Сборник - Эта идея должна умереть. Научные теории, которые блокируют прогресс

Как было при зарождении современной науки, так должно быть и сейчас. Экспериментальное подтверждение – это критерий подлинной науки. Поскольку теоретики струн не смогли предложить никакого метода экспериментального подтверждения теории струн, то теория струн должна быть отправлена на пенсию – сегодня, сейчас.

Почетный профессор физики Массачусетского технологического института. Автор книги Super Symmetry and Beyond: From the Higgs Boson to the New Physics [16] Гордон Кейн. Суперсимметрия. От бозона Хиггса к новой физике / пер. Е. А. Литвиновича. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. .

Физические теории обычно предсказывают такие явления окружающего мира, которые мы не можем наблюдать непосредственно. Например, теория электромагнетизма Максвелла правильно предсказала, что световой спектр, который мы видим, – это только часть полного спектра, включающего инфракрасные и ультрафиолетовые волны, невидимые для нас. Теория струн предсказывает, что наш мир имеет больше трех пространственных измерений. В противоположность многому из того, что пишут и говорят об этой теории, в широком смысле она обладает предсказательной силой и поддается проверке. Прежде чем объяснить ее проверяемость, я опишу, почему огромного прогресса в создании всеобъемлющей теории нашего физического мира можно добиться, формулируя теории в более чем трех пространственных измерениях. Вслед за Стивеном Вайнбергом я назову эту идею Окончательной теорией.

Что мы можем получить, отказавшись от представления о пространственной трехмерности нашего мира? Теория струн появилась, когда летом 1984 года Джон Шварц и Майкл Грин заметили, что возможно написать математически состоятельную квантовую теорию гравитации в десяти измерениях. Это большое достижение и ключ ко многим тайнам. Для меня и некоторых других теоретиков еще важнее тот факт, что теория струн обращается ко всем – или почти всем – темам и вопросам, на которые нужно найти ответы, чтобы построить Окончательную теорию. Здесь за последнее десятилетие был достигнут большой прогресс. Первоначальный преувеличенный энтузиазм струнных теоретиков привел к тому, что сначала теория была переоценена, однако сейчас это постепенно уравновешивается растущим числом результатов. Очень успешные и хорошо проверенные четырехмерные – так называемые Стандартные – модели физики частиц и космологии дают впечатляющие, точные и полные (с открытием бозона Хиггса) описания видимого мира. Но они не дают объяснений и понимания ряда проблем, которые ставит теория струн. Успех Стандартной модели (моделей) – это убедительное свидетельство того, что, опираясь на идею четырехмерного мира, можно выйти за рамки описания и перейти к объяснению и пониманию.

Чтобы объяснить нашу Вселенную, струнные теории в пространствах более высоких размерностей должны, очевидно, проецироваться на четырехмерную вселенную – процесс, который называется (по историческим причинам) вполне понятным, но не очень удачным словом «компактификация». Эксперименты и наблюдения приходится проводить в нашей 4-D Вселенной, поэтому непосредственной проверке поддаются только компактифицированные теории. Компактифицированные струнные теории задаются следующими вопросами: почему Вселенная состоит в основном из вещества, а не из антивещества? Что такое темная материя? Почему кварки и лептоны организуются в три подобных друг другу семейства (поколения), и каковы массы кварков и лептонов самих по себе? Существует ли механизм Хиггса, и как именно он обеспечивает массу кварков, лептонов и переносящих взаимодействия бозонов? Какова космологическая история от конца инфляции до формирования атомных ядер (после чего вступает в дело Стандартная модель), какова причина инфляции, и многие другие вопросы.

Компактифицированные струнные теории успешно предсказали (до измерений) массу и свойства бозона Хиггса, открытого в 2012 году в ЦЕРНе, и предсказывают существование «суперсимметричных партнерских частиц» (некоторые из них ожидалось зарегистрировать в 2015 году на модернизированном коллайдере ЦЕРНа, если он будет работать, как запланировано [17] К моменту сдачи книги в печать (весна 2017 года) таких сообщений получено не было. – Примеч. науч. ред. ). Примеры таких частиц уже описаны в компактифицированных струнных теориях. Исследования продолжаются, еще столько всего предстоит проработать и лучше понять – а также проверить на коллайдерах и в экспериментах с темной материей и других, – но мы уже сейчас видим, что эти захватывающие возможности существуют.