Из литературной истории современной физической теории

Из литературной истории современной физической теории

Когда осторожный Карл Саган написал свой фантастический роман «Контакт», герои которого сконструировали машину времени, использовав для стабилизации кротовой норы силовое поле, расталкивающее материю, он послал его своему другу, физику-теоретику Кипу Торну, чтобы избавиться от слишком уж залихватских неточностей. В ответ Торн решил уравнения Гильберта-Эйнштейна для антигравитирующего вещества, иными словами, укрепил стенки своей норы «экзотической материей» — веществом с отрицательной массой, что позволило веществу с положительной массой (например, нам, людям) проходить через нору «без схлопывания». Так физическая теория пополнилась первой машиной времени.

Сам по себе этот факт заслуживает особо пристального внимания — ведь не так часто, согласитесь, случается писателю-фантасту в художественном тексте набросать рабочее задание для физика-теоретика. Действительно, пусть великий Жюль Верн и предсказал летательный аппарат тяжелее воздуха, все же такого рода интуиция несколько уступает непосредственному вкладу фантастики в развитие теоретической физики. Тем более что создание кротовых нор не прошло безболезненно для физической теории в целом. Точнее, кротовые норы оказались магическим объектом, способным если не разрушить физику как науку, то по крайней мере поставить под вопрос ряд ее базовых постулатов.

Распад идеи причинности прямо вытекает из конструкции кротовой норы и предлагается читателю газет и пользователю Интернета в качестве еще одного интеллектуального опыта, к которому он должен «приучить» себя. Ибо законы физики, разрешая существовать машине времени, не запрещают будущему вмешиваться в прошлое — например, путешественник, переместившийся из будущего в прошлое, может там покончить с собой или убить своего отца до того, как тот успел произвести путешественника на свет. Итак, если раньше физики были убеждены в том, что физическая теория не нарушает принципа причинности, то с появлением кротовых нор оснований для уверенности в этом у них резко поубавилось.

Действительно, современная физика не отвергает возможности существования экзотического с отрицательной массой вещества, несмотря на то, что такое вещество во вселенной не было найдено: «Поэтому для такой деформации пространства-времени, которая позволит путешествовать в прошлое, понадобится материя с отрицательной плотностью энергии. (...) Квантовая теория допускает отрицательную плотность энергии в некоторых областях пространства при условии, что она компенсируется положительной плотностью энергии в других областях, так, чтобы энергия в целом оставалась положительной»[76] Считается, что в эмпирической неподтвержденности экзотического вещества и состоит причина того, что ошибку в выводах Торна так до сих пор и не удалось найти, чтобы спасти принцип причинности. Остается не ясным и другой вопрос: куда девается из норы Торна вещество с отрицательной массой, после того как через нее прошло вещество с положительной массой? Торн считает, что оно может продолжать сколь угодно долго укреплять стенки его норы, что, в свою очередь, чревато неразрешимыми парадоксами. Существование кротовых нор, в частности, кротовой норы Торна, отрицает законы механики Ньютона, не позволяя включить ее ни в каком качестве в новую картину мироздания, наполненного веществом с отрицательной массой и обратимым временем, не желающим считаться с дорогим Ньютону принципом причинности. При этом, по признанию физиков, физические законы вовсе не запрещают существования кротовых нор типа норы Торна.

Подытожим самые общие выводы, которые следуют из воплощения фантастических идей в физической теории для нас, далеких от физики читателей газет и пользователей Интернета. Существования кротовых нор, а также всего того, что в этих объектах происходит со временем и материей, достаточно, чтобы помешать нормальному действию принципа причинности, бросить тень на кумулятивный идеал познания и заставить задуматься о распаде консенсуса о критериях научности в физике.

Не означает ли сказанное, что физика, «догнав» философию и другие социальные науки, начала переживать тот кризис научной рациональности, который овладел гуманитарным знанием в 1970-е годы?

Не меньшую проблему, чем кротовая нора, для объективного физического познания представляет собой черная дыра. Как известно, существование черных дыр остается не подтвержденной гипотезой, в которую верят одни ученые (преимущественно астрономы) и не верят другие (преимущественно физики). Действительно, астрономами обнаружен ряд объектов, которые при некоторых допущениях могут быть сочтены черными дырами. Но современная физика ничего не может сказать с уверенностью относительно свойств пространства и времени исходя из такой плотности вещества и силы гравитационного поля, наличие которых приписывается астрономами черной дыре. Вопрос о возможности применения к черным дырам теории относительности остается открытым — как известно, сам Эйнштейн не верил в существование черных дыр, хотя черная дыра мыслима только в рамках теории относительности.

