Андрей Ваганов
Все или почти все фундаментальное в физике было открыто в период с конца XIX до середины XX века. Изображение создано с помощью нейросети Kandinskiy 3.1
Начальник 37-й звездной экспедиции, командир звездолета «Тантра» Эрг Ноор выполнял очень важную миссию. «Тридцать седьмая звездная экспедиция была направлена на планетную систему близкой звезды в созвездии Змееносца, единственная населенная планета которой – Зирда давно говорила с Землей и другими мирами по Великому Кольцу. Внезапно она замолчала. Более семидесяти лет не поступало ни одного сообщения...»
Командир «Тантры», один из основных персонажей писателя-фантаста Ивана Ефремова в классическом романе «Туманность Андромеды» (1958), был человеком суперответственным, но при всей своей внешней суровости не лишенным романтического пафоса…
«Эрг Ноор впервые подумал о прекрасной родной планете как о неисчерпаемом богатстве человеческих душ, утонченных и любознательных, освобожденных от тяжких забот и опасностей природы или примитивного общества. Прежние страдания, поиски, неудачи, ошибки и разочарования остались и теперь, в эпоху Кольца, но они перенесены в высший план творчества в знании, искусстве, строительстве. Только благодаря знанию и творческому труду Земля избавлена от ужасов голода, перенаселения, заразных болезней, вредных животных. Спасена от истощения топлива, нехватки полезных химических элементов, преждевременной смерти и слабости людей. И те крохи знания, что принесет с собой «Тантра», тоже вклад в могучую лавину мысли, с каждым десятилетием совершающую новый шаг вперед в устройстве общества и познании природы!»
Эстетическая физика
Наверное, Иван Антонович Ефремов, естествоиспытатель, прославившийся как социальный философ и футуролог, сильно удивился бы, если бы ему довелось сегодня ознакомиться с выводами современного немецкого физика-теоретика, специалиста в области квантовой гравитации Сабины Хоссенфельдер. Выводы таковы: последние полвека темпы развития науки снижаются, считает Хоссенфельдер; замедление длится слишком долго, то есть вскоре мы столкнемся с замедлением развития техники в целом.
Портал Naked Science приводит краткое резюме ее недавнего выступления. «В физике частиц «в курилках» все признают: со времен предсказания бозона Хиггса прорывов в этой отрасли не было. Во множестве других отраслей ситуация не лучше, если не хуже (бозон Хиггса через примерно полвека хотя бы нашли)».
Причины этого «торможения» немецкий физик видит в изменении институционального положения науки. В частности, проблемы с замедлением развития фундаментальной науки связаны с грантовой системой. В своем нынешнем виде она побуждает ученых браться за темы, которые им неинтересны, но зато достаточно прагматически востребованные, чтобы общество охотно выделяло гранты на них. Ученые часто занимаются не тем, чем им хотелось бы, и в итоге не достигают в своих областях существенного прогресса. Их потенциал в значительной степени недоиспользуется, что было редкостью еще в 1960-х годах.
Надо сказать, что Хоссенфельдер далеко не единственная и, конечно, не первая, кто высказывает обеспокоенность возможностью экзистенциального тупика, в который упорно движется фундаментальная наука (в отличие от инноваций; об этом парадоксе – чуть ниже).
В 1996 году американский физик и научный журналист Джон Хорган в своем бестселлере «The End of Science» (русское издание: «Конец науки», 2001) отмечал: «Современные ученые находятся в списке опоздавших, и их груз гораздо тяжелее груза поэтов. Ученым приходится мириться не только с «Королем Лиром» Шекспира, но и с законом тяготения Ньютона, теорией естественного отбора Дарвина и теорией относительности Эйнштейна. Эти теории не просто красивы, они также истинны, эмпирически истинны настолько, насколько произведения искусства не смогут стать никогда».
Более того, признавая, что и сегодня есть сильные ученые, которые также пытаются превзойти квантовую механику или теорию эволюции Дарвина, например Роджер Пенроуз (Нобелевская премия по физике в 2020 году «за открытие того, что образование черных дыр с необходимостью следует из общей теории относительности»), Хорган настаивает: «…Пенроуз – сильный ученый. У него и других ученых того же рода в основном есть только одна возможность: заниматься наукой спекулятивного, постэмпирического типа, которую я называю иронической. Ироническая наука не сосредоточивается на истине. Она не может достичь эмпирически подтверждаемых сюрпризов, которые заставляют ученых существенно пересматривать базовое описание реальности».
Такого рода теоретические построения проходят уже не столько по ведомству физики (математики, биологии, химии etc), сколько по разделу искусствоведения. А как иначе воспринимать, скажем, название доклада, сделанного несколько дней назад на конференции в Российской академии наук: «Гравитация как следствие движения Вселенной по четырехмерной гиперповерхности пятимерного тора гипервселенной»…
Сложность переходит в другое «фазовое» состояние – хаос; а хаос деградирует в эстетику. И, парадоксальным образом, это имеет под собою некоторые статистические (естественнонаучные?) основания.
