Глава 12. Длинная рука эрудиции

В Плоском мире, может быть, и нет устойчивой правовой системы, зато там имеется Гильдия адвокатов. В общем, это вполне ожидаемо: ни один крючкотвор не позволит такой мелочи, как право, встать у него на пути. Традиционным методом разрешения правовых споров является трибунал, в котором председательствует патриций Анк-Морпорка, лорд Витинари, если, конечно, сам того пожелает. В Плоском мире, как и во многих частях мира Круглого, разногласия по поводу законности или предполагаемых нарушений оной подчиняются формальным процедурам, с привлечением писаных кодексов, прецедентов (частенько никак с делом не связанных), аргументов, контраргументов, нанятых экспертов и… Ах, да! Доказательств, конечно.

Что такое доказательство?

В Круглом мире, даже в странах, почитающих себя демократическими, как ни странно, значительная часть юридического процесса – это попытки той или иной его стороны исключить или, наоборот, включить в дело некие ключевые доказательства, стремление во что бы то ни стало склонить присяжных на свою сторону, соглашения о признании вины в обмен на более мягкий приговор, а то и создание всевозможных помех справедливому судебному разбирательству. Таким образом, закон берёт верх над справедливостью.

Подобное поведение характерно для юристов обоих миров.

Вместе с тем в Круглом мире существуют законы иного рода. Те самые, которые его обитатели наивно именуют «законами природы»: правила, по которым функционирует их мир. Человеческие законы там обойти можно, законы природы – нет. Потому что это не придуманные людьми правила, а информация о поведении Вселенной. На суд науки также выносятся доказательства, однако с иной целью. Научные доказательства служат не для определения вины или невиновности обвиняемого, а для установления истинности или ложности закона природы.

Если бы всё было так просто.

Так, как мы полагали в те благословенные времена, когда думали, что сила тяжести действительно уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния, свет был волной, а время не зависело от пространства. Бог был математиком, а Вселенная – часами. Теперь же вы можете на футболках прочитать не только уравнения теории относительности, но и надписи вроде: «Прежде я ещё сомневался, но теперь и в этом не уверен».

Во многом эта фраза отражает современное отношение учёных к физическим законам. Сегодня мы ожидаем, что общепринятые законы природы время от времени будут опровергаться новыми, более точными наблюдениями или вновь открывшимися обстоятельствами. Трансмутация неблагородных металлов в золото невозможна с точки зрения законов классической химии, но вполне допустима с точки зрения законов ядерной физики. То, что мы именуем «законами» физического мира, очень походит на орнамент, который мы можем аппроксиматически описать с помощью математических уравнений в контексте граничных условий. Мы часто называем это «моделями» или «правилами» и лишь в наиболее проверенных случаях по-прежнему употребляем слово «законы».

Отказ от определённости усиливает науку, поскольку даёт учёным возможность пересмотреть свои взгляды, когда доказательства показывают их неправоту. Однако народу нравится определённость, многие вообще не в состоянии понять, зачем нужны обоснованные сомнения. Какое раздолье для наших обезьян-сказочников, тут же начинающих требовать театрализованного судебного разбирательства и потешной битвы обвинителя и защитника. Будь то один учёный против другого (индивидуумам свойственны собственные идеи о том, что такое законы природы) или наука против антинауки перед судом общественного мнения (рак лёгких vs табачные компании, эволюция vs творческий замысел, изменения климата vs естественный скептицизм).

Законы природы всё более напоминают законы человеческие, поскольку результат зависит не столько от доказательств, сколько от того, какие из них принимаются во внимание, и от интерпретаций. Вместо людей, добровольно объединившихся ради познания природы, мы находим тех, кто действительно к этому стремится, и тех, кто уверен, будто уже всё знает. Причём последние стараются любыми путями протаскивать свою точку зрения, затыкая рты несогласным. Научное сомнение становится их оружием, давая возможность критиковать саму науку на том основании, что ей якобы вообще ничего не известно.

Настоящие учёные не принимают законов, не воплощают их в жизнь и не пытаются увильнуть от их исполнения. Они не образуют комплоты, решающие, какие законы подходят их целям, объявляя их в этом случае истинными, как считают социальные релятивисты и постмодернисты. Учёные, как и их предшественники, натурфилософы, тратят уйму времени на исследование всевозможных следствий из гипотетических версий законов природы, надеясь подтвердить теорию или опровергнуть её. Впрочем, ничто человеческое им не чуждо, поэтому они предпочитают подтверждать свои собственные догадки и опровергать догадки оппонента, однако лучшие из них стараются избегать подобной предвзятости, если доказательства их неправоты очевидны.

