Простая сложная Вселенная

Везде, где действует гравитация, также существует и гравитационное поле, хотя это поле и другое, по крайней мере на настоящий момент, потому что никто не знает, как оно может быть квантовым. Как вы увидите позже, никто не знает, как заставить частицы вылетать из вакуума гравитационного поля, не создавая катастрофических проблем. Но если бы это было возможно, то гравитация имела бы собственные частицы, которые, как и в случае всех других полей, действительно бы вылетали из гравитационного поля, перенося его взаимодействие. Эти частицы называют гравитонами. Они еще не обнаружены, и кривые пространства-времени по-прежнему остаются лучшим способом объяснить действие гравитации.

Но даже без гравитонов и даже если она не квантовая по своей природе, гравитация все-таки поле. Таким образом, общее количество полей, используемых человечеством для описания всего известного до сих пор, равно четырем.

Но почему четырем?

Почему должно быть четыре фундаментальных поля?

Почему не пять, десять, сорок два или 17 092 008 полей для объяснения поведения природы?

А как насчет соответствующих им вакуумов? Может, они просто сосуществуют, не замечая взаимного присутствия? Звучит странно, не так ли? Разве жизнь не была бы проще, если бы имелось только одно поле?

Была бы.

А простота – это то, что, к чему всегда стремятся физики-теоретики. Она влечет их воображение, и поэтому они попытались объединить четыре упомянутых выше известных поля в одно.

Одно поле, что правит всеми, могли бы сказать вы.

Хотя легче сказать, чем сделать.

Элементарные частицы каждого поля не являются теми же самыми. А одно из них (гравитационное) вообще не имеет каких-либо обнаруженных частиц.

И возбуждение одного поля приводит к разным последствиям в сравнении с другими полями. И они не предполагают одинаковых электрических зарядов. И на самом деле вообще не обладают теми же самыми свойствами: электромагнитное поле имеет широкий диапазон действия и может притягивать или отталкивать, в то время как гравитационное поле только притягивает, а поле сильного взаимодействия имеет весьма малый радиус действия, а…

И все-таки…

Для создания сплава двух различных материалов их необходимо нагреть. Если сделать это при достаточно высокой температуре, они сплавятся в нечто совершенно новое, новый материал, объединяющий свойства их обоих.

В отношении слияния полей может работать та же теория. Но понадобится невообразимое количество энергии – для объединения электромагнитного поля и поля слабого ядерного взаимодействия в одно потребуется температура около миллиона миллиардов градусов.

Один миллион миллиардов градусов, безусловно, находится за границами природы, насколько мы знаем сегодня.

Но это не всегда могло быть так.

На самом деле, такое огромное количество энергии существовало вокруг очень давно, когда Вселенная была моложе и меньше. И пытавшимся выяснить на бумаге, как вела себя тогда природа, Глэшоу, Саламу и Вайнбергу удалось объединить электромагнитное поле с полем слабого взаимодействия, открыв, таким образом, электрослабое поле. Они обнаружили, что при экстремальных условиях одно поле содержало в себе два поля, которые сегодня отдельно управляют магнетизмом и радиоактивностью.

Следующим шагом является объединение этого нового поля с третьим известным квантовым полем, полем сильного взаимодействия, того, что управляет взаимодействием кварков и глюонов внутри атомных ядер. Сделав это, мы могли бы создать что-то, что помпезно окрестили теорией великого объединения. Для его появления необходимо затратить еще больше энергии.

Насколько больше?

На головокружительное количество. Такого невообразимого, что добавление пары-тройки миллиардов градусов не сыграет заметной роли.

Итак, откуда мы знаем, что это реально?

Откуда мы знаем, что Салам, Глэшоу и Вайнберг оказались правы? И, кроме ощущения того, что одно поле целесообразнее трех или четырех, откуда мы знаем, что в конечном итоге действительно ожидается обнаружить теорию великого объединения?

Потому что физики предсказали, что при объединении полей для создания одного нового у него должны появиться собственные фундаментальные частицы и переносчики силы. Для проверки были построены ускорители частиц, в которых уже существующие частицы разбиваются друг о друга. В таких коллайдерах частицы не только распадаются, показывая нам, из чего они состоят; выделяющаяся в результате столкновения огромная энергия также возбуждает все находящиеся в состоянии покоя поля нашей Вселенной.