Митио Каку – один из ученых, которые не только занимаются научными исследованиями на протяжении многих лет, но и делают науку доступной для широкой публики. В недавнем интервью, посвященном выходу его новой книги, он поделился мыслями о том, почему важно доносить сложные физические идеи до обычных людей, и ответил на вопросы, затрагивающие самые разные темы – от личного опыта до вопросов о мироустройстве».
С известным педагогом, исследователем и популяризатором науки пообщалось издание The Guardian. Новая книга Каку, вышедшая недавно, называется «Уравнение Бога: в поисках «теории всего» ( The God Equation: The Quest for a Theory of Everything). В ней рассказывается о выдающихся успехах физики в истории и о текущем положении науки, стоящей на грани преобразований, сопоставимых с теми, что последовали за открытиями Ньютона и Эйнштейна.
По словам ученого, «теория всего», которую так долго ждали, уже существует, но пока не прошла проверку. В настоящее время у человечества есть квантовая физика и теория относительности — обе они успешно применяются и многократно подтверждены опытом. Тем не менее, объединить целостное представление о мироздании пока не удается, и для этого требуются новые методы. Каку, один из создателей теории струн и соавтор теории струнного поля, полагает, что именно она является верным направлением.
Несмотря на то, что среди нобелевских лауреатов, признанных ведущими учеными, сохраняются разногласия относительно наиболее верного варианта теории струн, каждый из них имеет свои сильные стороны. В связи с этим Митио справедливо полагает, что в ближайшем будущем эксперименты на самых мощных ускорителях покажут отклонения от стандартной модели. Именно тогда появятся данные, необходимые для уточнения теории струн, и человечество войдет в новую эру. В связи с такими возможностями возникают различные размышления и вопросы, на которые Каку дал собственные ответы.
Зачем нужна популяризация науки
С каждым последующим развитием фундаментальных теорий в физике, их усвоение становится все более затруднительным для человека, не обладающего специализированными знаниями. Принципы ньютоновской механики легко демонстрируются на обыденных примерах и могут быть проверены в повседневной жизни практически каждым. Теория относительности, как правило, упоминается лишь при обсуждении астрофизических явлений, удаленных от непосредственного опыта. И маловероятно, что большинство людей сможет воспроизвести из работ Эйнштейна что-либо, кроме известной формулы E=mc2.
Обычный человек в лучшем случае лишь косвенно сталкивается с последствиями общей теории относительности и, как правило, даже не осознает этого. Например, при использовании смартфона или другого GPS-устройство рассчитывает задержку сигнала от спутников для определения своего местоположения, при этом учитывается отклонение времени, вызванное релятивистскими эффектами. В области квантовой физики понимание базовых концепций представляет собой сложную задачу, даже для специалистов с профильным образованием. Теория струн часто оказывается непостижимой даже для опытных физиков, посвятивших этой науке значительное время.
Со временем каждый человек начинает задумываться о базовых вопросах — будь то чисто теоретические или касающиеся существования. Например, возможно ли путешествие во времени? Какие существуют другие измерения и что это за сущности? Что такое кротовые норы, как они функционируют и существует ли вероятность их обнаружения? Каковы истоки Вселенной — что предшествовало Большому взрыву и что последует за гипотетическим концом всего, например, тепловой смертью? На протяжении всей своей истории человечество стремилось найти ответы на эти загадки, либо получая их посредством изучения окружающего мира, либо создавая непроверяемые концепции.
Научные исследования, безусловно, способны предоставить ценные сведения, однако в нынешнем виде они представляются слишком сложными. Поэтому важно стремиться к упрощению научных знаний, выходить за пределы академической среды и взаимодействовать с обществом, которое финансирует научную деятельность. Понимание мира, основанное на проверенных, надежных и воспроизводимых данных, позволяет принимать более обдуманные и обоснованные решения, которые обладают гораздо меньшей вероятностью оказаться ошибочными по сравнению с решениями, принятыми на основе необоснованной веры.
Митио приводит еще одну причину, почему крайне важно взаимодействовать с широкой публикой, опираясь на конкретный случай. В 1990-х годах американские ученые, стремясь продвинуть исследования в области фундаментальной физики, предложили создать проект суперколлайдера, который превзошел бы по своим размерам всемирно известный Большой адронный коллайдер (БАК). Однако строительство так и не было одобрено конгрессом США из-за достаточно забавной причины. Когда решение о финансировании зависело от нескольких голосов, представителю научного сообщества на слушаниях, посвященных защите проекта, задали вопрос, сможет ли установка помочь в поисках Бога.
Каку утверждал, что ученый мог бы охарактеризовать этот коллайдер как «машину бытия», воспроизводящую условия, существовавшие в момент зарождения Вселенной – самого значительного события в истории. Однако физики компетентны в науке, а не в политических дискуссиях, поэтому был дан ответ: «Она обнаружит бозон Хиггса». Общественность, представленная конгрессменами, посчитала, что 10 миллиардов долларов за обнаружение «просто очередной элементарной частицы» – непомерно большая сумма. Говоря проще, люди, не являющиеся учеными, плохо понимают, для чего ученым нужны эти «игрушки». Обычных людей больше интересуют вопросы, кажущиеся абстрактными, например, вопросы веры и роли человека в мироздании. Один из конгрессменов прямо заявил: «Если мы найдем Бога с помощью этой машины, я проголосую за ее финансирование».
