Научный взгляд на устройство вселенной

ДУМАТЬ ГЛОБАЛЬНО, ДЕЙСТВОВАТЬ ЛОКАЛЬНО 487
Так что Брукс и Гладуэлл, несомненно, в чем-то правы. Ма-
стерство и талант, конечно, имеют значение, но на них далеко 
не уедешь, если не добавить сосредоточенность и навыки, при-
обретенные за счет преданности идее и бесконечной практики. 
Однако возможности в раннем возрасте и систематическая под-
готовка — тоже далеко не все. Те, кто говорит об этом, забывают, 
что способность сосредоточиться на чем-то одном и практиковать-
ся без устали — само по себе редкое умение. Больше всего поль-
зы от учения и многократного повторения, естественно, получат 
те исключительные люди, кто способен учиться на собственном 
опыте и удерживать в голове все полученные уроки. Упорство — 
вот ключ к сосредоточенности и усердию, которые в конце концов 
обязательно принесут свои плоды как в научных исследованиях, 
так и в любой другой творческой области.
Название первого аромата, созданного Келвином Кляйном, — 
Obsession («Одержимость») — не случайно: он добился успеха, по-
тому что (по его собственным словам) был одержим. Даже если 
профессиональные гольфисты, отрабатывая удар, повторяют его 
бесчисленное количество раз, я никогда не поверю, что любой 
человек способен тысячу раз ударить по мячу, не потеряв сосре-
доточенности и не испытывая ни скуки, ни разочарования. Мой 
друг-скалолаз Кай Цинн, работающий на сложнейших маршру-
тах, запоминает подробности маршрута гораздо лучше, чем я. Это, 
в свою очередь, дает ему стимул продолжать занятия. Мне станет 
скучно, я выберу маршрут попроще и останусь очень посредствен-
ной скалолазкой, тогда как Кай, умеющий учиться на повторении 
одного и того же, будет постоянно повышать свою квалификацию. 
Натуралист, математик и писатель XVIII в. Жорж-Луи Леклерк 
так охарактеризовал эту способность: «Гений есть не что иное, 
как дар огромного терпения». Хотя я бы добавила, что гений — 
это еще и нетерпимость к застою, к отсутствию развития.
МАСШТАБИРОВАНИЕ ЧЕПУХИ
Научные исследования невозможны без практики, без техниче-
ской подготовки и упорства. Но этого мало. Аутисты — не говоря 

488 ПОДВЕДЕМ 
ИТОГИ
уже о некоторых научных сотрудниках и многих чиновниках — 
нередко демонстрируют прекрасную техническую осведомлен-
ность, но им откровенно не хватает творческого подхода и во-
ображения. В наши дни достаточно сходить в кинотеатр, чтобы 
убедиться, что одного только упорства и технических достижений 
без воображения и креативности недостаточно. Бесконечные сце-
ны, в которых одни нарисованные чудовища сражаются с други-
ми нарисованными чудовищами, сами по себе, конечно, выглядят 
внушительно, но такому сюжету, как правило, не хватает энергии, 
чтобы полностью захватить многих зрителей. По крайней мере 
я часто засыпаю в кинозале, несмотря на все световые и звуковые 
эффекты.
Для меня самые захватывающие фильмы — те, что обращают-
ся к серьезным вопросам и реальным идеям, но передают их через 
простые примеры, которые каждый человек может понять и оце-
нить. Фильм «Касабланка» рассказывает о патриотизме и любви, 
о войне и верности, но хотя Рик и говорит Ильзе, что «не нужно 
много ума, чтобы понять: проблемы трех маленьких людей в этом 
безумном мире ничего не стоят», именно эти трое повинны в том, 
что фильм меня захватил (плюс, конечно, работа Петера Лорре 
и Клода Рейнса).
В науке тоже правильные вопросы часто ставит тот, кто удер-
живает в уме одновременно и глобальное, и частное. Существуют 
великие проблемы, решить которые мечтает каждый, и существу-
ют маленькие вопросы, которые кажутся несложными. Поставить 
перед собой крупную проблему, как правило, недостаточно, по-
тому что к реальному продвижению обычно приводит решение 
небольших вопросов. В одной песчинке действительно можно 
увидеть целый мир.
Важная способность любого творческого человека — это умение 
правильно поставить вопрос. Творческие люди стремятся распоз-
нать перспективный, интересный и, самое главное, реальный путь 
к истине и в конце концов верно сформулировать вопросы. В науке 
лучший подход — это сосредоточенность на небольшой проблеме 
и при этом учет глобальных вопросов. Иногда крохотная проблема 
или противоречие становятся ключом к большому открытию.