Ярким примером подобного служит Ричард Мюллер, руководящий с 2009 года проектом «Земля Беркли». До июля 2012-го он был известен своим чрезвычайно скептическим отношением к вопросу климатических изменений. Во время исследований, направленных на опровержение доказательства антропогенной природы глобального потепления, Мюллер, получивший поддержку групп, лоббирующих интересы противников климатических изменений, заново проанализировал данные о температуре Земли за последние 250 лет. В результате выяснилось, что результаты полностью подтвердили влияние человеческого фактора на глобальное потепление. Анализ показал, что за этот период температура поверхности Земли выросла на 1,5 °C, причём две трети этого роста пришлись на последние 50 лет.

Мюллер без промедления объявил, что его предыдущие предположения об ошибках, допущенных при сборе и анализе данных, оказались необоснованными. «За последний год, – признался Мюллер, – я пришёл к выводу, что глобальное потепление действительно существует и предыдущие оценки его динамики верны. И вот ещё что: вина за это почти полностью лежит на людях».

Вот в этом-то и заключается различие между скептицизмом и огульным отрицанием.

С законами природы связаны две крупные философские проблемы. Что такое «законы природы»? Откуда они на нас свалились?

Сложность ещё и в том, что слова сами по себе многозначны. Философ Томас Гоббс в своём «Левиафане», опубликованном в 1652 году, повествует о законах, дарованных богом. «Первый закон природы гласит: всякий человек должен стремиться к миру, при условии, что есть надежда его достичь». Именно это и должно было, по мнению Гоббса, определять поведение человечества. Альтернативный подход принадлежит Джону Локку, одному из первых членов Лондонского королевского общества по развитию знаний о природе, который вместе с тем охотно соглашался, что бог установил закон против рабства: «Состояние природы имеет свой закон, ею управляющий, которому подчиняется каждый: разум, который и есть этот закон, учит всех людей, кто пожелает с ним считаться, что все живущие существа равны и независимы и никто не имеет права причинять вред чьей-либо жизни, здоровью, свободе или имуществу». Отлично: консультируемся с разумом и создаём систему, в которой каждый будет свободен, – всего и делов. Для начала, пожалуй, неплохо, но придётся, конечно, сделать кое-какие исключения: во-первых, само собой, для ведьм; затем для детей, ворующих хлеб; ну и вообще для всех злоумышленников в общепринятом значении слова «зло».

В приведённых примерах законы природы были скорее сродни людским законам в современном их понимании, нежели законам физики. Примерами последних могут служить закон всемирного тяготения и закон Ома, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением в электрических цепях. Их смысл, скорее, близок к объяснениям того, «как работают всякие штуковины», и именно это станет нашей отправной точкой.

В своём «Характере физических законов» Ричард Фейнман писал, что, стремясь обнаружить новый закон природы, мы начинаем с гипотезы типа ньютоновского закона гравитации. Затем производим ряд расчётов, проверяя, вписываются ли конкретные примеры в эту гипотезу. Если всё идёт хорошо, наша гипотеза повышается «в чине» до теории и испытывается на множестве других примеров. Постепенно масштаб их растёт: сначала знаменитые яблоки, потом Луна и планетарные орбиты, затем наблюдение за притяжением массивных сфер в лабораторных условиях и, наконец, открытие того, что галактики, находящиеся на значительном удалении друг от друга, также оказывают взаимное гравитационное воздействие. И по мере роста масштаба статус теории повышается, наконец, до закона.

Это вновь возвращает нас к Большому адронному коллайдеру и драматическому открытию бозона Хиггса – долгожданной элементарной частицы, долженствующей объяснить наличие массы у остальных шестнадцати частиц в Стандартной модели. То, что раньше являлось эксцентричным домыслом, стало господствующей установкой, а Стандартная модель сделала гигантский скачок в сторону признания её законом природы. Впрочем, пока ещё об этом говорить рановато, поскольку нынешний уровень знаний оставляет шанс альтернативным объяснениям.

В конце 2011 года, будучи завзятым оптимистом, вы могли разглядеть бозон Хиггса в ничтожном, статистически иррелевантном пичке на графике, который соответствовал энергии около 125 ГэВ (миллиардов электронвольт). К середине 2012 года этот пичок достиг значения 5 σ, означающего, что вероятность случайности его наблюдения меньше чем один к двум миллионам. 4 июля 2012 года ЦЕРН (европейская лаборатория, руководящая БАКом) официально объявил о существовании бозона Хиггса.

Ну, если точнее, некоего бозона Хиггса. Хиггсоподобного бозона. В общем, чего-то в этом роде. (Теория суперсимметрии, чрезвычайно популярная среди физиков-теоретиков, предполагает наличие по крайней мере пяти бозонов Хиггса. Может быть, был обнаружен первый из них.) Под результаты наблюдений вроде бы подпадает конкретный бозон Хиггса, определённая теоретическая конструкция, но некоторые ключевые особенности найденной частицы до сих пор не измерены. Никто не может дать гарантии, что они совпадут с теоретическими расчётами, пока не будет собрано достаточно данных. Одно хорошо: теперь физики хотя бы знают, где искать.