Название «черная дыра? придумал Джон Уиллер в 1969 году. Именно на конец 1960-х (а точнее, на 1967 год, когда были открыты первые радиопульсары) приходится всплеск энтузиазма относительно черных дыр, а в 1980-е их откроют великое множество. Интересно, просто ли совпадением объясняется тот факт, что обретение черной дырой права на существование в физической науке с большой точностью совпало с началом глобального интеллектуального кризиса, нашедшего выражение в творчестве Мишеля Фуко, Ролана Барта, Жиля Делеза, Жака Деррида, которые именно в конце 60-х — начале 70-х годов поставили под сомнение важнейшие постулаты европейской философии? Авторы популярных обзоров, посвященных черным дырам, любят цитировать слова К Торна. «Из всех измышлений человеческого ума, от единорогов и химер до водородной бомбы, самое фантастическое — это образ черной дыры, границу которой ничто не может пересечь, и даже свет задерживается ее мертвой хваткой». А некоторые физики, настроенные особенно критически, без обиняков называют и черные дыры, и кротовые норы «литературным сюжетом», выдумкой, поскольку они слабо подкреплены математическим аппаратом и их существование остается эмпирически недоказанным. Отметим, что, по словам физиков, скептически относящихся к черным дырам и кротовым норам, до недавнего времени было трудно представить себе, что увлечение их коллег этими сюжетами приобретет столь массовый характер. Не свидетельствует ли это о своеобразии интеллектуальной ситуации, в которой мы находимся сегодня?

Дискурс о черных дырах поневоле наталкивает на весьма литературные и даже, можно сказать, несерьезные аналогии. Со ссылкой на «заседание президиума РАН, где обсуждались новейшие успехи в исследовании черных дыр», читатель газеты «Известия» наткнется на следующее сообщение, в котором журналист бойко перелагает суть представлений астрономов о черных дырах: «(Черные дыры) наверняка есть, но увидеть их в принципе нельзя. (...) Черная дыра невидима, ее можно обнаружить лишь по косвенным признакам. Внутри черной дыры меняются свойства пространства и замедляется время. Пространство и время закручиваются в своеобразную воронку, в глубине которой, как считают теоретики, они распадаются на кванты. Черная дыра — это гравитационная бездна, из которой нет выхода. (...) В ней протекают удивительные процессы и проявляются неизвестные законы. (...) Верить в черную дыру или не верить — это личное дело каждого. Но научным фактом является то, что 0,1% массы нашей Галактики заключено именно в черных дырах. Из разъяснений А. Черепащука следует, что явным признаком черной дыры является отсутствие наблюдаемой поверхности... черная дыра характеризуется не поддающимися расчетам флуктуациями излучения... Время формирования черной дыры, как ни дико это звучит, больше, чем время жизни Вселенной»[77] И, конечно же, необходимо добавить, что черная дыра является прекрасной машиной времени: «Двигаясь внутри невращающейся черной дыры, космонавт увидит другую Вселенную и даже свое будущее»[78], — поясняет в своей популярной книжке член-корреспондент РАН Черепа щук.

Насколько такое описание объекта соответствует, на ваш взгляд, уважаемый читатель, критериям научного познания? Правильно, оно попирает все традиционные критерии позитивного знания, что тем не менее не мешает части физиков «верить» в черные дыры, поскольку, как мы помним, физическая теория не запрещает их существования.

