Крестовый поход Хоссенфельдер

I)

Когда летом 2023 года вышел художественный фильм Кристофера Нолана «Оппенгеймер», я не смог его посмотреть: был занят защитой диссертации. Когда же время нашлось, я осилил только первую половину фильма; увы, киноманом меня не назовёшь. Однако мне всё-таки хотелось понять, чем всех так зацепила эта нашумевшая лента, и я был несказанно рад, когда у Ануара Тлегенова вышел ролик, где объяснялась суть «Оппенгеймера».

Ролик оказался весьма достойным, и мне всё нравилось… пока Ануар не процитировал Александра Унцикера. Сначала я подумал, что ослышался, однако в конце ролика Ануар снова стал цитировать этого автора, на этот раз — книгу «Особенности американского мышления», где клеймится современная организация науки, в частности, физики. По тому, как уверенно блогер цитировал Унцикера, мне показалось, что Ануар с ним согласен и даже приписывает его точку зрения Нолану. Честно говоря, от Тлегенова я подобного не ожидал.

Читатель может спросить меня: «А что тут такого? Цитируемый автор — доктор наук, авторитетный человек. Разве к его словам не стоит прислушаться?»

Увы, это не тот случай. В России Александр Унцикер мало кому известен, зато в Германии этого человека знают многие: это «научный фрик», для которого все физические открытия, сделанные после тридцатых годов, — чушь. Он пропагандирует теорию о переменной скорости света и собственную трактовку квантовой электродинамики — обе они не блещут математической строгостью и не согласуются с результатами наблюдений и экспериментов. Так как немецкое физическое сообщество закономерно не приняло идей Унцикера, тот объявил крестовый поход против ЦЕРН (Европейской организации по ядерным исследованиям), и с его именем связан ряд громких скандалов. Так, этот автор выпустил книгу, где объявил, что на Большом адронном коллайдере (БАК) был найден вовсе не бозон Хиггса, а ЦЕРН систематически обманывает общественность. Работает он учителем в одной из мюнхенских гимназий, а докторскую хоть и защитил, но не по физике, а по психологии.

Впрочем, Ануар цитирует не физические труды Унцикера, а его рассуждения об организации научного сообщества. Остановимся же на них подробнее.

Унцикер считает, что после 1930-х физика перестала развиваться, потому что учёные стали работать принципиально иначе. До Второй Мировой войны, пишет он, учёных не собирали в большие коллаборации, и каждый из них был своего рода творцом и философом; европейские деятели науки тогда размышляли над фундаментальными вопросами бытия, и истина для них была дороже громких изобретений.

Американские же учёные, если верить Унцикеру, были прагматиками и не жаловали теоретизирование: их интересовали лишь практические наработки, и науку они поставили на службу изобретательству. Манхэттенский проект не был исключением: правительству США не требовалась истина, им требовалось изобретение, которое всколыхнёт весь мир, — и они его получили. Именно этот проект, по словам Унцикера, стал знаковой вехой для фундаментальной физической науки [1] : после успеха американских атомщиков все забыли, что большой вклад в проект внесли как раз европейцы со своим фундаментальным подходом, и стали от такого подхода отказываться. Наука, по его словам, «американизировалась», и физики перестали быть натурфилософами, став солдатами научных армий с большими дорогостоящими коллайдерами. Экспериментальной физике досталось всё, в то время как физика теоретическая теперь лишь объясняет удачные эксперименты «задним числом» — так Унцикер объясняет упадок последней.

Преобразование научного сообщества действительно имело место: общепринято, что от «малой науки», которой занимались отдельные учёные, в середине века был совершён переход к «большой науке», где действующей единицей стал НИИ (причём сегодня и этот этап в его классическом виде уже преодолён). Однако коллаборации в физике возникли не на пустом месте и не по воле коварных американцев. Это произошло… просто потому что это стало возможно.

