Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Сборник

Что еще важнее, отказ от идеи Вселенной может улучшить наш концептуальный подход к квантовой механике. Квантовая механика не дается пониманию, поскольку она позволяет вещам парить в суперпозициях взаимоисключающих состояний: например, когда фотон проходит одновременно через одну щель и через другую щель или когда кот одновременно мертв и жив. Это бросает вызов всей нашей формальной логике, построенной на булевой алгебре высказываний. Эта логика – просто насмешка над законом исключенного третьего. Хуже того: когда мы действительно наблюдаем что-то, суперпозиция исчезает и перед нами чудесным образом разворачивается единая реальность.

Если

отказаться от идеи Вселенной, все это начинает выглядеть чуть менее похожим на чудо. В конце концов, суперпозиции – это всего лишь наложения систем отсчета. В любой отдельной системе отсчета жизненно важные системы какого-либо животного точно определены. Кот может быть одновременно живым и мертвым, только если вы пытаетесь применить одновременно несколько систем отсчета, исходя из ложной предпосылки, что все они являются частями одной и той же Вселенной.

Наконец, отставка идеи Вселенной может дать нам некоторые полезные подсказки, в то время как физики продвигаются вперед в изучении квантовой гравитации. Например, если у каждого наблюдателя есть своя собственная вселенная, значит, у каждого наблюдателя есть свое собственное гильбертово пространство, свой собственный космический горизонт и своя собственная версия голографии. В этом случае от теории квантовой гравитации требуется, чтобы она дала нам набор согласованных условий, которые можно соотнести с тем, что различные наблюдатели могут экспериментально измерить.

Корректировать свои интуитивные догадки и приспосабливаться к странным истинам, открытым физикой, никогда не бывает легко. Но нам придется смириться с идеей, что есть моя вселенная и есть ваша вселенная – но нет такой вещи, как единая Вселенная.

Частица Хиггса закрывает главу в физике частиц

Хаим Харари

Физик, председатель правления Дэвидсоновского института научного образования, бывший президент Института Вейцмана. Автор книги A View from the Eye of the Storm («Вид из глаза бури»).

Обнаружение частицы Хиггса (она же Божественная частица, она же, по словам Леона Ледермана, Дьявольская частица) предположительно закрывает главу в утверждении Стандартной модели физики частиц – так, во всяком случае, можно прочесть в газетах и услышать в заявлениях из Стокгольма. Теоретическое предсказание этой частицы в середине 1960-х и в самом деле было важным шагом в развитии Стандартной модели. Но в действительности ее обнаружение не отвечает ни на один из остающихся открытыми вопросов, которые не дают покоя теоретикам модели последние 30 лет.

Природа учит нас, что все сущее (впрочем, не все – как насчет темной материи и темной энергии?) сделано из 6 типов кварков (почему 6?) и 6 типов лептонов (почему тоже 6? почему то же самое число?). Они выстроены по четкому шаблону, который в точности повторяется (почему?) 3 раза (почему 3?). Все частицы этой дюжины типов частиц имеют положительный или отрицательный электрический заряд, точно кратный одной трети заряда электрона с множителем 0, 1, 2 или 3 (почему только эти и никакие другие заряды? И почему заряд кварка вообще связан с зарядом лептона?). Массы частиц могут быть описаны только примерно 20 свободными параметрами, не связанными друг с другом и, кажется, взятыми из результатов некой причудливой космической лотереи, различаясь между собой почти на 10 порядков.

Да, теория Хиггса дает нам соблазнительный механизм, который позволяет частицам получить массу и перестать быть безмассовыми. Но как раз это создает проблему. Почему именно эти массы? Кто выбрал именно эти цифры и почему? Может ли быть такое, что вся физика –

и, соответственно, вся наука – основывается на том, что вся материя Вселенной создана из дюжины объектов с совершенно случайной массой, причем ни у кого нет ни малейшего представления об их происхождении?

Эти загадочные параметры массы предположительно отражают ту силу, в которой частица Хиггса «спаривается» с кварками и лептонами. Но это все равно что сказать, что вес дюжины людей отражает тот факт, что, когда они встают на весы, на шкале появляются определенные цифры. Не очень-то удовлетворительное объяснение. Основной вопрос Стандартной модели – тот же, что и вообще у физики: «А что дальше?» Что-то должно последовать за Стандартной моделью, что-то, что разрешит загадку темной материи, темной энергии, массы частиц и их простого, четкого и систематически повторяющегося шаблона.

Частица Хиггса не дает абсолютно ничего нового для решения этих загадок, если только не принять в качестве окончательного ответа, что частица Хиггса – это действительно Божественная частица и что исключительно по Божественному произволению частицы имеют такие именно массы, а не другие. Или, возможно, это не один Бог, а дюжина богов с разными числовыми предпочтениями. Хорошая новость состоит в том, что впереди нас ждут захватывающие открытия, которые расшифруют базовую структуру всего сущего за пределами той временной картины, которую предлагает нам Стандартная модель. У нас еще точно нет Теории Всего – еще и близко не лежало.

Эстетическая мотивация

Сара Демерс

Физик, доцент Йельского университета.

У Стандартной модели физики частиц есть эстетические недостатки, которые заставляют нас спрашивать: почему в ней так много свободных параметров? Почему не существует единой, элегантной фундаментальной силы, которая отвечает за все силы? Почему имеется именно по три поколения у кварков и у лептонов? Почему, раз уже механизм возникновения масс у элементарных частиц нами открыт, взаимодействие всех прочих полей с полем Хиггса так сильно отличается от всех прочих взаимодействий, порождая такой огромный диапазон масс? Почему возникает еще более растянутый диапазон фундаментальных взаимодействий? Потенциальная опасность, которую заключает в себе каждый из этих вопросов, заключается в ответе: «Просто так уж это устроено».

Помимо этой эстетической озабоченности, мы видим противоречия между предсказанием и наблюдением в исследованной Вселенной. Мы пока не нашли источник энергии, которая питает ускоряющееся расширение; нам не хватает барионной материи для того, чтобы объяснить астрономические наблюдения. Мы живем в большом кармане этой материи, который не должен был бы пережить аннигиляцию. Куда бы мы ни посмотрели, мы везде видим доминирование материи над антиматерией – и не видим подходящей причины, которая могла бы объяснить эту асимметрию. Может быть, мы никогда не найдем решений этого набора проблем, но очевидно, что каждая из них требует как минимум дополнительной настройки, а еще лучше – фундаментальной переработки существующих моделей. То есть недостатком изящества дело не исчерпывается.

Экспериментаторы, и я в том числе, пытаются построить эстетически мотивированные (или хотя бы отчасти эстетически мотивированные) теории. После нескольких лет работы Большого адронного коллайдера на грани достижимых энергий и множества точнейших измерений, проведенных над частицами, ядрами и атомами во всем мире, в пространстве параметров «новой физики» были исключены целые обширные области. Теоретики реагировали на это поворотами и дилатациями в своих моделях, приспосабливая их к новым условиям и вынуждая нас работать во все более сложных условиях эксперимента.