Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
281
Я в этом сомневаюсь. Несколько песчинок еще не означают пустыню, но пессимистическая философия может превратить эту пустыню в самореализующееся пророчество. К счастью для науки, скоро завершится строительство нескольких ускорителей, и мы сами сможем увидеть, оказались ли мы перед Сахарой или на берегу не отмеченного на карте океана.
В конце концов, мы должны взглянуть на физику нижних ступенек лестницы, где особую важность приобретает квантовая гравитация, даже несмотря на то, что мы не можем построить ускорители, достаточно мощные, чтобы исследовать эту область. Вселенная является — или, точнее, являлась в момент своего рождения, 15 миллиардов лет назад, — самым мощным из возможных ускорителей. Быть может, если ученые окажутся достаточно проницательными, невидимые останки Большого взрыва, которые, скорее всего, окружают нас повсюду, станут ключом к физике ультравысоких энергий.
Однако многие из лучших и блестящих молодых физиков выбрали другой, чисто теоретический, подход к пониманию материи — подход, в основе которого нет экспериментов и построения которого никогда не демонстрировались. Суперструны — так называется их игра, синтез нескольких наиболее эксцентричных идей, которые когда-либо выдвигались. Согласно этой новой религии пространство имеет девять измерений, а не только те три, которые мы видим. Шесть измерений скручены в крошечный шарик, радиусом которого является длина Планка, а потому они слишком малы, чтобы их мог увидеть наш огромный и неуклюжий вид. Теория суперструн определяет частицы не как точечные структуры, а как крошечные петли, образованные струной. Существует всего один тип струны, а колебания петли в девятимерном пространстве определяют, действует ли она как кварк, как фотон или как еще какая-то частица.
Популярная литература кишит радужными статьями о суперструнах и последующей Теории Всего. Ее сторонников объявляют новыми последователями Эйнштейна, и все физики, работающие со струнами, убеждены, что они стоят на грани окончательного прорыва — полного понимания природы физической вселенной. Так с чем же связана вся эта шумиха?
Суперструны впервые якобы предоставляют нам теорию квантовой гравитации, и за это я готов их наградить. Более того, теория суперструн кажется уникальной или почти уникальной в том, что она не нуждается в измерении. В принципе, массу электрона, массу протона, силу электромагнитного взаимодействия и все другие измеряемые характеристики материи можно вычислить из теории, не прибегая к эксперименту. При 282
Запутавшийся в суперструнах 282
этом ожидается, что правила, которым подчиняются частицы и силы, образующие стандартную теорию — наше успешное описание мира низких энергий, — будут логически выведены из теории суперструн как необходимые следствия.
Но физики, работающие с суперструнами, еще не показали, что их теория действительно работает. Они не могут продемонстрировать, что стандартная теория является логическим следствием теории суперструн. Они даже не могут быть уверены, что их формализм включает описание таких вещей, как протоны и электроны. И они пока не сделали ни одного, пусть даже крошечного, экспериментального предсказания. Но что хуже всего — теория суперструн не является хотя бы логическим следствием некоторого привлекательного набора гипотез о природе. Почему, можете спросить вы, эти теоретики настаивают на девятимерности пространства? Просто потому что в любом другом пространстве теория струн не имеет смысла.
Зарыт ли в конце этого пути клад или нас ожидает только лишь трясина еще более невразумительной математики? Даже самые амбициозные защитники струн полагают, что пройдут еще десятки лет, прежде чем мы узнаем достаточно, чтобы суметь сделать хоть какие-то экспериментальные предсказания. А тем временем, была утрачена историческая связь экспериментальной и теоретической физики. Пока люди, занимающиеся струнами, не могут интерпретировать воспринимаемые нами свойства реального мира, они просто не занимаются физикой. Стоит ли университетам оплачивать их работу и позволять разлагать впечатлительных студентов? Найдут ли работу молодые доктора философии, чья область деятельности ограничивается лишь теорией суперструн, если и когда эти струны лопнут? Быть может, все эти мысли о струнах больше подойдут к математическим факультетам, или даже богословским школам, чем к факультетам физики? Сколько ангелов может танцевать на булавочной головке? Сколько измерений в компактифицируемом многообразии, которое в IO30 раз меньше булавочной головки?
Последний значительный экспериментальный сюрприз в физике частиц — открытие третьего семейства частиц — был преподнесен во время празднования двухсотлетия США. В Калифорнии был найден тау-лептон, а в Иллинойсе показался bottom- или «Ьеаійу»-кварк. Прошло более десяти лет. В Санта-Монике прошла конференция, названная «Четвертое семейство кварков и лептонов», хотя у нас не так уж много экспериментальных свидетельств и не столь сильна теоретическая мотивация, чтобы предполагать существование более чем трех семейств таких частиц. Специалисты по физике частиц настолько отчаялись найти хоть что-то, что можно было бы обсудить, что начали играть в игру «Представим, что... ». Запутавшийся в суперструнах
