А если это так, то Вселенной в любом случае пиздец

Большинство мировых физиков, с которыми мне удалось поговорить, так или иначе ссылаются на данные, полученные или не полученные в результате экспериментов на Большом адронном коллайдере, как на важный источник информации и средство проверки теорий. Один из создателей этого многомиллиардного проекта – его годовой бюджет составляет почти 1,5 миллиарда швейцарских франков – в разговоре назвал свое детище громадной фотокамерой, которая показывает 45 миллионов изображений в секунду. Коллайдер является частью самой большой в мире лаборатории физики элементарных частиц, известной под названием ЦЕРН, и находится недалеко от Женевы. Этот ускоритель был результатом сотрудничества ученых, чиновников и политиков многих стран, однако решающим для его создания оказалось теоретическое обоснование его необходимости и функционирования, которое в 1984 году дал британский физик Джон Эллис (род. 1946). С 1978 года Эллис работает в ЦЕРНе и в настоящий момент занимает также профессорскую кафедру Клерка Максвелла по теоретической физике в Королевском колледже Лондона. Джон Эллис – автор и соавтор более тысячи научных публикаций и один из самых цитируемых авторов по теоретической физике в мире. Наиболее интенсивный период теоретической работы Эллиса пришелся на 70-е годы ХХ века, когда его расчеты точно предсказали параметры бозона Хиггса, открытого 4 июля 2012 года. Притом что физика элементарных частиц и астрофизика развивались почти независимо друг от друга, исследования Джона Эллиса создали основу для внутренней связи исследований в этих двух сферах, породив астрофизику элементарных частиц. Формально Эллис руководил теоретическим отделом ЦЕРНа лишь около десяти лет, но в действительности он главный теоретик ЦЕРНа все последние десятилетия. Профессору Эллису приписывают авторство термина «теория всего», но сам он уверяет, что лишь популяризирует эту фразу: наряду с активной исследовательской и теоретической работой Эллис увлеченно занимается разъяснением фундаментальной науки в общедоступной форме.

А. Р.

Насколько осмысленным вам представляется выражение «начало Вселенной»?

Трудно сказать. Мы знаем, что Вселенная расширяется, и законы природы, которые мы можем лабораторно измерить, говорят нам, что это расширение происходит уже примерно 13,8 миллиарда лет. Мы можем представить себе время, когда Вселенная была гораздо плотнее и горячее, чем сейчас. Но в какой-то момент все наши знания в области физики оказываются бесполезными. Мы не можем говорить о времени, равном нулю, то есть о самом начале, о Большом взрыве. Мы можем здраво обсуждать, что случилось после Большого взрыва, но что касается нулевого момента времени… Я, во всяком случае, не знаю, что тогда происходило. А что происходило еще раньше, и подавно.

Вы несколько раз утверждали, что говорить о «до» в контексте «до Большого взрыва» бессмысленно. Сейчас у вас более умеренная точка зрения на этот счет?

Я даже не знаю, было ли что-то «до», и у меня нет теоретических инструментов, чтобы рассуждать о том, что бы там могло быть. У меня нет даже инструментов, чтобы говорить о том, что происходило в нулевой момент.

Имеет ли смысл, на ваш взгляд, различать время и измерение времени?

Время существует независимо от того, измеряем мы его или нет, как и пространство. Когда говорят, что время – субъективное понятие, присутствующее исключительно в мозгу человека, это полная чушь.

Вы сказали, что время существует независимо от измерения. Как оно существует?

Время существует как важная часть нашего описания Вселенной и происходящих в ней процессов.

Вы сейчас себя слышите? «Время существует как важная часть нашего описания Вселенной». То есть оно часть описания, а не Вселенной.

(После паузы.) Это свойство Вселенной. Мы описываем процессы во Вселенной с помощью понятия времени, но время существует независимо от нашей модели Вселенной.

Существует независимо как что? Есть известная фраза Аристотеля: если нет изменения, нет и времени. Время – просто измерение изменения. Так говорит Аристотель.

Ну да, да, и тут ничего не поменялось.

Но у вас явно другое понятие времени.

Мне так не кажется.

Время – это измерение того, что изменяется, говорит Аристотель.

Да, пожалуй, мне придется с вами согласиться на этот раз… Время – это то, чем мы пользуемся для описания того, как меняются вещи.

Но сначала вы сказали, что время существует независимо от наших измерений и описаний, от наших моделей.

Да, потому что вещи меняются независимо от того, что мы о них говорим. Звезда меняется независимо от того, измеряю я ее или нет.

Это значит, что если изменений нет, нет и времени – если можно постулировать ситуацию, в которой ничего не меняется.

(Вздыхает.) Можно, но к нашей Вселенной это не относится.

Это же одно из возможных описаний того, что предшествовало Большому взрыву, – не было изменений, а значит, не было и времени.

Потенциально… Давайте я расскажу, как я вижу то, что происходило…

В самом начале.

…в том, что я отказался называть «самым началом». Мы знаем, что на субатомном уровне изменения происходят «все время». В обычной жизни об этих квантовых эффектах можно забыть. А среди этих квантовых эффектов наверняка есть те, что связаны с гравитацией: гравитационное поле меняется, это не абсолютная константа. Конечно, мы знаем об этом на уровне теории относительности Эйнштейна. Но мы считаем, что модель Эйнштейна неполна, что она должна соответствовать и законам квантовой механики. А из этого следуют и квантовые флуктуации, например, в структуре пространства-времени. Что означает: если пространство не сплошное, то в самых микроскопических масштабах будут такие фрактальные структуры…

В пространстве?

В пространстве. То же самое, вероятно, и со временем: время уже не является непрерывным в классическом смысле, оно прыгает туда-сюда, как в квантовой физике.

«Прыгает туда-сюда» означает, что время то есть, то его нет? Или что оно негомогенно?

