1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Интервью с Аркадием Цейтлиным: «Вселенная вибрирующих струн»

Интервью с Аркадием Цейтлиным: «Вселенная вибрирующих струн»

В МГУ начал работу Институт теоретической и математической физики. Мы поговорили о природе реальности и крупнейших достижениях современной физики с директором института Аркадием Цейтлиным, профессором теоретической физики Имперского колледжа Лондона, занимающим одно из первых мест в списке российских физиков по индексу Хирша. Цейтлин — один из крупнейших в мире специалистов по теории струн, согласно которой фундаментальная реальность — это вибрирующие струны энергии, ультрамикроскопические и бесконечно тонкие.

«Теория струн утверждает, что элементарный объект нашего мира — это струна, у нее уже нет никакой структуры, она не состоит из каких-то частей, а является фундаментальным элементом. Все элементарные частицы — возбуждения, состояния этой струны»

— Насколько современная физика близка к пониманию подлинного мироустройства? Иногда кажется, что все главное уже открыто. Писали, что Хокинг называл открытие бозона Хиггса на Большом адронном коллайдере «скучным открытием, больше похожим на закрытие» — ведь обнаружили лишь то, что давно было предсказано.

— Окончательной картины мира у нас, наверное, не будет никогда, а сейчас в физике и вовсе назревает «революционная ситуация». Мы многое знаем о том, как устроен мир — теория, Стандартная модель, хорошо описывает все данные о частицах, которые мы получаем на ускорителях (Стандартная модель — фундаментальная физическая модель, описывающая все известные элементарные частицы, поля и их взаимодействия; что-то вроде таблицы Менделеева для элементарных частиц. — «РР») . И при этом у нас большие проблемы с пониманием, почему мир устроен именно так, а не иначе. Почему например, Вселенная все быстрее расширяется? Загадок очень много: темная энергия, темная материя… Возможно, мы стоим у начала новой эры в космологии (науки о происхождении Вселенной как целого. — «РР»), связанной с изучением черных дыр, гравитационных волн, реликтового излучения — много чего сейчас в этой области науки происходит. А в физике элементарных частиц прогресс видимо зависит от строительства новых, еще более мощных и дорогих ускорителей, чем БАК. Но, может быть, главный прорыв ждет нас именно в понимании того, как связаны данные космологии, результаты наблюдений Вселенной в самых больших масштабах, с физикой элементарных частиц.

— Это углубит наши знания о далеких мирах, невообразимо маленьких или больших масштабах, но ведь знания об окружающих нас звездах и галактиках уже мало изменятся?

— Возможно, мы застряли в иллюзии о том, что понимаем, как устроен мир: что есть звезды, галактики и так далее. А может оказаться, что эти представления не так уж отличаются от уровня средних веков, когда люди думали, что Земля плоская, а мир ограничен Солнечной системой! Может оказаться, что наша Вселенная возникла в сингулярности черной дыры, или что мы живем лишь в одной из множества вселенных. Теория струн предсказывает, что может быть очень много разных вариантов устройства мира. Из теории струн можно вывести описание элементарных частиц, очень похожее на Стандартную модель, — но лишь как один из множества вариантов устройства мира. А вот почему реализован именно он, теория струн не объясняет. Почему наш мир устроен именно таким, каким мы его видим? Возможный ответ — мы живем в таком мире, где жизнь возможна; это называют антропным принципом.

— То есть мы здесь, потому что именно наш мир жизнеспособен, а миры с другими базовыми настройками будут гораздо проще и не смогут породить разум?

— Да, именно так. Антропный принцип говорит, что наш мир устроен с такими, а не иными базовыми физическими константами, потому что здесь живем мы. Многим физикам, впрочем, антропный принцип не нравится — они считают его антинаучным. Они пытаются вывести эти константы математически и таким образом показать, почему мир имеет именно такие базовые настройки.

Вселенная бесконечна? Об устройстве места, в котором мы живём

4 октября начинается Всемирная неделя космоса. «БелПресса» собрала семь интересных фактов о том, как устроена Вселенная, чем занимаются астрономы, зачем нужна Теория всего и есть ли цивилизация за пределами Земли.