Журналисты настойчиво и безо всяких на то оснований, кроме стремления к сенсационным заголовкам, именовали частицу Хиггса «частицей бога». Название было взято из книги нобелевского лауреата по физике Леона Ледермана «Частица бога: если Вселенная – это ответ, то каков был вопрос?» Между прочим, сам Ледерман хотел назвать частицу Хиггса «проклятой богом» из-за всех тех проблем, которые она создала. Однако издатель решил иначе.

Это опасная практика. Из-за неё некоторые религиозные люди, преследуя собственные цели, утверждают, что между бозоном Хиггса и идеей бога есть какая-то связь. Точно так же они полагали, что Стивен Хокинг в своей книге «Краткая история времени» использовал выражение «божественный разум» в буквальном теологическом смысле, а не в качестве метафоры. По мнению журнал New Scientist, именно словосочетание «частица бога» вдохновило некоторых обнадёженных миссионеров, обивающих пороги редакции, на утверждение, что учёные наконец уверовали в высшие силы. Фраза «Они отыскали Его в Большом адронном коллайдере» служит замечательной иллюстрацией.

Печальный промах с калейдоскопом меркнет в сравнении с утверждением, что учёные поверили в бога, раз наблюдали частицу Хиггса. Это всё равно что приводить в пример фотон как доказательство духовного просветления.

Будучи математиком, Йен скорее предпочитает стандартно-модельный «торт с вишенкой» из бозона Хиггса, впрочем, как человек он бы хотел, чтобы никакого заранее предсказанного Хиггсом бозона не нашли: так было бы гораздо интересней. А вот биолога Джека одолевают дурные предчувствия. Он крайне обеспокоен тем, что доказательства существования всех фундаментальных частиц основаны только на интерпретациях данных, а также способах их получения. Наблюдать новую частицу нелегко: нельзя просто посмотреть на неё и увидеть, как бывало в добрые старые времена. Частицу Хиггса, в частности, можно заметить лишь по окружению. Наблюдать её непосредственно вообще невозможно – она существует слишком малое время, распадаясь на целый ливень других частиц. Таким образом, вы должны искать этот «ливень», гипотетически произведённый бозоном Хиггса, и на его основании делать заключение о существовании последнего.

Давайте воспользуемся аналогией. Представьте неких пианологов, существ с прекрасным слухом, но не способных ни увидеть, ни потрогать само пианино. Как им узнать, из чего сделан музыкальный инструмент?

Позволим им кидать в пианино разные предметы. Меткий бросок камешком время от времени произведёт звук на определённой ноте. Мы знаем, что будет происходить, потому что камень угодил в клавишу, пианологи же лишь услышат ноту. Собирая данные, они постепенно получат гамму, обладающую чёткой математической структурой, и сделают напрашивающийся вывод: пианино состоит из «пианонов» различной частоты. В ходе экспериментов с большей энергией бросков будет открыт новый «пианон» – хлопион. (Мы-то знаем, что это хлопнула крышка пианино.) Картина сильно усложнится. Вскоре в списке появится гамманион, затем мюанион, а там, глядишь, и таунион.

Вместо того чтобы сделать всё более понятным, новые высокоэнергетические данные будут лишь мутить воду. Как же нашим пианологам решить кучу возникших теоретических вопросов? Идея! Надо попросить огромный правительственный грант для получения возможности куда более высокоэнергетических бросков. Это потребует сооружения сорокаэтажного Большущего Аккордного Коллапсера (БАК), чтобы в освящённой временем манере заезжих рок-звёзд спихнуть злосчастный инструмент с крыши. Результаты будут впечатлять, но их окажется чертовски сложно интерпретировать. И вот путём тщательного анализа полученные звуки разложены на какофонию из сотен различных гамманионов, десятка-другого хлопионов, после чего осталась даже ещё парочка. Этот остаток, полученный путем вычитания из общей звуковой неразберехи всех известных компонентов, и есть долгожданное доказательство существования Большого Разрыва. Журналисты будут упорно именовать новый пианон Бум-пианоном, исходя из звука, который издало несчастное пианино, столкнувшись с гипотетическим полем… А точнее, это была автостоянка.

В общем, было доказано: пианино обладает массой.

Поскольку эксперимент, подтверждающий существование нового пианона, чрезвычайно сложен и крайне ненадёжен, придётся расколотить несколько миллиардов пианино, прежде чем результаты станут статистически значимыми. Зато, наконец, всё подсчитано и опубликовано об эпохальном открытии месяцы спустя после того, как сведения о первом эксперименте попали в заголовки газет.

