"Когда Леметр защищал идею расширяющейся Вселенной, а Эйнштейн в это не верил, один из них ошибался, а другой был прав. Все достижения Эйнштейна, его слава, его влияние на научный мир, его колоссальный авторитет ничего не стоили. Наблюдения доказали, что он ошибался, - игра окончена. Скромный бельгийский священник оказался прав. Вот почему научное мышление обладает такой силой."
Ха-ха. Чего будут стоить эти слова о предсказательности "правильной" теории, о великой силе научного мышления, когда окажется, и это уже становится ясным, что представления Леметра сильно упрощены и, более того, ошибочны!? Сколько уже было "великих" физических теорий, оказавшихся неверными? История ничему нас не учит?
"Это не значит, что наука - лишь искусство делать измеримые предсказания. Некоторые философы склонны ограничивать предназначение науки одними только численными предсказаниями. Они упускают суть, поскольку путают инструменты с целями. Проверяемые количественные предсказания - это инструмент верификации гипотез. Цель научного исследования не просто получение предсказаний, она состоит в понимании того, как устроен мир, в разработке и развитии картины мира - концептуальной структуры, позволяющей нам размышлять о нем. Прежде чем стать техничной, наука является эвристичной."
А вот тут с Ровелли можно согласиться более, чем полностью.
"Часто говорят, что наука развивается только тогда, когда есть новые экспериментальные данные. Если бы это было правдой, у нас было бы мало надежды построить теорию квантовой гравитации, прежде чем мы сможем измерить что-то новое, но это определенно не так. Какие новые данные стали доступны Копернику? Никаких. У него были те же данные, что и у Птолемея. Какие новые данные получил Ньютон? Почти никаких. Главными составляющими для него были законы Кеплера и труды Галилея. Какие новые данные получил Эйнштейн, чтобы открыть общую теорию относительности? Никаких. Для него главными составляющими были специальная теория относительности и ньютоновская теория. Абсолютно неверно, будто физика развивается, только когда получает новые данные."
Тоже хорошо сказано. Ровелли подводит к тому, что никаких новых данных не нужно, чтобы построить теорию квантовой гравитации. Только сила ума и воли. Но и нам будет приятно осознавать, что ничего нового не понадобится, чтобы построить нашу теорию дискретных физических пространств. Было бы желание. Всё уже и так есть.
"Достижения Коперника, Ньютона, Эйнштейна и многих других состояли в том, что, опираясь на ранее известные теории, в которых отражалось эмпирическое знание об огромных областях реальности, они находили пути их объединения и переосмысления для усовершенствования общей картины мира. Это основа, на которой строятся лучшие исследования по квантовой гравитации. Источник знаний, как и всегда в науке, в конечном счете эмпирический. Однако данные, на которых строится квантовая гравитация, - это не новые эксперименты, а теоретические доктрины, которые уже структурировали наши знания о мире в формах, которые лишь отчасти согласованы между собой. «Экспериментальные данные» для квантовой гравитации - это общая теория относительности и квантовая механика."
"Нас вдохновляет невероятный успех гигантов - Ньютона, Эйнштейна и Дирака, которые ранее уже оказывались в подобных ситуациях. Мы не претендуем на их масштаб, но у нас есть преимущество - возможность стоять на их плечах, и это позволяет нам смотреть дальше, чем они. Так или иначе, нам ничего не остается, кроме как пытаться это сделать."
"Следует отличать улики от строгих доказательств. Улики - это то, что наводило Шерлока Холмса на правильный путь, позволяя ему распутывать загадочные дела. Строгие доказательства - это то, что нужно судье для вынесения обвинительного приговора. Улики подсказывают нам правильный путь к корректной теории. Строгие доказательства позволяют впоследствии с уверенностью говорить, хороша построенная нами теория или нет. Без улик мы будем вести поиски не в тех направлениях. Без доказательств теория не будет надежной."
"Все сказанное применимо и к квантовой гравитации. Эта теория находится сейчас в младенческой стадии. Ее теоретический аппарат лишь обретает твердость, а фундаментальные идеи нуждаются в прояснении. Улики хороши и конкретны, но подтвержденных предсказаний пока нет. Эта теория еще не сдала свои экзамены."
Ровелли самокритичен, и в этом он прав. Это радует и внушает надежды на дальнейшее развитие нашей науки.
Сигналы от природы
"Наиболее изученная альтернатива исследованиям, описанным в этой книге, - это теория струн. Большинство физиков, которые занимались теорией струн или связанными с ней теориями, ожидали, что как только начнет работать новый ускоритель частиц в ЦЕРНе (БАК, или Большой адронный коллайдер), сразу будут обнаружены частицы нового типа, которые никогда прежде не наблюдались, но предсказывались теорией, - суперсимметричные частицы. Теория струн нуждается в этих частицах для самосогласованности, вот почему струнные теоретики с нетерпением ждали их обнаружения. С другой стороны, петлевая квантовая гравитация хорошо определена даже без суперсимметричных частиц. Петлевые теоретики склонны думать, что этих частиц может и не существовать."