Итак, если речь идет об объекте, который в принципе не наблюдаем, чьи параметры и действия в принципе не поддаются расчетам, поскольку в нем исчезают известные науке свойства пространства и времени, то где пролегает та грань, которая отличает черную дыру от черной магии, физическую теорию от фэнтези? И чем тогда менее реальны, чем черные дыры, кротовые норы и фантомная материя, ведьмы, сумрак, «иные» темные силы? Не правда ли, последние достижения самой научной из наук сильно расшатали понятие реальности? Один из важнейших приемов современной готической эстетики, особенно ярко проявляющихся в жанре фэнтези, состоит в размывании понятая реальности. Литературный персонаж отрицает существование нечиста, разглагольствует о ее нереальности только для того, чтобы его высказывание было немедленно опровергнуто «реальностью» — появлением нечисти и ее нападением на героя фэнтези. Так и подмывает процитировать определение реальности, предложенное лисой-оборотнем в «Священной книге оборотня» Виктора Пелевина, где применен обратный прием — нечисть от первого лица отрицает понятие «позитивной реальности» применительно к превращению оборотня, только что «реально» имевшему место в рамках повествования[79].

Сказочные аллюзии возникают под пером пишущих про черные дыры и кротовые норы сами собой; «Средневековые алхимики искали философский камень, цари в русских народных сказках посылают своих слуг искать живую воду, чудо-кольчугу, волшебный меч... Но все это детские забавы по сравнению с задачей найти материал для строительства кротовой норы»[80]. А что, если сравнить свойства черной дыры и свойства любого из описываемых авторами фэнтези волшебного предмета? Насколько существенными будут их отличия друг от друга? Только ли кажущимся является сходство общей поэтики описания таких «физических объектов», как черные дыры и кротовые норы, с одной стороны, и магических атрибутов фэнтези, с другой?

Эсхатологическая тема, ожидание грядущей катастрофы также сближает размышления о кротовых норах и черных дырах с фэнтези[81]. Достаточно привести несколько примеров из газеты «Известия», прямо-таки терроризирующей читателя плохими научными новостями. Драматические названия статей, например; «Черная дыра из созвездия Скорпиона собирается проглотить Солнце»[82] — перемежаются информацией о грозных научных достижениях: «Открытие принадлежит американскому космическому телескопу “Хаббл”. (...) Это — первая из всех обнаруженных черных дыр, быстро движущаяся по нашей Галактике, — говорит доктор физ.-мат. наук Вадим Пименов. — (...) Итак, черная дыра, приблизившись к нашему Солнцу, (...) уничтожит наше светило, которое кажется нам вечным. Неужели нет спасения? Есть, но пока шансы призрачны»[83].

Как бы то ни было, ирреальная реальность черных дыр не мешает Стивену Хокингу создавать теорию квантового испарения черных дыр и занимать кафедру Исаака Ньютона в Кембридже, академику Н. Кардашеву — называть черные дыры «естественной лабораторией природы», а их многочисленным коллегам — получать Нобелевские премии за исследования черных дыр и открывать новые научные направления для их изучения: такие, например, как демография черных дыр. «Большинство возможностей (построения машины времени. — Д. Х.) связаны с последними сенсационными открытиями в области черных дыр. Нобелевские премии в этой области идут косяком. Черные дыры — передний край науки, хотя, строго говоря, нельзя считать, что их существование во Вселенной окончательно и бесповоротно доказано», — информировала своих читателей о любимом сюжете газета «Известия»[84].

Будучи несведущими в физике читателями, способными судить о ее темных предметах только из газет и популярной литературы, мы не позволим себе встать на сторону сторонников или противников существования кротовых нор и черных дыр, как и задаться соблазнительным вопросом о том, чем же являются эти объекты: достижениями физической теории, описывающей «объективную реальность окружающего нас мира», или отражением в физической теории современного «состояния умов», характерного для современного общества?

Но мы можем суверенностью сказать, что доносящиеся до нас через средства массовой информации и популярной литературы физические открытия стимулируют — или отражают? — радикальные изменения в нашем восприятии природы и времени. Благодаря популяризации новейших физических открытий и теорий несведущий читатель получает подтверждение своим ощущениям и конкретные примеры, помогающие ему расстаться с некогда привычными свойствами времени. Не только для физиков и астрономов, но и для нас — читателей газет’ — время более не может оставаться линейным, непрерывным, необратимым. Напротив, оно начинает мыслиться как прерывное и дискретное, а связь времен — Прошлого, Настоящего и Будущего — распадается на наших глазах.

Революция в восприятии времени, которую мы переживаем, есть часть глубинного интеллектуального кризиса, потрясающего современное общество. В горниле этого кризиса, как в черной дыре, распадаются привычные понятия — объективность, научность, рациональность, реальность.