Уродливая Вселенная. Как поиски красоты заводят физиков в тупик

Проблема с массой хиггсовского бозона, которую мы обсуждали выше, не в том, что сама эта масса мала, ведь подобные утверждения зависят от выбранных единиц измерения и потому лишены смысла. Масса бозона Хиггса равна 1,25 × 10¹¹ эВ, что выглядит солидно, но это то же самое, что и 2,22 × 10^–21 грамма, что смотрится уже мизерным. Нет, мала не сама масса хиггсовского бозона, а отношение массы к (массе, эквивалентной) энергии, соответствующей квантовым поправкам к этой массе. Надеюсь, вы простите мне прежнюю небрежность.

Аргументы о естественности происходят из желания физиков, чтобы все безразмерные величины были близки к 1. Но числа не обязаны равняться ровно 1, поэтому тут есть предмет для споров, насколько большое число все еще допустимо. И правда, во многих уравнениях у нас уже присутствуют безразмерные величины, а они могут дать множители, не обязательно близкие к 1. Например, 2π в степени, зависящей от числа пространственных измерений (особенно если у вас их больше трех), резво взлетает до значений больше 100. А если вы еще немножко усложните свою модель, то сумеете получить значения даже выше.

Итак, какой размах тонкой настройки считать уже «перебором», зависит от вашей толерантности к объединению факторов во что-то более крупное. Следовательно, субъективны и оценки того, насколько суперсимметрия в беде – теперь, когда результаты с Большого адронного коллайдера требуют от нее тонкой настройки, чтобы у бозона Хиггса была правильная масса. Возможно, мы в силах точно вычислить, какого масштаба требуется тонкая настройка. Но мы не можем вычислить, тонкую настройку какого масштаба теоретики готовы допустить.

* * *

«Одним из основных привлекательных свойств суперсимметрии всегда было то, что она позволяла избежать тонкой настройки, – говорит Кит. – Нам нравится думать, что если за пределами Стандартной модели есть некая теория и вы выписываете [квантовые] поправки, то вам не придется подстраивать их до нужной точности».

«А что не так с тонкой настройкой?»

«Она кажется какой-то непривлекательной! – восклицает Кит и смеется. – Естественность – своего рода руководящий принцип. Если ее называть привлекательной, то это и есть определение привлекательного: оно привлекает нас, на него мы слетаемся». «В конечном счете, – продолжает Кит, – единственное, в правильности чего мы уверены, – Стандартная модель. И это всех раздражает. Должно быть что-то за ее пределами, хотя бы чтобы объяснить темную материю или [почему Вселенная содержит больше вещества, чем антивещества]. Там правда что-то должно быть. Просто многим людям сложно себе представить, будто это что-то совсем другое, случайное, что-то совершенно отдельное. По-моему, нужно как раз добавить симметрию или объединение».

Я спрашиваю Кита, какой экспериментальной стратегии придерживаться, но ему нечего посоветовать.

«Все простые шаги уже сделаны, – говорит он. – Дальше будет сложно. Будет сложно. В 1950-х годах, когда началось развитие физики элементарных частиц, было намного проще. Было не так уж трудно построить установку на несколько ГэВ и сталкивать частицы. И отовсюду полезли новые данные, о которых физика еще ничего не знала. Столько было странных результатов – вот почему они назвали частицы “странными”! Количество открытых за год частиц зашкаливало. И это привело к разнообразнейшим достижениям в теории. А сейчас… Тяжело без каких-либо ориентиров в эксперименте. Поэтому-то мы и работаем, полагаясь на то, что, по нашему мнению, красиво».

ВКРАТЦЕ

• Обычно эксперимент и теория способствуют обоюдному прогрессу.

• То, что сейчас мы считаем самыми фундаментальными законами природы, выстроено на принципах симметрии.

• Если новые данные становятся редкими и скудными, при оценке теорий физики-теоретики полагаются на свое чувство прекрасного.

• Красота – не научный критерий, однако может быть критерием, основанным на опыте.

Глава 4 Трещины в фундаменте

В которой я встречаюсь с Нимой Аркани-Хамедом и стараюсь смириться с тем, что природа неестественна, все, чему мы учимся, превосходно и всем наплевать, что я думаю.

Отличная работа, если суметь ЕЕ получить