Жорж Шарпак - Спогади вигнанця, фізика, громадянина світу, Жорж Шарпак

у 1970-х роках. Космологія ставить фундаментальні запитання та вимагає чимраз різноманітніших експериментів. Космологія і фізика частинок мають чимало спільного. Досліджувати взаємодії протонів енергій на LHC означає дошукуватися до умов, що панували у Всесвіті через 10-10 с після Великого вибуху. Зіткнення в LHC відтворюють мікроскопічний Великий вибух, що дозволяє обійти проблеми астрофізики.

Всесвіт — ніби фабрика з виробництва частинок. На самому початку температура — тобто енергія тоді ще вільних складників — була величезною. Такі умови уможливили явища, які нині, через зниження енергій, стали неможливими. Зокрема, Всесвіт поставив перед нами дві загадки, збагнути які дуже складно: прихованої маси і темної енергії.

Іронія полягає в тому, що звичайна матерія, яку ось уже сто років роздивляються з усіх боків, складає лише невеличку частину сучасного Всесвіту. Вона утворює всі земні та небесні об’єкти, а також десять тисяч мільярдів мільярдів відомих нам зірок. Але все це — лише близько піввідсотка від загального обсягу Всесвіту. Звичайна матерія мала би пояснювати 4—5% маси Всесвіту, враховуючи великі хмари, виявити які нелегко, проте в яких регулярно формуються нові зірки. Навіть 5% — дуже мало. Нейтрино, враховуючи всі останні відкриття, складають також близько піввідсотка від маси.

Після ста років неймовірних зусиль нам досі незрозумілі 95% Всесвіту. Тепер заява лорда Кельвіна здається ще більш завчасною, ніж на початку вивчення частинок. Аби пояснити наше невігластво, варто залучити ще два невідомі складники.

Вже давно стоїть питання про приховану масу Всесвіту, що складає чверть від загальної маси. На рівні галактик — скажімо, нашої — вона являє себе у вигляді велетенських темних гало, які, втім, не випромінюють і лишаються невидимими. Зафіксувати їх можна лише завдяки гравітації. Явище гравітаційних лінз, нині доведене, підтверджує цю інформацію.

Найощадніша гіпотеза — присутність масивних частинок, які відчувають лише слабкі взаємодії (тобто на кшталт нейтрино, проте з масою, яка може у сто разів перевищувати масу протона). Шукають такі частинки приладами, розміщеними в підземних печерах в екстремальних надчутливих умовах; утім, поки що немає жодного результату.

Темна енергія — ще таємничіша. Нещодавно з’явилися експериментальні докази. Під час вивчення світла дуже віддалених наднових зірок складається враження, ніби Всесвіт потужно розширюється. Такий висновок вимагає присутності рідини, яка заповнювала би простір, але навіть теоретики не спромоглися стулити більш-менш правдоподібну модель.

Отже, є ще заділ у фундаментальній фізиці, але немає впевненості, що буде обрано найперспективніший напрямок удару.

Зацікавленість науковців, як вагадло, може повернутися до LHC. Справді, якщо тут знайдуть сліди надсиметричних частинок, буде доведено існування найлегшої в сімействі частинки, нейтральної, чутливої лише до слабких взаємодій — вона могла би заступити масу, якої бракує. Та це — не єдине припущення теоретиків. Деякі пов’язують темну енергію з нейтрино, а отже, тут також є що вивчати.

Так іще раз буде подолано межу енергій, яка постійно відсувається. Як на LHC, так і у фізиці космічних променів розпочинається нова дослідницька кампанія. Сподіваємося, що результати будуть гідні витрачених зусиль.

