Как показала неудача теории Тихо Браге — и подтвердила физика Ньютона, — субъективный критерий экономности и красоты тоже может сыграть существенную роль в первоначальной научной интерпретации. Исследования подразумевают поиск законов и принципов, которые охватили бы и объяснили наблюдаемые структуры и взаимодействия. Если в распоряжении ученых имеется достаточное количество наблюдаемых данных, то в конце концов побеждает та теория, которая включает в себя все результаты и при этом обеспечивает базу для новых предсказаний. А вот на одной логике далеко не уедешь, и специалисты по физике элементарных частиц очень хорошо это знают: не зря им приходится ждать новых экспериментальных данных, которые помогут окончательно определить наши представления о фундаментальной природе Вселенной.
Галилей много сделал для создания фундамента, на котором и по сей день работают ученые. Он инициировал медленный процесс развития, знание которого помогает лучше понять природу науки (в частности, то, как при помощи непрямых наблюдений и экспериментов получать верные описания физических явлений), а также некоторые серьезные вопросы, которые ставят сегодня перед собой физики. Современная наука пытается согласовать наблюдения с теорией при помощи открытий и новшеств, которыми мы обязаны Галилею, — мы применяем и технические средства, и эксперименты, и теории, и математический аппарат. Главное, Галилей сумел распознать важность взаимодействия всех этих элементов науки в формировании физического описания мира.
Сегодня мы более свободны в своем мышлении. Исследуя далекие пределы пространства, мы наблюдаем, как развивается начатая Коперником революция, как возникают новые теории о возможных дополнительных измерениях или альтернативных вселенных. Новые идеи не проходят бесследно — человек все дальше и дальше уходит от представления о себе как о центре мироздания и в буквальном, и в переносном смысле. А в будущем наблюдения и эксперименты либо подтвердят, либо опровергнут наши предположения.
Непрямые методы наблюдений, впервые предложенные Галилеем, сегодня находят новое применение в сложнейших датчиках Большого адронного коллайдера. Завершающий экспонат падуанской выставки проиллюстрировал для нас эволюцию науки вплоть до сегодняшнего дня; на нем даже были представлены некоторые эксперименты, запланированные на БАКе. Наш гид признался, что все эти описания казались ему слишком сложными, путаными и непонятными, пока он не понял, что БАК — это предельное на сегодняшний день воплощение микроскопа, позволяющее заглянуть в самые мелкие из доступных человеку масштабов.
И сегодня, когда мы осваиваем новые пределы точности измерений, мысли Галилея о том, как следует планировать эксперименты и интерпретировать их результаты, сохраняют свою актуальность. Его наследие живет, пока мы продолжаем создавать устройства и получать с их помощью изображения объектов, невидимые невооруженным глазом. Мы и сегодня действуем в соответствии с его взглядами на то, как работают научные методы: чтобы подтвердить или опровергнуть новую научную гипотезу, мы ставим эксперименты. Участники конференции в Падуе размышляли о том, какие новые данные принесет нам ближайшее время и что, собственно, эти данные могут означать. Мы все надеемся, что науке в очередной раз удастся расширить пределы человеческих знаний. А пока продолжаем стучаться в двери небес.
ГЛАВА 3. ЖИЗНЬ В МАТЕРИАЛЬНОМ МИРЕ
В феврале 2008 г. поэтесса Катарина Коулз и биолог и математик Фред Адлер (оба из Университета Юты в Солт–Лейк–Сити) организовали междисциплинарную конференцию под названием «Вселенная в песчинке» (A Universe in a Grain of Sand). Темой встречи стала роль масштаба в различных научных дисциплинах. Такая конференция, естественно, только выигрывала от разнообразия интересов участников и выступающих, поэтому здесь собрались представители самых разных областей. Как разделить наблюдения по категориям в соответствии с исследуемыми масштабами, чтобы разобраться в них, организовать и вновь свести воедино? В обсуждение этой темы все наши эксперты — а там были физик, архитектурный критик и профессор английского языка — могли внести свой вклад.
Во вступительной речи литературный критик и поэт Линда Грегерсон назвала нашу Вселенную «совершенной». Это слово точно характеризует то, что делает Вселенную такой чудесной и одновременно неприступной. Очень многое в ней лежит, судя по всему, за пределами нашей досягаемости и нашего понимания, — и в то же время достаточно близко, чтобы дразнить и манить нас: войдите и разберитесь. При любом подходе к знаниям главное — сделать малодоступные аспекты Вселенной более понятными. Человек жаждет научиться читать и понимать книгу природы; он хочет согласовать полученные знания со своими представлениями об окружающем мире.
Человечество в своих попытках разгадать тайны жизни и окружающего мира пользуется различными методами и стремится к разным целям. Искусство, наука и религия, хоть и связаны, возможно, с одними и теми же творческими импульсами, предлагают разные подходы к исследованию белых пятен нашего мировосприятия.
Прежде чем вернуться в мир современной физики, сравним несколько способов мышления и немного углубимся в историю дебатов между религией и наукой, поговорив по крайней мере об одном камне преткновения, который никогда не будет окончательно устранен. Мы рассмотрим материалистический и механистический мир науки — важнейшую черту научного подхода к знаниям. Скорее всего, противники этого подхода не изменят своего мнения в результате нашей дискуссии, тем не менее она поможет читателю более точно представить и осмыслить корни разногласий между двумя подходами.
МАСШТАБ НЕИЗВЕСТНОГО
Немецкий поэт Райнер Мария Рильке точно ухватил парадокс, который остро ощущает всякий человек при встрече лицом к лицу с совершенством: «С красоты начинается ужас./Выдержать это начало еще мы способны;/Мы красотой восхищаемся, ибо она погнушалась/Уничтожить нас»
[13]. В своем выступлении в Солт–Лейк-Сити Линда Грегерсон говорила о совершенстве совсем другими, тонкими, возвышенными и куда менее устрашающими словами. Она вспомнила Иммануила Канта, который различал красоту, «заставляющую нас верить в то, что мы существуем для Вселенной, а она для нас», и совершенство, которое внушает ужас. Грегерсон рассказала, что люди чувствуют «тревогу при встрече с совершенством», потому что оно плохо воспринимается человеком.
Понятие «совершенство» вновь всплыло в 2009 г. в дискуссии о музыке, искусстве и науке, которую мы с товарищами устроили во время работы над оперой о физике. Для нашего дирижера Клемента Пауэра некоторые музыкальные отрывки воплощали в себе одновременно ужас и красоту, тогда как остальные слышали в них только красоту. Для Клемента совершенная музыка — одинокая вершина, превосходящая его способность к восприятию и не допускающая интерпретации или расшифровки.
Совершенство предлагает нам масштабы и ставит вопросы, выходящие за пределы наших интеллектуальных возможностей. Именно поэтому оно одновременно внушает ужас и завораживает. Представление о совершенстве меняется со временем — по мере того как расширяется линейка масштабов, с которыми мы чувствуем себя комфортно и работаем без труда. Но в любой конкретный момент можно быть уверенным: мы по–прежнему жаждем узнать о поведении объектов и о событиях, происходящих на слишком мелких и слишком крупных для нас масштабах, которые мы пока не в состоянии освоить.
