Однако существует серьезная проблема: астрономические наблюдения показывают, что поведение галактик, их скоплений и Вселенной в целом не подчиняется законам Стандартной модели и общей теории относительности. Это не тот случай, когда пара «Стандартная модель плюс общая теория относительности» кажется неправильной в этих масштабах, но она оказывается, по крайней мере, неполной. Чтобы получить верное описание Вселенной, эти две теории необходимо дополнить несколькими компонентами и, в частности, объяснить, что скрывается за знаменитой «темной материей» и не менее известной «темной энергией». Благодаря точным астрономическим измерениям мы почти уверены, что эти две сущности не могут быть описаны нынешней Стандартной моделью и нынешней общей теорией относительности. Можно привести различные модели для их обозначения, но ни одна из них не описывает всего, да к тому же они не в состоянии решить многие проблемы одновременно. Ни одна модель не превосходит другие; следовательно, ни одна не достигла статуса новой Стандартной модели.
Итак, с одной стороны, у нас есть две теории, которые не взаимодействуют друг с другом, а с другой — есть необъяснимые наблюдения. Большинство физиков считает, что когда-нибудь будет найдено общее решение этих двух проблем: и квантовой теории гравитации, и природы «темной материи» и «темной энергии». Кто знает, быть может, это решение будет заключаться в гораздо более масштабной «смене парадигмы», и мы — или наши внуки — начнем высмеивать наивность теорий XX в.
Окончательное уравнение?
Пока же мы продолжаем использовать этот неполный и несовершенный инструмент. Так происходит всегда, когда человек находится на переднем крае научного прогресса. Потребуется немало времени, проведенного в сомнениях, колебаниях, а также различных экспериментов, неправильных измерений, которые позже будут исправлены, более или менее хорошо написанных работ, бесплодных или плодотворных усилий, крупных или малых открытий в областях, очевидно, столь же различных, как космология и физика элементарных частиц на ускорителях, чтобы однажды вся эта мешанина из терминов могла быть заменена парой красивых символов, обозначающих элегантную и гармоничную теорию, такую как уравнение в начале этой главы:
Здесь ψ — фундаментальный объект природы, основная составляющая частиц, полей, скаляров, спиноров, солитонов, струн, мембран, кривизны, топологии…
А фундаментальный оператор
расшифровывается как основное уникальное правило, закон.
Это равенство = 0, потому что таков наш способ описания существования мира: объект, подчиненный закону. Траектория, равновесие. Внутри
может случиться очень многое. Энергия превратится в материю, кривизна пространства-времени станет энергией, флуктуации начнут развиваться, черные дыры — расти и испаряться, а сама Вселенная — рождаться и исчезать (или же, наоборот, оставаться вечной). Короче говоря, все содержится в
.
Это реальность? Действительно ли существует Вселенная с подобным уравнением в качестве закона? Или это уравнение — всего лишь представление нашего времени, которое столь малые умы спроецировали на Вселенную или даже только на самих себя?
Вопрос увлекательный, но несколько напрасный, так как едва будет воздвигнуто это чудесное интеллектуальное здание, в его фундаменте появятся трещины. Новое крошечное измерение, которое не будет входить в известные рамки, или даже мысленный эксперимент, который укажет на какое-то внутреннее противоречие, и мы тут же добавим новые члены и новые параметры в уравнение
, тем самым отказавшись от его чистоты, которая на ту пору станет уже бесполезной, и продолжим работать дальше:
— до следующей научной революции, до следующей смены парадигмы…
notes
Примечания
1
Евклид сформулировал закон отражения правильно, однако ошибался относительно направления распространения света, — он был уверен, что лучи «света» испускаются глазами!
2
Не очень долго: самая первая оценка скорости света была предложена в 1676 г. Олафом Ремером, заметившим, что когда Земля удалена от Юпитера на б0льшее расстояние, затмения спутника Юпитера Ио наблюдаются на 22 мин позднее расчетного времени. Еще один невероятный вывод! Ремер получил не очень точное (220 000 км/с), но конечное значение, правильное по порядку величины!
3
Закон преломления в своей оригинальной форме был получен Ферма из условия минимального времени движения для частицы, пересекающей границу раздела двух сред с различными скоростями движения. Этой частицей может быть, например, человек, идущий из точки А, расположенной в лесу, в точку Б, расположенную на поле, через границу лес/ поле. Если скорости движения по полю и в лесу различны, то в предположении минимального времени хода окажется, что оптимальная точка выхода на поле не лежит на прямой АБ. Решив простейшую систему уравнений, нетрудно получить в такой постановке задачи искомый закон преломления. — Прим. перев.
4
Возможно, использование y связано с желанием обобщить понятие ускорения на основе наиболее распространенного примера — ускорения свободного падения, обозначаемого g.
5
Эта простейшая форма записи закона всемирного тяготения описывает гравитационную силу, возникающую между двумя точечными телами. Для расчета силы притяжения двух массивных тел на не очень большом расстоянии используется обобщенная формула, представляющая сумму гравитационных сил между всеми точками тел. Такая сумма называется интегралом. — Прим. перев.
6
И все-таки она вертится (итал.)
7
В том смысле, что массы планет не изменяются и никакие новые массивные небесные тела не прилетают извне. — Прим. перев.
8
150 млн км — это примерно радиус земной орбиты в Солнечной системе.
Однако такая неопределенность отнюдь не означает, что Земля может врезаться в Солнце. Неопределенность координат состоит из трех компонентов: вдоль орбиты, вдоль радиуса и перпендикулярно плоскости эклиптики. Неопределенность координат вдоль радиуса до Солнца существенно меньше и составляет несколько десятков тысяч километров, что, вообще говоря, не страшно. А вот неопределенность в 150 млн км вдоль эллипса орбиты Земли означает, что мы не знаем, какое время года будет на Земле через 100 млн лет, — ранняя весна или середина лета. — Прим. перев.
9
Также называемое законом Менделеева-Клапейрона. — Прим. перев.
10
Настоящее родовое имя — Кашьяпа. Автор трактата «Вайшешика-сут-ра», в котором он вводил среди различных категорий реальности четыре категории «ану» — частицы материального — земля, вода, огонь и воздух. — Прим. перев.
11
«Как вам это понравится?!» В оригинале Шекспира используется слово atomies, что, скорее всего, означает частицы пыли в воздухе, мерцающие в солнечном луче. Но ведь так интересно записать в атомистов еще и Шекспира.
12