"К огромному разочарованию многих исследователей, суперсимметричные частицы не были обнаружены. Фанфары, которыми было отмечено открытие бозона Хиггса в 2013 году, немного замаскировали это разочарование. Суперсимметричных частиц не оказалось в том диапазоне энергий, где многие струнные теоретики ожидали их найти. Это ничего не доказывает окончательно - об этом речи пока нет, - но природа подбросила небольшой аргумент в пользу петель."
"Немного замаскировали" - это слишком мягко сказано. Это был полный провал фундаментальной физики, если под ней понимать физику элементарных частиц. Провал, который заинтересованные ученые перевернули с ног на голову и сделали достижением, достойным Нобелевской премии. Такой подгонки экспериментальных данных под желаемый ответ ещё не было в истории физики. Надо же было как-то оправдать деньги, затраченные на создание Большого коллайдера. Кому, как ни Ровелли должно быть известно, что "бозон Хиггса" определяет всего лишь инертную, а не гравитационную массу. А раз так, этот "бозон" не может играть никакой роли в теории квантовой гравитации. А если не может, то зачем он природе нужен вообще? Она прекрасно может обойтись и без него. И какая польза для "гравитационных петель" может быть в том, что какая-то частица не может быть претендентом на роль источника гравитации?
"За последние годы в области фундаментальной физики было получено три крупных экспериментальных результата. Первым из них стало открытие бозона Хиггса в ЦЕРНе. Второй - это измерения, сделанные спутником «Планк», данные которого, подтверждающие стандартную космологическую модель, также были опубликованы в 2013 году. Третий результат - это впервые зарегистрированные гравитационные волны, о чем было объявлено в начале 2016 года. Эти три сигнала природа подала нам за последнее время."
Ну, про бозон Хиггса мы уже сказали. Экспериментальные результаты со спутника "Планк" о микроволновом фоне Вселенной это хорошо, если им только можно доверять. А доверять им, похоже, можно. А вот с интерпретацией могут быть проблемы, потому что использовать их можно и так, и эдак - как бог на душу положит. Поклонникам Большого взрыва хочется считать этот фон остаточным, реликтовым излучением, оставшимся со времён взрыва. Нам же хочется рассматривать это излучение совсем по-другому.
Мы уже писали в предыдущем сообщении 19, что Вселенная находится в неравновесном состоянии и источником этой неравновесности является излучение звёзд. Это излучение тратится не только на собственно увеличение ЭМ пространства и расширение Вселенной, но также на поглощение менее нагретыми телами, которые являются чем-то вроде стока для излучения. Зададимся вопросом, какой формой спектра должно обладать самое длинноволновое излучение и какой температуре оно будет соответствовать? Один ответ мы уже имеем, и это результат, полученный "Планком": излучение имеет спектр абсолютно черного тела! Что бы космологи ни говорит про Большой взрыв, для такого вида спектра должны быть более существенные основания, чем долгое путешествие излучения после его отделения от излучающих частиц после горячей фазы. Мы уже знаем, что излучение - бозоны могут существовать в равновесии только вместе с поглощающими и излучающими частицами - фермионами. Значит, эту температуру, соответствующую максимуму спектра "реликтового излучения" 2.725 °К, должны иметь частицы космической пыли или газовых скоплений, невидимых глазу, но видимых инфракрасному телескопу. Но теперь главный и очень тонкий вопрос: "Почему именно температура 2.725 °К, и может ли она быть другой?" Если мы опять посмотрим на тепловое расширение элементов таблицы Менделеева, на два из которых (Au и W) уже ссылались в предыдущем сообщении, то увидим, что вблизи абсолютного нуля температуры все элементы, а не только эти два, очень трудно нагреть. Ну, не хотят они нагреваться по некоторым причинам, которые пока не будем здесь обсуждать. Даже излучение они перестают поглощать, оставаясь для него прозрачными. Это важный момент, на который не обращают внимание современные физики. То есть, ниже этой температуры "реликтовое излучение" быть не может, исходя из современного состояния излучения во Вселенной и поглощающих свойств вещества! Но в будущем эта температура может измениться. В какую сторону? Если верить в Большой взрыв и модель расширения Фридмана-Леметра, то эта температура должна постоянно уменьшаться. Если считать, что и расширение Вселенной и нагрев холодной пыли определяет неравновесное излучение звёзд, эта температура должна увеличиваться, и правы будем мы. Вот и посмотрим, кто в конце концов победит, только ждать придётся очень долго, ведь с хорошей точностью эту температуру стали определять совсем недавно. Но помочь может вот какая особенность "реликтового излучения" - его "дипольный" характер (см. Википедию), который означает, что в направлении созвездия Льва температура излучения на 0.1% выше средней, а в противоположном направлении - на столько же ниже. Эта разница сейчас объясняется эффектом Доплера из-за движения Солнца вокруг центра нашей галактики, но если окажется, что в направлении созвездия Льва другие галактики находятся к нам в среднем ближе, значит, они меньше по времени отстоят от нас и успели сильнее нагреть свою холодную пыль. Теории, основанные на Большом взрыве, предскажут обратный результат, и это будет их поражением!
