В число классических примеров великих объединений в современной науке входят законы Ньютона, показавшие нам, что на небесах действуют те же законы, что и на Земле, осуществленное Максвеллом объединение электричества и магнетизма, которое привнесло в нашу жизнь эфемерный эфир и дало нам электромагнитные волны, теория естественного отбора Дарвина, напомнившая нам, что мы в конце концов всего лишь животные и растения, и законы термодинамики, из которых стало ясно, что ничто не существует вечно. Каждое из этих открытий имело глубокие последствия, не только потому, что оно изменяло наши взгляды на мир, но и потому, что оно закладывало основы для технических достижений, благодаря которым мы получили тот уровень жизни, каким многим из нас повезло наслаждаться. Тем не менее все они в разной степени неполны. Более того, именно понимание границ их применимости и пределов их предсказательной силы, а также непрекращающиеся поиски исключений, нарушений и недостатков стимулируют дальнейшее развитие науки и появление новых идей, технологий и концепций.
Одна из наиболее важных научных задач, существующих в современной физике, – это поиск теории Великого объединения элементарных частиц и их взаимодействий, включая ее расширение, позволяющее понять устройство космоса и даже происхождение самого пространства-времени. Такая грандиозная теория должна быть основана на лаконичном наборе основополагающих принципов, выражаемых в виде математических формул, которые будут объединять и объяснять все фундаментальные силы природы, от гравитации и электромагнетизма до сильных и слабых ядерных взаимодействий, и включать в себя и законы Ньютона, и квантовую механику, и общую теорию относительности Эйнштейна. В ней должно быть объяснено происхождение всех фундаментальных величин – например, скорости света, наличие именно четырех измерений пространства-времени и массы всех элементарных частиц – и должны выводиться уравнения, управляющие развитием Вселенной от ее возникновения до образования галактик и вплоть до планетарного уровня, включая и саму жизнь. Работа над решением этой поистине замечательной и потрясающе грандиозной задачи в течение уже почти ста лет занимает тысячи исследователей и обходится в миллиарды долларов. Почти по всем возможным параметрам эти поиски, все еще далекие от достижения своей конечной цели, были чрезвычайно успешными: они привели, например, к открытию кварков, фундаментальных составных элементов материи, бозона Хиггса, бывшего причиной возникновения во Вселенной массы, черных дыр и Большого взрыва… не говоря уже о множестве Нобелевских премий
[175].
Вдохновленные таким замечательным успехом, физики присвоили этой фантастической мечте величественный титул «Теории всего». Из требований математического согласования между квантовой механикой и общей теорией относительности следует, что основными составными элементами такой универсальной теории могут быть не традиционные точечные элементарные частицы, которые лежали в основе построений Ньютона и всего последующего развития теории, а микроскопические вибрирующие струны. Отсюда появился несколько более прозаический подзаголовок «теории струн». Концепция «Теории всего» подобна изобретению богов (или Бога) тем, что она является выражением величайшего из видений, вдохновения вдохновений, представления о возможности охватить и объяснить все сущее во Вселенной в малом наборе тезисов, в данном случае – кратком наборе математических уравнений, из которых следует буквально все остальное. Однако, как и концепция Бога, она потенциально обманчива и интеллектуально опасна.
Гиперболическое объявление некой области исследований «Теорией всего» подразумевает некоторую интеллектуальную гордыню. Можно ли на самом деле помыслить, что существует такое самое главное уравнение, которое заключает в себе всю информацию о Вселенной? Действительно всю? В которую входит жизнь, животные и клетки, разум и сознание, города и корпорации, любовь и ненависть, выплаты по ипотеке, следующие президентские выборы и так далее? Как, собственно говоря, возникают все те необычайные многообразие, сложность и беспорядочность, в которых участвуем все мы, обитатели Земли? Упрощенный ответ на этот вопрос сводится к тому, что все это есть неизбежный результат взаимодействий и динамики, заключенных в такой великой «Теории всего». Считается, что даже само время возникло из геометрии и динамики этих вибрирующих струн. После Большого взрыва Вселенная расширялась и охлаждалась, и это привело к последовательному возникновению иерархической структуры, от кварков к нуклонам, затем к атомам и молекулам, а потом – ко всей сложности клеток, разума и эмоций и всех остальных явлений жизни и космоса, появляющихся наподобие некоего deus ex machina
[176]. И все это – последствия поворота метафорического заводного рычага, образованного из все более сложных уравнений и расчетов, которые, по меньшей мере в принципе, должны иметь решение с любой требуемой степенью точности. В какой-то мере такой предельный вариант редукционизма действительно может быть качественно справедливым, но я не уверен, насколько хоть кто-нибудь действительно верит в него. Как бы то ни было, здесь явно чего-то не хватает.
В это «что-то» входят многие из концепций и идей, которые подразумеваются в вопросах и задачах, рассмотренных в этой книге: концепции информации, эмерджентности, случайности, исторических происшествий, адаптации и отбора; все характеристики сложных адаптивных систем, будь то организмы, общества, экосистемы или системы экономические. Они состоят из мириад индивидуальных компонентов или агентов, обретающих коллективные характеристики, подробное описание которых невозможно вывести заранее, исходя из свойств отдельных составляющих, даже зная динамику их взаимодействий. В отличие от ньютоновской парадигмы, на которой основывается идея «Теории всего», динамика и структура сложных адаптивных систем не может быть полностью выражена в малом числе уравнений. По-видимому, в большинстве случаев это невозможно даже при бесконечном их числе. Более того, предсказание их поведения с произвольной степенью точности невозможно даже в принципе.
Однако, как я пытался продемонстрировать во всех разделах этой книги, теория масштабирования дает нам мощные средства для получения компромиссного решения: разработки численной системы для понимания и предсказания многих общих аспектов таких систем в грубом приближении.
Вероятно, самый неожиданный аспект вдохновенной «Теории всего» заключается в том, что она предполагает, что Вселенная в целом, в том числе ее происхождение и развитие, несмотря на всю ее запутанность, оказывается не сложной, а, как это ни удивительно, простой, так как она может быть выражена ограниченным числом уравнений или даже всего одним главным уравнением. Эта ситуация резко отличается от той, что существует на Земле, где все мы являемся неотъемлемыми элементами самых разнообразных, сложных и беспорядочных явлений из всех, происходящих во Вселенной, понимание которых требует дополнительных концепций, которые, возможно, не поддаются математическому выражению. Поэтому, хотя мы восхищаемся поисками теории Великого объединения всех фундаментальных сил природы и приветствуем его, следует признать, что она не сможет объяснить и предсказать буквально всё.
