Теория всего
Джеффри уэст
Всего?.. Постойте-ка. Ставить под сомнение Теорию Всего – это, наверное, все равно что бить лежачего: я наверняка не первый, кого раздражает это явное преувеличение. Будем откровенны: если вы называете свою область исследований «Теория Всего», то это отдает одновременно самонадеянностью и наивностью. Хотя термин вошел в обиход сравнительно недавно и, кажется, уже сам умирает естественной смертью, это словосочетание (хотя, конечно же, не стоящая за ним научная попытка) должно быть изъято из серьезной научной литературы и дискуссии.
Позвольте мне развить свою мысль. Поиск широкомасштабных обобщений, закономерностей, идей и концепций, выходящих за узкие пределы конкретных проблем или дисциплин, – это один из великих вдохновляющих импульсов для науки и ученых. Вероятно, это к тому же и определяющая черта Homo sapiens sapiens (возможно, само удвоение слова sapiens в этом определении – некий отзвук поэтического признания этого факта). Подобно изобретению богов и Бога, концепция Теории Всего подразумевает величайшее прозрение из всех, вдохновение всех вдохновений, а именно: мы можем вместить и постичь всю полноту мироздания с помощью краткой инструкции – в данном случае небольшого набора математических уравнений. Однако, как и концепция Бога, эта идея может дезориентировать и интеллектуально опасна.
В число великих классических обобщений входят законы Ньютона, которые научили нас, что небесные законы ничем не отличаются от земных; открытия Максвелла, показавшего единство электричества и магнетизма и привнесшего в нашу жизнь ощущение эфемерного эфира вокруг нас; теория естественного отбора Дарвина, которая напомнила нам, что мы, в конечном счете, – всего лишь животные и растения; и законы термодинамики, которые предполагают, что мы не вечны. Каждая из этих обобщающих теорий оказала глубокое влияние на человечество – они не только изменили наш взгляд на мир, но и заложили основы технических достижений, создавших тот уровень жизни, которым многие из нас имеют привилегию наслаждаться. Тем не менее все эти обобщения в разной степени неполны. Конечно, осознание их прикладной и прогностической ограниченности, продолжающийся поиск исключений, нарушений и «дыр» в этих теориях – все это провоцирует постановку еще более глубоких вопросов, стимулирует научный прогресс и порождает новые идеи, научные методы и концепции.
Одну из таких грандиозных научных проблем представляет собой поиск Великой Единой Теории элементарных частиц и их взаимодействий, а также ее дальнейшее расширение вплоть до окончательного понимания Вселенной и самого́ происхождения пространства-времени. Такая теория должна была бы базироваться на компактном наборе поддающихся математическому описанию универсальных принципов, которые могли бы интегрировать и объяснять все фундаментальные силы природы – от гравитации и электромагнетизма до слабых и сильных ядерных взаимодействий, – включив в себя законы Ньютона, квантовую механику и общую теорию относительности.
Были бы предсказаны все фундаментальные величины, такие как скорость света, размерность пространства-времени и массы элементарных частиц; были бы выведены уравнения, по которым зарождалась и эволюционировала Вселенная до формирования галактик, и так далее. Вот что такое Теория Всего. Попытка ее сформулировать – это действительно выдающаяся и чрезвычайно амбициозная научная задача, которой более полувека были заняты тысячи исследователей и которая стоила миллиарды долларов. По любой мерке, эта работа, все еще далекая от достижения цели, была грандиозно успешной: она привела, например, к открытию кварка и бозона Хиггса, к черным дырам и Большому взрыву, к квантовой хромодинамике и к теории струн… и ко многим Нобелевским премиям.
Однако – Теория Всего? Это вряд ли. Объяснить разом происхождение жизни, животный мир, структуру клетки, мозга и сознания, устройство городов и корпораций, любви и ненависти и так далее? Как возникли чрезвычайные разнообразие и сложность, которые мы наблюдаем на Земле? Упрощенный ответ такой: это неизбежный результат взаимодействий и динамики, являющихся составными частями Теории. Время развивается из геометрии и динамики струн, Вселенная расширяется и остывает, а иерархия – от кварков к нуклонам, от них к атомам и молекулам, клеткам, мозгу, эмоциям и всему остальному – вдруг выстроится сама собой, словно некий deus ex machina. Стоит «всего лишь» открыть кран и наполнить Теорию все более сложными уравнениями и вычислениями, которые, предположительно, в принципе могут быть решены с любой необходимой степенью точности. С качественной точки зрения, эта экстремальная версия редукционизма может претендовать на некоторую обоснованность, но в ней явно Кое-чего не хватает.
Это Кое-что включает такие концепции, как информация, зарождение, мутации, исторические случайности, адаптация и отбор – то есть все свойства сложных адаптивных систем, будь то организмы, общества, экосистемы или экономики. Эти системы состоят из множества отдельных компонентов (агентов), которые, однако, имеют общие для всех, коллективные черты – как правило, непредсказуемые (во всяком случае, в деталях) на основе характеристик отдельного компонента, даже если известна динамика их взаимодействия. В отличие от ньютоновой парадигмы, на которой основана Теория Всего, полная динамика и структура сложных адаптивных систем не могут быть описаны ограниченным набором уравнений. А в большинстве случаев, наверное, и бесконечным числом уравнений! Более того, предсказать тот или иной уровень точности просто невозможно, даже в принципе.
Итак, возможно, самое удивительное в нашей воображаемой Теории Всего заключается в том, что она предполагает следующее: по большому счету, наша Вселенная, включая ее происхождение и эволюцию, – это пусть и чрезвычайно сложно устроенный феномен, но по сути дела он не сложен, а, наоборот, удивительно прост – поскольку может быть описан ограниченным числом уравнений. Возможно, даже одним-единственным уравнением.
Это разительно контрастирует с тем, что мы видим здесь, на Земле, где мы являемся частью одних из самых разнообразных, сложных и хаотических процессов во всей Вселенной, для понимания которых требуются дополнительные и, возможно, нематематизируемые концепции.
Поэтому, аплодируя поискам Великой Единой Теории, которая могла бы объединить все главные силы природы, давайте отвергнем ее претензию на то, что она может в принципе объяснить и предсказать Все. Вместо этого давайте лучше начнем параллельно искать Великую Единую Теорию Сложности. Разработать количественную, аналитическую, принципиальную, прогностическую концепцию, которая могла бы объяснить сложные адаптивные системы, – вот подлинно великий вызов для XXI века. Как все великие обобщения, эта теория неизбежно останется неполной, но все равно бесспорно приведет к созданию важнейших – а возможно, и революционных – новых научных идей, концепций и методов.