Сабина Хоссенфельдер - Уродливая Вселенная [Как поиски красоты заводят физиков в тупик]

Проблема с массой хиггсовского бозона, которую мы обсуждали выше, не в том, что сама эта масса мала, ведь подобные утверждения зависят от выбранных единиц измерения и потому лишены смысла. Масса бозона Хиггса равна 1,25 × 10 11эВ, что выглядит солидно, но это то же самое, что и 2,22 × 10 –21грамма, что смотрится уже мизерным. Нет, мала не сама масса хиггсовского бозона, а отношение массы к (массе, эквивалентной) энергии, соответствующей квантовым поправкам к этой массе. Надеюсь, вы простите мне прежнюю небрежность.

Аргументы о естественности происходят из желания физиков, чтобы все безразмерные величины были близки к 1. Но числа не обязаны равняться ровно 1, поэтому тут есть предмет для споров, насколько большое число все еще допустимо. И правда, во многих уравнениях у нас уже присутствуют безразмерные величины, а они могут дать множители, не обязательно близкие к 1. Например, 2π в степени, зависящей от числа пространственных измерений (особенно если у вас их больше трех), резво взлетает до значений больше 100. А если вы еще немножко усложните свою модель, то сумеете получить значения даже выше.

Итак, какой размах тонкой настройки считать уже «перебором», зависит от вашей толерантности к объединению факторов во что-то более крупное. Следовательно, субъективны и оценки того, насколько суперсимметрия в беде – теперь, когда результаты с Большого адронного коллайдера требуют от нее тонкой настройки, чтобы у бозона Хиггса была правильная масса. Возможно, мы в силах точно вычислить, какого масштаба требуется тонкая настройка. Но мы не можем вычислить, тонкую настройку какого масштаба теоретики готовы допустить.

«Одним из основных привлекательных свойств суперсимметрии всегда было то, что она позволяла избежать тонкой настройки, – говорит Кит. – Нам нравится думать, что если за пределами Стандартной модели есть некая теория и вы выписываете [квантовые] поправки, то вам не придется подстраивать их до нужной точности».

«А что не так с тонкой настройкой?»

«Она кажется какой-то непривлекательной! – восклицает Кит и смеется. – Естественность – своего рода руководящий принцип. Если ее называть привлекательной, то это и есть определение привлекательного: оно привлекает нас, на него мы слетаемся». «В конечном счете, – продолжает Кит, – единственное, в правильности чего мы уверены, – Стандартная модель. И это всех раздражает. Должно быть что-то за ее пределами, хотя бы чтобы объяснить темную материю или [почему Вселенная содержит больше вещества, чем антивещества]. Там правда что-то должно быть. Просто многим людям сложно себе представить, будто это что-то совсем другое, случайное, что-то совершенно отдельное. По-моему, нужно как раз добавить симметрию или объединение».

Я спрашиваю Кита, какой экспериментальной стратегии придерживаться, но ему нечего посоветовать.

«Все простые шаги уже сделаны, – говорит он. – Дальше будет сложно. Будет сложно. В 1950-х годах, когда началось развитие физики элементарных частиц, было намного проще. Было не так уж трудно построить установку на несколько ГэВ и сталкивать частицы. И отовсюду полезли новые данные, о которых физика еще ничего не знала. Столько было странных результатов – вот почему они назвали частицы “странными”! Количество открытых за год частиц зашкаливало. И это привело к разнообразнейшим достижениям в теории. А сейчас… Тяжело без каких-либо ориентиров в эксперименте. Поэтому-то мы и работаем, полагаясь на то, что, по нашему мнению, красиво».

• Обычно эксперимент и теория способствуют обоюдному прогрессу.

• То, что сейчас мы считаем самыми фундаментальными законами природы, выстроено на принципах симметрии.

• Если новые данные становятся редкими и скудными, при оценке теорий физики-теоретики полагаются на свое чувство прекрасного.

• Красота – не научный критерий, однако может быть критерием, основанным на опыте.

В которой я встречаюсь с Нимой Аркани-Хамедом и стараюсь смириться с тем, что природа неестественна, все, чему мы учимся, превосходно и всем наплевать, что я думаю.

Стайка школьников фотографирует Институт Нильса Бора, когда я подъезжаю на такси. С фасада здания надпись сообщает название института и год основания – 1920. Именно здесь в Копенгагене почти сто лет назад ученые собирались, чтобы заложить основы атомной физики и квантовой механики, теорий, благодаря которым существует вся современная электроника. Каждой микросхемой, каждым светодиодом, каждой цифровой камерой и каждым лазером – всем этим мы обязаны уравнениям, зародившимся здесь, когда Гейзенберг и Шрёдингер приходили говорить о физике с Бором. Правильное место, чтобы делать фотографии, когда на вас смотрит учитель.