Важный вопрос, на который авторы этой книги склонны отвечать немного по-разному, заключается вот в чём: не могут ли физики частиц ошибаться и неправильно интерпретировать природу материи, точно так же как наши гипотетические «пианологи» решительно не способные понять, что же такое пианино? Колотя что-либо с целью узнать, что из этого выйдет, мы можем разбить это на составные части, но также спровоцировать новые модели поведения, которые невозможно будет рассматривать в качестве компонентов. Действительно ли физика частиц выясняет, из чего состоит материя, или она просто заставляет материю вести себя странным образом?

Если без шуток, подумайте над тем, как именно мы анализируем звуки. Учёные и инженеры предпочитают для этого разбивать сложный звук на простые составляющие – синусоидальные колебания определённой частоты. Синусоидальная кривая, или так называемая синусоида, математически описывает простейший чистый звук. Этот метод называется Фурье-анализом, по имени Жозефа Фурье, использовавшего его в 1807 году при изучении теплопроводности. Например, звук кларнета имеет три основных компонента Фурье: колебание главной частоты (нота, к которой звук ближе всего), более слабое колебание втрое большей частоты (третья гармоника) и ещё более слабое колебание пятикратно большей частоты (пятая гармоника). Модель продолжает нечётные гармоники до тех пор, пока человеческое ухо не перестаёт их различать.

Звук кларнета можно синтезировать в цифровом виде, путем сложения всех этих компонентов ряда Фурье. Но существуют ли эти компоненты в физическом смысле? Спорный вопрос, несмотря на то, что мы можем разложить звук на эти самые «компоненты» и собрать его заново. С одной стороны, их можно опознать, приложив нужную математику к звучанию кларнета. А с другой – кларнет не издаёт чистых синусоидальных тонов, по крайней мере, без дополнительной возни с заглушением нежелательных колебаний, но в таком случае кларнет перестанет быть кларнетом. Математически звуковые колебания, издаваемые кларнетом, лучше всего описываются с помощью нелинейного уравнения, которое соответствует сложному характеру колебаний, а не только набору отдельных компонентов Фурье. Иначе говоря, кларнет не генерирует отдельных компонентов, которые затем объединяет. Его звук существует как неделимое целое.

Из математических построений вы можете много узнать о звучании кларнета, но это не делает их материальными, хотя математический метод по-своему полезен. Похожий метод используется для сжатия данных в цифровых изображениях, только вместо звуковых волн рассматривается полутоновая шкала. И точно так же реальная картинка не получается путём простого соединения компонентов.

Может быть, физики тоже просто подбирают математические конструкции, которые создают в процессе анализа данных, и уже их интерпретируют в качестве фундаментальных частиц? Реальны ли все эти фантасмагорические высокоэнергетические частицы или они – артефакты сложных возбуждений неясной природы? И даже если они существуют в действительности, какой научный и философский смысл это имеет? Сейчас мы с вами затрагиваем вопросы о природе самой реальности, главным из которых является проблема существования реальности как таковой. Мы отнюдь не уверены в ответе, посему приходится довольствоваться лишь постановкой вопроса. К тому же есть подозрение, что некоторые различные интерпретации одного и того же явления могут быть одинаково справедливыми, и выбор варианта зависит от того, для чего именно он вам нужен.

По существу, бозон Хиггса – это крошечный бугорок на кривой, которая в противном случае осталась бы совершенно гладкой. Учитывая склад мышления физиков, занимающихся частицами, их настрой и традиции, он, естественно, был интерпретирован ими как частица. Нам прежде всего интересно, почему этот «бугорок» стал объектом такого пристального внимания, в то время как гораздо большее количество данных всей остальной кривой отошло на задний план.

Возьмём другой известный пример, имеющий те же особенности. Наше видение Солнечной системы со всеми её планетами, астероидами и кометами, ведущими себя привычным нам образом, перевернулось бы, если бы мы приняли какой-нибудь космический корабль за естественное небесное тело. Ведь этот паршивец злостно нарушил бы закон всемирной гравитации. Но если закон определяет естественный порядок вещей, значит, космический корабль – аномалия.

Вспомните о суете, поднявшейся вокруг неправильного поведения «Пионера-10» и «Пионера-11», начавших необъяснимым образом тормозить? Это были первые космические зонды, отправленные к внешним планетам Солнечной системы, таким как Юпитер и Нептун. Из-за гравитационного притяжения Солнца их скорость постепенно замедлялась, однако она была достаточно высока и позволяла его преодолеть, позволив аппаратам покинуть со временем пределы Солнечной системы. Когда аппараты находились на том же расстоянии от Солнца, как и Уран, наблюдатели заметили, что скорость теряется несколько быстрее, чем объяснялось гравитацией: примерно на одну миллиардную долю метра в секунду за секунду. После долгих чесаний затылков в 2011 году был опубликован отчёт, объяснивший, что причина могла крыться в особенностях теплового излучения аппарата, создававшего небольшое давление.

