А что вместо него? Рассказывает академик РАН
Наблюдая за прогрессом в современной физике, я с грустью констатирую стагнацию. С начала XX века и до 1980-х гг почти каждые 10 лет совершались прорывные открытия. Они не только давали нам доступ к новым технологиям, но и расширяли нашу картину мира. Мы лучше понимали, как устроен мир вокруг нас!
В последние десятки лет никаких особых прорывов не видно. Да, делаются редкие отдельные открытия. Вручаются нобелевки. Да, мы доказали существование бозона Хиггса. Да, мы сфотографировали черную дыру. Но все эти гипотезы существовали еще в середине прошлого века. Получается, мы просто топчемся и доказываем уже открытые вещи. И почти не выдвигаем новых смелых гипотез.
А главное, наше понимание того, как устроен мир, с 80-х годов прошлого века не сильно то изменилось.
В журнале Кот Шредингера, который выпускает «Российская газета», вышла интересная статья по мотивам интервью с академиком РАН Валерием Рубаковым. Он сформулировал основные глобальные вызовы, стоящие перед современной физикой. И что нам необходимо для очередного прорыва.
Новая физика существует. Но никто не знает, где ее искать
В 1970-х годах была создана так называемая Стандартная модель. Она описывает три вида взаимодействий в физике элементарных частиц. Первое — электромагнитное. Два других — так называемые сильные и слабые ядерные взаимодействия. Первое отвечает за распад ядер, второе — за взаимодействие кварков.
Но в этой Стандартной модели не учитываются ни гравитация ни темная материя, которая пока непонятно, что из себя представляет. И очевидно, что эта модель неполная.
Сейчас в современной физике мы наблюдаем странный парадокс. Стандартную модель используют в расчетах. Ее преподают в вузах. Но она неверна! Есть факты, которые ее 100% опровергают!
Как может развиваться наука, если мы тратим силы на поддержку ошибочной теории? Это как идти по дремучему лесу, имея на руках заведомо неправильную карту.
Нужна общая теория, которая опишет все виды взаимодействий. Но у физиков не хватает данных для этого.
Должна прийти новая физика, которая сможет решить все эти вопросы. Это будет прорыв. Как в свое время ньютоновская физика перешла в физику Эйнштейна.
Физики понимают, что должны существовать в природе физические явления, которые мы пока не знаем. Они и дадут ответы на все эти вопросы.
Но Большой адронный коллайдер, на который возлагались гигантские надежды, пока никак себя не проявил.
Темная материя
Темная материя точно существует. Если раньше предполагали, что может быть ошибка в расчетах, то сейчас все сомнения сняты. Мы ее фиксируем по гравитационному взаимодействию. Но до сих пор никто не знает, что она собой представляет.
В гравитационном взаимодействии она проявляет себя как обычная материя. Во всем остальном — ее не видно.
Чем бы это ни было — одно можно сказать совершенно точно. Когда человечество ее откроет — это будет величайший прорыв. Мы узнаем что-то очень важное о том, как устроен наш мир. А современную физику, скорее всего, придется переписывать.
Секрет нейтрино
В ближайшие годы изучение нейтрино может дать ответы на многие вопросы.
Нейтрино — маленькие частицы, которые практически не взаимодействуют с окружающей материей. Поэтому и уловить их очень трудно — они «прошивают» любое оборудование, проходят насквозь.
Через человека каждую секунду пролетают триллионы нейтрино, которые испускают Солнце и другие звезды. Но мы их не замечаем, потому что они никак с нами не взаимодействуют.
Потенциал нейтрино оценил мэтр научной фантастики Станислав Лем. В его книге «Солярис» «гости», которые создавала планета, состояли из нейтрино.
Раньше считалось, что нейтрино не имеет массы вообще. Поэтому и в гравитационном взаимодействии тоже не участвуют. Однако сейчас очевидно, что масса у нейтрино есть. Она возникает из-за взаимодействия нейтрино с какими-то неизвестными частицами. За открытие массы нейтрино в 2015 году выдали Нобелевскую премию. И именно это открытие опровергают ту самую Стандартную модель.
Мы не знаем, что такое темная материя, но, весьма вероятно, что ее секрет связан с нейтрино. Этих частиц очень много в космосе. И если сложить их мизерные массы, то может получиться та самая гигантская непонятная и невидимая масса, которую мы и называем темной материей.
Но для этого нужно найти те самые загадочные частицы, с которыми нейтрино взаимодействуют. Пока о них лишь известно, что они должны быть довольно крупными.
Еще одна загадка нейтрино — это единственная в мире частица, которой удалось превысить скорость света. Ту самую скорость света, которая в физике считается максимальной!
В 2011 году нейтрино превысило скорость света на 0,00248%. Да, превышение невелико, но в масштабах наших расстояний выглядит гигантским. Чтобы вы представляли, это дополнительная прибавка к скорости в +740 километров в секунду.
Если соединить все эти три вопроса, становится очевидным — в мире существуют какие-то частицы, о которых мы пока не имеем никакого представления.
В Дубне сейчас строят большой коллайдер тяжелых ядер — НИКА. Он поможет ответить на многие вопросы в физике элементарных частиц.
Большого взрыва могло и не быть
Теория Большого взрыва сейчас тоже подвергается переосмыслению. Согласно этой теории, наша Вселенная возникла когда то из маленькой точки. В этой точке — так называемой сингулярности — была плотность, близкая к бесконечности. Потом произошел взрыв, после чего Вселенная стала расти с ускорением. В момент большого взрыва появилось пространство, время и все известные нам фундаментальные константы.
Пока подтвердить эту модель на фактах не удалось. Например, не удалось найти те самые гравитационные волны, которые обязательно должны бы были возникнуть.
Возможно, наша Вселенная постоянно «сжимается» и «разжимается». И когда-то уже была стадия, подобная нашей теперешней. Это, так называемая, Циклическая модель Вселенной — бесконечное перерождение. А пространство и время существовали задолго до нашей Вселенной. И будут существовать и после.
Есть и еще одно альтернативное представление о том, что Вселенная бесконечна. Просто то, что видим мы — это небольшой провал, как дырка в плотном сыре.
Что ж, осталось дождаться той самой, новой физики, которая найдет ответы на все эти вопросы.
