Хван М.П. Неистовая Вселенная: От Большого взрыва до ускоренного расширения, от кварков до суперструн
Подождите немного. Документ загружается.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
151
151
Т аки м образом , суп ерсим м етри я — суперсим м етри чн ая трансф орм ационная
ф ерм ион -бозон н ая сим м етри я:
ф ерм ион < -> бозон.
И н ы м и словам и, как м ы уж е писали , суп ерсим м етри я — взаим опереходи м ость
ф ерм ион ов и бозон ов, как в стан дартн ой м одели Ф Э Ч сим м етри я м еж ду кваркам и и
леп тон ам и означает их взаи м опереходи м ость: отличи е суп ерсим м етри и заклю чается
в трансф орм ац и он н ой си м м етри и м еж ду ф ерм ион ам и и бозон ам и. Э то п ервая
сущ ествен н ая особенн ость суп ерсим м етри чн ой м одели. А вторая сущ ествен н ая
особен н ость состоит в п олной сим м етри и м еж ду нам известн ы м и элем ен тарны м и
части ц ам и и и х суперп артнерам и, при этом суп ерсим м етрия заклю чается в
си м м етри заци и ф ерм иона с его суп ер партн ером — бозоном , а бозон у сим м етри чн о
соответствует суперпартнер — ф ерм ион. Т ак, нап ри м ер, гравитон со сп и н ом 2 —
бозон , т. е. кван т силы грави тационн ого взаим одей ствия, и ем у сим м етри чн о
соответствует его ф ерм ион н ы й суперп артнер — гравити н о.
С и м м етри я — и дея инвари ан тности закон ов при роды . В этом отн ош ении идее
инвари антности закон ов ф и зи чески х процессов соответствует спон танн о наруш ен и е
си м м етри и как разруш ени е этой и н вари антности ф изических проц ессов: С Н С — не
просто разруш ени е инвари антн ости, а законом ерн ы й п роцесс (м ехани зм ) созидан и я
нового м ногообрази я, разнообрази я и неодн ородн ости .
С уперсим м етри я и суп ерграви тац и я п ри всех их впечатляю щ и х зн ачи м остях все
ж е остаю тся ф ундам ен тальн ы м и при н ц и п ам и сим м етри и , вы раж аю щ им и ф и лософ ию
части ц (и , кон ечн о, ф и зи ку частиц ): все поп ы тки объеди н ени я гравитации со всем и
трем я силам и взаим одействи й н е увенчали сь усп ехом и не м огут увен чаться усп ехом ,
ибо гравитон как кван т — части ц а гравитационного п оля — п ри взаи м одей ствии с
другим и грави тон ам и приводи т к неразр еш и м ы м бескон ечностям : грави тац и я в
принципе в рам ках ф и зи ки части ц (и, конечн о, ф и лософ и и части ц ) не м ож ет бы ть
объеди н ена с трем я си лам и взаи м одей стви й .
П оэтом у учен ы е сп еци али сты по -и н ом у п одош ли к реш ению проблем ы
объеди н ени я грави таци он н ого взаим одействи я со всем и трем я взаи м одей стви ям и —
С В , Э М В и С Л В : ф и лософ ия части ц (и , кон ечн о, ф и зи ка части ц ) бы ла зам ен ена
ф и лософ и ей суп ерструн (и ф и зи кой суп ерструн ).
П ервая суп ерструнн ая револю ц и я как вели кое объеди н ени е всех четы рех сил
взаи м одействий п рои зош ла в середин е 70-х годов прош лого века и связана с и м ен ам и
Г ри н а и Ш варц а, которы е устан ови ли , что в сп ектре м од резон ансн ы х колебани й
струн сущ ествует м ода колебаний струн ы , связанн ая с безм ассовой части ц ей со
сп и н ом 2: этой части ц ей, как и звестн о, является гравитон как безм ассовая части ц а со
сп и н ом 2, движ ущ аяся со скоростью света.
Т аки м образом , три силы взаи м одей стви я — си льная и электрослабая
объеди н ены в стан дартн ой м одели Ф Э Ч как Б ольш ом объедин ени и , в которое не
вклю чен а грави таци я: она в п ри н ц и п е н е м ож ет бы ть вклю чен а в Б ольш ое
объеди н ени е как объединен и и ф и лософ и и части ц .
В ели кое объединен и е, в отли чи е от Б ольш ого объединен и я, осн овано н е н а
ф и лософ и и части ц , а на суп ерструнн ой ф и лософ и и : в В ели ком объ еди н ении все
части ц ы и все силы их взаим одей ствия обусловлены м одам и резонансны х колебан и й
суп ерструн. Ф ун дам ен тальн ой при родой всех частиц , в том чи сле и грави тон а, и их
си л взаи м одействи й , в том числе и гравитаци он н ой , являю тся м оды резо -
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
152
152
нан сны х колебан и й струн. Э ти м оды резон ансны х колебан и й струн н е м огут бы ть и
не являю тся п рои звольн ы м и и случай н ы м и : определен н ой частице и си ле ее
взаи м одействия соответствует вп олне определенн ая м ода резонан сн ы х колебани й
струн ы .
Э ти струны своим и резонансны м и колебани ям и создаю т и творят красоту и
соверш енство гарм они и м и ра частиц и их сил взаи м одействи й , как скри п и чн ая
струн а свои м и м одам и резонан сны х колебан и й воспроизводит м и р красоты и
гарм он и и вели ки х творен и й Б етховена, Ш оп ена, Ч ай ковского, В ерди , М оц арта, Б аха,
Ш трауса и м ноги х других.
