Лоуренс Краусс - Почему мы существуем? Величайшая из когда-либо рассказанных историй

Как я вскоре понял, мне, чтобы добиться чего-либо в физике, нужно работать над вопросами, движимыми в основном физическими проблемами, а не математическими. Для этого не существует других способов, кроме как следить за текущими экспериментами и всегда быть в курсе новых экспериментальных результатов. Наблюдая за Шелли и за тем, как он занимался физикой, я понял, что он обладает поразительной способностью видеть, какие эксперименты интересны и какие результаты могут оказаться значительными или указывать на что-то новое. Отчасти это, несомненно, была врожденная способность, но в какой-то мере она базировалась на громадном опыте, на постоянных контактах с экспериментаторами и постоянном отслеживании всего, что происходит «на земле». Физика – эмпирическая наука, и терять связь с реальностью опасно для нас.

В Копенгагене Глэшоу понял, что если он хочет надлежащим образом воплотить предложение Швингера и связать слабое взаимодействие с электромагнитным, то просто объявить фотон нейтральным членом тройки калибровочных частиц, заявив, что два заряженных члена становятся массивными посредством какого-то неизвестного пока чуда, мало. Это не объяснит подлинную природу слабого взаимодействия и, в частности, тот странный факт, что слабое взаимодействие работает, судя по всему, только с левыми электронами (и нейтрино), тогда как электромагнитное взаимодействие не различает левые и правые электроны.

Единственным решением этой проблемы представлялось существование еще одной нейтральной калибровочной частицы в дополнение к фотону, которая сама по себе связывалась бы только с левыми частицами. Но эта новая нейтральная частица, очевидно, тоже должна была быть тяжелой, поскольку переносимые ею взаимодействия были слабыми.

С идеями Глэшоу физическое сообщество познакомил Мюррей Гелл-Манн в 1960 г. на Рочестерской конференции, поскольку к тому времени Гелл-Манн успел привлечь Глэшоу к работе в своей группе в Калтехе. Статья Глэшоу на эту тему, представленная в 1960 г., вышла из печати в 1961 г., но не вызвала сколько-нибудь широкого отклика.

В конце концов, в гипотезе Глэшоу по-прежнему фигурировали две фундаментальные проблемы. Первая была давно знакома: как могут частицы, переносящие разные взаимодействия, обладать разными массами, если калибровочные симметрии требуют, чтобы все калибровочные частицы не имели массы вовсе. Глэшоу просто, как и многие до него, высокомерно заявил во введении к статье: «Это камень преткновения, на который мы не должны обращать внимания».

Вторая проблема была более тонкой, но с экспериментальной точки зрения не менее серьезной. И нейтронный, и пионный, и мюонный распад, если их и в самом деле обеспечивали какие-то новые частицы, переносящие слабое взаимодействие, как будто требовали только обмена новыми заряженными частицами. До сих пор не наблюдалось никакого слабого взаимодействия, которое требовало бы обмена некоей новой нейтральной частицей. И если бы такая нейтральная частица действительно существовала, то, как показывали тогдашние расчеты, она позволяла бы прочим известным тяжелым мезонам, распадавшимся на два или три пиона (из-за которых и возникла первоначально путаница, в результате чего было обнаружено нарушение четности), распадаться намного быстрее, чем это наблюдалось в экспериментах.

По этим причинам гипотеза Глэшоу отошла на задний план; тем временем физиков все сильнее увлекал настоящий зоопарк новых частиц, вылетавших из ускорителей, и сопутствующая им возможность новых открытий. И хотя несколько ключевых теоретических ингредиентов, необходимых для завершения революции в фундаментальной физике, уже были на месте, это в то время было далеко не очевидно. То, что всего лишь за десять с небольшим лет после выхода статьи Глэшоу все известные взаимодействия в природе, за исключением гравитации, предстанут в новом свете и будут поняты, показалось бы в тот момент чистой фантазией.

А ключом ко всему послужила симметрия.

Легко испытывать жалость по отношению к несчастным обитателям Платоновой пещеры, которые способны узнать и понять все, что можно узнать о тенях на стене, за исключением того, что всё это – тени. Но внешность бывает обманчива. Что, если мир вокруг нас всего лишь подобная им тень реальности?