ДУМАТЬ ГЛОБАЛЬНО, ДЕЙСТВОВАТЬ ЛОКАЛЬНО 489
Революционные идеи Дарвина отчасти выросли из повседнев-
ных наблюдений за птицами и растениями. Вычисление прецессии 
перигелия орбиты Меркурия не было результатом ошибки изме-
рений, а указывало на ограниченность действия законов физики 
Ньютона. Этот результат стал одним из свидетельств в пользу те-
ории гравитации Эйнштейна. Несовпадения, которые кому-то по-
кажутся слишком мелкими и незначительными, на самом деле 
могут показать путь к новым концепциям, но лишь тем, кто сумеет 
взглянуть на проблему под правильным углом.
Эйнштейн поначалу вообще не собирался заниматься гравита-
цией. Он пытался разобраться в следствиях недавно разработан-
ной теории электромагнетизма. Ученый сосредоточился на стран-
ных или даже противоречивых аспектах симметрии, как все тогда 
думали, пространства и времени, а закончил тем, что революци-
онным образом изменил наше мировоззрение. Эйнштейн считал, 
что во всем должен быть смысл; ему хватило настойчивости, чтобы 
догадаться в конце концов, в чем этот смысл может заключаться.
Или взглянем на современные научные исследования. Вопрос 
о том, почему некоторые взаимодействия не могут происходить 
согласно суперсимметричным теориям, кому-то может показаться 
пустяком. В 1980-е гг. моего коллегу Дэвида Каплана засмеяли, 
когда он попытался в Европе поговорить о подобных проблемах. 
Но оказалось, что этот вопрос — богатый источник новых дан-
ных как о суперсимметрии, так и о ее нарушениях; на его базе 
возникли новые гипотезы, которые сегодня готовятся проверять 
экспериментаторы на БАКе.
Я твердо верю в то, что Вселенная непротиворечива и что лю-
бое отклонение подразумевает какую-то интересную, но пока 
не открытую особенность. После того как я заявила об этом на од-
ной презентации, какой-то блогер написал, что я идеалистка. 
На самом же деле для многих ученых убежденность в непротиво-
речивости Вселенной — одна из основных, вероятно, движущих 
сил при выборе тем и вопросов для изучения.
Кроме того, многие известные мне творческие люди обладают 
способностью удерживать в сознании одновременно значительное 
число вопросов и идей. Любой может заглянуть в Google и выяс-

490 ПОДВЕДЕМ 
ИТОГИ
нить что-то об интересующем его предмете, но, если вы не умеете 
компоновать факты и идеи нестандартным образом, вам вряд ли 
удастся обнаружить что-нибудь новое. Именно при столкновении 
разнонаправленных идей нередко рождаются новые научные ги-
потезы и произведения искусства.
Многие предпочитают работать линейно. Но это означает, 
что на первом же непреодолимом препятствии, при первых же со-
мнениях в верности выбранного пути путешествие заканчивается. 
Подобно многим писателям и художникам, ученые продвигаются 
вперед скачкообразно. Как правило, это нелинейный процесс. Не-
которые детали головоломки удается понять, другие приходится 
временно отодвигать в сторону и оставлять на потом. Мало кому 
удается до конца разобраться в теории после одного-единственно-
го прочтения. Приходится считать, что когда-нибудь мы до конца 
во всем разберемся, что мы можем себе позволить пока пропу-
стить кое-какие неясности, а потом, добравшись до конца, к ним 
вернуться. Приходится погружаться в тему с головой, чтобы про-
должать работу над ней — и над понятными кусками, и над непо-
нятными.
Известно, что Томас Эдисон однажды заметил: «Гений — это 
один процент вдохновения и 99 процентов пота». А по словам Луи 
Пастера, «в области исследований счастье улыбается только на-
труженному уму». Именно поэтому увлеченные исследователи 
иногда находят ответ на свои вопросы. Но случается, что ответы 
эти находятся совсем не там, где предполагалось. Александр Фле-
минг не искал лекарство от инфекционных болезней. Он просто 
заметил, что грибок уничтожает колонии бактерий Staphylococci
,
изучением которых он в то время занимался, и распознал потенци-
альное терапевтическое значение этого факта, хотя понадобилось 
еще десять лет и труд множества других людей, прежде чем пени-
циллин стал мощным лекарством, по-своему изменившим мир.
Нередко при определенной широте базы рассматриваемых 
вопросов возникают и побочные достижения. Работая над супер-
симметрией, мы с Раманом Сандрамом получили в конце кон-
цов свернутое дополнительное измерение, позволяющее решить 
проблему иерархии. Потом мы еще раз внимательно посмотрели 

