Найважливіша наука людства ось уже 50 років у глухому куті. Суперечки про те, як із нього вийти, точаться в подкастах — і збирають сотні тисяч переглядів. Ось великий гід для тих, хто любить наукпоп

Теоретична фізика вважається найважливішою наукою в історії людства: вона пояснює природу в масштабі атома і в масштабі космосу. Завдяки теоретичній фізиці у нас є супутниковий інтернет і пристрій, на якому у вас зараз відкритий «Бабель». Якісний стрибок цивілізації у ХХ столітті — від свічки до атомного реактора — пов’язаний саме з тим, що теоретична фізика давала відповіді на фундаментальні питання: з чого складається матерія? як влаштований простір? що таке час? Ось уже багато десятків років, як теоретична фізика в глухому куті. Її основний інструмент під назвою «теорія струн» не дав практичних результатів, а останнє правильне передбачення вона зробила в 1974 році — пʼятдесят років тому. Сьогодні криза теоретичної фізики стала гарячою темою американської науково-популярної культури — і ця тема набагато цікавіша і важливіша, ніж навіть перемога Дональда Трампа.

Історія про кризу найважливішої науки має починатися із Сабіни Хоссенфельдер.

Сабіна Хоссенфельдер — найуїдливіший популяризатор науки на планеті. Володарка докторської дисертації в галузі квантової гравітації, вона веде ютуб-канал, на який підписані півтора мільйона людей. Сабіна водночас харизматична, розумна, обожнює сардонічний гумор і блузки кислотних кольорів. Усю міць свого інтелекту вона зазвичай обрушує на сенсаційні теми (на кшталт квантових компʼютерів і холодного ядерного синтезу), пояснюючи, що більша частина того, що подають як «відкриття», ― насправді фейк.

За останні сім місяців вона випустила пʼять роликів про кризу фундаментальної науки — тобто тієї частини фізики, що має пояснити, як влаштовані найфундаментальніші явища природи: час, простір і матерія. Один з її роликів має промовисту назву «Чому академія ― відстій» (під «академією» вона має на увазі мережу наукових інститутів і грантових організацій США і Європи). В іншому Сабіна розповідає, що нинішня активність у фундаментальній науці — це насправді псевдонаука. Ще в одному вона практично волає, що фізики-теоретики десятиліттями мусолять ті самі питання без жодного сенсу. Глухий кут, у якому перебуває фізика, каже Сабіна, очевидний усім уже багато десятків років, однак академічне середовище не може зійти з колії, що його туди завела. Чому? Тому що суть його існування — це не пошук нового знання, а пошук і освоєння грантових грошей.

1

Який же вигляд має цей глухий кут?

У ХХ столітті теоретична фізика досягла двох вершин: вона пояснила, як влаштована природа в масштабі космосу, і як влаштована природа в масштабі атома. Першу вершину окреслив Альберт Ейнштейн — він заклав основи моделі Всесвіту, яка називається Лямбда-CDM. Другу вершину окреслили Поль Дірак і Ервін Шредінгер — вони заклали основи Стандартної моделі. Обидві моделі зʼявилися на початку минулого століття й оформилися в 1970-ті роки. Вони надійно перевірені експериментами і досі складають основу тієї частини сучасної фізики, яка робиться в лабораторіях. Водночас у своїй математичній формі вони суперечать одна одній: якщо правильна одна, то не може бути правильною інша. Але фізики, які займалися фундаментальною теорією, були впевнені, що зможуть вирішити цю проблему.

Попри світові війни, все ХХ століття теоретична фізика безперервно розвивалася — зокрема тому, що її фінансували військові. Вона породила три технології, які можна назвати найважливішими в історії цього століття — транзистор, атомний реактор і сучасну вакцину. Логіка її розвитку припускала, що в якийсь момент теорію космосу і теорію атома вдасться звести в єдину теорію — і відштовхнувшись від неї, як від трампліна, створити Загальну Теорію Всього.

Мрія про таку теорію жива досі. Теорія, яка пояснить усе. Теорія, завдяки якій ми пізнаємо природу цілком. Теорія, яка дасть людству доступ до «вихідного коду», а отже, і всемогутність. Як можна не мріяти про таку теорію?

Вихідний код фізики написаний мовою математики. Тому фізики шукали математичну теорію, що дала б рівнянням Ейнштейна і рівнянням Дірака спільний математичний корінь. На роль теорії, яка б поженила Ейнштейна і Дірака було обрано так звану теорію струн — за красу. Її краса полягала в тому, що необхідне парування двох, здавалося б, несумісних теорій відбувалося в ній природно, з любові.

