«Мост» на суперструнах — часть 1

«Чудеса не противоречат законам природы. Они противоречат лишь нашим представлениям о законах природы».
Епископ Августин «Блаженный» Аврелии (354—430).

Вот так просто и понятно разрешил вечную проблему соотношения науки и чуда епископ Августин «Блаженный» 1600 лет назад. К этому можно добавить только то, что природа наших знаний, к сожа¬лению, такова, что мы никогда не получим окончательно суть, которая не являлась бы проявлением чего-то… Чудеса начинаются там, где обрываются, ускользают от нас причинно-следственные связи явлений.
Начало третьего тысячелетии. Ученые создали представление о нашей физической реальности от микрокосма кварков и электронов до макрокосма планет, звёзд и галактик; и показали, что материей управляет несколько основных сил: притяжения, электромагнитные, слабые и сильные ядерные силы.
Вселенная начала своё существование около 13 млрд. лет тому назад. Возраст галактики Млечный путь, определённый по содержанию бериллия, составляет 12600 (± 800) млн. лет. 4,5 млрд. лет тому назад осколки взорвавшейся звезды, сверхновой, сконцентрировались в нашу Солнечную систему. На протяжении последующих нескольких сотен миллионов лет по причинам, которые, вероятно, никогда не станут известны, одноклеточные организмы, содержащие хитроумные молекулы, называемые ДНК, появились на всё ещё «адской» Земле. Эти «адамовы микробы» дали жизнь и многообразие, путём естественного отбора, удивительному набору более сложных существ, включая Homo sapiens. Вероятно, этот миф, сотворённый учеными, будет жизнеспособным ещё долго, так как у нас вряд ли возникнет лучшее представление о том, как появилась Вселенная и что лежит за её границами. Ученые перешагнули через тот факт, что остались без ответа вопросы: кто родители Адама и Евы, что было раньше — яйцо или курица, — и продолжают поклоняться Его Величеству Случаю.
Но смириться с тем, что «реальность непознаваема», учёные не могли.
Некоторые современные физики склонны полагать, что самые сложные вещи в этом мире являются просто-напросто проявлением одного. Силы. Сути. Энергетической петли.., извивающейся в 11-мер¬ном пространстве… Или тех самых «вибраций», о которых неустанно, на протяжении тысячелетий твердят все религии, берущие начало на Востоке.., мистики, мудрецы…
Фритьоф Капра — американский физик и философ:
«Я с удивлением наблюдаю, как выводы современной теоретической физики всё более и более смыкаются с воззрениями восточной мистики».
Первым современным искателем Ответа был Альберт Эйнштейн. В последние годы жизни он пытался сформулировать теорию, которая соединила бы квантовую механику и его теорию относительности. Целью такой теории было определить, стало ли рождение Вселенной неизбежным или, как он предполагал, «у Бога имелся какой-то выбор при Сотворении Мира?». Современники Эйнштейна без энтузиазма отнеслись к чудачествам стареющего гения.
Но в 70-е годы ситуация изменилась. Учёные последовали логике Джеймса Кларка Максвелла, который в 1865 году сумел объединить две частные теории, с помощью которых описывали электрические и магнитные силы. Согласно уравнениям Максвелла, в электромагнитном поле, составленном из двух полей, могут существовать волнообразные возмущения, которые распространяются с постоянной скоростью, как волны на поверхности пруда. Во-первых, физики показали, что как электричество и магнетизм являются аспектами одной силы, точно так же электромагнетизм и сила слабых ядерных взаимодействий суть проявления скрытой «электрослабой» силы. Во-вторых, разработана также теория сильных ядерных взаимодействий, соединяющих прогоны и нейтроны в ядрах атомов. Эта теория, квантовая хромодинамика, утверждает, что протоны и нейтроны состоят из ещё более элементарных частиц, т.