• Статьи
  • Вопросы и ответы
  • Обучение
  • Библиотека
  • ENG
  • Вы находитесь: » » де РЕПЕНТИНЬИ МАРИ БЕТ - "Большой адронный коллайдер: в поисках "божественной частицы"

    де РЕПЕНТИНЬИ МАРИ БЕТ - "Большой адронный коллайдер: в поисках "божественной частицы"

    0 606
    Все статьи автора: де Репентиньи Мари Бет
    Мари Бет де Репентиньи
     
    При запуске Большого адронного коллайдера (БАК) в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр. Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN) исследователи ставят перед собой две основные цели: обнаружение частицы (бозона) Хиггса, предсказанной в рамках Стандартной Модели, и наблюдение частиц-суперпартнёров в рамках теории суперсимметрии. Объективное рассмотрение этих теорий, наряду с теорией струн, свидетельствует о зыбкости физики высоких энергий и всех попыток теоретиков найти объяснение тонкой настройке нашего мира (указывающей на разумного Творца). Ирония ситуации – в том, что данные фундаментальные теории основаны на слепой вере в огромные числа, которые, как надеются теоретики, дают возможность считать невозможное возможным.
     
    Осенью 1993 года в конгрессе Соединенных Штатов Америки состоялось голосование о дальнейшем финансировании строительства сверхпроводящего суперколлайдера вблизи Ваксахачи, штат Техас. Планировалось, что он станет самым мощным ускорителем частиц в мире, генерирующим 40 триллионов электрон-вольт (ТэВ) энергии, что в двадцать раз больше суммарной энергии коллайдера Тэватрон вблизи Чикаго. К этому моменту в данный проект уже было вложено два миллиарда долларов, а также было вырыто 22 км тоннеля (при общей необходимой длине 87 км). Но проект был прекращён – и это стало ответом всего на один весьма неуместный вопрос. Кто-то их конгрессменов спросил физика-консультанта: «Можем ли мы с помощью этой установки найти Бога?» Если да, то он был готов голосовать за продолжение финансирования. Физик без всякого энтузиазма ответил, что есть возможность обнаружить бозон Хиггса. Зная, насколько сложно обосновать расход двенадцати миллиардов долларов на поиск очередной субатомной частицы, члены Конгресса проголосовали против «великой американской дробилки»1.

    Когда люди отказываются признавать Бога Творцом мироздания и верят в ложь об эволюции, они начинают искать Бога не там, где надо – вплоть до ускорителей частиц! Длинные щупальца дарвинистской философии, стремящейся объяснить возникновение жизни без участия Бога, проникли даже в область теоретической физики. Теории суперсимметрии и струн представляют собой попытки опровергнуть факт тонкой настройки различных параметров окружающего мира, благодаря которой только и возможна жизнь на Земле – в том виде, в котором мы ее знаем. Однако объективное изучение этих теорий показывает, что они несут для эволюционистов ещё больше проблем, которые тем приходится решать в своём стремлении скрыть печать рук Создателя на Его творении.

    Как только американцы отказались от этих исследований в области физики частиц, поставив крест на проекте техасского суперколлайдера, эстафету быстро приняли европейцы – сотрудники CERN, которые продолжили забег, построив в своём международном исследовательском центре Большой адронный коллайдер.

    Простирающийся по обе стороны швейцарско-французской границы, туннель коллайдера с длиной окружности 27 км, обошёлся в 8 миллиардов долларов. Будучи «самым мощным молотом в мире», БАК способен разгонять частицы до энергии 7 ТэВ, по сути, разбивая протоны друг о друга, что позволяет зафиксировать, из чего они состоят, а также создаёт возможность для формирования новых частиц. Протоны за одну секунду совершают 11 тысяч оборотов, достигая скорости, всего на 10 км в час меньшей скорости света и совершая за это время 50 миллионов столкновений. Мощные детекторы частиц регистрируют направление движения и уровень энергии образующихся в результате «обломков» частиц. Каждые пять секунд они записывают объём данных, соответствующий ёмкости DVD-диска.

