Физики опять не нашли в мире смысла

Электрон, скорее всего, круглый, а не в форме яйца. Ученые страшно разочарованы

Иллюстрация:Corbis/Fotosa.ru
Иллюстрация:Corbis/Fotosa.ru
+T -
Поделиться:

Когда вы узнаете всю подоплеку, то тоже будете разочарованы. Но по порядку.

Группа физиков числом больше дюжины, из Гарварда, Йеля и других университетов, вздумали определить, какой он, электрон — круглый или вытянутый. То есть именно так они объясняют это недотепам, а между собой рассуждают о дипольном моменте. Придумали они, как измерить этот самый момент с очень большой точностью, в десять раз точнее прежнего, и получилось у них, что даже и при такой точности (0,00000000000000000001 нм) электрон все-таки круглый.

Ну или по крайней мере не настолько вытянутый, как им бы хотелось.

И пригорюнились физики. Отчего же?

Представьте себе, что вы верите хоть во что-нибудь, ну, например, в девять чинов ангельских. А потом вам говорят, что их нет. Что вы почувствуете?

Вначале, возможно, некоторое облегчение: теперь не нужно зубрить вот эти непонятные серафимы-херувимы-престолы, господства-силы-власти. Нет их — и камень с плеч долой.

Но потом в глубине души поселится тревога. Ведь чины эти не просто так были придуманы, а чтобы придать стройность и логику общей картине мироздания. Если девять чинов — выдумка, то мир на самом деле становится не проще, а гораздо-гораздо сложнее. Надо искать в нем какую-то другую логику, и не факт, что она вообще окажется вам по зубам. Уж точно будет посложнее Дионисия Ареопагита.

Вот примерно это же получилось с физиками, только вместо девяти чинов ангельских у них сегодня теория суперсимметрии.

Вернее, это не теория, а гипотеза. Теория у них тоже есть, называется она «Стандартная модель» и подтверждается всеми опытами, вплоть до недавно открытого бозона Хиггса. Да только вот беда: и сама эта теория довольно угловатая, и не объясняет она множество странных вещей. Вот, например, некоторые.

1. Почему в мире так много материи и почти совсем нет антиматерии? Несимметрично как-то.

2. Что такое «темная материя»? В Стандартной модели про нее ничего не говорится.

3. Откуда масса у нейтрино?

4. Почему рассчитанная и измеренная энергии вакуума отлично совпадают между собой, но в триллион триллионов раз отличаются от результатов космологических наблюдений?

И многое другое.

И вот придумали физики, что если добавить к Стандартной модели еще кучу частиц, то многое волшебно разъяснится. Чтобы не толковать о времени, движущемся в обратную сторону, и прочих заумностях, скажем лишь, что каждой нынешней частице должна соответствовать суперсимметричная частица, гораздо тяжелее. Удивительно, как много тайн объяснило бы такое положение дел. Всего, казалось бы, чуть-чуть пофантазировать — и мир приобретает лад и смысл.

Да только не видел никто этих частиц. Ну, стали искать. Построили даже коллайдер, Большой адронный, чтобы в нем уже на будущий год попытаться открыть первые, самые легкие суперсимметричные частицы.

Но у современной физики есть такая фишка: когда ученые начинают что-то рассчитывать по своим формулам, они должны принимать во внимание, что ВСЕ ЧАСТИЦЫ, которые в принципе могут быть, то и дело сами собой выскакивают из вакуума и исчезают. И во всех задачах, где такие расчеты проделали, получается, что частиц Стандартной модели вполне хватает: расчеты, основанные на ней, отлично согласуются с экспериментом.

Большая надежда была на электрон. Он тоже окружен облаком всевозможных возникающих на мгновение частиц. И если существуют только частицы, включенные в Стандартную модель, то облако это получается безукоризненно круглое. А если у частиц есть суперсимметричные партнеры, облако будет слегка яйцеобразное (можно об этом прочитать подробнее, если кому интересно).

Насколько яйцеобразное? Это зависит от деталей теории суперсимметрии (там пока еще есть из чего выбирать). Но, скажем, если весь разброс теоретических предсказаний идет в пределах от 1 до 1000 неких единиц, то вот этот опыт коллаборации ACME, о котором мы ведем тут речь, доказывает, что величина эта не может быть больше 10. Огромное число вариантов суперсимметрии сразу отбрасываются. А если увеличить точность эксперимента еще в десять раз, вполне может оказаться, что и единичка — слишком много. Тогда, значит, с идеей суперсимметрии можно покончить.