Основним інтелектуальним центром в історії теорії струн виявився Принстонський університет. Центральною дійовою особою — геніальний математик Едвард Віттен. Починаючи із середини 1980-х теорія струн бурхливо розвивалася, захоплюючи найкращі уми на кафедрах американських університетів і більшу частину грантового фінансування.

2

Проблема теорії струн була в тому, що попри її переможну ходу, з математичної теорії, тобто з набору аксіом і теорем, їй ніяк не вдавалося стати фізичною теорією — тобто передбачити результати експериментів у реальному світі. Надії на те, що теорія струн хоча б зробить крок у сторону «фізичності», були повʼязані з побудовою Великого адронного колайдера (ВАК), де фізики-експериментатори мали розганяти і зіштовхувати елементарні частинки. Спостереження за елементарними частинками у ВАК мали б якщо не підтвердити теорію струн, то хоча б полегшити роботу фізикам-теоретикам, які над нею працювали.

Для цього у Великому адронному колайдері планувався спеціальний експеримент. Він мав підтвердити, що в природі існує особливий набір елементарних частинок, яких раніше ніхто не бачив. Це стало б непрямим підтвердженням того, що теоретична фізика рухається в правильному напрямку.

Європейський науковий консорціум будував ВАК десять років, з 1998-го по 2008-й, вклавши в будівництво понад $7 мільярдів. За цей час теорія струн кілька разів трансформувалася і ускладнювалася. Фізики-теоретики, які нею займалися, робили блискучі академічні карʼєри. Деякі стали світовими знаменитостями і медіазірками. Найвідоміші з них ― Мітіо Каку і Браян Грін.

Обидва написали книги, де виклали теорію струн для широкої публіки. Ці книги стали бестселерами. Мітіо Каку зробив карʼєру в наукових авторських шоу на каналі ВВС і знявся в десятках науково-популярних фільмів. Браян Грін організував і очолив престижний науковий фестиваль World Science Festival у Нью-Йорку.

У 2012 році експеримент у Великому адронному колайдері показав, що особливого набору елементарних частинок — який фізики очікували побачити — на практиці не спостерігається. Робити будь-які передбачення теорія струн, як і раніше, не могла. Наставав час від неї відмовитися і спрямувати ресурси в інше русло.

Однак до цих пір вчені, які зробили карʼєри на теорії струн, «захопили» теоретичну фізику. Сьогодні вони обіймають ключові посади в найкращих університетах, визначають редакційну політику в наукових журналах, розподіляють гранти на дослідження і ведуть наукові передачі, де мусолять ідеї десяти-двадцятирічної давності.

Саме цим так обурюється Сабіна Хоссенфельдер.

Вона проводить таку аналогію. Якщо уявити, що подібна історія сталася не у фундаментальній фізиці, а в зоології, то виглядала б вона так. Пʼятдесят років тому зоологи повідомили, що існують єдинороги. Після цього вони витратили десятки років і мільярди доларів на те, щоб побудувати заповідник завбільшки з європейську столицю, — і там вони досі шукають єдинорогів, витрачаючи на це всі наявні в зоології гроші.

3

Невдоволення і навіть обурення тим, що відбувається у фундаментальній науці, виникло давно — але проявлялося не так помітно. Ще шість років тому Сабіна Хоссенфельдер докладно описала кризу теорії струн у книзі Lost in Math. Але і вона не була першою. За дванадцять років до неї, у середині нульових, тобто ще до запуску Великого адронного колайдера, цю кризу описали два видатних фізики-теоретики, що опинилися в опозиції до мейнстримної теорії — Лі Смолін у книзі The Trouble with Physics і Пітер Войт у книзі Not Even Wrong.

У нульових роках розмова про кризу фундаментальної науки відбувалася на сторінках книжок, у науково-популярних журналах та інтернет-форумах — тобто не була гучною. Скажімо, книгу Смоліна може зрозуміти школяр, який не прогулював уроки. Книгу Хоссенфельдер — студент першого-другого курсу технічного факультету. Книгу Войта — аспірант. Оцінити обсяг їхньої аудиторії важко, але навряд чи ці книжки читали люди за межами технічних факультетів топових університетів.

Та коли в середині 2010-х років в Америці настала епоха подкастів-блокбастерів, історія про кризу теоретичної фізики почала виплескуватися в масову свідомість. Три мільйони людей 2019 року подивилися подкаст Джо Рогана, де економіст Ерік Вайнштейн кілька годин намагався пояснити, що ж пішло не так в основах науки — починаючи з теорій Альберта Ейнштейна і Поля Дірака.