Что оно негомогенно. Любые часы рано или поздно начинают вести себя сумбурно. Самый точный имеющийся у нас прибор для измерения времени – атомные часы, они тикают крайне регулярно. Но я бы сказал, что если вернуться к началу Вселенной, то никаких регулярно тикающих часов там бы не было. Так что понятие времени в какой-то момент теряет смысл, потому что не происходит этого аристотелевского систематического процесса изменений. Все просто слишком много прыгает туда-сюда, чтобы это можно было адекватно описать.

Однако невозможность измерить изменения – не совсем то же самое, что отсутствие изменений.

Да, но понятие времени, которого в обычном случае придерживаемся мы с вами – и конечно же, Аристотель, – состоит в том, что время едино. Разные вещи меняются с разной скоростью, но все это соотносится с одним и тем же понятием времени.

Для меня понятие времени – одна из самых больших загадок в науке и философии, да и за их пределами. Я ссылался на Аристотеля просто как на пример ясного определения времени. Но это не значит, что я столь же ясно его понимаю.

Да, мне это понятно. Я хочу сказать, что в самом начале истории Вселенной идея о том, что все меняется предсказуемым, поддающимся расчету образом, ломается, поэтому аристотелевское понятие времени становится совершенно бесполезным, это бессмысленная ерунда.

Остается ли вообще какая-нибудь другая концепция времени применительно к этому моменту?

Не знаю, чем ее можно заменить, если вообще можно. Я бы мог предложить математический взгляд на произошедшее, но каким образом это можно выразить физически, я судить не вправе. Если позволите, я могу описать математическим языком, как я это понимаю.

Да, пожалуйста.

Эйнштейн объяснил нам, что пространство и время взаимосвязаны и что в обычной жизни пространство и время непрерывны, их можно описать геометрически, в этой геометрии есть то, что мы называем метрикой, то есть то, чем мы определяем расстояние так, чтобы Эйнштейн был нами доволен. А если устремиться назад во времени, к началу Вселенной, то с этой метрикой… все начинает прыгать туда-сюда, возникают квантовые эффекты… Например, вы измеряете расстояние, а оно каждый раз оказывается разным. В конце концов, сделав бесконечное число измерений, вы получите точное расстояние, но и оно будет подвержено механическим квантовым флуктуациям. И в конечном счете вся эта так называемая метрика теряет смысл, просто перестает существовать. Но что приходит ей на смену, я не знаю.

Метрика, на мой взгляд, предполагает наблюдателя. Без него метрика не имеет смысла.

На мой взгляд, вполне себе имеет.

Может, вы сможете мне это объяснить. Мне представляется, что понятие наблюдателя имеет фундаментальное значение для любой человеческой деятельности, включая теоретическую физику. И в теоретической физике этот наблюдатель присутствует как часть понятия измерения, потому что для измерений нужен наблюдатель. Но вы утверждаете, что без наблюдателя в этом деле можно обойтись. Как?

Как я уже говорил, процессы во Вселенной подчиняются законам физики даже и тогда, когда мы за ними не наблюдаем. Они сами по себе происходят. Если хотите, можем вернуться к…

Нет-нет, это я понял. Но как только мы начинаем измерять эти процессы, появляется наблюдатель. Или нет?

Да, но для меня наблюдатель, человек, непосредственно что-то меряющий, это субъективный эпифеномен. Вселенная и без него могла бы…

Без наблюдателя?

Без наблюдателей, без теоретических физиков и…

Это-то конечно, но тогда бы не было и измерений.

Да, и что? Какие проблемы? Вселенная может существовать и без измерений.

Конечно, но как только приходят теоретические физики со своими измерениями, с постоянной Планка и тому подобным, наблюдатель становится неотъемлемой частью наблюдаемого. Разве нет?

На мой взгляд, нет. На мой взгляд, существование жизни, людей, Эйнштейна – чистая случайность.

То есть жизнь, разум, Эйнштейн и Джон Эллис появились случайным образом?

Совершенно случайным.

А что это у вас за картинка на футболке? Похоже на эзотерическое изображение мироздания. Она как-то связана с вашим пониманием мира?

Нет, я купил ее в Катманду 30 лет назад.

(Смеется.) Я видел несколько ваших выступлений, у вас на футболке или свитере были формулы. Подумалось, что и эта картинка что-нибудь о вас расскажет. Но нет, увы!

Ну почему же, она что-то обо мне говорит. Я же не просто так ее купил!

(Смеется.)

Есть вдохновение, а есть потоотделение, инспирация и перспирация. Потоотделение – это писать формулы на доске, пытаться что-то понять. А есть вдохновение. На хрена всем этим заниматься? Чтобы понять, что происходит во Вселенной, что случилось в прошлом, из чего мы состоим, что нас ждет в будущем – стандартные гогеновские вопросы. Вопросы Гогена – пример вдохновения. Мое вдохновение существовало независимо от Гогена, но неважно.

В каком смысле Гоген – это ваше вдохновение? Чем он вас вдохновил?

Когда я только начинал заниматься наукой, я поехал в Бостон и там увидел его картину «Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идем?». Я купил репродукцию и повесил у себя в кабинете – просто как напоминание о том, зачем я прихожу каждый день на работу. «Кто мы? Откуда мы пришли? Куда мы идем?» Это моя работа (акцентирует каждое слово). И футболка это отражает.

Тут символы многих религий – акула, лотос, какие-то космические явления…

Вот именно.

Вас интересуют какие-то религиозные символы?

Нет.

И акулы не интересуют?

Нет, акул я люблю. Акул и пингвинов.

Вы указали на три вопроса, которые вас вдохновили. Если ответом на один из них является то, что мы результат случайности, то его можно было почерпнуть из учения древних. Одна из философских школ утверждала, что мы лишь случайное соединение элементарных частиц.

Они, возможно, по-другому выражались, но в целом да.

Это и есть ваш ответ на вопрос «Кто мы»?