    Ученые утверждают: коллайдер переносит нас назад к Большому взрыву

    Утверждается, что БАК позволяет увидеть, что происходило спустя доли секунды после Большого взрыва. Делая такое громкое заявление, физики на самом деле подразумевают, что в результате ядерных столкновений они создадут в объёме атомного ядра очень высокую температуру, в 100 000 раз превышающую температуру в недрах Солнца. Учёные, считающие, что такие высокие температуры преобладали во время Большого Взрыва, естественно, предполагают, что они заглянут назад в далёкое прошлое и увидят, откуда же все появилось. Креационисты же в состоянии отделить подобные субъективные выводы о том, что могло бы происходить в не поддающемся наблюдению прошлом, от реальных фактов эмпирической науки и проанализировать информацию, поступающую из БАК, откинув в сторону умозрительные рассуждения эволюционистов.

    На самом деле, огромная энергия, образующаяся в БАКе, должна освободить кварки и образовать кварк-глюонную плазму, в которой свободно перемещаются кварки и глюоны. Элементарные частицы, называемые кварками (они делятся на странные, очарованные, красивые и верхние), могут существовать только в таких экстремальных условиях, какие физики хотят воспроизвести их в БАКе. По мере понижения температуры эти частицы быстро распадаются, оставляя после себя «сохранившиеся» верхние и нижние кварки, наглухо склеенные внутри протонов и нейтронов глюонами, передающими сильное ядерное взаимодействие. Цель эксперимента «ALICE», проводимого с помощью БАКа, состоит как раз в том, чтобы изучить организацию элементарных частиц под действием сильного поля2.
     
    История частицы Хиггса

    Что же представляет собой неуловимый бозона Хиггса, упоминание о котором в Конгрессе США пустило под откос финансирование сверхпроводящего суперколлайдера? Это – недостающий кусочек паззла в картине физики элементарных частиц, именуемой «Стандартной Моделью». Стандартная Модель представляет собой последнее по времени объяснение трёх (из четырёх) известных видов взаимодействий элементарных частиц: электромагнитного, сильного и слабого ядерного взаимодействия.

    Согласно Стандартной модели, электромагнитное и слабое взаимодействия становятся сводимыми друг к другу при энергии приблизительно 1013 ГэВ. БАК предназначен для исследования физических процессов при таком уровне слабого взаимодействия. В соответствии со Стандартной Моделью, все частицы во Вселенной, двигаясь со световой скоростью, при такой энергии будут безмассовыми и не смогут образовать атомы. Когда при остывании первоначального космического «супа» возникает гипотетическое поле Хиггса, симметрия нарушается, электрослабое взаимодействие разрушается, и слабое взаимодействие не может свободно распространяться.

    Поле Хиггса представляет собой предполагаемое скалярное квантовое поле. Лауреат Нобелевской премии Леон Ледерман (Leon Lederman) называл частицу, которая переносит взаимодействие этого поля, «частицей Бога». С его лёгкой руки сложилось представление о бозоне Хиггса как о некоем божественном источнике всей массы Вселенной.

    Такое представление является лишь высокотехнологичной версией древней анимистической ошибки проектирования характеристик Творца на творение: оно искажает научные данные. Поле Хиггса отвечает только за массу элементарных частиц, потому что такие композиты, как протон и нейтрон, обладают связующей энергией, проявляющей себя как масса.

    Тем не менее, созданная Вайнбергом (Weinberg) и Салемом (Salem) модель электрослабого взаимодействия в рамках Стандартной Модели была очень успешной. Их теория предсказала существование трёх частиц, переносящих слабое взаимодействие: бозонов W+, W~ и Z. Все три частицы были обнаружены и обладали свойствами, точно предсказанными теорией.

    На сегодняшний день единственное предсказание Стандартной Модели, которое экспериментально не подтверждено, – это существование бозона Хиггса.

    Как бозоны Хиггса обосновывают Стандартную Модель

    Для того чтобы существование электрослабого взаимодействия было возможно математически, необходимо, чтобы частицы, переносящие это взаимодействие, не имели массы. Эксперименты показывают, что это не так. Следовательно, если частицы не имели массы до того, как по мере охлаждения возникло поле Хиггса, то любые частицы, взаимодействуя с полем Хиггса, приобретают массу – и делают это посредством бозона Хиггса.

    Сложно переоценить важность этой гипотетической частицы для Стандартной Модели. Если физики не найдут её с помощью БАК, им придётся разработать совершенно новую теорию, объясняющую происхождение массы. Ли Смолин (Lee Smolin), автор книги «Проблема с физикой», пишет: «Прежде всего, мы хотим, чтобы БАК распознал частицу Хиггса, бозон массы, являющийся основой поля Хиггса. Если этого не произойдёт, нас ждут большие неприятности»3.