Бег на месте – общеукрепляющий
Финансовый аналитик, член президиума Совета по внешней и оборонной политике Александр Лосев в статье «Эпоха застоя в мировой науке» («Россия в глобальной политике», 2018) отмечал: «…За четверть века человечество очень незначительно продвинулось в познании законов природы. Большинство достижений, включая открытие бозона Хиггса или расшифровку генома человека, – это либо завершение начатых десятилетия назад исследований, либо практическое подтверждение гипотез полувековой давности. Мировая наука не демонстрирует в XXI веке таких же значительных открытий, как это было в прошлом столетии.
Приходится говорить не только о кризисе российской науки, но и о застое мировой фундаментальной науки в целом, хотя научное сообщество в ведущих экономиках мира финансируется лучше, чем в России и вряд ли может жаловаться на отсутствие интереса со стороны корпораций и государственных органов».
Техноскептик, американский историк экономики Роберт Гордон в книге «The Rise and Fall of American Growth» (Princeton Universiti Press, 2017) настаивает, что «особый век» бурного экономического роста в США, 1870–1970-е годы, не повторится, так как «многие великие изобретения могли быть сделаны только один раз».
Понятно, что пример – не доказательство. Но хронологические ряды все-таки могут дать представление хотя бы о тенденции. Это уже другой уровень доказательности, хотя и не истина в последней инстанции.
Сошлюсь здесь на работу, опубликованную на исходе существования СССР в академическом сборнике «Вопросы формирования и реализации научно-технической политики» (Институт экономики и прогнозирования научно-технического прогресса РАН, 1989). Статья Г.Г. Фетисова называется «Динамические аспекты формирования и отмирания технологических укладов». Автор рассмотрел 1747 наиболее важных научных открытий, сделанных в мире, начиная с 1600 года, период рассмотрения – 370 лет.
«…открытие В.К. Рентгеном X-лучей (1895); эффект Зеемана (1896); открытие А.А. Беккерелем естественной радиоактивности урановой соли (1896); альфа- и бетта-лучи Э. Резерфорда (1897); открытие электронов Дж. Дж. Томпсоном (1897); квантовая теория Планка (1900); закон Ричардсона (1901); теория радиоактивности Резерфорда и Содди (1903); модель атома Томпсона (1903); специальная теория относительности А. Эйнштейна (1905); доказательство физиком Ч.Г. Баркла волновой природы рентгеновских лучей (1905–1907); третье начало термодинамики (В. Нернст и М. Планк, 1906); изучение ферромагнитных веществ П.Э. Вейссом (1907); конденсационная камера Ч.Т.Р. Вильсона (1911); планетарная теория атома Резерфорда (1911); открытие сверхпроводимости Г. Камерлинг-Оннесом (1911); модель атома водорода Н. Бора (1913); серия исследований А. Эйнштейна, приведшая к результатам, изложенным в книге «Основы общей теории относительности» (1916); открытие космического излучения разработка квантовой механики М. Борном, В. Гейзенбергом и П. Иорданом (1925); открытие «принципа запрета» Паули (1925); разработка волновой механики Э. Шредингером (1926); «принцип неопределенности» (1927) В. Гейзенберга; квантовая статистика частиц Ферми–Дирака (1926); открытие ранее неизвестной элементарной частицы – позитрона (1928); эффект Рамана (1928); «туннельный эффект» Гамова (1928): получение первого «твердого» сверхпроводника (1930-е); гипотеза о существовании нейтрино В. Паули (1931); открытие нейтрона Дж. Чэдвиком (1932), искусственная радиоактивность; гипотеза термоядерного синтеза, искусственная ядерная реакция…»
Эта выборка может объяснить уныние Сабины Хоссенфельдер – на ее долю и долю ее коллег физиков, по-видимому, мало что остается, «чего бы еще открыть». Действительно, всё – почти всё! – фундаментальное в физике было открыто в период с конца XIX до середины XX века.
Электрон, атом, рентгеновское излучение – это почти все, на чем основана современная технологическая цивилизация. Что мы сегодня можем положить на стол рядом с этим перечнем? Интернет, WorldWideWeb? Но Всемирная паутина – это скорее результат инженерной изобретательности, чем фундаментальное научное открытие.
