Как бы мы ни старались, мы никогда не придем к окончательной теории, объединяющей научные знания. Сама природа науки не позволяет этого.
Ключевые выводы
- Немногие идеи в науке столь же увлекательны, как Теория Всего, теория, которая предположительно объединяет все наши знания фундаментальной физики.
- К счастью, вера в такую теорию основана на ошибочном понимании того, как наука работает на практике.
- Даже когда мы понимаем больше, наш взгляд на природу всегда неполный, мы не в состоянии понять то, что лежит за пределами ограниченной досягаемости наших инструментов и воображения.
Теория всего (TOE). Звучит очень впечатляюще, правда? Мы, люди, придумываем объяснение всему материальному. Прежде чем мы слишком увлечемся собственным интеллектуальным высокомерием, давайте начнем с уточнения того, что физики подразумевают под TOE.
Что такое Теория Всего?
Они не означают, что он сможет предсказать все, что произойдет. TOE ничего не говорит о том, кто вы, выиграете ли вы в лотерею или как долго вы проживете. Это не социология, экономика или география. Это не оракул.
TOE, несмотря на свое грандиозное название, означает теорию, которая описывает, как частицы материи, наиболее фундаментальные строительные блоки вещества, из которых состоит Вселенная (включая нас), взаимодействуют друг с другом. Его цель - показать, что четыре фундаментальные силы природы - гравитация, электромагнетизм, сильное и слабое ядерное взаимодействие - на самом деле являются проявлениями единой, высшей силы, скрытой под видимостью различия. TOE основывается на предположении, что если бы мы могли воспринимать глубины физической реальности с достаточной ясностью, мы увидели бы все силы как одно.
Мы не видим этого единства, потому что оно проявляется только при чрезвычайно высоких энергиях, далеко за пределами того, что мы можем воспринять даже с помощью наших самых мощных машин. Четыре силы подобны четырем рекам, которые соединяются вверх по течению, чтобы стать тремя, затем снова соединяются выше по течению, чтобы стать двумя, и, наконец, снова сливаются, чтобы стать единой рекой в истоке всего этого. В этой аналогии с рекой физики, ищущие TOE, подобны каякерам, плывущим вверх по течению, к источнику.
В культурном плане стремление к объединению восходит к понятию единства, которое встречается в монотеистических религиях. Даже если большинство физиков, ищущих ОО, неверующие, они являются наследниками старых платонических идеалов математической простоты и симметрии, которые позже были переведены, в частности Святым Фомой Аквинским, как атрибуты разума Бога. Действительно, образ «познания разума Бога» продолжает появляться в популярных текстах по физике, наиболее известным из которых является «Краткая история времени» Стивена Хокинга.
Теория всего основана на плохой философии
Проблема в том, что само понятие Теории Всего, даже если оно ограничено миром субатомных частиц и их взаимодействий, основывается на неправильном понимании того, как работает наука и что она может сделать. Стремление, без сомнения, благородно, но философия, стоящая за ним, ошибочна.
Физические теории основаны на данных, основанных на кропотливом процессе эмпирической проверки; любая гипотеза должна быть проверена экспериментами, прежде чем она будет принята. И даже когда она принимается, а гипотеза иногда возвышается до уровня «теории», как, например, в общей теории относительности или теории эволюции, это принятие всегда временно. Физическая теория может быть доказана только неправильной, но никогда правильной, по крайней мере, в каком-либо постоянном смысле. Это потому, что каждая теория обязательно неполна и всегда готова к обновлениям по мере того, как мы узнаем больше о физическом мире.
Что делает науку захватывающей, так это не столько успех теории, сколько момент, когда теория терпит неудачу. Вот тогда и происходит «новое».
Как однажды написал физик Вернер Гейзенберг, известный принципом неопределенности: «То, что мы наблюдаем, - это не сама Природа, а Природа, подвергающаяся воздействию наших методов исследования». То, что мы можем сказать о Природе, зависит от того, как мы ее измеряем, от точности и досягаемости наших инструментов, определяющих, насколько «дальше» мы можем видеть. Следовательно, никакая теория, пытающаяся объединить текущие знания, не может серьезно считаться «окончательной» теорией или ОО, учитывая, что мы никогда не можем быть уверены, что не упустили огромное количество доказательств.
Откуда нам знать, что там, в глубинах, не скрывается пятая или шестая сила? Мы не можем знать, и довольно часто в СМИ озвучиваются намеки на «новую силу». Иными словами, наш извечно близорукий взгляд на природу делает любую теорию неполной. Природе все равно, насколько убедительными мы считаем наши идеи.
Лучшее, что мы можем сделать, - это продолжать искать более всеобъемлющие объяснения природных явлений, возможно, даже достигнув определенного уровня унификации по ходу дела. В истории физики есть несколько таких примеров, например, ньютоновская теория гравитации, объединяющая земное и небесное движения, и электромагнетизм, который при отсутствии таких источников, как электрические заряды и токи, показывает прекрасное объединение электричества и магнетизма.
Сизифово задание
Эйнштейн провел последние два десятилетия своей жизни в поисках единой теории гравитации и электромагнетизма и потерпел неудачу. Теория Великого объединения, предложенная в 1974 году Шелдоном Глэшоу и Ховардом Джорджи для объединения электромагнетизма с двумя ядерными силами, также не подтвердилась, включая многие из ее более поздних расширений. Это не означает, что такие объединения невозможны или неверны. Они могут даже работать, хотя текущих доказательств мало.
Мораль истории здесь не в том, что идеи объединения бесполезны или невозможны, а в том, что понятие достижения окончательного объединения бесполезно. Наука - это непрерывный процесс открытий, который подпитывается отсутствием ответов. Сам процесс открытия приводит к большему количеству неизвестных, а не к меньшему. По мере развития науки появляются новые линии вопросов, которые подпитывают наше любопытство и креативность. Как ужасно скучно, если однажды мы придем к полному фундаментальному пониманию материи и ее взаимодействий. Гораздо лучше смотреть на мир нашими близорукими глазами, всегда задаваясь вопросом, что находится за пределами того, что мы можем видеть.