Лоуренс Максвелл Краус - Таємниці походження всесвіту

це питання одного з дюжини своїх тодішніх гарвардських докторантів. Шелдон Ґлешоу випустився 1958 року, захистивши дисертацію з цієї теми, та впродовж наступних кількох років продовжував працювати над цим питанням у Копенгагені як дослідник-постдокторант Національного наукового фонду. Двадцять років по тому у своїй Нобелівській лекції Ґлешоу зазначив, що вони зі Швінґером планували після його випуску написати з цієї теми рукопис, проте один із них втратив перший чернетковий варіант, і вони до цього більше ніколи не поверталися.

Ґлешоу не був клоном Швінґера. Вишуканий і геніальний, проте водночас зухвалий, жартівливий та галасливий, Ґлешоу проводив дослідження, для яких була характерна не математична акробатика, а строга зосередженість на фізичних головоломках та вивченні нових можливих симетрій природи, які могли б їх розв’язати.

Коли я був молодим докторантом із фізики в МТІ, спершу мене вабили глибокі математичні питання фізики, тож екзаменаційне есе для вступу до докторантури я писав саме з цієї теми. Через кілька років я відчув, що природа математичних досліджень, які я проводив, мене пригнічує. У літній школі для докторантів у Шотландії я зустрівся з Ґлешоу й потоваришував і з ним, і з його родиною, і наша дружба квітнула й тоді, коли пізніше ми стали колегами в Гарварді. Через рік після нашої зустрічі він проводив річну відпустку в МТІ. У цей важливий для мене період, коли я розглядав альтернативи, він сказав мені: «Є фізика, а є формалізм, і слід відрізняти перше від другого». У цій пораді було приховано натяк, що мені слід займатися фізикою. Коли я побачив, яке задоволення від цього дістає він, мені стало легше ухвалити рішення долучитися до цього.

Невдовзі я збагнув, що прогресування у фізиці потребує роботи над питаннями, пов’язаними переважно з фізичними, а не математичними проблемами. Єдиний спосіб, у який я міг це робити, було тримання руки на пульсі поточних експериментів і нових експериментальних результатів. Спостерігаючи за Шеллі та його підходом до занять фізикою, я зрозумів, що він має надзвичайну здатність розуміти, які саме експерименти цікаві і які саме результати можуть бути важливими чи вказати напрямок до чогось нового. Почасти це було, поза всяким сумнівом, вродженим, проте почасти ґрунтувалося на життєвому досвіді тримання руки на пульсі того, що відбувається «на землі». Фізика – наука емпірична, і, на наше нещастя, ми втрачаємо розуміння цього.

У Копенгагені Ґлешоу зрозумів, що якщо він хоче гідно втілити в життя пропозицію Швінґера поєднати слабку взаємодію з електромагнітною, то не можна просто так узяти й зробити фотон нейтральним членом трійки калібрувальних частинок, заряджені члени якої стають масивними внаслідок якогось невідомого дива. Це не могло пояснити справжню природу слабкої взаємодії, зокрема той чудернацький факт, що слабка взаємодія нібито впливала лише на ліворукі електрони (і нейтрино), тоді як електромагнітні взаємодії не залежали від того, ліворукі електрони перед нею чи праворукі.

Єдиним розв’язанням цієї проблеми було б існування на додачу до фотона ще однієї нейтральної калібрувальної частинки, яка зв’язувалася лише з ліворукими частинками. Проте, очевидно, ця нова нейтральна частинка також мала бути важкою, оскільки взаємодії, що їх вона переносить, також мають бути слабкими.

Ідеї Ґлешоу виклав фізичній спільноті на Рочестерському з’їзді 1960 року Маррі Гелл-Манн, оскільки на той час він завербував Ґлешоу до Калтеху для роботи у своїй групі. Стаття Ґлешоу з цієї теми, подана 1960 року, вийшла друком 1961-го. Проте масового переходу фізиків на його бік вона не спричинила.

Зрештою, пропозиція Ґлешоу так і не позбулася двох фундаментальних проблем. Першою була давно відома проблема того, як частинки, потрібні для перенесення різних сил, можуть мати різні маси, коли калібрувальні симетрії вимагають, щоб усі калібрувальні частинки були безмасовими. У вступі до своєї статті, продовживши давню традицію пихи, Ґлешоу відверто зазначив: «Це камінь спотикання, на який не варто звертати уваги».

Друга проблема була менш очевидною, проте не менш серйозною з експериментальної точки зору. Якщо нейтронний, піонний та мюонний розпади дійсно були спричинені якимись новими частинками, які переносять слабку силу, вони, судячи з усього, вимагали обміну лише новими зарядженими частинками. Досі не спостерігали жодної слабкої взаємодії, яка потребувала б обміну новою нейтральною частинкою. Якщо така нова нейтральна частинка дійсно існує, то, згідно з тогочасними обрахунками, вона мала б давати змогу іншим відомим важчим мезонам, які розпадалися на два чи три піони (і були відповідальні за початкове збентеження, що привело до відкриття порушення парності), розпадатися значно швидше, аніж це відбувалося згідно зі спостереженнями.

З цих причин пропозиція Ґлешоу відійшла на задній план у міру того, як фізики захоплювалися новим зоопарком частинок, що виринали з прискорювачів, та супровідними нагодами для нових відкриттів. Проте кілька ключових теоретичних інгредієнтів, необхідних для завершення революції у фундаментальній фізиці, уже перебували на своїх місцях, але на той час це було далеко не очевидно. Тоді здавалося ненауковою фантастикою, що впродовж менш ніж десяти років після публікації статті Ґлешоу будуть відкриті й осягнуті всі відомі сили природи, окрім гравітації.

І ключем до цього стане симетрія.

Розділ 14
Холодна застигла реальність: страховисько чи красуня?

Із чиєї утроби лід вийшов, а іній небесний хто його породив?

Йов 38:29

Легко жаліти нещасних бранців Платонової печери, які здатні розуміти все, що тільки можна знати про тіні на стіні, окрім того, що це лише тіні. Проте зовнішність може бути оманливою. Що, як світ навколо нас – лише аналогічна тінь реальності?

Припустімо, наприклад, що якось ви прокидаєтеся холодним зимовим ранком і визираєте у вікно, а краєвид повністю закрито чудовими крижаними кристалами, що утворили на склі химерні візерунки. Вони можуть виглядати так:

Принаймні почасти краса цього зображення вражає через дивовижний порядок на малих масштабах, що ховається під очевидною довільністю на великих масштабах. Крижані