяются только в твёрдых телах, а не в жидкости, не в газе, не в воздухе. Поэтому считалось, что это совершенно тонкая незаметная среда, с другой стороны, она ведёт себя как твёрдое тело. Как вам это нравится? И вот пытались выйти из этого положения.
Н. Асадова
―
Эйнштейн отказал первой теории всего…
Г. Горелик
―
Нет, это не теория всего. Это была только теория эфира, теория электромагнетизма Максвелла. Она как раз и была главным поводом мечтать о единой теории, потому что она впервые реально объединила магнетизм, электричество и в качестве приза свет. Раньше думали – три отдельные науки: наука об электричестве, наука о магнетизме и оптика. И вдруг оказалось, что уравнение электромагнитного поля, которое Максвелл предложил, с помощью понятия электромагнитного поля, которого не было, оказалось, что эти явления родственные и вытекают из одной теории. И вот этот подарок стал соблазнять. А если мы ещё что-нибудь с чем-нибудь объединим так же изящно?
Н. Асадова
―
И Эйнштейн думал о том, чтобы объединить общую теорию относительность и квантовую механику.
Е. Быковский
―
Нет.
Г. Горелик
―
Нет, история гораздо драматичнее.
Н. Асадова
―
Я объясню, почему у меня сложилось такое впечатление. Я смотрела какой-то фильм BBC, где красиво показывали, как Эйнштейн, умирая, у него в руке осталась бумажка, где он пытался найти эту формулу, которая объединяет теорию относительности и квантовую механику. Я оттуда эту знаю. Я не взяла из головы.
Г. Горелик
―
Но Эйнштейн так думал не всегда, а стал думать в 1920-е годы, то есть когда ему было уже 50. Это очень пожилой возраст в физике. Физика – игра молодых. Все новые идеи, как показывает история, выдвигаются до 40 лет. В математике – до 30. Поэтому ещё ничего. Только история науки в этом смысле безопасна. Там, на мой взгляд, новые идеи до конца дней своих.Все наиболее успешные работы Эйнштейна были связаны с тем, что он либо старался объяснить экспериментально изученное явление, которое не имело теоретических объяснений, либо он решал противоречия между существующими теориями. И вот его Общая теория относительности, о которой многие думают, что она самая красивая теория и самая выдающаяся, это было решение противоречия. Когда он создал теорию относительности в 1905 году, очень быстро он и другие осознали, что она прямо противоречит великому закону всемирного тяготения Ньютона, потому что там была 1/r^2, там только пространство, время никак не участвует, а главный результат теории относительности в том, что пространство неразрывно связано со временем. И вот в попытке решить это противоречие занимался не только Эйнштейн, но и его знаменитые коллеги, теоретики того времени, и успешным решением была как раз общая теория относительности, которую он так называл. Это название неправильное.
Н. Асадова
―
А как?
Г. Горелик
―
Правильное название – теория гравитации Эйнштейна, или теория гравитации пространства и времени. Но Эйнштейн имел право назвать так, как он назвал. Для него в построении…
Е. Быковский
―
Если теория гравитации пространства и времени, почему её нельзя назвать общей? В некотором смысле она, конечно, общая.
Г. Горелик
―
Общая теория относительности. Когда Эйнштейн создавал эту теорию, у него была идея, причём, помогла реально, что вот это некое обобщение от обычной теории относительности, что там более общая относительность, чем относительность в теории относительности. Там была относительность инерциальных систем отсчёта, а здесь инерциальных нет, и какая-то совсем более общая.Это довольно сложный вопрос, но замечательный российский физик Владимир Александрович Фок, который считал Эйнштейна гением, безусловно, но в то же время он говорил, что великий создатель теории не вполне её понимал. И это бывает. Максвелл, который создал теорию электромагнетизма, не отказался от эфира. Он предполагал его. Эфир никак не участвовал в его уравнениях. Там нет ничего такого, что бы описывал эфир. Но он не знал, как без него обойтись.
Просто когда ты придумываешь несколько гениальных вещей, то ещё одну потребовать – это чересчур.