В любом деле оказывается гораздо более эффективным сосредоточить в одном месте много ресурсов, а не распылять их тонким слоем по всей планете. Если вы собираетесь производить однотипные товары, вам стоит построить один большой завод с тысячами рабочих, а не собирать по разным городам продукцию мелких фабрик или ремесленников: крупное предприятие будет выгоднее и удобнее в управлении. Когда-то капиталистическое производство начиналось с мануфактур и небольших заводиков, но сегодня самые успешные из них разрослись до гигантских транснациональных корпораций, которые концентрируют в своих руках огромные человеческие и материальные ресурсы.

Точно так же росли и научные коллаборации: сначала разрозненные учёные стали работать вместе в НИИ, затем объединять усилия с работниками других учреждений своей страны, а далее — с коллегами со всего мира. Кроме того, учёных банально стало намного больше — и рост их числа сопровождался тем, что каждый из них закономерно начинал всё меньше напоминать искусного ремесленника средневековья и всё больше становился похож на рабочего на фордовском конвейере, играющего свою маленькую роль в рамках разделения труда. Однако, как ни убивайся по «золотому веку», трудно отрицать, что такая организация труда учёных оказалась эффективной — как с точки зрения количества производимого знания, так и с точки зрения заработка издательств на публикации статей.

У научной кооперации есть и ещё одно преимущество, о котором не очень любят говорить вслух: она способствует утечке мозгов из стран второго-третьего эшелона. Если в какой-либо стране физически находится уникальная экспериментальная установка, другим странам придётся работать на ней, а значит, вкладываться в неё временем учёных, оборудованием, деньгами и т. п. Нетрудно догадаться, какая из сторон получит от такого научного «сотрудничества» больше в плане опыта, идей и технологий. Поэтому Большой адронный коллайдер и стоит на франко-швейцарской границе: никому бы и в голову не пришло строить его в Африке или Южной Америке.

Впрочем, объективный характер вышеописанного процесса не отменяет того, что в физике действительно немало проблем, и я не могу отмахнуться от плача Унцикера по учёным-ремесленникам, лишь потому что он продвигает всякие полуконспирологические вещи. Унцикер и множество подобных ему критиков лишь выражают общее недовольство и отчаяние в среде физиков. Хотя я только-только получил докторскую степень (PhD) по физике, мне есть что сказать по этому поводу. И начать мне придётся с крупнейшего детища ЦЕРН — Большого адронного коллайдера.

II)

В физике элементарных частиц используется так называемая Стандартная модель: это что-то вроде таблицы Менделеева, но для элементарных частиц. Когда модель была создана, ряд частиц был включён в неё в порядке предположения — и впоследствии эти частицы действительно были открыты. К моменту запуска Большого адронного коллайдера в 2008 году для завершения картины оставалось лишь экспериментально доказать существование бозона Хиггса.

Несмотря на предсказательную силу Стандартной модели, в научном сообществе её принято считать неполной. Так, она не объясняет величину массы бозона Хиггса и других элементарных частиц; в ней нет частиц, свойствами которых объяснялись бы наблюдаемые эффекты, связанные с тёмной материей; наконец, величина асимметрии между материей и антиматерией, которая должна иметь место в соответствии со Стандартной моделью, оказывается на десяток порядков меньше наблюдаемой. По сути при помощи БАК учёные надеялись не столько подтвердить корректность Стандартной модели, сколько открыть множество частиц, которые не были ей предсказаны, и тем самым опровергнуть её.

Во время запуска БАК в прессе было много шумихи. С лёгкой руки некоторых учёных разошёлся слух, будто запуск коллайдера приведёт к созданию чёрной дыры, которая поглотит Землю, а в фильме «Ангелы и демоны» БАК вообще производил антиматерию. Полная несуразица — зато коллайдер стал пусть и второстепенным, но всё-таки героем целого голливудского фильма! Всё это было не чем иным, как грамотным пиаром ЦЕРНа, и можно смело утверждать, что благодаря этому пиару в физику пришло немало молодёжи.

