Уроки мудрости

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 за 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 относительности; 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[2] природа не может быть сведена к фундаментальным сущностям вроде фундаментальных «кирпичиков» 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 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 общей философии природы. Эта «бутстрэпная» философия не только отказывается от идеи фундаментальных «кирпичиков» материи, но вообще не принимает фундаментальных сущностей – 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 предпочитают 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. Несмотря на эти трудности, большинство физиков по-прежнему придерживаются идеи основных строительных блоков материи, которая глубоко укоренена в нашей научной традиции.

Бутстрэп и буддизм

Свойственное 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 тотчас 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 отражает противопоставление преобладающих направлений мысли Востока и Запада. Я указывал, что сведение природы к основаниям – это, по существу, древнегреческая установка, возникшая в греческой философии наряду 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 выражены и разработаны 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 глубокая 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 неотразимой».

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 и 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 уместность 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:

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 мне хорошо были известны порядки в академической системе, я знал, что никак не могу рассчитывать на исследовательскую работу в Лоуренсовской лаборатории в Беркли, 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 – это сеть 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 и 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», и оставшуюся часть жизни он провел, стараясь вывести свойства всех субатомных частиц из этого уравнения. Так что он, естественно, был привязан к идее фундаментального уравнения и не хотел принимать «бутстрэпную» философию во всей ее радикальности. «Существует фундаментальное уравнение, – говорил он мне, – и какова бы ни 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 «бутстрэпщикам» 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 проявлением 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, Венециано как раз был гостем Лоуреновской лаборатории в Беркли (ЛБЛ), и Чу с сотрудниками были увлечены новым топологическим подходом. Для меня это стечение событий также было удачным, 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.

Беседы 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 и не возражал. 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 был занят лекциями и письмом, то встречался с Чу по крайней мере раз в две-три недели, проводя по нескольку 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 при этом 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 и существенных проблем, но свободен от ежедневной рутины исследования, я часто имел возможность выявить рассогласование или просить пояснений таким образом, что это помогало Чу найти новую точку зрения. С течением времени 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 – лучшие моменты моей научной жизни.

Каждый, кто сталкивается с Джефом Чу, находит в нем мягкого и доброго человека, а вступая с ним в серьезный разговор, поражается глубине его мышления. У него есть привычка рассматривать каждый вопрос и каждую проблему на глубочайшем возможном уровне. Вновь и вновь я сталкивался с тем, что он обсуждает вопросы, на которые у меня был бы заранее готовый ответ, медленно произнося после небольшой паузы: «Вы задаете очень важный вопрос», – и затем раскрывает широкий контекст вопроса, давая гипотетический ответ на глубочайшем и наиболее значительном уровне.

Мышление Чу – медленное, осторожное и очень интуитивное, и наблюдать, как он размышляет над проблемами, было для меня очень увлекательно. Я часто видел, как мысль из глубин его ума поднимается до сознательного уровня, и наблюдал, как он очерчивает ее побуждающими жестами своих больших выразительных рук, прежде чем медленно и осторожно сформулировать словами. Я всегда чувствовал, что S-матрица у Чу в костях и он использует язык тела, чтобы придать этим крайне абстрактным идеям ощутимое очертание.

С самого начала нашего знакомства меня интересовало, какой философской подготовкой обладает Чу. Я знал, что мышление Бора подвергалось влиянию Кьеркегора и Уильяма Джеймса, что Гейзенберг изучал Платона, Шредингер читал Упанишады. В Чу я видел склонность к глубокому философствованию; природа его «бутстрэпной» методологии казалась весьма радикальной, поэтому мне было очень интересно, какие влияния испытывало его мышление со стороны философии, искусства и религии. Но, разговаривая с Чу, я каждый раз настолько погружался прежде всего в физические проблемы, что казалось неуместным терять время, прерывая ход дискуссии постановкой этих вопросов; когда же я наконец их задал, ответ поразил меня.

Он рассказал, что в юности старался подражать своему учителю Энрико Ферми, известному своим прагматическим подходом к физике. «Ферми был крайним прагматиком, его философия вообще не интересовала, – объяснял Чу. – Он просто хотел знать правила, которое позволили бы ему предсказывать результаты эксперимента. Я помню, как, говоря о квантовой механике, он презрительно смеялся над людьми, которые могли терять время на заботы об интерпретации теории; ему было достаточно того, что он знал, как пользоваться уравнениями и делать предсказания. И долгое время я старался думать, что собираюсь вести себя в духе Ферми, насколько это возможно».