Да, форматирование, которому Сеть подвергла человеческое общество, – фундаментально и глобально. Но, как говорил лепидоптеролог Владимир Набоков, «мы, читатели газет, склонные называть «наукой» ловкость электрика или болтовню психиатра. Это в лучшем случае прикладная наука, и одна из особенностей прикладной науки состоит в том, что вчерашний нейтрон или сегодняшняя истина завтра умирает. Но даже когда слово «наука» употребляется в высоком смысле, как изучение видимой и ощущаемой природы или как поэзия чистой математики или чистой философии, положение остается все таким же безнадежным. Мы никогда не узнаем ни о происхождении жизни, ни о смысле жизни, ни о природе пространства и времени, ни о природе природы, ни о природе мышления».
|
|
Приборное обеспечение современной науки – беспрецедентно. Но с мыслями есть проблемы. Изображение создано нейросетью Kandiskiy 3/.1 |
И на этом несколько депрессивном фоне ступора фундаментальной физики – абсолютно оптимистично (даже: дико оптимистично!) выглядят успехи технологической цивилизации в создании гаджетов (по-русски – «штуковин»). Весь ХХ век научно-техническое развитие происходило в ураганном темпе.
От изобретения паровой машины – паровой двигатель Уатта (1765–1769) – до ее широкого применения прошло около 100 лет. От создания первого паровоза Роберта Стефенсона (1820-е) до широкомасштабного строительства железных дорог – около 30 лет (протяженность английской железнодорожной сети составляла в 1843 году 3000 км, в 1848 году – 8000 км). Первая цепная ядерная реакция деления (Энрико Ферми, 1939) была осуществлена за 15 лет до сооружения первой АЭС (1954, Обнинская АЭС, СССР); от изобретения микропроцессора до создания цифровой ЭВМ прошло три года; лазер нашел техническое применение практически в год изобретения…
Конечно, сегодня эта тенденция особенно отчетливо различима на примере развития информационно-коммуникационных технологий. Согласно аналитическому обзору Всемирного банка «World Report 1998/1999», если бы авиационная промышленность с середины 1960-х до середины 1980-х годов развивалась такими же темпами, как компьютерная отрасль, то цена «Боинга»-767 составила бы 500 долл. и он смог облететь земной шар за 20 мин., истратив всего 20 л топлива.
Это оценки уже четвертьвековой давности. А сегодня реализация одного поискового запроса в Google требует такой же вычислительной мощности, как вся космическая программа «Аполлон», отправившая на Луну Нила Армстронга и 11 других американских астронавтов. Подчеркнем: не только вычислительной мощности, использованной непосредственно во время самих полетов, но и всего того, что было использовано при планировании и выполнении 17 запусков в течение 11 лет.
Однако любопытная экономическая закономерность обнаружилась уже в начале XXI века. «…В последние десятилетия явно прослеживается тенденция не только к сокращению длительности инновационных циклов, но и к уменьшению высоты циклических подъемов и глубины спадов, предшествующих вступлению в следующую фазу. Прежде отчетливо регистрируемые циклические волны нововведений приняли теперь сглаженный характер», – отмечала старший научный сотрудник Института Европы РАН Наталья Антюшина (Европа: вчера, сегодня, завтра. М., 2002).
И видимо, затухающие по амплитуде и возрастающие по частоте колебания инновационных волн – вывод, который сделала российский экономист в академическом сборнике, – беспокоил уже многих аналитиков. Как раз в 2005 году физик из Военного воздушно-морского центра Пентагона в Чайна-лейк (Калифорния) Джонатан Хюбнер опубликовал статью, в которой высказал мнение, что научно-технологическая революция близится к своему логическому концу. Журнал New Scientist в пресс-релизе сообщал, что Хюбнер составил хронологическую шкалу крупных инноваций и научных достижений в сравнении с численностью мирового населения. В своем исследовании он использовал 7200 основных инноваций, упоминаемых в опубликованной в 2004 году в книге «The History of Science and Technology».
Пресс-релиз New Scientist резюмировал: «Из своего анализа Хюбнер делает масштабные выводы. Сегодняшний глобальный темп инноваций – 7 «важных технологических достижений» на миллиард человек в год – соответствует уровню 1600 года. Продлевая глобальную инновационную кривую Хюбнера на два десятка лет вперед, можно видеть, что уровень инноваций скатывается до средневекового уровня. «Мы приближаемся к точке «Средних веков», при которой уровень инноваций такой же, как и в Средние века, – подчеркивает Хюбнер. – Мы достигнем ее в 2024 году».
Однако сегодняшняя намного более высокая численность населения означает, что количество инноваций в год будет более высоким, чем в Средневековье. «Я, конечно, не предрекаю, что в 2024 году наступят Средние века», – уточняет Хюбнер. Тем не менее точка, в которой экстраполяция его глобальной инновационной кривой достигает нуля, заставляет предположить, что сегодня мы уже имеем 85% экономически выгодных технологий.
Исследование Хюбнера планировалось опубликовать в издании Technological Forecasting and Social Change. Еще раз: этот прогноз сделан 20 лет назад.
