Читать «Религия и наука: история и современность» онлайн - страница 228

1 Популярное общее описание последних исследований в области физической космологии см. в книгах: James Trefil, The Moment of Creation (New York: Collier Books, 1983); John Barrow and Joseph Silk, The Left Hand of Creation (New York: Basic Books, 1983).

Непрямые свидетельства относительно самых ранних моментов Большого взрыва были получены в результате как теоретических, так и экспериментальных исследований в области физики высоких энергий. Сам Эйнштейн посвятил последние годы своей жизни безуспешным попыткам разработать единую теорию, которая бы объединила гравитацию и другие физические силы. Позднее исследователи подошли ближе к воплощению этой задачи. Существует четыре основных вида физических взаимодействий: (1) электромагнитная сила, ответственная за свет и поведение заряженных частиц; (2) слабые ядерные взаимодействия, ответственные за радиоактивный распад; (3) сильные ядерные взаимодействия, связывающие протоны и нейтроны в ядре; (4) гравитационная сила, которая проявляется при притяжении удаленных друг от друга масс. Недавние попытки выработать теорию, которая бы объединила эти взаимодействия, прошли несколько стадий.

В 1967 г. Стивен Вайнберг (Weinberg) и Абдус Салам (Salam) показали, что электромагнитные и слабые взаимодействия можно объединить в рамках электрослабой теории. Теория предсказала существование двух массивных частиц, W и Z бозонов, которые являются переносчиками этих двух видов взаимодействий. В 1983 г. Карло Руббиа (Rubbia) и его сотрудники обнаружили частицы с предсказанными для W бозона свойствами среди продуктов высокоэнергетических столкновений в ускорителе CERN в Женеве.

Наблюдался некоторый прогресс и в попытках соединить электро-слабые и сильные взаимодействия в теорию великого объединения. Это объединение возможно при посредстве двух очень массивных Х-частиц, которые могут быть лишь при энергиях, которые выше энергии любых существующих ускорителей. Однако эта теория подразумевает, что протоны спонтанно распадаются, очень медленно, а не являются стабильными, как предполагалось ранее. Физики пытаются определить этот крайне низкий уровень распада протонов с помощью экспериментов в глубоких шахтах, где другие случайные частицы экранируются. Теория великого объединения могла бы помочь нам узнать структуру современной материи, а также способствовать пониманию самих ранних моментов Большого взрыва.

Объединение гравитационных взаимодействий с тремя другими в рамках одной теории суперсимметрии оказалось более сложной задачей, поскольку у нас нет успешной квантовой теории гравитации. Однако недавно среди ученых наблюдалось заметное оживление по поводу теории суперструн, которая лишена аномалий предыдущих попыток. Ее основные объекты — невероятно массивные, крошечные, одномерные нити, которые способны расщепляться или образовывать петли. По-разному вибрируя и вращаясь, они могут представить все известные частицы от кварков до электронов. Экспериментальных доказательств существования этих струн нет, поскольку для их появления требуется энергия, намного превосходящая ту, которую можно получить в лаборатории, однако она должна была быть в первые мгновения Большого взрыва.2 Физики настолько привержены простоте, единству и симметрии, что стремятся создать объединяющую теорию, невзирая на невозможность прямых экспериментальных подтверждений.