Пикантность ситуации еще и в том, что величина продолговатости электрона зависит от массы суперсимметричных частиц. И теперь, когда диапазон возможной продолговатости сузился, на относительно легкие частицы можно больше не рассчитывать. В частности, нет практически никакой надежды обнаружить суперчастицы на Большом адронном коллайдере в Женеве, а ведь коллайдер, между нами говоря, именно затем и строился.

Справедливости ради отметим, что это далеко не первый эксперимент, сужающий поле для суперсимметричных фантазий (вспомним хоть давешний распад странного В-мезона). Но физики все не верят, бьются лбом об стену.

Все потому, что очень трудно им поверить в эту леденящую мысль: больше ничего нет. Вот то, что мы видим, есть, а остального всего нет. (Это как если бы вы думали, что идете по мосту, опоры которого не видно из-за тумана, а оказалось, что опор вовсе нет и вся фигня ни на чем не держится, и сейчас все ухнет вниз вместе с вами, бедолагой).

Может быть, еще можно подправить теорию, чтобы склад и лад суперсимметрии в ней остался, а экспериментально опровергаемых следствий было поменьше?

Собственно, теорию всегда можно подправить. Теорию девяти чинов ангельских тоже ведь до сих пор продвигают некоторые специалисты: все, говорят, с ней нормально, если кое-что понимать метафорически, что-то чувствовать сердцем, а остальное — в духовном смысле. Но от физики традиционно ждут большей определенности.

Представляете себе отчаяние ученых? Старая физика вся перекошенная, а новой нет как нет. Ситуация в чем-то обратная положению на начало ХХ века, когда старая физика была вся такая классная, за редкими исключениями, а новая и нескладная, как назло, лезла изо всех щелей. Но тогда прорвались, прорвутся и в этот раз, надо полагать.

Может, кто-то из нас и доживет до ладного, складного, разумного мира. Но пока, вынужден вас огорчить, мы живем в довольно нелепом.

Комментировать Всего 35 комментариев

 замечательно....  давно это все подозревал...

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов

Ух ты..что скажут на это наши Алеши-физики?

Их таким не проймешь. Они давно уже привыкли чего-нибудь придумывать, чего не бывает. С другой строны, вон хиггсовское поле придумали, 25 лет с ним жили без малейших экспериментальных подтверждений, будто его нет, ан вот оно, есть. Может, и тут еще все срастется.

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Михаил Аркадьев

Алексей, статью, написанную в таком ерническом и небрежном тоне, трудно комментировать серьезно. Делаю это только по просьбе Миши.

Последний комментарий является примером такого стиля. "Привыкли придумывать то, чего не бывает,… а оно оказывается есть". Да, предложили гипотезу, которая много чего объясняла и на основе которой были сделаны определенные предсказания. Однако, была масса людей, которая говорила, что не поверят в хиггсовское поле до тех пор, пока не будет открыт бозон Хиггса. Поэтому так и ждали этих результатов. Являются ли они окончательными? Нет, их будут проверять, хотя это и сложно. 

Являются ли противоречия свидетельством "отсутствия смысла"? До сих пор это работало в совершенно противоположном направлении, подстегивая творческую мысль. Все великие открытия в физике совершались путем устранения противоречий. 

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов

Согласен с тобой по смыслу, Леша, но твоя оценка текста и тона статьи Алексея мне кажется поспешной. Стиль умен, точен, ироничен, информативен, и с точки зрения отношения к науке, как и всегда у А.Алексенко,  вполне апологетичен, всегда за науку. Не вижу почему должно отталкивать мастерское соединение обэриутского, или веничкиного гротеска с серьезным отношением к научным проблемам. Именно это отношение всегда ясно прочитывается в статьях Алексея.  ИМХО.  

Миша, я рад, что тебе понравилось.

В чем разница с ситуацией в конце 19 века? В том, что мы смотрим на на ту ситуацию из века 21го и являемся современниками своей.

Леша, а что скажешь на мой вопрос Алексею насчет новой революции в физике?     

Миша, эта революция идет на моих глазах. Но о ней газеты ничего не пишут, м.б. потому, что речь о движении не в ширь, а вглубь. Обнаруживаются неожиданные связи между казалось бы совершенно далекими друг от друга вещами, между классической физикой и квантовой. Все это видно из глубочайшей и еще не понятой связи между математическими структурами, в основе которой лежит так называемая "дуальность Лангландса" (Langlands duality). Моим коллегам по теории твердого тела приходится учить теорию черных дыр … 

Эту реплику поддерживают: Михаил Аркадьев

да да, помню ) ругаются, но учат 

А мы тут по-моему даже писали о моделировании тверд ого тела черными дырами с дополнительным измерением. Так что зря вы на газеты пеняете. Пишут.

