Кварки, или откуда берётся масса

http://www.polit.ru/lectures/2010/09/16quarks_print.html



Лекция Дмитрия ДьяконоваМы публикуем расшифровку лекции доктора физ.-мат.наук, зав. сектором Петербургского института ядерной физики РАН Дмитрия Дьяконова, прочитанной 10 июня 2010 года в Политехническом музее в рамках проекта “Публичные лекции Полит.ру”.



См. также:

Лауреат Нобелевской премии, физик Герард 'т Хофт: “Я не ставлю на теорию струн” (интервью Дм. Дьяконова)

Дмитрий Дьяконов. “Если вы понимаете квантовую механику, то вы понимаете, как устроен мир вокруг вас”

Дмитрий Дьяконов. “Физика — это привычка думать”

Дмитрий Дьяконов. Смешивание кварков и загадочная масса протонов

Дмитрий Дьяконов. Большой адронный коллайдер: Изменится ли наше понимание Вселенной?



Текст лекции

Я буду рассказывать о самом фундаментальном уровне организации материи, как мы его



понимаем сегодня. Я расскажу о фундаментальных частицах, из которых всё состоит — кварках и других, о видах взаимодействия между ними и о том, что все взаимодействия построены по одному принципу. Я объясню, что всё в мире есть “связанные состояния”. Наконец, я постараюсь пояснить, откуда берётся масса всего, что мы видим вокруг, включая нас самих. Я закончу перечислением самых глубоких “тёмных” вопросов. Вот план моего рассказа — см. слайд 1.



Слайд 1



Мы знаем со школы, что вещество, включая живое, состоит из молекул, а молекулы — из атомов. В свою очередь атомы состоят из маленького по размерам, но тяжёлого ядра, вокруг которого витают лёгкие электроны. Ядро склеено сильным притяжением протонов и нейтронов — см. слайд 2.



Слайд 2



Наконец, протоны и нейтроны состоят, каждый, из трёх кварков. На этой картинке я обозначил, что бывают u-кварки, d-кварки и s-кварки. u — это от слова “up”, d — от слова “down”, а s — от слова “strange”. Есть ещё три других сорта кварков, о которых я скажу дальше. В старину протоны и нейтроны называли элементарными частицами, когда не понимали их структуры. Но последние 50 лет мы, в общем, знаем их структуру, мы знаем, что протоны и нейтроны сделаны из кварков. Поэтому называть протоны и нейтроны элементарными частицами язык не поворачивается. Тем не менее, поскольку они, действительно, такие маленькие, протоны и нейтроны иногда по-прежнему называют “элементарными частицами”. По-настоящему элементарными являются кварки.



Дмитрий Дьяконов

(фото А. Никодимова)Протоны, нейтроны и другие частицы, которых довольно много, потому что можно по-разному комбинировать сорта кварков, называются “барионы”. Каждый из них состоит из трёх кварков того или иного сорта. Есть ещё другие частицы, которые называют “мезоны”, они обязательно состоят из одного кварка и одного анти-кварка, который я на рисунке обозначил штриховкой. Эта картина довольно старая, она создана, в основном, великим американским физиком Гелл-Манном (Gell-Mann, 1964), который, кстати, в пожилом возрасте полностью бросил физику несмотря на то, что он, действительно, великий человек, получил Нобелевскую премию. Но он бросил физику и ушёл в лингвистику. И вот года два назад, мне говорили, он приезжал в Москву на лингвистический конгресс.



Борис Долгин: Да, он помогал Сергею Старостину и его ученикам.



Дмитрий Дьяконов: Слово “кварк” ввёл в физику именно Гелл-Манн, и вообще он придумал много разных смешных названий, которые я буду по мере надобности употреблять. Гелл-Манн взял слово “кварк” из книги “Поминки по Финнегану” Джойса. Это книга-ребус, там почти все непонятно. В частности, один герой говорит: три кварка для мястера Марка, по-английски “three quarks for Muster Mark”. Кто был в Германии или в Скандинавских странах, знают, что кварк — это просто творог, можно пойти в магазин и купить кварк. И совсем недавно я прочел, что это слово, оказывается, славянского происхождения и буквально происходит от слова “творог”, оно появилось в немецком языке довольно поздно, где-то в XIV веке. Вот у вас Зализняк читал лекцию, надо было у Зализняка спросить про кварк.



Ещё я здесь сбоку нарисовал наше изобретение, чтобы намекнуть, что наука не остановилась на 1964 годе. Мы с коллегами рассчитали, что должно быть более сложное образование из пяти кварков, которое так и назвали “пентакварком”. Я поставил рядом с ним вопрос, потому что есть эксперименты, где его видят, их довольно много, но есть эксперименты, где его не видят, их ещё больше. Поэтому пока ситуация не ясна, но готовьтесь к тому, что, возможно, скоро к этому семейству ещё добавятся пентакварки.