ДУМАТЬ ГЛОБАЛЬНО, ДЕЙСТВОВАТЬ ЛОКАЛЬНО 491
на уравнения, перенесли их на более широкий контекст и обна-
ружили, что бесконечное свернутое пространственное измерение 
может существовать, не порождая никаких противоречий с из-
вестными наблюдаемыми фактами или законами природы. Мы 
занимались физикой элементарных частиц — совершенно дру-
гой темой. Но одновременно мы старались удерживать в сознании 
и общую картину мира. Мы не забывали про глобальные вопросы 
о природе пространства даже тогда, когда наше внимание было по-
глощено частными моментами, такими как иерархия масштабов 
масс в Стандартной модели.
Важно, что ни Раман, ни я не были специалистами по теории 
относительности, так что к своим исследованиям мы подошли 
без всякой предвзятости. Ни нам и никому другому в голову бы 
не пришло, что теория гравитации Эйнштейна допускает суще-
ствование невидимого бесконечного измерения, пока уравне-
ния не показали нам, что это возможно. Мы упрямо разбирались 
в следствиях наших уравнений, не зная, что в кругах ученых, за-
нятых теорией относительности, бесконечное дополнительное из-
мерение считалось невозможным.
Тем не менее мы далеко не сразу уверились в том, что правы. 
Ни Раман, ни я не собирались слепо хвататься за радикальную 
идею. Выходить за пределы привычных пространства и времени 
имело смысл только после того, как мы и многие другие физики 
убедились, что традиционные идеи здесь не годятся. Хотя допол-
нительное измерение — достаточно свежая гипотеза, теория от-
носительности Эйнштейна продолжает действовать. Поэтому мы 
могли воспользоваться готовыми уравнениями и математическим 
аппаратом, чтобы понять, как поведет себя наша гипотетическая 
вселенная.
Позже другие использовали результаты этого исследования 
и приняли модель с дополнительными измерениями за отправной 
пункт в собственных поисках новых физических идей, которые, 
возможно, будут применимы в какой-нибудь вселенной без до-
полнительных измерений. Подойдя к этой проблеме буквально, 
физики увидели в ней возможности, которых прежде никто не за-
мечал. Такой подход помог ученым выйти за рамки трехмерности.

