Ошибка нобелевского лауреата и уроки для науки

Летом 1894 года Альберт Абрахам Майкельсон, первый американец, получивший Нобелевскую премию в области науки, выступал на открытии Райерсоновской лаборатории Чикагского университета. Его слова прозвучали как приговор: «Наиболее важные фундаментальные законы и факты физической науки уже открыты, и они столь прочно установлены, что возможность их вытеснения новыми открытиями чрезвычайно мала… Наши будущие открытия следует искать в шестом знаке после запятой».

В тот момент классическая механика, ньютоновская гравитация, термодинамика и электромагнетизм, казалось, объясняли всё. До специальной теории относительности Эйнштейна, которая перевернула представления о пространстве-времени, оставалось десятилетие. До общей теории относительности, связавшей гравитацию с кривизной пространства-времени, — два десятилетия. До квантовой механики, в корне изменившей вероятностный взгляд на физическую реальность, — три.

Из этого просчёта можно извлечь два урока. Первый: маститые учёные склонны связывать накопленные знания с собственной профессиональной репутацией и из высокомерия избегают смирения, необходимого, чтобы признать океан невежества вокруг островка познанного. Второй урок касается природы научных революций.

Специальная и общая теории относительности, а также квантовая механика не нарушили того, что прежде адекватно описывалось классической физикой. Специальная теория относительности сводится к классической механике при скоростях, много меньших скорости света. Общая теория относительности переходит в ньютоновскую гравитацию при малых скоростях и слабой кривизне пространства-времени. Квантовая механика редуцируется к классической физике, когда действие системы значительно превышает постоянную Планка — как в случае крупных объектов, больших квантовых чисел или при разрушении квантовой когерентности взаимодействием с окружением.

Иными словами, старая физика превосходно работает в тех режимах, для которых была создана, а новая физика обнаруживается в новых, прежде невообразимых режимах. Движение автомобиля прекрасно описывается классической механикой, но точность позиционирования GPS-спутников требует учёта общей теории относительности. Вселенная в целом началась с крошечного горизонта как квантовая система, но сегодня на больших масштабах описывается классически. Инженеры используют классическую механику при проектировании мостов, но обязаны применять квантовую механику при создании компьютерных чипов.

Поэтому бессмысленно, когда предприниматели Кремниевой долины вкладывают все средства в квантовые технологии и искусственный интеллект, одновременно допуская недофинансирование фундаментальной науки. Они поливают ветви древа познания, высушивая его корни. Из самонадеянности они повторяют ошибку Майкельсона, утверждая, что в фундаментальной науке не осталось ничего важного для открытий.

Но нынешний застой в прорывных научных открытиях — вина и «консенсусного подхода» академического мейнстрима. Крупные сообщества склонны регрессировать к среднему по центральной предельной теореме статистики. В результате они жёстко определяют будущие приоритеты федерального финансирования, практически не поддерживая альтернативные проекты, исследующие инновационные пути, не избранные доминирующим большинством. Так, Десятилетний обзор по астрономии и астрофизике Национальных академий за 2020 год рекомендует выделить более 10 миллиардов долларов в ближайшие два десятилетия на поиск биологических признаков микробной внеземной жизни, игнорируя любые запросы на финансирование поиска технологических сигнатур внеземного разума.

Важное исследование 2023 года, опубликованное в журнале Nature, показало: научные работы и патенты становятся всё более инкрементальными, а не прорывными. Анализ более 45 миллионов статей за шесть десятилетий выявил, что доля работ, фундаментально меняющих направление науки, сокращается. Эта тенденция заставляет задуматься: не упускаем ли мы новые режимы физики, которые могут объяснять, например, природу неопознанных аномальных явлений? Ави Леб возглавил совет по UAP при Белом доме, несмотря на критику коллег, и его позиция — прямой вызов сложившемуся консенсусу.

Аномалии как двигатель науки

История физики полна примеров, когда необъяснимые наблюдения вели к революционным прорывам. 27 апреля 1900 года лорд Кельвин прочитал лекцию «Облака девятнадцатого столетия над динамической теорией тепла и света». Он заявил, что небо классической физики в целом ясно, но его омрачают два «тёмных облака». Первое — неудача в обнаружении эфира, гипотетической среды для распространения света, — позже разрешилось теорией относительности Эйнштейна. Второе — неспособность классической физики объяснить излучение абсолютно чёрного тела, известная как «ультрафиолетовая катастрофа», — привело к рождению квантовой механики благодаря Максу Планку.