Поэтому Эйнштейн в 1915 году решил проблему, которую он поставил перед собой, то есть обобщил теорию всемирного тяготения так, что она в небесной механике переходила в обычную ньютоновскую теорию, объясняла новые явления, которые в ньютоновской теории были необъяснимы. Это движение Меркурия, самой близкой к Солнцу планеты. Ну и другие…
Н. Асадова
―
Можно подробнее на этом моменте?
Г. Горелик
―
Пожалуйста. Астрономы, как вы знаете, всё наблюдают с астрономической точностью. И они обнаружили, что движение Меркурия, планеты, которое должно было подчиняться всем известным законам, открытым ещё Кеплером, ещё до Ньютона, ещё до того, как Ньютон понял, что есть такая сила, что движение Меркурия не сходится, то есть Меркурий движется не так, как ему положено.Отличие очень маленькое. Планетам полагается двигаться по эллипсу. А это был эллипс, который ещё сам вращался. То есть через период, который ему требовалось бы вернуться по ньютоновской теории в исходную точку, он оказывался чуть-чуть дальше. И вот это смещение было совершенно ничтожное, как монетка видна на расстоянии километров. Но астрономы умеют мерить с астрономической точностью, поэтому это было зафиксировано. Астрономы пытались объяснить как-то, что там возле Меркурия какая-нибудь пыль, какие-нибудь частицы, что Солнце не вполне круглое, и, может, Меркурий не вполне, может, какая-нибудь неизвестная планета, невидимая пока, где-нибудь за Солнцем, антиЗемля, всё время за Солнцем, поэтому мы всё время её не видим. А она как-нибудь воздействует. И все эти попытки ничего не давали.
Эйнштейн тоже не мог это объяснить. Он нашёл некие физические принципы, которые помогли ему создать общую теорию относительности, это знаменитое отклонение света, которое он предсказал, ещё не имея теории. Он понял, что должно быть пространство-время искривлено. Это была самая шокирующая идея, которую никто не принял из его коллег, хотя он был уже знаменитый физик, автор двух великих идей – идеи фотонов и теории относительности. Всё равно считали, что это чересчур, что он сам разрушает собственную теорию относительности. Великий Планк, который с энтузиазмом его поддержал и принял теорию относительности, он считал, что Эйнштейн находится на неправильном пути. И поэтому этот путь занял 8 лет.
Когда он построил свою теорию в 1915 году и посчитал, что же будет с Меркурием. Оказалось, что идеально сходится. То есть это был такой подарок, награда за смелость.
Е. Быковский
―
Оказалось, что его теория обладает предсказательной силой. А это хорошо.
Г. Горелик
―
Не совсем предсказательной, потому что сам факт был известен.
Н. Асадова
―
Объяснительной силой.
Г. Горелик
―
Предсказание, скорее, было в другом: он предсказал отклонение света. То есть луч от дальних звёзд в поле Солнца отклоняется. И вот это предсказание было проверено в 1919 году. Вот это был триумф на весь мир. В газетах, New York Times, все газеты мира опубликовали, как будто это кого-нибудь очень сильно волнует, что лучи от далёких звёзд как-то там отклоняются.
Н. Асадова
―
Волнует-волнует. Вы не представляете, как люди интересуются новыми открытиями.
Г. Горелик
―
Конечно. Тогда, собственно, и началась мировая слава. Не с теории относительности, а с этой проверки. Но там объяснение скорее не научное, а общественное. Потому что только что окончилась мировая война. Немцы убивали англичан, англичане – немцев бессмысленно. Это все понимали. А тут открытие немецкого физика, которым тогда был Эйнштейн, подтверждает британский астроном, и речь идёт о таких мирных материях – звёзды, Солнце.
Е. Быковский
―
Выехав при этом в Крым. Он же поехал для проверки…
Г. Горелик
―
В Бразилию.
Е. Быковский
―
Ой, извините.