Неужели правда, Алексей? AdS-CFT correspondence? Тогда прошу извинить и снимаю шляпу. Теперь напишите про ODE-BA correspondence, это, в отличие от первого, точно установлено.

Мне сейчас не очень удобно с айпада -— я потом найду ссылку. Но я не уверен. Помню что писал но написал ли.

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik

А, вот тут . Под пунктом пятым. Тоже ерничанье, конечно, и дешевая профанация. 

Кроме шуток, здесь же все зависит от  угла зрения. Вот вышеприведенную новость корректнее всего было бы рассказать так: "Физики поставили такой-то опыт, и результат до такого-то знака совпадает с предсказанием Стандартной модели". Но это будет дурацкая корректность, потому что она дает читателю совершенно ложные ориентиры: "Модель "стандартная - значит, скучная и не вызывающая разногласий, а уж мерять что-то до 29-го знака, это совсем сдохнешь с тоски. Итого: статья о том, что в физике все известно и предсказуемо до 29 знака". А вот чтобы разъяснить, какая в этом 29-м знаке на самом деле мировоззренческая драма, иногда приходится и некорректно выразиться, и приукрасить. 

Эту реплику поддерживают: Александр Звонкин, Михаил Аркадьев

Жестко вы... Этот  ернический стиль для подавляющего большинства читателей слишком скучен, увы. Вариант -- вообще не писать на такие темы. Что касается смысла, я же толкую конкретно о суперсимметрии как некой надежде связать концы. Разумеется, если концы не свяжутся так, то свяжутся как-то еще. Но вы пока не знаете как именно. Об этом я и толкую.

Эту реплику поддерживают: Михаил Аркадьев

Алексей, не мне Вас учить, как писать. Но, однако, обратите внимание на то, что большинство комментирующих не просто не знают, что такое суперсимметрия, что простительно, но не имеют понятия о физике вообще. Никакого. 

Кстати, про суперсимметрию. Мой бывший аспирант сидел в Принстоне в кафе и читал книжку Кости Ефетова " Суперсимметрия в хаосе и беспорядке". Подошла какая то девица и спросила "А что такое суперсимметрия?" Про хаос и беспорядок она уже очевидно все знала и не боялась...

Ну так оно и работает. На говорил на рубль, услышали на копейку. 

Потому и надо все время плясать вприсядку, а то вообще все уйдут.

Если бы товарищи понимали на копейку, было б пол беды. Беда в том, что они понимают в противоположном смысле. См. первый комментарий.

Эту реплику поддерживают: Михаил Аркадьев

Такая опасность есть. Зато по крайней мере кому-то это кажется прикольно. Дальше вопрос выбора, стоит ли оно того. Вам жалко физику, мне - людей, которым она по барабану. Но и наоборот нам свами тоже жалко, конечно.

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов, Михаил Аркадьев

Среди тех, кто не понимает есть, кто хотел бы понять. Точно есть.

Эту реплику поддерживают: Сергей Любимов

Дальше уже есть книжки. В конце концов, в статье есть ссылка на наипопулярнейшую статью в сайентифик американ. У нас кстати почти всегда есть линки на оригинал и на популяризацию. Наше дело - намекнуть, зачем туда идти.

Пешите исчо. Великолепный стиль, без существенных потерь смысла . Но только для людей, не настроенных серьезно. Им, как и мне не угодить. Но таки мне Вы угождаете. Браво.

Думаете, речь о том, чтобы срослось, Алексей? Или новой революцией в физике попахивает? Впрочем, я понял Ваш намек на различие ситуаций с концом XIX века.

Революция-то будет; спросите у Цвелика, откуда ее ждать.

Эту реплику поддерживают: Виталий Крамарь

К сожалению, с территории бывшего СССР уже ничего не дождешься. Хотя физики российского происхождения продолжают держать высокую марку. 

Леша!!! Бальзам на мою душу израненную остроконечными намеками на моральное превосходство братьев-славян непосредственно через границу слева! :-)))

Я намекал только на то, что естественные науки и соответствующее образование в СССР были на высоте. То, что от этого осталось на 90% перекочевало на Запад, а остальным 10% сейчас перекрывают кислород при полном к тому безразличии российского общества, включая либеральную его прослойку.

Я поняла. Но люблю искать позитив во всем. Стиль Алексея Алексенко меня будоражит и сподвигает на прикладную мимикрию. Пусть я и бледна перед мастером.

