Проверить алгебру гармонией: о связи науки и красоты

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

Да, именно так: не гармонию алгеброй, как пушкинский Сальери, а алгебру — гармонией предлагает поверять Олег Мороз в своей книге «В поисках гармонии». Он взялся проследить на примере работ таких ученых, как Коперник, Кеплер, Эйнштейн, Бор, Ландау, и многих других то, что можно назвать эстетической линией в научном творчестве.

Что же, мысль о красоте как важнейший критерий ценности научного построения не раз становилась одним из важнейших критериев его оценки. «Высочайшая похвала, которую теоретик может заслужить, показывая вновь выведенную формулу, это восторженный возглас его коллеги: «Как она красива!», — приводит Мороз цитату из книги шведского физика X. Альвена. Если бы книга О. Мороза ограничивалась только иллюстрированием на множестве примеров этого положения, она уже была бы полезна как один из таких необходимых сейчас мостиков между наукой и искусством, или шире — между точными и гуманитарными знаниями.

Но автор, создав именно из таких примеров первый этаж здания своей книги, строит на нем второй этаж, как и полагается, более высокий. Он задается вопросом о том, в какой мере отвечает критериям красоты, эстетического совершенства, симметрии сама природа. Впрочем, точнее будет сказать здесь не природа, а космос (вспомним, кстати, по-гречески «космос» — порядок).

Итак, слово Олегу Морозу. «Удивительное дело, в природе замечается какой-то странный порядок: всякий раз она создает некое стройное совершенное сооружение, вселяя в нас уверенность, что это совершенство — надежное, без подвоха, а потом оказывается, что подвох хоть и маленький, пустяковый, но все-таки есть. Эллипсы, по которым обращаются вокруг Солнца планеты, лишь немного отличаются от кругов. Это почти круги. Почти… Орбиты всех планет лежат почти в одной плоскости. Почти, да не совсем — вот что интересно. Солнце представляет собой почти идеальный шар… если копнуть поглубже, удивительным будет здесь не то, что эти явления не вполне совершенны,— гораздо удивительнее, что они так близки к совершенству (если понимать под совершенством правильную геометрическую форму)…

Так же обстоит дело и с физическими законами… Мы привыкли к тому, что любой самый точный закон справедлив лишь приблизительно. Снова можно сказать: «он почти справедлив».

Так рассматривает Мороз сначала природные явления, потом законы природы, потом принципы симметрии, которым по-своему подчиняются самые законы. И показывает, что всюду мы сталкиваемся с тем же «почти».

Так спрашивается: для чего бы природе дразнить нас такой слегка подпорченной «правильностью»? Почему природа всякий раз отказывается до конца следовать «эстетическому принципу»?..

И дальше автор делает следующий важный шаг, предлагает поставить вопрос иначе: «не подсказывает ли нам тут природа, что есть истинное совершенство, каков его высший критерий?»

Следуя за знаменитым математиком Германом Вейлем, можно рассмотреть симметрию как норму, от которой люди чуть отклоняются вслед за самой природой. «Ненамного, чуть-чуть, чтобы с равным правом можно было сказать: «Мир симметричен!» и «Мир несимметричен!»

Ведь даже то обстоятельство, что любой общий закон природы верен в любом месте и в любое время, на точном языке науки выражается так: законы природы симметричны относительно переноса экспериментальной установки в пространстве и времени.

То, что законы механики одинаково действуют и в неподвижной и в движущейся равномерно и прямолинейно системе тел, означает: эти законы симметричны относительно равномерного и прямолинейного перемещения. И так далее, и так далее.

На основе законов симметрии Герман Вейль предсказал в 1929 году существование даже не нейтрино, а антинейтрино, а Поль Дирак в 1930 году — позитрона, первого кирпичика антиматерии.

Принципы симметрии в современной физике позволяют предсказывать неизвестные еще законы природы (как принципы гармонии, жившие в душе древних греков, позволяли им угадывать некоторые законы мира).

Но раз так, то эти принципы играют по отношению к законам примерно такую же роль, какую сами законы играют по отношению к явлениям. Похоже, что они, эти принципы, — новая высшая ступенька в иерархии наших знаний о природе. Для них, по выражению Юджина Вигнера, законы природы служат сырьем, как явления служат сырьем для законов.

Симметрия — всем законам закон… Закон красоты, стоящий над всем и вся… Это ли не воплощение вековечных исканий ученых, жаждавших мировой гармонии!

Автор: Н. Белянина.