Лишь много позже, как рассказывал Чу, когда он начал писать и читать лекции, он начал думать о философских вопросах. Когда я спросил его, кто оказал влияние на его мышление, он мог назвать лишь имена физиков когда же я в удивлении спросил, влияли ли на него какие-нибудь философские школы или что-либо еще за пределами физики, он ответил лишь: «Ну, во всяком случае, я не могу ничего такого вспомнить».

По-видимому, Чу действительно оригинальный мыслитель, извлекший свой революционный подход к физике и свою глубокую философию природы из собственного опыта в мире субатомных явлений – опыта, который, разумеется, может быть лишь косвенным, связанным со сложными и тонкими инструментами наблюдения и измерения, но для Чу, тем не менее, весьма реального и значимого. Один из секретов Чу состоял в том, что он был целиком погружен в свою работу и способен на глубочайшую концентрацию в течение длительного времени. Он говорил мне, что его концентрация была почти непрерывной. «Одна из особенностей моей работы состоит в том, что я почти не перестаю думать о текущей проблеме. Я редко отрываюсь, если только не происходит чего-то действительно требующего моего внимания, вроде ведения машины в опасном месте. Тогда приходится прерываться, но непрерывность для меня кажется очень важной: мне нужно продолжать работу мысли».

Чу так же сказал, что он редко читает что-либо выходящее за пределы области его исследования, и припомнил по этому поводу анекдот о Поле Дираке, знаменитом физике, который однажды на вопрос, читал ли он такую-то книгу, ответил с совершенной прямотой и серьезностью: «Я никогда не читаю. Это мешает мне думать». «Что касается меня, – продолжал Чу, смеясь, – я могу прочесть кое-что, но мне для этого нужна особая мотивация».

Кто-нибудь может подумать, что это постоянная и интенсивная сосредоточенность на мире своих понятий делает его холодным и несколько одержимым человеком, но на самом деле это совсем не так. Чу – теплый и открытый человек. Он редко бывает напряженным или недовольным и часто разражается во время разговора счастливым смехом. Сколько я его знаю, я вижу его в мире с самим собой и с миром. Он очень добр и тактичен и в повседневной жизни проявляет ту терпимость, которая характерна и для его «бутстрэпной» философии. «Физик, который способен рассматривать любое количество различных частично удовлетворительных моделей без каких-либо предпочтений, – писал он в одной из статей, – уже именно поэтому «бутстрэпщик». Меня всегда поражала гармония между научным подходом Чу, его философией и его личностью, и хотя он считает себя христианином, близким к католической традиции, я не могу удержаться от мысли, что его подход к жизни является по существу буддийским.

«Бутстрэпирующее» пространство-время

Поскольку «бутстрэпная» физика не основывается ни на каких фундаментальных единицах, процесс теоретического исследования здесь во многих отношениях отличается от того, что происходит в ортодоксальной физике. В противоположность большинству физиков, Чу не мечтает о единственном решающем открытии, которое раз и навсегда дало бы обоснование его теории; он видит свою задачу в медленном и постепенном создании сети взаимосвязанных понятий, ни одно из которых не является более фундаментальным, чем другие. По мере развития теории, взаимосвязи в этой сети становятся все более и более определенными; вся сеть становится, так сказать, все более и более фокусированной.

Этот процесс становится все более захватывающим по ходу того, как все большее и большее число понятий оказывается вовлеченным в процесс бутстрэпа, то есть объясняется через всю самосогласованную концептуальную сеть. Чу полагает, что это «пришнуровывание» должно охватить основные принципы квантовой теории, наши понятия о микрокосмическом пространстве-времени и, по-видимому, даже наше понятие о человеческом сознании. «Бутстрэпная» идея, – пишет Чу, – доведенная до своего логического конца, предполагает, что существование сознания, наряду с другими аспектами природы, необходимо в общей связи целого».

В настоящее время наиболее интересная часть теории Чу – это перспектива вовлечения в бутстрэп пространства-времени, которое кажется осуществимым в ближайшее время. В «бутстрэпной» теории частиц нет непрерывного пространства-времени. Физическая реальность описывается в терминах изолированных событий, причинно связанных, но не вписанных в непрерывное пространство-время. Пространство-время вводится макроскопически, в связи с экспериментальным аппаратом, но это не подразумевает микроскопической пространственно-временной непрерывности.