Читать еще:  Бронежилеты и кирасы принятые разных стран Мира

Из чего появилась Вселенная

Из одной точки. 13,7 млрд лет назад из бесконечно кривого пространства и времени образовался наш дом – Вселенная. Стивен Хокинг в книге «Кратчайшая история времени» называет молодую Вселенную «бесконечно горячей». За несколько секунд после Большого взрыва Вселенная расширилась (и делает это до сих пор) и остыла. Когда всё вещество остыло до 1 млрд градусов по Цельсию, стали образовываться первые во Вселенной молекулы – тяжёлого водорода (дейтерия) и гелия. Из этих элементов сложились более тяжёлые, а из них – звёзды и другие космические тела. Так как водород и гелий (их больше всего) лёгкие, для их синтеза условия во Вселенной сложились в первую очередь. Синтез более тяжёлых элементов происходит сложнее. Кроме того, даже человек состоит из звёздной пыли: очень тяжёлые элементы (тяжелее железа), которые входят в состав живых организмов, образовались при взрыве звёзд. Для появления таких элементов нужна колоссальная энергия.

Бесконечное расширение

Однозначного ответа, бесконечна ли Вселенная, нет, потому что она расширяется и мы не успеваем догнать её границы (даже если они есть). То, что Вселенная растёт, предположил российский учёный Александр Фридман. Из‑за постоянного расширения Вселенной телескопы с нашей планеты видят только то, что к нам успело дойти, потому что свет не распространяется мгновенно (у него тоже есть конечная скорость – 300 тыс. км/с). Кроме того, расширение происходит в любой точке. Находясь на Земле, которая располагается в галактике Млечный Путь, мы наблюдаем, как убегают от нас другие галактики. Но и из другой галактики мы бы увидели то же самое.

Астроном не звездочёт

Для многих будет шоком, что астрономы уже давно не открывают звёзды. За них это делают телескопы и компьютеры. Работа астронома заключается в том, чтобы работать с большим массивом данных, которые предоставляют ему телескопы. Из этих данных с помощью специальных программ можно выяснить, что происходит в галактиках и как они образуются. Благодаря этим наблюдениям учёные открывают законы, по которым живёт Вселенная.

Читать еще:  Крылатые и баллистические ракеты – «фау-1» и «фау-2»

Теория всего

Эта теория должна объяснить всё и соединить несоединимое – теорию относительности, которая объясняет все свойства гравитации, и квантовую теорию поля, объясняющую поведение частиц. Обе теории работают хорошо в своих масштабах: первая – в макромире (с космическими телами), вторая – в микромире (с частицами). Но если эти теории применить в одном масштабе, то возникнет противоречие. Именно разработкой масштабной теории, которая сможет устранить противоречие, занимаются передовые астрофизики.

На её место претендовала теория суперструн. На маленьких пространствах, меньше протона, есть колебания поля – эти волны и назвали струнами. Они несут энергию, которая эквивалентна массе (это и есть согласование с теорией относительности). Чтобы эта теория сошлась и с теорией квантового поля, четырёхмерного пространства было недостаточно – учёным в математической модели пришлось сделать его одиннадцатимерным. К сожалению, теория оказалась настолько гибкой, что фактически любая Вселенная может существовать в её рамках. Чересчур много вариантов не позволяет учёным предсказывать что‑либо с её помощью. Так что работа над Теорией всего продолжается.

Тёмное нечто

Это вещество, которое мы не видим, но оно повсюду. Кроме того, его больше, чем обычного вещества. Когда учёные изучали галактики, они выяснили, что на их краях, где звёзд значительно меньше, масса оставалась достаточно высокой. Это натолкнуло их на мысль, что есть какое‑то вещество, которое мы не видим. Более того, его в разы больше обычного. По современным подсчётам тёмная материя составляет 22 % всей Вселенной.

К слову, газ, звёзды и другие тела – это всего 4 %. Остальные 74 % – тёмная энергия. Это гипотетический вид энергии, благодаря которому можно объяснить ускоряющееся расширение Вселенной.

В 2011 году три астронома: Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс – получили Нобелевскую премию за то, что математически доказали существование тёмной энергии. Её сравнивают с океаном, в котором плавает материя – галактики со звёздами, газом и другими космическими телами. Про этот океан учёные могут только сказать, что у него низкая плотность и он взаимодействует с обычной материей только посредством гравитации.