Однако этих молодых учёных вскоре ждало разочарование. В 2012 году учёные открыли бозон Хиггса, тем самым ещё раз подтвердив верность Стандартной модели… и всё. Новые частицы вовсе не посыпались как из рога изобилия; оказалось, что БАК теперь не приносит учёным большой пользы, а перспективы научной работы в области физики элементарных частиц вовсе не столь радужные, как это виделось в нулевых годах. Разочарование в проекте довольно долго варилось только внутри сообщества физиков; как водится, больше всего недовольных было среди аспирантов. Однако рано или поздно оно должно было выплеснуться и в медийное поле. Если бы всё ограничивалось книжкой Унцикера, обсуждать это, конечно, было бы ни к чему. Однако главным бойцом против ЦЕРНа в медиа стал не он, а более солидный человек [2] — франкфуртская популяризаторша науки Сабина Хоссенфельдер.

III)

Претензии Хоссенфельдер к БАКу просты: все расчёты, которыми обосновывали необходимость его строительства, на поверку оказались пшиком, ведь, кроме бозона Хиггса, ничего не нашли — а значит, это всего лишь никому не нужная дорогая игрушка! Сабина как добропорядочная немка требует вернуть деньги или хотя бы не тратить их на новые установки. А тратить собираются: на замену 26-километровому БАКу ЦЕРН планирует построить 100-километровый FCC(Future Circular Collider, Будущий кольцевой коллайдер).

Сразу оговоримся: считать, что FCC — один большой план распила бюджета, было бы неверно. У ЦЕРН есть по меньшей мере одна веская причина строить этот огромный коллайдер взамен БАКа. Правда, лежит она не в научной, а в политической плоскости. Дело в том, что Китай решил построить на своей территории коллайдер в три раза больше БАКа. Если у китайцев всё получится, то передовые технологии потекут в Китай и будут работать на китайскую промышленность. Если условный Запад не хочет отстать от Китая, ему необходимо привлекать учёных и компании к себе, и для этого европейцам нужен аналогичный грандиозный проект. Конечно, это не обязан быть именно FCC. Теоретически у ЦЕРН есть множество вариантов, причём FCC — самый консервативный из них: сам БАК строился на базе Большого электрон-позитронного коллайдера (LEP), и здесь нужно лишь повторить то же самое снова.

При этом в ЦЕРН ещё с начала нулевых обсуждался вопрос о постройке в Европе линейного коллайдера под названием Compact linear collider (CLIC). Это довольно амбициозный проект даже по нынешним меркам, поэтому сначала планировалось построить в Гамбурге линейный коллайдер поменьше. Затем в Гамбурге решили свернуть программу исследования физики частиц, фактически отдав прерогативу такого строительства японцам. С 2015 года японцы говорят, что построят линейный коллайдер (тот, что поменьше), но только если международное сообщество профинансирует существенную долю проекта. Денег японцам до сих пор не дали, воз и ныне там.

ЦЕРН приходится выбирать между плохим и очень плохим вариантами, то есть между тем, чтобы построить лишь одну большую установку (либо CLIC, либо FCC) и тем, чтобы остаться без таких установок вообще. Всё потому, что сама мысль о трате денег сразу на два международных проекта приводит общественность в ярость, и эту ярость в том числе выражает знакомая нам Сабина Хоссенфельдер.

Почти все мои коллеги, обсуждая Хоссенфельдер, говорят, что «she has a point» — и я каждый раз уточняю у них, что это за «point». Тут-то и выясняется, что аргументы этой популяризаторши не очень-то близки самим физикам.

Сама Хоссенфельдер говорит, что затея с дорогими установками бесперспективна по самой своей сути. По её словам, учёные создают стройные и математически выверенные теории, потому что их побуждают на это эстетические представления. Природа же «не обязана подчиняться нашим понятиям о красоте», поэтому, раз физики уже однажды опростоволосились с теорией струн, выделять большие гранты ни на работу БАК, ни тем более на строительство чего-либо нового подобных масштабов смысла нет: всё равно-де вероятность подтвердить подобные обобщающие теории в эксперименте весьма мала. Как нетрудно догадаться, большая часть учёных относится к возможности построения корректных обобщающих теорий не столь скептически.