С уперструн н ая ф и лософ и я п редставляет собой ф ундам ен тальн ую и всеобщ ую
платф орм у научн о-теорети ческого оп и сани я, объясн ени я и поним ан и я см ы сла и
значим ости м и ра м икрочастиц и си л их взаим одействи я.
И так, четко вы рисовы ваю тся калибровочн ы е теори и :
1) электродинам и ка М аксвелла;
2) единая электрослабая м одель (Э С М ); 3)
К Х Д ;
4) стан дартная м одель Ф Э Ч (т. е. теори я Б ольш ого объедин ени я);
5) теория всего сущ его.
С тандартную м одель Ф Э Ч , если строго п одойти к ней, нельзя рассм атри вать как
теори ю В ели кого объединен и я. Д ело не только в том , что он а оставляет в сторон е от
объеди н ени я грави тационн ы е взаи м одей стви я как уни версальн ую силу,
взаи м одействую щ ую со всей м атери ей: нет м атерии , с которой он а (т. е. сила
грави тации) н е взаим одействовала бы .
П оэтом у вп олн е п он ятно, что теори я, оставляю щ ая грави тац и онны е
взаи м одействия в стороне от объедин и тельн ого п роц есса, не м ож ет счи таться
теори ей В ели кого объединен и я.
Э то — первое. А второе заклю чается в том , что для объеди н ени я всех четы рех
ти п ов взаим одействи й требуется уровень эн ергий п лан ковского м асш таба м ассы —
m
р1
=10
19
Г эВ .
К ак отм ечаю т учены е специ али сты , уровень вы соких энерги й план ковского
м асш таба т
рl
= 10
19
Г эВ н е м ож ет бы ть дости гн ут человечеством в ближ айш ие 1 000
лет: сейчас строятся ускори тели, в которы х м аксим альное дости ж ен и е вы соких
энерги й определяется 500-800 Г эВ .
Л ю бая ф и зическая теория, каки м бы вн утрен н и м соверш енством н е обладала (т.
е. ф и зи чески м , м атем атически м и логи чески м ), ее исти н н ость как вн утренн яя
сам осогласованн ость стан ови тся достоверн ой только, как отм ечал А . Э й н ш тей н , в
результате вн еш н его оп равдани я, т. е. эксп ери м ен тального подтверж ден и я.
В ообщ е перед человечеством стоят две проблем ы в Ф Э Ч : п ервая —
необходим ость создани я теори и всего сущ его, т. е. ф ундам ен тальн ой теори и
объеди н ени я всех четы рех тип ов взаим одей ствий; вто рая — проблем а п роверки и
вери ф и кации (т. е. п одтверж ден и я) ф ундам ен тальн ой теори и в услови ях научн ого
эксперим ен та, т. е. в ускори телях (коллай деры н а встречн ы х пучках и т. д.).
П оэтом у главн ая трудн ость в Ф Э Ч н е в п остроен и и един ой ф ундам ен тальн ой
теори и всех четы рех тип ов взаим одействий , а в ее экспери м ен тальной проверке и
подтверж ден и и .
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
153
153
К ак отм ечает в своей работе «В ведени е в теори ю струн » М . К аку, еди н ая
ф ун дам ен тальн ая теория м ож ет бы ть п остроена в бли ж ай ш ие 50 -100 лет, а
эксперим ен тальны е ускори тели части ц , возм ож н о, человечеством будут п остроен ы
через 500-1000 лет. В этом состои т великий п арадокс н аш ей эп охи и в Ф Э Ч : теори я
так и ли и н аче м ож ет бы ть построен а в течение бли ж ай ш их десяти лети й . О днако
человеческая м ы сль н е м ож ет ж дать ее п роверки и вери ф и кац и и 500-1000 лет, пока
не п оявятся соответствую щ ие ускорители частиц.
К акой вы ход из создавш егося п арадоксального полож ен и я?
О ди н вы ход: необходи м о создать такую единую ф ун дам ен тальную теорию ,
си м м етри я которой сп он тан н о долж на н аруш аться. Н а этом вопросе стои т более
подробно останови ться.
К аковы требования кали бровочной теории , которая долж н а бы ть лиш ена
бесконечн остей и п ерен орм ируем ой : теори я долж н а бы ть перенорм и руем ой — это
главн ое требовани е кали бровочной теори и .
К ром е того, она долж н а содерж ать группу сим м етри и кали бровочн ы х
преобразован и й : это есть требовани е сохранени я заряда. Т ак, в электродинам и ке
М аксвелла сохран яется электрический заряд, а в электрослабой м одели
сохран яю щ и м и ся вели чи н ам и являю тся электри чески й заряд и нейтральн ы е токи ,
носи телям и которы х являю тся бозон ы — Z
0
. В стандартн ой м одели Ф Э Ч — SU
(5)
—
сохран яю щ и м и ся вели чин ам и являю тся кварковы й и леп тон н ы й заряды .
Т аки м образом , кром е п ерен орм ируем ости, ф ундам ен тальн ы м требован и ем
кали бровочной теории является закон сохранени я заряда. В кали бровочны х
преобразован и ях долж ен сохран яться заряд, т. е. сим м етри я заряда. (К ак уви дим , в
К Х Д сохран яется закон цветового заряда и т. д.)