Аномалии часто замечают обычные люди задолго до того, как их признают серьёзные учёные. Веками рассказы о падающих с неба камнях считались фантазиями, пока 26 апреля 1803 года над французским городком Л’Эгль не взорвался огромный метеорит, осыпав окрестности более чем тремя тысячами фрагментов. Французская академия наук отправила молодого физика Жана-Батиста Био расследовать событие. Он скрупулёзно опросил свидетелей и изучил камни, доказав, что все они идентичны и имеют внеземное происхождение. Так метеориты перестали быть мифом.

Шаровая молния: от легенд к спектрометру

Похожая судьба ждала и шаровую молнию — загадочное атмосферное явление, которое столетиями описывали очевидцы, но наука отказывалась принимать всерьёз. Свидетели сообщали о светящихся сферах размером с баскетбольный мяч, которые существовали от нескольких секунд до минут. Типичная шаровая молния имеет диаметр около 30 сантиметров, яркость, сравнимую со 100-ваттной лампой, и живёт примерно 10 секунд. В редких случаях она, по рассказам, проходила сквозь стекло или стены, не оставляя повреждений. Долгое время эти сообщения отвергались из-за редкости и мимолётности феномена. Прорыв случился в 2012 году, когда во время полевых исследований обычных молний случайно удалось заснять естественную шаровую молнию на видео с работающим спектрометром. Спектр показал линии излучения, характерные для кремния, железа и кальция — элементов, содержащихся в почве. Это подтвердило физическую модель, связывающую шаровую молнию с парами кремния.

НЛО — новые облака на горизонте?

Сегодня мы сталкиваемся с аномалиями иного рода — неопознанными аномальными явлениями (UAP). Сайт военного ведомства США, документирующий президентскую программу раскрытия и отчётности по встречам с UAP, за пару месяцев опубликовал четыре пакета информации и собрал два миллиарда просмотров. Публика определённо заинтригована, и налогоплательщики финансируют науку, но многие учёные по-прежнему dismiss эти сообщения, считая их несущественными.

Могут ли UAP указывать на новую физику? Пока мы этого не знаем. Единственный способ выяснить — сохранять открытость ко всем возможностям из любопытства и смирения перед неизвестным. Природу UAP можно установить с помощью более качественных данных. Такие данные помогут понять, являются ли наблюдаемые объекты — например, те, о которых сообщали в Пентагоне и Управлении директора национальной разведки — новым атмосферным феноменом вроде шаровой молнии, техногенным явлением (скажем, лазерными пятнами) или чем-то действительно не от мира сего.

Новая физика способна объяснить UAP, только если они относятся к неизведанной области реальности. Она не может быть связана с объектами из известных материалов, движущимися в воздухе в привычных трёх пространственных и одном временном измерениях. Наши текущие знания и общедоступные данные не исключают, что UAP откроют путь к новой физике. Но важно помнить: эти явления фиксируются камерами и сенсорами, и только тщательный анализ, свободный от предубеждений, способен отделить сигнал от шума.

Кстати, мы уже писали, что Ави Леб возглавил совет по UAP при Белом доме, несмотря на критику коллег. Его подход, сочетающий научную строгость с готовностью рассматривать самые смелые гипотезы, продолжает вызывать споры — но именно такой взгляд может помочь не упустить новое «облако» на горизонте физики.

Невидимая Вселенная и неизвестные неизвестные

Большинство материи во Вселенной невидимо. Она состоит из неизвестного вещества — того, что учёные, за неимением лучшего слова, назвали «тёмной материей». А сам вакуум, как выяснилось, несёт энергетическую плотность непонятного происхождения — «тёмную энергию». Эти две сущности — известные неизвестные: мы знаем, что они есть, но не знаем, что они такое.

Однако самые захватывающие открытия новой физики, по мнению Ави Леба, придут вовсе не отсюда. Они будут лежать в области неизвестных неизвестных — того, о чём мы даже не подозреваем, что мы этого не знаем. Именно к этой категории могут относиться неопознанные аномальные явления (НПЯ), если их природа окажется связанной с неизвестными нам законами физики.

Леб подчёркивает: чтобы разобраться в природе НПЯ, нужны новые данные. Любой объект, который движется в атмосфере или под водой, неизбежно взаимодействует со средой — а значит, и со светом. Сбор информации с помощью нового поколения сенсоров способен пролить свет на их суть. Именно этим и занимается Совет по науке о UAP, который он возглавляет.

Кстати, мы уже рассказывали, как Ави Леб возглавил совет по UAP при Белом доме, несмотря на критику коллег. Тогда многие сомневались в его подходе, но сейчас совет анализирует прошлые данные и призывает правительство США собирать новые — те, что помогут раскрыть природу загадочных явлений.