«Я не розумію, що таке Великий вибух, — говорив Джо Роган. — Я просто не розумію». До цього моменту він уже встиг кілька разів затягнутися косяком. «Це окей, Джо, — відповідав Ерік Вайнштейн. — Річ у тім, що рівняння Ейнштейна в деяких граничних умовах дають збій, показують нескінченні значення. Замість того, щоб чесно визнати, що з теорією щось не так, академія назвала цей збій Великим вибухом».

Випускник Гарварду Ерік Вайнштейн, який багато років тому покинув академію, тому що в нього були особисті питання до засновників теорії струн, виявився найбільшим з усіх порушником наукового спокою. Він не писав книжок. Замість цього він зʼявлявся в найпопулярніших американських подкастах, які наприкінці десятих років зрівнялися з кабельними телеканалами за обсягами аудиторій, — у подкастах Джо Рогана, стендап-коміка Дейва Рубіна, нейробіолога Сема Гарріса, компʼютерного інженера Лекса Фрідмана. Серед усіх популяризаторів він виявився найефективнішим шоуменом.

Як і будь-який популяризатор, він стикнувся з проблемою: жодну фундаментальну теорію неможливо по-справжньому пояснити з голосу, словами англійської (чи української) мови. Їх можна пояснити мовою диференціальної геометрії і теорії груп, а вивчити її не простіше, ніж опанувати китайську. Життя популяризатору трохи полегшує те, що фундаментальні теорії, по суті, виводять закони геометрії в просторах з особливими властивостями. Тому можна не писати математичні формули, які надійно відлякують аудиторію, а показувати геометричні обʼєкти — візуалізацію цих формул. Та навіть їх буде складно зрозуміти, бо візуалізувати необхідно обʼєкти в просторах із чотирма вимірами і більше.

Тому Вайнштейн використовував спосіб, який ідеально спрацював в епоху подкастів. Він вигадував і запускав у вжиток терміни, розраховані на те, щоб стати мемами. Коли Вайнштейн говорив про академічну науку, він використовував мем «КЕЙФЕБ» — маючи на увазі, що вчені вправно імітують наукову діяльність, чудово усвідомлюючи, що займаються не тим, що декларують, а ставлять шоу для публіки — зовсім як у професійному реслінгу, звідки й походить це слівце.

Іншим першокласним мемом виявився В.О.Р. Він описує сучасний стан світу, в якому покоління бебі-бумерів краде майбутнє у своїх же дітей, паразитуючи на всіх наявних інститутах — науці, освіті, системі світової торгівлі. Абревіатура розшифровується як «вбудована обіцянка росту». Під її обгорткою захована ідея того, що світ побудований на обіцянці дорослих дітям, що вони житимуть краще за батьків. Цю обіцянку неможливо виконати, бо прогрес фізики зупинився пʼятдесят років тому — саме тому світом правлять брехуни, які імітують діяльність.

Якщо вам здається, що весь світ складається з брехні та некомпетентності — Ерік Вайнштейн пропонує пояснення, упаковане в один вишуканий термін.

4

У науці, як і в одязі, постійно змінюється мода — нехай і не так швидко. Трапляється, що наукові теорії входять у моду і виходять з неї по кілька разів за десятиліття — як це вже траплялося з машинним навчанням, квантовими компʼютерами, холодним ядерним синтезом. Іноді мода на наукову теорію або навіть цілу галузь науки вихлюпується в популярну культуру.

Мабуть, найнесподіванішим ефектом епохи ютубу виявилася мода на теоретичну фізику. Люди з найвищими айкʼю годинами обговорюють кризу теорії струн, проблемні місця теорії Дірака або найновіші наукові дані, що не вписуються в теорію Ейнштейна, — у подкастах каліфорнійського професора, студента Стенфорду або випускника університету Торонто. Сотні тисяч переглядів набирає лекція про темну енергію в канадському Інституті теоретичної фізики або публічна суперечка про неї ж на британському фестивалі науки, в якому бере участь Сабіна Хоссенфельдер. Професори теоретичної фізики Пітер Войт і Лі Смолін, які писали про кризу теорії струн, набувають якості, яку зазвичай називають словом «медійність».

Найцікавішою темою, що іноді набуває форми нездорового хайпу, у цих розмовах залишається Загальна Теорія Всього. Загальновизнаною є думка, що як кандидатка на цю роль — теорія струн мертва. Її основоположникам зараз 70―90 років. Заміну їй не знайдено. Корона Альберта Ейнштейна де-факто вакантна. Теоретична фізика чекає на людину, якій вдасться зламати «вихідний код» Всесвіту.

Чи можливо це зробити в принципі? Вчора Сабіна Хоссенфельдер записала відео, де, як завжди, розбирає цю тему на атоми, в буквальному і переносному сенсах. У день здачі матеріалу його подивилися 132 тисячі людей.