Как бы там ни было, но сегодня, похоже, несмотря на гораздо более высокие стандарты научного образования и финансирования научно-исследовательской сферы, гораздо сложнее разрабатывать новые технологии. Важно было бы понять – почему замедляется динамика появления фундаментальных научных достижений и соответственно тормозится технологический прогресс? В силу каких причин?..
Сейф Эрга Ноора
Пока очевидно одно. Технологическая цивилизация, как неопытный водитель-новичок, только что сдавший экзамен на получение прав, давит одновременно и на тормоз, и на газ… Цивилизацию заносит. И это естественно.
Так, американский этнограф австрийского происхождения Роберт Лоуи (1883–1957) остроумно замечал: «На последнюю, одну двадцатую часть от всей истории культуры приходится изобретение письменности и каменного зодчества, колесной повозки и плуга. Земледелие с мотыгой или копалкой и разведение домашнего скота старше, но ненамного. За 15 000 лет до начала нашей эры, и, вполне вероятно, даже за 10 000 лет, на поверхности земного шара не было ни одного зерна, полученного из возделанного злака, ни одного выращенного человеком домашнего животного, ни одного металлического инструмента, ни одного сосуда, изготовленного гончарным способом. От восьми до девяти десятых времени своего существования люди кочевали, убивая дичь и собирая дикие корни орудиями из камня, кости, раковин и дерева. Прогресс человечества можно сравнить с прогрессом престарелого ученика, который большую часть своей жизни бездельничал в детском саду, а затем с молниеносной скоростью освоил программу средней школы и закончил колледж».
Действительно, один из первых советских науковедов Геннадий Михайлович Добров замечал в своей монографии «Наука о науке» (1989): «Аристотелевская теория гравитации просуществовала почти 2 тыс. лет; идеи Ньютона ждали своего пересмотра 200 лет; атомно-корпускулярная теория Дальтона–Авогадро, исходившая из представления о неделимости атома, определяла взгляды на структуру материи в течение столетия; теория атомной структуры Резерфорда и Бора просуществовала уже не более 10 лет… Свыше столетия ожидала фотография практической реализации уже установленного наукой принципа, в области телефонной связи на то же самое потребовалось немногим более 50 лет, для реализации идей дизельного двигателя – 30 лет… Соответствующие сроки для радара определились как 15 лет, для атомной бомбы – около 6 лет, а для мазеров – менее чем 2 года… Половина всех данных, имеющихся в распоряжении науки, получена в последние 15 лет».
Примеров таких «сжимающихся» в тугую гармошку хроно-технологических рядов довольно много. Вот еще один…
Время между появлением изобретения и его практическим использованием составляло: для бумаги – 1000 лет; паровой машины – 80; телефона – 50; самолета – 20 лет; транзисторной техники – 3 года; волновых передач – 1 год; лазеров – 0,5 года; факсов – 3 месяца.
История науки показывает, что периоды экспоненциального развития часто сменяются периодами стагнации или замедления. Это естественный процесс, связанный с тем, что для новых прорывов требуется накопление новых знаний и технологий. Работает эффект «низко висящих фруктов» – «простые» научные открытия уже сделаны. Например, основные законы физики, химии и биологии были сформулированы в основном в XIX–XX веках. Сегодня ученым приходится иметь дело с более сложными и менее очевидными проблемами, которые требуют больше времени и усилий для их решения. Скажем, исследования в области квантовой физики, термоядерного синтеза или лечения сложных заболеваний (например, рака) требуют не только теоретических прорывов, но и создания новых технологий для экспериментов.
И все это работает как система с обратными связями. В некоторых обществах наука перестает быть приоритетом, а интерес к фундаментальным знаниям снижается, наблюдается скептическое отношение к науке. Это может быть связано с изменением культурных ценностей и образовательных принципов. В аналитическом докладе Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР, декабрь 2024 года) приведены шокирующие, если задуматься, результаты социологических исследований. Каждый пятый житель Земли решает задачи по чтению и математике максимум на уровне начальной школы, а у зумеров (то есть родившихся в период с середины 1990-х до начала 2010-х годов) заметно снизился уровень грамотности. В половине исследованных стран ситуация уже достигла критических значений: четверть взрослых по навыкам уступают 10-летним детям…
Так что у командира звездолета «Тантра», глядя из сегодняшнего дня, могут возникнуть проблемы, о которых он и не подозревал, возвращаясь из 37-й звездной экспедиции на Землю...
«Эрг Ноор открыл сейф путевого журнала «Тантры» и вынул коробку с металлом от спирального звездолета с черной планеты. Тяжелый кусок яркой небесной голубизны плотно улегся на ладони. Эрг Ноор знал, что на родной планете и ее соседях в Солнечной системе и ближайших звездах такого металла нет. Это еще одно, пожалуй, самое важное сообщение, помимо вести о гибели Зирды, которое они доставят Земле и Кольцу...»
Константин Ремчуков 
