«Супер» в суперструнах
Когда в ходе экспедиции Эддингтона 1919 г., организованной
для проверки предсказаний Эйнштейна об отклонении света звезд Солнцем, был
получен положительный результат, голландский физик Хендрик Лоренц известил об
этом Эйнштейна телеграммой. Когда содержание телеграммы, подтверждающей общую
теорию относительности, распространилось по всему миру, один студент задал Эйнштейну
вопрос, о чем бы он подумал, если бы эксперимент Эддингтона не обнаружил
предсказанного отклонения лучей света звезд. Эйнштейн ответил: «Мне было бы
жаль Всевышнего, поскольку теория верна»1). Конечно же, если бы эксперименты
действительно не подтвердили предсказаний Эйнштейна, его теория была бы
признана неверной, и общая теория относительности не стала бы одним из столпов,
на которых покоится современная физика. На самом деле Эйнштейн имел в виду, что
общая теория относительности описывает гравитацию с таким изяществом, используя
такие простые и в то же время мощные идеи, что он не мог себе представить, как
природа могла пройти мимо этой возможности. С точки зрения Эйнштейна общая
теория относительности была слишком красивой, чтобы оказаться неверной.
Однако эстетические аргументы не решают научных споров. В
конечном счете, истинность физических теорий проверяется тем, насколько успешно
они объясняют бесстрастные и упрямые экспериментальные данные. Однако к этому
последнему утверждению есть одна очень важная оговорка. Когда теория находится
в стадии разработки, ее неполнота часто не позволяет детально установить все ее
экспериментальные следствия. Тем не менее, физики должны определить свой выбор
и указать направления, в которых будут развиваться исследования такой
незавершенной теории. Некоторые из этих решений диктуются внутренней логической
непротиворечивостью; мы определенно требуем, чтобы любая разумная теория не
содержала логически абсурдных положений. Другие решения обусловлены
преимуществами одних теоретических конструкций над другими с точки зрения их
следствий для экспериментальных исследований; обычно нас мало интересуют
теории, содержимое которых не имеет отношения ни к чему, с чем мы сталкиваемся
в окружающем нас мире. Однако, несомненно, бывают случаи, когда решения,
принимаемые физиками‑теоретиками, основываются на эстетических соображениях, на
ощущении того, что красота и элегантность той или иной теории соответствует
красоте и элегантности окружающего нас мира. Конечно, нет никаких гарантий, что
такие соображения приведут нас к истине. Может быть, глубоко в своей основе
структура мироздания менее элегантна, чем та, которую подсказывает наш опыт.
Или, возможно, мы обнаружим, что современные эстетические критерии потребуют
существенного пересмотра для применения в менее привычных условиях. Тем не
менее, всегда и особенно сегодня, когда мы вступаем в эру, где наши теории
описывают такие сферы мироздания, которые все труднее поддаются
экспериментальному изучению, физики будут рассчитывать на то, что подобные
эстетические соображения помогут избежать тупиковых направлений. До настоящего
времени такой подход не раз демонстрировал свою мощь и предсказательную силу.
В физике, как и в искусстве, одну из ключевых ролей в
эстетических принципах играет симметрия. Однако в отличие от искусства, в
физике понятие симметрии имеет очень конкретный и точный смысл. На самом деле,
аккуратно облекая это точное понятие симметрии в математическую форму, в
течение последних нескольких десятилетий физики смогли разработать теории, в
которых частицы вещества и частицы, передающие взаимодействие, переплетены
более тесно, чем это считалось возможным когда‑либо ранее. Подобные теории,
объединяющие не только существующие в природе взаимодействия, но и материальные
компоненты, имеют максимально возможную степень симметрии. По этой причине
такие теории получили название суперсимметричных. Как мы увидим ниже, теория
суперструн является одновременно предтечей и кульминацией суперсимметричных
моделей.
|