Г. Горелик
―
Вы, наверное, помните, что была попытка, немецкий астроном в 1914 году поехал в Россию, где должно было быть солнечное затмение в сентябре 1914 года со всем оборудованием. Фрейндлих. Очень хороший астроном. И он всё понимал. Тогда ещё не было полной теории относительности. Но эффект отклонения света Эйнштейн уже предсказал. Хотя по величине он был в два раза меньше. И в августе началась мировая война. Фрейндлиха интернировали. Не состоялось, к счастью Эйнштейна. Потому что если бы Фрейндлих померил, оказалось бы, что результат в два раза отличается от того, что Эйнштейн предсказал, это был бы по меньшей мере конфуз, а то и опровержение.Не опровержение, потому что никто не предсказывал отклонение света, но это в два раза меньше. А тут к моменту экспедиции Эдингтона Эйнштейн уже имел полную теорию, из неё он предсказал правильный количественный эффект, и был полный триумф.
Драматичность истории была в том, что Эйнштейн закончил свою теорию в 1915 году и буквально через несколько месяцев обнаружил, что её надо менять. Потому что из его общей теории относительности вытекало, что должны существовать гравитационные волны. Очень слабенькие. По той простой причине, что гравитация – очень слабая сила.
Е. Быковский
―
Их ищут до сих пор. До сих пор не нашли. Скорее не нашли, чем нашли.
Г. Горелик
―
Нет, не нашли. Были попытки ещё в 1970-е годы.
Е. Быковский
―
Я говорю о прошлом годе, когда…
Г. Горелик
―
Это не прямое наблюдение гравитационных волн, а косвенный эффект от того, если бы они были в начале Вселенной.
Е. Быковский
―
То было бы вот это.
Г. Горелик
―
Да. А есть проекты по детектированию настоящих гравитационных волн на спутниках, особо точные измерения расстояния между спутниками, американский проект, но там никаких результатов нет. Но для теоретика, если он предсказал, если у него одно предсказание блестяще оправдалось на Меркурии, он предсказал гравитационные волны, он верит, если теория правильная. И он тут же приложил это явление к тому, что он уже знал, что все атомы состоят из ядер, вокруг которых крутятся электроны. А электрончик – масса. По теории гравитации вытекало, что такой вращающийся любой объект должен излучать гравитационные волны. И значит что-то очень похожее на электромагнитное излучение. А электромагнитное излучение было парадоксом, который решила первая квантовая теория Бора. Потому что по классической электродинамике выходило, что электрон должен за миллиардные доли секунды рухнуть на ядро. И единственное спасение пришло с помощью квантов, когда Бор сказал, что электрон может находиться не где угодно, а только на совершенно определённых орбитах, которые определяются константой Планка.Поэтому Эйнштейн так – хорошо, если электроны вращаются вокруг ядра, значит они излучают гравитационные волны, это значит, что со временем они тоже рухнут, только не благодаря электромагнитному излучению, а благодаря гравитационному.
Он не давал никаких количественных оценок. Правильно делал. Потому что если бы он сделал оценки, то получилось бы, что рухнет не за миллиардные доли секунды, а за 20 млрд не успеет рухнуть, потому что это очень слабое. Можно грубо сказать, что соотношение между электричеством и гравитацией – 10^40, то есть 40 нулей. На такой множитель надо умножить или разделить. Но тем не менее в теории он считал, что поскольку, как он писал, такого не наблюдается, он считал тогда, что вселенная статична, что она существует вечна. А для вечности хоть 10^40, хоть 10^80.
Н. Асадова
―
То есть ещё не было теории расширяющейся Вселенной?
Г. Горелик
―
Нет. Поэтому он и сказал, что теория гравитации должна быть модифицирована квантовым принципом, так же как электромагнетизм.
Е. Быковский
―
Я сейчас отвлекусь на секунду и посоветую читателям, которых интересует вопрос, что происходило в 1920-х годах, в частности, с планетарной теорией атома, прочитать чудесную книжку Даниила Семёновича Данина «Вероятностный мир», очень легко и хорошо написанную, и которая при этом отлично описывает всю научную ситуацию того времени.
Г. Горелик
―
На эту тему написано много хороших замечательных книг.
Н. Асадова
―
Посоветуйте тогда и вы свою любимую книгу, потому что у нас осталось буквально 1.5 минуты до конца первой части.
Г. Горелик
―
Мне проще всего и скромнее всего посоветовать собственную книгу. Её уже назвали.
