Физика и контркультура в Амстердаме 5 страница
Наш разговор о современных направлениях в физике на этот раз по большей части касался "бутстрэпного" подхода в физике элементарных частиц, которым я заинтересовался в то время и о котором хотел услышать мнение Гейзенберга. Я вернусь к этой теме в следующей главе.
Другой целью моего визита, разумеется, было узнать мнение Гейзенберга о моей книге "Дао физики". Я показывал ему рукопись главу за главой, кратко суммируя содержание каждой главы, и особенно выделяя темы, имевшие отношение к его работам. Рукопись заинтересовала Гейзенберга, и он был открыт к моим идеям. Я сказал, что, как мне кажется, через все теории современной физики проходят две основные темы, - которые являются так же двумя основными темами всех мистических традиций: фундаментальная взаимосвязанность и взаимозависимость всех явлений и подлинно динамическая природа реальности. Гейзенберг согласился, что во всяком случае по отношению к физике это так, заметив, что он так же отмечал подчеркивание взаимосвязанности в восточной философии.
Однако он не был знаком с динамическим аспектом восточных мировоззрений, и был заинтересован, когда я показал ему на многочисленных примерах из моей рукописи, что основные санскритские термины, используемые в индуистской и буддийской философии - брахман, рита, лилья, карма, самсара и др. - имеют динамические коннотации. По окончании моего довольно длинного представления рукописи Гейзенберг просто сказал: "В основном я с Вами полностью согласен".
|
|
|
После нашей первой встречи я вышел из кабинета Гейзенберга в черезвычайно приподнятом настроении. А теперь, когда этот великий мудрец современной науки проявил столь большой интерес к моей работе и вполне согласился с моими результатами, я был готов померяться силами со всем миром. Когда "Дао физики" вышла из печати в ноябре 1975 года, я сразу же послал ему экземпляр и он сразу же мне ответил, что читает ее и напишет, как только прочтет. Это письмо было последним в нашем общении. Несколькими неделями спустя Гейзенберг умер, в день моего рождения, когда я сидел за столом в Беркли и раскидывал палочки Ицзына. Я всегда буду благодарен ему за эту книгу, которая была исходной точкой моего поиска новой парадигма и определила мое непрекращающееся увлечение этой темой, и за личную поддержку и вдохновение.
Без основ
Джефри Чу
Знаменитые слова Исаака Ньютона: "Я стою на плечах гигантов", могут относиться к каждому ученому. Все мы обязаны нашими знаниями и вдохновением "родословной" творческих гениев. Сам я в своей работе в области науки и за ее пределами опирался на многих великих ученых; некоторые из них играют значительную роль в этом повествовании. Что касается физиков, то главными источниками вдохновения были для меня два выдающихся человека: Вернер Гейзенберг и Джефри Чу. Чу, которому сейчас шестьдесят, принадлежит к иному поколению физиков, нежели Гейзенберг, и хотя он хорошо известен среди физиков-профессионалов, он конечно далеко не так знаменит. Однако я не сомневаюсь, что будущие историки науки сочтут его вклад столь же значимым. Если Эйнштейн произвел революцию своей теорией относительностью; если Бор и Гейзенберг своей интерпретацией квантовой механики произвели столь радикальные перемены, что даже Эйнштейн отказывался принимать их, - то Чу совершил третий революционный шаг в физике XX века. Его "бутстрэпная" теория частиц объединяет квантовую механику и теорию относительности таким образом, что создаваемая им теория со всей полнотой проявляет квантовый и релятивистский аспекты субатомной материи, и в то же время является радикальным прорывом в западном подходе к фундаментальной науке.
|
|
|
В соответствии с "бутстрэпной" гипотезой природа не может быть сведена к фундаментальным сущностям, вроде фундаментальных строительных блоков материи, но должна пониматься исключительно на основе внутренней связности. Вещи существуют благодаря их взаимным отношениям и связям, и вся физика должна вытекать из единого требования, что ее компоненты должны быть взаимосвязаны друг с другом и логически связанными в самих в себе. Математическая основа "бутстрэпной" физики - теория S-матриц, матриц рассеяния, созданная Гейзенбергом в 40-е годы и развитая в течение последних двух десятилетий в сложный математический аппарат, прекрасно приспособленный для объединения принципов квантовой механики и теории относительности. Многие физики внесли в это свой вклад, но Джефри Чу был объединяющей силой и философским лидером, во многом подобно тому, как Нильс Бор был объединяющей силой и философским лидером квантовой физики полувеком ранее.
|
|
|
В течение последних 20 лет Чу с сотрудниками использовали "бутстрэпный" подход для создания единой теории субатомных частиц, а также и более общие философии природы. Это "бутстрэпная" философия не только отказывается от идеи фундаментальных строительных блоков материи, но вообще не принимает фундаментальных сущностей - фундаментальных констант, законов или уравнений. Материальная Вселенная рассматривается как динамическая сеть взаимосвязанных событий. Ни одно из свойств какой-либо части этой сети не является фундаментальным; все свойства одной части вытекают из свойств других частей, и общая связанность взаимоотношений определяет структуру всей сети.
|
|
|
Отказ "бутстрэпной" философии от фундаментальных сущностей делает ее, с моей точки зрения, наиболее глубокой системой западного мышления. В то же время она настолько чужда традиционному научному мышлению, что принимается лишь незначительным меньшинством физиков.
