“Природа проста и не роскошествует излишними причинами”.
М. В. Ломоносов.
“Большие первоначальные успехи теории квантов не могли меня заставить поверить в лежащую в ее основе игру в кости... Физики считают меня старым глупцом, но я убежден, что в будущем развитие физики пойдет в другом направлении, чем до сих пор.”
А. Эйнштейн.
Малоизвестный американский исследователь Энтони Гэррет Лизи предложил решение Единой теории всего, над которым уже десятки лет ломают головы лучшие умы человечества.
39-летний ученый опубликовал свои выводы в Интернете, заявив, что сумел добиться невозможного - объединить все известные физические законы и объяснить, таким образом, многие неразрешимые тайны мирозданья. 31-страничная статья Энтони Гэррета, не наделенного никакими научными степенями и званиями, вызвала смятение в научном мире.
Мнения ученых резко разделились. Одни отмечают, что «предложенное Лизи решение является исключительно простым и красивым». «Лизи удалось выполнить научное завещание Альберта Эйнштейна, который безуспешно работал над Единой теорией десятилетия и передал эту задачу будущим поколениям», - пишет по этому поводу авторитетный научный журнал «Нью Сайнтс». Другие полагают, что исследователь, мягко говоря, ошибается. По-настоящему обрадовались, пожалуй, только школьники: «Неужели больше не надо будет учить сто теорий по учебнику, а достаточно будет знать всего одну?» - таков смысл высказываний тинейджеров на форумах в Интернете…
Единая теория Лизи в единых формулах дает решения для четырех фундаментальных сил природы - сильного взаимодействия, слабого взаимодействия, электромагнитной силы и силы притяжения. При этом она объединяет две глобальные теории - квантовую механику и общую теорию относительности, при этом Лизи предсказывает существование двадцати видов новых элементарных частиц, которые еще неизвестны науке.
- Поиски Единой теории называют одной из главных целей современной физики, - поясняет доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Физического института Академии наук (ФИАН) Евгений Кудрявцев. - Необходимо описать все: от элементарных частиц до всей Вселенной. Считается, что впервые эта задача возникла в работах Эйнштейна, пытавшегося объединить гравитацию и электромагнетизм, теорию относительности и квантовую механику.
Эйнштейн не был первым
Однако на самом деле первым, кто пытался создавать единую теорию, был вовсе не Эйнштейн. В некотором смысле вся история физики – это история подобных попыток. Эйнштейн был первым физиком, подошедшим столь близко к синтезу этой теории.
Сегодня мало кто из физиков считает оправданными усилия, предпринятые Эйнштейном на пути к полному объединению теорий. Сначала великий ученый думал объединить гравитацию и электромагнетизм. Он не представлял, насколько расширится круг так называемых "элементарных" частиц и насколько усложнятся их внутренняя структура и поразительные свойства симметрии. Все это было открыто благодаря технической революции в экспериментальной физике уже после его смерти. Более того, Эйнштейн, как известно, так и не принял квантовую механику, хотя, открыв кванты света (фотоны), он стал одним из ее создателей.
Не Эйнштейну, а другим ученым удалось достичь определенных успехов в частичном объединении теорий. Среди таких попыток особенно важной стала работа Салама и Вайнберга с участием Глэшоу; свой вклад в развитие этой теории внесли также Хоофт, Хиггс и другие. В них объединяются слабые взаимодействия и электромагнитное поле, а гравитация остается в стороне. В самом ближайшем будущем, несомненно, появятся новые объединенные теории.
Со времен Эйнштейна предложено множество единых теорий. По сей день, если порыться в Интернете, можно обнаружить единые теории различных авторов, в том числе, и российских, берущих на себя смелость заявить: главная задача современной физики решена, и вожделенная Теория Всего создана! Все эти попытки не лишены различных изъянов.
То исследователи предлагают ввести «пятое измерение», то придумывают некие новые частицы, которых в природе не обнаружено… Иначе говоря, подстраивают действительность под свою теорию. Встречаются даже модели, в которых новых измерений целая дюжина! Все эти предложения, лишенные четкой теоретической основы, напоминают огромную связку ключей, в которой физик роется в тщетной надежде найти подходящий для открытия своего замка.