Н. Асадова
―
Я советую книгу Геннадия Горелика «Кто изобрел современную физику?». Напомню, что она вошла в шорт-лист премии «Просветитель». Я читала кусочки ещё в рукописи. Мне довелось. И я очень рада, что она вышла и что она так высоко была оценена у нас в России. Я напоминаю, что это передача «Наука в фокусе». Мы говорим сегодня о том, что есть истина в физике. Её постоянные ведущие – Наргиз Асадова, Егор Быковский, главный редактор журнала «Наука в фокусе. И наш гость – Геннадий Ефимович Горелик, историк, биограф академика Сахарова и Бронштейна, автор книги «Кто изобрёл современную физику?». Сейчас мы должны будем прерваться на новости и рекламу, затем вернёмся в эту студию, никуда не уходите.НОВОСТИ
Н. Асадова
―
Добрый день ещё раз. В эфире передача «Наука в фокусе». Мы продолжаем наш увлекательный разговор про создание теорий всего. И наш гость…
Е. Быковский
―
И про истину в физике.
Н. Асадова
―
И про истину в физике, что неразрывно связано с этой темой. Геннадий Ефимович Горелик, историк, биограф академика Сахарова и Бронштейна, автор книги «Кто изобрёл современную физику?». Мы остановились на том, что…
Г. Горелик
―
Как Эйнштейн обнаружил, что его замечательная новорожденная теория должна быть изменена. И это было в 1916 году.
Е. Быковский
―
И опечалился он в сердце своем, видимо, в этот момент.
Г. Горелик
―
Не очень. Понимаете, в физике разные люди работают. Нужны и те, и другие. Для разных задач подходят те или другие. Есть люди такого математического склада. И есть физического. Люди математического склада хотят исчерпать всё. Так, чтобы было всё стройно, строго, все теоремы вытекают из аксиом, как в геометрии примерно.А физики довольно скромные. Им надо бы объяснить, что можно. Вот, что можно, то и замечательно, потому что это действительно замечательно. Поэтому Эйнштейн, понимая, что его теории не есть последнее слово в науке, он замечательно, значит, есть куда двигаться. Тем более, что когда он выдвинул свою идею фотонов, она совершенно не лезла ни в какие рамки, она не согласовывалась со всем. То есть он и назвал эту статью об одной.
Е. Быковский
―
Причём, это не лезло совсем ни в какие рамки.
Г. Горелик
―
Потому что он сказал, что свет – это частицы, а теория света – это была электромагнитная теория, в которой свет – это были волны, нечто непрерывное, нечто абсолютно гладенькое, плавное. А он говорил, что это частички, которые стукают. И поэтому он назвал эту статью «об одной эвристической точке зрения». То есть он понимал, что это очень смелая гипотеза, которую неслучайно не принял даже автор квантовой гипотезы Макс Планк, который с восторгом принял теорию относительности.
Е. Быковский
―
Я не физик, но не могу вспомнить, а до этого не было разве никаких корпускулярных теорий света?
Г. Горелик
―
В древности были, конечно. Ньютон. Но после Максвелла это стало всё настолько античной древностью, что уже просто только для историков.
Н. Асадова
―
Давайте всё-таки ближе к теории всего. Как к этому приблизился Эйнштейн? И как последователи потом развивали?
Г. Горелик
―
Поэтому он стал искать, стал думать, потому что тогда квантовая теория была главной заботой. Идеи Бора были тоже такими неокончательными. Было ясно всем. Просто некое продвижение небольшое, но он описывал только один атом водорода, а другие уже нет.И надо сказать, что первую теорию почти всего придумал математик Герман Вейль, и это случилось в 1918 году. Герман Вейль был математик с чувствительностью физика. Он был в полном восторге от того, что Эйнштейну удалось продвинуться в физике, используя такой очень совершенно новый математический аппарат, вот это искривлённое пространство-время, риманова геометрия, которая казалась совершенно чистой математикой. И он как математик знал, что геометрии бывают разные, их можно обобщать. И он знал, все знали тогда, что есть только две силы: гравитация и электромагнетизм.
Поэтому у него возникла идея: а если как-то геометрическую структуру обобщить, что-то такое добавить туда, взять другую геометрию, может быть, можно туда втянуть не только пространство, время и гравитацию, но ещё и электромагнетизм. Будет красиво. Это взгляд математика.