К акой ж е долж ен сохран яться заряд в еди н ой ф ундам ен тальн ой теори и всех
четы рех ти п ов взаи м одействий ?
Во-первы х, единая теори я всех четы рех ти п ов взаим одействи й долж н а преж де
всего вби рать в себя стан дартн ую м одель Ф Э Ч , где сохраняю щ и м и ся вели чи н ам и
являю тся кварковы й (т. е. ц ветовой) и леп тон н ы й (т. е. электрический) заряды : п ока
эти две вели чи н ы рассм атри ваю тся как абсолю тн ы е законы сохран ени я. Н о
сохран яю тся ли н а уровн е вы соких эн ерги й п лан ковского м асш таба т
рl
— 10
19
Г эВ
эти заряды (т. е. кварковы й и леп тон н ы й )?
Ф ун дам ен тальн ая теори я как теори я всех четы рех тип ов взаи м одей ствий станет
еди н ой теори ей всего сущ его в том случае, если у н ее такж е будет един ая точка
ф ун дам ен тальн ого объеди н ени я, в которой солью тся все четы ре кон станты
взаи м одействий , образуя общ ий знам ен атель: у един ой теории всего сущ его долж на
бы ть единая одна константа сил взаи м одействий . (Е щ е раз н ап ом н и м : α
s
= 1, α
е
= 10
-2
,
α
w
= 10
-6
и α
g
=10
-40
.)
Г равитационн ая сила н а уровне м и крочасти ц настолько м ала, что ею м ож н о
прен ебречь. О днако в еди н ой ф ундам ен тальн ой теории всего сущ его н а уровне
план ковского м асш таба т
рl
= 10
19
Г эВ н ельзя пренебречь константой
грави тационны х взаи м одей стви й 10
-40
: как счи таю т учен ы е спец и алисты , вы ш е
план ковского м асш таба т
рl
= 10
19
Г эВ , возм ож н о, произой дет резкое возрастание
значен и я кон стан ты гравитац и он н ы х взаи м одей стви й . Т огда возм ож но слияни е всех
четы рех констан т взаи м одей ствий (α
s
= 1, α
е
= 10
-2
, α
w
= 10
-6
и α
g
=10
-40
) в одн у
еди н ую точку ф ун дам ен тального объедин ени я.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
154
154
Н о это п редполож ени е относи тся к уровн ю вы соких эн ергий вы ш е п лан ковского
м асш таба т
рl
= 10
19
Г эВ .
А п ри эн ергии н и ж е план ковского м асш таб а т
рl
= 10
19
Г эВ ф ундам ен тальн ая
си м м етри я еди н ого заряда долж н а спон танн о н аруш аться:
1. Р езультатом спон танн ого н аруш ения ф ун дам ен тальн ой си м м етри и един ой теории
всего сущ его долж но бы ть отщ еплен и е си лы гравитационны х взаим одействий от
трех остальн ы х типов взаи м одействи й — С В , С Л В и Э М В .
2. В результате сп он танн ого н аруш ения ф ундам ен тальн ой си м м етри и н аступ ает
эпоха теори и Б ольш ого объеди н ени я, т. е. эп оха стандартн ой м одели Ф Э Ч . К онец
эпохи Б ольш ого объ единен и я характери зуется отщ еп лени ем сильны х ц ветн ы х
взаи м одействий от электрослабы х взаи м одей ствий и н аступает эп оха
электрослабы х взаим одей ствий.
3. Э п оха электрослабы х взаим одействи й — это эп оха эксп ери м ентальн ого
подтверж ден и я электрослабой м одели при 100 М эВ .
С ледовательно, путем м н огократн ого С Н С м ож н о проверить ф ундам ентальн ую
теори ю всего сущ его. П оэтом у, как отм ечает К аку, сам ы й слож н ы й и трудн ы й вопрос
— это п роблем а не п остроени я ф ундам ентальной теории , а разработка теори и
м ехани зм а сп он танного н аруш ен и я си м м етри и и действия м ехани зм а Х и ггса: только
через м ехани зм ы С Н С и Х и ггса м ож н о п ровери ть ф ундам ен тальн ую теори ю всего
сущ его. П оэтом у еди н ственн ы м м ехани зм ом проверки ф ун дам ен тальн ой теори и
объеди н ени я всех четы рех тип ов взаи м одей ствий являю тся теори я С Н С и м ехани зм
Х и ггса. Т огда ф ундам ентальн ая теория всего сущ его остается ф ундам ентальной н а
уровне эн ергий , достиж и м ы х в соврем ен н ы х ускорителях частиц.
Значит, разработка теоретических при н ц и п ов, и дей и концеп ц и и С Н С и
дей ствия м ехан и зм а Х и ггса — такая ж е актуальная и слож н ая задача, которой
является сам о построен и е теори и , ибо всякая п остроенн ая теори я стан ови тся
достоверн ой , если он а операц и он ально п утем С Н С и м ехани зм а Х и ггса проверяется
и доказы вается в эксперим енте, в том чи сле и ком пью терном .