Здесь декорацией служит один из основных физических законов, а именно закон гравитации, на фоне которого разворачивается история полёта космического корабля. Pan narrans считает, что космический корабль и есть самое интересное, поскольку не вписывается в существующий закон.

Видимо, наш разум эволюционировал в условиях, при которых исключениям придавался особый вес. Айзек Азимов, плодовитый писатель-фантаст и популяризатор науки, писал: «Самые волнующие слова, которые можно услышать от учёных, те самые, которые только и предвещают новые открытия, это вовсе не «Эврика!», а «Как забавно…» Законопослушные планеты и кометы банальны и не стоят нашего внимания. Точно так же мы находим скучной огромную массу покорных чужой воле людей, предпочитая им истории о злодеях и ведьмах. Поэтому среди персонажей Плоского мира мы сразу выделяем ведьму-матушку Ветровоск или исторического монаха, а по совместительству метельщика Лю-Цзе. Именно исключения придают для нас смысл законам.

Но являются ли законы, вроде того же закона всемирного тяготения, единственными, неповторимыми и универсальными истинами? Изобретёт ли какой-нибудь инопланетный разум такую же теорию всемирного тяготения или это исключительно человеческое свойство – видеть в падении яблока лунную орбиту и всю Солнечную систему? А вдруг существует принципиально иной способ описания Солнечной системы?

Аналогичным образом, когда Томсон возился с электронно-лучевыми трубками, он понятия не имел, что занимается разделением электронных пучков, излучаемых атомами. Если бы всё началось не с электрона, а с какой-нибудь другой частицы, развели бы мы тот же самый «зоопарк» элементарных частиц или нет? И если нет, описание «реальности» было бы таким же верным, как и существующее ныне?

Физики в большинстве своём так не считают. Они совершенно уверены, что все эти частицы существуют в действительности и в любом случае были бы найдены. В то же время, какие именно частицы считаются реальными, определяется теоретической моделью, которую вы используете в исследованиях. Десять лет назад набор частиц отличался от нынешнего, и кто может сказать, каким он будет через десять лет?

Рассмотрим этот вопрос более подробно на примере развития квантовой механики. Базовым законом здесь является уравнение Шрёдингера, описывающее состояние квантовой системы как распространяющейся волны. Однако, похоже, обнаружить эту волну экспериментальным путём нельзя. Наблюдения за квантовыми системами дают конкретные результаты, причём любое наблюдение оказывает влияние на эту гипотетическую волну. Так что вы никогда не можете быть уверены, что в следующий раз будете наблюдать то же самое. Видимо, эта неопределённость и привела к некоторым дополнительным интерпретациям теории: квантовая волна превратилась в волну вероятностей, говоря нам о том, насколько возможно каждое из состояний и какова вероятность того или иного исхода, но ничего не сообщая о текущем состоянии системы. Или что при измерении волновая функция «коллапсирует» до единственно возможного состояния, и так далее. К настоящему времени последняя интерпретация превратилась в непререкаемую догму, а попытки найти альтернативные объяснения отвергаются с порога. Существует даже соответствующее математическое обоснование, так называемая теорема Белла, которая якобы доказывает, что квантовая механика не может быть встроена в более развёрнутую детерминированную локальную модель, не допускающую мгновенного обмена информацией между источниками, разнесёнными на большие расстояния.

Несмотря на всё вышесказанное, квантовая неопределённость представляет проблему для нашего pan narrans. Откуда природе известно, что ей надо делать? Именно это кроется за знаменитым высказыванием Эйнштейна о боге, который играет или, вернее, не играет с нами в кости. Поколения физиков уже свыклись с этой проблемой, тогда как математики уверены, что всё это просто так и не стоит волноваться об интерпретациях. Однако для выведения математических следствий требуются дополнительные предположения. В результате вопрос «На что это похоже?» может быть следствием этих допущений, а не исходных математических выкладок.

Забавно, что и мы, и Эйнштейн использовали в качестве образа случайности игральную кость. Игральная кость имеет кубическую форму, и её отскоки подчиняются вполне определённым законам механики. По идее, как только кость покидает вашу ладонь, вы могли бы предсказать результат. Конечно, с построением модели придётся-таки повозиться, однако в некотором идеальном случае всё, казалось бы, должно получиться. И, тем не менее, это не так. Причина в том, что углы кости создают огромное количество мелких погрешностей. Это та же ипостась хаоса, что и эффект бабочки, отличающаяся только формально.

