Страница 10 из 40
Через считанные доли секунды она «распалась» на четыре известные нам сейчас силы.
Десятилетиями физики ищут формулу, которая вновь свяжет воедино эти силы — гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия, — то бишь соединит теорию относительности с квантовой механикой и станет общей для микро- и макромира. Если бы мы воспроизвели условия, царившие в момент Большого Взрыва, подчеркивает американский физик Стивен Вайнберг, то эти силы снова бы образовали ту самую «сверхсилу». «Возможно, в ближайшие полвека мы сумеем создать теорию, объединяющую их», — полагает Вайнберг.
У скептиков, правда, свое особое мнение. На их взгляд, «всемирная формула» — «Theoiy of Everything», — если она будет открыта, может оказаться бесполезной, недоказуемой, непонятной. Возможно, человек никогда не извлечет из нее практического смысла. Возможно, что ее не поверить даже экспериментом.
Ее красоту оценят лишь немногие знатоки.
Первый успех к знатокам пришел в 1968 году, когда сам Вайнберг, а также уроженец Пакистана Абдус Салам и Шелдон Глэшоу из Гарвардского университета создали объединенную теорию электромагнитных и слабых взаимодействий (одиннадцать лет спустя ученые удостоились Нобелевской премии).
Однако все попытки включить в эту формулу гравитацию были безуспешны. Она так и осталась «пятым колесом в научной телеге». Ее описывает обшая теория относительности Эйнштейна, но эта теория оставляет двоякое впечатление: если в макромире — в мире космических мерок — она блестяще подтвердилась, то в мире элементарных частиц лает сбой. Она не согласуется с квантовой механикой — основным уставом микрокосма. К каким бы математическим трюкам ни прибегали ученые, чтобы «квантизировать» гравитацию, всякий раз вместо одного противоречия появлялось другое, столь же абсурдное: когда две точечные частицы бесконечно сближаются, сила их притяжения бесконечно растет и утрачивает всякий смысл.
Вообще-то сама природа развела теорию гравитации и квантовую механику по разным «вотчинам мироздания». Однако в момент Большого Взрыва Микрокосм на миг встретился с Макрокосмом. Стандартная модель физики не способна описать эту первородную стихию. Стандартная модель не объяснит, почему элементарные частицы обладают массой и почему Вселенная состоит из материи, а не антиматерии. Эта модель не говорит, почему в природе появились ровно четыре фундаментальных взаимодействия.
Стандартная модель мила, удобна, испытана, но для современной физики маловата будет.
Сейчас, по мнению многих ученых, среди теорий, притязающих на универсальность, наиболее перспективна «теория струны». Главная ее идея родилась еще в начале семидесятых годов, но не вызвала интереса ввиду некоторых очень странных допущений — их приходилось делать одно за другим. Это выглядело полнейшим произволом в теории.
Все началось с того, что британский физик Майкл Грин и Джон Шварц из Калифорнийского технологического института пришли к выводу, что квантовая механика несоединима с гравитацией потому, что элементарные частицы a priori считаются бесконечно малыми точками. Все изменится, если предположить, что они имеют конечные размеры — например напоминают крохотную нить. Допустим, что Вселенная на недоступном нам микроуровне — основе ее основ — заполнена незримыми нитями, или — почему бы их так не назвать? — струнами (Strings).
По этой идее, которую трудно поверить рассудком, все элементарные частицы — электроны, протоны, кварки — представляют собой не что иное, как вибрации тех незримых струн. Каждый из «квантовых тонов» соответствует определенной частице, например, кварку или электрону. Сами «струны» представляют собой энергию в чистом виде.
Итак, все известные нам «кирпичики мироздания» возникают подобно звукам, рождаемым при колебании гитарной струны. Внезапно все наполнилось протяжными, вибрирующими звуками... Это — мелодии, долетающие из невидимого Ничто в микромир, чтобы потом эхом — сложной симфонической картиной — отозваться в макромире, порождая зримые образы объектов. Из звучания этих струн рождается опус, который носит название «Вселенная».