    Итак, только бозон Хиггса может спасти Стандартную Модель.

    Проблема тонкой настройки для массы Хиггса

    Проблема состоит ещё и в том, что никто точно не установил массу бозонов Хиггса, поэтому она рассчитывается «вручную». Но нам известно, что она должна в 120 раз превышать массу протона. Большие различия между массами частиц Стандартной модели (например, масса электрона = 1/1800 массы протона) требуют точной настройки их собственной массы (масса минус квантовые эффекты). Внутренняя масса бозонов (частиц, передающих взаимодействия) и фермионов (частиц материи) пропорциональна массе, исходящей из квантовых эффектов. Поэтому утверждается, что их массы «фиксированы». Другими словами, если их собственная масса мала, то и их общая масса будет мала.

    Бозон Хиггса, как уже говорилось, остаётся единственным уязвимым местом Стандартной модели. Он взаимодействует с самим собой, испуская и поглощая частицы, энергия которых проявляется как масса. Единственный способ не допустить, чтобы эта масса достигла массы Планка (т.е. не возросла в 1016 раза), когда начинают проявляться эффекты квантовой гравитации, – это тонко настроить множество постоянных величин Стандартной модели с точностью до 32 десятичных знаков. Если ошибиться хотя бы в одном из этих 32 десятичных знаков, масса частиц Хиггса станет слишком большой. Удивительно тонкая настройка, требующаяся для поддержания низкой массы частицы Хиггса, многократно искусней, чем точность, с которой необходимо поставить карандаш на тонко отточенный конец грифеля, чтобы он удержал равновесие. Речь идёт о небезызвестной проблеме иерархии Хиггса.

    Подбор «вручную» многих чисел, которые соответствовали бы Стандартной модели, заставляет многих физиков задуматься, поскольку намекает на существование во Вселенной разумного замысла. Жизнь возможна лишь при условии наличия тонко настроенных физических параметров. Поэтому учёным необходимо найти физическое объяснение, почему в природе используются именно эти удачно подобранные величины, необходимые для возникновения жизни. Учёные-эволюционисты ищут объяснение маловероятным, но удачным стечениям обстоятельств. Мысль о том, что Вселенная была специально задумана для жизни людей, они считают не заслуживающей внимания. Теоретики сетуют, что тонкая настройка – это, по сути, клеймо позора, свидетельствующее об их невежестве.4 Поэтому, чтобы обойти вопрос тонкой настройки, они разрабатываю новые теории.
     
     
    Происхождение суперсимметрии

    Суперсимметрия как раз и является теорией, созданной в попытке объяснить тонкую настройку массы Хиггса. Суперсимметрия связывает фермионы и бозоны. Согласно этой теории, у каждого бозона должен быть партнер-фермион со спином ½, и у каждого фермиона должен быть партнер-бозон со спином ½.5 За тридцать лет не было обнаружено ни одного из таких гипотетических суперсимметричных партнёров, однако им дали имя: «суперпартнёры». Поиск суперпартнеров является одной из главных задач БАК.

    Помимо предоставления способа поддержания «естественным образом» (без тонкой настройки) низкой массы частиц Хиггса, теория суперсимметрии несёт в себе ряд других преимуществ.

    Во-первых, если расширить Стандартную модель до суперсимметричной теории квантового поля, то сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия сойдутся примерно к одному значению в 2 х 1016 ГэВ. В Стандартной модели без суперсимметрии эти взаимодействия не сходятся полностью. Суперсимметрия же искусно объединяет три взаимодействия в рамках Стандартной модели.