Теперь о гравитационных волнах. Не будет секрета, если мы скажем, что никаких таких волн не существует и существовать не может, несмотря на присуждение за их открытие Нобелевской премии в 2017 году. Их не может быть потому, что должны существовать такие дискретные элементы пространства, которые могли бы превращаться из своего возбуждённое состояние в невозбуждённое и так далее, создавая в этом процессе классическую волну. Вот фотоны могут это делать, поскольку являются полноценными элементами ЭМ пространства, а гипотетические "гравитоны" - нет, поскольку гравитация - всего лишь искривление ЭМ пространства, и элементов, способных переходить из возбуждённого в невозбуждённое состояние, не имеет. Впрочем, мы об этом уже писали раньше.
"Открытие бозона Хиггса - это железобетонное подтверждение правильности идей, стоящих за Стандартной моделью элементарных частиц, основанной на квантовой механике. Это подтверждение предсказания, сделанного тридцать лет назад. Измерения «Планка» - это надежное подтверждение Стандартной космологической модели, основанной на общей теории относительности с космологической постоянной. Обнаружение гравитационных волн - это тоже впечатляющее подтверждение общей теории относительности, созданной сто лет назад. Все три результата получены благодаря невероятным технологическим достижениям и плотному сотрудничеству сотен ученых, занятых углублением нашего понимания строения Вселенной."
"Они предполагали, что в ЦЕРНе будет открыта суперсимметрия, а не бозон Хиггса. Также многие ждали, что «Планк» обнаружит отклонения от Стандартной космологической модели, которые будут свидетельствовать в пользу космологических моделей, альтернативных тем, что основаны на общей теории относительности. Но нет. Природа подтверждает простую версию: общая теория относительности и квантовая механика, а в рамках квантовой механики - Стандартная модель."
Плохой результат - это тоже результат, и его можно сделать даже хорошим. Сделаем одно маленькое лирическое отступление. У нас в лаборатории как-то исследовались автомобильные металлизированные краски на предмет образования крупномасштабной пятнистости при покраске кузова автомобиля. Эта пятнистость была откровенным браком, которую ни в коем случае нельзя было допускать. Причины появления пятнистости были плохо понятны, и требовалось узнать, какими свойствами обладают геометрические свойства пятен на разных масштабах. Чего мы только не делали, но все краски - и хорошие, и плохие - показывали одно и то же логарифмически нормальное распределение. И когда сотрудники лаборатории уже готовы были признать своё поражение, наш завлаб мудро произнёс: "Давайте сделаем наше поражение нашей победой!" Раз распределение пятен одинаково для разных красок, и оно логарифмически нормальное, значит, процесс осаждения капель краски является случайным, и мы здесь ничего не сможем поделать. За исключением двух моментов: нужно добиться, чтобы осаждение самых первых капель было более-менее равномерным, и чтобы растекание осевших капель было максимальным в процессе запекания краски. Этот наш вывод оказался очень важным для заказчика, так как позволил ему существенно изменить технологию приготовления красок, их распыления при покраске и последующего запекания. Мораль сей басни - никогда не отчаивайтесь и старайтесь не признавать своего поражения!
"Сегодня многие физики-теоретики ищут новые теории путем произвольного выбора гипотез: «Представим, что…» Не думаю, что на таком пути в науке можно получить хорошие результаты. Наша фантазия слишком ограниченна, чтобы «представить», как может быть устроен мир, если только мы не вдохновляемся в наших поисках теми уликами, которые есть в нашем распоряжении. Имеющиеся улики - наши подсказки - это либо показавшие свою успешность теории, либо новые экспериментальные данные, и ничего иного. Именно так действовали Коперник, Ньютон, Максвелл и Эйнштейн. Они никогда не пытались просто угадать новую теорию, в отличие от того, как, на мой взгляд, пытаются действовать сегодня многие физики-теоретики."
"Три названных мною экспериментальных результата говорят голосом самой Природы: «Кончайте выдумывать новые поля и странные частицы, дополнительные измерения, другие симметрии, параллельные вселенные, струны и все тому подобное. Детали паззла проще: общая теория относительности, квантовая механика и Стандартная модель. Следующий шаг вперед может быть “лишь” вопросом их правильного комбинирования»."