Знание-сила, 2007 № 07 (961)

Ничего конструктивного из такой встречи в ЭТОМ поколении не получится — как не получалось между испанцами и ацтеками в Мексике XVI века. Но три поколения спустя в Америке сложились новые креольские нации — и в XX веке Мексика и Бразилия влияют на судьбу человечества гораздо сильнее, чем Испания и Португалия. Вероятно, так случится и в России XXI века — когда рухнут барьеры между разными учеными сословиями СССР, возведенные сталинской партократией, чтобы обуздать ленинскую революцию.

На Западе нет ни партократов, ни революции. Оттого писатели-фантасты свободно перескакивают между научной и социальной сферами, а ученые-реалисты творят свою фантастику внутри физики или математики.

Экспериментаторы в США только что просветили протон энергичными электронами — и заметили внутри него некую зернистую структуру. Вероятно, это долгожданные кварки; но почему они не вылетают из протона наружу? Другие экспериментаторы обнаружили странные колебания — переходы между разными сортами нейтральных К-мезонов. Среди пи- мезонов таких колебаний нет; в чем тут дело?

Стивен Вайнберг

Не в том ли, что Природа запасла больше сортов разных кварков, чем их нужно для постройки протона и пи- мезона; и что старшие (тяжелые) кварки могут распадаться на младшие члены своего семейства? Если так, то сходные распады и переходы должны происходить в мире лептонов: электронов, мюонов и их нейтрино! Не этот ли процесс объясняет нехватку солнечных нейтрино в потоке, недавно зарегистрированном в огромной бочке четыреххлористого углерода?

Нужно строить другой нейтринный телескоп — более чуткий, основанный не на хлоре, а на галлии! Если разные нейтрино переходят друг в друга — значит, они имеют ненулевую массу. Возможно, что суммарная масса всех нейтрино во Вселенной даже превосходит общую массу всех звезд!

А то астрономы жалуются: темп вращения галактик обнаружил в них некую «скрытую массу», которая проявляется и в темпе наблюдаемого расширения Вселенной...Наконец-то «локальная» физика частиц сомкнулась с глобальной физикой Космоса!

Два дерзких американца — Вайнберг и Глэшоу — только что сочинили первую главу глобальной физики частиц и полей. Они предположили, что в начале Большого Взрыва Вселенной спектр природных сил был иным, чем в наши дни. Электромагнитное взаимодействие было слито со слабым — тем, что вызывает распад нейтрона и ядер атомов!

Расчеты Вайнберга и Салама предсказывают наличие в нашем мире очень тяжелых квантов слабого поля: они примерно в сто раз тяжелее протона! Где можно увидеть таких монстров? Нужно строить еще более мощные ускорители протонов — благо, правители США готовы оплатить эту стройку, в надежде на освоение внутрипротонной энергии. Как хорошо, что есть на карте Советский Союз, тоже готовый на военно-научные авантюры в азарте гонки вооружений.

Одной советской угрозы американцам хватит для организации поисков частиц Вайнберга — Салама: их обнаружат в 1983 году на специальном ускорителе в Брукхейвене. Наблюдая за распадами этих частиц, физики узнают замечательный факт: Природа запасла всего 6 разных сортов кварков, не больше и не меньше!

Кстати: модель Вайнберга-Салама предсказывает существование еще более массивных частиц — скалярных бозонов Хиггса, которые придают разные массы кваркам и лептонам. Но в 1991 году СССР распадется на букет республик и монархий — вроде того, как нейтрон распадается на протон, электрон и нейтрино. После этого гонка вооружений в мире остановится; постройка новых дорогих ускорителей прекратится даже в США, и открытие частиц Хиггса отложится до неведомых времен...

А что успели сделать математики в своей экзотической вселенной за послевоенные годы? Они сделали третий шаг на пути сотворения новых миров. Вслед за миром чисел (который создали эллины) и миром функций (его создали Декарт и Ньютон) появился мир многообразий — гладких или топологических, алгебраических или бесконечномерных. Разнообразные симметрии этих миров были строго измерены группами Ли, которые тоже являются многообразиями.

При этом в группах Ли была замечена удивительная гомотопическая периодичность Ботта. Ее открыватель доказал, что двукратное пространство петель над унитарной группой (столь любимой физиками) изоморфно самой группе! Факт красивый и полезный для геометров; а что он странный — так мало ли странных фактов в теории чисел! Ясно, что в теории многообразий их должно быть не меньше. Вот, один из них открыл француз Рауль Ботт; другой — американец Джон Милнор; и так далее.

Все это — правда. Но недавно выяснилось, что группы Милнора измеряют разницу между гладкими многообразиями и их кусочно-линейной родней. Группы Ботта (названные К- теорией) описывают разнообразие векторных пучков над любыми фигурами. Только так геометрам ХХ века удалось обобщить и понять маленький странный факт родом из XIX века: существование листа Мебиуса, не вложимого в плоскость, потому что она ориентируема, а он — нет. Кто и когда сумеет обобщить и понять сходным манером маленький странный факт топологии, замеченный Боттом? Это еще не ведомо.