Н а роль еди н ой ф ун дам ен тальн ой теории н а уровне п ланковской д лины l
рl
= 10
-
33
см п ока м ож ет претендовать и дей стви тельн о п ретендует суп ерструн н ая теори я,
вклю чаю щ ая преж де всего стандартную м одель Ф Э Ч и гравитон как кван т
грави тационного п оля. К ром е того, она вклю чает суп ерсим м етрию и
суп ергравитац и ю . О дн и м словом , теори я суперструн пока одна претендует на роль
«теори и всего сущ его»: все нам известн ы е частицы и си лы , их связы ваю щ ие, а такж е
теорети чески предсказы ваем ы е суп ерп артн еры всех частиц и сил их взаи м одействи й
суп ерструнн ая теори я объясняет колебаниям и струн , как колебани я струны
производят все краски и тон чайш ие звуки м узы ки , красоты , прекрасного и
соверш енства.
Н а роль суп ертеории всего сущ его м огут претендовать: 1) суп ерструн н ая теори я;
2) п реон н ая п рограм м а; 3) соли тон овая теория. Т ак и ли и н аче она долж на бы ть
ф ун дам ен тальн ой на уровн е п лан ковского м асш таба м ассы — т
рl
= 10
19
Г эВ и
соответствен н о l
рl
= 10
-35
см , t
рl
= 10
-40
с, T
рl
= 10
30
К (тем пература), п лотн ость м атери и
10
94
г/см
3
. Э тот п ланковский м асш таб назы ваю т п ланковским м ом ентом .
Т акая ф ундам ентальная теори я всего еди н ого сущ его м ож ет бы ть п остроен а в
ближ ай ш ем десяти летии (и ли столети и ). О дн ако для эксп ери м ен тальн ого
подтверж ден и я н еобходи м ы вы сокие эн ерги и на уровне план ковского м асш таба. Н о
такого
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
155
155
уровня человечество н е см ож ет достичь в ближ айш и е 500 и ли 1000 лет, если вообщ е
возм ож но такое состоян и е эн ергии .
Н екоторы е учен ы е специ алисты счи таю т, что пери м етр ускори теля для
эксперим ен тальной проверки ф ундам ен тальн ой теори и долж ен в н есколько раз
превосходи ть С олнечн ую систем у.
М аксим альн о достиж и м ы й соврем ен н ы й уровен ь энерги и определяется 1 000
Г эВ . У ровен ь энерги й объеди н ени я единой теори и электрослабы х взаи м одей стви й —
100 Г эВ , а для п одтверж ден и я стандартн ой м одели Ф Э Ч — SU
(5)
— н еобходи м
уровень вы соких энерги й 10
1б
Г эВ , которы й , как отм ечаю т учены е специ али сты ,
неосущ ествим в ближ ай ш ие 500-1000 лет.
К аков ж е вы ход?
Во-первы х, если ф ундам ен тальн ая теори я всего един ого сущ его и стинна, т. е.
она является ф ундам ен тальн ой кали бровочной теори ей, то он а остается
ф ун дам ен тальн ой на уровне эн ергий, до стиж и м ы х в соврем ен ны х ускорителях
(коллайдеры ); во -вторы х, п роблем а экспери м ентальн ого п одтверж дени я
ф ун дам ен тальн ой теории — проблем а разработки теори и спонтанн ого наруш ен и я
си м м етри и , п оэтом у так важ н о сф орм улировани е и п остроени е такой
ф ун дам ен тальн ой теории, которая обладала бы м ехан и зм ом спонтанн ого наруш ени я
си м м етри и ; в-третьи х, в результате сп он тан н ого наруш ен и я сим м етри и
ф ун дам ен тальн ая теори я долж на преврати ться в стандартн ую м одель Ф Э Ч , которая в
свою очередь долж на сп он танн о н аруш иться в един ую теорию электрослабы х
взаи м одействий — SU
(2)
U
(1)
: эта единая электрослабая теория п одтверж ден а и
подтверж дается эн ерги ей, достиж им ой в соврем ен н ы х ускорителях, — 100 Г эВ .
П оэтом у экспери м ен тальн ое п одтверж ден и е ф ун дам ен тальн ой теори и остается
архи проблем ой в си лу того, что в ближ айш ие 500 и ли 1000 лет человечеством
невозм ож н о дости ж ен и е уровня вы соких энерги й п лан ковского м асш таба. Значи т,
построен и е ф ун дам ен тальной теори и архи важ но: он а долж на обладать свой ством
м ехани зм а С Н С . П оэтом у так важ н а и сущ ествен н а разработка теори и и м ехан изм а
С Н С .
И з трех теоретически предлагаем ы х м оделей — суперструн н ой, преон ной и
солитоновой — н аибольш и й ш анс стать «теори ей всего сущ его» им еет
суп ерструнн ая теори я, п ервая револю ц и я которой связана с и м енам и Г рин а и
Ш варца, которы е в сп ектре м од резонан сны х колебани й струн наш ли м оду,
связан н ую с безм ассовой части ц ей со сп и н ом 2: это первая суп ерструнн ая
револю ция, объедин и вш ая все четы ре си лы взаим одействий , в том числе грави таци ю .