Вот это у меня самый загруженный слайд 3. Мы через него продерёмся, а дальше будут картинки, анимации, то есть будет проще. Я сейчас спустился на самый элементарный уровень того, что мы знаем. Есть частицы двух типов. Одни называются упомянутые кварки, их шесть сортов или типов: u — от up, d — от down, c — от слова charm, s — от слова strange, t — от слова top, а b — сами понимаете — bottom. Итак, имеется шесть сортов кварков, при этом, по-видимому, здесь full stop, т.е. больше никаких других кварков нет. Не то, что мы какие-то сорта кварков ещё не открыли, а есть экспериментальные и теоретические доводы, что больше никаких сортов нет.



Слайд 3



И есть другие частицы, которые тоже идут такой троицей, и они называются лептонами. Из них наиболее известные — это электрон, и частичка, которая называется нейтрино, она не имеет электрического заряда.



Природа почему-то не поскупилась и изготовила электрон в трёх копиях, ещё имеется два лептона, которые называются мюон и тау-лептон. И каждому заряженному лептону соответствует свое собственное нейтрино, причем это всё — разные частицы! Впрочем, копии электрона гораздо тяжелее его. Здесь я выписал массы этих частиц, пользуясь довольно странной единицей, — не граммами, не килограммами, а мега-электрон-вольтами (МэВ). Почему я не использую килограммы для обозначения массы? Потому что масса, скажем, протона и нейтрона составляет порядка 10-27 кг, что, конечно, очень мало. Ясно, что с такими мелкими единицами обращаться неудобно. Величина 1 МэВ или, если полностью, мега-электрон-вольт — это та энергия, которую приобретает электрон, если он проходит разность потенциалов в миллион вольт. Почему я в энергетических единицах меряю массу — потому что Эйнштейн написал небезызвестную формулу: Е=mc?. Эта формула говорит, что если у тела есть масса, то его энергия в покое есть mc?. Благодаря этой формуле, в физике элементарных частиц часто меряют массу в единицах МэВ, это удобно. Более примечательны относительные величины: электрон весит половину этой единицы МэВ, что в 2000 раз меньше массы протона и нейтрона. Следующий лептон (мюон) весит в 200 раз больше, а последний (тау-лептон) в 3600 раз больше, т.е. он даже тяжелее протона.



Теперь вернемся к кваркам. Кварки делятся на две группы: одна — это u,d,s — сравнительно лёгкие, u-кварк всего в 8 раз тяжелее электрона. Чепуха, да? d-кварк тоже лёгкий, s-кварк какой-то промежуточный, а вот эти три последних c,t,b очень тяжёлые. Причем, какая удивительная штука, они даже тяжелее, чем сам протон. Протон сделан из кварков, но он сделан из лёгких кварков, а есть ещё отдельные объекты, которые тяжелее, чем составной протон, причём намного тяжелее, t-кварк — совсем тяжёлый. Соответственно, физика частиц, составленных из лёгких кварков, очень отличается от физики частиц, состоящих из тяжёлых кварков. Возвращаясь на слайд 2, видим, что протон сделан из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон, который нейтральный, сделан из двух d-кварков и одного u-кварка. Это стабильные частицы, а вот, например, этот гражданин под названием лямбда-гиперон состоит из u, d и ещё s кварка. Вот такой имеется зверинец.



Материя устроена наподобие матрёшки: открываешь большую матрёшку (молекулу) — там атом, открываешь атом — там ядро и электроны, в ядре — протоны и нейтроны, а в последних — кварки. Это последняя, цельная матрёшка, как и электрон. Сегодня считается, что кварки и лептоны — то, что приведено на слайде 3, — уже не имеет внутренней структуры.



Есть одно чрезвычайно важное обстоятельство, отличающее кварки от лептонов. Каждый из приведенных здесь кварков существует в трёх ипостасях. Кварков каждого сорта на самом деле по три штуки. Эту новую, дополнительную характеристику кварка тот же Гелл-Манн назвал “цветом”. К нашему обычному цвету — красному, зеленому, синему — это не имеет никакого отношения. Это просто такое словечко, чтобы нам жилось веселее. Соответственно, наука, которая изучает взаимодействие кварков, называется квантовая хромодинамика. Она “хромо” не потому, что она обращается с обычными цветами, а потому что она намекает на это словечко “цвет”, который характеризует кварки.



Теперь фундаментальные силы — см. слайд 4. Я немного упрощаю, но во всех популярных книжках написано то, что у меня на этом слайде, — что фундаментальных взаимодействий четыре. Есть гравитация, закон Ньютона: все тела друг к другу притягиваются с силой, пропорциональной массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния. Мы говорим, что переносчиком этого взаимодействия является гравитон. Такая безмассовая частичка, то есть не имеющая массы, она всегда распространяется со скоростью света, поэтому гравитация распространяется со скоростью света. Она обеспечивает то, что есть закон притяжения Ньютона.



Слайд 4



Дальше есть взаимодействия, которые принято называть слабыми. Когда их открыли, они были слабыми. Но, скажем, на большом адронном коллайдере, который сейчас запущен в Женеве, они уже становятся довольно сильными. Но по традиции их называют слабыми, и у них очень маленький радиус действия, они действуют в очень маленьком пределе даже в масштабе элементарных частиц. Так что слабые взаимодействия очень короткодействующие, но они важны: из-за них происходит радиоактивные распады, а главное, слабое взаимодействие участвует в энергетике звёзд. Это уже серьёзно. Короче говоря, без слабых взаимодействий нас бы не было.