Все зависит от того, на каком уровне отвечать. У меня есть лекция о Стандартной модели, которая описывает всю видимую материю во Вселенной. Это скрытый ответ на вопрос «Кто мы?». Там я рассказываю, что мы понимаем – или кажется, что понимаем – о ранней эволюции Вселенной, откуда в ней взялась материя, и это уже ответ на вопрос «Откуда мы пришли?». Далее я рассматриваю возможность того, что пустота – нестабильное состояние, что мы узнали благодаря Большому адронному коллайдеру, и это может быть вероятным ответом на вопрос «Куда мы идем?». Не думаю, что какой-либо из этих ответов удовлетворит тех, кто рассматривает эти вопросы с метафизической точки зрения.

Но ведь говорить, что мы случайность, это как раз и есть метафизическая позиция. Это не позиция физика!

Вы спросили, что я думаю, я ответил. Я не пытаюсь сделать вид, что это научный ответ, я просто так думаю.

А как соотносятся ваши убеждения с повседневной работой? Они как-то взаимосвязаны?

Не уверен. Есть же физики, исповедующие разные религии или разделяющие разные метафизические представления. Есть мусульмане, есть буддисты, есть иудеи… Есть даже несколько христиан. Хотя мне лично было бы трудно совместить некоторые религиозные убеждения с общепринятым научным подходом. Мне, например, доводилось работать с коллегой, который считал, что с помощью медитации можно научиться летать...

И потом он улетел? (Смеется.)

…и что если бы достаточное число людей медитировали за мир, то войны бы прекратились. Проблема, насколько я понял, в том, что просто медитирующих недостаточно. А другой мой коллега считал, что способен отогнать от себя капли дождя, и никогда не носил с собой зонтик. То есть чокнутых физиков, вообще говоря, хватает.

А еще тут у вас символ инь и ян. Он, наверное, наиболее близок вашим научным взглядам?

Не знаю, почему бы ему быть ближе, чем другим. Должен признаться, что не занимался подробной экзегезой этой футболки.

(Смеется.)

Хотя, может, и стоило бы… Мне больше всего нравится вот этот символ – сердце. Это значит любовь, и это самое важное.

Вы придерживаетесь убеждения, что все есть любовь? Что бог есть любовь? Или что любовь – это бог?

Понятию бога в моей личной вселенной нет места.

Понятно. А любовь в вашей вселенной присутствует?

Да, любовь присутствует, конечно же.

В виде метафизической космической силы или как личное психологическое переживание?

Думаю, в большей степени как личное психологическое переживание.

В большей степени, но не исключая космическую силу Эроса, пронизывающую все частицы и человека в том числе?

Сомневаюсь, что частицы что-то знают об Эросе.

А частицы вообще что-либо знают? В некоторых популярных описаниях физики частиц очень часто говорится о знании, и порой кажется, что эти частицы что-то знают.

В каком-то смысле частицы знают, что им надо подчиняться законам Специальной теории относительности, квантовой механики и так далее. Я могу себе представить, что кто-то называет соблюдение ими законов физики знанием этих законов. Это вполне обычное употребление слова «знание».

Вы знакомы с работами Андрея Линде?

Конечно.

В разговоре со мной он сказал, что современные модели в теоретической физике прямо исключают постановку некоторых вопросов. Например, при каких условиях мы можем считать сознание фундаментальным элементом реальности – таким же, как пространство и время. Он говорил, что нынешние модели не дают даже поставить такой вопрос, при этом он считает, что он мог бы иметь смысл, если найти к этому вопросу подход. Вы видите в этом проблему?

Я бы не стал занимать столь абсолютистскую позицию. Конечно, те законы физики, с которыми я работаю, не дают никаких представлений о том, откуда взялось сознание и как оно работает. Но я бы точно не стал исключать возможность, что на каком-то этапе кто-то разработает верифицируемую теорию сознания. Действительно, не могу сказать, что вижу это в обозримом будущем в фундаментальной физике. Вы не знаете, имел ли в виду Андрей Линде, что он не видит, как такая теория могла бы соотноситься с его разработками, или он считает, что теория сознания вообще невозможна?

Он точно не стал бы описывать сознание как возникающий феномен, как это делаете вы. По его мнению, оно может оказаться столь же фундаментальным, как пространство и время.

Хорошо, я дней через десять с ним увижусь и спрошу, что он по этому поводу думает. Сейчас мне это кажется каким-то бредом.

Но вы не станете называть бредом то, что он делает в физике?

Он очень творческий человек и, возможно, с большим, чем я, удовольствием пускается в подобные дикие рассуждения, но это нормально. Просто у меня другая точка зрения.

Оперируете ли вы понятием реальности хоть на каком-то уровне описания результатов своих исследований? Вы вообще пользуетесь понятием реальности?

Да. Бозон Хиггса реален, вы тоже реальны.

(Смеется.) Я вчера недалеко отсюда имел беседу с буддийским монахом, и он сказал мне, что я иллюзия, он иллюзия, все иллюзия. А теперь вы говорите, что все реально.

Я бы сказал, что его слова не иллюзия, а делюзия, искаженное представление о мире.

(Смеется.) То есть бозон Хиггса так же реален, как я?

Абсолютно. Если бы не бозон Хиггса, вас бы не было. Если бы не было бозона Хиггса, у электрона бы не было массы, он не связывался бы с ядрами, чтобы сформировать атом, и вас бы не было.

Ну, между атомом и мною есть некоторые промежуточные стадии.

Да, но с точки зрения физики наше существование – чистая случайность.

С вашей точки зрения, это случайность. Но ведь она не единственно возможная?

Не уверен. Если опросить сто физиков, сколько из них будут придерживаться телеологических взглядов на существование человека?

Не знаю.

Скажите, а на этой доске где-нибудь говорится о бозоне Хиггса?

Да.

Где именно?

У вас перед глазами. Попробуйте найти.