Отсутствие непрерывного пространства и времени – может быть, наиболее радикальный и наиболее трудный аспект теории Чу как для физиков, так и для непосвященных. Мы с Чу недавно беседовали о том, как наш повседневный опыт отдельных объектов, движущихся в непрерывном пространстве и времени, может быть объяснен такой теорией. Наш разговор был вызван обсуждением хорошо известных парадоксов квантовой теории.

– Я полагаю, что это один из наиболее интригующих аспектов физики, – начал Чу, – и я могу лишь высказать свою точку зрения, не предполагая, что ее кто-либо разделяет. Я полагаю, что принципы квантовой механики, как они сформулированы, неудовлетворительны и что развитие «бутстрэпной» теории должно привести к другим формулировкам. Я думаю, что они должны, в частности, включать утверждение, что не следует выражать принципы квантовой механики в априори принимаемом пространстве-времени. Это недостаток современного положения дел. Квантовая механика содержит в своем существе дискретные представления, в то время как идея пространства-времени континуальна. Я полагал, что, если вы попытаетесь утверждать принципы квантовой механики, приняв пространство-время как абсолютную истину, вы столкнетесь с трудностями. Я полагаю, что «бутстрэпный» подход в конце концов даст нам одновременное объяснение пространства-времени, квантовой механики и значения картезианской реальности. Все это определенным образом будет объединено, но невозможно будет начинать с пространства-времени как ясного, недвусмысленного основания, на котором покоились бы остальные идеи.

– Тем не менее, – возразил я, – кажется очевидным, что атомные явления принадлежат пространству-времени. Мы с вами принадлежим пространству-времени, следовательно, так же и атомы, из которых мы состоим. Пространство-время – чрезвычайно полезное представление; что вы имеете в виду, утверждая, что не следует предполагать атомные явления принадлежащими пространству-времени.

– Прежде всего, я считаю очевидным, что квантовые принципы неизбежно ведут к мысли, что объективная ньютоно-картезианская реальность – это аппроксимация. Невозможно придерживаться принципов квантовой механики и в то же время полагать, что обыденное представление о внешней реальности – это точное ее описание. Можно привести достаточно примеров, показывающих, как система, описываемая в квантовых принципах, проявляет классическое поведение, если становится достаточно сложной. Это делается постоянно. Можно показать, что классическое поведение оказывается аппроксимацией квантового поведения. Таким образом, картезианское представление об объектах и вся ньютоновская физика – это аппроксимации. Я не могу себе представить, как они могли бы быть точными. Они должны зависеть от сложности тех явлений, которые описываются. Высокая степень сложности может в конце концов усредниться таким образом, чтобы создать эффективную простоту. Этот эффект делает возможной классическую физику.

– Таким образом, есть квантовый уровень, где нет жестких объектов и классические представления не работают, и затем, по мере продвижения ко все большей сложности появляются классические представления?

– Да.

– И вы утверждаете, что пространство-время – такое классическое представление?

– Именно так. Оно появляется с областью классической физики, и его не следует принимать вначале.

– И у вас есть идеи по поводу того, как пространство-время появится на уровне высокой сложности?

– Да. Ключевой является идея «мягких» событий, все это уникальным образом связано с фотонами.

Чу пояснил далее, что фотоны – частицы электромагнетизма и света – обладают уникальными свойствами, в частности, не имеют массы, что позволяет им взаимодействовать с другими частицами, создавая лишь небольшие возмущения. Может быть, бесконечное количество таких «мягких событий», накапливаясь, в аппроксимации порождает локализацию других взаимодействий частиц, и таким образом возникает классическое представление об изолированных объектах.

– Но что же относительно пространства и времени? – спросил я.

– Видите ли, представление о том, что такое классический объект, что такое наблюдатель, что такое электромагнетизм, пространство-время, – все это тесно связано между собой. Если в вашей картине есть идея «мягких» фотонов, вы можете отнести определенные паттерны событий к представлению о наблюдателе, смотрящем на что-то. В этом смысле я бы сказал, что можно надеяться создать теорию объективной реальности. И пространство-время появится сразу же. Не следует начинать с пространства-времени и затем пытаться развивать теорию объективной реальности.

