Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй - Лоуренс Краусс

Из распределения по углам и энергиям продуктов распада с новым, более обширным набором кандидатов на роль бозона Хиггса детекторы БАКа уже могли разобраться, действительно ли эти частицы являются скалярными; если так, они стали бы первыми замеченными в природе фундаментальными скалярными частицами. 26 марта 2015 г. группа детектора ATLAS огласила в ЦЕРН результаты, показавшие с более чем 99 %-ной достоверностью, что новая частица имеет нулевой спин и в точности нужное значение четности, чтобы быть хиггсовским скаляром. Природа показала, что не гнушается скалярными полями типа хиггсовского поля, как я, к примеру, считал. Существование столь фундаментального скаляра многое меняет в наших представлениях о том, что в природе возможно, а что нет, и ученые, включая и меня, начинают рассматривать сценарии, на которые прежде не обратили бы никакого внимания.

В сентябре 2015 г., примерно за месяц до того, как был готов первый черновик этой книги, два больших детектора ATLAS и CMS свели свои данные за 2011 и 2012 гг. воедино и впервые провели объединенное сравнение теории и экспериментальных данных. Результат, полученный после колоссального объема вычислений, целью которых был учет отдельных систематических эффектов в каждом эксперименте, для чего во внимание принималось ни много ни мало четыре тысячи двести параметров, показал с остаточной неопределенностью примерно в десять процентов, что новая частица обладает всеми параметрами, предсказанными в Стандартной модели для бозона Хиггса.

Этот простой вывод может вызвать чуть ли не разочарование, ведь за ним стоит полвека целенаправленных усилий тысяч людей – теоретиков, разработавших Стандартную модель, и тех, кто осуществлял невероятно сложные вычисления, без которых невозможно сравнить предсказания с экспериментальными данными, определить фоновые значения и т. д., и тысяч физиков-экспериментаторов, сумевших построить, испытать и запустить самую сложную из когда-либо созданных человеком машин. История всех этих людей отмечена невероятными высотами интеллектуальной смелости, годами замешательства, неудач и счастливых случайностей, соперничества и страсти, а главное, настойчивостью научного сообщества, сосредоточенного на единой цели – понять природу на ее самых фундаментальных масштабах. Как во всякой человеческой драме, в этой истории не обошлось также без зависти, упрямства и тщеславия; важнее, однако, то, что в ней действовало уникальное сообщество, построенное совершенно независимо от этнической принадлежности, языка, религии и пола. Эта история несет в себе весь драматизм лучших эпических сказаний и отражает лучшее из того, что наука может предложить современной цивилизации.

То, что природа оказывается столь добра, чтобы на самом деле использовать идеи, которые небольшая группа людей записала на бумаге под впечатлением от абстрактных идей симметрии и с использованием сложной математики квантовой теории поля, мне представляется и всегда будет представляться поистине замечательным. Трудно выразить словами ту смесь восторга и ужаса, которая охватывает тебя при мысли о том, что природа, возможно, и правда работает так, как ты предполагаешь, дописывая на бумаге последние знаки, чаще всего поздно ночью, один в своем кабинете. Полагаю, что это чувство напоминает описанную Платоном реакцию философов, которых впервые вытащили из пещеры на солнечный свет.

Открывая для себя, что природа на самом деле следует простым и элегантным правилам, интуитивно открытым духовными наследниками Платоновых философов из XX и XXI веков, чувствуешь одновременно потрясение и надежду. Такое развитие событий указывает на то, что готовность ученых строить интеллектуальные карточные домики, способные рассыпаться от легчайшей экспериментальной дрожи, не пропала даром. Это дает нам смелость и дальше полагать, что Вселенная на самых величественных своих масштабах познаваема, по поводу чего Эйнштейн однажды выразил свое искреннее изумление.

Выслушав официальное заявление об открытии частицы Хиггса 4 июля 2012 г., я записал:

Еще слишком рано судить или хотя бы полностью предвидеть, к каким изменениям в нашей картине реальности приведут открытие частицы Хиггса на БАКе или те открытия, которые, возможно, за ним последуют. Тем не менее судьба и правда покровительствуют подготовленному разуму, и теоретик, такой как я, чувствует одновременно ответственность и радость, размышляя над этими вопросами.

Может показаться, что природа на этот раз была добра к нам, возможно слишком добра. Эпическая сага, которую я здесь изложил, может еще предложить физике и физикам драматические новые вызовы – и ясно напомнить, что природа существует не для того, чтобы обеспечивать нам комфортное существование. Может быть, мы нашли то, что искали, но никто, откровенно говоря, не ожидал найти только это, и больше ничего…

В некотором смысле наша история могла бы на этом и закончиться, поскольку мы достигли границ наших прямых эмпирических знаний о Вселенной на ее фундаментальных масштабах. Но никто не говорит, что мы должны останавливать свое воображение, даже если его образы не всегда приятны. До июля 2012 г. специалистов по физике элементарных частиц мучили два кошмара. Первый заключался в том, что БАК ничего не найдет, совсем ничего. Ведь если бы так случилось, это наверняка был бы последний крупный ускоритель, построенный человечеством для исследования фундаментального устройства мироздания. Второй состоял в том, что БАК откроет бозон Хиггса… и точка.

Каждый раз, когда нам удается приподнять очередной слой реальности, нас манят другие, более глубокие ее слои. Поэтому каждое существенное новое продвижение в науке, как правило, приносит нам больше вопросов, чем ответов. Но оно также обычно приносит нам хотя бы контуры дальнейшего пути, направление движения, в котором можно начать поиски ответов на эти вопросы. Открытие бозона Хиггса, а с ним и подтверждение существования заполняющего пространство невидимого хиггсовского поля стало сильнейшим подтверждением смелых научных разработок XX столетия.

Однако и сегодня актуальны слова Шелдона Глэшоу: бозон Хиггса напоминает туалет. Он скрывает все некрасивые подробности, о которых мы предпочитаем не говорить. Хиггсовское поле, каким бы элегантным оно ни выглядело в теории, в рамках Стандартной модели, по существу, является ситуативным дополнением. Оно добавлено в теорию, чтобы обеспечить возможности, необходимые для точного моделирования мира нашего опыта. Но само по себе оно не нужно теории. Вселенная могла бы счастливо существовать с дальнодействующим слабым взаимодействием и безмассовыми частицами. Правда, там просто не было бы нас и задавать вопросы тоже было бы некому. Более того, точные физические свойства бозона Хиггса, как мы увидели, не определяются в рамках одной только Стандартной модели. Этот бозон мог оказаться в тридцать раз тяжелее или в сто раз легче.