Думаю, здесь. (Тыкает пальцем.)

Да, потому что я туда смотрел, когда говорил «да».

Да, я ведь Шерлок Холмс. (Смеется.)

Вот эта  – чем-то похожа на бозон Хиггса – может, не во всем, но это самое близкое к бозону Хиггса, что есть на этой доске. Там вон кварки, тут мезоны, тут гравитационные волны, а сверху темная материя.

Что вы знаете о темной материи?

Немного. Разве что тот факт, что существует нечто создающее гравитационное поле так же, как обычная материя, но при этом не светится – по крайней мере, не так ярко, поэтому она и называется темной.

И ее много?

До фига. Гораздо больше, чем обычной материи. Причем она существует уже 13,5 миллиарда лет.

Темная материя так же реальна, как бозон Хиггса, и бозон Хиггса так же реален, как я?

Думаю, да. Я колебался между «мне так кажется» и «думаю, да».

А надо было сказать «я знаю».

Этого я не скажу. Пока мы окончательно не открыли, чтó это, всегда будет оставаться толика сомнений в ее реальности. До 3 июля 2012 года включительно я бы не стал столь категорично утверждать, что бозон Хиггса существует, как я это делаю начиная с 4 июля 2012 года.

А где он существует?

Виртуально везде.

В вашем кабинете есть несколько бозонов Хиггса?

Виртуально да.

Виртуально? То есть не в реальности?

Все зависит от того, что понимать под реальностью. Я говорю «реальное» в одном смысле, а вы можете говорить в другом. Есть поле Хиггса – в этом кабинете оно точно присутствует, иначе бы вас тут не было. Это поле изменяется квантомеханически, и эти квантовые флуктуации порождают то, что мы называем виртуальными частицами. Поэтому я и сказал, что да, в этом кабинете виртуально находится x частиц. Я считаю эти виртуальные флуктуации столь же реальными, что и ваше существование. Но очевидно, что вам этот уровень реальности покажется несколько отличным от собственного существования.

Для меня вы реальнее бозона Хиггса. Что я должен в себе поменять, чтобы бозон Хиггса стал для меня таким же реальным, как вы?

Ну, скажем, почему бы вам не поучаствовать в каком-нибудь большом эксперименте с компактным мюонным соленоидом в ЦЕРНе, произвести замеры и увидеть физические проявления бозона. Это все очень мимолетно, но…

Мимолетно в смысле эфемерно?

Понимаете, Большой адронный коллайдер периодически производит бозоны Хиггса, но они существуют в течение очень короткого промежутка времени. Это нестабильная частица. Конечно, с точки зрения Вселенной вы тоже крайне нестабильная частица. Длина вашей жизни, по сравнению с возрастом Вселенной, пренебрежимо мала. А длина жизни бозона Хиггса пренебрежимо мала по сравнению с вашей. Но вы существуете, и бозон тоже.

В связи с его открытием малограмотные журналисты и популяризаторы делали громкие заявления, что это, мол, божественная частица и все такое.

Я называл всю эту шумиху после его открытия «массовой хиггстерией».

Что оно изменило в нашем понимании реальности?

До его открытия можно было спорить, существует ли бозон Хиггса, можно было обсуждать, откуда берется масса элементарных частиц, можно было спорить, не ерунда ли все эти формулы у меня на футболке. После открытия этой частицы мы знаем, что в целом все это правильные формулы. Есть, конечно, еще много чего, что требует объяснения, например, темная материя, и, может быть, бозон Хиггса не всегда ведет себя так, как предсказывает Стандартная модель, но в целом он подтвердил главное ее предсказание. Это дает нам твердую почву для обсуждения того, что там еще может быть. Можно закрыть одну главу и перейти к следующей.

А в чем основная проблема со Стандартной моделью как таковой?

У нее проблемы со структурой, а кроме того, есть проблемы, к которым она вообще не может подступиться. Мы уже говорили о темной материи в качестве примера. Происхождение материи – еще один пример.

Стандартная модель не объясняет происхождения материи?

Нет.

Бозон Хиггса объяснил появление массы у элементарных частиц. Почему это не объясняет происхождения материи?

Мы знаем, что во Вселенной есть крупные сгустки материи – такие как Дональд Трамп или вы.

Почему именно эти два примера? Пусть лучше будут Харви Вайнштейн и Джон Эллис…

Кто угодно, выбирайте, кто вам больше нравится. Однако крупных сгустков антиматерии мы не видим. Почему? Почему материя во Вселенной есть, а антиматерии нет? Мы знаем, что в лабораторных условиях материя и антиматерия ведут себя немного по-разному, и Стандартная модель позволяет это описать. Однако никакого объяснения, откуда берется эта разница, у нас нет. Все, что мы об этом знаем, не позволяет объяснить, почему материя во Вселенной доминирует над антиматерией. Если мы расширим понимание принципа, отвечающего за различие материи и антиматерии, можно надеяться, что мы сможем объяснить, откуда взялось доминирование материи над антиматерией и каково происхождение материи во Вселенной, как мы это называем. В этой области ведутся активные исследования.

Простите, а что такое антиматерия?

Антиматерия – это разные частицы, существование которых было предсказано еще в 20-е годы ХХ века на основании объединения квантовой механики со Специальной теорией относительности. Поль Дирак предсказал, что должны быть частицы той же массы, что и уже известные, но с противоположными внутренними свойствами – например, с противоположным электрическим зарядом. То есть если в атоме есть электроны, говорил он, должны быть и антиэлектроны, назовем их позитроны, с той же массой, но противоположным электрическим зарядом. Спустя несколько лет их обнаружили в космических лучах. Впоследствии мы увидели целый ряд других античастиц, которые по большей части вели себя так же, как обычные частицы, только у них был противоположный заряд. А 50 лет назад мы обнаружили, что между частицами и античастицами есть небольшие различия в слабых взаимодействиях, связанных с радиоактивностью. И это очень маленькое различие может иметь отношение к происхождению материи во Вселенной.