Большинство физиков предпочитает следовать традиционному подходу, всегда искавшему фундаментальные составляющие материи. В соответствии с этим фундаментальные исследования физики характеризовались все большим проникновением в мир субмикроскопических измерений, вниз в мир атомов, ядер, субатомных частиц. При этом атомы, затем ядра и адроны (то есть протоны, нейтроны и другие сильновзаимодействующие частицы) рассматривались поочередно как "элементарные частицы", однако не смогли удовлетворить этим ожиданиям. Каждый раз эти частицы сами оказывались составными структурами и каждый раз физики надеялись, что следующее поколение составляющих окажется наконец предельными составляющими материи. Последние кандидаты на роль основных материальных строительных блоков материи - так называемые кварки, гипотетические составляющие адронов, которые до сих пор не наблюдались, и существование которых вызывает крайне серьезные теоретические сомнения. Не смотря на эти трудности большинство физиков по-прежнему придерживается идеи основных строительных блоков материи, которая глубоко укоренена в наше научной традиции.
"Бутстрэп" и буддизм
Свойственная Чу понимание природы не как совокупности фундаментальных сущностей с определенными фундаментальными свойствами, а как динамической сети взаимосвязанных событий, сразу привлекло меня. Я как раз интенсивно занимался изучением восточных философий, когда впервые познакомился с этим подходом и сразу понял, что основные предпосылки научной философии Чу радикально противостоят западной научной традиции, но полностью согласуются с восточным, в особенности буддийским, мышлением. Я немедленно занялся исследованием параллелей между философией Чу и буддизмом, и изложил результаты в статье "Бутстрэп" и буддизм".
Я утверждал в этой статье, что противопоставление "фундаменталистов" и "бутстрэпщиков" в физике частиц отражают противопоставления преобладающих направлений мысли Востока и Запада. Я указывал, что сведение природы к основаниям - это по существу древнегреческая установка, возникшая в греческой философии на ряду с дуализмом духа и материи, в то время как понимание Вселенной как сети отношений характерно для восточной мысли. Я напоминал, что единство и взаимосвязь всех вещей и событий наиболее ясно выражена и разработана в буддизме Махаяны, и показывал, что мышление буддизма полностью соответствует "бутстрэпной" физике как в отношении общефилософского подхода, так и в отношении специфических представлений о материи.
До написания этой статьи я слышал Чу на нескольких физических конференциях и встречался с ним, когда он приезжал руководить семинаром в университете Санта Круз, но не был с ним по-настоящему знаком.
Его высоко философичная и вдумчивая лекция в Санта Круз произвела на меня большое впечатление, но так же и повергла в смущение. Мне бы хотелось вступить с ним в серьезную дискуссию, но я чувствовал, что недостаточно подготовлен для этого, так что ограничился тем, что задал ему после семинара какой-то тривиальный вопрос. Однако двумя годами позже, написав упомянутую статью, я уже полагал, что мое мышление достаточно развито, чтобы я мог действительно обмениваться мыслями с Чу, так что я послал ему экземпляр статьи и попросил высказать свои замечания. Ответ Чу был любезен и вдохновляющ: "Ваш способ описания ("бутстрэпной") идеи, - писал он, - делает ее более ощутимой для многих, а кое для кого, может быть эстетически не отразимой".
Это письмо было началом отношений, которые стали для меня источником постоянного вдохновения, и оказали решающее влияние на мои представления о науке. Позже Чу рассказал мне, к моему большому удивлению, что параллели между его философией и буддизмом Махаяны не были для него новыми, когда он получил мою статью. В 1969 году, рассказывал он, его семья собиралась провести месяц в Индии, и готовясь к этому, его сын полушутливо указал ему на параллель между его "бутстрэпным" подходом и буддийским мышлением. "Я был ошеломлен, - рассказывал Чу, - я не мог этому поверить, но сын продолжал объяснять мне это, и я увидел в этом большой смысл". Я поинтересовался, почувствовал ли Чу, как многие физики, угрозу, когда его идеи сравнивались с мистической традицией. "Нет, - ответил он, - потому что меня уже обвиняли в мистицизме. Мне часто говорили, что мой подход по своим основаниям отличается от того, как физики обычно смотрят на вещи. Так что это не было для меня большой неожиданностью. То есть неожиданностью это было, но я быстро понял уместностью сравнения".