н. кварков. Кварк — это чисто математическая конструкция. У него нет смысла, кроме его математического определения. Свойства кварка — очарованность, цвет, странность — математические свойства, не имеющие аналогов в макроскопическом мире, который мы населяем. За открытие объединяющего порядка среди пугающего разнообразия частиц в потоке, льющемся из ускорителей, Мюррей Гелл-Ман1 в 1969 году получил Нобелевскую премию. Теория кварков Гелл-Мана была широко продемонстрирована на ускорителях и остаётся краеугольным камнем стандартной модели физики частиц. Кстати, свою систему классификации частиц учёный назвал в шутку «восемь дорог к истине», в соответствии с буддийским учением. Теория электрослабой силы и квантовая хромодинамика вместе составляют стандартную модель физики элементарных частиц.
Воодушевлённые успехом, ученые ударились в поиск более глубокой теории, вышли за пределы стандартной модели. Они руководство¬вались желанием достичь более полной симметрии. В поисках теорий с более глубокими симметрия ми теоретики стали обращаться к измерениям более высокого порядка. Точно так же, как космонавт, поднимающийся над двумерной плоскостью Земли, может лучше понять её глобальную симметрию, так и теоретики различают симметрии более высокого порядка, лежащие в основе взаимодействия частиц.
Одна из насущных проблем в физике частиц возникла из определения частиц как точек. Как деление на ноль ведёт к бесконечности и, таким образом, к бессмысленному результату, так и расчёты, включающие подобные точкам частицы, часто заканчиваются чушью. Создав стандартную модель, физики смогли просто выкинуть эти проблемы. Но относительность Эйнштейна, с её искажениями пространства и времени, казалось, требовала более радикального подхода,
В начале 80-х многие поверили, что такой подход найден и представляет его теория суперструн. Эта теория заменила подобные точ¬кам частицы крохотными энергетическими петлями, которые исключали абсурдности, возникающие при расчётах.
Как вибрация струны скрипки порождает различные звуки, так и вибрация этих струн может генерировать все силы и частицы физического косма. Суперструны могли устранить и одну из трудностей физики частиц: возможность того, что не существует никакого окончательного основания для физической реальности, а есть только бесконечная последовательность всё меньших и меньших частиц, вставленных одна в одну, подобно матрёшкам. В соответствии с теорией супер-струн существует фундаментальная шкала, за которой все вопросы, касающиеся пространства и времени, становятся бессмысленными. В конце 80-х выдающийся математик Эдвард Виттен создал теорию, заимствованную из топологии и теории квантового поля, которая позволяет математикам открывать глубокие симметрии между жутко за¬путанными узлами высоких мерностей. За это он получил в 1990 году самую престижную награду в математике — Филдсовскую медаль. Теория предсказала силу тяжести. Тяжесть — следствие теории суперструн.
Вместе с тем существуют бессчётные возможные версии, и теоретики не могут узнать, какая из них правильная. Более того, думают, что суперструны существуют не только в четырёх измерениях, в которых живем мы, но также и в семи дополнительных измерениях, которые не¬которым образом «уплотнены» или сжаты в бесконечно малые шарики в нашей Вселенной. В конце концов, струны также малы в сравнении с протоном, как протон в сравнении с Солнечной системой. В некотором смысле они более отдалены от нас, чем квазары, маячащие у дальнего края видимой Вселенной. Сверхпроводящий супер коллайзер, который, как надеются, должен привести физиков гораздо глубже в микрокосм, чем любой другой предшествующий ускоритель частиц, составил бы 90 километров в диаметре. Для того, чтобы исследовать косм, в котором, как думают, находятся суперструны, физикам придётся строить ускоритель частиц размером в 1000 световых лет в окружности. И даже ускоритель таких размеров не позволит нам увидеть дополнительные измерения, в которых существуют суперструны. Вот почему столь противоречивы отзывы и неоднозначное отношение к данной теории.
Часть 2.

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.