Смолин, Ли

Родился в 1955 году в семье инженера-химика Майкла Джеймса Смолина (1931—2020)^[7] и драматурга Полины Смолин (урождённой Сельман, 1932—2017) — из семей еврейских эмигрантов из Восточной Европы, прибывших в США в начале 1930-х годов^[8]. Брат — профессор юриспруденции Дэвид Смолин^[9]. С 1975 года, по окончании колледжа, учился в Гарвардском университете, где защитил диссертацию по теоретической физике (1979). После этого занимал постдокторские должности в Институте перспективных исследований в Принстоне, Институте теоретической физики в Санта-Барбаре (ныне Институт теоретической физики Кавли) и Институт Энрико Ферми при Чикагском университете^[10]. С 2001 года работает в городе Ватерлоо, Канада.

Жена — Дина Грейзер (Dina Graser), юрист. У пары есть ребёнок^[11].

Смолин в своих работах исследовал возможность объединения квантовой гравитации, петлевой квантовой гравитации и теории струн в единую теорию. Различные аспекты этого объединения затрагивают космологию, основания квантовой механики и теорию элементарных частиц^[12].

Смолин — автор оригинальной идеи «размножения вселенных» (fecund universes), называемой также теорией «космологического естественного отбора» (CNS, Cosmological Natural Selection). Согласно этой гипотезе, «по ту сторону» чёрной дыры возникает новая вселенная, в которой фундаментальные физические постоянные могут отличаться от значений для вселенной, содержащей эту чёрную дыру. Разумные наблюдатели могут появиться в тех вселенных, где значения фундаментальных постоянных благоприятствуют появлению жизни. Процесс напоминает мутации в ходе биологического естественного отбора. Подробное описание своей гипотезы Смолин опубликовал в книге «Жизнь Космоса» (The Life of the Cosmos, 1999^[13]). По мнению Смолина, его модель лучше, чем антропный принцип, объясняет «тонкую настройку Вселенной», необходимую для появления жизни, так как имеет два важных преимущества^[14]:

1. В отличие от антропного принципа, модель Смолина имеет физические следствия, которые поддаются опытной проверк;
2. Жизнь во множественных вселенных возникает не случайным образом, а закономерно: больше «потомков» в ходе отбора имеют те вселенные, параметры которых приводят к возникновению большего числа чёрных дыр, и эти же параметры, по предположению Смолина, благоприятствуют возможности зарождения жизни.

Ряд физиков и философов отнеслись к идее Смолина достаточно скептически^[15][16]. Одним из проверяемых предсказаний гипотезы был верхний предел массы для нейтронных звёзд (около двух масс Солнца), который, по мнению критиков, был опровергнут последующими астрономическими открытиями более массивных объектов^[17]. Оппонентом Смолина выступил известный космолог Леонард Сасскинд, который, тем не менее, оценил эту гипотезу достаточно высоко^[18]. Сасскинд утверждал, что наша Вселенная не выглядит максимально оптимизированной для производства чёрных дыр, а современное понимание их физики (в частности, голографический принцип и сохранение информации) не допускает безвозвратной передачи информации в новую вселенную^[19]. Дискуссия Смолина и Сасскинда (2004) о роли антропного принципа в науке вызвала большой интерес научной общественности^[20]. В то же время исследования в рамках петлевой квантовой гравитации, одним из создателей которой является Смолин, обеспечивали теоретическую основу для механизма рождения новых вселенных, предлагая сценарий «квантового отскока», заменяющего сингулярность^[21].

В 2006 году Смолин опубликовал книгу «Неприятности с физикой» (The Trouble with Physics), также вызвавшую широкий резонанс. В ней он перечислил важнейшие проблемы современной физики, к которым отнёс:

1. Объединение квантовой теории и Общей теории относительности (квантовая гравитация, или «теория всего»). Смолин высказал мнение, что такое объединение может потребовать радикального пересмотра оснований физики, относящихся к пониманию сущности времени^[22].
2. Решение проблемы обоснования квантовой механики. По мнению Смолина, эту проблему можно решить одним из 3 способов.
   • Создание такого языка описания существующей теории, для которого разделение мира на «систему» и «наблюдателя» было бы внутренне присущим качеством теории.
   • Создание новой, «реалистической» интерпретации теории, в которой понятия «измерения» и «наблюдения» не играли бы роли.
   • Разработка новой теории, обеспечивающей более глубокое понимание природы.
3. Единая теория частиц и сил как проявлений одной фундаментальной сущности.
4. Ответ на вопрос: как фундаментальные константы получили свои значения. Возможно, этот ответ вытекает из решения 3-й проблемы.
5. Исследование сущности тёмной материи и тёмной энергии, и прежде всего выяснение вопроса, являются ли они новыми физическими объектами или результатом применения современных физических теорий вне пределов той области, где они справедливы.

Смолин констатировал, что за последние 30 лет (по состоянию на 2006 год) физики не добились никакого прогресса ни в одной из перечисленных фундаментальных областей. Одновременно он выразил протест против неоправданного засилья работ по теории струн (в ущерб альтернативным подходам и другим областям исследований). Книга вызвала негодование ряда физиков, но были и публикации в поддержку позиции Смолина^[23]. В последующих работах, таких как «Возвращение времени» (2013), Смолин продолжил развивать свои взгляды на фундаментальную природу времени и эволюционирующие законы физики.

В последующие годы Ли Смолин продолжил развивать идеи, изложенные в книге «Неприятности с физикой», сосредоточившись на фундаментальной природе времени и основах квантовой механики. В своей книге «Возвращение времени: от кризиса в физике к будущему Вселенной» (Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe, 2013) он выдвинул радикальный тезис о том, что время реально и фундаментально, а законы физики эволюционируют вместе со Вселенной^[24]. Эта позиция бросала вызов концепции «блоковой вселенной» Эйнштейна, где прошлое, настоящее и будущее равноправны. Книга вызвала преимущественно критическую реакцию в научном сообществе. Физики, в частности Сабина Хоссенфельдер^[25], Филип Гиббс^[26] и Питер Войт^[27], отмечали, что аргументы Смолина носят скорее философский, чем строго научный характер, и являются возвратом к доэйнштейновскому пониманию времени.

Смолин формализовал эти взгляды в ряде научных работ. В статье «Темпоральный натурализм» (Temporal naturalism, 2013) он противопоставил свой подход, где время реально, а законы эволюционируют, доминирующему «вневременному натурализму»^[28]. Совместно с Мариной Кортес он разработал модель «энергетических причинных множеств», где Вселенная описывается как необратимый процесс уникальных событий; эта работа в 2014 году была удостоена премии по космологии Бухальтера^[29][30]. Дальнейшее развитие эти идеи получили в книге «Единственная Вселенная и реальность времени» (The Singular Universe and the Reality of Time, 2014), написанной в соавторстве с философом Роберто Мангабейрой Унгером.

В книге «Незавершённая революция Эйнштейна: В поисках того, что лежит за пределами квантовой теории» (Einstein’s Unfinished Revolution: The Search for What Lies Beyond the Quantum, 2019) Смолин сместил фокус на основы квантовой механики^[31]. Он заявил, что теория неполна, а её парадоксы неразрешимы в рамках существующих интерпретаций. Смолин раскритиковал копенгагенскую интерпретацию как «антиреалистскую» и призвал к созданию новой, «реалистской» теории, которая давала бы объективное описание реальности на атомном уровне, продолжая миссию, начатую Эйнштейном^[32].

Для решения этих проблем Смолин предложил несколько гипотез. Интерпретация реальных ансамблей (Real Ensemble Interpretation) предполагает, что квантовое состояние описывает не отдельную систему, а реально существующий во Вселенной ансамбль идентичных систем, которые могут нелокально взаимодействовать друг с другом. Макроскопические объекты, будучи уникальными, не имеют аналогов в ансамбле и потому ведут себя классически^[33]. Более поздняя и всеобъемлющая теория причинных взглядов (Causal Theory of Views) постулирует, что фундаментальными элементами реальности являются не частицы в пространстве, а «события» и их «взгляды» — информация (в виде энергии и импульса), полученная из их причинного прошлого^[34]. В этой модели, основанной на реляционной философии Лейбница, пространство является эмерджентным (возникающим) свойством, а динамика Вселенной определяется принципом максимизации разнообразия этих «взглядов»^[35].

Хотя исчерпывающий список учеников Ли Смолина составить затруднительно, некоторые из его бывших аспирантов добились известности в научных кругах. В их числе:

• Чанда Прескод-Вайнштейн — американский космолог-теоретик, физик элементарных частиц, адъюнкт-профессор физики и астрономии, а также преподаватель в области женских и гендерных исследований в Университете Нью-Гэмпшира. Её докторская диссертация (2010) была написана под руководством Ли Смолина и Ниаеша Афшорди^[36]. Прескод-Вайнштейн известна работами в области космологии, тёмной материи и инфляции, а также как популяризатор науки. Является автором книги «Неупорядоченный космос: путешествие в тёмную материю, пространство-время и несбывшиеся мечты» (The Disordered Cosmos: A Journey into Dark Matter, Spacetime, and Dreams Deferred). Журнал Nature включил её в список «десяти человек, которые помогли сформировать науку в 2020 году», а Американское физическое общество наградило её премией Эдварда Буше в 2021 году^[37].
• Бернд Брюгманн (Bernd Brügmann) — профессор и заведующий кафедрой теории гравитации в Йенском университете имени Фридриха Шиллера в Германии. Его исследования сосредоточены на физике и астрофизике чёрных дыр, нейтронных звёзд и гравитационных волн^[38].
• Сет Мейджор (Seth Major) — профессор в Гамильтон-колледже. Его исследования посвящены квантовой гравитации и феноменологии квантовой геометрии^[39].
• Анджей Банбурски (Andrzej Banburski) — главный научный сотрудник в Microsoft Research, где занимается глубоким обучением и искусственным интеллектом. Защитил докторскую диссертацию по квантовой гравитации в Институт теоретической физики «Периметр»^[40].
• Клеман Делькамп (Clément Delcamp) — научный сотрудник CNRS в Институте высших научных исследований (IHES) во Франции. Его работа находится на стыке теории конденсированного состояния и алгебраической топологии^[37].
• Илай Хокинс (Eli Hawkins) — преподаватель на математическом факультете Йоркского университета в Великобритании. Его исследования включают некоммутативную геометрию и квантовую гравитацию^[41].
• Йи Линг (Yi Ling) — учёный, получившая степень доктора философии в Университете штата Пенсильвания под руководством Смолина. Является соучредителем компании Shiok Meats, занимающейся разработкой альтернативных морепродуктов, за что получила премию Nikkei Asia Award^[38].

• 2007: приз Этторе Майораны (Приз Майораны).
• 2009: памятная премия Клопстега от Американская ассоциация преподавателей физики^[42].
• 2013: медаль Бриллиантового юбилея королевы Елизаветы II^[43].
• 2014: премию в области космологии Buchalter Cosmology Prize^[44].
• 2016: премия PROSE в категории «Космология и астрономия» за книгу «The Singular Universe and the Reality of Time» (совместно с Роберто Мангабейрой Унгером)^[45].
• 2017: грант на проведение исследований (Discovery Grant) от Совета по естественным наукам и инженерным исследованиям Канады (NSERC).

• 1999. The Life of the Cosmos.
• 2001. Three Roads to Quantum Gravity.
• 2006. The Trouble With Physics: The Rise of String Theory, the Fall of a Science, and What Comes Next. Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-55105-7.
• 2013. Возвращение времени. От античной космогонии к космологии будущего ISBN 978-0-547-51172-6.
• 2014: (with Roberto Mangabeira Unger R.) The Singular Universe and the Reality of Time: A Proposal in Natural Philosophy, Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-07406-4.
• 2019: Einstein’s Unfinished Revolution: The Search for What Lies Beyond the Quantum, Penguin Press. ISBN 978-1-59420-619-1

Книги Ли Смолина были переведены на многие языки мира.

• Неполный список работ Смолина.