В торая суп ерструнн ая револю ци я п рои зош ла после н екоторого сп ада интереса к
теори и суп ерструн в 1995 г., когда ведущ и й сп еци али ст Э двард В и ттен вы ступ и л в
У ни верси тете Ю ж ной К али ф орни и с заданн ы м докладом «С уперструны -95», где он
провозгласил и дею дуальности : все до си х п ор п остроенн ы е и сущ ествую щ и е теори и
суп ерструн, рассм атриваем ы е сп еци али стам и как сам остоятельны е, не связан н ы е
м еж ду собой , дуальны , т. е. взаи м ноизом орф н ы . В се эти дуальны е и
взаи м н ои зом орф н ы е суперструн н ы е м одели н е являю тся и н е м огут бы ть
сам остоятельны м и теориям и : они являю тся разли чн ы м и п одходам и к п оиску одной
еди н ой суп ерструнной теори и , которую Э . В и ттен назы вал «м и стической» (а други е
сп еци али сты н азы вали м атри чн ой , м атери н ской).
В се теори и (м одели), которы е н ам и рассм отрен ы в н аш ей работе, — н е только
теори и Ф Э Ч , но и теори и косм ологии, без которы х н а соврем ен н ом уровне н ельзя
исследовать ни одн ой из ф ундам ен тальн ы х проблем косм ологии, точн ее, астроф изи -
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
156
156
ческой косм ологии: астроф и зическая косм ология является п оэтом у великолепны м
си н тезом п ередовы х теорети чески х дости ж ени й соврем ен н ой Ф Э Ч и косм ологии как
науки о В селен н ой в целом .
А строф изическая косм ологи я является «закон н ы м бракосочетан и ем » (т. е.
вен чани ем ) теорети ческой Ф Э Ч и косм ологи и как науки о В селен н ой в целом :
отн ы н е ф и лософ и я в соврем ен н ом значени и и пони м ан и и не м ож ет и не и м еет права
обходиться без астроф и зи ки В селен н ой , когда ее предм етом является В селенная в
целом .
Р и с. 1.27
Э ти м утверж ден и ем м ы н и сколько н е н ам ерены претен довать н а п одм ену
научного реш ен и я п роблем ы ф илософ ски м . О тню дь н ет и н ет. Н аш а задача более
скром ная — ф илософ ская разработка категориального см ы сла и зн ачени я
эпистем ологической и м ировоззрен ческой роли и ц ен н ости таких категори й , как
коллап с, реколлап с и антиколлапс, сим м етри я и С Н С , биф уркаци я и катастроф а,
диссип аци я и сам оорган и зац и я, хаос и порядок и т. д. и т. п. О дн и м словом , м ы
глубоко убеж дены , что соврем енн ая ф и лософ ия н е м ож ет бы ть ли н ей н ой :
соврем ен н ая ф илософ и я долж на бы ть
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
157
157
нели н ей н ой ф и лософ ией , впи ты ваю щ ей все сам ы е соврем ен н ы е дости ж ен и я
нели н ей н ой ди н ам ики (теор и и хаоса, син ергети ки, ф рактальной геом етри и и т. д.).
1. В области ф изики частиц, астроф и зики и косм ологии во второй п оловин е
прош лого (Х Х ) века дости гнуты вп ечатляю щ и е результаты : построена
стандартн ая м одель ф и зи ки элем ентарны х части ц как Б ольш ое объедин ен ие трех
си л взаи м одей стви й — С В и электрослабы х взаим одействи й . В сторон е от этого
объеди н и тельн ого процесса все ещ е остается гравитац и я. С троятся разли чн ы е
м одели суп ерструн н ой теории , вклю чаю щ ей и грави тон как квант
грави тационного поля. Н о сам ы м зам ечательн ы м ф актом ф и лософ и и является
кон ец ф и лософ ии частиц и начало суп ерструнн ой ф и лософ ии: бы ти е части ц
определяется колебан и ям и суперструн как и стин н о ф ундам ен тальн ы х. О тны н е
ф и лософ и я долж н а бы ть ф илософ ией суперструн , колебан и я которы х создаю т всю
красоту и гарм он и ю м и кром и ра, как струны м узы кальн ы х ин струм ен тов
производят м узы ку Б аха, Б етховена, Ч айковского, Ш трауса и т. д.
2. Н е м енее глубокие и удивительны е откры тия соверш ены во второй половине Х Х
в. в области астроф изики: откры ты белы е карли ки, п ульсары как н ейтрон н ы е
звезды , черн ы е ды ры (звездн ы е и сверхм ассивн ы е в ядрах акти вн ы х галактик),
квазары , светим ость каж дого из которы х сравн и м а со светим остью целой
галакти ки , состоящ ей и з 100-200 м илли ардов звезд. В се эти и други е откры ти я
абсолю тн о невозм ож но ф и лософ ски осм ы сли ть и пон ять без синергетических
идей , закон ов и при н ц и п ов: биф уркаци я, катастроф а, диверси ф и кац и я и
инновац и я, порядок и хаос, диссип аци я и дисси п ативн ы е структуры ,
турбулентность и аттракторы (странн ы е) и др.
3. Н аиболее в ф и лософ ском аспекте ощ ути м ы е и н еож идан н ы е откры ти я п рои зош ли
в соврем ен н ой косм ологи и , предм етом акти вн ого и сследован и я которой является
си н гулярны й Б ольш ой взры в, «тем ное вещ ество» в корон е галакти к, косм и чески й
вакуум с его ан титяготени ем , ан тигравитацией как п ри чи н ой у скорен н ого
расш ирен и я наш ей В селен н ой и т. п.
Н аш а В селенн ая н е только вещ ественн ая как аси м м етри чн ая н ад анти вещ еством ,
но и вакуум ная сф ера, эн ергия которой составляет 70 % всей м и ровой эн ергии , а
энерги я «тем н ого вещ ества» составляет лиш ь 30 % всей м иро вой эн ерги и .