Чу и Дэвид Бом

Этот разговор прояснил для меня грандиозность замысла Чу. Он надеялся осуществить выведение принципов квантовой механики (включая, например, принцип неопределенности Гейзенберга), понятия о макроскопическом пространстве-времени (и вместе с ними основные формулы теории относительности), характеристики наблюдения и измерения – выведение всего этого из общей логической связности топологической «бутстрэпной» теории.

Я уже имел некоторое представление об этой программе, потому что в течение нескольких лет Чу постепенно упоминал различные ее аспекты, даже до того, как вовлечение в бутстрэп пространства-времени превратилось в конкретную возможность. Когда он упоминал об этом грандиозном проекте, я думал о другом физике, Дэвиде Боме, который разрабатывал похожую программу. Я знал о Дэвиде Боме, одном из наиболее ярких оппонентов общепринятой, так называемой копенгагенской интерпретации квантовой теории, со студенческих дней. В 1974 году я увидел его на броквудской встрече с Кришнамурти, и там состоялся наш первый разговор. Я сразу отметил, что Бом, как и Чу, был глубоким и проницательным мыслителем и что он, как и Чу несколькими годами позже, поставил перед собой трудную задачу выведения основных принципов как квантовой механики, так и теории относительности из более глубоких, лежащих за ними представлений. Он так же рассматривал свою теорию в широком философском контексте, но, в отличие от Чу, Бом испытывал на себе определенное философское влияние: в течение многих лет его духовным наставником был Кришнамурти.

Начальной точкой для Бома является понятие «неделимой целостности», и цель его состоит в исследовании того порядка, который, как он полагает, присущ космической ткани отношений на более глубоком «непроявленном» уровне. Он называет этот порядок «имплицитным» или «свернутым» и описывает его, пользуясь аналогией голограммы, в которой каждая часть в некотором смысле содержит целое. Если осветить любую часть голограммы, будет восстановлен весь образ, хотя, может быть, и с меньшей подробностью деталей, нежели то, что можно получить из полной голограммы. С точки зрения Бома реальный мир структурирован в соответствии с тем же общим принципом, когда целое может быть развернуто из каждой части.

Бом учитывает, что голограмма слишком статична, чтобы ее можно было использовать в качестве модели подразумеваемого порядка на субатомном уровне. Для выражения существенно динамической природы субатомной реальности он создал термин «холодвижение». По его представлениям, это динамический феномен, из которого вытекают все формы материальной Вселенной. Цель его подхода состоит в исследовании порядка, запечатленного в этом «холодвижении», рассматривая не структуру объектов, а структуру движений; таким образом принимается во внимание как единство, так и динамическая природа Вселенной.

Представления Бома все еще остаются гипотезой, даже на предварительной стадии его теории имплицитного порядка и «бутстрэпной» теории Чу. Оба подхода основываются на рассмотрении мира как сети динамических отношений; оба приписывают центральную роль представлению о порядке; оба используют матрицы для представления изменений и трансформации и топологию для классификации категорий порядка.

С годами я постепенно осознавал это сходство, и мне очень хотелось устроить встречу между Бомом и Чу, которые не были в контакте друг с другом, чтобы они познакомились с теориями друг друга и обсудили их сходства и различия. Несколько лет тому назад мне удалось способствовать такой встрече в университете Беркли, которая привела к полезному обмену мыслями. После этой встречи, за которой последовали и другие, я потерял связь с Бомом и не знаю, до какой степени оказал на него влияние Чу. Но я знаю, что Чу хорошо ознакомился с позицией Бома и до некоторой степени подвергся его влиянию; он полагает, что их подходы имеют столь много общего, что в будущем могут соединиться.

Сеть отношений

Джефри Чу оказал огромное влияние на мое мировоззрение, на мои представления о науке и способы исследования. Хотя я постоянно уходил довольно далеко от первоначальной области своих исследований, мое мышление остается научным и мой подход к самым различным проблемам является научным, хотя и в очень широком понимании научности. Влияние Чу, больше чем чье-либо, помогло мне развить такой научный подход в наиболее общем смысле слова.

