Фрэнк Вильчек - Тонкая физика. Масса, эфир и объединение всемирных сил

С. 131.В упомянутых ранее книгах Клоуза и Олмерта содержится обстоятельное описание слабого взаимодействия.

С. 135.В книге Lectures on Classical Differential Geometry (Dirk Struik, Dover) хорошо освещена математическая картография. Книгой, в которой подчеркивается геометрический подход к общей теории относительности, является «Гравитация», написанная Чарльзом Мизнером, Кипом Торном и Джоном Уилером (издательство «Мир», 1977). Классическим произведением, освещающим полевой подход, является книга Gravitation and Cosmology (Steven Weinberg, Wiley). Я должен подчеркнуть, что между этими подходами нет противоречия, и хорошие физики учитывают оба.

С. 140.Книга Брайана Грина «Элегантная Вселенная» (издательство «Либроком», 2017) представляет собой популярное и восторженное представление о теории струн.

С. 140.«многообещающая возможность»: последние разработки в космологии все чаще указывают на то, что в начале своей истории Вселенная пережила период очень быстрого расширения, известного как инфляция . Книга The Inflationary Universe (Alan Guth, Perseus) представляет собой превосходное популярное изложение лежащей в основе этой идеи теории ее отцом-основателем. Согласно этой теории к числу объектов, подвергшихся инфляции, относятся и квантовые флуктуации в метрическом поле. Эти флуктуации, увеличенные до космологических масштабов, могут быть обнаружены сегодня. Планируются смелые эксперименты по поиску этого эффекта.

Точная причина инфляции (если она действительно имела место) неизвестна. Однако вероятный виновник является следствием объединения двух идей, обсуждаемых в этой главе.

• Мы говорили о том, что пустое пространство заполнено различными материальными конденсатами. При чрезвычайно высоких температурах эти конденсаты могут «плавиться» или иным образом изменять свое состояние. Мы говорим о фазовом переходе, концептуально похожем на знакомые фазовые переходы: (твердое тело) лед —> (жидкость) вода —> (газ) пар; однако здесь мы говорим о космических фазовых переходах. Поскольку само пространство изменяет свои свойства, меняются законы физики.

• Одной из вещей, которая изменяется при таких космических фазовых переходах, является энергия конденсата. Как мы обсудим далее, это изменение проявляется в виде вклада в темную энергию. Таким образом, очень правдоподобным кажется то, что очень ранняя Вселенная могла характеризоваться гораздо более высокой плотностью темной энергии по сравнению с тем, что мы видим сегодня. Существующая в настоящее время темная энергия способствует ускорению расширения Вселенной, но лишь слегка. Значительно большая плотность на ранней стадии вызвала бы гораздо более сильное ускорение.

Именно этим может объясняться инфляция.

С. 149.Книга The Extravagant Universe (Mark Kirshner, Princeton) — это отчет о наблюдениях одного из ведущих астрономов.

С. 151.«Популярное предположение»: эти идеи ясно объясняются и отстаиваются в книге Леонарда Сасскинда «Космический ландшафт» (издательство «Питер», 2016).

С. 155.«Классический компьютер должен»: эти шаги описывают то, что связано с прямым решением уравнений. Существуют хитроумные трюки, которые в некоторых случаях позволяют обойти какие-то из них. Они имеют такие названия, как евклидова теория поля, функция Грина Монте-Карло, стохастическая эволюция и т. д. Это сугубо технический вопрос, обсуждение которого выходит за рамки данной книги. Прогресс в решении уравнений квантовой механики мог бы изменить мир, позволив заменить эксперименты в химии и материаловедении вычислениями. Прогресс в вычислительной аэродинамике в значительной степени достиг этой цели в плане проектирования самолетов, так что новые проекты можно опробовать с помощью вычислений, минуя этапы прототипирования и тестирования в аэродинамической трубе.

С. 155.«Квантовые компьютеры»: два направления спина — вверх или вниз — можно интерпретировать как единицы и нули, поэтому их можно воспринимать в качестве битов. Однако, как будет подробно рассказано далее, квантовое состояние набора спинов может описывать многие конфигурации спинов одновременно. Таким образом, можно представить себе одновременную работу с множеством различных конфигураций битов. Это своего рода параллельная обработка, обеспечиваемая законами физики. Кажется, что Природа очень хорошо с этим справляется, поскольку она решает уравнения квантовой механики очень быстро и без особых видимых усилий.

Мы не настолько хорошо с этим справляемся, по крайней мере пока. Проблема состоит в том, что различные спиновые конфигурации по-разному взаимодействуют с внешним миром, и это нарушает процесс упорядоченной параллельной обработки, который мы хотели бы осуществить. Сложность при создании квантового компьютера заключается в нахождении способов предотвращения взаимодействия спинов с внешним миром, или внесения поправок с учетом этих взаимодействий, или изобретения менее чувствительных по сравнению со спинами объектов, которые подчинялись бы аналогичным уравнениям. В этой области активно ведутся исследования; решения, которое являлось бы очевидным победителем, пока не существует.

С. 160.«ЭПР-парадокс»: Более точные количественные формы ЭПР-парадокса, включающие такие понятия, как неравенство Белла и состояния Гринбергера — Хорна — Цайлингера, описаны в книгах, посвященных основам квантовой механики. Хорошее ясное изложение можно найти в книге Consistent Quantum Theory (Robert Griffiths, Cambridge). Существует множество книг, посвященных различным интерпретациям квантовой теории, тестированию ее элементарных составляющих и т. д. По моему мнению, если вы видите небоскреб, простоявший десятилетия и выдержавший даже сильную бомбардировку, вы должны заподозрить, что его фундамент чрезвычайно прочный, даже если вы его не видите. С другой стороны, идея сохранения массы когда-то казалась очень правдоподобной…

С. 160.«32-мерная»: это примечание предназначено исключительно для экспертов. Ненормализованные амплитуды описывают пространство, имеющее 32 комплексных измерения. Это соответствует 64 реальным измерениям. При нормализации состояния мы теряем два из них. Таким образом, на самом деле мы имеем дело с 62-мерным пространством.

С. 162.«Является бесконечным»: квантовый континуум настолько сложно сконструировать, что мы начинаем думать, как от него избавиться. Эдвард Фредкин и Стивен Вольфрам — выдающиеся сторонники этой точки зрения. Грубые попытки, разумеется, не работают.

Не вдаваясь в дебаты, я просто скажу, не боясь противоречия, что из существенно отличающихся конкурирующих идей не возникло ничего даже отдаленно приближающегося к полноте и точности Центральной теории. С другой стороны, нас смущает наличие ограничивающих процессов (и, следовательно, в принципе бесконечно длительных вычислений) в самой базовой формулировке физических законов. Но так ли это на самом деле? Для меня не является очевидным то, что истинные бесконечности возникают, только если мы просим теорию ответить на вопросы, которые можем задать и экспериментально. При проведении экспериментов нам доступно ограниченное количество времени и энергии и мы можем производить измерения с ограниченной степенью точности. А приблизительные вычисления не требуют достижения предела!