Шон Кэрролл - Вселенная

Наконец мы подходим к той части действия, которая касается поля Хиггса Φ . Здесь всё довольно просто: первый член является «кинетическим» и показывает, насколько изменяется поле. Второй член является «потенциальным» и демонстрирует, сколько энергии заключено в поле, даже если оно не изменяется. Именно во втором члене заключена вся специфика поля Хиггса. Подобно любому полю, оно стремится покоиться на минимально возможном энергетическом уровне; но в отличие от других известных полей поле Хиггса на таком минимуме не исчезает, а имеет ненулевое значение. Его потенциальная энергия выше при нулевом значении поля, чем при ненулевом. Именно поэтому поле Хиггса присутствует везде, даже в «пустоте», и воздействует на все проходящие через него частицы.

* * *

Вот и вся сущность Базовой теории. Всего одно уравнение сообщает нам, что квантовая амплитуда всей совокупности полей изменяется от некой исходной конфигурации (входящей в состав суперпозиции в рамках волновой функции) до другой, конечной конфигурации.

Известно, что Базовая теория, а значит, и всё уравнение — никак не последнее слово в физике. Во Вселенной существует тёмная материя, не вписывающаяся ни в одно из известных полей. Нейтрино обладают массой, что можно увязать с вышеприведённым уравнением, но пока не доказано экспериментально, что массы нейтрино обусловлены именно теми членами, которые мы в него включили. Более того, практически все физики считают, что нам ещё предстоит открыть новые поля и частицы, но эти частицы и поля должны либо очень слабо взаимодействовать с нами (подобно тёмной материи), либо очень быстро распадаться.

Базовая теория даже не является полной теорией известных нам полей. Эта проблема актуальна, например, для квантовой гравитации. Записанное нами уравнение работает, если гравитационное поле очень слабое, но отказывает при сильной гравитации, например такой, какая существовала вскоре после Большого взрыва или существует в чёрной дыре.

Это нормально. На самом деле ограничения этой теории неотъемлемы от её формулировки. В записи нашего уравнения осталась ещё одна часть, которую мы пока не упомянули: это первый символ интеграла, указывающий, что мы будем суммировать все конфигурации различных полей во времени; под этим символом стоит нижний индекс k < Λ . Здесь k — волновое число конкретной моды поля, а Λ — так называемое ультрафиолетовое обрезание . Вспомните точку зрения Кена Уилсона, которую мы обсуждали в главе 24: можно считать любое поле комбинацией мод, каждая из которых представляет собой вибрацию с конкретной длиной волны. Волновое число позволяет обозначить эти моды: чем больше k , тем меньше длина волны и, следовательно, тем выше энергия. Итак, данная нотация ограничивает конфигурации полей, которые мы включаем в интеграл по траекториям, — туда попадают лишь поля, которые «вибрируют не слишком активно». Таким образом, речь идёт о низкоэнергетических условиях и слабых взаимодействиях, но уравнение всё равно включает всю чехарду частиц и полей, присутствующих в окружающем нас повседневном мире.

Иными словами, Базовая теория — это эффективная теория поля. Она обладает очень специфической, хорошо определённой областью применения — энергии взаимодействия частиц гораздо ниже ультрафиолетового обрезания Λ , — и мы не утверждаем, что Базовая теория точна за этими пределами. Она позволяет описать гравитационное воздействие Солнца на Землю, но не описывает, что происходило в момент Большого взрыва.

* * *

Можно было бы здесь ещё о многом поговорить, но такой материал относится к университетским курсам по физике. В кратком обзоре, который был здесь вам предложен, естественно, нельзя подробно объяснить все эти концепции человеку, который с ними практически не знаком.

Однако важно понять, что Базовая теория, лежащая в основе нашей повседневной жизни, исключительно точная, строгая и чёткая. В ней нет никакой двусмысленности и некуда вводить важные новые аспекты, которые якобы могли оставаться незамеченными до сегодняшнего дня.

Наука продолжает изучать Вселенную, мы постоянно узнаём что-то новое и, возможно, даже найдём более исчерпывающую теорию в основе Базовой, которая вообще не будет связана с квантовой теорией поля. Но ничто уже не изменит того, что Базовая теория в точности описывает природу в своей области применения. Тот факт, что мы успешно построили такую теорию, — один из величайших триумфов в интеллектуальной истории человечества.

В этом разделе приведены библиографические источники цитат, приведённых в тексте, и литература по различным специфическим темам, использованная при написании этой книги. Если, на мой взгляд, не очевидно к какому месту в главе относится библиографическая ссылка, я указываю перед ней слово или фразу для определения темы ссылки. Список составлен в порядке расположения глав, но не для всех глав имеются библиографические ссылки.

Глава 3. Мир движется сам собой

История импульса: Freely J. Aladdin’s Lamp: How Greek Science Came to Europe through the Islamic World. — New York: Vintage Books, 2010.

Глава 5. Почему это произошло?

Ошибка справедливого мира: Lerner M. J., Simmons C. H. (). Observer’s Reaction to the “Innocent Victim”: Compassion or Rejection? // Journal of Personality and Social Psychology. — 1966. — Vol. 4 (2). — 203.

Глава 8. Память и причины

Цитата Рассела: Russell B. On the Notion of Cause // Proceedings of the Aristotelian Society. — 1913. — Vol. 13. — 1–26.

Глава 14. Планеты убеждений

Дороти Мартин: Tavris C., Aronson E. Mistakes Were Made (But Not by Me): Why We Justify Foolish Beliefs, Bad Decisions, and Hurtful Acts. — Boston: Houghton Mifflin Harcourt, 2006.

Глава 15. Соглашаясь с неопределённостью

Катехизис католической церкви: Catechism of the Catholic Church — The Transmission of Divine Revelation. http://www.vatican.va/archive/ccc_css/archive/catechism/p1s1c2a2.htm.

Глава 16. Что мы можем знать о мире, не наблюдая его непосредственно?

Национальная академия наук США на стороне позиции методологического натурализма: National Academy of Sciences. Teaching about Evolution and the Nature of Science. — Washington, DC: National Academy Press, 1998.

Huxley A. The Doors of Perception. — London: Chatto&Windus, 1957.

Кархарт-Харрис и Натт: Halberstadt A., Geyer M. (2012). Do Psychedelics Expand the Mind by Reducing Brain Activity? // Scientific American. — 2012. http://www.scientificamerican.com/article/do-psychedelics-expand-mind-reducing-brain-activity/.

Глава 17. Кто я?

Национальный католический центр биоэтики: Resources. FAQ. http://www.ncbcenter.org/page.aspx?pid=1287.

Глава 18. Абдукция Бога

Nietzsche F. (1882). The Gay Science / Walter Kaufmann, trans. with commentary. — New York: Vintage Books, 1974.

Глава 19. Много ли мы знаем

Newcomb S. Sidereal Messenger. — 1888. — 7, 65.

Michelson A. A. Speech delivered at the dedication of the Ryerson Physics Lab, University of Chicago. — 1894. Цитируется в Annual Register. — 1896. — 159.

Born M. Remarks to visitors to Göttigen University. — 1928. Цитируется в Hawking, S. W. A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes. — New York: Bantam, 1988. (Рус. пер.: Хокинг С. Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр. — СПб.: «Амфора», 2001. — ISBN 5-94278-564-3.)