Математическая вероятность падения кости на ту или иную грань в качестве инвариантной меры вытекает из динамических уравнений: она равна 1 к 6 для каждой грани. В каком-то смысле инвариантная мера похожа на квантовую волновую функцию. Вы можете рассчитать её с помощью динамических уравнений и использовать при прогнозировании статистического поведения, но не можете наблюдать её непосредственно. Зато её можно вывести из многократно повторенных экспериментов. И даже более того: можно сказать, что наблюдаемое значение (конечное состояние кости) является коллапсом волновой функции. Стол и сила трения понуждают кость принять равновесное состояние, то есть осуществить одно из шести вероятных. Наблюдаемую величину волновой функции определяет скрытая динамика катящейся и отскакивающей от стола кости. В волновой функции эта динамика вообще не описана. Таким образом, она затрагивает новые «скрытые параметры».

Вы наверняка задались вопросом, существует ли что-то подобное в квантовом мире. Что же, квантовая волновая функция может оказаться не более чем одной из глав этой истории.

Когда были сформулированы базовые положения квантовой механики, теории хаоса ещё не существовало. А если бы она уже имелась, развитие квантовой механики могло пойти иным путём, потому что теория хаоса полагает детерминированную динамику способной в точности имитировать случайность. Если игнорировать некоторые тонкости детерминированных систем, то действительно может показаться, что всё на свете определяется случайным броском монетки. Если же вы не понимаете, что детерминизм может имитировать случайность, у вас не останется никакой надежды связать кажущуюся хаотичность квантовых систем с каким-либо детерминирующим законом. Впрочем, теорема Белла в любом случае убивает всю эту идею на корню. Вот только на самом деле всё совсем не так. Существуют хаотичные системы, сильно напоминающие квантовые, которые детерминированно генерируют кажущуюся хаотичность и, что важнее всего, никоим образом не противоречат теореме Белла.

Над этими моделями придётся ещё много поработать, прежде чем они смогут конкурировать с общепринятой квантовой теорией, если это в принципе возможно. Те же самые проблемы, что и с «Роллс-Ройсом»: если испытывать лишь такие конструкции автомобиля, которые должны превзойти существующие практически идеальные «Роллеры», прогресс станет невозможным. Ни одному новичку не удастся сместить то, что давно и прочно устоялось. И всё же нам любопытно, как бы развернулись события, если бы теория хаоса появилась раньше квантовой механики. Если бы физики работали в среде, которая допускает существование детерминизма в кажущейся случайностью, то придумали бы они ту же самую теорию или нет?

Может быть. Однако некоторые положения Стандартной теории довольно-таки бессмысленны. В частности, эксперимент, который с точки зрения математики является простым и кристально ясным, в реальности требует наличия измерительных датчиков, детальное квантово-механическое описание которых делает всё непостижимо сложным. Большая часть парадоксальности квантовой теории проистекает из расхождения между ad hoc дополнением к уравнению Шрёдингера и актуальным результатом эксперимента, а не из самого уравнения. Таким образом, можно предположить, что, если бы историю можно было запустить заново, «закон» для квантовых систем оказался бы совершенно другим, не оставив Шрёдингеру возможности сочинить своего загадочного кота.

Неважно, являются ли наши физические законы особенными или уникальными, или другие, отличные от них, будут работать так же хорошо, как и существующие, есть кое-что ещё, что следует сказать о законах в целом. А также об исключениях из них, и особенно об их преодолении. Мы говорим тут не о нарушении законов, а о том, что существуют условия, при которых они становятся несущественными, как в случае преодоления гравитации реактивным лайнером, использующим воздушные потоки.

Возьмём в качестве примера закон Ома, который кажется нам достаточно простым.

С точки зрения электричества материя делится на две части: диэлектрики и проводники. Если мы говорим о проводнике, то закон Ома гласит: сила тока равна электрическому напряжению, делённому на сопротивление. Следовательно, при фиксированном сопротивлении для получения большей силы тока требуется большее напряжение. Вместе с тем сопротивление может меняться, что и лежит в основе некоторых природных аномалий. Например, молния превращает изолирующий атмосферный газ в ионизированный проводящий канал, по которому она и распространяется. Или шаровая молния, которая, по сути, формируется на сферической поверхности. Являясь яркими аномалиями, эти феномены автоматически привлекают наш интерес. Ещё можно поэкспериментировать с различными проводниками, начиная с катодных ламп (вакуумных трубок) 20-х годов прошлого века и заканчивая полупроводниками вроде транзисторов. Вся компьютерная индустрия построена на результатах этих опытов.