    Другое большое достоинство идеи суперсимметрии состоит в том, что при повышении энергии до значения, при котором эти три взаимодействия сходятся, суперсимметрия замедляет предсказанный распад протона до 1035 лет. Это объясняет, почему никто не видел ни одного распада протона, хотя это и пытались сделать в огромных подземных резервуарах с водой (например, на детекторе Super-Kamiokande в Японии).6

    Как суперсимметрия решает проблему иерархии Хиггса

    Суперпартнёры должны быть тяжелее своих партнёров-частиц. В противном случае мы бы уже обнаружили их в ускорителях с меньшей энергетической мощностью. Чтобы объяснить, почему парам суперсимметричных частиц не обязательно иметь одну и ту же массу, суперсимметрия должна быть спонтанно нарушена, да ещё и таким образом, чтобы частицы приобрели свойства, подходящие для существования в привычном нам виде. Ведущий физик-теоретик Лиза Рэндал (Lisa Randall) говорит об этом в своей книге «Извилистые пути» («Warped Passages»):

    «Мы хотим, чтобы нарушение суперсимметрии было достаточно низким. Это позволит сохранить достаточно низкую разницу масс суперпартнёров и частиц Стандартной модели. Оказывается, квантовый вклад виртуального партнёра и его суперпартнёра в массу частиц Хиггса, хотя и не равен нулю, никогда не будет иметь гораздо большую величину, чем разница общей массы частицы и ее суперпартнёра при нарушении суперсимметрии».7

    Если это так, то суперсимметрия была нарушена на уровне слабого взаимодействия и БАК обнаружит суперпартнёров вместе с частицей Хиггса.

    Суперсимметрия решает проблему иерархии Хиггса, потому что в поле Хиггса, наряду с партнёром, появится и суперпартнёр. Квантовый эффект этих суперпартнёров свёл бы на нет квантовый эффект, который излишне повышает массу Хиггса. Таким образом, масса Хиггса будет оставаться низкой и без тонкой настройки.
     
    Проблемы суперсимметрии

    Шкала слабого взаимодействия в 1013 раз меньше энергии, постулируемой в рамках Теории Великого Объединения (или ТВО). Поэтому использование поля Хиггса для нарушения суперсимметрии с массой ниже шкалы ТВО вместо проблемы иерархии Хиггса создает новую проблему нарушения иерархии суперсимметрии. Только тщательная тонкая настройка каждого элемента в теории возмущений поможет физикам не допустить, чтобы шкала слабого взаимодействия достигла размеров энергии Великого Объединения.

    Но даже при такой описательной способности суперсимметрия не является прочной основой для массы Хиггса. Немаловажной проблемой в ряду прочих является и тот простой факт, что за 30 лет так никому и не удалось найти суперсиммеричные суперпартнёры. Кроме того, введение спонтанного нарушения симметрии в суперсимметрию создает очень сложную теорию, называемую минимальной суперсимметричной Стандартной моделью. В ней на 105 свободных констант больше, нежели в Стандартной модели (с её 20 свободными константами). Поэтому, чтобы прогнозы соответствовали проводимым экспериментам, теоретикам приходится вручную «подгонять» свободные константы. Их задачу значительно упрощает существование множества способов настройки свободных констант, позволяющих сделать скрытые суперпартнёры слишком тяжёлыми для обнаружения. Однако с таким количеством свободных констант теорию суперсимметрии очень трудно доказать или опровергнуть, что и заставляет в ней сомневаться. По словам Ли Смолин: «Теория суперсимметрии изначально была игрой, целью которой было спрятать последствия объединения»8.

    Самые сокрушительные следствия из теории суперсимметрии можно смягчить с помощью теории струн. Данная теория требует наличия 10 или 11 измерений в пространственно-временной модели, а также шести или семи пространственных измерений дополнительно к тем трём, которые известны нам в повседневной жизни. С помощью этих дополнительных пространственных измерений многие внутренние симметрии (т.е. симметрии относительно внутренних свойств частиц) действительно могут быть представлены как пространственно-временные (симметрия относительно внешних свойств частиц). Например, абстрактные вращения внутренних симметрий могут действительно иметь место, но в более высоких измерениях. Вот как объясняется это важное связующее звено между внутренними и пространственно-временными симметриями: «Суперсимметрия образует связующее звено не только между категориями частиц, но также и между пространственно-временными и внутренними симметриями. В этом и состоит уникальность суперсимметрии. С помощью абстрактного варианта вращения можно преобразовать частицы в суперчастицы, и наоборот. В ходе этого процесса частицы немного разбегаются в пространстве. Изменение внутреннего свойства влияет на внешний. До открытия суперсимметрии физики считали, что совершить такой трюк невозможно».9

    Из того, что суперсимметрия вызывает движение в частице; что движение характеризуется особой релятивностью; и что локальная (или «калибровочная») симметрия особой релятивности является общей релятивностью, – из всего этого следует, что сила, связанная с суперсимметрией, есть сила тяжести. Суперсимметрия, таким образом, объединяет элементы квантовой теории с гравитацией в теорию супергравитации.

