Частица на краю Вселенной. Как охота на бозон Хиггса ведет нас к границам нового мира

Кэрролл Шон

Действующие законы природы очень интересны, но еще интереснее то, что они вообще есть. Законы, известные на сегодняшний день, облечены в точную и элегантную математическую форму. Физик Юджин Вигнер был так восхищен этой особенностью реальности, что заявил: «Результативность математики в естественных науках непостижима». Наша Вселенная не просто сборная солянка из всяких предметов, случайным образом взаимодействующих друг с другом. Она – результат очень целенаправленной и предсказуемой эволюции определенных элементов материи, танец частиц и сил, поставленный гениальным хореографом.

Говоря о «Боге», физики поддаются извечному человеческому стремлению к антропоморфизму, то есть пытаются наделить физический мир человеческими

чертами. «Мысли Бога» – это метафора, смысл которой – «основные законы природы». Мы хотим знать, что это за законы. Более того, мы хотели бы знать, могут ли законы природы быть другими. Вдруг открытые нами законы – всего лишь один из вариантов закономерностей, или в нашем мире есть что-то особенное? Вероятно, мы когда-нибудь сумеем, а может быть, и нет, ответить на этот сложнейший вопрос, но он – из тех, что разжигают любопытство настоящих ученых.

Другой мотив, который заставляет ученых поддаться искушению и апеллировать к Богу в своих рассуждениях о бозоне Хиггса, не так высокодуховен – просто это хорошая реклама. Назвать бозон Хиггса «частицей Бога» может быть и чудовищно неточно, но гениально с точки зрения маркетинга. Физики считают название «частица Бога» ужасным и презирают его, но оно привлекает внимание, и именно поэтому им будут продолжать пользоваться, хотя каждый научный журналист точно знает, что физики думают об этом названии.

Название «частица Бога» заставляет людей замолкнуть и прослушать теле– или радиосообщение до конца. После того как это название стало штампом, несомненно, оно будет использоваться всеми, кто попытается объяснить эту эзотерическую концепцию обычной публике, понимая, что кругом масса других претендентов на ее внимание. Допустим, вы рассказываете, что ищете бозон Хиггса, – сразу большинство телезрителей переключатся на другой канал: а вдруг Кардашьяны [1] как раз сейчас отчебучивают что-то невероятное. А теперь, допустим, вы упомянули частицу Бога. Тут, по крайней мере, на ваши объяснения обратят внимание. Кардашьянов можно будет посмотреть и завтра.

1

«Семейство Кардашьян» – американское реалити-шоу.

Правда, иногда это яркое название создает ученым проблемы. В 1993 году, когда Соединенные Штаты еще не отказались строить Сверхпроводящий суперколлайдер, который должен был стать более мощным, чем БАК, лауреат Нобелевской премии Стивен Вайнберг рассказывал Конгрессу о достоинствах проектируемого ускорителя. В какой-то момент дискуссия приняла неожиданный оборот. Вот фрагмент стенограммы этого заседания.

Харрис Фауэлл, конгрессмен-республиканец от штата Иллинойс: Мне иногда хотелось бы, чтобы все это было описано одним словом, но, похоже, сие невозможно. Я думаю, может быть, доктор Вайнберг, вы подошли немного ближе к этому, и – я не уверен, но я это записал – вы сказали, что подозреваете, все это не случайно, что существуют правила, которые управляют материей, и я законспектировал ваши слова. Но тогда поможет ли это нам найти Бога? Я уверен, что вы не говорили столь определенно, но действительно – позволит ли это нам узнать настолько больше о Вселенной?

Дон Риттер, конгрессмен-республиканец от штата Пенсильвания: Согласится ли джентльмен с этим? Если его машина способна на такое, я поменяю свое отношение и поддержу проект.

Естественно, Вайнберг был не настолько легкомыслен, чтобы на слушаниях в Конгрессе называть бозон Хиггса «частицей Бога». Но соблазн использовать метафору силен, и в разговоре об устройстве мира всегда в какой-то момент кто-нибудь да задаст вопрос, подобный тому, что прозвучал на слушаниях в Конгрессе.