Дальше есть электромагнитные взаимодействия, которые даны нам в ощущениях, особенно если засунуть два пальца в розетку, но для меня сейчас важно, что закон взаимодействия очень похож на закон Ньютона. Только здесь он называется законом Кулона, и сила пропорциональна не массам, а зарядам, но сила тоже обратно пропорциональна квадрату расстояния, и тоже переносчиком является безмассовая частица, в данном случае фотон. То есть фотон с одной стороны попадает нам в глаз из лампочки, а с другой стороны тот же самый фотон в другой несколько ипостаси связывает за счёт закона Кулона все атомы, все молекулы, белки и так далее.



И, наконец, и для меня лично самые интересные, так называемые сильные взаимодействия, они же “цветные”. Они ответственны за слипание кварков внутри протонов и нейтронов. Про них, в основном, я и буду говорить. Тут переносчиком являются аналоги фотона, они называются глюоны, от слова “glue” — клей. И понятно, почему такое слово придумано — потому что эти глюоны, а их восемь штук, склеивают кварки внутри протона.



Теперь я хочу вас погрузить в глубокую мысль. Посмотрите на слайд 5. Все знают, что птичка садится на провод, в проводе 500 киловольт, а ей хоть бы хны. Вот если птичка растянется и одной лапкой возьмётся за один провод, а другой лапкой — за другой, вот тут будет нехорошо. Почему? Потому что, говорят, что сам электрический потенциал не имеет физического смысла, он, как мы любим говорить, не наблюдаем. Физики любят наблюдаемые вещи и не любят философию. Есть более точное высказывание, что наблюдаема напряжённость электрического поля. Напряжённость — кто знает — это градиент потенциала. Иначе говоря, скорость изменения потенциала по оси x, y, z — это и называется градиент, и напряжённость электрического поля — это есть изменение потенциала. Не сам потенциал, а изменение потенциала. И оно является наблюдаемым.



Слайд 5



Этот принцип — что наблюдаемо не само значение электрического потенциала, а только его изменение в пространстве и времени — был открыт еще в ХIХ веке. А в квантовой теории в современном виде это было сформулировано нашим замечательным учёным В.А. Фоком в 1926 году, который основал кафедру теоретической физики в Петербурге, которую я заканчивал, правда, несколько позже. Он понял, что есть такой принцип в природе, который он назвал “градиентной инвариантностью”. В книге Ландау и Лифшица тоже называется по Фоку “градиентная инвариантность”. Но сейчас, поскольку все пишут по-английски, это понятие называется “gauge invariance”, по-русски переводится как “калибровочная инвариантность”. “Gauge” — слово не очень употребительное даже в английском языке, мы переводим как калибровка, калибр, но первоначально словом gauge обозначалось расстояние между рельсами. Была узкая колея, была широкая колея — это называлось “gauge”. И почему-то это слово про рельсы оказалось абсолютно кардинальным для понимания фундаментальных взаимодействий.



Оказывается, что если богу понравится некая идея, он её употребляет повсюду. Я говорю “бог” без большого глубокомыслия, просто для краткости речи. Я это подмечал много раз. Вот вы встречаете в какой-то области науки некий механизм, что как-то там устроено, а потом оказывается, что ровно то же самое сконструировано в другой области науки, которая описывает совсем другие явления. Видно, что он экономил и не вводил новых сущностей без крайней надобности.



На этой идее, которая более или менее запечатлена в виде летающих вокруг провода птичек на слайде 5, устроены все четыре фундаментальных взаимодействия. Например, я говорю про “цвет” кварков, то есть имеется некая характеристика, принимающая три значения. Условно будем говорить красный, синий, зеленый. Так вот сам “цвет” кварка, так же как сам потенциал, физического значения не имеет, и он не наблюдаем. Наблюдаемо только изменение “цвета” от точки к точке. Эти слова имеют чёткое математическое воплощение, которое однозначно фиксирует, как конкретно кварки взаимодействуют с глюонами, а те между собой. Идея “калибровочной инвариантности” абсолютно жёстко, без всякой свободы для творчества, определяет эти взаимодействия, и именно эта наука называется квантовая хромодинамика.



Я начал свой список с гравитационного взаимодействия. Оказывается, что оно тоже построено на принципе калибровочной инвариантности, только там независимость не от “цвета”, не от потенциала, а от чего-то другого. Попробую объяснить, от чего. Есть плоское пространство, вот перед ведущим поверхность стола почти плоская, и мы можем нанести координатную сетку на поверхность — см. слайд 6.



