Техника - молодёжи 2000-09, страница 18

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИИ

НА ПУТИ К «ТЕОРИИ

Станислав

ВСЕГО» ^СЛАВИН

Идея давно уже носится в воздухе. Многие пытались создать универсальную теорию взаимодействий, в которую бы вошли все известные физикам на сегодняшний день силы природы, включая гравитацию. Однако до недавнего времени эта затея чаще всего оборачивалась пустой тратой времени и сил. Но вот лед, похоже, тронулся,..

Слишком много «кирпичиков»

Наибольших успехов физика элементарных частиц достигла лет 30 назад, когда была создана теория, получившая название «стандартной модели». Согласно ей, материя состоит из частиц двух типов — фермионов, к которым относятся электрон и нейтрино, и бозонов — нейтронов и протонов, а последние сложены из кварков — гипотетических частиц с весьма своеобразными свойствами. Именно они, как надеялись теоретики, могут взять на себя роль этаких «первокирпичиков Вселенной» — истинно элементарных частиц. Управляют же строительством Вселенной три силы — электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.

Передача усилий, в свою очередь, происходит с помощью неких частиц-кван-тов. Частица света — фотон, например, служит носителем электромагнетизма. Однако на свете существует еще и четвертая сила — гравитация. А вот ее никак не удается поместить в стандартную модель. И для ее описания — впрочем, довольно туманного — используется разве что общая теория относительности.

Не раз уже физики пытались связать воедино теорию относительности и стандартную модель, чтобы создать таким образом общую теорию взаимодействий или, как ее иногда называют «теорию всего». Однако из этих попыток долгое время не выходило ничего путного.

Даже с тремя силами было немало мороки. Особенно долго пришлось повозиться с сильным взаимодействием, которое никак не хотело вмещаться в рамки стандартной модели. Но когда наконец ее, что называется, туда впихнули, выяснилось, что эта модель не в силах объяснить множество вещей. Почему, например, у сотен так называемых элементарных частиц такое разнообразие масс? Почему в природе существуют четыре силы, а не пять или, скажем, десять?

Поэтому большинство физиков относилось к стандартной модели всего лишь как к первой прикидке, некоей вехе на пути создания теории, которая действительно могла бы объяснить процессы, происходящие во Вселенной. Но все попытки продвинуться дальше натыкались на непреодолимые препятствия.

Физиков охватило разочарование и даже уныние. Особенный пессимизм наблюдался в 1993 г., когда правительство США в целях экономии решило прекратить финансирование, а значит, и строительство гигантского ускорителя частиц, на который физики возлагали особые надежды. Любимую игрушку у них отняли, и теперь некая компания хлопочет, чтобы ей разрешили в уже построенных тоннелях разбить плантации для выращивания грибов...

Еще одно разочарование, постигшее физиков, состояло в том, что ныне, похоже, приходится списывать в архив теорию кварков. Сначала их было всего три, потом стало четыре, а теперь выясняется, что для объяснения каких-то свойств материи кваркам приходится приписывать еще и «странность», «цветность», говорить о каких-то «зазеркальных» кварках и т.д. В общем, получается, что и эта теория оказалась не лучше любой другой. Тем более, что экспериментально существование кварков — частиц, с дробными электрическими зарядами, доказать так и не удалось.

И снова перестройка

В общем, в конце XX в. в физике сложив лось примерно то же положение, какое было в конце предыдущего столетия. Именно тогда, накануне вступления в новый век, знаменитый английский физик лорд Кельвин позволил себе сказать, что здание физики, в основном, уже построе

но, и в его фундамент осталось положить лишь два маленьких кирпичика, с назначением которых предстоит разобраться в самом ближайшем будущем.

Однако ни сам лорд, ни его коллеги по Лондонскому королевскому обществу, где была произнесена эта речь, не смогли предугадать, что вскорости эти «кирпичики» разрастутся в огромные самостоятельные здания, название которым — теория относительности и квантовая механика. И теперь классическая физика, о которой говорил лорд Кельвин, воспринимается не более как пристройка к ним.

Ныне, похоже, история повторяется — современные теории не справляются с наплывом фактов и, стало быть, здание физики придется перестраивать еще раз в надежде, что, наконец-таки, получится цельный ансамбль той самой «теории всего», о которой говорилось в начале.

Но каким строительным материалом воспользоваться? Одно время большие надежды возлагались на теорию суперструн. Однако эти суперструны, как и кварки, должны обладать уникальными свойствами, которые никак не удавалось обнаружить экспериментально. Если, скажем, кварки требовали существования в природе дробного электрического заряда, то, согласно теории суперструн, в окружающем нас пространстве, которое мы привыкли воспринимать как пустое, на самом деле должны содержаться какие-то крошечные петельки. Из чего они сделаны — непонятно, и, тем не менее:

«Вообразите себе замкнутую струну, то есть петлю — предлагают теоретики, — которая может вращаться, скручиваться и колебаться не только в трех геометрических измерениях плюс во времени, но и еще, как минимум, в шести других, лежащих вне пределов нашего сознания. Извиваясь, петля резонирует в различных тональностях, словно десятимерная скрипичная струна...».

Вам все понятно в этом словесном построении? Я, признаться, мало что понял. Да и многие другие — в том числе и сами физики — тоже. А потому долгое время теория суперструн воспринималась многими, в том числе и ее автором, академиком Я.Б.Зельдовичем, как некая игра ума. Получается вот в теории этакое занятное построение, а как быть с практикой — мы еще посмотрим.

§ "Тысячи очковых, или африкан-g I ских, пингвинов терпеливо ждут, * I когда придет их очередь попасть s в «баню», устроенную в Кейптауне J (ЮАР) национальным фондом по ох-Й, ране береговых птиц. Отмывать их | придется не от простой грязи, а от «я нефти, вылившейся из затонувшего судна Treasure («Сокровище») и за-о грязнившей берега островов Роббен 3 и Дассен, где в общей сложности оби-g тает около 70 тыс. этих птиц, умею-щих только ходить и плавать. Поэтому, чтобы прокормиться, они были вынуждены нырять, не обращая внимания на слой нефти, и теперь им грозит гибель, от которой их пытаются спасти добровольцы, работающие круглосуточно, не покладая рук. ■

16