Г лавны й ф и лософ ский вопрос все ещ е остается откры ты м : с одной стороны ,
откры ти е в сам ом кон ц е уш едш его (Х Х ) века косм и ческого вакуум а с его
ан ти тяготен и ем , ан ти грави таци ей п оказало, что он является и сточником и п ричиной
бесконечн ого и ускорен н ого расш ирен и я н аш ей В селенной, а с другой — в кон ечн ом
счете, через м н ого м и ллиардов лет, Λ -член , как м атем атически описы ваю щ ий
энерги ю косм и ческого вакуум а, м ож ет «устареть», и тогда н еизбеж ен Б ольш ой крах
всей В селенн ой и коллапс п реврати т ее в новую си н гулярн ость № 2, чтобы все
начи н ать сн ова.
Т ак и ли и н аче, м ы долж ны пересм отреть п роблем у м атерии как ф и лософ ской
категории : она н е м ож ет бы ть сводим а к вещ ествен н ости и ли к косм ическом у
вакуум у как чи стой , н еи зм енн ой и постоянной в пространстве-врем ен и эн ергии.
Д ля ф илософ ского реш ения этой п роблем ы м атери и сам ой п редп очти тельн ой
кон ц епц и ей является М ега-В селен н ая, состоящ ая и з м ульти -вселенн ы х, одн и из
которы х рож даю тся во взры ве, други е сущ ествую т, а третьи — ум и раю т в результате
коллап са, а м атери я при всех трансф орм ац и ях м ульти -вселенн ы х остается сам осохра-
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
158
158
няю щ ейся. Л ики ее постоянно и н епреры вно и зм ен яю тся, п ревращ аясь во все новы е
рож даю щ иеся и ум и раю щ ие м ульти -вселен н ы е, а м атери я сам осохраняется.
П оэтом у кон ц епц и я м ульти -вселенн ы х А н дрея Л и н д е в ф и лософ ском
отн ош ени и п редп очти тельн ее, чем конц епц и я еди н ствен н ой н аш ей В селен н ой во
всем м ироздани и .
К ак отм ечает А . А . С тароби н ски й (оди н и з ведущ и х сп еци али стов п о
астроф изике и косм ологи и ), сущ ествует возм ож н ость «старени я» Λ -член а как
м атем атического описани я косм и ческого вакуум а с его ан титяготением , тогда
возм ож ны коллапс всей наш ей В селенн ой и превращ ен и е ее в н овую син гулярн ость
№ 2.
§2. Н еобходи м ость п ер ехода от ч асти ц к суп ер стр ун ам
«Г л ав н ы й к он ф л и к т»
20-е гг. Х Х в. бы ли годам и создан и я кван товой м ехани ки и объедин ени я ее
принципов с требовани ям и специ альн ой теории отн осительности : этот проц есс
объеди н ени я кван товой м ехан и ки и сп еци альн ой теории относительности
продолж ался в 30— 40-е гг. Х Х в. Р езультатом этого объеди н ени я явилось создани е
квантовой теори и поля, н а основе которой в 40 -е гг. бы ла создан а трем я
вы даю щ и м и ся ф и зи кам и — Р . Ф ейнм ан ом , Д ж ули аном Ш ви н гером и С инити ро
Т ом он агой — квантовая электродинам и ка, которая стала образцом (эталоном ,
паради гм ой) построен и я кван товой хром оди н ам ики в 60-е и в 70-е гг. и
электрослабой теори и , объедин и вш ей электром агнитн ы е и слабы е взаим одействия,
которы е н а п ервы й взгляд бы ли абсолю тн о н есовм ести м ы м и и
взаи м ои склю чаю щ и м и .
Е стественно ж елани е ф и зи ков-теорети ков идти дальш е в объединен и и
квантовой хром оди н ам ики и электрослабой теории в м одели Б ольш ого объедин ени я:
так сконструирован а бы ла стан дартн ая м одель элем ен тарны х частиц как м одель
Б ольш ого объедин ени я трех ф ундам ен тальн ы х сил взаим одей стви й — С В , Э М В и
С Л В .
В сторон е от стан дартной м одели элем ентарны х части ц оказалась гравитация, т.
е. сила тяготен и я, и граю щ ая ф ундам ен тальн ую и основоп олагаю щ ую роль в м и ре
галакти к, звезд, скоплен и й галакти к и сверхскоп лени й .
О бщ ая теория относи тельн ости А . Э й н ш тейн а — теория тяготения, осн ован н ая
и п остроенн ая па законах и требован иях сп ециальной теори и относи тельности :
теори я тяготени я Э й н ш тей н а — сам ая краси вая ф и зи ческая теори я, когда-либо
построен н ая человеческим гени ем : он а красива, потом у что он а проста. Е е простота
заклю чается не в краси вом м ехани ческом расп олож ен и и м атем ати чески х сим волов,
знаков, а в простоте ф ундам ен тальн ой идеи: такой и деей, леж ащ ей в осн ове теори и
тяготени я Э й н ш тейн а, является п ринцип эквивален тности си л тяготени я и инерц и и ;
принцип равн оп равности (т. е. сим м етри чн ости) всех си стем отсчета, дви ж ущ и хся
равн ом ерн о с п остоянной скоростью , ускоренно и ли вращ аю щ и хся; при этом законы
тяготени я и движ ени я остаю тся н еизм енн ы м и , они не м ен яю т свою ф орм у и вид при
всех преобразовани ях. Закон ы п ри роды остаю тся и н вари антн ы м и п ри всех
преобразован и ях, хотя ф и зические собы ти я, п рои сходящ и е в различн ы х систем ах, п о
природе м огут бы ть сам ы м и разли чн ы м и.
