f121

Проблема первобытной вселенной.

...Рассмотрим частицу в момент t = 0 или в момент, «близкий к t = 0». Предположим, что она испускает некий сигнал, например электромагнитное излучение. Он будет распространяться со скоростью c. По прошествии времени t сферическая волна будет иметь радиус ct, который называют горизонтом. Но закон расширения, удаления друг от друга двух частиц, предположительно связанных с «космической подложкой» (говорят сопутствующих), имеет параболический характер (это расстояние растёт как t2/3). Возвращаясь назад во времени, мы всегда найдём эпоху t < th, когда частицы материально были не в состоянии сообщаться между собой, поскольку они удалялись друг от друга «быстрее, чем шла электромагнитная волна, испущенная в момент t, близкий к нулю».

...Следующий образ evokes это аутистическое состояние вселенной, белые сферы, связанные с каждой из частиц, представляют объёмы, в которых должна была бы находиться соседняя частица, чтобы сообщение стало возможным. Увы, они не пересекаются и не пересекутся ещё очень долго.

...Таким образом, становится трудно обосновать замечательную однородность первобытной вселенной, ископаемым следом которой является космологический фон излучения при 2,7° K.

...Модная теория — это теория Линде: инфляция, и это её единственное обоснование. Не вдаваясь в детали, эта теория состоит в том, чтобы наделить первобытную вселенную сверх-космологической постоянной (зависящей от времени!), выражающей «отталкивающую способность вакуума», бросающую вызов всякому воображению. Она влечёт за собой расширение в фактор десять в степени не знаю сколько....

Проблема происхождения.

Что, собственно, такое это время t = 0? Имеет ли это смысл?

...Когда мы возвращаемся назад во времени, температура «космического флюида» растёт. Скорость теплового движения частиц, обладающих ненулевой массой, также растёт. Наступает момент, когда эта скорость становится релятивистской. Фактически, когда t стремится к нулю и температура T стремится к бесконечности, индивидуальная энергия частиц стремится к бесконечности, а их скорость стремится к c. Собственное время следует закону:

...Когда v стремится к c, собственное время «замерзает в хронометрах». Определить часы становится проблематично, даже концептуально.

...Итак, видно, что стандартная модель далеко не совершенна. Список затронутых проблем, впрочем, не исчерпывающий. Фундаментальная физика знает подобные проблемы. Теория суперструн проходит через расширение размерностного контекста (десять измерений, для многих). Но десятимерная геометрия остаётся тёмными джунглями. Если 2d-поверхности потеряли свою тайну, классификация гиперповерхностей 3 и 4d ещё ждёт своего часа.

....Кроме того, когда к космосу добавляют измерения, появляются характерные длины, связанные с каждым из них. И они неизменно... планковской длины. А кто говорит длина, говорит длина волны, которая связана с энергией согласно соотношению:

...Планковская энергия огромна. Чтобы её задействовать, согласно классическим методам, нужно было бы располагать ускорителем диаметром с галактику. Физики-экспериментаторы воздевают руки к небу.

...Физик-теоретик японского происхождения Митио Каку («Гиперпространство, научная одиссея сквозь десятое измерение», Oxford University Press, 1995) выдвигает пикантную личную интерпретацию: по его мнению, теория суперструн просто опередила своё время на несколько столетий. На нынешней стадии техники это была бы лишь способ развлечься в кругу друзей.

Аспенский коллоквиум.

...В 1996 году знаменитый журнал Scientific American опубликовал отчёт о коллоквиуме по суперструнам, который только что прошёл в Аспене, штат Колорадо, под пером Мадхусри Мукерджи, штатного автора. Текст, достойный братьев Маркс:

...Как напоминает автор статьи, в 1986 году Джеффри А. Харви из Чикагского университета попросили определить теорию суперструн в семи словах. Его ответ тогда был:

• Oh, Lord, why have you forsaken me? (Боже, почему ты меня оставил?)

Но статья указывает, что Бог, похоже, ответил через открытие новой симметрии: дуальности.

