Може ли една теория да умре?


През 1996 г. теоретикът Джонатан Фън присъства на семинар за търсене на нови частици, предсказани от математически елегантната теория на суперсиметрията. Говорителят беше оптимист, че изследователите ще намерят частиците в масивни колайдери като Tevatron, който тогава е в експлоатация в Националната ускорителна лаборатория Fermi на Министерството на енергетиката на САЩ или Големия адронен ускорител, който тогава се строи в CERN.

Фън забеляза Бруно Зумино, един от основателите на Supersymmetry, сред публиката. Реакцията на Зумино към разговора обърка Фън.

„Той напусна семинара, клатейки глава“, казва Фън, който сега е професор в Калифорнийския университет, Ървайн. „Мислех, че ще се радва, че цяла армия от хора търси неговата теория. Тогава защо поклати глава?”

Фън настигна изтъкнатия теоретик по време на кафе паузата. Той все още си спомня какво му каза Зумино: „Никога не съм мислил, че ще бъде толкова трудно. Ако е толкова трудно, те никога няма да го намерят.”

Отговорът на Зумино даде на Фън представа за взаимодействието между теорията и експеримента.

Зумино почина през 2014 г. на 91-годишна възраст. Tevatron така и не намери предвидените частици, а LHC все още не е намерил никакви доказателства за тяхното съществуване. И все пак суперсиметрията все още е популярна теория.

Думата за търсене „Суперсиметрия“ генерира 15 107 резултата в хранилището на научни статии arXiv.org. Това е средно 1,3 статии на ден от 1991 г., когато стартира arXiv.org. (Последният документ е изпратен преди 2 дни.)

Защо Суперсиметрията продължава да процъфтява след десетилетия на нулеви резултати? Според теоретика Флип Танедо, това е защото „това е страхотна теория“.

„Една страхотна теория не трябва да е „правилна““, казва Танедо, асистент в Калифорнийския университет, Ривърсайд. „Страхотните идеи са вечни, дори ако изглежда, че не отговарят на конкретен проблем.“

Математическите формулировки на суперсиметрията сега се прилагат в космологията, кондензираната материя, оптиката и много други области на изследване. Това е така, защото теориите – като теоретиците, които ги създават – са по своята същност социални.

„Има образа на теоретик като този самотен гений сам в колиба в гората“, казва Фън. „Това е пълен мит. Теорията е изключително социална дейност.”

Подобно на художниците, теоретиците винаги търсят нови обрати на старите идеи, казва Танедо. „Моне не се събуди една сутрин с мисълта, че това е правилният начин да нарисувате светлината, отразяваща се от повърхности. Ти практикуваш и го разбираш.”

Поради тази причина теориите рядко умират. Вместо това те растат, се сливат и променят формата си, тъй като са повлияни от нови експериментални данни и култивирани от нови хора. Ключът е да се задържи вниманието на тези хора.

Фън си спомня, когато Supersymmetry и друга идея, наречена Technicolor, са били считани за еднакво благоприятни. Но тогава резултатите от Големия електронно-позитронен колайдер в CERN нанесоха удар на Technicolor.

„Беше ми интересно да видя как данните се усвояват от някои хора, а не от други“, казва Фън. „Някои хора взеха данните, разгледаха най-очевидните последици и се заеха с тях. Но други се опитаха да вместят данните в своите теоретични рамки, дори ако трябваше да правят математическа гимнастика, за да работят.

По това време Фън кандидатства за постдокторски изследователски позиции. Той обмисляше място с много „заклети“ защитници на Technicolor. Той се консултира с ментора Леонард Съскинд, който е сред първите хора, които работят върху теорията.

За изненада на Фън, Съскинд го насърчи да помисли два пъти: някои хора просто никога не се променят, каза той, и полето ще ги подмине. “[Susskind] беше един от бащите на Technicolor и имаше много инвестиции в теорията, но той отиде с новите данни и продължи напред“, казва Фън.

Днес Фън казва, че оценява, че теоретичната физика се нуждае от комбинация от хора, които са леки на краката си, и други, които са по-упорити.

„Искаме хора, които са пъргави и могат да се адаптират към това, което природата ни хвърля по-нататък“, казва той. „Но от друга страна, академичните среди са трудни и възнаграждават хората, които са упорити и решителни. И ние искаме такива хора.”

Дали една теория живее зависи от учените, както експериментатори, така и теоретици. Експерименталните резултати могат да подкрепят теорията с подкрепящи доказателства или да я поставят под съмнение. Когато това се случи, теоретиците трябва да решат дали — и как — тази теория може да бъде преоткрита.

„Истинска тънка линия е да вървиш“, казва Фън, „да си сигурен в убежденията си и да желаеш да се изправиш срещу цяла общност, която ти казва, че това, което правиш, е безполезно, но също така да можеш да превключваш, когато данните ти казват нещо друго.”