    В этом, казалось бы, счастливом союзе есть одна большая проблема. Дело в том, что гравитон – гипотетическая частица-переносчик гравитационного взаимодействия – неконтролируем в рамках данной теории.

    Решением этой, неразрешимой для теории суперсимметрии, проблемы стала теория струн.
     
    Происхождение теории струн

    Для того чтобы понять, как теория струн решает проблему спиральности гравитона, возникающую в рамках теории суперсимметрии, нам, в первую очередь, необходимо узнать, как возникла теория струн. Формула Венециано успешно описывает вероятности модели, возникающей в результате столкновения двух высокоэнергетических протонов, при условии рассмотрения частиц как струн, которые растягиваются с приобретением энергии и сжимаются при отдаче энергии – наподобие эластичной резинке.10 Различные состояния вибрации этих струн чётко соответствуют различным видам частиц, образующихся при экспериментальном столкновении протонов. При достаточной изобретательности эта теория может описать происхождение всех частиц и взаимодействий Стандартной модели.

    Согласно теории струн, концы открытой струны являются заряженными частицами. Например, электрон может быть на одном конце струны, а соответствующая по величине античастица позитрон – на другом. Не имеющее массы колебание разделяющей их струны описывает фотон, который несёт в себе электрическое взаимодействие между ними. Когда два конца струны сходятся, они исчезают; фотон освобождается, оставляя закрытую петлю струны. Такое исчезновение частиц соответствует аннигиляции, в процессе которой столкновение электрона и позитрона приводит к возникновению на их месте фотона. Фотоны возникают в результате вибрации открытых или замкнутых струн, а гравитоны возникают только в результате колебания замкнутых петель. Таким образом, разница между гравитацией и тремя другими основными взаимодействиями легко объясняется как разница между открытыми и замкнутыми струнами. «Впервые гравитация играет главную роль в объединении взаимодействий»1. Действительно, объединение всех взаимодействий и движения также может быть выведено из теории струн – в том смысле, что закон движения диктует законы взаимодействий, поскольку все взаимодействия происходят в результате разрыва и соединения струн.

    В теории струн есть только две фундаментальные константы: натяжение струны (количество энергии на единицу длины) и струнная константа связи (вероятность деления одной струны на две, в результате чего возникает взаимодействие). Струнная константа связи задается многомерной средой, а не вводится теоретически. Это – наиболее важный аспект теории струн: константа перестаёт быть произвольным элементом теории, она определяется свойствами среды.

    Еще одна привлекательность струн состоит в том, что они описываются одним основным законом, объединяющим в себе все их свойства. Струны стремятся свести к минимуму область двумерной поверхности, которую вычерчивает их одномерная линия по мере продвижения во времени – подобно тому, как форма мыльного пузыря определяется стремлением его поверхности к минимальному значению своей площади.

    Преимущество теории струн – в том, что она объединяет Стандартную модель и гравитацию, постулируя, что все частицы и взаимодействия возникают в результате колебаний струн, натянутых в многомерном пространстве-времени. Это выводит нас в область простого правила, дающего возможность максимально сузить область исследований.

    Как теория струн выручает теорию суперсимметрии

    В теории струн частицы материи могут превращаться в частицы взаимодействий. Часть струны, путешествуя в пространстве, может отделиться, создавая новую частицу, или быть поглощённой другой струной. Таким образом, между струнами возникают взаимодействия. Проявления всех четырёх фундаментальных взаимодействий определяются колебанием струны, которое называется «растяжением».

    Замкнутая струна может колебаться путём расширения в одном направлении и сокращения в перпендикулярном направлении, и наоборот. Интересно, что именно так колеблются гравитационные волны. Поэтому теоретики пришли к выводу, что вибрирующая таким образом струна должна быть гравитоном. Эти гравитонные петли могут делиться несколько раз, но не до бесконечности. После очередного уменьшения струны деление прекращается. Это не позволяет гравитону стать бесконечно маленьким – что могло бы произойти в случае безмерной частицы. Так теория струн ограничивает стремление гравитона к бесконечности, что происходит в рамках теории суперсимметрии.

    Однако и это решение имеет свои проблемы.