...Виттен, самый оптимистичный из superstring men, думает, что эта дуальность не только приведёт к TOE (The theory of everything: Теория Всего), но и объяснит «почему вселенная устроена так». Он думает, что мы сходимся к объяснению глубинной природы квантовой механики.

...Мало кто на самом деле берётся за эту теорию суперструн, которая к тому же настолько сложна во всех отношениях, включая математическое, что физики и математики неохотно в неё погружаются.

...Статья указывает, что эта «дуальность» сделала бы элементарные частицы и составные объекты взаимозаменяемыми. Специалисты тогда говорят о clumps (массивах, пучках, кустах), которые они пытаются визуализировать как «hedgehogs» (ежей). To curl like a hedge-hog: сворачиваться в клубок. Другие образы: «сферы, утыканные векторами», названные «солитонами».

...Но эта дуальность, если бы она существовала, оставалась бы, уточняют авторы этого понятия, невозможной для выявления (под дуальностью следует понимать «двойную природу»: английский словарь). В статье поэтому уточняется, что составные структуры могли бы быть эквивалентными, будучи «tangled up» (запутанными, переплетёнными), и становиться тогда «элементарными объектами».

Затем без большого успеха встряхивают концепцию «mirror symmetry» (зеркальной симметрии).

...В 1986 году Дафф из Имперского колледжа Лондона рассматривал вибрации новой сущности, «a bubble» (пузыря). В то время как струны извивались (wiggle) в десяти измерениях, пузыри плавали бы в пространстве с одиннадцатью измерениями. Затем Дафф рассмотрел мембраны «пяти измерений», альтернативное описание по отношению к струнам. Затем он предположил, что эти мембраны в свою очередь могут сворачиваться, как «кожура сосиски». И упомянул «string-string duality» (струнно-струнную дуальность).

...В 1995 году Виттен сделал доклад в Беркли, предположив, что пузыри Даффа могли бы быть солитонами особой струны, соответствующей десяти измерениям.

И Шварц из Калтеха (один из пионеров теории) добавил:

• Мне надо было быть водителем грузовика!

Как бы то ни было, в настоящее время каждый день выходит десять новых статей о суперструнах.

Солитон «похож на волосатую гусеницу», утыканную векторами, это, следовательно, «дуальный объект струны».

Дафф затем предложил дуальность дуальности, между пространствами. И Зюскинд прокомментировал:

Размер и внутренняя размерность объекта менялись бы «от места к месту».

Таунсенд:

• Мембраны, превращаясь в солитоны струн, могли бы иметь тот же статус, что и струны. К сожалению, вычисления, сделанные с мембранами, не имеют смысла.

...Тогда упоминают брак между струнами и чёрными дырами. Хокинг указал, что чёрные дыры, будучи способными испускать частицы, теряли бы таким образом массу и сжимались бы. Если бы они изначально были сделаны из струн («stringy black holes»), их эволюция превратила бы их в объекты нулевого размера: «an extremal black hole looking in fact rather like a particle» (экстремальная чёрная дыра, на самом деле выглядящая скорее как частица). Полемика между Зюскиндом и Строминджером по этому поводу:

• Работа Строминджера «great» (отличная), но называть эти вещи чёрными дырами — это всё-таки немного перебор.

Для справки, название последней статьи Строминджера: «Мир, задуманный как голограмма».

Та тогда упоминает концепцию «чёрной дыры нулевой массы».

Джеффри А. Харви из Чикагского университета тотчас протестует:

• What does it mean that your black holes with zero mass? Do they move at the speed of the light? (что это значит, твои чёрные дыры нулевой массы? Это значит, что они движутся со скоростью света?)

Гэри Т. Хоровиц из Калифорнийского университета:

• Oh, baloney! (какая чушь!)