Слайд 6



Теперь представим себе, что где-то имеется большая масса. Например, Солнце. Солнце — это большая масса. Что оно делает? Оно как бы прогибает плоское пространство, и пространство делается искривлённым. Очень наглядно. Теперь мы помещаем поблизости Землю, она начинает крутиться вокруг Солнца. На самом деле, образ вполне геометрический: пространство продавлено и в этой лунке крутится наша планета Земля. Посмотрите на слайд — там исказились все координатные линии. И вот, что было самым главным достижением Эйнштейна, когда он выдвинул общую теорию относительности. Он сказал, что все наблюдаемые физические явления не должны зависеть от того, какую мы соизволим нанести координатную сетку и какими часами будем пользоваться.



Это жутко глубокая мысль, которую тоже можно чётко сформулировать математически, и она ведёт к наблюдаемым последствиям, в частности, и к закону всемирного тяготения Ньютона. Теория относительности Эйнштейна была окончательно сформулирована 95 лет тому назад, и с тех проведено огромное количество тончайших сравнений с экспериментом, и мы знаем, что эта идея работает количественно. Поэтому у нас нет ни малейшего сомнения, что эта теория правильная.



Почему я это привёл здесь, потому что это тоже своего рода “калибровочная инвариантность”. Я хотел подчеркнуть, что это всё та же “божественная” идея про то, что наблюдаемые не могут зависеть от чего-то, в данном случае от выбора координат, а зависят наблюдаемые только от кривизны. Если звезда массивна, она сильно прогибает пространство, там большая кривизна, соответственно планетные орбиты там будет меньше, вот это и есть наблюдаемая вещь. Кривизна есть наблюдаемая вещь, и в математическом смысле напряжённость электрического поля — это тоже своего рода кривизна. А потенциал не наблюдаем, птичка, сидящая на одном проводе, жива.



Теперь про “цветные” взаимодействия. Помните, я вам сказал, что есть шесть сортов кварков. Они отличаются электрическим зарядом, они отличаются массами, они отличаются разными другими характеристиками. Общее у них, что все они и каждый из них имеет три “цвета”. Когда кварки склеиваются в протон, а в протоне два кварка сорта u и третий кварк сорта d, у каждого из этих u, u и d есть ещё “цвет”. Так вот, нужно взять один кварк красного цвета, второй синего цвета, третий зелёный — и никак иначе. Нельзя взять два красных и один зелёный или что-то другое, нужно взять именно эти самые три дополнительных цвета, которые делают белый цвет, и тогда получится протон.



На слайде 7 я изобразил жизнь протона во времени. Имеется три кварка, и они обмениваются глюонами, причем глюонов восемь штук. Почему восемь? Потому что когда красный кварк переходит в синий, то он испускает красно-синий глюон. Всего должно быть 3*3=9 разных глюонов. Но их не 9, а 8, потому что есть три комбинации, которые называются диагональными, и тут сумма коэффициентов должна равняться нулю, поэтому одного “диагонального” глюона нет, так я скажу немного мистически.



Слайд 7



Эта наука была создана в 1972 году упомянутым Гелл-Манном, Фритчем и Минковским (Gell-Mann, Fritsch, Minkowski) и названа квантовой хромодинамикой. Она очень похожа на более старую науку квантовую электродинамику, которая диктует, как электроны взаимодействуют с фотонами. Только глюонов не один, как фотон, а восемь, и сами глюоны между собой тоже взаимодействуют. Именно эта, казалось бы, не очень существенная разница приводит к поражающим воображение последствиям, о которых я расскажу дальше.



Вернёмся к связанным состояниям. Я начал с того, что всё в мире суть связанные состояния, а теперь взглянем на них ещё раз. Ещё раз перечислим их, начиная с молекул, и тут мне потребуется понятие энергии связи, она же дефект массы.



Допустим, вам принесли кирпич и вы молодецким ударом ребром ладони разрубаете его пополам, но перед тем, как ударить по кирпичу, вы на очень точных весах взвешиваете его массу. Потом вы его разбили пополам, взяли два куска, аккуратно собрали все осколки до последней молекулы и опять взвесили. Спрашивается, масса одинаковая или нет, а если нет, то в какую сторону они отличаются?



Реплика из зала: Целый кирпич легче.



Дмитрий Дьяконов: Правильно, целый легче. Целый кирпич весит меньше, но я прикинул, насколько он будет меньше весить, — всего на 10-12, на одну триллионную часть. Одна триллионная часть и есть энергия связи кирпича.



Когда вы что-то составляете, то сумма масс составляющих всегда больше, чем то целое, которое образовалось, если это целое, действительно, держится, а не разлетается тут же само собой. Если там есть дефект масс, и оно держится — это называется связанным состоянием. Всё в мире, что мы наблюдаем и не наблюдаем, суть связанные состояния, начиная от каждого из нас — человек, клетка, молекула, атом — это связанные состояния, которые характеризуются энергией связи или дефектом масс.



См. слайд 8.



Слайд 8



Молекулы бывают разные, но типичная энергия связи молекулы — это 1 электрон-вольт, и дефект массы, то есть отношение разницы масс к суммарной массе, очень мало — одна миллиардная. Это означает, что молекулы, в сущности, страшно рыхлые, а тем не менее вся химия, жизнь, всё на свете основано на этой 10-9. У белков энергия связи ещё меньше, именно из-за этого белки имеют столько разновидностей, конформаций и так далее.