Смог бы Ньютон понять теорию струн и каким образом ее можно будет подтвердить
Около четырех веков назад, в эпоху, когда люди верили в магию и преследовали ведьм, Исаак Ньютон сформулировал первую всеобъемлющую теорию. Он создал математический инструментарий, позволяющий описать взаимодействия в масштабах, известных на тот момент — от мельчайших песчинок до далеких звезд. Это открытие во многом предопределило индустриальную революцию и послужило основой для последующих научных изысканий, в том числе теории относительности. Примечательно, что пандемия способствовала научному прорыву: в 1666 году Кембриджский университет был временно закрыт из-за вспышки чумы, и 23-летний Ньютон вернулся домой.
По преданию, занимаясь любимыми занятиями – математикой и натурфилософией, он стал свидетелем падения яблока и задумался над тем, почему предметы всегда падают под прямым углом к поверхности земли. Однако, согласно анализу его записей, формирование основ механики Ньютона происходило на протяжении многих лет, фактически – в течение всей его жизни. В период чумного карантина он впервые сформулировал квадратичную зависимость силы тяготения планет от Солнца и расстояния до него. И выразил это математически.
Каку полагает, что оказавшись в наши дни, Ньютон оценил бы книгу «Уравнение Бога». В частности, он бы отметил, как мысль, заложенная в трудах Ньютона, прошла сквозь века и трансформировалась в современную науку. Примечательно, что современные физики неоднозначно относятся к сложившейся ситуации, фактически разделившись на два противоборствующих лагеря. Несмотря на то, что это создает определенное напряжение, подобное разделение может быть полезным для развития науки. По словам Каку, аналогичная ситуация наблюдалась на известных Сольвеевских конгрессах в начале XX века, где Нильс Бор и Альберт Эйнштейн вели ожесточенную дискуссию, касающуюся квантовой теории.
По мнению Каку, предстоящие эксперименты на Большом адронном коллайдере, вероятно, прояснят многие из этих споров и разногласий. Они направлены на выявление отклонений от Стандартной модели, которая, несмотря на свою ценность, отличается сложностью. На практике эта теория получила множество подтверждений и успешно описывает строение материи в субатомном масштабе. Однако с теоретической точки зрения она выглядит как нескладное образование, состоящее из запутанных конструкций, разработанных для взаимосвязи различных физических концепций.
После обработки обширного массива экспериментальных данных даже незначительные отклонения от Стандартной модели могут изменить ситуацию. Это позволит определить, какая из версий теории струн наиболее точно отражает реальность. В этих теориях математические выкладки значительно упрощены, и большинство явлений, описываемых Стандартной моделью, выводятся из теории струн достаточно простым и понятным способом. Как отмечалось ранее, этим построениям не хватает практических подтверждений. Безусловно, нельзя исключать необходимость пересмотра существующих моделей и создания новой «теории всего». Однако такова природа науки.
Об инопланетянах, религии и философии
Американского ученого, как и любого другого человека, интересуют вопросы, касающиеся существования, поэтому журналисты решили задать ему вопросы на эту тему. Так, Каку заявил, что считает контакт с внеземной цивилизацией неизбежным в течение ближайшего столетия. Специалист по популяризации науки подчеркнул, что год от года у нас появляется все больше возможностей для исследования все более удаленных регионов космоса. В будущем году начнет функционировать Космический телескоп Джеймса Уэбба, благодаря чему ученые смогут наблюдать за огромным количеством планет, которые не видны с Земли и с помощью телескопа «Хаббл».
Этот шаг сделает контакт с внеземными цивилизациями более вероятным, чем когда-либо. Однако, торопиться и проявлять чрезмерное желание встретить инопланетян – не лучший подход. Как отметил Каку, ацтеки столкнулись с печальными последствиями при знакомстве с испанскими конкистадорами. Не имеет значения, какая цивилизация окажется более развитой – наша или иная, результат может оказаться катастрофическим для любой из них. Поэтому вопросы контакта требуют максимально осторожного и взвешенного подхода.
В течение своей жизни Каку имел возможность познакомиться с различными религиозно-философскими учениями. Он родился в буддистской семье, однако детство провел в пресвитерианской церковной школе. В юном возрасте его восприятие столкнулось с двумя совершенно различными представлениями о структуре мироздания: буддийское учение о нирване – вечном метафизическом пространстве, лишенном начала, конца и времени, и христианский миф о создании мира Богом за семь дней.
По мнению Каку, это наглядно демонстрирует, что научные теории на уровне абстракций обладают большей философской глубиной. Например, теория струн предполагает, что в многомерном пространстве непрерывно происходят события, подобные Большому взрыву. Таким образом, создание мира, как бы, постоянно воспроизводится в каком-либо измерении, что вызывает ассоциации с божественной деятельностью.
В некоторых измерениях вселенные завершают свое существование и начинают новый цикл. А 11-мерное гиперпространство, охватывающее все эти процессы одновременно, представляет собой нирвану. Не требуется выбирать и спорить о различиях в философских концепциях, поскольку реальность гораздо сложнее, увлекательнее и уже включает в себя все эти теоретические построения, подобно всеобъемлющей теории.