На случай, если у кого-то остались сомнения: ничто из того,

что мы можем найти на Большом адронном коллайдере или могли бы найти на Сверхпроводящем суперколлайдере, не поспособствует человеку в поисках Бога. Зато эти исследования приблизят нас к пониманию основных законов природы.

И последнее

Ледерман и Терези дали бозону Хиггса прозвище «частица Бога» не только потому, что знали – это привлечет к нему внимание (хотя такое соображение, вероятно, приходило им в голову). В конце концов броское название вызвало столько же ругательных отзывов, сколько одобрительных. В предисловии к следующему, переработанному изданию своей книги они грустно констатировали: «Название обидело сразу две категории людей: 1) верующих в Бога и 2) не верящих в Бога. Оно понравилось только тем, кто был между».

Вводя в обиход «частицу Бога», они в действительности только старались подчеркнуть важность бозона Хиггса. У книги, которую вы сейчас читаете, чуть-чуть более скромное название… но только чуть-чуть. Честно говоря, когда я сообщаю физикам название книги – «Частица на краю Вселенной», они почему-то не приходят в неописуемый восторг. Насколько мы знаем, у Вселенной нет никакого «края» ни в смысле границы в пространстве, ни в смысле завершающего момента времени. И если бы во Вселенной оказалось такое место, которое можно было бы назвать краем, нет никаких оснований думать, что там мы непременно нашли бы какую-нибудь частицу. А если бы мы все-таки ее нашли, нет никаких оснований рассчитывать, что это будет бозон Хиггса.

Но, опять же, мы имеем дело с метафорой. Бозон Хиггса – это «крайняя частица» не в пространственном или временном смысле, а в смысле познания. Это последний фрагмент головоломки, разгадав которую мы поймем на глубинном уровне, как устроена обычная материя, из которой состоит окружающий нас мир. И это очень важно.

Тут я должен поспешить, чтобы снова не расстроить моих коллег-физиков, и сказать следующее: бозон Хиггса – это отнюдь не недостающий элемент головоломки, в котором содержатся «абсолютно все ответы на все вопросы». Даже после того как бозон Хиггса найден и его свойства изучены, в физике остается еще много непонятного. В первую очередь это гравитация – сила природы, которую мы не можем до конца объяснить с точки зрения квантовой механики, и бозон Хиггса тут нам не помощник. А еще есть темная материя и темная энергия – таинственные субстанции, которые заполняют Вселенную. Есть (точнее, могут быть) и другие, пока гипотетические, экзотические частицы из тех, что любят придумывать физики-теоретики, но свидетельств существования которых в настоящий момент нет. А кроме того, естественно, есть и другие науки, в которых полно собственных проблем, особо не связанных с физикой элементарных частиц, – от атомной и молекулярной физики, химии, биологии и геологии вплоть до социологии, психологии и экономики. После обнаружения бозона Хиггса у человечества не иссякнет желание и дальше познавать мир.

А теперь, после того как мы сделали все эти реверансы, давайте вернемся к описанию особой роли бозона Хиггса – последнего недостающего элемента Стандартной модели физики элементарных частиц. Стандартная модель объясняет все, с чем мы имеем дело в повседневной жизни (кроме гравитации, которую достаточно легко туда вставить). Кварки, нейтрино и фотоны, тепло, свет и радиоактивность, столы, лифты, и самолеты, телевидение, компьютеры и мобильные телефоны, бактерии, слоны и люди, астероиды, планеты и звезды – все это просто разные способы реализации Стандартной модели в различных обстоятельствах, и все в ней прекрасно согласуется одно с другим. С ее помощью объясняется огромное разнообразие экспериментальных данных, но – при одном условии: если существует бозон Хиггса. Без бозона Хиггса, или чего-то еще более экзотического, что могло бы выполнять его функции, Стандартная модель не работает.