Эйнштейн внимательно прочитал и написал ему, ответил, что это очень красивая теория, но она не имеет отношения к реальности. И объяснил, почему он так думает. Что если верны ваши идеи, то мы бы не получали чёткие спектры от далеких звёзд, потому что в зависимости от пути, по которому свет идёт, они бы приходили в разном цвете. Было бы всё размыто, если не сказать вообще каша. А мы получаем спектр далёких звёзд абсолютно чёткий, как будто в лаборатории.
То есть первую теорию всего сам Эйнштейн зарубил. Но идея в нём осталась. И поэтому после триумфа его общей теории относительности 1919 года, хотя он и говорил, что он не сомневался, что будет подтверждено, но…
Е. Быковский
―
В общем, было приятно.
Г. Горелик
―
Я думаю, что это не просто приятно, а это такой триумф, я думаю, который трудно сейчас представить, потому что…
Н. Асадова
―
Который в истории человечества мало кто переживал.
Г. Горелик
―
Да, единицы. И возраст, и его философское неприятие квантовой идеи вероятности. Он сам это понятие, можно сказать, ввёл. Он сам в науке впервые использовал понятие вероятности, так называемое спонтанное индуцированное излучение, объясняя реальные физические проблемы. Но он не верил, что вероятность может находиться в фундаменте Вселенной. Он думал, что это только степень незнания. Вероятность используется в статистической физике давно, но мы не можем знать, как летит каждая молекула в литре воздуха. Их столько…Но зато мы можем, если мы предположим, что они размешаны как следует, мы тогда можем оценить вероятность и получать конкретные выводы. Эйнштейн считал, что такого типа вероятность может возникнуть. А физика настойчиво вошла туда, что нет. Поскольку у него не было физических доводов, как и у его противников, он выражался поэтически, теологически. Он говорил, что он не верит в то, что Бог играет в кости.
Когда вероятность, ни на чём не основанная, когда играют в кости, падающие с неба кубики. Он в это не верил. И он остался в этом неверии практически до конца дней своих, хотя временами очень чётко высказывался, что очень многие мои молодые коллеги считают мою такую убеждённость проявлением склероза. Может быть, они и правы, и тогда теория будет основана на чём-то дискретном. Он как-то описывал даже: на алгебре, а не на геометрии. Но всё-таки я пока считаю, что можно исследовать другое направление.
И начиная с начала 1920-х годов, он стал искать разные варианты. Причём, эти варианты были направлены на ту же цель: было известно всего две фундаментальные силы: гравитация и электричество. И объединить гравитацию и электричество. Ситуация кардинально изменилась в начале 1930-х годов, когда возникло представление о новой силе: слабое взаимодействие так называемое. Была построена теория, объяснены эффекты, явления. И стало ясно, что есть ещё одна сила, которая удерживает частицы в ядре.
Е. Быковский
―
Сильное.
Г. Горелик
―
Которое потом назвали сильным взаимодействием. Поэтому сама задача объединить гравитацию и электричество была такой чисто эстетической. Была возможность электричество ввести в теорию гравитации. Можно было описывать гравитационные явления в сильном гравитационном поле. Можно было бы. Если нельзя, было бы противоречие. Тогда надо было искать. Так же как он решил противоречие между теорией относительности и ньютоновским тяготением. А так просто красиво. И недаром первым это сделал математик.Поэтому можно сказать, что он ушёл в сторону от столбовой дороги. Так считали молодые физики тогдашнего времени (Ландау и его друзья Гамов, Бронштейн), которые были увлечены этой идеей, пару лет пытались что-то такое, думали – пока ещё рано, ещё надо попробовать, а вдруг в самом деле. Но когда выяснилось, что есть другие силы, физические основания просто исчезли. Осталась только чистая эстетика. Но эстетика в физике – это не очень серьёзный довод. Хотя иногда она работает. Симметрия, всякое такое. И для физиков математического склада она работает всегда.
Е. Быковский
―
Иногда красивые идеи потом оказываются очень эффективными.
Н. Асадова
―
В итоге идея всего имеет право на существование?
Е. Быковский
―
Она имеет. Просто в середине прошлого века появились новые силы. Сейчас, насколько я понимаю, единая теория поля или общая теория всего, как бы её ни называли, должна увязывать между собой четыре фундаментальных взаимодействия.