Правда, нечто подобное высказывали и до Шварца с Грином, но на эту идею не обратили внимания, ведь она не поддавалась математическому решению. Струны «отказывались» вибрировать в трехмерном пространстве. Тогда — фантазировать, так фантазировать! — Шварц и Грин (при одном звуке их фамилий вспоминаются сказочник Евгений Шварц и мечтатель
Л. Клее. «Перспектива комнаты», 1921 г
Александр Грин) решили следовать лишь неумолимой логике, игнорируя любые практические соображения. Выяснилось, что в десятимерном пространстве эта теория вполне справедлива. Абсурд! — который, на первый взгляд, был хорош только одним: математически точно связывал все несоединимое прежде. Значит, если следовать данной логике, мы живем... в десятимерном пространстве?
Триада ортов X, Y, Z — эта ортогональная проекция, угадываемая в любом углу наших комнат и кабинетов, — мешала следовать данной логике. Окружающее нас пространство было трехмерным; оно знало лишь длину, ширину, высоту, да еще «перпендикулярно» всей действительности, из прошлого в будущее, текло время.
Что ж, пришлось признать, что большая часть размерностей... бесконечно мала. Они никак не проявляются в окружающем нас мире и не играют, очевидно, в нем никакой роли. Они свернуты в крохотные клубочки величиной с саму струну и недоступны для измерения. Значит, в любой точке четырехмерного пространства-времени должен скрываться подобный клубочек свернутых размерностей, которые, пусть и остаются невидимы, но вполне могут определять свойства элементарных частиц, например, их массу и электрический заряд.
Лишь вспышка Большого Взрыва высветила эти размерности, скрытые во Вселенной. Из их множества по какой-то странной причине выкристаллизовались всего четыре нормальные размерности. Все они — видимые и невидимые — несомненно, очерчивают одно: пределы нашего знания. За ними пребывает Ничто, не воспринимаемое нами никак и не постижимое никем и никогда.
Подобная гипотеза противоречила всем прежним воззрениям. Кроме того, проверить ее экспериментальным путем было нельзя. Согласно расчетам, длина струны составляет всего десять в минус тридцать третьей степени сантиметра, что примерно соответствует так называемой постоянной Планка. Итак, струна в 100 000 000 000 000 000 000 (сто миллиардов миллиардов) раз меньше протона. Следующее сравнение поможет понять пропорции. Если бы удалось увеличить струну хотя бы до полусантиметра, то атом водорода достиг бы размеров Млечного Пути.
Удастся ли в ближайшие годы построить «единую теорию мироздания»? Стивен Хоукинг сдержан в прогнозах:
«В 1980 году я сказал, что наши шансы создать единую теорию в ближайшие двадцать лет составляют пятьдесят на пятьдесят. Я по-прежнему так думаю. Вот только двадцать лет надо начать отсчитывать заново».
Нобелевский лауреат Ричард Фейнман (1918-1988) незадолго до смерти по-прежнему заявлял: «Новые идеи показались мне совершенно безумными; я считаю, что это ошибочный путь».
Согласно теории струны, сразу после Большого Взрыва десятимерное пространство свернулось в крохотный шар. Его диаметр был в 1(г° меньше диаметра атомного ядра. Затем четыре размерности стремительно вытянулись, образовав мир, в котором мы живем. Остальные шесть остачись крохотными и незримыми. Можно сравнить размерности мироздания с крохотными почками. Из четырех «почек» выросли привычные нам пространство и время; остальные так и не проклюнулись.
...Стоит передохнуть от абсурдных открытий и сделать теологический экскурс. В «Евангелии от Иоанна» сказано: «В начале было Слово». С фонетической точки зрения, слово состоит из гласных и согласных звуков, заставляющих по-разному вибрировать наш слуховой аппарат. Итак, эту знаменитую фразу — если обращаться с ней так же вольно, как Грин и Шварц с картиной мира, — можно истолковать в том смысле, что в начале всех начал была вибрация, породившая все мироздание. Отсюда легко перейти к новейшему научному убеждению: «В начале была Струна». Именно колебания струн породили весь зримый мир.