Пять нерешённых проблем науки

Предисловие представляет книгу как последнюю в трилогии авторов. Первая книга была о больших идеях, которым учёные доверяют благодаря доказательствам, вторая — о лженауке, у которой доказательств нет вовсе. Эта же берёт середину: проблемы, по которым доказательств много, но ни одна гипотеза пока не победила. Проблемы выбраны по объяснительной силе, сложности и долгосрочному влиянию, и к каждой прилагаются рисунки Сидни Харриса, самого известного научного карикатуриста Америки. По словам авторов, наука стала «четырёхсоткилограммовой гориллой» нашей культуры: исследования поглощают огромное количество времени, труда и денег, а их технологические приложения порождают глобальные отрасли.

Глава «Взгляд на науку» начинается с разницы между наукой и технологией. Наука рождается из желания понять мир, технология — из желания изменить жизнь человека. Авторы напоминают знаменитый ответ Фарадея: на вопрос министра финансов Гладстона «а какая от этого польза?» Фарадей ответил: «Не знаю, сэр, но когда-нибудь вы обложите это налогом». Затем шаг за шагом объясняется научный метод — наблюдение, гипотеза, предсказание, эксперимент — на примере «пудинговой» модели атома Томсона.

Лучший пример главы показывает, как наука очищает сама себя. В 1999 году лаборатория в Беркли объявила о синтезе 118-го элемента. Лаборатории Германии, Франции и Японии не смогли повторить результат, не смогла и расширенная команда Беркли, и в итоге лаборатория отозвала заявление. Как пишут авторы, последнее слово всегда за экспериментальными данными, а не за репутацией автора идеи.

Глава о физике называет массу свойством, «которое знает каждый и не может объяснить никто», и раскрывает проблему через историю: кванты Планка, фотоэффект Эйнштейна, принцип неопределённости Гейзенберга, позитрон, предсказанный Дираком и найденный Андерсоном в космических лучах, мюон, встреченный вопросом «кто это заказывал?». Дальше — ускорители, вмешательство Манхэттенского проекта и более сотни новых частиц. Ферми сказал студенту: «Если бы я мог запомнить названия всех этих частиц, я стал бы ботаником». Гелл-Манн даёт имя кваркам, и в 1970-х рождается Стандартная модель.

Насколько точна Стандартная модель, авторы показывают цифрами. В 1947 году Уиллис Лэмб измерил переход между двумя близкими уровнями энергии водорода — 1057,845 МГц, а модель предсказывает 1057,860 МГц: разница примерно в одну стотысячную. Ещё более красивое доказательство даёт сама Вселенная. Доля гелия, образовавшегося в первые минуты после Большого взрыва, зависит от числа семейств частиц: при четырёх семействах она превысила бы 26%, три дают 25%, и измеренное значение — ровно 25%. Запоминается и «призрачная» природа нейтрино: чтобы остановить половину пучка нейтрино, нужен слой свинца толщиной в восемь световых лет.

Сердце главы — критика Стандартной модели. В расчётах она даёт бесконечности, которые приходится убирать «перенормировкой», не объясняет, почему нарушается электрослабая симметрия, и вовсе не учитывает гравитацию. Поле Хиггса, предложенное как источник массы, объясняется двумя прекрасными аналогиями: солдаты, марширующие по грязи, и гости коктейльной вечеринки, которые столпились вокруг знаменитости. Глава завершается М-теорией, суперсимметрией, техницветом и твисторной теорией.

• Карикатуры Сидни Харриса, оживляющие каждую главу
• Научный метод на реальных эпизодах (118-й элемент, лэмбовский сдвиг)
• Итог «Как, кто, где и когда?» в конце каждой главы
• Структура, в которой героями становятся вопросы, а не физики