Мир физики и физика мира. Простые законы мироздания - [47]

Некоторые могут полагать, что если теория суперсимметрии верна, то БАК уже должен был найти этому подтверждение. Самый элементарный класс моделей суперсимметрии (то, что называется ограниченной минимальной симметрией) уже начинает вызывать сомнения. Однако это не означает, что мы отказываемся от идеи суперсимметрии – возможно, мы просто ищем подтверждение не там. В конце концов, эта идея входит в число любимых не только у сторонников теории струн. Более «приземленные» исследователи, занимающиеся физикой частиц, также хотели бы знать, является ли наш мир суперсимметричным. Суперсимметрия позволяет нам понять связь между электрослабым и сильным ядерным взаимодействием, описываемым квантовой хромодинамикой. Она также объединяет материальные частицы и частицы – носители взаимодействия. С ее помощью даже можно объяснить, почему бозон Хиггса обладает определенной массой. Но решение всех этих проблем нивелируется появлением новых: если верить теории суперсимметрии, существует целый ряд частиц, который нам еще предстоит открыть.

Конечно, следует добавить, что если мы докажем верность теории суперсимметрии, то получим неплохой бонус: самая легкая из этих частиц, существование которых нам еще предстоит подтвердить, абсолютно подходит на роль основы для темной материи.

Причины для оптимизма

Тем временем физики-теоретики отнюдь не сидели сложа руки, ожидая новостей от своих коллег-экспериментаторов. Так и не дождавшись ничего нового, увлеченные великолепием своего математического аппарата, они устремились вперед. Не успел Эдвард Виттен в 1990-х годах предложить новую версию теории струн (М-теорию), как в 1997 году Хуан Мальдачена выдвинул новую мощную идею. Она известна под названием теории калибровочной/гравитационной дуальности (или, если использовать технический термин, теории AdS/CFT[35]) и описывает, как струны в теории струн соотносятся с полевыми теориями, касающимися трех видов квантового взаимодействия. Эта математическая идея позже получила более широкое распространение и стала применяться для решения задач в других областях теоретической физики, таких как гидродинамика, кварк-глюонная плазма и конденсированное состояние, а работа Мальдачены стала одной из основополагающих в современной теоретической физике и на сегодня набрала 17 000 цитирований в других статьях.

Мощные идеи, подобные теории калибровочной/гравитационной дуальности, убеждают многих физиков в том, что теория струн – тот путь, по которому надо двигаться дальше. Но даже если окажется, что она не является верной теорией квантовой гравитации, она сделала большое дело – обеспечила физиков полезным и точным математическим инструментарием для доказательства того, что на самом деле существует способ последовательного объединения квантовой механики и общей теории относительности, так что у нас появляется надежда, что такая унификация в принципе возможна. Но факт остается фактом: теория калибровочной/гравитационной дуальности или теория струн не становятся верными только оттого, что они прекрасны с математической точки зрения.

Тогда что нам поможет получить окончательный ответ на наш вопрос? Может, теория струн или исследователи, работающие над теорией квантовой информации, которые пытаются создать квантовые компьютеры, а может быть, теория конденсированного состояния. Становится все более ясно, что во всех этих областях применим один и тот же математический аппарат. В поисках верной теории квантовой гравитации нам, возможно, даже не понадобится квантовать гравитацию. Вероятно, попытки силой сблизить теорию квантового поля и общую теорию относительности – не совсем верный путь. Есть некоторые свидетельства в пользу того, что теории квантовых полей содержат в себе сущность искривленного времени-пространства и что общая теория относительности может оказаться ближе к квантовой механике, чем мы всегда себе представляли.

Очень хотелось бы знать, какие из многих научных идей, о которых шла речь в этой главе, окажутся верными, а что придется выбросить в мусорный бак как ложные. Лично для меня важнейший вопрос физики, мучивший меня в течение всей моей профессиональной жизни и на который еще нет ответа, таков: какая из интерпретаций квантовой механики является верной? В главе 5 я упомянул несколько возможных вариантов и сказал, что многие физики считают, что это чисто философский вопрос, поскольку он не помешал применять квантовую механику на практике и не замедлил прогресса в физике. Однако все большее количество ученых, включая и вашего покорного слугу, приходят к выводу, что квантовая механика – чрезвычайно важная область физики, и предполагают, что решение давней загадки правильной интерпретации в конечном счете приведет к рождению новой физики. Возможно, этот вопрос даже связан с парой других важнейших проблем фундаментальной физики, таких как природа времени или окончательный вариант теории квантовой гравитации.

Иногда кажется, эти препятствия так трудно преодолеть, что я бы не удивился, если бы нам для этого понадобился мощный искусственный интеллект. Вероятно, созданный нами ИИ окажется следующим Ньютоном или Эйнштейном, а нам придется признать, что наш ничтожный человеческий мозг просто недостаточно хорош, чтобы нам удалось самостоятельно познать конечную природу реальности, в которой мы живем