В вашей, как вы выражаетесь, «теории всего» чего-то недостает? Или там действительно все?

Поспешу отметить, что не я придумал выражение «теория всего». Насколько мне известно, эту фразу впервые использовал журналист, а я просто поспособствовал ее распространению. В любом случае теория всего – это набор фундаментальных законов физики, которые не должны объяснять сознание, вас или Дональда Трампа. Это сложные феномены, и базовые законы не могут их объяснить.

Когда я спросил своего друга, какой самый важный вопрос вам задать, он сказал, что я должен спросить, как курицы производят яйца. Я удивился: «А что в этом интересного?» Он ответил: «Они каким-то чудесным образом производят кальций из других химических соединений, и ни один физик не может объяснить, как из курицы возникают новые вещества». Этот вопрос имеет смысл?

Нет.

А имеет ли смысл все то, что связано с холодным ядерным синтезом?

Нет. (Вздыхает.)

Вы вздыхаете, потому что это все глупости?

Что ж, начнем с кальция. Элемент не может превратиться в другой элемент без какой-либо ядерной реакции. То есть кальций в скорлупе должен браться из того, что ест курица. Можно было с тем же успехом спросить, откуда берется кальций в костях у курицы? Откуда берется кальций в ваших костях? Ответ прост: он берется из того, что вы едите или пьете, из молока или сыра.

Этот ответ предполагает, что химические элементы не изменяются без атомной реакции. Он предполагает, что другого механизма нет.

Да. Потому что его нет.

И вы это утверждаете на основании чего?

Физики долго пытались понять, как можно из одного элемента сделать другой, и они нашли способ, как это сделать. Вы бомбардируете нейтронами ядра, они распадаются, и получаются ядра двух разных элементов. Все это прекрасно описано в соответствии с законами ядерной физики. Невозможно создать кальций для скорлупы из других элементов.

Вы вздохнули, когда я заговорил о холодном ядерном синтезе. Почему это бессмыслица, на ваш взгляд?

Да потому что это фигня полная.

О бозоне Хиггса тоже так говорили, пока его не открыли. Что позволяет вам говорить, что холодный ядерный синтез – это фигня?

Бозон Хиггса не противоречил известным законам физики. Он был возможным постулируемым дополнением к тому, что мы и так знали в качестве физических законов. В случае холодного синтеза никакой физической основы не существует. Об этом написала пара химиков, которые просто плохо знают физику, иначе бы они более скептически отнеслись к своим выводам. Это же полная хрень! Пустая трата времени.

Вы говорите «фундаментальные законы физики» – а они универсальны?

Да.

Универсальны в том смысле, что в любом месте во Вселенной действуют одни и те же физические законы?

В любом месте видимой Вселенной. Приведу пример. Мы можем определить свойства атомов и далеких звезд в десятках миллиардов световых лет от нас, мы видим, что происходило с ними эти десятки миллиардов лет назад, и спектр их атомов идентичен тому, что мы видим здесь. Так что законы физики – как минимум в той мере, в которой они определяют поведение атомов, – идентичны. Мы, конечно, не можем исключать возможность того, что, помимо наблюдаемой нами Вселенной, есть нечто, что подчиняется другим физическим законам. Андрей Линде как раз сторонник идеи, что, помимо видимой нам Вселенной, могут быть параллельные…

10⁵⁰⁰.

Ну, например. И в них могут быть другие физические законы. Мне лично не кажется, что это какая-то особенно плодотворная линия рассуждения, потому что мне неясно, как это можно экспериментально проверить. Меня интересуют вещи, которые можно измерить, подвергнуть проверке, и гипотезы, которые можно опровергнуть.

А теорию струн можно экспериментально подтвердить?

Я потратил много времени впустую, пытаясь найти такой способ. У меня было два предположения, но оба не подтвердились. Другие, наверное, сочтут меня сумасшедшим за эти предположения. Но попытка не пытка.

Почему вас иногда называют автором идеи Большого адронного коллайдера?

Не знаю, это на самом деле не так. В 1975 году к нам в ЦЕРН приехал физик из Стэнфорда, Бертон Рихтер. Он изучал законы масштабирования для больших коллайдеров – не протонов, а электронов и позитронов. И он заинтересовался идеей построить чтонибудь протяженностью 25–30 км. Ускоритель тогда построили, это был Большой электрон-позитронный коллайдер. Я был одним из двух теоретических физиков на начальной стадии проекта. А раз есть ускоритель, то приходит в голову следующая мысль: ага, а если мы собираемся строить большой туннель, то туда можно запустить протоны, и получится то, что мы сейчас называем Большим адронным коллайдером. В 1984 году собралась первая рабочая группа по этому поводу, и меня попросили прочитать доклад о различных теоретических возможностях – что именно можно искать с помощью БАКа: бозон Хиггса, суперсимметрию, темную материю.

То есть вы обосновали, почему имеет смысл построить коллайдер.

Да.

В процессе вас постигли какие-нибудь разочарования?

Да, строительство затянулось, но в итоге все построили, открыли бозон Хиггса, и это классно. Я был особенно рад, потому что я еще в 1975 году написал статью о том, как может выглядеть бозон Хиггса. И открытие было в том числе основано на расчете, сделанном в этой работе 1975 года. Это великолепно. И в то же время это было разочарованием.

Почему?

