Так случилось, что журнал The New York Review of Books решил опубликовать только одно из писем с комментариями к моей статье. Это было письмо от Артура Сильверштейна, почетного профессора иммунологии Университета Джонса Хопкинса, который занимался и историей науки. Сильверштейн высказал два возражения к моей статье. Он утверждал, что виг-интерпретация может быть опровергнута изменениями в научном знании, и привел примеры из области иммунологии, а также вспомнил о неверной оценке возраста Земли, сделанной лордом Кельвином. Кроме того, он приписал мне точку зрения, согласно которой «историкам науки можно разрешить анализировать прошлое с позиций современных знаний (виг-интерпретация), тогда как другим так поступать нельзя». Мой ответ Сильверштейну приведен в этой главе. Его письмо и мой ответ были опубликованы в The New York Review of Books 25 февраля 2016 г.
Артур Сильверштейн высказал интересное замечание о виговской истории науки: якобы историкам сложно судить о том, кто в прошлом был прав и не прав, поскольку наши современные научные знания могут быть ошибочны. Конечно, никто не считает, что мы знаем все, но кое-что нам все-таки известно наверняка. Вспомним пример о Солнечной системе из моей статьи. Много веков было известно, что в споре со сторонниками Птолемея прав Коперник, а Ньютон прав в споре с последователями Декарта. Зная это, историк может оценить силу эстетического суждения в работе Коперника и математическую креативность и философскую объективность в работе Ньютона.
Сильверштейн верно говорит о том, что прогресс в науке продолжается (по крайней мере я на это надеюсь). Однако некоторые представления уже не изменятся. Действительно, после опровержения теорий флогистона и теплорода в XIX в. в точных науках больше не было общепринятых теорий, которые оказались бы в корне неверными. Расчет возраста Земли и Солнца, выполненный лордом Кельвином, о котором вспоминает Сильверштейн, не слишком хороший контрпример, даже учитывая, что возраст, определенный Кельвином, как теперь известно, был слишком мал. Его результаты не получили широкого признания, наоборот, они решительно опровергались геологами и биологами, поскольку для эволюционного развития жизни требовалось гораздо больше времени. Кельвин и сам понял, что Земля и Солнце могут быть старше, чем он рассчитал, если «некоторые новые источники [теплоты], неизвестные нам сейчас, были приготовлены в великой сокровищнице Сотворения»
[61]. Тогда он не знал о ядерных реакциях, которые обеспечивают теплотой Землю и Солнце, но потрудился оценить вклад в тепловой баланс, обусловленный столкновениями Солнца с метеоритами.
Речь не о том, что, как только успешная теория создана и обоснована, наше понимание описываемых ею процессов больше никогда не изменится. С появлением общей и специальной теории относительности стало ясно, что законы движения и гравитации Ньютона являются приближенными и что они справедливы для тел, которые движутся в не слишком сильных гравитационных полях со скоростями много меньше скорости света. Однако это открытие не сделало работу Ньютона ошибочной и не воскресило теории Декарта. Как раз наоборот, теория относительности объяснила, почему теория Ньютона работает, когда она работает. В будущем теория относительности, несомненно, претерпит аналогичное переосмысление, возможно, в рамках теории струн, однако это уже не изменит наше виговское признание успехов Эйнштейна.
Еще Сильверштейн приписал мне точку зрения, согласно которой виговскими могут быть только историки науки, а остальные не могут. В своей статье я не собирался отказывать кому-либо в виговском понимании, однако я действительно не вижу, как такой подход может приниматься в истории искусства. Несколько лет назад Ричард Рорти обрушился на меня с критикой за это: «Он что, действительно не согласен с теми, кто считает, что поэты и художники стоят на плечах своих предшественников и аккумулируют знания о том, как писать поэмы и рисовать картины?»
[62]
Да, я не согласен. Я не считаю, что в XX в. поэты и художники знали о своем ремесле больше, чем в XIX в. Какими бы прекрасными ни были некоторые поэмы и картины, созданные в XX в., я не знаю ни одного произведения, которое бы превзошло работы Китса или Моне, например. Конечно, это дело вкуса, вопрос, который нельзя решить каким-то исследованием, в отличие от вопроса о возрасте Земли. Но именно поэтому виг-интерпретация имеет смысл в истории науки и не имеет смысла в истории искусства.
II. Физика и космология
9. Что такое элементарная частица?
Текст этой главы был опубликован в 1997 г. в весеннем выпуске научно-популярного журнала Beam Line, который издается Национальной ускорительной лабораторией SLAC. Это был специальный выпуск, посвященный столетию открытия Томсоном электрона, первой частицы из тех, что мы теперь называем элементарными.
Текст статьи был написан раньше всех остальных в этом сборнике, тем не менее он все еще актуален и имеет непосредственное отношение к проблемам современной физики. И действительно, перечитав его спустя 20 лет после написания и спустя 120 лет после открытия электрона, я испытал некоторое сожаление из-за того, что вопрос, вынесенный в заголовок, все еще остается без ответа.
Если незнакомец, услышав, что я физик, спрашивает меня, в какой области физики я работаю, обычно я отвечаю, что занимаюсь теорией элементарных частиц, после чего всегда начинаю нервничать. Я жду следующего вопроса: «А что такое элементарная частица?», отвечая на который я должен буду признать, что на самом деле этого никто не знает.
Для начала хочу заявить, что объяснить значение термина «частица» совсем не сложно. Частица — это просто физическая система, у которой нет непрерывных степеней свободы, за исключением ее полного импульса. Например, мы можем полностью описать состояние любого электрона, указав его импульс и спин относительно любой заданной оси. (Спин — это величина, которая в квантовой механике может принимать только дискретное, а не непрерывное множество значений.)
С другой стороны, система, состоящая из свободного электрона и свободного протона — это уже не частица, поскольку, чтобы описать такую систему, нужно указать две непрерывные величины, то есть моменты и электрона, и протона, а не просто их сумму. Однако если электрон и протон связаны, как, например, в атоме водорода, находящемся на низшем энергетическом уровне, то вместе они образуют частицу. Любой согласится, что атом водорода — это не элементарная частица, но далеко не всегда так уж просто провести подобное разграничение или хотя бы даже сказать, что оно значит.
Несколько десятилетий, в начале XX в., казалось, что нет никаких проблем в том, чтобы объяснить, что такое элементарная частица. Томсон с помощью электрического поля в электронно-лучевой трубке смог оторвать электроны от атомов, так что атомы оказались не элементарными. От самих электронов невозможно ничего отделить, поэтому электроны считались элементарными. Когда в 1911 г. в лаборатории Эрнеста Резерфорда было доказано существование атомных ядер, предполагалось, что они не являются элементарными, поскольку было известно, что некоторые радиоактивные ядра испускают электроны и другие частицы, а кроме того, заряд и массу ядер можно было объяснить, допустив, что ядра состоят из двух типов элементарных частиц — легких, отрицательно заряженных электронов и тяжелых, положительно заряженных протонов.
