Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы

Это хорошие и важные доводы для членов конгресса в пользу поддержки проекта ССК, но они не трогают сердце физика. Наше настойчивое желание увидеть ССК завершенным связано с ощущением, что без этого нам, возможно, не удастся продолжить великое интеллектуальное приключение – поиск окончательных законов природы.

Поздней осенью 1991 г. я отправился в округ Эллис, чтобы посмотреть на место строительства ССК. Как и в большей части этого района Техаса, земля представляла собой слегка холмистую равнину с бесчисленным числом речушек, вдоль которых стояли трехгранные тополя. В это время года земля выглядела некрасиво: главная часть урожая была уже собрана, и поля подготовленные для озимой пшеницы выглядели как сплошная грязь. Только в отдельных местах, где сбор урожая задержался из-за недавних дождей, поля еще белели от хлопка. В небе патрулировали орлы в надежде схватить собирающую колоски мышь. Это не ковбойская страна. В поле я увидел кучку сгрудившихся черных коров и одну белую лошадь. Стада, которые заполняют скотопригонные дворы Форт Уорта, главным образом гонят с ранчо, находящихся далеко на северо-запад от округа Эллис. По дороге к будущему городку ССК хорошие федеральные шоссе типа ферма-рынок постепенно переходят в немощеные окружные дороги, мало чем отличающиеся от грязных дорог, служивших местным хлопководам еще сто лет назад.

Я понял, что доехал до того участка, который был куплен штатом Техас для городка ССК, когда стал встречать забитые досками фермерские дома, ожидающие сноса или перевозки. Примерно в миле к северу можно было увидеть грандиозное новое здание корпуса разработки магнитов. Затем, за молодой дубовой рощицей я увидел высокую буровую установку, которую привезли с нефтяных месторождений на берегу Мексиканского залива, с целью пробурить пробный тоннель шириной 5 м на глубину 80 м до основания остинского мелового отложения. Я подобрал кусочек мела, который добыл бур, и подумал о Томасе Хаксли.

Несмотря на продолжающееся строительство всех зданий и бурение тоннеля, я знал, что финансирование проекта может быть прекращено. Мысленно я мог представить себе, как будут засыпать пробные тоннели и опустеет здание магнитного корпуса, и только у нескольких фермеров останутся постепенно слабеющие воспоминания об огромной научной лаборатории, которую планировали построить в округе Эллис. Возможно, что я находился под влиянием викторианского оптимизма Хаксли, но я не мог поверить, что это случится, или что поиск окончательных законов природы в наши дни будет прекращен.

Никто не может сказать, с помощью какого ускорителя мы сделаем последний шаг к окончательной теории. Я твердо знаю, что эти машины являются необходимым звеном в исторической цепочке великих научных приборов: от сегодняшних ускорителей в Брукхевене, ЦЕРНе, ДЕЗИ, Фермилабе, КЕК и СЛАК к циклотрону Лоуренса, катодной трубке Томсона и еще дальше вглубь времен к спектроскопу Фраунгофера и телескопу Галилея. Будут ли открыты окончательные законы при нашей жизни или нет, все равно замечательно, что мы продолжаем традицию подвергать природу экзамену, вновь и вновь спрашивая, почему все устроено так, как оно есть.

Послесловие ко второму изданию книги. Суперколлайдер один год спустя

Как раз тогда, когда второе издание этой книги ушло в печать в октябре 1993 г., палата представителей проголосовала за прекращение программы строительства Сверхпроводящего суперколлайдера. Хотя в прошлом после таких голосований программу удавалось спасти, похоже, на этот раз решение окончательное. Несомненно, что в ближайшие годы политологи и историки науки не останутся без работы, анализируя это решение, но думаю, что мои комментарии по поводу того, как и почему это случилось, не будут выглядеть слишком поспешными.

24 июня 1993 г. палата представителей повторила свое решение 1992 г. и проголосовала за изъятие финансирования ССК из законопроекта по финансированию энергетики и гидроэнергетики. Это решение не уменьшало финансирование энергетики и не предусматривало увеличение поддержки других областей науки. Просто те суммы, которые предназначались для ССК, стали доступными для поддержки других энергетических проектов. Теперь спасти лабораторию могло только положительное голосование в сенате.