Кротовые норы

Чтобы объяснить, что это такое и как это связано с путешествием во времени и пространстве, Хокинг приводит сравнение с горой, которую надо перейти. Но вместо подъёма учёный предлагает прорыть туннель через гору. Идея кротовых нор состоит в том, что, возможно, существуют такие туннели, которые могут переместить нас из Солнечной системы, например, в Туманность Андромеды, соседнюю галактику. Существование таких мостов допускал даже Эйнштейн, но их до сих пор не обнаружили. Путешествовать по таким норам достаточно сложно: предположительно они очень маленькие и нестабильные. Но учёные предполагают, что, если их удастся найти, человечество, возможно, сможет удерживать их открытыми для перемещения во времени и пространстве.

Читать еще:  Легкий бронеавтомобиль фаи 1933 года

Внеземные цивилизации

Немного самонадеянно думать, что в огромной Вселенной мы одни разумные существа. В одной нашей галактике около 300 млрд звёзд, предполагаемое количество галактик – 200 млрд. Все эти цифры здесь для того, чтобы показать, насколько мала вероятность, что мы одиноки во Вселенной. Кроме того, учёные давно ведут поиски внеземных цивилизаций. Знаменитый радиосигнал Wow, полученный Джерри Эйманом в 1977 году, сначала считался сигналом от пришельцев. Однако позже выяснили, что такие сигналы могут давать и кометы.

Ещё одна интересная история о надежде встретить инопланетян связана с космическим аппаратом «Вояджер-1». Именно на его борту прикреплена золотая пластинка, на которой записано местонахождение Земли, изображения и звуки, характеризующий наш мир. Если инопланетяне найдут этот аппарат, то смогут узнать, как связаться с нами.

Как мыслят физики

— Как возникла идея создать Институт теоретической и математической физики?

— Институт создан по инициативе фонда «БАЗИС», при его финансовой и организационной поддержке. «БАЗИС» — российский фонд поддержки и развития теоретической физики и математики, он дает гранты на исследования и участие в научных программах, организует сезонные международные тематические школы и конференции, выделяет стипендии для талантливых студентов и аспирантов, гранты для преподавателей.

Другую часть денег и помещение дает МГУ. То, что у нас два независимых источника финансирования, дает нам дополнительную свободу.

Цель института — заниматься фундаментальной наукой на высоком уровне и готовить магистров и докторов. Будем привлекать для этого известных физиков из-за границы. Многие из наших соотечественников, работающих на Западе, заинтересованы в том, чтобы приезжать и читать здесь лекции.

— Но почему решили сделать упор именно на теоретическую физику, а не прикладные области?

— Это теоретическая база, которая очень важна и для подготовки сильных практических специалистов, умеющих логически мыслить, формулировать задачи и находить нетривиальные решения. Это совершенно ключевые навыки мышления, и в западных университетах люди, которые заканчивают магистратуру по фундаментальной физике не обязательно остаются в науке, а работают, например, в финансовой индустрии, добиваются успеха в самых разных сферах.

— Но вы же их все-таки не в инвесторы готовите…

— В Имперском колледже Лондона, где я работаю, доля аспирантов, которые защищают диссертации и остаются в науке, тоже невелика — ну, может быть, это каждый пятый. И даже из них немногие в конечном счете становятся профессорами, получают постоянную позицию в вузах. Там очень серьезный отбор.

— То есть для большинства это просто школа мышления?

— Да, абсолютно так. Хороший пример – Олег Дерипаска, предприниматель, создатель крупнейших в России промышленных предприятий. Он выпускник физфака, теоретик по специализации. Юрий Мильнер, технологический предприниматель, ставший миллиардером, тоже закончил физфак МГУ и тоже изучал теоретическую физику.

— А чем отличается мышление физика?

— Трудно сказать. Физики не обязательно самые «умные», с самым высоким IQ, совсем нет. Тут какая-то сложная комбинация разных навыков: например, очень важен сильный интерес к тому, как мир устроен, желание разобраться. А чтобы понять, как все устроено, нужно мыслить на шаг вперед и глубже.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector