Научный взгляд на устройство вселенной

32 МАСШТАБИРОВАНИЕ 
РЕАЛЬНОСТИ 
квантовую механику. Но это не означает, что квантовой логикой 
можно объяснить любое непривычное явление. Тем не менее даже 
без глубокого знания квантовой механики с ее помощью можно 
делать верные предсказания. Так, можно наверняка утверждать, 
что квантовая механика не имеет отношения к «тайне» Ронды 
Берн и ее так называемому принципу притяжения между людь-
ми, а также далекими друг от друга предметами или явлениями. 
На больших расстояниях, о которых идет речь, квантовая механи-
ка не может играть такой роли. Квантовая механика не имеет от-
ношения и ко многим другим соблазнительным идеям, которые ей 
нередко приписывают. Невозможно изменить ход эксперимента 
пристальным взглядом; квантовая механика не отвергает возмож-
ность делать достоверные предсказания, а точность измерений 
в большинстве случаев ограничена чисто технически и не обу-
словлена принципом неопределенности.
Подобные заблуждения стали главной темой удивительного 
разговора, который произошел у меня с Марком Висенте, режис-
сером фильма «Кроличья нора, или Что мы знаем о себе и Все-
ленной». Этот фильм — настоящая головная боль ученых: в нем 
утверждается, что человеческий фактор влияет на ход эксперимен-
тов. Я не была уверена в плодотворности этой дискуссии, однако 
времени у меня было много и его нужно было чем-то занять. Уже 
несколько часов я сидела на летном поле аэропорта Dallas-Fort 
Worth и дожидалась, пока механики выправят легкую вмятину 
в крыле самолета (один из членов экипажа с готовностью пояснил 
нам, что сначала вмятину эту сочли слишком мелкой, но потом, 
на нашу беду, «измерили техническими средствами»).
Было очевидно, что, прежде чем начинать разговор с Мар-
ком, необходимо выяснить, как он сам относится к своему филь-
му. Я была знакома с его работой по отзывам многочисленных 
слушателей на лекциях, часто задававших мне странные вопросы 
об увиденном. Надо сказать, что ответ Марка немало удивил меня. 
Он изменил курс на 180° и признался, что первоначально подхо-
дил к науке с предубеждением, но теперь считает свои прежние 
взгляды заблуждением. В конце концов Марк пришел к выводу: то, 
что он показал в фильме, — не наука. Возможно, рассказ о явлени-

ТЕБЕ — МАЛО, МНЕ — В САМЫЙ РАЗ 33
ях, связанных с квантовой механикой, на человеческом уровне — 
естественно, поверхностный, иначе просто и быть не может — 
устраивает многих зрителей, но это не делает его корректным 
с научной точки зрения.
Но даже если новые теории требуют радикально новых до-
пущений — как, безусловно, обстояло дело с квантовой механи-
кой, — то рано или поздно веские научные аргументы и экспери-
менты помогают определить их истинность. Это не волшебство. 
Научный метод, а также данные экспериментов, как и стремление 
к логичности и непротиворечивости, — надежные инструменты, 
позволяющие ученым выходить за пределы интуитивного по-
нимания и повседневных масштабов и разрабатывать странные 
на первый взгляд теории относительно явлений иных, труднодо-
стижимых масштабов.
В следующем разделе показано, как представление о масштабе 
систематически помогает объединять различные теоретические 
концепции в единое непротиворечивое целое.
ЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕОРИИ
Параметр среднего роста человека находится примерно на сере-
дине шкалы (если строить ее в степенях числа десять, т. е. в лога-
рифмическом масштабе) между мельчайшим вообразимым разме-
ром и громадностью Вселенной*. Мы очень велики по сравнению 
с элементами внутренней структуры материи и чрезвычайно малы 
по сравнению со звездами, галактиками и пространством Вселен-
ной. Все очень просто: легче всего человек «понимает» те размеры, 
которые может воспринять с помощью пяти чувств или простей-
ших измерительных инструментов. Более «далекие» масштабы мы 
осваиваем путем наблюдений и логических умозаключений. Мо-
* Иногда я буду использовать научную запись чисел, в которой размер Вселен-
ной выражается как 10
27
м. Это означает единицу с 27 нулями, что, конечно, гораздо 
компактнее, чем «тысяча триллионов триллионов». Самый маленький представимый 
масштаб составляет 10
–35
м, т. е. число, обратное к единице с 35 нулями. Рост человека 
имеет порядок 1 м — это единица вообще без нулей. Таким образом, «человеческий» 
масштаб находится примерно посередине между двумя крайними значениями. — 
Прим. авт.