Потому что он выглядит точно так, как можно было предполагать исходя из Стандартной модели. Стандартная модель очень хорошо работает, нет никаких экспериментальных данных, которые бы ей противоречили. Мы же надеялись, что… ну хорошо, если бозон Хиггса найдется, но мы надеялись, что он будет немножко другим, чем мы предполагали. В 1982 году Тэтчер была с визитом в ЦЕРНе и спросила меня: «А вы чем занимаетесь, молодой человек?» Я ответил: «Теоретической физикой. Моя работа – думать о вещах, которые можно было бы экспериментально подтвердить, но я всегда надеюсь, что результат будет немного неожиданным». Тэтчер, конечно же, было больше по нраву, когда все соответствовало ее ожиданиям. «А разве не лучше, молодой человек, если эксперимент даст в точности такой результат, на который вы рассчитывали?» Я ответил: «Если все пройдет, как предсказано, то не понятно, куда двигаться дальше». Так что было бы неплохо, если бы бозон Хиггса выглядел не совсем так, как мы предполагали, тогда у нас были бы какие-то новые зацепки, но пока все соответствует Стандартной модели. Конечно, есть эксперименты, в которых ищут что-то другое – темную материю, например, – но пока ничего не нашли. С этой точки зрения, это разочарование.

Вы сказали, что бозон Хиггса выглядит так, как вы предсказывали. А как он выглядит?

Предсказывалось, что у него будет нулевой спин, и сейчас проводится много разных экспериментов, чтобы найти какие-нибудь следы спина. Еще есть вопрос, как бозон Хиггса будет выглядеть в зеркале, то есть скалярная он частица или псевдоскалярная. Скалярные частицы выглядят в зеркале точно так же, а псевдоскалярные – наоборот. Насколько нам известно, бозон Хиггса – обычная скалярная частица, как и предсказывает Стандартная модель.

Если визуализировать бозон Хиггса, на что он похож? Может ли художник изобразить его на основе вашего описания?

Можно составить диаграмму, показывающую, как он образуется. Основной механизм такой: вы сталкиваете две частицы, называемые глюонами, – они обеспечивают взаимодействие кварков внутри протонов и нейтронов, – и они производят пару топ-кварков, а топ-кварки образуют бозон Хиггса, а бозон Хиггса через какое-то время, которое мы не можем воспринять, но можем посчитать на основе других данных, а именно через 10^-20 секунды или что-то около этого, распадается. Например, он может распасться на два фотона (пишет на доске). Если бы я объяснял это студентам, я бы описал механизм образования и распада бозона Хиггса.

Интересно, что бозон Хиггса здесь не представлен, потому что все, что мы о нем знаем, это на что он распадается. То есть мы просто предполагаем, что он тут был.

Именно так. В принципе, если у нас будет достаточно тонкий детектор, можно определить, что нечто распалось не там, где оно родилось. И в принципе можно визуализировать этот процесс экспериментально, но у нас пока нет столь точных измерительных инструментов.

Когда были произведены первые столкновения в 2008 году, вы получили огромное число хаотичных изображений, не так ли? Если бы у вас не было оптики Стандартной модели, смогли бы вы что-нибудь разглядеть в хаотичных результатах этих столкновений?

Первые столкновения были очень скучными.

Скучными?

Да, интересные столкновения вообще редкость. Я не помню точно, сколько процентов столкновений дает бозон Хиггса, но что-то типа одна триллионная. Большинство столкновений не представляют никакого интереса с точки зрения бозона Хиггса или темной материи. Детекторы в принципе могут измерять любые столкновения, но мы выбираем только те, которые нам кажутся интересными, и отбрасываем все остальные. В ходе первых экспериментов в БАКе мы изучали не так много событий, и они все оказались скучными.

Никакой человеческий мозг не сможет изучить триллион изображений столкновений.

Да.

Вы активно пользуетесь для этого искусственным интеллектом, не так ли?

Да.

А этот искусственный интеллект запрограммирован в соответствии с действующей Стандартной моделью.

Правильно. Обсуждается идея скормить искусственному интеллекту данные, не настраивая его на Стандартную модель. Насколько я знаю, этого пока не было сделано, но в принципе это возможно.

А что мешает? Или это для вас неинтересный эксперимент?

Я бы не сказал, что он неинтересный, но если снимать данные, которые не соответствуют нашим представлениям, получается, что ты не снимаешь данные, которые им соответствуют, потому что количество данных, которые мы можем снять и проанализировать, ограниченно. Пожалуй, было бы интересно взять какую-то часть данных, которые априори неинтересны, и посмотреть, найдет ли там что-то искусственный интеллект. Но, как я говорил, этого еще не сделано.

Вы упомянули спин. Я никогда не понимал, почему эти крохотные частицы вращаются, причем очевидно с разной скоростью. Почему так?

Если совместить эйнштейновскую Специальную теорию относительности с квантовой механикой, окажется, что частицы, чтобы соответствовать симметриям этой Специальной теории на квантовом уровне, должны обладать этим свойством – спином.

Хорошо, но почему они вращаются?

(Усмехается.) Если я смотрю на балерину, я понимаю, что значит для нее вращение. Это значит, что отдельные части ее тела вращаются.

Но у нас ведь речь и о бесчастных частицах, если я правильно понимаю. У них нет частей, в отличие от балерин.

У электрона, насколько нам известно, нет внутренней структуры. У протона есть – он состоит из кварков и глюонов. Но вы правы: у отдельного электрона нет внутренней структуры, и тем не менее он вращается.

Вращается вокруг своей оси?

Нет. Это значит, что если обойти электрон вокруг, он выглядит поразному в зависимости от того, откуда вы на него смотрите.

Ха! Но вы же сказали, что у него нет внутренней структуры! Как он может выглядеть по-разному с разных сторон?

Спросите у Эйнштейна и квантовой механики. В квантовой механике каждая частица описывается некой волной, и математически вы записываете функцию, называемую волновой функцией, которая описывает, как эта волна себя ведет. Так вот, волновая функция электрона, если проследить ее вокруг электрона и вернуться в исходную точку, даст отрицательный знак.

Э-э, у меня не хватает мозгов это понять. Как может… Не понимаю.

Что я могу сказать… Это квантовая механика.

Но вы понимаете то, что вы мне сейчас сказали?

Да.

Для вас это элементарно и очевидно?