Моих коллег же волнует совсем другое. FCC планируют начать строить только к 2050-му, а его модернизация планируется в 2090 году. Как тут не вспомнить знаменитые слова Некрасова: «Жить в эту пору прекрасную уж не придётся ни мне, ни тебе»! Молодые учёные, которые когда-то пришли в науку благодаря пиару БАК, едва ли успеют поработать на FCC, а текущая работа на БАК не имеет для них видимого смысла. Этим людям обещали открытие новых частиц, они шли в науку за славой первооткрывателей, но после открытия бозона Хиггса новых частиц не обнаружилось. Всё это вызвало у молодых учёных массовое недовольство своей работой. ЦЕРН не может ничего им предложить: там лишь раз за разом говорят про новые физические теории и предсказание существования новых частиц. Только вот для спасения науки этого мало: придётся либо предложить учёным что-то посерьёзнее, чем подобное «кормление завтраками», либо закрыть ЦЕРНовские лаборатории, как когда-то лунную программу США.

Тем временем атака Хоссенфельдер на физику частиц уже приносит свои плоды, хотя, может, и не такие, какие хотелось бы ей самой. В первую очередь это касается Германии, где Хоссенфельдер живёт и творит. Так, Федеральное министерство образования и науки ФРГ сократило финансирование лабораторий, участвовавших в проведении японского электрон-позитронного эксперимента Belle II. Речи Хоссенфельдер здесь едва ли повлияли на чиновников больше, чем необходимость изыскивать деньги на армию, но сам факт урезания бюджета (причём именно на зарубежный проект!) налицо.

IV)

О причинах упадка таких наук, как физика частиц, надо поговорить более подробно. Я считаю, что главная из них такова: подобные науки сегодня практически невозможно использовать на благо людей. Если бы у физики частиц было бы прикладное применение, часть аспирантов, которые ушли из науки, разочаровавшись в перспективах развития своей отрасли, могли бы остаться для решения соответствующих задач.

На это мои коллеги обычно возражают тем, что детекторам излучения, которые разрабатываются для физики частиц, находится применение в медицине и на таможне, а методам анализа гигантских объёмов данных — в индустрии информационных технологий. Однако здесь всё-таки идёт речь о применении методов, а не результатов работы. О практической пользе от обнаружения бозона Хиггса же я не слышал. А если открытие этой частицы нельзя применить на пользу людям, то будет ли польза от частиц, которые только обещают открыть?

Конечно, физика частиц может служить развлечению праздной публики: на этом зарабатывают газеты и журналы, а телевизионщики могут сделать из этого шоу. Например, в августе 2023 года в Фермилабе анонсировали улучшение точности измерения аномального магнитного момента мюона, за счёт чего расхождение с предыдущим предсказанием Стандартной модели стало статистически значимым, достигнув пяти сигм (это значит, что различие является случайным с вероятностью не более 0,0001 %). Журналисты тут же сделали из этой новости сенсацию: после пресс-релиза повсюду пестрели заголовки про некую «пятую силу»!

Однако для обывателя толк от таких открытий заключается лишь в очень недолгом развлечении раз в пять лет. Для этого на самом деле даже открывать ничего не нужно. Можно, например, описать какое-нибудь отклонение от Стандартной модели в эксперименте и предсказать её крах, а затем сослаться на теорию возмущений в рамках всё той же Стандартной модели, которая говорит о возможности существования практически любого явления микромира. Это позволяет играть с чувствами читателя: делает его немного взбудораженным в начале и каждый раз разочаровывает в конце. Автор этих строк сам грешен: все мои статьи так или иначе начинаются с отсылок к поиску Новой физики.

Положение физиков выглядит безвыходным. Как только мы лишаемся мотивации для поиска новых частиц, вопрос о том, зачем вкладываться в физику элементарных частиц финансово, повисает в воздухе. Но ежели мы взглянем на проблему из, скажем, шестидесятых годов, то увидим, что проблемы будто бы и нет.

