И что же делать?

Итак, мы установили, что современная физика «увязла в частностях», и назвали несколько возможных причин такого положения вещей. Несомненно, умей нынешняя математика решать фундаментальные физические уравнения (такие как уравнения Максвелла, уравнение Шредингера, уравнение Навье-Стокса) для более широкого класса начальных/граничных условий, большая часть современных физических исследований (экспериментальных, модельных, численных) была бы просто не нужна. Речь идет даже и не только об этих уравнениях. Практически везде, где физика уперлась в тупик, она уперлась в несовершенство математики. Это так для приснопамятной задачи трех тел, это так для упоминавшейся теории струн, это так для поиска уравнения состояния жидкости.

Почему математика до сих пор не нашла способа решать нужные уравнения? Здесь есть несколько ответов. Возможно, потому, что они объективно слишком сложны. Возможно (и, как кажется автору, скорее всего) потому, что большая часть выдающихся математиков занята другими задачами. Наконец – и это важно – возможно, мы неправы в самом «до сих пор».

Вглядываясь в прошлое, мы смотрим в перевернутый бинокль. События, далекие от нас, кажутся нам близкими друг к другу. Кардано и Лейбница разделяло полтора столетия. Но со времен Шредингера и Гильберта еще не прошло и ста лет. Одно (опять-таки, только одно) из направлений современной математики – сведение всего зоопарка математических объектов к единому формализму, выработка языка, общего для всей математики. Возможно, это и окажется вожделенный нами язык решения «проклятых уравнений». Возможно, впрочем, что и нет, да и сколько придется ждать сведения математики к единому формализму – неизвестно. Как, кстати, и возможен ли он вообще. Двадцатый век приучил математиков осторожнее относиться к утопиям[16]. Но полезно помнить, что такие верные друзья физиков как вектор и тензор – тоже достаточно молодые понятия. Язык физики совершенствуется, кто знает…

Но все-таки – что мы можем сделать, помимо ожидания благодати? Этот вопрос вынесен в заголовок статьи. С молчаливого позволения читателя, автор начнет с того, чего делать не следует.

Да, вероятно, большая часть выдающихся математических умов занято в не связанных с физикой областях математики – хотя бы потому, что эти области куда обширнее. Но не следует каким-то образом ограничивать доступ в эти области, чтобы молодым талантам «некуда было деваться, кроме как…» Любовь к физике не дает нам права решать, какая область человеческого знания важнее.

Да, вероятно, большая часть современных физических исследований при должном уровне развития математики была бы просто не нужна. И да, большая часть исследователей, вероятно, не настолько талантлива, чтобы открыть что-нибудь значительное. Но не следует ограничивать доступ в лаборатории или вводить какой-то ценз «по таланту» (да и каким образом?). Во-вторых, должного уровня развития математики неизвестно сколько придется ждать. А во-первых, повторим главный аргумент – не человечество для науки, а наука для человечества. Стремление создавать новое знание – одно из самых высоких стремлений человека, и лишать его такой возможности – преступно. Стремление это и без того не слишком часто встречается. Не следует также пытаться перенаправить этот поток на математическое обеспечение физики. Главный аргумент все тот же, да и вряд ли из человека, мечтающего быть экспериментатором, выйдет хороший математик.

Что же делать все-таки следует?

Следует пропагандировать то, что называется «математической физикой». Назначение премий на баснословные суммы представляется бесполезным. Конечно, ученые далеко не все такие же бессребреники, как Григорий Перельман (как бы того ни хотелось власть предержащим), но все же человек, способный решить такое уравнение, скорее всего будет движим не суммой премии, а научным честолюбием или любопытством. Эффективным кажется привлечение молодых. Выделение отдельных факультетов математической физики (отметим, что при нынешних объеме и дифференциации точных наук специальность «(просто) математик», как и «(просто) физик», является архаикой). Написание хороших книг, доступных для учащихся физико-математических школ и лицеев – чтобы были битком набиты нерешенными проблемами и читались, как детектив. В общем, не мешая никому выбрать себе область по вкусу, грамотно подогреть интерес к требуемой. Поможет ли? Не исключено. Гаусс долго сомневался, кем ему стать – лингвистом или математиком (кстати, прекрасный пример для любителей делить человечество на «физиков» и «лириков»), и только первое математическое открытие убедило его принять эту стезю. Наша задача – привлечь сомневающихся. Здесь, конечно, многое зависит от того, насколько искренне, от души это будет делаться. Команда физиков-энтузиастов здесь полезна, государственная программа – вредна.

Но есть еще одно дело, которым давно следует заняться – и во всей науке, а не в одной только физике. Это упорядочивание получаемых и уже полученных данных.

Нет сомнения, что существующая система «журнал - статья» устарела. Она была хороша для первых десятилетий прошлого века, когда данные не поступали в таких гигантских масштабах. Современный научный мир захлебывается в информации. Конечно, есть средства, облегчающие ее поиск. В эпоху Интернета появились базы данных, содержащие научные статьи, с возможностью поиска по названию, автору, году или ключевым словам (ключевые слова определяются автором статьи и вносятся в специально существующий раздел). Аннотация также сильно упрощает жизнь, так как позволяет решить, стоит ли читать полный текст. Но эти средства, снимая остроту проблемы, не решают ее. Вычленение нужной информации из статей по-прежнему остается делом исследователя.

Конечно, в базы данных объединяются не только статьи, но и сами результаты исследований. Например, в астрономии, где актуальны многочисленные каталоги небесных объектов, существуют ресурсы, облегчающие поиск по ним[17].

Однако базами данных до сих пор охвачены не все области, которые в этом нуждаются. В той же астрономии, например, до сих пор нет ни одной базы данных по активным ядрам галактик. Исследователям, желающим навести какую-то статистику, приходится выковыривать данные из оригинальных статей. Безусловно, создание баз данных по всем областям, где это востребовано, должно продолжаться.

Однако и базы данных – не панацея, да и не последнее слово в системах хранения информации. База данных составляются по конкретным узким областям науки (в нашем случае физики), а потому понятны и полезны лишь специалисту в этой области. Между тем одна из основных проблем, снижающих эффективность науки – ее растущая дифференциация, из-за которой исследователь упускает полезные достижения в смежных областях и в многажды здесь помянутой математике.

Как автор представляет себе решение? С математики можно и начать. Допустим, специалист-физик в своей работе наткнулся на незнакомое уравнение. У него должна быть возможность ввести это уравнение в окошко поиска (уж что-то, а математические формулы заведомо поддаются абсолютно строгой идентификации) и проверить, что мировая математика (о которой он, как специалист в другой области, знает лишь то, что преподавали в институте – то есть то, что устарело лет на двадцать, а то и на пятьдесят) думает по поводу таких уравнений. Возможно, ему так повезет, что это уравнение имеет аналитическое решение (найденное месяц назад). Если же решения нет (а скорее всего, его нет), уравнение должно быть классифицировано («семихвостое уравнение по хитромудрому типу»), и дана ссылка на то, что математика знает об общих свойствах таких уравнений. Так как он не специалист в этой области, каждый математический термин тоже должен содержать ссылку на то, что он означает. В общем-то, в такой базе должны храниться в виде текста с перекрестными ссылками – и регулярно пополняться – все достижения мировой математики.

Системы такого типа называются базами знаний и являются, наверное, наиболее эффективным из известных сейчас способом получать информацию. Конечно, вышеприведенные дилетантские фантазии автора больше всего напоминают Википедию и могут иметь мало общего с профессиональной реализацией вместилища мировой науки, но потребность в таком вместилище несомненна. И не только для математики, а для всех областей науки. Даже необходимость, а не потребность. Конечно, это потребует необычайно много труда – структурирование уже имеющейся информации, выработка требований к представлению информации во вновь поступающих статьях (это, наверное, будет самым сложным, особенно с учетом быстрого и непредсказуемого развития науки), программная реализация самой базы. В идеале нужна даже не база знаний, а экспертная система, умеющая формировать ответ на поставленный вопрос[18], выявлять формально сходные задачи из других областей и обладать какими-то еще полезными свойствами, которые сейчас назвать трудно. Очень вероятно, что она потребует принципиально новых разработок в области искусственного интеллекта[19]. Это гигантская работа, но она должна быть проделана. Возможно, на данный момент она даже актуальнее, чем сами научные исследования. Ценность добытой информации определяется произведением двух множителей: важности самой информации и количества людей, которому она стала известна. Ценность любого научного результата равна нулю, если о нем никто не узнает. А в условиях все более узкой специализации и все большего объема информации по каждой теме мы быстро придем к такой ситуации, если не будем работать над новыми способами хранения, представления и обработки научных данных. Автор не настолько самовлюблен, чтобы считать себя единственным, кто это понимает – к счастью. В постиндустриальном обществе, где информация играет все большую роль, нечто подобное неизбежно будет создано.

Для развития физики создание такой структуры будет полезно сразу по трем причинам. Во-первых, все результаты, полученные в многочисленных частных (экспериментальных/модельных/численных) исследованиях, будучи максимально доступны и упорядочены, смогут принести максимальную пользу. Выявятся повторы, вскроются противоречия, отсеются ложные результаты. Во-вторых, доступность сведений с переднего фронта математики наверняка принесет физике неоценимую пользу. В-третьих, упорядоченный массив данных будет куда лучшим материалом для анализа и обобщения в тех областях, где актуальна эмпирика – в упомянутой неравновесной термодинамике, например.

Дата добавления: 2015-08-02