Не элементарно, но вот так оно обстоит. То есть это свойство волновой функции меняется в зависимости от того, в каком направлении вы на нее смотрите. В квантовой механике нет внутренней структуры, которая задает вращение. Но вы можете вращаться, и в этом случае получается минусовой знак.

Но ведь никто не ходит вокруг электронов. Это просто дикое воображение Эйнштейна и других физиков.

Ну, математическая сторона объединения Специальной теории с квантовой механикой описана Дираком… Он это первым показал, и он же первым показал, как у частицы может быть спин при отсутствии внутренней структуры. Все сказали: «Чушь. Разве это математически возможно?» Но он был прав.

Если спин не означает, что частицы в прямом смысле вращаются, то что значит, что у бозона Хиггса нет спина?

Это значит, если продолжать мое довольно грубое описание, что с какой бы стороны вы ни посмотрели на бозон Хиггса, он будет одинаковым. Вот взгляните на эту картинку. Вот чем мы занимаемся в БАКе: делаем луч протонов, в этих протонах содержатся глюоны, эти глюоны сталкиваются, и получается бозон Хиггса. Теперь предположим, что у бозона Хиггса есть спин, допустим, он равен двум, потому что это наименьшее возможное для него значение выше нуля. Итак, два глюона сталкиваются, и получается бозон со спином два, который в этом случае не распадется изотропически. Мы как раз проводили такой эксперимент и не нашли никаких свидетельств того, что происходит нечто подобное. Значит, у бозона нет спина.

А сколько измерений в пространстве, где это происходит?

Одно временное, три пространственных.

Существуют ли более сложные феномены, которые не описать четырехмерным пространством-временем?

Мы пока не нашли. Были мысли о том, какие могут быть признаки появления дополнительных измерений в БАКе. Очевидная возможность – создание микроскопических черных дыр, которые бы не существовали в пространстве 3+1. Мы их искали, но не нашли.

А возможны ситуации, когда частицы вместе ведут себя по-другому, чем по отдельности?

Конечно. Прекрасный вопрос. Это одна из причин, по которой один месяц в году в БАКе сталкивают не протоны, а ядра.

Ядра чего?

В основном свинца.

То есть два ядра атомов свинца?

Точно. Когда эти два ядра сталкиваются, получается материя, совершенно не похожая на обычную ядерную материю, – да вообще ни на что не похожая. Получается текучая среда. Газ – текучая среда, жидкость – текучая среда, но газ и жидкость ведут себя по-разному. Поэтому можно спросить: какая именно получается текучая среда? Она как газ, то есть летает и взаимодействует со всем вокруг, или она как вода, которая определенным образом течет. Тогда как она течет? А ответ такой: это идеальная жидкость. Например…

А как вы собираете эту идеальную жидкость? В чашку или она протекает под коллайдер?

Она расширяется и снова превращается в обычную материю. Опять же, ее саму мы не видим, но мы делаем измерения, исходя из которых можно сказать, куда она текла во время столкновения. Вы знаете, что у обычной жидкости есть свойство вязкости, которая определяется тем, как различные части жидкости друг о друга трутся. У этой жидкости самый низкий коэффициент вязкости из нам известных – даже меньше, чем у сверхжидкого гелия. Настолько низкая вязкость, что она почти равна теоретически возможному нижнему пределу, рассчитанному с помощью теории струн.

Но при этом она существует на протяжении 10^-20 секунды.

Да, в течение очень короткого периода времени.

Ну хорошо, на миг получили идеальную жидкость. Дальше что?

Ох, опять этот блядский вопрос!

(Оба смеются.)

Вы же пытаетесь понять, как устроена Вселенная, верно? Тогда не надо просить меня произвести бомбу Хиггса или… Мы просто пытаемся понять, что происходит. Теперь, данные о ядрах могут оказаться полезными, к примеру, для понимания очень молодой Вселенной, когда она была очень горячей и очень плотной. Они могут оказаться полезными, если мы ищем столкновения так называемых нейтронных звезд. А можно сказать и так: «На хрена мне сдались эти нейтронные звезды, знать не хочу, что происходит, когда они друг с другом сталкиваются, и какое это вообще имеет отношение к ценам на сыр?»

(Смеется.)

Многие тяжелые элементы, которые мы наблюдаем вокруг нас, возникли, как нам теперь представляется, при столкновении этих самых нейтронных звезд. Раньше мы думали, что они в основном создаются при взрывах звезд, заканчивающих свою жизнь, суперновых, но теперь выясняется, что все, похоже, гораздо сложнее. Некоторые из тяжелых элементов – железо, скажем – скорее всего, возникают главным образом при взрыве суперновых, но настоящие тяжелые элементы – свинец, например – вполне могли появиться при столкновении нейтронных звезд. Но и тут можно опять спросить: «Ну и что?», и тогда можно сказать: «Отлично, теперь мы знаем, откуда берется свинец. И что?»

(Смеется.)

Я же говорил, мы просто пытаемся понять, как устроена Вселенная.

Прекрасно. Получается, у нас есть некоторые представления о том, как возникли некоторые химические элементы. А как возникли другие, мы не имеем ни малейшего понятия.

Расскажу о двух вещах, которые мы выяснили относительно недавно. При взрыве суперновой выбрасывается много веществ, и мы всегда думали, что именно так и возникает большая часть железа. А у железа бывает много разных разновидностей, которые мы называем изотопами. И есть один, изотоп 56, который у нас на Земле встречается чаще всего. Но есть и другие изотопы железа – число при них показывает, сколько в них нейтронов. Так вот, есть изотоп железа-60. У него несколько лишних нейтронов, и это значит, что он нестабилен. Ядро железа-60 распадается в среднем за два с половиной миллиона лет. На Земле его немного, потому что Земля сложилась из материала, собравшегося при рождении Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад. Тем не менее, если бы относительно недавно и где-нибудь в относительной близости произошел взрыв суперновой, там возникло бы некоторое количество железа-60, потом что-нибудь добралось бы и до Земли, и мы бы это зафиксировали. Года 22–23 назад мы с коллегами предложили поискать на Земле что-нибудь вроде железа-60. В 1999 году исследовательская группа в Германии обнаружила первые свидетельства присутствия этого железа-60. С тех пор проводится все больше и больше экспериментов, подтверждающих наличие железа-60. О чем это нам говорит? Это говорит нам о том, что такие элементы, как железо, производятся постоянно, а это подтверждает идею о том, что они возникают при взрыве суперновых.

