Читать книгу "Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй - Лоуренс Краусс"

Пока же ни у кого нет разумной модели нового фазового перехода, предсказанного в физике элементарных частиц, такого, что связанное с ним новое скалярное поле хранит в пространстве так мало энергии. Под разумной моделью я подразумеваю модель, которую счел бы правдоподобной хоть кто-нибудь, помимо ее авторов.

Тем не менее Вселенная такова, какова она есть, и тот факт, что нынешняя фундаментальная теория никак принципиально не объясняет нечто столь фундаментальное, как энергия пустого пространства, не подразумевает ничего мистического. Как я уже говорил, недостаток понимания не доказывает существования Бога. Он свидетельствует лишь о недостатке понимания.

Имея в виду, что мы не знаем источника предполагаемой энергии, скрытой в пустом пространстве, мы вольны надеяться на лучшее, и в данном случае это означает, возможно, надежду на то, что верным окажется объяснение, связанное с космологической постоянной, а не с неким новым, еще не открытым скалярным полем, которое может однажды сбросить напряжение и перейти в новое состояние, высвободив при этом запасенную в пространстве энергию.

Не забывайте, что из-за соединения хиггсовского поля с остальным веществом Вселенной, когда это поле сконденсировалось в состояние с нарушением электрослабой симметрии, свойства вещества и сил, управляющих взаимодействиями материи, кардинально изменились.

Если в природе произойдет какой-то аналогичный фазовый переход с участием некого нового скалярного поля, стабильность вещества, какой мы ее знаем, может исчезнуть. Галактики, звезды, планеты, люди, политики и все, что мы сегодня видим вокруг, могут исчезнуть в буквальном смысле. Единственная хорошая новость здесь (помимо исчезновения политиков) состоит в том, что этот переход, предполагая, что начнется он с какого-то маленького зернышка в одном месте нашей Вселенной (так же, как маленькие пылинки могут запустить формирование ледяных кристаллов на нашем замерзшем окне или снежинок в процессе их падения на землю), распространится затем по пространству со скоростью света. Мы не узнаем, что на нас обрушилось, пока это не произойдет, а когда это произойдет – нас уже не будет и знать это будет некому.

Любопытный читатель, возможно, заметил, что все эти дискуссии относятся к новым скалярным полям, возможно существующим в природе. А как же хиггсовское поле, предусмотренное Стандартной моделью? Может ли оно играть роль во всем этом космическом безобразии? Может ли оказаться, что в хиггсовском поле и запасена энергия, ответственная за инфляцию – то ли на раннем этапе развития Вселенной, то ли сейчас? Может ли оказаться, что хиггсовское поле находится не в окончательном своем состоянии, а предстоит еще один переход, который вновь изменит конфигурацию электрослабого взаимодействия и массы частиц Стандартной модели?

Хорошие вопросы. А ответ один: мы не знаем.

Это не мешает многим теоретикам порассуждать об этой возможности. Мой любимый пример – любимый не потому, что он лучше остальных, но лишь потому, что мы рассуждали об этом с коллегой, Джеймсом Дентом, вскоре после открытия бозона Хиггса, – состоит в том, что хиггсовский механизм, возможно, все же играет какую-то роль в наблюдаемом расширении Вселенной. Как признают многие авторы, существование конденсата фонового поля и частиц, которые он в себя включает, может обеспечить нам уникальное окно, или «портал», способный обеспечить недостижимую иным способом чувствительность к существованию в природе других хиггсоподобных полей, каким бы слабым ни было их непосредственное взаимодействие с частицами, которые мы наблюдаем в Стандартной модели.

Если бозон Хиггса и другие хиггсоподобные частицы существуют (возможно, на масштабе теории Великого объединения), то физическая частица Хиггса – та, что была открыта в ЦЕРН, – может оказаться смесью с участием бозона Хиггса, отвечающего за слабое взаимодействие, и небольшой примеси какой-то другой хиггсоподобной частицы. (В этом нам указывает путь физика нейтрино, где аналогичные явления играют принципиально важную роль в понимании поведения нейтрино, рожденных, к примеру, при ядерных реакциях в глубинах Солнца и измеренных на Земле.) В таком случае можно по крайней мере предположить, что, когда поле Хиггса для слабого взаимодействия конденсируется в пустом пространстве, этот процесс способен подстегнуть конденсацию какого-нибудь другого хиггсоподобного поля со свойствами, которые позволяют ему запасать в точности нужное количество энергии, чтобы объяснить наблюдаемую сегодня инфляцию Вселенной. Математика, нужная для этого, весьма заумна, а модель некрасива. Но кто знает? Может быть, она некрасива потому, что мы не нашли пока правильной структуры, в которую ее можно было бы встроить.

Тем не менее у этого сценария есть одна привлекательная черта, которая делает его упоминание здесь чуть менее отдающим саморекламой. В этой картине энергия, несомая вторым полем, которое должно служить двигателем нынешнего измеренного ускоренного расширения Вселенной, будет, скорее всего, в конечном итоге высвобождена в новом фазовом переходе к истинному конечному состоянию Вселенной. Из-за того, что новое поле может быть слабо связано со всеми наблюдаемыми частицами, этот переход, в отличие от многих других возможных вариантов будущих фазовых переходов в нашей Вселенной, не повлечет за собой изменения наблюдаемых свойств каких бы то ни было известных частиц на сколько-нибудь заметную величину. То есть если эта модель верна, известная нам Вселенная, может быть, уцелеет.

Но праздновать пока рановато. Независимо от подобных рассуждений, открытие частицы Хиггса поднимает целый спектр других, куда менее оптимистичных возможностей. Хотя будущее, в котором наблюдаемое ускорение расширения Вселенной продолжается вечно, довольно безрадостное для жизни и для возможности нам и дальше исследовать Вселенную (ведь со временем все галактики, которые мы сегодня наблюдаем, начнут убегать от нас быстрее света и окончательно исчезнут с нашего горизонта, оставив Вселенную холодной, темной и по большей части пустой), будущее, которое может наступить из-за хиггсовского поля с массой, равной 125 массам протона, может оказаться куда хуже.

Если вспомнить, что Хиггсова масса лежит на границе разрешенного диапазона для массы найденной частицы Хиггса, и пока считать, что Стандартная модель не дополняется большим количеством новых объектов на более высоких энергиях, то расчеты показывают, что существующий конденсат хиггсовского поля колеблется на грани нестабильности – и может измениться с нынешнего своего значения на совсем другое, связанное с более низким энергетическим состоянием.

Если такой переход произойдет, обычное вещество, каким мы его знаем, изменит свою форму, и галактики, звезды, планеты и люди, скорее всего, исчезнут, как кристаллы льда теплым солнечным утром.

Для тех, кому нравятся ужастики, могу предложить другой, еще более жуткий возможный вариант. В принципе может существовать нестабильность, которая вызовет бесконечный рост величины хиггсовского поля. В результате такого роста энергия, запасенная эволюционирующим хиггсовским полем, может стать отрицательной. А это вызовет коллапс Вселенной в катастрофическом процессе, обратном Большому взрыву – Большом схлопывании. К счастью, данные не подтверждают такой возможности, какой бы поэтичной она ни казалась.