492 ПОДВЕДЕМ 
ИТОГИ
Всякому, кто вторгается на новые территории, приходится 
мириться с массой неопределенностей — от них невозможно из-
бавиться, пока проблема не будет решена полностью. Даже если 
вы начинаете с прочного фундамента существующих знаний, то, 
изучая новые явления, вы рано или поздно столкнетесь с неиз-
вестностью и неопределенностью, хотя, конечно, рискуете вы 
при этом куда меньше, чем канатоходец. Не только космонав-
ты, но и ученые, и художники дерзко стремятся «туда, где ни-
кто еще не бывал». Но их дерзость не слепа и не случайна, и они 
не пренебрегают достижениями предшественников, даже если 
речь идет о совершенно новых идеях и безумных экспериментах, 
которые, кажется, и реализовать-то невозможно. Исследовате-
ли стремятся быть готовыми ко всему. Именно для этого нужны 
правила, уравнения и представления о непротиворечивости. Это 
страховка, которая защищает нас во время путешествия по неиз-
вестным землям.
По словам моего коллеги Марка Камионковски, «хорошо быть 
амбициозным и смотреть в будущее». Но главное все-таки — ста-
вить реалистичные цели. Один студент, достигший больших успе-
хов в изучении бизнес-менеджмента, заметил, что базой недавнего 
успешного экономического роста, раздувшегося затем в экономи-
ческий пузырь, в значительной мере была именно креативность. 
Но, заметил он также, недостаток сдерживающих факторов при-
вел к тому, что пузырь лопнул.
В качестве примера противоречивых намерений, которые 
внушают человеку уверенность и осторожность, можно привести 
даже самые важные открытия прошлого. Научный журналист Гэри 
Таубс однажды сказал мне, что ученые — одновременно самые 
уверенные и самые неуверенные люди на свете. Именно это про-
тиворечие гонит их все время вперед: с одной стороны, каждый 
из них уверен в том, что движется вперед, а с другой — самым 
жестким образом проверяет любые свои выводы. Творческий че-
ловек должен верить, что он может добиться многого, и при этом 
постоянно помнить о тех, у которых ничего не получилось.
Выдвигая смелые, подчас даже авантюрные идеи, ученые ино-
гда очень неохотно представляют их миру. Известнейшие ученые 

ДУМАТЬ ГЛОБАЛЬНО, ДЕЙСТВОВАТЬ ЛОКАЛЬНО 493
Исаак Ньютон и Чарльз Дарвин много лет не решались поделиться 
с окружающими своими революционными идеями. Исследования 
Дарвина растянулись на десятилетия, и книга «Происхождение 
видов» вышла лишь после громадного количества наблюдений. 
Ньютоновы «Начала» представили теорию всемирного тяготе-
ния, на разработку которой у автора ушло больше десяти лет. 
Ньютон не публиковал трактат, пока не получил достаточных до-
казательств того, что тела произвольной геометрической формы 
(не только точечные) тоже притягиваются с силой, обратно про-
порциональной квадрату расстояния. Именно в процессе доказа-
тельства этого закона Ньютон разработал методы дифференци-
ального и интегрального исчисления.
Иногда требуется заново сформулировать проблему, чтобы 
увидеть ее в новом свете и заново определить границы, а затем 
найти решение там, где на первый взгляд никакого решения 
и быть не может. Для успеха начатой работы нередко очень важ-
ны упорство и вера — не в бога, а в то, что решение все-таки су-
ществует. Истинные ученые — и вообще творческие люди — ни-
когда не останавливаются, оказавшись в тупике. Если проблема 
не решается одним способом, они пробуют решить ее иначе. Если 
впереди непреодолимое препятствие, они роют тоннель, ищут 
другое направление или поднимаются в воздух и составляют кар-
ту местности. Именно здесь вступает в игру воображение. Чтобы 
продолжать, мы должны верить в то, что ответ реально существует, 
а мир изначально логичен, и эту логику мы в конце концов обя-
зательно обнаружим. Посмотрев на проблему под верным углом, 
можно заметить связи, которые в противном случае обязательно 
пропустишь.
РИС
. 81.
Задача: не отрывая карандаша от бумаги, соединить девять 
точек четырьмя отрезками прямой

494 ПОДВЕДЕМ 
ИТОГИ
В качестве иллюстрации можно привести известную задачу, 
в которой требуется, не отрывая карандаша от бумаги, соединить 
девять точек четырьмя отрезками прямой (рис. 81). Если держать-
ся в пределах образованного точками квадрата, решения у зада-
чи не существует, но ведь никто не задавал вам такого ограни-
чения! Стоит выйти за пределы квадрата, и решение появляется 
(рис. 82). В этот момент вам, возможно, придет в голову, что про-
блему можно переформулировать еще несколькими способами. 
Если точки будут большими, можно ограничиться тремя линиями. 
Если сложить бумагу (или воспользоваться очень широким пером, 
как предложила создателю задачи одна маленькая девочка), хва-
тит и одной линии.
РИС
. 82.
Возможные креативные решения задачи о девяти точках 
включают вариант выхода за пределы квадрата, складывание бумаги 
так, чтобы точки сошлись на одной прямой, и использование широ-
кого пера или грифеля
Эти решения — не обман и не нарушение правил. Правда, они 
были бы обманом, если бы в задаче имелись дополнительные огра-
ничения. К сожалению, система образования зачастую загоняет 
мышление в жесткие рамки, когда человек сам отсекает «лишние» 
возможности. В книге «Кварк и ягуар» (The Quark and the Jaguar) 
Мюррей Гелл-Манн цитирует «историю про барометр» профессо-
ра физики Вашингтонского университета Александра Каландры. 
Суть истории такова: преподаватель, сомневаясь в оценке, задал 
студенту вопрос о том, как можно измерить высоту здания при по-
мощи барометра. Студент ответил, что можно привязать барометр 

ДУМАТЬ ГЛОБАЛЬНО, ДЕЙСТВОВАТЬ ЛОКАЛЬНО 495
к веревке и спустить с крыши на землю, а затем измерить длину 
веревки. Когда преподаватель возразил, что решение должно быть 
основано на законах физики, экзаменуемый предложил измерить 
время падения барометра с крыши или длину тени от барометра 
и от здания в заданное время дня. Студент предложил также один 
нефизический способ: пойти к коменданту и предложить ему 
барометр в обмен на информацию о высоте здания. Возможно, 
это были не те ответы, которые хотел услышать преподаватель. 
Но студент верно — и остроумно — подметил, что личные огра-
ничения преподавателя не входят в условия задачи.
Когда в 1990-е гг. я вместе с другими физиками начала думать 
о дополнительных пространственных измерениях, мы не просто 
стали мыслить шире, мы буквально вышли за пределы знакомого 
трехмерного пространства. Мы размышляли о мире, в котором 
сама сцена, на которой мы решали свои проблемы, неожиданно 
оказалась больше, чем мы думали. Представив себе такой мир, 
мы сумели отыскать в нем потенциальные решения проблем, ко-
торые годами беспокоили специалистов по физике элементарных 
частиц.
Надо заметить, что научные достижения возникают не в ва-
кууме. Они всегда опираются на идеи предшественников. Хоро-
шие ученые прислушиваются друг к другу. Иногда для получения 
верного вопроса или ответа достаточно просто внимательно вы-
слушать, понаблюдать или прочесть чью-то статью. Мы часто со-
трудничаем, привлекая в проект ученых разных специальностей; 
кроме того, это помогает сохранить объективность.
Каждый ученый хочет первым сделать важное открытие; 
тем не менее мы умеем учиться друг у друга и делиться друг с дру-
гом результатами своей работы; умеем мы и работать над одной 
общей темой. Иногда случайная фраза, сказанная кем-то из кол-
лег, становится ключом к интересной проблеме или решению. 
У каждого ученого, конечно, бывают свои озарения, но мы часто 
обмениваемся мыслями, вместе прорабатываем следствия и вно-
сим поправки — или начинаем все сначала, если оказывается, 
что первоначальная идея не работает. Мы постоянно придумываем 
новые гипотезы, одни сохраняем про запас, другие отбрасываем. 

496 ПОДВЕДЕМ 
ИТОГИ
Это наш хлеб. Именно так мы работаем, именно так продвигаемся 
вперед. Это не плохо. Это прогресс.
Одна из важнейших задач, которые я выполняю при работе 
с аспирантами, заключается в том, чтобы внимательно следить, 
не мелькнет ли в их рассуждениях какая-нибудь свежая перспек-
тивная идея, даже если сами они пока не могут как следует ее 
сформулировать; стоит прислушиваться также к критике моих 
построений. Возможно, такой взаимный обмен — лучший способ 
научить творчеству (или, по крайней мере, поддержать его).
Конкуренция тоже играет важную роль в научном процессе — 
впрочем, как и в большинстве других занятий. При обсуждении 
креативности художник Джефф Кунс рассказал нам, что в юности 
его сестра занималась живописью и в какой-то момент он вдруг 
понял, что способен рисовать лучше. Один молодой продюсер объ-
яснил, что конкуренция стимулирует его и его коллег и заставляет 
заимствовать у других лучшие идеи и методы, а значит, и разви-
вать собственные. Известный повар Дэвид Чан выразил анало-
гичную мысль чуть более откровенно. При посещении нового 
ресторана у него иногда возникает мысль: «Это здорово! Почему 
я об этом не подумал?»
Ньютон тянул с публикацией до завершения исследований. 
Но при этом он, вполне вероятно, внимательно следил за сво-
им конкурентом Робертом Гуком, который тоже знал об обрат-
ной пропорциональности квадрату расстояния, но математиче-
ского аппарата для доказательства этого закона у него не было. 
Тем не менее работа Гука, вероятно, подтолкнула Ньютона к пуб-
ликации результатов. Дарвин тоже принял окончательное реше-
ние о публикации, узнав о том, что над аналогичными эволюци-
онными идеями работает некий Альфред Рассел Уоллес и, если 
он еще немного потянет с публикацией, слава первооткрывателя 
достанется конкуренту. И Дарвин, и Ньютон хотели полностью 
прояснить для себя свои теории, прежде чем публиковать их, и ра-
ботали над ними до полной уверенности — или по крайней мере 
пока их не стали догонять конкуренты.
Вселенная то и дело дает нам понять, что она умнее нас. 
Уравнения или наблюдения подсказывают новые идеи, которые 