    Проблема в решении теории суперсимметрии с помощью теории струн

    Решение, которое предлагает теория струн для спасения теории суперсимметрии от присущей ей спиральности гравитона, наталкивается на свои трудности. Главная из них состоит в том, что теория суперструн не позволяет гравитонам изменять вокруг себя пространство-время. Это идёт вразрез с основной идеей Эйнштейна о том, что геометрия пространства-времени является динамической и развивающейся. Хотя теория суперструн даёт ответы, необходимые для общей теории относительности, в которой одни измерения плоские, а другие закручены, но эти ответы – обособленные случаи. Квантовая теория гравитации должна объяснять, как различные формы пространственно-временных изменений переходят друг в друга. «Теория струн представляет серию отдельных кадров, но в конечном итоге теоретики хотели бы получить фильм».2 Следовательно, теория струн не может быть теорией гравитации, поскольку многие гравитационные явления включают в себя зависимость от времени.

    Подведём итог сказанному. Поле Хиггса является теоретическим инструментом, который спасает Стандартную модель, наделяя массой элементарные частицы. Суперсимметрия, в свою очередь, выручает поле Хиггса от проблемы иерархии при помощи суперпартнеров. Они сводят на нет квантовые эффекты массы, которые, в противном случае, требуют очень точной настройки для поддержания низкой массы Хиггса. Далее, теория струн не дает гравитонам изменяться на бесконечную величину, поэтому она нам нужна в качестве спасательного круга для суперсимметрии. Что же может спасти теорию струн? «А разве ее тоже нужно спасать?», – спросите вы. Еще как нужно! И для этого понадобится теория размером в огромный ландшафт.

    Смысл космологической постоянной

    Сейчас считается, что космологическая постоянная представляет собой энергию, связанная с ускорением расширения Вселенной. Квантовая теория очевидным образом требует огромной величины космологической постоянной. Это происходит вот почему: при нулевой температуре частица неподвижна; однако она не может иметь определённые координату и импульс без нарушения принципа неопределённости Гейзенберга. Следовательно, даже при абсолютном нуле существует некоторая остаточная энергия, называемая энергией вакуума. Эта энергия порождает виртуальные частицы, которые появляются и исчезают настолько быстро, что рассмотреть каждую индивидуально невозможно – наблюдению доступен лишь совокупный эффект. Считается, что эта энергия вакуума является синонимом космологической постоянной.

    Тонкая настройка космологической постоянной

    Поля имеют огромное количество режимов вибрации. При применении квантовой механики к полю энергия вакуума присуща каждому из этих режимов вибрации. Следовательно, квантовая механика предсказывает огромную космологическую постоянную. В действительности же она не может быть таких больших размеров, потому что большая космологическая постоянная подразумевает столь быстрый темп расширения Вселенной, что в процессе Большого Взрыва не смогла бы образоваться ни одна структура. Факт существования галактик ставит ограничения на величину космологической постоянной, которая должна быть на 120 порядков меньше, чем предсказывает квантовая теория!

    Космологическая постоянная выражает универсальную силу отталкивания, значение которой должно совпадать с темпом ускорения Вселенной. Наблюдения сверхновых типа I позволили учёным точно рассчитать ускорение Вселенной. Оказалось, что отрицательный и положительный вклад в плотность энергии, осуществляемый виртуальными частицами квантовой теории, нейтрализуют друг друга до 119 знаков после запятой. Если бы нейтрализация плотности энергии была лишь на порядок или два больше, то в результате предполагаемого Большого Взрыва не сформировались бы ни галактики, ни звёзды, ни планеты. Если бы космологическая постоянная не была крайне малой величиной, описываемая ею универсальная сила отталкивания мгновенно уничтожила бы Вселенную.

    Космологическая постоянная настолько тонко настроена, что невозможно предположить её случайное происхождение. Именно эта величина делает нашу Вселенную пригодной для жизни.

    Ландшафт: спасение теории струн от тонкой настройки космологической постоянной

    Наблюдения сверхновых типа I, произведённые в 1998 году, судя по всему, указывают на ускорение расширения Вселенной, что предполагает положительную космологическую постоянную. До этих пор теория струн показывала, что космологическая постоянная может равняться только нулю или иметь отрицательное значение. Работа физиков-теоретиков Стэнфордского университета помогает решить проблему соответствия теории струн и положительной космологической постоянной, а также проблему стабилизации её высших измерений. Однако это решение имеет странные последствия.