Теперь мы идем на более мелкий уровень, видим атомы. Атом — это ядро и витающие вокруг электроны. Электроны тоже связанны, там энергия связей типичная на порядок больше — 10 электрон-вольт, то есть атом крепче завязан, чем молекула и, соответственно, дефект массы 10-8. Дальше мы идем ещё глубже, там ядра — это связанное состояние протонов и нейтронов, и там энергия сразу резко увеличивается. Вы видите на слайде 8, она скачет сразу до 10 МэВ — мега-электрон-вольт, в миллион раз. Одним скачком энергия связи увеличивается в миллион раз. И тут дефект массы уже вполне чувствительный, он составляет примерно 0,001 — это означает, что, измерив массу всех составляющих протонов и нейтронов, а потом склеив их в ядро, получим разницу на одну тысячную. И это, конечно, вполне заметный эффект.



На энергии связи один электрон-вольт или в лучшем случае десяти электрон-вольт работает всё органическое топливо, а на энергии, которая в миллион раз больше, работает ядерная энергетика. Поэтому атомной электростанции нужно в миллион раз меньше топлива, чтобы выдать ту же энергию, чем если б сжигать уголь или мазут.



Как видите, вся история науки состояла в том, чтобы мы занимались самыми разнообразными связанными стояниями, и всегда сумма масс составляющих была больше, чем целого. И вот мы доходим до последнего связанного состояния — это протоны и нейтроны, которые сделаны из трёх кварков, и тут, оказывается, всё наоборот! Масса протона 940 МэВ — см. слайд 9. А масса составляющих кварков, то есть двух u и одного d, — складываем 4+4+7 и получаем всего 15 МэВ. Значит, сумма составляющих масс не больше целого, как привычно, а меньше, и не просто меньше, а в 60 раз меньше! То есть мы впервые в истории науки встречаемся со связанным состоянием, в котором всё наоборот в сравнении с привычным.



Слайд 9



Спрашивается тогда, откуда же эта масса взялась 940 МэВ, если я беру, составляю протон из кварков и получаю только 1/60 от того, что требуется? Вот это и есть тот вопрос, который я поставил в заглавие лекции, и оставшееся время про это поговорю. Я хочу напомнить вам, что масса нашего тела на 99 целых и 95 сотых процента определяется массой протонов и нейтронов. Массу дают они. Электроны очень лёгкие и вносят только 5 сотых процента в массу нашего тела. Поэтому вопрос, откуда у протона масса, — это, в сущности, вопрос из чего мы сделаны. В каждом из нас в этом зале около 2.1028 протонов и чуть больше нейтронов.



Вопрос из зала: Фотоны массу не дают?



Дмитрий Дьяконов: Фотоны массу не дают. Вот ещё одна жуткая вещь. Я перечислял разные связанные состояния от молекулы до ядра, и когда мы говорим, что это связанные состояния, то мы подразумеваем, что если шмякнуть очень сильно, допустим, по электрону в атоме, то произойдет то, что называется ионизацией — электрон выскочит из атома. То есть всегда, затратив некоторую энергию, а вы уже грамотные — это и есть энергия связи, — можно разорвать целое на составляющие. А с кварками не так.



Считается, что между кварками, если пытаться их развести, действует очень большая сила, см. слайд 10. Я когда-то, можно сказать, довольно давно, перевёл единицы измерения, которые мы употребляем в физике элементарных частиц, в общечеловеческие. И с интересом обнаружил, что сила, которая действует между кварками, составляет в человеческих единицах 14 тонн! Это очень много. Это два КАМАЗа могут тянуть какую-то цепь с такой силой. А теперь представьте, что это всё сосредоточенно в микроскопическом объеме, и такая дикая сила действует между кварками. И второй парадокс: во всех фундаментальных взаимодействиях, что я вам перечислял, силы убывали с расстоянием. А здесь сила 14 тонн вообще не убывает с расстоянием, она всё время одна и та же! Мы называем это струной, которая натягивается между кварками.



Слайд 10



Правда, надо оговориться, что если всё дальше и дальше раздвигать кварки, то в какой-то момент струна лопнет, и посередине родятся мезоны, состоящие из кварков и антикварков, где кварки будут снова близко друг от друга, но это уже вторичный эффект.



В качестве анекдота могу добавить, что в разных популярных выступлениях типа сегодняшнего, я и некоторые коллеги эти 14 тонн приводили смеха ради, чтобы аудитория почувствовала, как это много. И каково же было моё удивление, когда это число назвал начальник Росатома Кириенко, отчитываясь о чём-то Медведеву. То есть “наверх” проникло. Это означает, что надо читать популярные лекции, в конце концов, это проникает…



Борис Долгин: Это один из смыслов наших публичных лекций.



Дмитрий Дьяконов: Да. Я обрисовал совершенно невероятную ситуацию, которая ставит нас в тупик. Сегодня имеется не ответ, а несколько проектов ответа, проектов объяснения микроскопического происхождения струны, которая натягивается между кварками, но общепризнанного нет. Потому что очень трудно это сделать количественно. Мы давно прошли уровень качественных объяснений, и нужно иметь количественную теорию. Количественную теорию создать трудно, но я думаю, что одно из тех объяснений этих 14 тонн, которые уже сегодня опубликованы, в конце концов, победит остальные и будет признано правильным. Надеюсь, что это будет то, которое предложили мы с моим товарищем В.Ю.Петровым.