34 МАСШТАБИРОВАНИЕ 
РЕАЛЬНОСТИ 
жет показаться, что по мере удаления от непосредственно видимых 
и измеримых величин появляются величины все более абстрактные 
и трудные для понимания. Но техника вкупе с теорией позволяет 
нам познать природу материи в громадном диапазоне размеров.
Для любого участка этого обширного диапазона — от крохот-
ных объектов, исследуемых в Большом адронном коллайдере, 
до галактик и самого космоса — сегодня имеются соответствующие 
научные теории. Для объекта каждого размера внутри этого диа-
пазона и соответствующих расстояний могут действовать разные 
законы. Физикам приходится иметь дело с огромными объемами 
информации в очень большом диапазоне масштабов. Хотя фунда-
ментальные законы физики, действующие на крупных масштабах, 
часто работают и на самых крохотных расстояниях, это не означает, 
что любые расчеты в энергетических масштабах удобно проводить 
с применением этих законов. Если для получения точного ответа 
на некий научный вопрос можно не задействовать внутреннюю 
структуру объекта или какие-то дополнительные обоснования, мы 
этого и не делаем, а применяем более простые правила.
Физика — и это одна из ее важнейших особенностей — дает 
нам представление о том, на каком диапазоне шкалы находятся те 
или иные измерения или предсказания в соответствии с доступ-
ным нам уровнем точности, и позволяет проводить расчеты сооб-
разно этому. Прелесть такого взгляда на мир в том, что мы можем 
сосредоточиться на масштабе, значимом для интересующих нас 
объектов или явлений, выделить действующие в этом масштабе 
элементы, а затем вывести и применить законы, по которым эти 
элементы взаимодействуют между собой. Формулируя теории 
и проводя вычисления, ученые усредняют или просто игнорируют 
(иногда сами того не сознавая) физические процессы, проходящие 
в неизмеримо малых масштабах. Если это возможно, мы отбираем 
значимые — релевантные — факты и отбрасываем подробности, 
стараясь сосредоточиться на самом оптимальном участке диапа-
зона. Это единственный способ разобраться в невообразимо плот-
ном массиве информации.
Всегда имеет смысл отбросить мелочи и сосредоточиться 
на главном, не отвлекаясь на незначимые детали. Недавняя лек-

ТЕБЕ — МАЛО, МНЕ — В САМЫЙ РАЗ 35
ция профессора психологии из Гарварда Стивена Косслина напом-
нила мне, как ученые — и люди вообще — предпочитают работать 
с информацией. Во время эксперимента, который лектор прово-
дил с аудиторией, он просил нас следить за отрезками, которые 
появлялись на экране один за другим. Отрезки имели направление 
(север, юго-восток и т. д.), а все вместе образовывали ломаную 
линию (рис. 2). Нас попросили закрыть глаза и описать увиденное. 
Выяснилось, что, хотя наш мозг способен удерживать в памяти 
лишь несколько отдельных отрезков, мы можем вспомнить го-
раздо более длинные последовательности, сгруппировав отрезки 
в повторяющиеся формы. Думая в масштабах целого, а не отдель-
ного отрезка, мы можем удержать в памяти всю ломаную.

жүктеу/скачать 8,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: