Очарование физики - Глэшоу Ш.Л.
ISBN 5-93972-151-6
Скачать (прямая ссылка):
203
вой механики ничем не отличались от тех, что правят сейчас. Воистину plus Qa change, plus c'est la тёте chose1.
В первые мгновения образования Вселенной все было настолько горячим, что физика частиц и ее «зоопарк», населенный кварками и лептонами, обладали верховной властью во всей Вселенной. Линейка свернулась в клубок — это уже не линейка, а змея, которая проглатывает свой-хвост, Ороборос2. Физика микромира — это физика всего космоса. Большое и малое едины. Наши земные ускорители одновременно являются и микроскопами с небесным разрешением, и миниатюрными копиями великого ускорителя, в котором все они находятся, — всей Вселенной.
Объединение большого и малого имеет две стороны. Сама гравитация должна быть квантово-механической теорией: в конечном счете, Бор и Эйнштейн должны примириться. Квантовая гравитация господствует только во время, столь раннее, что температура Вселенной приближается к массе Планка, или наоборот, в масштабе самых маленьких расстояний длины волны Планка - Комптона. И опять змея проглатывает свой хвост, но происходит это при энергиях и расстояниях, далеких от любой возможной лаборатории и присущих самой Вселенной.
Скромная область атомных размеров Бора беспрестанно расширялась вследствие высокомерного редукционизма современного физика, пока не охватила все это дело. Мы по-прежнему сталкиваемся с тайнами в масштабах больших расстояний: Что такое темная материя Вселенной? Почему шаровидные скопления кажутся старше самой Вселенной? Как образуются галактики? И так далее. Однако мы достигли замечательного прогресса в отношении более маленьких масштабов. Мы располагаем тем, что кажется правильной, полной и согласованной теорией, описывающей все известные явления микромира: квантовой хромодинамикой и теорией электрослабых взаимодействий.
Во время отпуска, который я провел на прекрасном острове Ямайка, я обнаружил, что жителям этого острова известен всего один сорт сыра. Они используют его для приготовления пиццы, сэндвичей и омлета. Он называется стандартным сыром. То же самое и в физике частиц. У нас есть одна теория, которая работает, и это хорошая теория. Квантовая хромодинамика и теория электрослабых взаимодействий образует нашу стандартную модель физики частиц. Она используется в космологии, астрофизике, ядерной физике и физике частиц. Выбора действительно нет.
'Чем больше что-то меняется, тем больше оно остается неизменным (фр.) — Прим. пер.
2Ороборос (Ouroboros, Oroboros) — это древний алхимический символ, имеющий форму круга и изображающий змею, которая пожирает свой хвост. Он означает смерть и возрождение, или, в более общем смысле, конфликт между изменчивостью и постоянством — вечно меняющуюся Вселенную. — Прим. любезно предоставлено автором. 204
Есть ли будущее у физики элементарных частиц? 204
Ни одно известное явление не предполагает существования какой-то структуры за рамками стандартной модели. Ни одна измеренная величина не противоречит стандартной модели. В ней нет ни внутренних противоречий, ни свободных концов. Тем не менее, никто не считает стандартную модель удовлетворительным завершением поиска, которым занимаются специалисты по физике частиц. Во-первых, квантовая хро-модинамика (КХД) не обладает той предсказательной способностью, на которую можно рассчитывать. Она не дала наблюдаемый спектр масс адронов. Мы предполагаем, что это вопрос вычислений, который будет решен в процессе дальнейшего изучения и будущего развития вычислительных систем. Но нерешенными остаются другие фундаментальные головоломки.
Почему калибровочная группа является именно тем, чем она является? Почему существует три семейства элементарных фермионов? Существует ли бозон Хиггса или что-то другое? Разве 17 основных частиц и 17 произвольных параметров — не слишком большое количество? Как насчет квантовой теории гравитации?
Вы заметили, что мы сделали большой скачок в сторону? Когда-то мы, специалисты по физике частиц, могли честно претендовать на то, что изучаем предельную структуру обыкновенной материи: от атомов к их ядрам и к различным видам кварков. Ситуация начала меняться около 40 лет назад, когда был открыт мюон. Говорят, что И. А. Раби, как и другие нью-йоркские физики, обожающий китайскую кухню, услышав о мюоне, спросил: «И кто же его заказал?». Это один из немногих вопросов, на которые не удалось ответить студенту Раби, Юлиану Швингеру. И даже студент самого Швингера, искренне ваш автор, еще не знает ответа.
Сегодня к мюону присоединились тау-лептон, странность, очарование, t и 6-кварки. Мы уже не изучаем структуру атома, ибо две трети наших частиц не имеют ничего общего с земной материей. Они скорее являются экзотикой, которую можно обнаружить лишь на больших ускорителях или в осколках, образованных столкновениями космических лучей. Они связаны с «обыкновенной физикой» не больше, чем элементы с номерами 108 и 109 связаны с «обыкновенной химией». Судя по всему, мы пытаемся дать ответ на бесконечно трудный и дорогостоящий второстепенный вопрос. Мы что — потеряли основную нить?