Должен сказать, есть такое любопытное наблюдение, что важные, глубокие явления часто имеют не одно, а несколько правильных объяснений. Они как бы дополняют друг друга, и в каком-то смысле все являются правильными. Но такое понимание возникает только на позднем этапе, а сначала люди спорят. Как когда-то, на заре ХХ века, люди спорили: электрон — это волна или частица? Оказывается, что он и волна, и частица. И то правильно, и это правильно.



Вот ещё одна ужасная вещь, чтобы смутить вас еще больше, см. слайд 11. Давайте мы откачаем воздух, улетим куда-то далеко от всех галактик, где нет абсолютно никакой материи, тогда мы называем это вакуумом. Оказывается, что пустое пространство, вакуум живёт очень сложной и очень богатой жизнью, которая здесь изображена. В данном случае это не карикатура, а самое настоящее компьютерное моделирование самой настоящей квантовой хромодинамики, и есть автор, мой коллега Дерик Лейнвебер (Derick Leinweber), который любезно предоставил мне эту картинку для демонстраций. Причем, что замечательно, наличие материи почти не влияет на вакуумные флуктуации поля. Это глюонное поле, которое таким вот странным образом флуктуирует всё время.



Слайд 11



Это, действительно, фильм во времени (для специалистов скажу — в евклидовом времени), и он периодически повторяется с периодом, обратно пропорциональным температуре системы. Размер каждой крупной флуктуации здесь примерно 10-15 метра, это и есть размер протона, а время существования такой вспышки примерно 10-23 секунды. Конечно, в анимации крайне замедленная съёмка. То есть, флуктуации происходят за очень короткое время и на очень малых расстояниях, но мы и говорим об очень малых размерах, потому что протоны такие маленькие.



В вакууме происходят такие сильные флуктуации, и это, несомненно, играет какую-то роль и в формировании массы, что я поясню, и в формировании струны между кварками. Ещё раз повторю, что есть несколько гипотез, как соединить эти элементы между собой, но я не буду вам рассказывать ни одной, а давайте встретимся лет через 18, и, я думаю, тогда уже будет точно известно.



Это протон в разрезе, см. слайд 12. На самом деле, когда я рисую три кварка-кружочка внутри протона — это карикатура. Будет гораздо более точно, если сказать, что имеется три кварка, а где-то там болтаются временами ещё и кварк и анти-кварк, которые то вспыхивают, то аннигилируют снова, и всё это находится на фоне вот этих зверских флуктуаций, которые были бы и в отсутствии кварков, в пустом пространстве.



Слайд 12



Так как же всё-таки кварк приобретает массу? Тут я должен заранее извиниться. Дело в том, что в любой достаточно развитой науке существуют образы, которые уже не апеллируют к нашему житейскому опыту, но живут своей жизнью. В физике, особенно в ХХ веке, было наработано очень много таких образов, которые не имеют…



Реплика из зала: Здравого смысла!



Дмитрий Дьяконов: Здравый смысл они как раз имеют, они не имеет аналогов в житейском опыте. Но мы эти образы проверяем, потому что у нас есть математические формулы, мы вычисляем по математическим формулам какие-то наблюдаемые физические вещи, сравниваем их с экспериментом, и с шестью знаками после запятой, иногда меньше, иногда больше, происходит совпадение с вычислениями. Это означает, что наши образы были правильные. Каждый человек со студенческой скамьи проходит эти новые вещи, которые трудно понять на житейском языке, но по мере работы и накопления опыта, они становятся такими же реальными, как, например, автобус за окном.



Но это создаёт некоторую трудность для популяризатора. К каким образам следует прибегать, чтобы объяснить то, что не встречается в обыденной жизни? Не хочу никого обидеть, но представьте себе, что есть бактерии, которые размножаются делением. А вы должны объяснить этим бактериям, что, знаете, граждане, бывает ещё размножение половым путем. У этих бактерий нет этого образа! Как им обрисовать этот образ? Вот я сейчас испытываю примерно такие трудности. Я должен для объяснения того, откуда берётся масса, использовать некие образы, которыми, боюсь, не все из вас владеют. Но попробую. То есть я сейчас заведомо буду обманывать, я не могу не обманывать, но постараюсь это сделать минимальным образом.



Вернёмся к этим ужасным флуктуациям глюонного поля. А теперь туда впускаем кварки, см. слайд 13. Что с ними будет происходить? Происходит довольно интересная вещь. Тут тоже мысль не поверхностная, попробуйте в неё вникнуть. Представьте два кварка или кварк и антикварк, которые оказываются одновременно в окрестности такой большой флуктуации. Флуктуация наводит между ними некую корреляцию. А корреляция означает, что они взаимодействуют.