Сначала была Афродита
В то же время, нельзя назвать попытки создать единую теорию абсолютно безнадежными. Многообещающи в этом смысле результаты, достигнутые в исследовании элементарных частиц. Весьма вероятно, что в течение последующих пяти или десяти лет мы окажемся свидетелями выдающихся успехов: частичное объединение теорий слабых и электромагнитных взаимодействий, осуществленное Саламом и Вайнбергом, указывает, что какое-то движение происходит, и происходит оно в правильном направлении.
Вадим Пименов, доктор физико-математических наук, профессор МГУ:
- Старинная греческая легенда гласит, что богиня любви и красоты Афродита родилась из пены морских волн. Нимфы увенчали ее цветами и славили великую и неодолимую Киприду, которой подчинялся весь великий Космос.
Наша Вселенная, утверждают космологи, тоже родилась из пены, только это была пространственно-временная пена квантовых флуктуаций первоначального вакуума.
Физики надеются, что в конечном счете все это гигантское разнообразие в его наиболее фундаментальных чертах удастся описать с помощью единой универсальной теории. Для нее уже придумали красивое название - Последняя Теория Всего. Такой теории пока нет. Но если ее удастся создать, то нам станет ясна тайна происхождения Вселенной из этого загадочного первоначального вакуума.
Основной претендент на роль этой теории - суперструнная космология. Ее главное преимущество - объединение общей теории относительности и квантовой механики. Теория струн - это квантовая теория, включающая гравитацию. Она пока далека от завершения: ввиду высокой сложности модели теоретики используют приближенные уравнения, решение которых может дать только ориентировочные результаты.
О музыке небесных сфер мечтал еще Иоганн Кеплер. Считается, что эти струны и есть последнее звено той матрешки, из которой состоит все сущее. Вдоль своей длины струны испытывают резонансные колебания. Напомним условие резонанса: на этой длине указывается целое число максимумов и минимумов. Этот принцип использовал Иоганн Себастьян Бах, когда готовил свой знаменитый «Хорошо темперированный клавир». Именно эти резонансные моды колебаний струн, утверждают теоретики, и определяют все многообразие свойств материального микромира.
Рассчитывая моды этих колебаний, физики надеются определить квантовые характеристики всех элементарных частиц (их массу, заряд и др.), а также константы четырех фундаментальных взаимодействий - гравитационного, электромагнитного, сильного и слабого. Справившись с решением этой задачи, теоретики смогут, наконец, вздохнуть свободно, т.к. будут думать, что им удалось создать вожделенную Последнюю Теорию. Но на сегодня ее не существует даже в приближенном варианте.
Однако над проблемами струнной космологии работают Г.Венециано и М.Гасперини из Туринского университета. Они пробуют построить теоретическую модель доисторической Вселенной, которая предшествовала Большому Взрыву. Согласно их модели, в исходном состоянии Вселенная была холодной и имела бесконечную протяженность. Затем, как следует из струнной модели, она испытала нестабильность, вследствие чего возникло раскаленное и плотное пятно, которое дало толчок инфляционному расширению.
В другой серии работ (С.Шенкер, Э.Виттен и др.) рассматривается исходное бесструктурное состояние Вселенной, в котором отсутствуют привычные понятия пространства и времени.
Физики расшифруют «вещие» сны
Интересны выводы, к которым приходят многие современные исследователи, в частности, Д.Уилер: главным во Вселенной является не известные всем четыре взаимодействия, не пространство и время, не энергия и вещество, а информация. В связи с этим в словарь физической терминологии все чаще добавляется понятие «мэон» - семантически насыщенный квантовый вакуум, «ничто, в котором всё». Он-де и является главным носителем всех смыслов и явлений в мире – как в масштабах Вселенной, так и применительно к отдельно взятому человеческому мозгу. Отсюда такие таинственные явления нашей жизни, как интуиция, телепатия, ясновидение, «вещие» сны… Если гипотеза окажется верной, то ключ к единой теории уже в наших руках…