Открытие такой любопытной аномалии, как сверхпроводящие сплавы, практически не имеющие электрического сопротивления при температурах, близких к абсолютному нулю, приближает нас к совершенно новым энергетическим технологиям по мере того, как создаются новые сплавы, демонстрирующие отсутствие сопротивления при всё более высоких температурах. Нам интересно что угодно, не вписывающееся в образ мира, уныло подчиняющегося закону Ома: ведьмы, космические корабли и так далее.

Закон Ома тесно связан с историей распределения электроэнергии. Рассуждая об этих проблемах и путях их решения, мы можем показать, что, если не трогать сам закон, но изменить окружающую среду, можно изменить и всю ситуацию. Таким образом, от позиции Фейнмана, считающего, что закон определяет как окружающую обстановку, так и сущность природного явления, можно перейти к более прогрессивной точке зрения.

Распределение электричества потребителям осложняется сопротивлением проводов, из-за чего много электрической энергии попросту теряется, переходя в тепло. Из закона Ома следует, что то же количество энергии может быть передано с меньшими потерями, если напряжение повысить, а силу тока – понизить. Однако в домах тогда окажется очень высоковольтное электричество, и несчастные случаи с ним станут смертельными.

Хитрость заключается в использовании переменного тока, меняющегося с частотой 50 или 60 раз в секунду. Напряжение переменного тока может быть преобразовано трансформаторами, так что он будет оставаться высоким для передачи, а затем снижен до несмертельных величин, попадая в наши дома. Сегодня мы могли бы задействовать и постоянный ток, используя современную электронику для изменения напряжения, однако когда система распределения электричества только зарождалась, подобной техники ещё не существовало. Теперь же оказалось, что в существующую систему вложено слишком много средств, чтобы можно было просто взять и заменить её, пусть даже в пользу более удачной идеи. Хитрость позволяет решить проблему сопротивления, вытекающую из закона Ома, и связанную с этим потерю энергии. Даже сейчас в процессе передачи теряется около трети, но это в любом случае куда более эффективная технология, чем 70 % потерь в низковольтной сети постоянного тока 1920-х годов. Изменив параметры и перейдя к слабому переменному току высокого напряжения, мы смогли до некоторой степени изменить правила.

Многие физики, похоже, полагают, будто физика и есть вся реальность, просто потому, что она имеет дело с глубинной структурой материи. В «Характере физических законов» Фейнман пишет: «Оказывается, и живая, и неживая природа образуется из атомов одинакового типа. Лягушки сделаны из того же материала, что и камни, но только материал по-разному использован. Все это упрощает нашу задачу. У нас есть атомы и ничего больше, а атомы однотипны, и однотипны повсюду». И далее: «Самой плодотворной мыслью, сильнее всего стимулирующей прогресс в биологии, является, по-видимому, предположение о том, что все, что делают животные, делают атомы, что в живой природе все результат каких-то физических и химических процессов, а сверх этого ничего нет».

Как и Фейнман, мы считаем, что действительно не существует ничего «сверх этого», никакой так называемой élan vital – движущей силы жизни. Нет, всё гораздо проще. Если в самом начале развития жизни организмы были ограничены в возможностях действиями собственных же атомов, как полагает Фейнман, то по мере эволюции они обретали всё новые свойства, например, деление клеток. Они заполучили работающую систему наследственности, изобрели глаза и нервную систему. И вышли за рамки физико-химической системы, точно так же как мы выходим за пределы действия закона гравитации. Используя новую обстановку, организм учится новым трюкам. Задумайтесь на секунду о птичках, которые летают, будучи тяжелее воздуха.

Мы не утверждаем, что полёт птиц несовместим с так называемыми фундаментальными физическими законами функционирования материи, из которой и состоят птицы. Это бы слишком напоминало ошибку Декарта, утверждавшего, что разум и материя есть две различные вещи. Напротив, их полёт целиком и полностью обусловлен законами физики. Сила тяжести, действующая на атомы птичьего тела, нейтрализуется подъёмной силой, генерируемой крыльями, движущимися в воздухе. В противном случае птицы не могли бы летать. Как, кстати, и самолёты. Нет, мы имеем в виду другое: полёт – это то, что невозможно естественным образом вывести из фундаментальных законов. Молекулы летать не умеют, а состоящие из молекул птицы летают за милую душу. А вместе ними и молекулы. Разница лишь в окружающей среде. Жизнь приготовила длинный список сложных систем, каждая из которых является результатом естественного отбора, приведшего организм от изначальной слабости к конечной силе.

