После Ньютона поведение материальных объектов начали объяснять с помощью сил. Именно они определяют то, как мы познаем мир вокруг нас через наши органы чувств и их искусственные продолжения – приборы. В «экспериментальной философии» не осталось места для метафизики. Говоря словами Ньютона, «то, что не проистекает из фактов, не имеет места».
[47]
Это высказывание и по сей день остается кредо науки. Онтологическое описание физического мира через силы, влияющие на материальные объекты, не содержит никаких объяснений о природе таких сил или причинах их существования. Массы притягиваются друг к другу с силой, которая обратно пропорциональна расстояниям между ними. Притяжение (или отторжение) заряженных тел происходит по аналогичному принципу. Такие формулы позволяют физикам описывать поведение масс и зарядов в различных ситуациях. При этом мы не знаем, что представляют собой электрический заряд или масса и почему некоторые базовые единицы материи, например электроны или кварки, обладают и тем и другим. Масса или заряд – это характеристики материальных объектов, которые мы познаем с помощью приборов и опытов и используем для классификации их типов и физических свойств. Масса и заряд не существуют сами по себе. Они лишь часть информационной картины, которую люди создают для описания мира вокруг себя. Пятьсот лет назад этих понятий еще не существовало, а через 500 лет их могут заменить другие концепции. Иными словами, если во Вселенной существуют другие разумные существа, они, несомненно, пытаются объяснить наблюдаемые ими физические явления. Но считать, что они используют при этом те же концепции, что и мы, то есть что придуманные нами описания отражают какую-то вселенскую истину, – это глупость и антропоцентризм.
Наше понимание материальных объектов и взаимодействий между ними резко изменилось в ХХ веке с распространением нового описательного инструмента – понятия поля, породившего новую онтологию. Частицы материи стали представляться как локализованные флуктуации в полях, сгустки энергии, появляющиеся из базового поля и исчезающие в нем же. Несмотря на то что после введения полей как инструмента для объяснения фундаментальной физической реальности наше понимание материи и взаимодействий между объектами существенно улучшилось, поля все равно следует рассматривать как всего лишь один из уровней описания, а не как окончательное объяснение того, почему массы и заряды ведут себя так, как мы наблюдаем. Наверняка мы можем сказать лишь то, что на нашем текущем уровне понимания массы и заряды представляют собой измеримые характеристики возбуждения полей на уровне частиц. То, что это объяснение успешно, не значит, что в будущем мы не найдем ничего лучше. Более того, учитывая скорость развития научных знаний, это почти наверняка произойдет. Точно так же, как современные представления об электроне отличаются от представлений вековой давности, концепции будущего будут отличаться от сегодняшних.
[48]
Но давайте вернемся в XIX век. Двести лет назад ньютоновская наука потрясла основы человеческого знания и изменила наши представления о мире. Девятнадцатый век породил ученых, выдающихся не только своим блестящим воображением, но и потрясающей работоспособностью и экспериментальным мастерством. В 1865 году Джеймс Клерк Максвелл объединил десятки на первый взгляд разрозненных электрических и магнитных явлений, введя понятие колебаний магнитного поля. В 1886 году Генрих Герц подтвердил предположение Максвелла о том, что такие колебания распространяются в пространстве, перенося энергию и импульс. Позже он также доказал, что электромагнитные волны движутся со скоростью света (как и предсказывал Максвелл). Объединившись, теория и опыт оказались непобедимыми. Чтобы избавиться от ассоциаций с философами прошлого, натурфилософию стали называть наукой. Согласно Оксфордскому словарю английского языка, слово «ученый» вошло в обиход в 1863 году.
Ученый – это человек, который ищет знания о физическом мире, используя специальную методику. Научный метод предполагает выдвижение гипотезы с ее последующим экспериментальным подтверждением. У ученого имеется четкая цель: описать природное явление, используя для этого рациональные аргументы, основанные на воспроизводимых экспериментах и единообразии. Рассуждения допустимы только в той степени, в которой они ведут к возникновению доказуемых прогнозов. Итак, между старой натурфилософией и новой наукой возникла четкая граница, и пересекать ее ученым предлагалось на свой страх и риск (впрочем, желающих оказалось немного). Большинство физиков-исследователей занимаются изучением твердой материи, ее элементарных частиц, жидкостей, плазмы и небесных тел, от планет и звезд до галактик и их расположения в космосе. Однако с ростом наших знаний о Вселенной в ХХ и XXI веках ученые (по крайней мере те, кого интересуют космологические и фундаментальные проблемы) все чаще сталкиваются с вопросами метафизического характера, которые угрожают разрушить неприступную стену между наукой и философией. К сожалению, в большинстве случаев встречи этих двух областей человеческого знания сопряжены с невнимательностью и концептуальной неосторожностью, что лишь больше усложняет дело. Когда известные космологи делают заявления вроде «философия не имеет смысла» или «квантовая космология доказывает, что в Боге нет необходимости», они лишь ухудшают ситуацию. Для того чтобы понять, как мы оказались в такой ситуации и как она демонстрирует нам ограниченность наших знаний, нужно сначала кратко описать современную космологию – от теории Большого взрыва до концепции множественности вселенных.
Глава 8. Пластичность пространства
в которой рассказывается об общей и специальной теории относительности Эйнштейна и об их влиянии на наше понимание пространства и времени
Седьмого ноября 1919 года лондонская газета Times вышла с сенсационным заголовком: «Революция в науке. Новая теория Вселенной. Ньютон повержен». Еще через три дня эстафету подхватила New York Times: «Искаженный свет в небесах. Ученые взбудоражены результатами наблюдений за солнечным затмением. Триумф теории Эйнштейна. Звезды не то, чем кажутся, но волноваться не о чем». Эти публикации быстро превратили Эйнштейна в знаменитость. В них говорилось о том, как две команды астрономов подтвердили правильность его блестящей общей теории относительности после наблюдения за солнечным затмением на западном берегу Африки и в городе Собрал в северо-восточной Бразилии.