Розділ другий. Мрії та дійсність: теоретична фізика

На початку цієї книжки, згадуючи молоді роки, Жорж Шарпак зізнався, що в ті часи захоплювався математикою. Згодом на запитання: «Якби Ви були кимось іншим, ким Ви хотіли би стати?» — Франсуа Вануччі наводить ще одне дивовижне зізнання Шарпака: «Фізиком-теоретиком». Теоретиком? Генератором задумів, що грається з законами фізики, крутиться навколо, аби роздивитися з усіх кутів і надихнутися їхніми формами, мов скульптор — невже він обрав би це? Втім, очевидно, що вчений лише зізнався у великій любові до фізики, у прагненні природного ладу, що являє себе у законах. Бути іншим і водночас собою, слідувати за своєю пристрастю, але переживати її інакше, споглядати після активних дій або ж діяти після тривалого споглядання — в цьому полягає мрія людини, що усвідомлює плин часу і сумує за тим, що довелося лишити край шляху. Кожна сторінка несе відбиток діяльності, винахідництва, проте ці скромні вияви норову доводять, що він усвідомлює свою здатність бачити світ інакшим, не таким, до якого звик.

Я краще пізнав Шарпака, коли ми вдвох працювали над іншою книгою[15]. Складно одразу сказати, як розподілялись обов’язки, проте нам часто щастило доходити згоди, навіть відштовхуючись від протилежних позицій. Закони природи більшість уявляє ніби зачиненими в якомусь палаці, а він — видатний експериментатор — ніби бачив їх на стіні у вигляді довжелезних орнаментів-арабесок із рівнянь, прекрасніших за будь-який витвір живопису. Науку ми змальовували як дослідження позалюдського світу, неймовірно розлогого, що простягнувся як у далекі простори Всесвіту, так і всередині атомів — аж до частинок, атомів, світу, що вибухнув двома нескінченностями Паскаля51. Ми писали, що є люди, які вивчають ці дикі землі та звітують людству про свої відкриття, складають мапи. Позалюдський, надлюдський характер природи спонукає розум до споглядання — певно, саме цей поклик мав на увазі Шарпак, згадуючи про математику і теоретичну фізику ніби про обіцяний край. Можна сказати, що він згадує свого двійника, свою тінь — але тінь, позначену світлом; і саме про цей свій потяг він попросив згадати мене у книжці. Звичайно, зробити це майже неможливо, проте читачам не завадить зрозуміти, чого саме хотів він від цього розділу і що мав на увазі, заявляючи прямо: «Не можна мовчати, бо це прекрасно!»

Складно пояснити, чому закони природи, часто-густо приховані за щільними математичними запонами, — прекрасні. Наскільки мені відомо, за це досі не брався жоден поет, за винятком Жака Пеллетьє дю Манса (1517—1582)52. У вірші-зверненні «до тих, хто засуджує математику», він посилався на два великі Ліхтарі та Бурлак, що мають різні «аспекти» — тоді ці слова легко знаходили місце в поезії, а нині груба фізична термінологія стала на перешкоді подібних спроб. Фізичні терміни надто шорсткі та малозрозумілі. Ще можна, скажімо, зрозуміти, що вираз «квантова механіка» приховує найглибше коріння законів природи або, якщо хочете, їхній стрижень. Варто зізнатися, що священне дерево Іґґдрасиль зі скандинавської мітології, яке з’єднує твердь з небесами — значно доступніший образ. А як образно пояснити вислів «рівняння Шредінґера»53? Хто здатен з самої назви зрозуміти, що йдеться про первісну та основну форму будь-якої еволюції, будь-якого руху, будь-яких змін будь-чого? Прорікаючи всюдисутність часу та його плин, Геракліт Ефеський54 одягав думку запальними словами, що спонукали людей мріяти, а бідолашне рівняння на таку пристрасність, на жаль, не здатне. І при цьому Геракліта називали Темним, а з того, що відомо про його погляди нині, зрозуміло, що він мав на увазі більше, ніж розуміли тогочасні слухачі. Чи існує спосіб привабливого опису наукової думки? Чесно кажучи, я шкодую, що не присвятив часу збиранню вражаючих порівнянь