Все элементы или только железо?

Железо и подобные ему элементы. Здесь встает вопрос о том, откуда берутся все тяжелые элементы. Один из элементов, поисками которого занимается ядерная физика, это плутоний. Плутоний производится в ядерных реакторах, он возникает при взрыве бомб, кроме того, он может возникать при взрывах звезд. Ученые поискали плутоний, что-то нашли, но не очень много, и на основании этого можно предположить, что он производится не так, как железо-60, что он не возникает при взрывах суперновых, которые случаются «все время». Примерно каждые 30 лет в нашей Галактике взрывается какая-нибудь суперновая, и чисто статистически один из этих взрывов должен происходить в относительной близости от нас, и теперь у нас есть доказательство, что это так и есть. Но плутония при этом мы не видим – вместе с железом-60 он не поступает. На основании этого можно предположить, что событий, порождающих плутоний, немного, происходят они редко и плутоний, видимо, возникает при столкновении тех самых нейтронных звезд.

Из этой истории получается, что для возникновения химических элементов требуются мощные взрывы, высокий уровень энергии. Существует ли теоретическая возможность того, что для возникновения некоторых химических элементов нужны не высокие уровни энергии, а очень низкие?

Нет, для образования чего бы то ни было нужна энергия, превосходящая определенный порог, и этот порог может быть в миллион раз выше, чем тот, что мы наблюдаем при типичных химических реакциях. Поэтому я и говорю, что холодный синтез – полная чушь. Одно дело химическая реакция с участием водорода и совсем другое – реакция, в которой происходит слияние ядер, там требуется совсем другая энергия.

Одним из трех вопросов, которые, как вы сказали, вас вдохновляют, был вопрос «Куда мы идем?». Насколько я понимаю, рано или поздно эта Вселенная, какими бы именами мы ее ни называли, рассеется, исчезнет. Это так?

Наверное, но с уверенностью это утверждать невозможно. Вселенная расширяется, расширение ускоряется, и в этом смысле можно сказать: если она расширяется и это происходит все быстрее и быстрее, то это значит, что она будет становиться все больше и больше и в конечном счете развалится. Но это не совсем так, потому что можно спросить, стабилен ли вакуум, который мы населяем с этим полем Энглера – Браута – Хиггса. И в рамках Стандартной модели вычисления показывают, что он на самом деле может быть и нестабильным. Он не будет нестабильным в смысле того, что он стремится в том направлении, где уже нет поля Хиггса, но он будет нестабильным в смысле возникновения конфигураций с более сильным на многомного порядков полем Энглера – Браута – Хиггса, и это будет конец Вселенной, какой мы ее знаем. То есть вакуум вокруг нас нестабилен. А если это так, то Вселенной в любом случае пиздец.

Рано или поздно.

Рано или поздно, да. В этом отношении скорее поздно, потому что рассчитанный людьми срок жизни Вселенной очень и очень велик. Лично я не верю, что это произойдет. Мне кажется, это как раз указывает на то, что Стандартная теория недостаточна, что, например, моя любимая суперсимметрия предотвратит этот коллапс. Но в данный момент это гипотетический, чисто спекулятивный раз
говор.

Вы говорили о расширении Вселенной. Вчера друг попросил меня попросить вас прокомментировать недавнее открытие непостоянства постоянной Хаббла, которая и определяет скорость расширения.

Да. Ее можно измерить разными способами, которые дают несколько разные результаты, они отличаются друг от друга на два-три процента. Мне кажется, что происхождение этой разницы по-прежнему не объяснено. Отчего оно возникает – оттого, что расширение Вселенной происходит как-то странно, или оттого, что в одном из экспериментов, или даже в обоих, был какой-то мухлеж, или, может, оттого, что в одном из этих экспериментов переоценили точность расчетов.

Почему вам до сих пор не дали Нобелевскую премию?

Потому что я не сделал ничего заслуживающего Нобелевской премии.

А вы собираетесь что-нибудь такое сделать?

(Смеется.) Мне кажется, я уже слегка опоздал. Ближе всего к Нобелевской премии я подступился в 1976 году, когда мы с коллегами выдвинули гипотезу о том, как можно было бы открыть глюон. Гипотеза о его существовании была уже выдвинута, но никто не мог найти прямого подтверждения его существованию. Мы написали статью, в которой предложили его поискать и представили довольно подробные расчеты о том, как он будет выглядеть. Через три года его нашли.

Это вы назвали его глюоном?

Нет-нет, название было, еще когда я только начал этим заниматься. Кажется, его открыл Марри Гелл-Ман в 60-х.

Мне всегда казалось, что в 60-х какието сумасшедшие ученые давали частицам имена, потому они одно странней другого: глюоны, кварки, бозоны… Какой-то невообразимый зоопарк, который только под ЛСД может привидеться.

Мне кажется, большинство этих странных имен придумал Марри Гелл-Ман. Кварк точно его рук дело. А они ведь еще бывают разных видов. Есть странный кварк.

Кто назвал его странным?

Точно не помню, может, тоже Гелл-Ман, потому что он был одним из тех, кто нашел в нем эту странность. Во всяком случае, он много странных имен придумал.

Какую самую важную вещь вы поняли в жизни?

Я бы сказал, важность вот этого символа на моей футболке.

Важность любви.

Да.