Слайд 13



Тут как раз я могу привести житейский образ. Вы спускаете воду из ванны, там образуется воронка, куда падают две спички, они затягиваются этой воронкой, и обе они крутятся одинаково. То есть поведение двух спичек скоррелированно. И вы можете сказать, что воронка навела взаимодействие между спичками. То есть внешнее влияние наводит взаимодействие между объектами, которые попадают под это влияние. Или, скажем, вы идёте по Мясницкой, и начинается дождь. И почему-то вдруг все поднимают какой-то предмет над головой. Это скоррелированное поведение, получается, что люди взаимодействуют, но они не непосредственно взаимодействуют, а взаимодействие навело внешнее влияние, в данном случае, дождь.



Здесь происходит нечто в том же духе, см. слайд 13. Это, кстати, поняли мы с моим многолетним соавтором В.Ю.Петровым, что сильные флуктуации глюонного поля наводят некоторую корреляцию между кварком и антикварком. Скоррелированных пар кварк-антикварк становится много в пространстве, и, здесь я пользуюсь незаконным приёмом, они образуют квантовый конденсат. Это не есть конденсация водяных паров, это другой конденсат, квантовый, и тут я сдаюсь, я объяснить это быстро не смогу.



Все наверняка слышали про сверхпроводимость, а если в зале есть физики, они объяснят, что механизм сверхпроводимости — это конденсация так называемых куперовских пар электронов в сверхпроводнике. Здесь происходит аналогичное явление, только квантовый конденсат образуют не электроны, а пары кварков и антикварков.



Что же происходит, если кварк попадает в такую среду? Кварк летит, он может выбить один кварк, который уже организовался в такую пару, этот летит дальше, попадает случайным образом в следующую, и так далее, см. слайд 14. То есть кварк путешествует сложным образом по этой среде. И именно это даёт ему массу. Я могу объяснять это на разных языках, но лучше, к сожалению, не станет.



Слайд 14



Математическая модель этого явления, которое носит красивое название “спонтанное нарушение киральной симметрии”, была впервые предложена ещё в 1961 г. одновременно нашими отечественными учёными Ваксом и Ларкиным и замечательным японским учёным Намбу, который всю жизнь прожил в Америке и в 2008 году, в весьма преклонном возрасте, получил за это дело Нобелевскую премию. Вакс жив, слава Богу, Ларкин умер недавно. Я об этой Нобелевской премии написал в прошлом году в “Полит.ру”, можно прочитать. Вакс и Ларкин с одной стороны и Намбу с другой предложили практически одно и то же. Занятно, что в работе как Вакса и Ларкина, так и Намбу, если понимать их буквально, всё неверно, как мы понимаем сегодня, — верна только идея. Кварки, вы помните, были предложены в 1964 году, а это работа 1961 года, так что они никак не могли говорить про кварки, они говорили про что-то другое. Короче говоря, всё неверно, но идея правильная, и её можно реализовать в квантовой хромодинамике, как мы показали.



Я уже заканчиваю. Для развлечения покажу слайд 15. Это город Копенгаген, в центре которого есть большой квартал, который принадлежит пивоварне Carlsberg. Пиво Carlsberg — если не пили, то почти все про него слышали. В глубине фотографии видны огромные цистерны, где варится это самое пиво. А на переднем плане изящная вилла в итальянском стиле, видите, статуи спереди стоят, там барельефы, мозаика и так далее. У основателя этой пивной империи и хозяина виллы были сложные отношения с сыном, и он в конце ХIХ века завещал всё Датской Королевской Академии наук с отдельной строкой в завещании, что на вилле должен жить учёный по назначению Академии наук. Поэтому она называется “Carlsberg Aсademy Villa”. И вот создатель квантовой механики, о которой мы много говорили сегодня, Нильс Бор (Niels Bohr), был жильцом номер три на этой вилле. Я тоже жил здесь с семьёй перед тем, как вернуться в Россию.



Слайд 15



Всё, это мой последний слайд 16. Здесь я упоминаю вещи, про которые вообще не говорил, но чтобы у вас была перспектива — о чём думают люди, занимающиеся фундаментальной физикой. Здесь несколько вопросов, которые я отношу к классу “хоть стой, хоть падай”. Вопросы бывают разные. Если человек невежественный, то для него всё непонятно. Почему пиво пенится, а вино не пенится. Почему небо голубое, а не красное. Почему кварки не вылетают, и почему у протона такая масса. В общем, всё непонятно. Правда, если человек совсем невежественный, то он даже не понимает, что не понимает. Чуть-чуть — и он начинает задавать много вопросов. Дальше, по мере того, как вы обучаетесь, вы начинаете классифицировать вопросы. Есть вопросы, которые я называю лёгкими. Это вопросы, на которые ответ в принципе известен. Может быть, мне лично не известен, но можно найти в Интернете. А, может быть, в Интернете ещё нет ответа, но я понимаю, что моего общего образования хватит, если подумать неделю или 15 минут, чтобы ответить на этот вопрос. Это — лёгкие вопросы. А есть вопросы, которые по моей классификации я называю “хоть стой, хоть падай”. Есть вопросы, когда ты просто немеешь, когда ты просто не знаешь, с какой стороны за это взяться. Тут я перечислил вопросы из класса “хоть стой, хоть падай”.