Г. Горелик
―
Просто это всё, что известно.
Е. Быковский
―
И существование всех частиц.
Н. Асадова
―
А какие фундаментальные взаимодействия? Давай уж перечислим, раз поговорили.
Е. Быковский
―
Слабое взаимодействие…
Г. Горелик
―
Сильное взаимодействие, которое отвечает за ядро. Что ядро вообще есть и держится, не разлетается.
Е. Быковский
―
Потом слабое.
Г. Горелик
―
Слабое взаимодействие относится к ядру тоже. Некоторые процессы в ядре происходят как слабое взаимодейстие.
Е. Быковский
―
И ещё два фундаментальных взаимодействия, о которых мы поговорили – электромагнетизм и гравитация. Кроме того, есть масса всяких частиц, существование которых она тоже должна объяснять и предсказать существование тех, которых мы ещё не знаем, правильно?
Н. Асадова
―
Скажите, какие существуют пути, по которым движется современная физика, не знаю, может быть, математика тоже движется в эту сторону, которая развивает эту идею и приближает нас или, по крайней мере, они так думают, что приближает нас к теории всего?
Г. Горелик
―
Тут очень важно различать две совершенно разные задачи. Первая задача – которую обнаружил Эйнштейн, что теория гравитации, вот, его великая общая теория относительности нуждается в модификации, нуждается в синтезе с квантами, в учёте квантов. И другая задача, которую поставили перед собой некоторые физики-теоретики несколько последних десятилетий – это объединить всё на свете, и теорию всего поставить. Это разные задачи.Первая задача с точки зрения любой физики имеет основания, потому что противоречия есть, и более того, здесь очень важное слово сказал советский физик-теоретик Матвей Бронштейн в его работе ещё аж в 1935 году, когда он показал, что обнаруженная Эйнштейном проблема не просто проблема, которую нужно решить, а она поразительно глубока. Чтобы её решить, по-видимому, придётся отказаться от понятий пространства и времени и заменить их на какие-то более глубокие понятия. Вот этот его вывод такой страшный, тем не менее он стоит и до сих пор вот эта поставленная им проблема и обнаруженная им трудность не решена до сих пор.
Н. Асадова
―
Я наших слушателей и читателей нашего блога «Наука в фокусе» на сайте «Эхо Москвы» сейчас призываю посмотреть, мы выложили статью Геннадия Горелика как раз про ту проблему, которую поставил Матвей Бронштейн. Почитайте – не пожалеете. Мы сейчас прервёмся на 2 минуты рекламы, затем вернёмся, никуда не уходите.РЕКЛАМА
Н. Асадова
―
Продолжаем передачу «Наука в фокусе». Наргиз Асадова, Егор Быковский и Геннадий Горелик, историк, биограф академика Сахарова и академика Бронштейна, автор книги «Кто изобрёл современную физику?» здесь в студии. И продолжаем.
Г. Горелик
―
Давайте я всё-таки скажу. Бронштейн академиком не был. Он не успел стать. Он жил всего на этом свете 30 лет. Его расстреляли в 1938 году.
Н. Асадова
―
Да, это очень печальная история. Это человек, который мог бы на самом деле продвинуть науку…
Г. Горелик
―
И он замечателен тем, что он не только работал в физике, сделал замечательные работы, но и автор шедевров книг о науке для детей, начиная от детского возраста до 120 лет, всем рекомендую – «Солнечные вещества».Примерно в 1970-е годы возник повышенный новый интерес к единым теориям поля. До этого они были скомпрометированы. Считалось, что раз так долго ничего не удалось, значит там ничего и нет. И вот в 1970-е годы появилось несколько очень сильных теоретических идей. И все они были в ту сторону, что надо… Было такое высказывание Бора знаменитое, когда он по поводу некой теории сказал: «То, что эта теория сумасшедшая, это мы все согласны. Но вот неизвестно, достаточно ли она сумасшедшая, чтобы иметь шанс быть правильной». То есть речь идёт как раз о том, что нужен скачок, ввести какие-то новые понятия, на основе которых выстроится теория, как было всегда в науке. Новый уровень понимания всегда достигался изобретением новых понятий, или открытием новой фундаментальной структуры устройства Вселенной. И стали изобретать самыми разными способами: теория суперсимметрии, теория струн, инфляция и приложения. Масса всего.