    Упомянутые теоретики исходят из теории струн, оперирующей листом четырёхмерного пространства-времени с небольшой шестимерной геометрией над каждой точкой. Витки большого числа электрических и магнитных потоков (что может происходить только в дискретных единицах) вокруг сжатых шестимерных пространств над каждой точкой имеют тенденцию стабилизировать геометрию. Затем они обвивают геометрию антибранами (античастицами, аналогичными двумерным «бранам», также предсказанным теорией струн). Так можно добавить энергию, делая космологическую константу небольшой и положительной в соответствии с общим толкованием астрономических наблюдений. Для получения малой космологической постоянной необходимо «наматывание» множества потоков, что может происходить многообразными способами.

    Судя по имеющимся данным, возможно 10500 вариантов решений теории струн. Каждое из этих решений имеет свои прогнозы относительно элементарных частиц и параметров Стандартной модели. Проблема возникает, когда мы понимаем, что нет критерия, позволяющего выбрать только одну теорию струн из множества возможных. Поэтому, каждый может вывести тот результат, который его устраивает.

    Термин «ландшафт», предложенный Леонардом Сасскиндом, одним из разработчиков теории струн, обозначает математическое пространство, объединяющее все миры, возможные в рамках теории (совокупность «ложных вакуумов»), каждый со своими законами физики, своими собственными элементарными частицами и постоянными. По мнению Сасскинда, мы живём в крошечном кармане Мегавселенной, где эти значения соответствуют условиям, необходимым для возникновения нашей жизни.13 В огромном количестве других возможных вселенных шансов для этого нет, поскольку космологическая постоянная в них не является величиной малой и одновременно положительной.

    Теория, постулирующая существование огромного ландшафта, делает неизбежным наличие необъяснимо маловероятных событий. Для сторонников теории эволюции теория ландшафта с математической достоверностью утверждает, что некоторые части космического пространства способны эволюционировать во Вселенную, похожую на нашу, где также может существовать жизнь.

    Проблемы ландшафта

    Понятие ландшафта в теории струн появилось в результате отчаянной попытки объяснить тонкую настройку космологической постоянной. Математическое решение, описывающее это понятие, настолько сложно, что лишь специалисты с высоким уровнем квалификации способны компетентно оценивать возникающие ситуации. Теоретики теории струн, по всей видимости, стараются поддерживать это чувство несостоятельности у других учёных. Широко распространённое интеллектуальное высокомерие позволяет им думать, что только истинные гении способны работать над этой теорией, а все, кто критикует их работу, скорее всего, недостаточно умны, чтобы ее понять.14

    Теория струн содержит столько математических тонкостей, что истинное положение вещей можно показать, лишь воскликнув с детской непосредственностью: «А король-то голый!» В данном случае это прозвучит так: «А теория-то ненаучна!»

    Действительно, теория струн не делает никаких прогнозов, поэтому её в принципе невозможно опровергнуть. Вследствие этого возникают споры о том, имеет ли она вообще отношение к науке. Ричард Фейнман (Richard Feynman), выдающийся физик Калифорнийского технологического института, так прокомментировал ненаучное происхождение теории струн:

    «Мне не нравится, что они не делают никаких расчетов. Не нравится, что не проверяют свои идеи и пытаются придумать объяснение всему, что расходится с результатами эксперимента – "Ну и что? – говорят они. – всё равно, это не значит, что такого не может быть"»5.

    Ли Смолин заметил по поводу печального факта отсутствия обоснования теории ландшафта: «Если попытка построить уникальную теорию возникновения мироздания ведёт к созданию 10500 теорий, то такой подход сводится к абсурду».6

    Большинство теоретиков струнной теории не признают это reductio ad absurdum. Точно так же они закрывают глаза на результаты последних исследований, которые заставляют усомниться в предположении, что любая из этих теорий описывает стабильные вселенные. Столь плачевное отсутствие объективности вызывает у многих учёных опасения, что теория струн становится, скорее, религией, нежели наукой. «Некоторые физики любят пошутить: мол, теория струн выживет, по крайней мере, в Соединенных Штатах, потому что там её можно будет квалифицировать как религиозную инициативу и получить под таким "соусом" финансирование»!17

    Складывается впечатление: по мере продвижения физики частиц высокой энергии к постижению собственных основ, перед учёными неизбежно встаёт выбор: поверить им в Бога-Творца – или в ландшафт из 10500 возможных вселенных. И то, и другое – вопрос веры.