ДУМАТЬ ГЛОБАЛЬНО, ДЕЙСТВОВАТЬ ЛОКАЛЬНО 497
еще недавно никому не приходили в голову и для подтвержде-
ния которых в будущем потребуются оригинальные, креативные 
эксперименты. Без неопровержимых экспериментальных свиде-
тельств ни один ученый не придумал бы квантовую механику; 
я подозреваю, что точную структуру ДНК и мириады явлений, 
в сумме образующих жизнь, практически невозможно было бы 
угадать, если бы мы не столкнулись лицом к лицу с «подсказками».
Научные исследования — органичный процесс. Мы вовсе 
не обязательно знаем, к чему идем, но эксперименты и теории слу-
жат нам на этом пути ценными проводниками. Подготовка и ма-
стерство, сосредоточенность и упорство, умение задавать нужные 
вопросы и доверять собственному воображению — вот качества, 
которые помогают нам в поиске истины. Полезны также широта 
взглядов, общение с коллегами, желание превзойти предшествен-
ников или коллег и вера в то, что ответы существуют. Какими бы 
мотивами ни руководствовались ученые, каких бы навыков не по-
требовали от них новые теории, исследования будут продолжаться 
и вглубь вещества, и вовне. Мы будем с нетерпением ждать инфор-
мации об открытии новых законов жизни, которых еще немало 
скрыто во Вселенной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Когда я впервые увидела сообщения немецких СМИ о моих иссле-
дованиях и о моей книге «Закрученные пассажи», меня удивило 
постоянное присутствие в текстах словосочетания «край Вселен-
ной». Оказалось, что эта фраза, на первый взгляд случайная, объ-
ясняется очень просто: так переводит мою фамилию на немецкий 
язык компьютер
*
.
Тем не менее мы действительно стоим в определенном смыс-
ле на краю Вселенной — как на малых масштабах, так и на боль-
ших. Ученые экспериментально исследовали расстояния, начиная 
с 10
–17
см, что соответствует масштабу слабого взаимодействия, 
до 10
30
см (размер Вселенной). Мы не можем заранее сказать, 
на какие масштабы в будущем придется очередной сдвиг пара-
дигмы, но многие ученые сейчас внимательно следят за масшта-
бом слабого взаимодействия, экспериментальное исследование 
которого начинают с помощью БАКа и других инструментов по-
иска скрытой массы. В то же время продолжается теоретическая 
работа по исследованию масштабов энергий — от энергии слабого 
взаимодействия до энергии Планка и далее к еще более крупным 
масштабам. Таким образом мы пытаемся заполнить пробелы в на-
ших представлениях о мире. Наивно думать, что мы все уже знаем. 
Впереди нас почти наверняка ждут новые открытия.
Современная наука во временной перспективе — всего лишь 
миг по историческим меркам. Но успехи технологий и математи-
ки позволили нам за 300 с небольшим лет — начиная с XVII в. — 
пройти громадный путь и приблизиться к пониманию окружаю-
щего мира.
В этой книге рассказывается о том, как специалисты по физике 
высоких энергий и космологи определяют направление исследо-
* По-немецки Rand означает «край» или «грань», а All — «Вселенная». — 

жүктеу/скачать 8,11 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: