Сначала хаос, потом прорыв. Когда остановится танец, прекратится и прогресс.
Теория всего
Большую часть своей жизни Эйнштейн танцевал танго с неопределенностью[68]. Он проводил образные мысленные эксперименты, задавал вопросы, которые прежде не приходили никому в голову, и открывал самые глубокие тайны Вселенной.
Тем не менее позже он все больше и больше искал определенность. Его беспокоило, что у нас есть два набора законов, объясняющих, как устроена Вселенная: теория относительности для очень больших объектов и квантовая механика для очень маленьких. Он хотел внести в этот диссонанс единство и создать единый, связный, прекрасный набор уравнений, который бы правил всеми[69], теорию всего.
Особенно Эйнштейна беспокоила неопределенность квантовой механики. Как объясняет популяризатор науки Джим Бэгготт, «до появления кванта физика всегда была связана с тем, чтобы делать это и получать то», но «новая квантовая механика, казалось, говорила, что, когда мы делаем это, мы получаем то лишь с определенной вероятностью» (даже тогда, при некоторых обстоятельствах, «мы могли бы получить что-то другое»)[70]. Эйнштейн оставался самопровозглашенным «фанатичным верующим» в то, что единая теория разрешит неопределенность и гарантирует, что он не столкнется с тем, что он называл «злыми квантами»[71].
Но чем больше Эйнштейн цеплялся за единую теорию, тем больше ответов от него ускользало. В поисках определенности Эйнштейн утратил ощущение чуда и тот тип непредубежденных мысленных экспериментов, который характеризовал большую часть его ранних работ[72].
Поиск определенности в мире неопределенности – это человеческий поиск. Мы все жаждем абсолютных величин, действия и реакции, а также четких причинно-следственных связей, где А неумолимо ведет к Б. В наших аппроксимациях[73] и презентациях одна переменная дает один результат, причем прямолинейный. Там нет кривых или дробей, которые бы нас путали.
Но реальность, как это часто ей свойственно, гораздо тоньше. В свои ранние годы Эйнштейн использовал фразу «Мне кажется», предполагая, что свет состоит из фотонов[74]. Чарльз Дарвин представил эволюцию словами «Я думаю»[75]. Майкл Фарадей говорил о «сомнении», которое он испытывал, вводя магнитные поля[76]. Когда Кеннеди пообещал отправить человека на Луну, он признал, что это прыжок в неизвестность. «Это во многом акт веры и предвидения, ибо мы пока не знаем, какие блага нас ждут», – объяснял он американцам.
Эти утверждения не влияют на громкость заявления. Но они с большей вероятностью могут оказаться истинными.
«Основа научного знания, – объясняет Фейнман, – это утверждения различной степени определенности: некоторые выдвигаются с долей сомнения, другие почти уверенно, но нет утверждений, выдвинутых с абсолютной уверенностью»[77][78]. Когда ученые выдвигают утверждения, «вопрос заключается не в том, истинны они или ложны, а скорее в том, насколько вероятно, что они истинны или ложны». В науке абсолюты отвергаются в пользу диапазона уверенности, а неопределенность институционализируется. Научные ответы появляются в виде аппроксимаций и моделей, наполненных таинственностью и сложностями. Существуют границы погрешности и доверительные интервалы. То, что преподносится как факт (как в случае с марсианским метеоритом), часто является просто вероятностью.
Я нахожу утешение в том, что не существует теории всего, окончательного ответа на каждый заданный вопрос. Теорий и путей может быть множество. Есть больше одного правильного способа высадиться на Марс, больше одного правильного способа составить эту книгу (как я постоянно себе говорю) или больше одной правильной стратегии масштабирования вашего бизнеса.
В поисках определенности Эйнштейн встал на собственный путь. Но его поиски теории всего, возможно, тоже опередили свое время. Сегодня многие ученые подхватили эстафету и продолжают идеи Эйнштейна в поисках центральной идеи, объединяющей наше понимание физических законов. Некоторые из этих усилий многообещающи, но пока не принесли никаких плодов. Любые будущие прорывы будут возможны, только когда ученые осознают неопределенность и уделят пристальное внимание одному из главных движущих факторов прогресса – аномалиям.
Забавно
Уильям Гершель, немецкий композитор XVIII века, позже переехавший в Англию[79], быстро зарекомендовал себя как разносторонний музыкант, умеющий играть на фортепиано, виолончели и скрипке, а затем он написал двадцать четыре симфонии. Но была и одна немузыкальная композиция, затмившая музыкальную карьеру Гершеля.
Гершель был очарован математикой. Не имея университетского образования, он обратился за ответами к книгам. Он поглощал тома по тригонометрии, оптике, механике и мой любимый, труд Джеймса Фергюсона «Астрономия, объясненная на основе принципов сэра Исаака Ньютона и облегченная для тех, кто не изучал математику». Это была «Астрономия для чайников» XVIII века.
Он изучал книги о том, как сооружать телескопы, и попросил местного мастера зеркал научить его этому искусству. Гершель начал делать телескопы, шлифовать зеркала по шестнадцать часов в день и делать формы из навоза и соломы.
13 марта 1781 года Гершель сидел на своем заднем дворе, глядя в самодельный телескоп и выискивая в небе двойные звезды, которые со стороны кажутся очень близкими друг к другу. Он заметил в созвездии Тельца, недалеко от его границы с Близнецами, странный объект, который показался ему неуместным. Заинтригованный этой аномалией, Гершель снова направил телескоп на объект несколькими ночами позже и заметил, что тот двигается на фоне звезд. «Это комета, – писал он, – потому что она поменяла местоположение»[80].
Но первоначальная догадка Гершеля оказалась ошибочной. Этот объект не мог быть кометой, так как у него не было хвоста и он не следовал по типичной для кометы эллиптической орбите.
В то время считалось, что Сатурн был внешней границей планет Солнечной системы, и ученые считали, что за ним планет не существует. Но открытие Гершеля доказало, что это ошибочное убеждение. Это включило новый выключатель на границе известной Солнечной системы и удвоило ее в размерах. «Комета» Гершеля оказалась новой планетой, которую позже назвали Ураном, в честь бога неба.
Уран оказался непокорной планетой. Он беспорядочно ускорялся, а потом замедлялся. Он отказался опираться на законы тяготения Ньютона, которые точно предсказывали движение повсюду – от объектов на Земле до траекторий планет в космосе[81].
Эта аномалия привела французского математика Урбена Леверье к предположению о существовании еще одной планеты, расположенной за Сатурном. Он полагал, что она может влиять на Уран и, в зависимости от их расположения, либо тянуть его вперед и ускорять, либо тянуть назад и замедлять. Леверье нашел другую планету, используя только математику – всего лишь «на кончике пера», как выразился его современник Франсуа Араго. Эта новая планета, Нептун, позже была замечена в пределах одного градуса от места, предсказанного Леверье[82]. Эта удивительная точность возникла благодаря законам, написанным Ньютоном почти за 160 лет до этого.