    Сущность всего...

    В своих попытках нивелировать следствия, которые заложены в тонких настройках массы Хиггса и космологической постоянной, часть физиков ударилась в науку сомнительного характера. Они предлагают новую теорию, чтобы сгладить недостатки предыдущей, тем самым создавая цепочку умозрений – из которых, в конечном счете, формируется система убеждений. Согласно такой системе, ландшафт, состоящий из огромного числа вселенных, считается более рациональным объяснением наблюдаемого творения, чем существование Разумного Творца.

    Как интересно быть физиком в наше время! Результаты, полученные в Большом адронном коллайдере, дадут нам богатую пищу для размышлений на ближайшие несколько лет. Всё, что решает проблемы тонкой настройки (проблемы, которые эволюционисты стараются скрыть), должно иметь экспериментально установленные и измеряемые подтверждения, которые и должен предоставить БАК: например, существование или отсутствие суперпартнёров и бозона Хиггса.

    Не менее интересно сейчас быть и креационистом! Я с нетерпением жду результатов экспериментов в БАК, поскольку я рассматриваю всю эту затею как возможность, по словам Соломона, «исследовать и испытать мудростью всё, что делается под небом». Проблемы возникают тогда, когда люди начинают подавлять очевидную истину и предпочитают воздавать славу твари вместо Творца, как об этом говорит Послание Римлянам 1:18-25. Мировоззрение большинства теоретиков теории струн висит на волоске. Напротив, мировоззрение креационистов зиждется на прочном основании: на Иисусе Христе и Его слове.

    Книга Иова призывает нас спросить у зверей, птиц и рыб об их происхождении: «…или побеседуй с землею и наставит тебя … Кто во всём этом не узнает, что рука Господа сотворила сие?»18 Итак, будьте уверены: какие бы результаты ни произвёл на свет Большой адронный коллайдер, при правильном истолковании они будут указывать на Бога-Творца и на Его предвечную силу.


    Библиография

    1. Kaku, M, Mini Black Holes and the Large Hadron Collider, Interview on The Circuit Mojo, Youtube, страница просмотрена 12 августа, 2008 г. – http://www.youtube.com/watch?v=rk8VrOOEBHA
    2. ALICE Voyage Inside the Core of Matter. – http://aliceinfo.cern.ch/Public/ Welcome.html
    3. Smolin, L., The Trouble with Physics, Spin Networks, Ltd., New York, p. 69, 2007.
    4. Randall, L., Warped Passages, Unraveling the Mysteries of the Universe s Hidden Dimensions, Harper Collins, New York, p. 253, 2005.
    5. Woit, P., Not Even Wrong, Basic Books, New York, p. 102, 2006.
    6. Musser, G., The Complete Idiot s Guide to String Theory, the Penguin Group, New York, p. 272, 2008.
    7. Randall, ref. 4, p.268.
    8. Smolin, ref. 3, p.69.
    9. Musser, ref. 6, p. 218.
    10. Smolin, ref. 3, p. 103.
    11. Smolin, ref. 3, p. 107.
    12. Musser, ref 6, p. 154.
    13. Susskind, L., The Cosmic Landscape, Little, Brown and Company, New York, pp. 20-21,2006.
    14. Woit, ref. 5, p. 211.
    15. Woit, ref. 5, p. 202.
    16. Smolin, ref. 3, p. 159.
    17. Woit, ref. 5, p. 211.
    18. Книга Иова 12:8-9.
    19. Humphreys, R., The large hadron collider: will a black hole swallow us? – http://creationontheweb.com/content/view/6025
     
    Мари Бет де Репентиньи – бакалавр наук в области теоретической физики (степень получена в университете Конкордия, Монреаль). После зачисления на программу магистра по специальности «астрофизика» в Университете Вермонта временно прервала обучение, чтобы вырастить четырёх детей и дать им образование. Желая помочь другим понять и полюбить Слово Божье, в течение нескольких лет преподает в малых группах.

    Перевод: Ксения Стулова, Сергей Корниенко. Редактор: Евгений Новицкий
    Похожие публикации
    Demo scene