Продолжающаяся совместная работа и интенсивные дискуссии с Чу, наряду с изучением и практикой философии буддизма и даосизма, дали мне возможность полностью приспособиться к одному из наиболее радикальных аспектов новой научной парадигмы – отсутствию каких-либо твердых оснований. На протяжении истории западной науки и философии всегда сохранялось предположение, что любая система знания должна иметь твердые основания. Собственно ученые и философы постоянно пользовались архитектурными метафорами для описания знания[3]. Физики искали строительные блоки материи и выражали свои теории в терминах «основных» принципов, «фундаментальных» уравнений и констант. Значительные научные революции ощущались как сдвиг в основаниях науки. Так, Декарт в знаменитом «Рассуждении о методе» писал:

Тремя веками позже Гейзенберг писал в «Физике и философии», что основание классической физики, то есть того самого здания, которое начал строить Декарт, сдвинулось:

Эйнштейн в своей автобиографии описывает свои чувства почти такими же словами:

По-видимому, наука будущего не будет нуждаться в твердых основаниях; строительные метафоры уступят место метафоре сети, в которой ни одна часть не более фундаментальна, чем другая. «Бутстрэпная» теория Чу – первая научная теория, в которой эта «философия сети» сформулирована явно, и недавно он согласился со мной, что уход от потребности в твердых основаниях – это, может быть, основной сдвиг и глубочайшее изменение в естественных науках:

«Я полагаю, что это так, но верно также и то, что из-за привязанности к длительно существовавшей в западной науке традиции «бутстрэпный» подход не всегда принимается даже среди ученых. Он не признается за научный как раз из-за отсутствия твердых оснований. Вся идея науки в некотором смысле противоречит «бутстрэпному» подходу, потому что ученый хочет, чтобы вопросы были ясно сформулированы и могли получить недвусмысленную экспериментальную проверку. «Бутстрэпной» же схеме свойственно не считать абсолютными никакие понятия; вы всегда готовы обнаружить слабости в старых понятиях. Мы постоянно развенчиваем понятия, которые в недавнем прошлом считались фундаментальными и использовались как основания для постановки вопросов». «Видите ли, – продолжал он, – когда вы формулируете вопрос, вы должны иметь основные понятия, которые вы принимаете, чтобы этот вопрос сформулировать. Но в «бутстрэпном» подходе, где вся система представляет собой сеть отношений без каких-либо твердых оснований, описание нашего предмета может начаться во множестве различных мест. Здесь нет ясной начальной точки. И при том, как наша теория развивалась в последние годы, мы обычно не знали, какие вопросы нужно задавать. Мы используем в качестве путеводной нити идею связанности. Любая возможность возрастания связанности указывает на имеющуюся где-то неполноту, но это редко принимало форму определенного вопроса. Мы совершенно выходим за пределы рассуждений по типу «вопрос-ответ».

Методология, которая не пользуется четко сформулированными вопросами и не признает твердых оснований для знаний, действительно кажется ненаучной. В научную превращает ее другой существенный элемент подхода Чу (и это еще один урок, который я от него получил): признание решающей роли аппроксимации в научных теориях.

Когда физики в начале века начали исследовать явления внутри атома, они болезненно осознали, что все понятия и теории, которыми мы описываем природу, ограниченны. В силу сущностных ограничений рационального ума мы должны принять, что, как формулирует Гейзенберг, «каждое слово или понятие, каким бы ясным оно ни казалось, имеет лишь ограниченную применимость». Научные теории никогда не могут дать полного и определенного описания реальности. Они всегда будут лишь приближением к истинной природе вещей. Грубо говоря, ученые никогда не имеют дела с истиной; они имеют дело с ограниченными и приблизительными описаниями реальности.

Признание этого – существенный аспект современной науки, и это особенно важно для «бутстрэпного» подхода, как постоянно подчеркивал Чу. Все природные явления рассматриваются как взаимосвязанные, и, чтобы объяснить одно из них, мы должны понимать все остальные, что, очевидно, невозможно. Науке обеспечивает успех факт возможности аппроксимации. Если довольствоваться пониманием в определенном приближении, то можно таким образом описывать избранные группы явлений, отбрасывая другие явления как менее значимые в данном отношении. Таким образом можно объяснить многие явления с точки зрения немногих и, следовательно, понимать различные аспекты природы приблизительным образом, без необходимости понимать все сразу. Например, применение топологии к физике частиц сделало возможным приближение именно такого рода, что привело к недавнему прорыву в «бутстрэпной» теории Чу.

Научные теории, таким образом, – это приблизительные описания природных явлений; Чу считает, что когда определенная теория оказывается работающей, то существенно задаться вопросами: почему она работает? Каковы ее пределы? В каком конкретно отношении она является аппроксимацией? Эти вопросы рассматриваются Чу как первый шаг к дальнейшему продвижению, а сама идея продвижения посредством последовательных шагов аппроксимации является для него ключевым элементом научного метода.

