Заешката дупка вървеше донякъде направо, като тунел, а после неочаквано тръгваше надолу тъй неочаквано, че докато се усети, Алиса не видя как падна в нещо, което приличаше на много дълбок кладенец.

„Алиса в страната на чудесата“ – Л. Карол

 

В последните десетилетия новините за най-новите развития във физиката идват от ЦЕРН – лабораторията на брега на Женевското езеро, където снопове от частици биват ускорени в магнитни тунели до границите на възможното, за да бъдат ударени един в друг в мощен сблъсък. Подобно на любопитно дете, което иска да счупи своята играчка, за да види от какво е направена, така и физиците блъскат материята, за да я дезинтегрират и да видят от какво е изградена. Досега в ЦЕРН са наблюдавани редица частици, които доказват няколко важни теории и механизми, свързани със структурата на материята и т.нар. стандартен модел[1]. Последното много значимо откритие е наблюдението на Хигс бозона, извършено след серия от измервания в периода 2011-2013. Свързаният с него Хигс механизъм обяснява как материята придобива маса. Той се базира на дълбоко фундаментален принцип, чието установяване сложи край на десетилетия спекулации и затвърди разбирането за материята.

Наред с доказаните теории обаче в ЦЕРН също така са и отхвърлени много такива. Макар това да е нещо нормално и да е част от цикъла на научния метод: теория – проверка – опровержение, понякога само тази мисъл не е достатъчна, за да компенсира похабеното време, ресурси и амбиции на учените, посветили голяма част от енергията, а дори и живота си, на това безрезултатно търсене. Едно от най-големите такива разочарования напоследък е провалът на Теорията за Суперсиметрията – наричана галено SUSY (от SUper SYmmetry) и на свързаните с нея суперструнни теории. Използваме множествено число, защото става въпрос не за една, а за множество теории, създадени през последните 50 години, които се въртят около идеята за суперсиметрията и отражението ѝ в стандартния модел. Без да навлизаме в големи подробности, ще кажем, че SUSY по много елегантен начин обещаваше да разреши настоящите дефицити на стандартния модел, добавяйки нови суперпартньори на сегашните частици. Най-леката от тези хипотетични частици (LSP) пък на свой ред беше идеален кандидат за тъмната материя, чиято същност е един друг нерешен въпрос от космологията. Отделно, тази теория е примамлива, защото обединява три от четирите фундаментални сили при високи енергии, а също така в SUSY математическата формулировка на уравненията за сила и уравненията за материя са идентични. Този редукционизъм и минимализъм в математическото изразяване изглежда като оптимално и много красиво свойство в очите на теоретиците, а това, че теорията разрешава наведнъж няколко от проблемите на съвременната физика, я направи фаворит в сърцата на учените. Хармония, симетрия, обединение, простота – поколения физици и математици издигаха на пиедестал красотата на SUSY. Десетилетия наред това беше най-популярната тема в теоретичната физика по света и занимания в тази посока водеха до гарантиран академичен растеж. Всеки, който подробно е запознат с формализма на тази теория, е убеден, че тя трябва да значи нещо. Изглежда невероятно толкова подредено и елегантно нещо да няма физически смисъл и да не описва нещо реално… Но за съжаление, след десетилетия опити в ЦЕРН детекторите не регистрираха нито една от предполагаемите суперсиметрични частици. Напук на големите очаквания, едно по едно предсказанията на SUSY се опровергаха. Макар и все още да има теоретична възможност да се намерят суперсиметрични частици в някои от непроверените по-високи енергетични нива, то оставащото вече по никакъв начин няма как да реши напълно т.нар. проблем на йерархията[2]. А това значи, че тя е най-малкото непълна, а най-вероятно и въобще невярна[3]. В крайна сметка, SUSY е една много красива идея, която се оказа грешна. Природата за пореден път ни припомни, че само красотата не прави едно твърдение вярно, и нашата представа за естетиката е без значение, когато става въпрос за подредбата на Вселената. Тук се сещаме за думите на биолога Томас Хъксли, който още преди 150 години драматично отбелязва: „Голямата трагедия на науката е, че често една красива теория бива убита от един грозен факт.“

Провалът на големите идеи е рядко срещана тема в разказите за науката. Разбираемо, фокусът обикновено е върху успешните и вдъхновяващите истории. Но несполуките в науката също има на какво да ни научат – за природата, за нас самите и нашите предразсъдъци, както и за границите на нашите възможности. Дори в някои случаи единствено неуспехите могат да ни покажат някои наши неосъзнати черти. За това си струва по-подробно да разгледаме тези неуспехи и причините за тях, да се опитаме да извлечем от тях поука, и по този начин някак си да ги трансформираме в частичен успех – ако не в разбирането на вселената, то поне в разбирането на нас самите.

В науката често се случва теории да бъдат отхвърлени, но сравнително рядко това са идеи, завладели въображението на поколения учени и то в такива мащабни пропорции, както идеята за суперсиметрията. Говорим за такива капани на мисълта, които са като заешка дупка, която поглъща търсещите умове заедно с техните амбиции, мечти и кариери. В объркания лабиринт на заешката дупка, в продължение на десетилетия множество изследователи, изкушавани от обещанията за голяма награда, трескаво преследват идея, която постоянно им се изплъзва. В този смисъл тези заешки дупки са символ на пропилян напразно човешки интелект.

Макар и рядък, случаят със SUSY съвсем не е единствен пример за такава заешка дупка в науката или човешкото познание. Така например една друга идея доминираше съзнанието на най-будните и начетени умове в света в продължение на хилядолетия, без никога да постигне целите си, и това беше алхимията. Започнала като смесица от практически знания, рецепти и спекулации за природата на материята, алхимията в продължение на векове се опитваше безрезултатно да достигне до философския камък, който да гарантира безсмъртие и да позволи трансмутацията (превръщането) на металите в злато. Разбира се, алхимията е много обширно философско учение, и не се изчерпва само с постигането на тези цели. До голяма степен обаче идеята за философския камък е централна за алхимията и илюстрира вплетените в нея магически, естетически, математически и религиозни аргументи. Ако поставим идеите за суперсиметрията и философския камък една до друга и ги сравним по начина, по който те привличат хората към себе си, може да открием прилики между тях в амбициозността и максимализма, които ги мотивират. И при двете идеи очакваната награда е най-голямото нещо, което може да си пожелаем. При алхимията това е достъп до „безкрайно богатство и безсмъртие“, което според класическото и средновековното мислене е достъп до божественото. При суперсиметрията наградата е малко по-реалистична (според сегашните ни представи), но все така грандиозна, и тя е „обединение на взаимодействията и разрешаване на всички проблеми на физиката“, т.е. абсолютното разбиране на Вселената. Това впрочем също може да се интерпретира като достъп до божественото. Тази (нереалистично) висока награда при алхимията и при SUSY е общата черта, която сякаш обяснява притегателната им сила.

Ако погледнем на алхимията от дистанцията на времето, ще видим обаче, че има и неочаквани (за съвременниците ѝ) ползи. Макар и да не е постигнала целите си, тя все пак е изиграла много важна роля за развитието на съвременната наука. Благодарение на алхимичните занимания през вековете постепенно са се формирали методите на работа с вещества и смеси, натрупани са емпирични резултати и са открити и класифицирани куп вещества, съединения и елементи. Тази първоначално несистематизирана информация и тези практики с течение на времето са били осмислени през призмата на друг по-рационален подход в разбирането на природата и са дали началото на химията. Дори можем да кажем, че част от алхимичните практики са помогнали и за развитието на физиката и биологията. Макар и почиваща на грешни постулати, алхимията е пример за протонаука (proto science), от която в крайна сметка са произлезли природните науки. Любопитно е, че тази двойственост – безполезност и полза, я има отразена дори в живота на един от най-ярките учени на Ренесанса – Исак Нютон. Сега за него знаем, че е един от основателите на модерната наука. По-малко известно е, че той също е бил заклет алхимик и много набожен човек. Набожен до такава степен, че е имал своя интерпретация на Светото писание. Това е много важна част в образа на Нютон, защото дава по-пълна представа за човека и неговите противоречия. По негово време в Англия заниманията с алхимия се наказвали със смърт. Закон, породен от страха на краля, че ако евентуално се открие формулата за създаване на злато, това ще дестабилизира кралството. Отделно, неговата собствена интерпретация на Светото писание би се сметнала от църквата за ерес, което от своя страна също е тежко наказуемо. Нютон нямал илюзии, давал си сметка, че убежденията му го поставят в много деликатна и опасна позиция, поради което и водел двойствен живот – през деня бил преподавател в университета, а през нощта – алхимик, търсещ закодирани послания в Библията и формулата на философския камък. Подробности за това до нас са достигнали благодарение на неговите дневници, които стават известни едва през XX век. Там, в пълна светлина, можем да видим неговата обсебеност и фрустрация от безкрайните опити за разкодиране на свещените текстове. Поредиците от кодове, схеми и уравнения, изпълващи стотици страници, показват неговия дълъг и криволичещ път в заешката дупка на алхимията. Уви, напразни се оказват неговите алхимични сметки и изчисления, защото той така и не достига до мечтаните резултати в разкодирането на библейското послание. Но безполезни ли са били в действителност? Вероятно именно благодарение на тези безкрайни упражнения с числа, думи, семантика и уравнения, мотивиран от търсенето на философския камък и безсмъртието, Нютон развива особено силно своята абстрактна и математическа мисъл. Тези ежедневни тренировки с числа и понятия създават в него дисциплина и пъргавост на ума, които с течение на времето са му позволили да достигне до някои наистина практични резултати, известни сега като интегралното смятане, теория на гравитацията и законите на механиката. Интересното е, че именно тези негови „странични“ резултати са това, с което го помним и с което той е важен за човечеството. Съдейки обаче по неговите дневници, той е отдавал много повече значение на алхимията, отколкото на механиката или на интегралното смятане. Макар че още приживе получава признание за своите резултати, тяхното значение тепърва ще се засилва с развитието на науката. Това вътрешно противоречие в Нютон описва и противоречието на епохата, когато от протонауката избуява съвременната наука. За Нютон се говори като за последния магьосник и първия учен и това чудесно описва неговата личност: влязъл в заешката дупка на лов за злато и безсмъртие на тялото, но излязъл от нея с даровете на науката и безсмъртие на името си. Неведоми са пътищата божии, би си помислил той днес…