О бщ ая теори я отн оси тельн ости , т. е. теори я тяготен и я Э й н ш тейн а, основы вается
на трех п ри н ц и п ах сим м етри и — си м м етри и сил тяготен и я и и н ерц и и ,
равн ом ерн ости всех систем отсчета и си м м етри и закон ов тяготен и я и дви ж ени я.
П оэтом у она В н утренн е соверш енн а, сам осогласована и непроти воречи ва; она
безупречн о красива,
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
159
159
потом у что ее красоту оп ределяю т и деи сим м етри и . О на является им енн о
еди н ствен н ой ф изической теори ей, как м ы увидим в н аш ей работе, адекватно
опи сы ваю щ ей крупном асш табную структуру н аш ей В селенн ой — галакти ко-
звездн ы й м и р, м и р скоплений галакти к и сверхскоп лений: во всем ф ундам ентальн ом
блеске красота теори и тяготения Э й н ш тейн а проявляется при и сследовани и
ф и н альн ой части эволю ци и звезд и галакти к (образовани е белы х карли ков,
ней трон н ы х звезд, звездн ы х черн ы х ды р и сверхм ассивн ы х черн ы х ды р в ядрах
активн ы х галакти к, а такж е квазаров и т. д.) и ф илософ ском п он и м ани и и
осм ы слени и тех вн утрен н и х и гл уби н н ы х п роц ессов, прои сходящ и х в звездно -
галакти ческом м и ре, которы е перед н аш и м удивлен н ы м взором вы ступ аю т как
катастроф ические, т. е. чудовищ но-ги гантски е, вн езапны е и неож иданны е,
абсолю тн о н ем ы сли м ы е в н аш и х зем н ы х услови ях и несои зм ерим ы е н и с чем н а
наш ей м ален ькой (крохотн ой ) п лан ете. П оэтом у м ы долж ны отказаться от тех н аш их
представлен ий о при роде м атери и , пространства и врем ени , которы е слож и ли сь и
сф орм и ровались в зем ны х услови ях наш его повседневн ого бы ти я, когда м ы
переходи ли к созерц ани ю и ви ден и ю крупном асш табной структуры В селен н ой с
пом ощ ью теори и относи тельности Э й н ш тейн а: она как и склю чительн о красивая
ф и зи ческая теори я дает нам для восп ри яти я и ви ден и я исти н н ую картин у м ира,
принципиально отличную от обы чн ой карти н ы м ира п овседн евного бы тия и даж е от
картин м и ра Н ью тон а и М аксвелла.
В селенная — это н е только ц арство сп окойствия и ти ш ины , но и ц арство
неи стового буй ства и ярости , он а не только царство устойчи вости и стабильности , н о
и царство н еустой чи вой би ф уркаци и и всесокруш аю щ ей катастроф ы , он а не только
царство разм ерн ости и порядка, но и ц арство вели чай ш его хаоса и турбулентности, в
сердц евинах которы х зарож даю тся аттракторы (странн ы е аттракторы как сокры ты е
вы сокоупорядоченны е структуры ). П оэтом у наш а В селенная п редставляет собой
глубоко проти воречи вое еди н ство ап оллон и зм а и ди ониси зм а: суть бы тия В селенн ой
заклю чается в вечн ой и неп рестанн ой см ен е аполлони зм а как порядка диони сизм ом
как хаосом и , н аоборот, ди он и сизм а как турбулен тн ости аполлон и зм ом как
упорядочен н ой тиш ин ой и сп окойствием . С ам а эта см ен а катастроф ичн а: катастроф а
долж на бы ть нам и рассм отрен а как одн а и з м огущ ественн ы х категорий (н аряду с
хаосом , турбулентностью , би ф уркаци ей, си м м етри ей, коллап сом , си н гулярностью и
т. д. и т. п .) не только ф и лософ ского м ы ш лени я, но и о бщ его м ироп он и м ан и я и
м и ровиден и я.
К атастроф а вклю чает в себя м ом ен ты случай н ости , н еож иданн ости и
внезапн ости , т. е. те м ом ен ты , которы е трудно п оддаю тся предсказан и ю . К атастроф а
всегда п ри води т к хаосу: как бы м ы хорош о н и знали начальн ы е условия хаоса,
всегда им еет м есто непредсказуем ость, случайн ость, неож идан н ость, внезап н ость, и
поэтом у результат хаоти зац и и развития собы ти й н е всегда н аходи тся во власти
наш ей воли . В се эти м ом енты м н огократно возрастаю т п ри турбулентности , которая
такж е связан а с катастроф ой и хаосом . П оэтом у м ы , лю дской род н а Зем ле, долж н ы
беречь ее: нет и н е м ож ет бы ть ей альтерн ати вы .
О сновн ой кон ф ликт в соврем ен н ой теорети ческой ф и зи ке и косм ологии состои т
в расколотом п редставлени и о едином одном вселен ском м и ре: м ир
м акроскоп и ческий оп и сы вается общ ей теори ей отн осительности Э й н ш тей н а, а
другой м ир м и кроскоп и ческий — квантовой м ехан и кой (квантовой теори ей поля).