На сегодняшний день, по подсчётам физиков, которые в этой области работают, в мире около 5000 человек, которые считают себя работающими на переднем крае науки, то есть тем, чем занимался Эйнштейн в 1910-1920-е годы. Количество статей измеряется десятками тысяч. То есть теоретиков, занимающихся фундаментальной физикой – это малая часть физики на самом деле. Основная часть занимается приложениями, то, из чего делаются мобильные телефоны, компьютеры, всё наше окружение. Конечно, они основываются на существующих теориях, в частности, на квантовой механике, которая прекрасно работает.
А вот те, которые занимаются фундаментальным уровнем – это те 10000 статей, из которых пока ничего не вышло.
Е. Быковский
―
Вообще это довольно много. Я помню, что в 1920-х годах, Ландау писал, что теоретическая физика так невелика относительно экспериментальной, что любой теоретик может овладеть ею всей, или что-то в этом роде. А сейчас, видимо, уже не может.
Г. Горелик
―
Конечно, физика расширилась очень сильно. Я думаю, Ландау был последнее поколение, где это было возможно для очень мощных умов. Даже в его время совсем не все… Бронштейн отличался этим: он работал и в теории полупроводников, и квантовой гравитации. Это очень большая редкость. Как правило, люди всё-таки как-то специализируются, концентрируются на чём-то. Вот этот всплеск интереса и масса новых математических идей, типа того, что сделал Герман Вейль, какая-то очень обещающая новая математика.
Н. Асадова
―
Чаще всего я слышала про теорию струн, которая предполагает существование параллельных миров.
Г. Горелик
―
Предполагает большее число измерений, чем мы видим. И придумывает способ, почему мы их не видим. Это масса всяких текстов на эту тему написано, популярных книг, бестселлеров. Всё это очень много. Только, понимаете, это длится уже лет 30-40, и то, что за 30 лет из этой идеи ничего не получилось, то есть не получилось никакого предсказания, которое можно проверить на опыте, а до сих пор физики… Ландау говорил, и не только он, что опыт – верховный судья физики. Ты можешь придумать какие угодно красивые теории, но пока ты их не проверишь, тебе не поверят.
Е. Быковский
―
Пока у них нет предсказательной силы… Вообще давайте вернёмся к идее названия, которую мы дали передаче насчёт истины…
Г. Горелик
―
Поэтому за 30 лет и возникло два явления: во-первых, некоторые активные участники этой тусовки отреклись от неё, то есть сказали, что нет. Есть такой Лис Молин, замечательный теоретик американский, кроме того ещё владеющий литературным пером хорошим, он в своей книге описал взлёт теории струн и падение физики такого типа, он описал и свою эволюцию, и своё разочарование, и свои социально-психологические наблюдения над этой большой группой людей, которые занимаются, пишут диссертации, защищаются и так далее.И он признал, что это не тот путь. Он имеет какие-то виды на то, как надо решать. Но все понимают… Когда я читаю в популярных текстах, кто-нибудь пишет из этих теоретиков, что «наиболее перспективным я считаю направление такое вот…». Мне всегда очень смешно, потому что откуда он знает, что оно наиболее перспективное.
Понимаете, историк имеет, с чем сравнивать. Если мы вернёмся в какой-нибудь 1912 год и представим мысленно, что мы опрашиваем лучших теоретиков, какое из направлений решений проблемы, которой занимался Эйнштейн и не только он, ещё был десяток теорий, какое самое перспективное, я вас уверяю, что эйнштейновская никогда бы не заняла первое место. Просто никто не работал в этом направлении.
Е. Быковский
―
Исходя из этой логики, мы и сейчас не можем сказать, что самое перспективное.
Г. Горелик
―
Это самый надёжный прогноз в фундаментальной физике, что прогнозировать ничего нельзя.
Е. Быковский
―
Мы так и не увидим. С другой стороны, есть большая группа людей, для которых существует уже общая теория всего, она вполне работает, обладает прекрасной объяснительной предсказательной силой – это теория Бога.