 

Кучето на Нютон Даймънд бутва свещ и причинява изгарянето на бележките на Нютон по експериментите му от 20 години. Според една версия на случката, Нютон бил възкликнал: „О, Даймънд, Даймънд, представа си нямаш каква беля стори!“ Според друга версия, Нютон просто оставил прозореца отворен, отивайки на църква, и свещта била блъсната от порив на вятъра.

 

Изводът, който можем да направим, е, че дори нашите занимания да се окажат заешка дупка, в която преследваме недостижима цел, цялата наша употребена енергия няма да е нахалост, ако успеем от това търсене да материализираме съвсем различни идеи с по-практичен характер. В тази връзка Ричард Хаминг, математик и информатик към Лаборатории „Бел“, в своята реч „Вие и вашите изследвания“ много лаконично обобщава противостоенето между търсенето на голямото и практичните идеи: „Великите учени често допускат тази грешка. Те не успяват да засадят малките жълъди, от които да израснат могъщите дъбове. Опитват се да получат голямото нещо веднага.“

Да се върнем сега към SUSY и да се запитаме, каква може да бъде ползата от тази невярна теория? Може би покрай нея е построен нов математически апарат, който да послужи за съвсем друго? Но за какво? Тук някой читател, който е почитател на SUSY, може да възрази и да каже, че тя не е напълно невярна, а по-скоро 95% от свързаните с нея теории са неверни, и все още има 5%, които не са проверени, затова да не бързаме с квалификациите. Този наблюдателен читател е, разбира се, прав. За да му отговорим обаче, накрая на нашата разходка в заешките дупки на науката ще цитираме Ликен и Спиропулу (Lykken and Spiropulu). Те дават отличен коментар на тази битка на отричането, в която не можеш да се откажеш от идеята, независимо от негативните резултати. За целта те се позовават на Нима Аркани-Хамед, водещ учен от Института за академични изследвания в Принстън, който е един от големите привърженици на SUSY:

„Ами ако суперсиметрията не бъде открита в ЦЕРН?“ – пита той, след което отговаря: „Тогава ще създадем нови суперсиметрични модели, които ще поставят суперпартньорите точно извън обсега на експериментите. Но няма ли това да означава, че ще променим разказа си? Да, но това е нормално; теоретиците не трябва да са последователни, последователни трябва да са теориите.“

Въпросът обаче е колко дълго човек може да променя разказа си, преди да осъзнае, че просто е грешен? В това се състои трудността (и вълнението) на изследването – нямаме предначертан път: ние трябва сами да го прокараме. И не сме сигурни в коя посока да поемем, а само подозираме, че може да се развие по този или онзи начин. Разбира се, може да се окаже, че суперсиметрията е симетрия на природата, но реализирана при енергии, които са далеч отвъд възможностите на сегашните ни машини. Това е, което казва Аркани-Хамед. Но ако случаят е такъв, трябва доста да променим разказа си и да предефинираме какво е това, на което искаме да отговори суперсиметрията. Очевидно е, че тя няма да помогне много за разбирането на стандартния модел. Теориите трябва да са последователни. Но също така трябва да са проверими. Ако не можем да проверим една научна хипотеза, какво точно правим? Суперсиметрията, колкото и да е красива, има досадната особеност, че винаги може да бъде скрита от проверка, като хлъзгава риба, която не можеш да хванеш. Разбира се, крайният съдник на всичко това е самата природа. Но една теория, която винаги ни се изплъзва, допринася много малко като обяснително научно средство.

Може би е най-добре да оставим SUSY и да се занимаем с нещо друго. За начало можем да засадим семената на други идеи, които са възникнали по пътя и да видим какво ще излезе от тях. Да правиш нещо само за да видиш какво ще стане, без конкретен план и очаквания, може да не звучи като сериозна тема за научен грант, но това е етосът на децата, които изучават света, и именно той стои в основата на повечето значими открития досега.

 


[1] Стандартният модел изразява съвременното научно разбиране за материята и силите във вселената. Той описва три от четирите фундаментални сили (без гравитацията) и класифицира познатите елементарни частици. През годините всичките частици, предвидени от стандартния модел, бяха потвърдени, което го оформи като днешното научно разбиране за строежа на материята и природата на фундаменталните сили.

[2] Проблемът на йерархията в теоретичната физика е липсата на обяснение за драстичната разлика между енергетичните мащаби на някои от фундаменталните сили. Така например не е ясно защо слабото ядрено взаимодействие е 1024 пъти по-силно от гравитацията.

[3] Алтернативата е да е вярна, но непроверима, което също я поставя извън науката.