О дн ако эти две ф и зические теори и , даю щ ие н ам всю сум м у н аш их знани й о наш ей
В селенной, в течен и е всего двадц атого века р азви вали сь п араллельно, нигде н е
пересекаясь.
Я н ко С л ава (Б и бл и отека Fort/Da) || http://yanko.lib.ru
Х ван М акси м П етро ви ч. Н еи стовая В сел ен н ая: О т Б о льш о го взры ва до ускор ен н ого
ра сш и рен и я , о т квар ков до суп ер стр ун . — М .: Л Е Н А Н Д , 2 0 0 6 . — 40 8 с.
160
160
Т аки м образом , основн ой кон ф ликт в соврем ен ной теорети ческой ф изике и
косм ологи и — это конф ли кт м еж ду О Т О Э й н ш тейн а и квантовой теори ей п оля как
си н тезом квантовой м ехани ки п лю с С Т О . А нтагонизм м еж ду эти м и двум я
ф ун дам ен тальн ы м и теори ям и состои т в непри м и ри м ом проти воречи и м еж ду н и м и,
которое заклю чается в том , что О Т О Э йн ш тей н а — классическая м акрограви таци я, а
квантовая теори я поля — требовани е кван товой м и крогравитац и и . П оэтом у О Т О
Э йнш тей н а и кван товая теори я п оля находятся в неп ри м ирим ом ан тагонизм е, т. е.
кон ф ликте.
М ало того, все п оп ы тки квантовани я грави тации вдребезги разби вали сь, и бо все
попы тки устрани ть бесконечности, возн и каю щ и е в результате столкн овени й
грави тон ов м еж ду собой , заканчи вались такж е безусп еш н о. Н аконец, учены е-
сп еци али сты п ри ш ли к осознани ю того, что О Т О Э й н ш тейн а неп еренорм и руем ая
теори я как классическая. Э то озн ачает, что н а уровн е квантовы х м и крочасти ц
объеди н ени е гравитации в стан дартн ую м одель ф и зики элем ентарны х части ц
неосущ ествим о: он о возм ож но п ри п ереходе от уровня кван товы х м и крочастиц, т. е.
уровня части чн ой м атери и , к уровню ультрам икроскопи ческих ф луктуаци й и
план ковской длин ы l
pl
=10
-33
см , где ф ундам ен тальн ы м и объектам и являю тся н е
квантовы е частиц ы , а квантовы е суп ерчасти ц ы .
П ервая суп ерструнн ая револю ц и я, связанная с им енам и Г ри н а и Ш варц а (С Ш А ),
произош ла в 1984 г., когда Г ри н и Ш варц обнаруж и ли в спектре м од резон ансны х
колебани й суп ерструн сущ ествовани е м оды , связан ной с безм ассовой части ц ей со
сп и н ом 2, т. е. грави тон ом . Т ак появилась надеж да возм ож н ости объединен и я всех
четы рех си л взаи м одей ствий — Г В , С В , Э М В и С Л В н а осн ове и деологи и
суп ерструн как ф ундам ен тальн ы х: суп ерструн ы все абсолю тно одинаковы , н о он и
различаю тся м одам и резон ансны х их колебани й . И м ен н о оп ределен н ы е м оды
резонан сны х колебани й суп ерструн обусловли ваю т и определяю т все частиц ы (как
ф ерм ион ы , так и бозон ы , а такж е суп ерси м м етричны е суп ерп артн еры ) и и х си лы
взаи м одействий , в том чи сле п реж де всего их м ассу и заряд.
Значит, осн овн ой кон ф ликт м еж ду О Т О Э йнш тейна и квантовой теори ей поля
м ож ет бы ть разреш ен и преодолен только на пути построени я суперси м м етри чны х
теори й , а не н а уровне кван товой частичной м атери и : долж ен бы ть револю ц и онны й
проры в от части чн ой м атери и к суп ерструнн ой м атери и . Д олж н о осущ ествляться
торж ество суперструнной ф илософ ии, вклю чаю щ ей части чн ую м атери ю в качестве
своего п одм н ож ества.
«Л оск утн ое одея л о»
И так, с одной сторон ы , создана стандартн ая м одель элем ентарны х части ц как
Б ольш ое объедин ени е трех ф ундам ен тальны х сил взаи м одействий — С В , Э М В и
С Л В , а с другой стороны , общ ая теори я относительн ости Э й н ш тейн а как
еди н ствен н ая ф и зическая теори я, адекватн о описы ваю щ ая В селен н ую в ее
крупном асш табной структуре галактико -звездного м и ра, м ира скоплен и й галакти к и
сверхскоплений.
И эти обе ф и зи чески е теори и , одн а оп и сы ваю щ ая м икром и р, а другая —
м акром ир, по своем у содерж ан и ю и структуре красивы , п отом у что он и
осн овы ваю тся н а п ри н ц и пах сим м етрии: прин ц и п ы си м м етри и делаю т и х
неи збеж н ы м и , ж естким и и заверш ен ны м и. Н еизбеж н ость как свой ство красоты
теори и означает, что вся н епроти воречи вая сам осогласован н ая логи ческая структура
ее определяется принципом сим м етри и и все элем енты структуры подчинен ы этом у
принципу си м м етри и . И м ен -