Наилучшей иллюстрацией подхода Чу для меня было интервью, которое он дал Британскому телевидению несколько лет назад. Когда его спросили, что он рассматривал бы как величайший научный прорыв в следующем десятилетии, он не упомянул ни одну из крупных теорий объединения, а просто сказал: «Принятие факта, что все наши понятия – это аппроксимации».

Этот факт, может быть, принимается в теории большинством нынешних ученых, но многие игнорируют его в своей работе, и он еще менее известен за пределами научных кругов. Я хорошо помню один послеобеденный разговор, в котором проявилось то, насколько трудно для большинства людей принять приблизительный характер всех понятий, и в котором вместе с тем еще раз проявилась глубина мышления Чу. Разговор происходил в доме Артура Янга, создателя белловского вертолета, – моего соседа в Беркли, где он основал Институт изучения сознания. Мы сидели вшестером за круглым столом – Дэниз и Джеф Чу, я с женой Жаклин, Рут и Артур Янг. Разговор зашел об определенности в науке; Янг приводил один научный факт за другим, но Чу показывал ему, что при тщательном анализе эти «факты» в действительности оказываются приблизительными представлениям. Наконец раздосадованный Янг воскликнул: «Но ведь есть же какие-то абсолютные факты! Вот сейчас здесь вокруг стола сидят шесть человек. Это абсолютно истинно». Чу мягко улыбнулся и посмотрел на Дэниз, которая была в то время беременна, и сказал: «Не знаю, Артур. Кто может с определенностью сказать, где кончается один человек и начинается другой?»

Тот факт, что все научные понятия и теории – это лишь приближения к истинной природе реальности, значимые лишь для определенного диапазона явлений, стал очевидным для физиков в начале века, благодаря драматизму открытий, приведших к формулированию квантовой теории. С тех пор физики научились рассматривать эволюцию научного знания как последовательную смену теорий или «моделей», каждая из которых более точна и более широко применима, чем предыдущие, но ни одна не представляет собой полное и окончательное описание естественных явлений. Точка зрения «бутстрэпного» подхода Чу представляет собой дальнейшее уточнение этого представления. Чу полагает, что наука будущего может представлять собой мозаику пересекающихся теорий и моделей «бутстрэпного» типа. Ни одна из них не будет более фундаментальной, чем другие, и все они должны быть взаимно согласованными. В конце концов наука такого рода выйдет за пределы условных разграничений между дисциплинами, используя те языки, которые оказываются подходящими для описания различных аспектов многоуровневой, взаимосвязанной структурной ткани реальности.

Представление Чу о будущей науке как сети взаимосвязанных и согласованных между собой моделей, каждая из которых ограничена и приблизительна и не нуждается в твердых основаниях, очень помогло мне в применении научных методов исследования к самым разнообразным явлениям. Через два года после того, как я присоединился к исследовательской группе Чу, я начал исследовать новую парадигму в различных областях за пределами физики: в психологии, здравоохранении, экономики и др. При этом мне приходилось иметь дело с несвязанными и часто противоречивыми наборами понятий, идей и теорий, ни одна из которых не казалась достаточно развитой, чтобы составить понятийный каркас, который был мне необходим. Часто было даже непонятно, какие вопросы я мог задать, чтобы продвинуться в понимании, и конечно, я не мог найти теории, которая казалась бы более фундаментальной, чем другие.

В этой ситуации для меня было естественным применить в своей работе подход Чу, так что я провел несколько лет, терпеливо собирая идеи из различных дисциплин и постепенно выявляя концептуальное единство. В течение этой медленной и кропотливой работы для меня было особенно важно, чтобы составляющие моей «сети идей» были взаимосогласованы, и я провел не один месяц, проверяя всю сеть, часто составляя большие нелинейные концептуальные карты, чтобы удостовериться в том, что представления согласуются друг с другом.

Я никогда не терял уверенности в том, что связанная система представлений постепенно возникнет. Я научился у Чу тому, что можно использовать различные модели для описания различных аспектов реальности, не рассматривая ни одну из них как фундаментальную, и что различные связанные между собой модели могут образовывать связную теорию. Таким образом, «бутстрэпный» подход стал для меня живым опытом не только в физических исследованиях, но и в моем более широком изучении смены парадигмы, и продолжающиеся разговоры с Чу остаются источником вдохновения во всей моей работе.