Читаем Первые три минуты полностью

Первые три минуты

То же самое можно сказать и о физике элементарных частиц. Начиная с 1977 г. блестящие открытия в ней следовали одно за другим. Самое значительное – это, пожалуй, обнаружение W- и Z-бозонов, переносчиков слабого взаимодействия. Как следствие, рассеялись все сомнения в правильности стандартной модели электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий. В частности, триумфальное шествие «асимптотически свободной» теории сильных взаимодействий лишило смысла наши рассуждения в главе 7 о максимальной температуре в 2 триллиона градусов (10¹² K). При более высоких температурах нуклоны диссоциируют на кварки, поэтому вещество во Вселенной представляет собой газ из кварков, лептонов и фотонов. Очередные трудности встречаются теперь только при температуре 100 миллионов миллионов миллионов миллионов миллионов градусов (10³² K), когда гравитация по интенсивности сравнивается с остальными силами. У теоретиков нет недостатка в идеях по поводу того, что происходит при столь экстремальных температурах, но напрямую проверить эти идеи в эксперименте пока не представляется возможным.

Одна из самых удивительных теоретических схем, над которой физики трудятся с 1977 г., – это теория струн. Объектами в ней являются не точечные частицы, а струны, протяженные в пространстве-времени. У них может быть мод колебаний от одной до бесконечности, каждую из которых мы воспринимаем как отдельный сорт элементарных частиц. Гравитация не только естественным образом вписывается, но и неизбежно вытекает из теории струн. Квант гравитационного излучения оказывается одной из мод колебаний замкнутой струны. Современные теории струн предсказывают максимальную температуру, но она теперь составляет порядка 10³² K, а не 10¹² K.

К сожалению, струнных теорий не одна, а тысячи, и мы не знаем, как рассчитать наблюдаемые следствия и почему при описании нашей Вселенной одна теория струн предпочтительнее другой. Однако один из аспектов этих теорий имеет для космологии большое значение. Знакомый нам четырехмерный пространственно-временной континуум оказывается не фундаментальной сущностью, а возникает лишь как приближенное описание природы при температуре ниже 10³² K. Кто знает, возможно, главный вопрос не в том, каким было начало и было ли оно вообще? Может быть, нам придется учиться познавать природу в условиях, когда понятия пространства и времени теряют смысл.

Литература для углубленного чтения

Хотя с момента издания некоторых из приведенных здесь книг прошло немало времени, они могут вызвать интерес у читателя, который захочет проследить за эволюцией космологических представлений. Научные работы, адресованные специалистам, помечены звездочкой. – Примеч. пер.

Космология

B.Н. Лукаш, Е. В. Михеева. Актуальные проблемы космологии // Наука и жизнь, 2006, № 5. – С. 102–107.

^*В.Н. Лукаш, В. А. Рубаков. Темная энергия: мифы и реальность // Успехи физических наук, 2008, Т. 178. – С. 301.

И. Д. Новиков. Черные дыры и Вселенная. – М.: Молодая гвардия, 1985.

^*Я.Б. Зельдович, И. Д. Новиков. Строение и эволюция Вселенной. – М.: Наука, 1975.

C. Вайнберг. Гравитация и космология. – М.: Мир, 1975.

^*С. Хокинг, Дж. Эллис. Крупномасштабная структура пространства-времени, М.: Мир, 1977.

*Ч. Мизнер, К. Торн, Дж. Уилер. Гравитация, в 3 т. – М.: Мир, 1977.

Д. Шама. Современная космология, М.: Мир, 1973.

Ф. Пиблс. Физическая космология. – М.: Мир, 1975.

^*В.Н. Лукаш, Е. В. Михеева. Физическая космология, М.: Физматлит, 2010.

Г. С. Бисноватый-Коган. Релятивистская астрофизика и физическая космология. – М.: Красанд, 2010.