Коллайдер
Шрифт:
Наблюдения реликтового излучения на спутнике WMAP свидетельствуют в пользу того, что космос заполнен смесью темной энергии, темной материи и видимого вещества (именно в таком порядке). Но снимки с зонда пока, однако, молчат о том, из каких ингредиентов приготовлен двойной темный коктейль.
Физики надеются, что приоткрыть завесу тайны над природой темной энергии и темной материи поможет БАК. Будь на крупнейшем коллайдере открыта, например, квинтэссенция, это означало бы революцию в космологии и радикально изменило бы наши представления о материи, энергии и Вселенной. Посудите сами, благодаря этому открытию мы бы
Добавлением лямбда-члена и введением необычного вещества гипотезы не ограничиваются. Как считают некоторые теоретики, настало время пересмотреть саму теорию гравитации. Может быть, гравитационные силы по-разному проявляются на разных масштабах: в пределах планетных систем ведут себя так, а на галактических просторах - по-другому? Может ли так получиться, что общую теорию относительности Эйнштейна, по нашим представлением, вроде бы верную, на самых грандиозных расстояниях придется заменить другой теорией? Как однажды сказала Рубин: «Похоже, пока мы не узнаем, что такое гравитация, мы не узнаем, что такое темная материя»87.
В новаторских теориях гравитации предлагается радикально изменить механизм и область ее действия. Некоторые ее свойства, утверждают приверженцы этих теорий, получают естественное объяснение, если предположить, что сила тяготения проникает в скрытые дополнительные измерения, куда доступ остальным формам материи и энергии воспрещен. Тогда темный сектор Вселенной может быть тенью более высоких сфер.
Примечательно, что отдельные экзотические теории такого типа, какими бы странными они ни казались, могут быть проверены на БАК. Горячая топка высокоэнергетичных превращений способна не только вызвать к жизни невиданные частицы, но и нащупать новые измерения. Кто знает, с каких давних секретов природы беспрецедентная мощь БАК сорвет покровы…
На поле браны. В поисках подкопов в другие измерения
Если это лучший из возможных миров, то каковы же другие?
Вольтер. "Кандид, или Оптимизм". 1759 г.
Большой адронный коллайдер, могущий воздействовать на свойства материи, являет, можно сказать, философский камень наших дней. Кстати, камни из его окрестностей когда-то нашли себе место в стенах дома одного философа. Его имя - Франсуа-Мари Аруэ, известный широкой публике под фамилией Вольтер.
Шато-де-Ферней, где остроумный писатель жил с 1758 г. почти до самой своей смерти в 1778 г., находится примерно в полутора километрах от окольцованного БАК участка. В этом особняке Вольтер написал свое самое знаменитое произведение, «Кандид, или Оптимизм», жестокую сатиру на взгляды немецкого мыслителя Готфрида Лейбница. Вы спросите, что может быть общего у БАК и Лейбница (такого, каким его изобразил Вольтер)? Между ними, однако, существует глубокая связь, в которой фигурируют параллельные вселенные и альтернативные реальности.
Лейбниц, оспаривающий приоритет в изобретении дифференциального и интегрального исчисления у Ньютона, считал, что среди набора всех возможностей наш мир представляет оптимальный вариант. Эту идею Лейбниц почерпнул из развитого им вариационного исчисления, техники, позволяющей находить кратчайшие пути на искривленных поверхностях и решать связанные с этим задачи. Например, пусть
Лейбниц пришел к мысли, что бог, создавая Вселенную, должен был выбрать для нее наилучшее устройство, если другие вообще возможны.
Карикатурный герой произведения Вольтера доктор Панглос, преподающий «метафизико-теолого-космолонигологию», доводит эту идею до абсурда, находя замысловатую подоплеку у всего, что происходит в «лучшем из миров».
«Вот, заметьте, носы созданы для очков, - отмечает Панглос, - потому мы и носим очки. Ноги, очевидно, назначены для того, чтобы их обувать, вот мы их и обуваем»88.
Даже после того, как Панглос вместе со своим учеником Кандидом проходит через самые ужасные испытания, которые можно только себе вообразить, включая землетрясение в Лиссабоне и лапы инквизиции, он продолжает искать всему рациональные объяснения. Он приходит к следующему заключению: пусть в космической цепочке событий рвется одно единственное звено, и это приводит к непоправимым последствиям, но какими бы ужасными они не были, в конце концов добро восторжествует. Для Панглоса и Кандида им становится возможность разбить небольшой сад. Следя за злоключениями героев книги, нельзя не проникнуться вольтеровской иронией.
Так живем ли мы в «лучшем из возможных миров»? Эта концепция подразумевает, что существуют альтернативные реальности, возможно, даже вселенные, параллельные нашей. До недавнего времени идея параллельных вселенных относилась к области фантастики. Но сегодня на БАК планируются удивительные эксперименты, призванные проверить очередную версию идеи параллельных вселенных, так называемую гипотезу мира на бране. Согласно ей все наблюдаемое нами умещается на трехмерном острове, затерявшемся в море высших размерностей. Термином «брана» (от слова «мембрана») описываются образования вроде тех, на одном из которых может покоиться вся наблюдаемая нами Вселенная. Гипотеза гласит: единственные частицы, которым дозволяется покидать брану, - это гравитоны, переносчики гравитационного взаимодействия. Таким образом, ученые хотят заметить на БАК уход гравитонов в дополнительные размерности. Если такие измерения высшего порядка будут обнаружены, не исключено, что есть другие браны, параллельные нашей. А если к тому же они необитаемы, тогда мы и правда живем в самом благоприятном мире.
Концепция параллельных вселенных вошла в физику в абстрактной математизированной форме - через диаграммную технику Ричарда Фейнмана, позволяющую рассчитать вероятности обменных процессов с участием заряженных частиц. Всем возможностям приписываются определенные веса, которые затем суммируются. Один из способов написать явное выражение для этой «суммы историй» - применить аппарат интегралов по путям, являющийся, по сути, развитием вариационного исчисления Лейбница. В этом формализме, если даны начальное и конечное состояния квантовой системы, между ними возникает «холм» со всевозможными траекториями. Нам никогда не узнать, как именно участники взаимодействия пересекли этот холм. На самом деле они прошли по нему множеством тропинок одновременно. Все, что можно посчитать, - это куда они устремлялись наиболее охотно, какая тропинка приводила к цели кратчайшим путем.