Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики

Хосе Рамон Эспиноза, теоретик, изучающий распад вакуума, надеется разобраться с потенциалом поля Хиггса и с тем ненадежным положением, в котором мы находимся, не дожидаясь появления пузыря истинного вакуума[84]. «Нет никаких причин для того, чтобы потенциал поля был именно таким, – заявил он. – Мы живем в совершенно особенном месте. Лично мне все это кажется довольно интригующим; может быть, оно пытается нам что-то сказать». Ключ к пониманию потенциала Хиггса в итоге зависит от так называемых бегущих констант связи – параметров, определяющих силу взаимодействия частиц или полей и то, как они изменяются при увеличении энергии столкновений. «Это будет одним из главных посланий БАК, если мы не найдем ничего другого, – сказал Эспиноза. – Разумеется, если БАК позволит обнаружить новую физику, она, скорее всего, будет противоречить бегущим константам связи. Тогда может случиться все что угодно. Потенциал может быть стабильным, а может оказаться еще более нестабильным, чем мы думаем».

Благодаря лучшему пониманию поля Хиггса мы можем не только предсказать судьбу космоса, но и выяснить, как работает масса и почему сила фундаментальных взаимодействий имеет именно ту величину, которую мы измеряем. Кроме того, это может указать нам путь к теории, объединяющей все взаимодействия, или помочь нам разобраться с квантовой гравитацией.

Было бы здорово, если бы результаты наблюдений или экспериментов подсказали путь к улучшению модели Лямбда-CDM или Стандартной модели. Потому что с чисто теоретической точки зрения дела обстоят очень и очень странно.

Сквозь тусклое стекло

Недавно я наткнулась на старую черно-белую фотографию Поля Дирака, нобелевского лауреата и одного из создателей квантовой механики, на которой он изображен стоящим с топором на плече на территории института перспективных исследований в Принстоне. Во время своих многочисленных визитов туда в период с 1930-х по 1970-е годы он бродил по лесу позади института, расчищая новые пути, по которым могли бы гулять теоретики, обсуждая и обдумывая природу реальности. Меня по этим тропам водил Нима Аркани-Хамед, теоретик, вознамерившийся разнести в щепки наше современное понимание квантовой механики и самого пространства-времени.

Аркани-Хамед разрабатывает метод расчета взаимодействия между частицами, используя совершенно новый подход, основанный на абстрактной математике и не учитывающий пространство и время. Эта работа все еще находится на ранней стадии и пока применяется к определенным идеализированным системам, а не к результатам экспериментов. Однако если у него получится, последствия будут потрясающими. «Пока все, что мы видим, – это просто детские игрушки, верно? Я пойму, если вы не воспримете всерьез то, что было достигнуто до сих пор, – сказал он. – Однако уже начали вырисовываться примеры конкретных физических систем, похожих на те, что мы видим в реальном мире, которые можно описать без всякого пространства-времени или квантовой механики». Когда я ответила, что с трудом могу себе представить существование во Вселенной, где пространство и время не являются чем-то реальным, он рассмеялся: «Добро пожаловать в наш клуб».

Прежде чем вы отбросите эту идею как преувеличение эксцентричного теоретика, я должна отметить, что в таком ключе думает не только Аркани-Хамед. «Я уверен, что вы слышали это от многих людей, – сказал мне Клиффорд Джонсон несколько месяцев спустя, – я думаю, что мы всё лучше понимаем одну из идей, о которой долго говорили в рамках теории струн, – то, что пространство-время не является чем-то фундаментальным».

А, эту мелочь. Ну да, разумеется.

Джонсон подходит к вопросу несколько иначе. В теориях квантовой гравитации есть интригующие намеки на неожиданные связи между физикой, действующей в малых и больших масштабах, которые не имеют смысла в рамках нашего привычного понимания пространства-времени. Упрощенно это можно объяснить так: если вы представите, что проводите некие эксперименты в гипотетическом пространстве с радиусом R, то их результаты будут в точности совпадать с результатами таких же экспериментов, проведенных в гораздо меньшем пространстве с радиусом равным 1/R. В теории струн это называется T-дуальностью, и такое странное совпадение должно сообщить нам что-то важное. «Если вы спросите коллег, – сказал Джонсон, – они ответят, что в некотором роде ничего из этого не является реальным. В том смысле, что, подрывая понятия большого и малого, вы, по сути, подрываете понятие самого пространства-времени».