Несколькими годами позже Чу описал свое знакомство с буддийской философией на публичной лекции в Бостоне, которая была, с моей точки зрения, прекрасным образцом глубины и зрелости его мышления: "Я ясно помню мое изумление и досаду, когда мой сын - это было в 1969 году, он был в старшем классе средней школы и изучал восточную философию, - рассказал мне о буддизме Махаяны. Я испытал замешательство, обнаружив, что мое исследование каким-то образом основывалось на идеях, которые выглядели ужасно ненаучно, поскольку ассоциировались с буддийским учением. Но разумеется, другие исследователи частиц, поскольку они имеют дело с квантовой теории и теорией относительности, находятся в таком же положении. Однако большинство из них отказывается признаться даже самим себе в том, что происходит в их науке, столь любимой за приверженность объективности. Для меня же замешательство, которое я испытал в 1969 году, сменилось благоговением, сочетающимся с чувством благодарности, что я живу во времена таких событий".
Во время моего приезда в Калифорнию в 1973 году Чу пригласил меня прочесть лекцию о параллелях между современной физикой и восточным мистицизмом в университете Беркли. Он был очень гостеприимен и провел со мной почти весь день. Поскольку я не сделал ничего существенного в теоретической физике частиц за последние два года и хорошо знал порядки в академической системе, я знал, что никак не могу рассчитывать на исследовательскую работу в Лоуренс-Беркли Лаборатории, одном из самых престижных физических институтов мира, где Чу возглавлял группу теоретиков. Тем не менее я спросил Чу в конце дня, не видит ли он возможность для меня переехать сюда и работать с ним. Он сказал, как я и ожидал, что ему не удастся получить для меня исследовательский грант, но тут же добавил, что был бы рад, если бы я переехал сюда и он мог бы оказать мне гостеприимство и обеспечить доступ ко всему оборудованию Лаборатории, когда бы я ни приехал. Я был обрадован и вдохновлен этим предложением, которое с радостью принял спустя два года.
В "Дао физики" я использовал параллель между "бутстрэпным" подходом и буддийской философией в качестве кульминации и концовки.
Так что когда я показывал рукопись Гейзенбергу, мне, конечно, было очень интересно услышать его мнение о подходе Чу. Я полагал, что Гейзенберг симпатизирует Чу, поскольку он сам часто писал, что природа является сетью взаимосвязанных событий, что является исходной точкой для теории Чу. Более того, именно Гейзенберг создал понятие S-матрицы, которое Чу и другие развили до мощного математического аппарата двадцатью годами позже.
Действительно, Гейзенберг сказал, что он совершенно согласен с "бутстрэпной" картиной частиц, как динамических паттернов во взаимосвязанной сети событий, он не верил в модель кварков до такой степени, что называл их чепухой. Тем не менее Гейзенберг, как большинство современных физиков, не мог принять точку зрения Чу, что в теории не должно быть ничего фундаментального, в том числе и фундаментальных уравнений. В 1958 году Гейзенберг предложил такое уравнение, скоро ставшее известным как "мировая формула Гейзенберга", оставшуюся часть жизни он провел, стараясь вывести свойства всех субатомных частиц из этого уравнения. Так что он естественно был привязан к идеи фундаментального уравнения и не хотел принимать "бутстрэпную" философию во всей ее радикальности. "Существует фундаментальное уравнение, - говорил он мне, - какова бы не была его конкретная формулировка, из него может быть выведен весь спектр элементарных частиц. Не следует прятаться за туманом, здесь я не согласен с Чу".
Гейзенбергу не удалось вывести набор элементарных частиц из своего уравнения. Зато Чу недавно осуществил это выведение в своей "бутстрэпной" теории. В частности, ему с сотрудниками удалось вывести и результирующие характеристики кварковых моделей без всякой необходимости постулировать существование физических кварков, - получить, так сказать, физику кварков без кварков.
До осуществления этого прорыва "бутстрэпная" программа начинала запутываться в математических сложностях теории S-матриц. В рамках этого подхода каждая частица соотнесена с каждой другой частицей, включая саму себя, что делает математические формулы в высшей степени нелинейными, и эта нелинейность до недавнего времени оставалась непроницаемой. Так что в середине 60-х годов "бутстрэпный" подход переживал кризис доверия, в то время как кварковый подход набирал силу, бросая "бутсрэпщикам" вызов - необходимость объяснить результаты, достигаемые с помощью кварковых моделей.