«Конечно же, физику частиц нужно изучать», — скажут нам условные шестидесятники, — «чтобы улучшить наше понимание ядерной физики». И действительно: ядерная физика работает с больши́м (больше трёх) количеством сильновзаимодействующих частиц (которые, собственно, и называются адронами). Помощь со стороны физики частиц тут была бы кстати: в её рамках сильновзаимодействующие частицы могут быть рассмотрены в «чистой лаборатории» вне контекста ядерного распада. Понять же, зачем нужно заниматься ядерной физикой, гораздо проще: ядерные реакторы могут помочь человечеству решить проблему глобального потепления и сэкономить гигантское количество нефти и угля.

С этой точки зрения можно даже оправдать поиски частиц (вернее, квантовых эффектов), не описанных в рамках Стандартной модели. Так, при повышении точности измерений параметров сильновзаимодействующих частиц нам в какой-то момент придётся учитывать поправки, возникающие из-за слабых квантовых эффектов в Стандартной модели. Такие слабые эффекты необходимо будет проверять дополнительно, и как раз в рамках этой проверки можно будет получить данные, позволяющие говорить о неполноте Стандартной модели. Правда, для типичного учёного, занимающегося физикой частиц, такая логическая цепочка будет выглядеть так же странно, как ежели бы перед лошадью поставили телегу. Впрочем, это скорее говорит о большом перекосе в сторону громко звучащих и относительно простых исследований в физике частиц.

Если физики хотят сохранить свою науку, они должны думать в первую очередь о том, как сделать её полезной. Жить в обществе и быть свободным от общества нельзя.

V)

Мы коснулись только одного аспекта деятельности научпоперов: того, как их работа меняет взгляды общества на науку. Мы нашли источник проблем одной из фундаментальных наук и даже предложили одно из возможных решений этой проблемы. Но у современного научпопа есть и другие аспекты, которые выходят за рамки одной заметки.

Так, например, было бы интересно изучить, как научпоперы играют роль инструментов «мягкой силы» в руках развитых стран, помогая выкачивать мозги из стран развивающихся. Было бы занятно рассмотреть взлёт и падение EdTech, коммерческого заменителя западной системы образования, которая давно уже не держит ту планку, что сама задала себе полвека назад. В конце концов, было бы здорово пройтись по финансовой модели существования научпоперов. Однако все эти аспекты вторичны: хотя эти частные вопросы и заслуживают отдельных заметок, в первую очередь мы не должны терять из виду фундаментальные проблемы общества, где всё ещё доминирует частный характер присвоения результатов общественного труда.

Раньше капитализм сопутствовал научному прогрессу, спрашивая с учёных по всей строгости за практическое применение научных достижений. Сейчас этот прогресс сам по себе капитализму не нужен, и потому ради микроскопических шажков вперёд науке приходится угождать бюрократической машине и индустрии развлечений.

Учёные более не должны созерцать общество со стороны, если они не хотят жить так дальше. Задача учёных сегодня — изменить этот мир.

[1] Отметим, кстати, западоцентризм Унцикера. В СССР коллаборации физиков стали формировать за несколько лет до Манхэттенского проекта, правда, не на добровольной основе.

[2] Хоссенфельдер защитила диссертацию по теоретической физике на тему чёрных дыр в дополнительных пространственных размерностях во Франкфурте в 2003 году, после чего работала постдоком в Дармштадте, Аризоне, Калифорнии, Канаде, затем ассистент-профессором в Швеции, после чего завершила свою карьеру в академической науке.

Ссылки на источники

Тлегенов, Ануар. Оппенгеймер – 7 Оскаров, 1 проблема | ANOIR. YouTube, https://www.youtube.com/watch?v=PlajDx955wA.

Hossenfelder, Sabine. Das hässliche Universum: warum unsere Suche nach Schönheit die Physik in die Sackgasse führt. Edited by S. Fischer Verlag, translated by Gabriele Gockel and Sonja Schuhmacher, S. Fischer, 2018.