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik

Может быть из семантики? )) Интересно, могут физики попробовать выбросить из своих семантических сетей термин "частица" (и его аберрации - фундаментальная, калибровочная, бесструктурная элементарная, античастица), а следом забыть еще пару слов - "вещество" и "материя"? Что толку от частиц, если чем больше уровни энергии в ускорителях тем больше щепок? Где предел частицеобразования? Он вообще достижим ли, или он ограничен только текущими уровнями мощности ускорителей? Можно как-то обойтись только взаимодействием состояний одной среды? Вернуться к какому-то Нечто (вроде были попытки), которое везде и всюду флуктуирует само с собой в себе, как вода в море - то волны, то капли, то айсберги, то пар, то плазма... в таком диапазоне частот, фазовых переходов и состояний, в котором не работает (не существует) ни одно из текущих средств измерения. 

Интересно, если Нечто абсолютной плотности и "массы", а все "тела" "в нем" это разряженные, низкоплотные относительно него объекты. Насколько в этом случае притяжение "пустых" "тел" в пространстве будет похоже на объединение маленьких пузырьков в большие при кипении жидкости? Интересно бы понаблюдать эволюцию сети вскипающих пузырьков в невесомости, параллельно с измерениями фазовых переходов жидкость-пар... нет ли там, чисто геометрических, аналогий с гравитационным взаимодействием?

Алексей, простите за буйные фантазии, навеяли )) 

Виталий, физика не опирается на общепринятый язык. У нас есть свой язык, который адекватно отражает происходящее, - математика. Все эти термины - частица, волна и т.д. есть дефективное выражение тех реальностей, смысл которых очень быстро становится понятным, будучи выражен математически. 

Рождение частиц на ускорителях отражает превращение энергии в вещество, тем самым подтверждая предсказания Эйнштейна. Не всякие частицы рождаются от столкновения данных, разные "животные" дают разное потомство. 

Нечто, флуктуирующее само по себе - нечто подобное действительно есть. 

В невесомости вода кипит иначе, т.к. пузырьки не поднимаются вверх. Аналогий с гравитацией нет.

А жаль, хотелось немного пофантазировать в рамках школьного курса ))

Виталий, в своей книге я попытался коснуться всех этих вопросов на максимально доступном широкой публике уровне. М.б. если прочитаете, то фантазия заработает лучше.

http://www.limbakh.ru/index.php?id=1903

"Что толку от частиц, если чем больше уровни энергии в ускорителях тем больше щепок? Где предел частицеобразования?"

Виталий, реально тенденция строго противоположна - чем глубже мы проникаем в структуру материи, тем меньше число ее видимых первокирпичиков. Вернее же считать не элементарные частицы (они же поля), а принципы теории, имея также в виду объем охватываемой ею реальности. Представьте себе некую дробь, в числителе которой стоит объем охваченной теорией реальности, а в знаменателе - число теоретических постулатов. Вот это и будет показатель теоретической мощи. За последнюю сотню лет, скажем, он вырос неимоверно, этот показатель.

Эту реплику поддерживают: Alexei Tsvelik, Михаил Аркадьев, Виталий Крамарь

И еще "поле" отмените пожалуйста, вот уж пустейшая выдумка. Я не могу понять как в каждой точке пространства висит оператор преобразования волновой функции. Как он туда помещается? Ну ладно бы вектор был приделан, это вроде как волосы растут отовсюду, но матрица такая жуткая как туда влезает?!

Эту реплику поддерживают: Виталий Крамарь

о физике с насмешкой

Есть глубокая родовая связь между вещами предельно серьезными, даже святыми, и их тенью - насмешками, анекдотами. Можно сказать, что серьезное и смешное дополнительно по Бору. У Аверинцева есть эссе о смешном, где он рассматривает его как снятие напряжения, задаваемого серьезным, как некий электрический разряд. Даже физиологически сам смех чем-то напоминает разряды электричества. Напряженным проблемам любви, общественной жизни, национальной идентичности, религии отвечают и основные жанры анекдотов. Физика вообще-то - дело крайне напряженное, лишающее сна и отдыха, отрывающее от общения с близкими, сводящее с ума. И есть тень этого напряжения, его разрядка - жанр "физики шутят", анекдоты о великих физиках, байки о легком объяснении прямого и перевернутого графика и прочее. Все эти приколы востребованы прежде всего самими физиками, и прежде всего - наиболее серьезными из них. Почтенная же публика, читающая о физике лишь в жанре "физики шутят" получает, разумеется, крайне сплющенный взгляд на вещи - примерно такой, какой сложился бы у какого-нибудь инопланетного существа, пытающегося понять любовь исключительно по анекдотам. Но винить сочинителей анекдотов тут было бы последним делом. Лично я этим неизвестным авторам весьма благодарен. А если автор известен - тем более здорово, знаешь кого благодарить. Спасибо, Алексей - здорово написано :)!

***