Я использовал примеры из теории относительности и квантовой механики, чтобы указать на те проблемы, с которыми мы сталкиваемся, когда хотим осмыслить Вселенную. Неважно, понимаете ли вы основные принципы относительности и квантовой механики. Неважно даже, верны ли эти теории. Но надеюсь, я сумел показать, что только в рамках этого позитивистского подхода, рассматривающего теорию как модель, можно познать Вселенную. По крайней мере с точки зрения физика-теоретика. Я верю, что мы сумеем найти непротиворечивую парадигму, которая описывает все во Вселенной. Если мы сможем это сделать, это будет подлинным триумфом человечества.
Глава седьмая Добьются ли своего физики-теоретики? [21]
На этих страницах я хочу поразмышлять о том, насколько вероятно, что теоретическая физика сможет прийти к своей цели в обозримом будущем. Скажем, к концу XX века. Под целью я, разумеется, имею в виду полную, непротиворечивую теорию физических взаимодействий, которая смогла бы описать и свести воедино все возможные наблюдения. Конечно, такие прогнозы нужно делать с осторожностью. По крайней мере дважды мы полагали, что стоим на пороге этого великого прорыва. В начале XX века считали, что все можно объяснить с точки зрения механики сплошных сред: необходимо только измерить коэффициенты упругости, вязкости, проводимости и прочие. Эти надежды рухнули, когда была открыта атомная структура вещества и сформулированы принципы квантовой механики. Вспомним, как в конце 1920-х годов Макс Борн говорил ученым, которые навестили его в Гёттингене: «Той физике, которую мы знали до сих пор, придет конец через шесть месяцев». Это произошло вскоре после того, как Поль Дирак, также Лукасовский профессор, сформулировал свое знаменитое уравнение. Оно описывает поведение электрона. Ожидалось, что аналогичное уравнение будет справедливо и для протона, второй элементарной частицы, известной в то время. Но открытие нейтрона и ядерных сил развеяло эти надежды. Теперь мы знаем наверняка, что ни протон, ни нейтрон не являются элементарными частицами, а состоят из еще более мелких частиц. Тем не менее мы достигли большого прогресса за последние годы, и по моему мнению, есть некоторые основания для осторожного оптимизма: быть может, некоторые из тех, кто читает сейчас эти строки, станут свидетелями рождения единой теории поля.
Даже если мы создадим полную единую теорию, мы сможем делать детальные предсказания только в самых простых ситуациях. Например, мы в общих чертах уже постигли законы, которые управляют нашей повседневной жизнью. Как говорил Дирак: «На моем уравнении держится вся химия и почти вся физика». Однако мы способны найти решение этого уравнения только для простейшей системы, атома водорода, состоящего из одного протона и одного электрона. Для более сложных атомов с большим числом электронов, не говоря уже о молекулах, состоящих более чем из одного ядра, мы должны довольствоваться приближенными решениями и интуитивными догадками сомнительной ценности. Для макроскопических систем, содержащих порядка 10²³ частиц, мы должны использовать статистические методы и не претендовать на точные решения уравнений. Что касается биологии, то хотя в принципе мы знаем уравнения, описывающие биологические процессы, мы не можем свести изучение поведения человека к какой-либо ветви прикладной математики.