Прорыв в "бутстрэпной" физике был начат в 1974 году молодым итальянским физиком Габриелем Венециано. Но когда я встречался с Гейзенбергом в январе 1975 года, я еще не знал об открытии Венециано.
Иначе я мог бы показать Гейзенбергу, как первые очертания строгой "бутстрэпной" теории вырисовываются из "тумана".
Сущность открытия Венециано состояла в возможности использовать топологию (аппарат, хорошо известный математикам, но не применявшийся до этого в физике частиц) для определения категорий порядка во взаимосвязи субатомных процессов. С помощью топологии можно установить, какие взаимосвязи наиболее важны, и сформулировать первое приближение, в котором только эти связи будут приниматься во внимание, а затем можно добавлять другие в последовательных шагах аппроксимации.
Иными словами, математическая сложность "бутстрэпной" теории может быть распутана благодаря введению в аппарат S-матриц топологии. После того, как это сделано, лишь немногие специальные категории упорядоченных отношений оказываются сопоставимыми с хорошо известными свойствами S-матриц. Эти категории порядка оказываются как раз кварковыми паттернами, наблюдаемыми в природе. Таким образом, кварковые структуры оказываются проявление порядка и необходимой последовательности во внутренней связанности, без всякой необходимости постулировать кварки как физические составляющие адронов.
Когда я появился в Беркли в апреле 1975 года, Венецианно как раз был гостем Лоуренс-Беркли Лаборатории (ЛБЛ), и Чу с сотрудниками были сильно увлечены новым топологическим подходом. Для меня это так же было удачным стечение событий, поскольку давало мне возможность сравнительно легко вернуться к активной исследовательской деятельности в физике после трехлетнего перерыва. Никто из исследовательской группы Чу ничего не знал о топологии. Я же, присоединившись к группе, не имел еще собственной исследовательской программы. И я целиком посвятил себя изучению топологии и вскоре довольно хорошо овладел ею, что сделало меня ценным участником группы. К тому времени, когда все овладели топологией, я восстановил навыки в других областях, так что смог полноправно участвовать в топологической "бутстрэпной" программе.
Разговоры с Чу
С 1975 года я (с разной степенью вовлеченности) продолжал быть участником исследовательской группы в ЛБЛ. Это сотрудничество приносило мне большое удовлетворение и обогащало меня. Я был счастлив вернуться к исследовательской работе в физике, а кроме того я получил уникальную возможность сотрудничества и постоянного обмена мыслями с одним из действительно великих ученых нашего времени. Многочисленные интересы за пределами физики не давали мне возможности полностью посвятить себя участию в исследовательской работе, а калифорнийский университет никогда не считал уместным оплачивать мое частичное участие, или признавать мои книги и другие публикации достойным вкладом в развитие научных идей. Но я не возражаю. Вскоре после моего возвращения в Калифорнию "Дао физики" была опубликована в Соединенных Штатах, сначала издательством "Шамбала", а затем "Бентам Букс", и стала международным бестселлером. Гонорар от этих изданий, а также плата за лекции и семинары, которые я начал проводить все чаще, положили конец моим денежным затруднениям, преследовавшим меня в 70-е годы.
В течение последних десяти лет я регулярно встречался с Джефри Чу и провел сотни часов в разговорах с ним. Обычно мы говорили о физике частиц, точнее, о "бутстрэпной" теории, но никоим образом не ограничивались этим, и часто естественно переходили к обсуждению природы сознания, происхождения пространства-времени, природы жизни. Когда я активно участвовал в исследованиях, я принимал участие во всех семинарах и встречах исследовательской группы, а когда я был занят лекциями и письмом, я встречался с Чу по крайней мере раз в две-три недели, проводя несколько часов в интенсивной дискуссии.
Эти встречи были полезны для нас обоих. Мне они помогали быть в курсе исследований Чу и вообще важных событий в развитии физики частиц. Чу они заставляли подытоживать продвижение его работы через регулярные промежутки времени, имея возможность целиком использовать необходимый технический язык, но концентрируясь на основных линиях развития и опуская менее важные детали и частные затруднения. Он часто говорил мне, что эти дискуссии существенно помогали ему сохранять в памяти общие контуры исследовательской программы. Поскольку я был полностью в курсе основных достижений без существенных проблем, но свободен от ежедневной рутины исследования, я часто имел возможность выявить рассогласование или просить пояснений таким образом, что это давало Чу новую точку зрения. С течением лет я настолько хорошо узнал Джефа (так называют Чу друзья и коллеги), что наши разговоры всегда вызывали состояние умственного резонанса, столь необходимого для творческой работы. Для меня эти разговоры принадлежат к лучшим моментам моей научной жизни.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 206; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!