О прогнозе развития физики в 21 веке

Прогнозы - дело неблагодарное, - справедливо пишет в недавно появившейся статье[44] директор Физико-технического института РАН имени А.Ф. Иоффе академик Ж.И. Алферов. И все же решается дать прогноз, который заслуживает внимания, особенно в своей "прикладной" части.

По его мнению, 21 век будет веком атомной энергетики, которая выросла из открытий квантовой физики. Последняя же, наряду с физикой твердого тела, является основой дальнейшего прогресса. Ученые уже умеют укладывать атомы один к одному, в буквальном смысле слова строить новые материалы. Можно сказать, что открыты двери современной алхимии. Стало возможным получать из десятков и сотен атомов частицы совершенно нового вещества. Одно из первых применений так называемых квантовых точек, или искусственных атомов, - создание полупроводниковых лазеров абсолютно нового типа. Из этой области знаний вырастет новое поколение электронных компонент, которое кардинально изменит информатику, ставшую царицей нашей цивилизации.

Далее академик Алферов говорит о трех самых выдающихся, по его оценке, достижениях 20 века, носящих также и прикладной характер и оказавших сильное влияние на развитие современной цивилизации через энергетику, связь и информатику. Это открытие деления урана, открытие транзисторов и лазеров.

Состоится ли в физике новая революция? - задает вопрос академик и продолжает: "Я не жду от физики 21 столетия нового взрыва в области исследования неживой природы, как это произошло в веке нынешнем (т.е. в 20-ом - А.Р.). Сейчас ситуация иная, предпосылок для взрыва нет, кризиса в квантовой физике не наблюдается. В физическом королевстве сейчас по большому счету все в порядке".

Так прогнозирует ситуацию в физике академик Ж.И. Алферов. Конечно, его мнение весомо, особенно в прикладной физике. Что же касается "чистой" науки (т.е. науки, направленной на разрешение своих внутренних трудностей, трудностей, связанных с самим процессом познания), то здесь развитие событий может пойти по совершенно иному сценарию. Квантовый мир, мир микрочастиц требует дальнейших фундаментальных исследований, ибо здесь, как отмечал И.Р. Пригожин, возможно, и проходит интерфейс между духом и материей (также см. выше).

Но я хочу сказать и о большем: пока в физике не созданы представления, объединяющие все 4 взаимодействия, пока не доказано, что число этих взаимодействий ограничивается известными четырьмя (или пока не будут найдены и объединены с существующими ныне не известные взаимодействия), пока не понята причина существования в доступной нам Вселенной известных ныне числовых значений фундаментальных постоянных (скорость света, знак и величина заряда, а также масса электрона и другие) - не может быть покоя в "датском королевстве" физики. Принципиальные проблемы существуют также в физике ядра, что видно на примере сложностей с классификацией микрочастиц.

Вот, что писал о состоянии дел в физике один из крупнейших отечественных физиков академик Я.Б. Зельдович[45]: "Человечество, как никогда, находится на пороге замечательных открытий. Все ярче выступает идея всеобъединяющей физической теории... Возможно, что именно космология окажется пробным камнем для проверки новых теорий... В середине 80-х годов в тугой узел сплетаются самые трудные и самые принципиальные вопросы естествознания". Добавим, что эти вопросы в основном достаются грядущему веку.

А вот прогноз президента Национальной академии наук Украины академика Б.Е. Патона: "...в третьем тысячелетии революционные изменения будут происходить как в естественных и технических науках, так и в социогуманитарных"[46].

Чреватой новыми прозрениями представляется и проблема "физического вакуума" и тесно связанная с ней проблема "большого взрыва" в космологии. Последнюю иногда называют большим мифом (см. например [37]). А ведь с космологией связаны надежды на разрешение известной загадки о том, кто мы, откуда и куда идем.

По мере роста достижений науки познавательная сложность и необычность встающих перед нею задач будут только возрастать. А это поводы для сенсаций и кризиса. Вспомним, например, что накануне 20 века физический небосклон казался достаточно безоблачным, а такая область физики как акустика представлялась "законченной" наукой - открытие новых типов акустических колебаний не "планировалось". Время опрокинуло эти представления и частоты акустических колебаний возросли на несколько порядков величины, появились и неизвестные ранее типы акустических колебаний.

Судя по теоретическим исследованиям, выполненным в самом конце 20 века, физика постепенно освобождается от необходимости наделять электрон свободой воли и, возможно, от необходимости привлечения сознания для описания системы микрочастиц. Частично преодолены трудности в понимании еще одного пласта физической реальности - микромира. Но процесс познания не закончен, и трудности такого рода будут снова возникать, причем на более высоком уровне сложности.

Для преодоления кризиса в физике, если даже считать, что оно произошло, потребовалось почти целое столетие. Сколько времени займет новый кризис? Или, как считает академик Ж.И. Алферов, его не будет? Несмотря на туманность контуров будущих затруднений и открытий в исследовании внешнего мира, сейчас становится почти очевидным, что "спасение" лежит в мире внутреннем, вернее в лучшем понимании того, чем располагает человек как субъект познания. От этого зависят и успехи информатики, а через них - и всех наук, в том числе физики.

И я думаю, что уважаемый Жорес Иванович не будет в претензии, если в числе авторов возможных сенсаций в физике 21 века будут и сотрудники возглавляемого им сегодня института, пусть даже работающие за рубежом.

Разнице прогнозов способствует не только разница во вкладе в науку, в общественном положении, но и разница психологических типов: Ж.И. Алферов - "Гюго", а автор этих строк - "Гамлет".

Что же касается открытий транзистора и лазера, о которых пишет академик Алферов, то о них в этой книге подробно не говорилось, т.к. история физики прослежена здесь в основном до середины 20 века, за что автор может лишь извиниться перед читателями и сказать, что предполагает расширить временные рамки в следующей книге. К тому же, как очевидно успел заметить читатель, речь у нас шла, прежде всего, о тех разделах этой науки, которые дали вклад в постановку или разрешение принципиальных вопросов познания.