Перевірити алгебру гармонією: про зв’язок науки і краси
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Так, саме так: не гармонію алгеброю, як пушкінський Сальєрі, а алгебру – гармонією пропонує перевіряти Олег Мороз в своїй книзі «У пошуках гармонії». Він взявся прослідкувати на прикладі робіт таких вчених, як Коперник, Кеплер, Ейнштейн, Бор, Ландау, і багатьох інших те, що можна назвати естетичною лінією в науковій творчості.
Що ж, думка про красу як найважливіший критерій цінності наукової побудови не раз ставала одним з найважливіших критеріїв його оцінки. «Найвища похвала, яку теоретик може заслужити, показуючи знову виведену формулу, це захоплений вигук його колеги: «Як вона красива!», – наводить Мороз цитату з книги шведського фізика X. Альвена. Якби книга О. Мороза обмежувалася тільки ілюструванням на безлічі прикладів цього положення, вона вже була б корисна як один з таких необхідних зараз містків між наукою і мистецтвом, або ширше – між точними і гуманітарними знаннями.
Але автор, створивши саме з таких прикладів перший поверх будівлі своєї книги, будує на ньому другий поверх, як і годиться, більш високий. Він задається питанням про те, якою мірою відповідає критеріям краси, естетичної досконалості, симетрії сама природа. Втім, точніше буде сказати тут не природа, а космос (згадаємо, до речі, по-грецьки «космос» – порядок).
Отже, слово Олегу Морозу. «Дивна річ, в природі помічається якийсь дивний порядок: щоразу вона створює якесь струнке вчинене спорудження, вселяючи в нас впевненість, що це досконалість – надійна, без підступу, а потім виявляється, що підступ хоч і маленький, дріб’язковий, але все-таки є. Еліпси, за якими обертаються навколо Сонця планети, лише трохи відрізняються від кіл. Це майже кола. Майже… Орбіти всіх планет лежать майже в одній площині. Майже, та не зовсім – ось що цікаво. Сонце являє собою майже ідеальну кулю… якщо копнути глибше, дивним буде тут не те, що ці явища не цілком досконалі, – набагато більш дивно, що вони так близькі до досконалості (якщо розуміти під досконалістю правильну геометричну форму)…
Так само йде справа і з фізичними законами … Ми звикли до того, що будь-який найточніший закон справедливий лише приблизно. Знову можна сказати: «він майже справедливий».
Так розглядає Мороз спочатку природні явища, потім закони природи, потім принципи симетрії, яким по-своєму підкоряються самі закони. І показує, що всюди ми стикаємося з тим же «майже».
Так питається: для чого б природі дражнити нас такою злегка зіпсованою «правильністю»? Чому природа щоразу відмовляється до кінця слідувати «естетичному принципу»?
І далі автор робить наступний важливий крок, пропонує поставити питання інакше: «Чи не підказує нам тут природа, що є істинна досконалість, який її вищий критерій?»
Слідуючи за знаменитим математиком Германом Вейлем, можна розглянути симетрію як норму, від якої люди трохи відхиляються слідом за самою природою. «Не набагато, трішки, щоб з рівним правом можна було сказати: «Світ симетричний!» і «Світ несиметричний!»
Адже навіть та обставина, що будь-який загальний закон природи вірний в будь-якому місці і в будь-який час, на точній мові науки виражається так: закони природи симетричні щодо перенесення експериментальної установки в просторі і часі.
Те, що закони механіки однаково діють і в нерухомій і в рухомій рівномірній та прямолінійній системі тіл, означає: ці закони симетричні щодо рівномірного і прямолінійного переміщення. І так далі, і так далі.
На основі законів симетрії Герман Вейль передбачив в 1929 році існування навіть не нейтрино, а антинейтрино, а Поль Дірак в 1930 році – позитрона, першої цеглинки антиматерії.
Принципи симетрії в сучасній фізиці дозволяють прогнозувати невідомі ще закони природи (як принципи гармонії, що жили в душі стародавніх греків, дозволяли їм вгадувати деякі закони світу).
Але раз так, то ці принципи грають по відношенню до законів приблизно таку ж роль, яку самі закони грають по відношенню до явищ. Схоже, що вони, ці принципи, – нова вища сходинка в ієрархії наших знань про природу. Для них, за висловом Юджина Вігнера, закони природи служать сировиною, як явища служать сировиною для законів.
Симетрія – всім законам закон… Закон краси, що стоїть над всім і вся… Чи це не втілення віковічних пошуків вчених, які жадали світової гармонії!
Автор: Н. Беляніна.