Николай Буданов Недавнее открытие неожиданного физического эффекта на Большом адронном коллайдере (LHC), расположенном в Европейском центре ядерных исследований в Женеве, наводит на мысль о том, как можно развивать отечественную науку.
Следует учесть, что LHC еще работает далеко не на пределе своих возможностей. И это делается осознанно. Самый большой и, наверное, самый сложный в истории человечества физический прибор постепенно подводится к пиковым параметрам. Сейчас на Большом адронном коллайдере еще не хватает энергии и светимости, то есть числа столкновений частиц в единицу времени, для того чтобы сделать что-либо серьезное, и там пока идут тестовые измерения. Но ученые уже получают интересные результаты.
В немалой степени этому способствует совершенно новая энергия столкновения протонов, какой в мире еще не получали – 7 тераэлектронвольт (7х1012 электронвольт). При таких энергиях рождаются сотни частиц, аппаратура их регистрирует, компьютерные программы восстанавливают треки и проверяют, нет ли между ними каких-либо корреляций. Ко всеобщему удивлению, они были найдены.
Таким образом, даже при недостаточной светимости и неполном восстановлении событий открыто совершенно новое явление. Главная его особенность – оно не было предсказано заранее и пока строго не объяснено теорией. Эффект, полученный на LHC, наводит на некоторые размышления.
До Френсиса Бэкона человечество не имело понятия об экспериментах и пользовалось только опытными наблюдениями. Поэтому Аристотель был уверен, что тяжелые тела падают быстрее легких. А уже Галилео Галилей знал, что в безвоздушном пространстве они падают по одному и тому же закону, что и доказывал на примере падения дробинки и перышка в стеклянной трубке с откачанным воздухом – этот эксперимент известен многим еще со школы.
Собственно, Галилей и был творцом современного эксперимента. Ему могла бы принадлежать знаменитая фраза: «Если опыт противоречит теории, то тем хуже для опыта». Смысл ее в том, что для исследования законов надо создавать специальную экспериментальную действительность, в которой эти законы проявляются в чистом виде. Под каждую гипотезу создавалась соответствующая экспериментальная действительность, и в случае подтверждения она становилась теорией.
Таким образом, в исследованиях появились две составляющие: с одной стороны – гипотеза и развивающая ее теория, а с другой – особая структура эксперимента. И экспериментальная наука оправдывала себя множеством открытий, на основе которых инженерия меняла окружающий мир. При этом отрицательный результат эксперимента был также значимым – он позволял корректировать теорию и выдвигать новые гипотезы. Одним из основных критериев научности стала повторяемость результатов. Опытный подход был отодвинут на задний план как малопродуктивный.
Но сегодня, с ростом стоимости исследований, экспериментальная наука становится в некоторых случаях практически невыполнимой – второй LHC ради проверки истины никто строить не будет. Наряду с этим выбор направления исследований перестал быть произвольным. Тут много лет диктовали условия потребности военных и уровень материальных возможностей страны. Сформировалась глубокая колея фундаментальных теорий, остальное изучалось по остаточному принципу.
После открытий Эйнштейна теоретики вообще распоясались. Без их диктата не финансировался ни один эксперимент. Именно с этого времени ученые окончательно прекратили ставить опыты.
Но что такое эксперимент? Это метод исследования уже описанного теоретически явления в условиях, строго диктуемых этой же теорией. А опыт – это исследование без шор теоретической подоплеки. Его проводят в необычных условиях, лишь предполагая, что на основе профессиональных знаний и интуиции ученого может получиться что-то новое.
То, что делают сейчас в ЦЕРНе, очень точно подчеркивает разницу между понятиями «эксперимент» и «опыт». Изначально LHC строили для экспериментального поиска бозона Хиггса, а в итоге при совершенно новом диапазоне энергий получили небывалые условия для регистрации множества опытных данных.
Конечно, не всем, кто занимается опытной наукой, повезло так, как молодому советскому ученому Павлу Черенкову. Он, наблюдая движение релятивистских электронов в жидкости, открыл излучение, которое не могла предсказать теоретическая физика. Из этого следует, что только опыты дают открытия, которые резко продвигают науку вперед, эксперимент же только «утрамбовывает» проторенную теорией дорогу.
Современная наука рассматривает известные явления с точки зрения общепринятой модели мира, теоретически объясняющей существующие факты. Эксперименты ставят, придерживаясь именно их. А опыт мы ставим в случаях, когда только предполагается область вероятных эффектов, не обязательно совпадающих с нынешними теоретическими представлениями. Интуиция ученого позволяет за счет правдоподобных рассуждений нащупать необходимые условия для проведения нужных опытов.
Малоосознаваемая проблема современной науки заключается в том, что мы давно и глубоко погрязли в экспериментах и огромном количестве фактических данных. На этом фоне новых прорывов и неожиданных открытий, естественно, получается очень мало.
России восстановить силы в области экспериментальной физики, угнаться за другими странами сложно. Зато мы можем попробовать продвинуться в другом – в области опытной физики, где востребована признаваемая всеми креативность наших ученых. Для этого нужно на уже существующей экспериментальной базе развернуть комплекс опытных исследований, в которых вероятность новых открытий значительно выше, чем в рутинной экспериментальной физике.
Ясно, что государственные структуры не смогут выделять большие средства на правдоподобные рассуждения. В то же время если найдутся филантропы, которые под повышенную вероятность новых открытий выделят какие-либо средства, то государство будет морально обязано предоставить уже имеющуюся экспериментальную инфраструктуру. Кроме того, у нас есть студенты и аспиранты, мечтающие открыть что-нибудь новенькое.