Г. Горелик
―
Теория Бога объясняет не всё. Галилей, который был глубоко верующий, он говорил, что Библия учит только тому, что человек – это подобие божье, поэтому он и наделён разумом, чувствами и языку, чтобы самому узнать, как устроена Вселенная. А учебником астрономии она не может быть хотя бы потому, что там нет названий планет.
Е. Быковский
―
Нет, я имел в виду, что есть в этой теории нечто объединяющее все взаимодействия на свете, по крайней мере конечную ступень.
Г. Горелик
―
Не на математическом языке.
Е. Быковский
―
Это правда.
Г. Горелик
―
А проверять можно только чёткие утверждения. А самый чёткий язык, который известен людям – это математика.
Н. Асадова
―
Вы ещё до эфира начали говорить о том, что сейчас наука физика переживает некое новое начало.
Г. Горелик
―
Я как раз сказал, что 30 лет безуспешных попыток привели с одной стороны к единицам, которые отказались от этого, и гораздо большему количеству людей, которые говорят: физика, к которой мы привыкли, способ нахождения истины, когда мы придумываем теории, проверяем на опыте, она кончилась. Сейчас началась другая эра, постсовременная, в которой опыты ставить невозможно, потому что надо слишком много энергии. Всей энергии Земли не хватит, чтобы поставить опыт, который задумали вот эти высоколобые теоретики. Да и не нужно. Потому что математический аппарат такой чёткий, с ним можно спрашивать, задавать чёткие вопросы, отвечать, потому что когда будет придумана кем-то хорошая математическая теория, то она сама будет такая убедительная, она так всё объяснит, так расставит по полкам, что мы признаем её истиной без всякого опыта.
Н. Асадова
―
А потом у нас есть компьютерные технологии, которые это всё обсчитывают с нереальной скоростью. И чем дальше, тем более совершенные технологии.
Е. Быковский
―
Обсчитывать или обсчитать?
Н. Асадова
―
Я имею в виду, что, например, новые материалы, мы знаем, что их изобретают не благодаря миллиону опытов, а благодаря тому, что обсчитывают на компьютере.
Е. Быковский
―
У нас была целая передача. Тут делают, конечно, немножко по-другому. Мы-то говорим о теоретической физике, где непонятно, куда двигаться, где будет свет, здесь столько тоннелей. А ты говоришь о термоэлектриках или о чём-то ещё, вполне практическая вещь.
Н. Асадова
―
Я говорю о подходе. О том, что, возможно, новые технологии позволят не делать такие опыты, которые требуют столько ресурсов.
Е. Быковский
―
Тут мы знаем, что посчитать. А здесь не знаем.
Н. Асадова
―
Как только узнаем, тогда сможем посчитать.
Г. Горелик
―
Понимаете, если мы живём в действительно волнующий момент изменения понятия истины в физике, то это волнующий момент. Немногие в это верят. Полагаются на то, что эйнштейновский метод до сих пор так успешно работал, что нет… А новым методом пока не получено ни одного чёткого результата, ни одной нобелевской премии не дано за те десятки тысяч разработок. Неслучайно. Потому что нобелевская процедура предусматривает, сам Нобель был человек реальный, и он заложил принцип, что должна быть уверенность, что теория соответствует реальности.Неслучайно сам Эйнштейн получил Нобелевскую премию только через 17 лет после создания теории относительности, когда всем физикам было очевидно, что это великая вещь. Но пока не появились надёжные экспериментальные подтверждения, для нобелевского комитета это было недостаточно.
Н. Асадова
―
Мы живём в волнующее время – время, когда, возможно, изменится понятие истины в физике. И, к сожалению, истина нашей передачи заключается в том, что она подошла к концу. С вами были Наргиз Асадова и Егор Быковский.
Е. Быковский
―
Каждый раз ужасно грустно.
Н. Асадова
―
Благодарим нашего гостя Геннадия Горелика, историка науки, биографа академика Сахарова и Бронштейна, автора книги «Кто изобрёл современную физику?», я всем советую купить и почитать. Всего доброго.
Е. Быковский
―
Спасибо. И всем удачного конца воскресного дня. До свидания.