Материал, из которого состоит лягушка, не совсем тот же, как тот, из которого состоит камень. Атомы, может, и такие же, только скомпонованы по-другому, если использовать терминологию Фейнмана, что кардинальным образом изменило возможности лягушки. Аналогичным образом по-разному скомпонованы атомы человека, пингвина и пакета стирального порошка. Чтобы понять птицу, лягушку или стиральный порошок, недостаточно знать о лежащих в их основе атомах или субатомных частицах. Надо знать, как именно они образуют материю. На самом деле вещество может быть разным, но если оно компонуется для выполнения схожих функций, то в итоге мы получаем вполне себе удачных птиц, лягушек или стиральные порошки.

Фокус не в материале, а в порядке его расположения. Атомы, расположенные по-разному, имеют различные же свойства: атом в куске горной породы, любой из миллионов кристаллической решётки, является неотъемлемой частью её совокупности. Атом в организме живого существа – часть очень сложной сети, меняющей атомы и молекулы как перчатки. Более того, эта изменяющаяся система не является типичным поведением материи, подчиняющейся фундаментальным законам, несмотря на то, что она с ними и согласуется. Она появилась в результате отбора многими поколениями, потому и работает. И то, что она делает, причём безо всяких дополнений в фейнмановском смысле, способствует жизнедеятельности организма, частью которого является. Она может быть даже частью вируса, разрушающего организм, но всё равно вовлечена в процесс, составляющий жизнь.

Жизнь, которая вырастила саму себя из простых законов природы, стала отдельным сложным миром, отличающимся от первоначального так же, как современный самолёт отличается от кремневого топора. Прекрасной иллюстрацией эволюции подобного рода являются начальные кадры фильма «2001 год: Космическая одиссея»: обезьяна подбрасывает кость, и та превращается в космическую станцию. Хотя даже эта художественная трансформация незначительна по сравнению с той, которую прошла жизнь со времени своего зарождения.

Давайте взглянем на всё немного под другим углом. В материальном мире, то есть в мире физики и химии, постоянно происходит множество процессов, начиная от совершенно невообразимых в центре звезды до замораживания и оттаивания этана и метана на спутнике Сатурна Титане. Звёзды взрываются, выбрасывая в космическое пространство химические элементы, из которых в соответствии с законами физики и химии конденсируются планеты. Затем, может быть, у разлома в океанском дне, откуда извергаются мельчайшие частицы химических соединений, некая аномальная химия сама собой складывается в систему наследственности. Вероятно, был целый набор химических процессов, в некотором смысле наследственных: это могла быть РНК или предтеча метаболической системы… Однако именно там берёт своё начало история – повествование, вышедшее за рамки законов, чтобы в конечном итоге их превзойти. Будущее за ведьмами и космическими кораблями.

В момент своего зарождения жизнь была ничем не примечательной штукой. Она существовала более или менее согласно физическим и химическим правилам, согласно законам. Но затем начинается конкуренция за пространство, за особо ценные химические вещества или за мембраны, бывшие жировыми плёнками в тогдашней глине. Системы, функционирующие лучше прочих, поднимаются над законами природы – начинаю простенький рассказ о том, что А чуточку лучше, чем В или С, следовательно, в будущем этих самых А должно стать больше… И вот по прошествии какого-нибудь миллиона лет океаны полны А, а С и след простыл. Постепенно А диверсифицируются в А1, А2, А3. Между тем, где-то в глубинах таится (отличное слово для романа!) Q, которое только и мечтает захватить А3. И вот у нас уже получается QA3XYZ. Короче говоря, система заработала. Всё, разумеется, происходило в рамках законов, но свою лепту вносит конкуренция, а также предпочтение одного другому. Проходит ещё миллион лет, а может быть, шесть недель, и историю подхватывает бактериальная клетка…

Законы облегчают подобные изменения, но отнюдь не определяют их. Они – лишь история всех этих существ, стремящихся их нарушить. Через 3 миллиарда лет возникает мешанина разнообразных организмов Бёрджесских сланцев. А вернувшись через 580 миллионов лет, вы обнаружите физиков, искренне полагающих, что всё это не имеет ни малейшего значения. К сожалению для них, на этом этапе действие окончательно выходит за рамки законов: теперь повествованием управляют ведьмы и космические корабли.

Жизнь появилась из неживых систем, существующих по законам, и постепенно усложнила себя до полной неузнаваемости. Жизнь – это не просто нарост на физико-химическом мире. Она сама – целый новый мир. Одно из животных этого мира обрело язык, воображение и склонность к сочинительству – особенную, абсолютно невиданную вещь во Вселенной. Нарративиум прорвался из Плоского мира в Круглый, и теперь события происходят потому, что так хочется нам. Возможно, таких, как мы, – великое множество, а возможно – один вид на сто миллионов звёзд. Надо быть очень осторожными на тот случай, если мы вообще одни-единственные.

Представьте: одна-единственная история на весь безграничный космос.

А вокруг, куда ни глянь, – лишь унылые законы.