Чуть дальше читаем, что струны «могли бы конфигурироваться в зависимости от своего окружения», принимая динамически корректное решение (...). И Строминджер добавляет:

• Где-то во вселенной могли бы существовать участки пространства в форме капелек, в которых чёрные дыры, проникая туда, превращались бы в струны, и наоборот. В нашем окружении эти капельки могли бы казаться плавающими в виртуальных вселенных, которые существовали бы в течение бесконечно малого промежутка времени, поскольку исчезали бы тотчас, прежде чем их можно было бы наблюдать.

...Но никто больше, похоже, не верит, что «решение за углом», несмотря на утверждение Виттена, который поспорил на рожок мороженого, что теория созреет к концу века.

И т'Хофф едко парирует:

• Когда люди из струнного сообщества подводят итоги, они всегда склонны раздувать свои результаты. Они просто слепо верят в свою теорию.

На этой арене суперструн бок о бок соседствуют молодые и не очень.

Сидни Р. Коулман из Гарварда:

• At my age you tend to emit a lot of gas. I'd rather not (в моём возрасте имеешь склонность выпускать много газа. Я предпочитаю помолчать.).

Шелдон Л. Глэшоу признаёт, что «в этой теории ничего не сдвинулось».

Конец коллоквиума. Ночь опускается, говорит автор статьи, и Зюскинд отпускает:

• I personnaly think it's a lot of crap! (я лично думаю, что это куча дерьма!)

Несмотря на этот кризис, некоторые думают, что всё в конце концов уладится. Тёмная материя будет обнаружена. Теория Всего (the theory of everything) в конце концов всплывёт на фоне десятимерных суперструн.

...В ожидании этой благословенной эпохи, этого золотого века познания, теоретические разработки, которые последуют, в конечном счёте ни лучше, ни хуже всего, что касается тёмной материи и суперструн.

Прежде чем перейти к изложению наших работ, отчёт о беседе с Ж.М. Сурио (4/1/98).

(возможно, начало объяснения нынешней ситуации).

• Ты думаешь, что мы переживаем период застоя в фундаментальной физике?

• С пятидесятых годов, Фейнман и квантовая электродинамика — это застой. Квантовая электродинамика работает, но, честно говоря, мы не очень хорошо знаем почему. Это ещё предстоит найти. Кроме этого, не нашли ничего действительно значимого.

• Но разве мир науки знал периоды застоя в фундаментальном, такого же рода. В прошлом веке?

• Похоже, существует своего рода чередование рывков вперёд, в фундаментальной области и в технологической эксплуатации, как будто люди не могут делать то и другое одновременно. Изобретение жаккардового станка (1752-1834), например, отражает механизированную передачу между ручным трудом и производством предметов (это также начало.... информатики). В физике, в 1788 году, у тебя «Аналитическая механика» Лагранжа. На рубеже века Навье изобретает механику жидкостей, Фурье — теорию тепла, гармонический анализ, Френель продвигает фундаментальную оптику.

Между 1815 и, скажем, 1870 годом — это техно-период. Паровая машина, следовательно приведение машин в движение химической энергией, а не человеческой или животной. Есть также электричество. Грамм изобретает динамо в 1845 году. Жюль Верн около 1870 года становится певцом этих технологических применений. Есть также развитие химии, железной дороги, телефона, электрического производства света. Но между 1815 и 1870 годом это скорее эпоха технологических применений.

• А когда это снова начинается?

• Около 1870 года — рождение кристаллографии и начало атомной теории, которая в ту эпоху выглядит как спекулятивная гипотеза. Есть также Максвелл.

• А группы?

• Группы рождаются с кристаллографией. Софус Ли, Клейн — это около 1870 года. Отправная точка теории групп — кристаллография. На рубеже века — атом.

• И по-твоему это продолжается до 1950 года?

• После — это в основном техно, прикладные исследования. В физике большой рывок вперёд — это информатика, взрыв которой, впрочем, никто не сумел предсказать.

• И с 1950 года всё снова сосредоточилось на технологии. И фундаментальное за это расплачивается.

Конец этого отступления. .

Содержание статьи Содержание Science Главная страница

Предыдущая страница Следующая страница

Возврат к Guide-Sciences

Число посещений этой страницы с 1 июля 2004 г. :