И снова физики из всех уголков США забросили свои письменные столы и лаборатории и собрались летом в Вашингтоне, чтобы лоббировать проект строительства ССК. Театральной кульминацией борьбы за выживание ССК стали дебаты в сенате 29 и 30 сентября 1993 г. Наблюдая за дебатами, я испытывал сюрреалистические ощущения, слушая, как сенаторы в своих выступлениях спорят о существовании хиггсовских бозонов и цитируют в подкрепление своих слов эту книгу. Наконец, 30 сентября сенат 57 голосами против 42 решил продолжить финансирование ССК в полном объеме ($ 640 млн) в соответствии с запросом администрации. Это решение было затем поддержано согласительной комиссией палаты представителей и сената, однако 19 октября палата почти двумя третями голосов отклонила доклад согласительной комиссии и вернула закон о финансировании энергетики в комитет с инструкциями изъять из него финансирование ССК. После этого комитет на своем заседании решил остановить проект.

Почему это произошло? Очевидно, что речь не шла о каких-то трудностях, с которыми столкнулась программа ССК. За тот год, который прошел с момента написания этой книги, под поверхностью округа Эллис в остинских меловых отложениях уже было пройдено 25 км главного туннеля. Завершено здание и частично установлено оборудование линейного ускорителя, первого из серии ускорителей, которые должны разогнать протоны перед началом их пути внутри Суперколлайдера. Завершена работа над 570-метровым туннелем для бустера низких энергий, который должен ускорять поступившие из линейного ускорителя протоны до энергии 12 ГэВ прежде чем запустить их в бустер средних энергий. (По современным стандартам такие энергии кажутся маленькими, но когда я начинал свою работу в физике, энергия 12 ГэВ была недоступна ни одной лаборатории мира.) В Луизиане, Техасе и Вирджинии были построены заводы для массового производства магнитов, которые должны отклонять и фокусировать протоны во время их полета внутри трех бустеров и основного 83-километрового кольца. Рядом с лабораторией разработки магнитов, которую я посетил в 1991 г., появились другие строения – лаборатория тестирования магнитов, лаборатория тестирования ускорительных систем и здание, в котором должны были помещаться огромные холодильные установки и компрессоры для жидкого гелия, необходимого для охлаждения сверхпроводящих магнитов основного кольца. Одна экспериментальная программа – плод труда более тысячи квалифицированных ученых из двадцати четырех стран – была предварительно одобрена, другая близка к завершению.

Не произошло и никаких открытий в области физики элементарных частиц, которые ослабили бы доводы в пользу строительства ССК. Мы все еще безуспешно пытаемся выйти за рамки стандартной модели. Без ССК единственной надеждой остается то, что физики Европы продвинутся вперед со своими проектами и построят аналогичный ускоритель.

Проблемы ССК частично были побочным эффектом не имеющих отношения друг к другу политических веяний. Президент Клинтон продолжал поддерживать проект ССК со стороны администрации, однако, его политическая поддержка была существенно слабее, чем у президента Буша из Техаса, или у президента Рейгана, при котором проект начался. Возможно, самое главное состояло в том, что многие члены конгресса (особенно новые) ощущали необходимость продемонстрировать свою бережливость, проголосовав против финансирования хоть чего-нибудь. Стоимость проекта ССК составляет 0,043 % федерального бюджета, однако проект является удобным политическим символом.

В дебатах по ССК чаще всего звучала нота озабоченности приоритетами. Это действительно серьезный вопрос. Всегда очень трудно тратить деньги на другие дела, видя, как некоторые наши граждане недоедают и не имеют крыши над головой. Но некоторые члены конгресса отмечали, что те преимущества, которые в перспективе получит наше общество, поддерживая фундаментальную науку, перевешивают любой сиюминутный выигрыш, который может быть получен на те деньги, о которых идет речь. С другой стороны, многие члены конгресса, энергично ставившие под сомнение финансирование ССК, регулярно голосовали за другие, значительно менее важные проекты. Более крупные проекты, например космическая станция, пережили этот год не из-за их внутренней ценности, а из-за того, что так много избирателей членов конгресса экономически заинтересованы в этих программах. Возможно, что если бы Суперколлайдер стоил вдвое дороже и обеспечивал вдвое большее число рабочих мест, он бы проскочил легче.