Слайд 16



Почему кварки никогда не вылетают из протонов и нейтронов? Почему натягивается струна, которая 14 тонн, и не убывает с расстоянием? Это загадка.



Я ничего не говорил, но вы, наверное, слышали, что на самом-то деле все звёзды, все галактики, которые мы видим, составляют всего лишь жалкие 20% массы Вселенной, а 80% массы — неизвестно что. Это называется “тёмная материя”. Из чего состоит эта “тёмная материя”, мы не знаем, мы только догадываемся, но окончательного ответа нет.



Я в самом начале, помните, приводил какие-то странные цифры, в которых не видно было никакой закономерности. Это как бы “затравочные”, исходные массы кварков и лептонов. Откуда берутся эти конкретные числа, абсолютно непонятно, и это тоже вопрос типа “хоть стой, хоть падай”.



И, наконец: я упоминал все четыре фундаментальных взаимодействия, которые мы знаем сегодня, ещё раз перечислю: гравитационное, “цветное”, слабое и электромагнитное. Они все устроены богом по одному принципу — “калибровочной инвариантности”. Когда вы математически начинаете это записывать, формулировать, вы видите, что математика почти одна и та же для всех четырёх взаимодействий. Я бы даже сказал, что совсем одна и та же, если немного абстрагироваться и воспарить. Ясно поэтому, что всё это происходит из одного места, что это единая теория, но буквально создать эту единую теорию пока не удаётся, хотя частичный успех имеется. Электромагнитные и слабые взаимодействия, которые я упоминал, удалось объединить, и теперь это называется электро-слабые взаимодействия. То есть большие куски совершено разнородных явлений удалось свести к одной математике, и это носит название “стандартная модель”, она работает великолепно экспериментально. На этом заканчиваю. Спасибо.



Обсуждение лекции

Дмитрий Дьяконов

(фото А. Никодимова)Борис Долгин: Два вопроса, которые вам обязательно зададут. Первый — вас спросят о гипотезах, которые уже есть, почему кварки нельзя развести, явно 18 лет никто ждать не будет. И второй, вас обязательно спросят, а почему вы думаете, что нельзя попробовать разъять уже и сами кварки?



Дмитрий Дьяконов: Абсолютно законные оба вопроса. Начну со второго. Голову на отсечение я не дам, но мизинец, пожалуй, отдам на отсечение, что кварк не составной, он как последняя цельная матрёшка. Дело в том, что если есть сложный составной объект, который имеет протяжённость, то на нём можно рассеять, скажем, электроны и почувствовать, что у него есть какая-то форма. Такого типа эксперименты делались с кварками, и они дали отрицательный результат. Но всякий результат имеет свою точность. Поэтому следующий был бы вопрос, а с какой точностью мы знаем, что кварк не имеет формы, что он как точка? Но это уже уведёт нас далеко, я ограничусь тем, что мы с хорошей точностью знаем, что кварки не имеют структуры.



Борис Долгин: А про гипотезы, смотрите, как вам угодно.



Дмитрий Дьяконов: Вот эта картинка как-то связанна с этой картинкой (показывает анимации на слайдах 10 и 11).



Ирина Якутенко, научный редактор “Лента.ру”: Насколько я поняла из ваших объяснений, глюоны — это то, чем обмениваются кварки. Отсюда вопрос: откуда они берутся в вакууме? И второй вопрос, когда вы дальше рассказывали про то, как возникает масса у кварка, вы упомянули свободный кварк. Но откуда он берётся, если кварки встречаются только в связанном виде?



Дмитрий Дьяконов: Замечательные вопросы, спасибо. Дело в том, что в квантовой теории невозможно остановить флуктуации. Они всё время происходят. Скажем, вот у меня стакан с водой, но если бы он был пустой и не стакан, а хрустальная рюмка, я бы мог туда положить горошину. Если я не дёргаю эту рюмку, то горошина нормально лежит там на дне в самом низком по энергии состоянии. Лежит себе и лежит. В квантовой механике это не так. Горошина не может лежать лежмя на дне, она всё время там дрожит. Это и есть главное открытие ХХ века, называется квантовая теория. Что всё флуктуирует. Ничего не стоит на месте, всё находится в движении и флуктуирует.



То же самое относится к полям. Вы думаете, что электрическое поле, например, есть только между, допустим, пластинами конденсатора или внутри розетки. Это не так. Даже если ничего нет, никаких нет ни батарей, ни генераторов, ни проводов, к электрическому полю применимо то же самое, что и к горошине в рюмке. Электрическое поле всё время флуктуирует. Это называется нулевые колебания вакуума, есть такое красивое слово. И хуже того, энергия этих нулевых колебаний, чтобы вам стало совсем страшно, бесконечна. Короче говоря, я хочу, что бы вы знали, что даже самое обычное, привычное нам электромагнитное поле непрерывно флуктуирует в вакууме, в пустом пространстве в отсутствии источников. Испытывает нулевые колебания.



Дмитрий Дьяконов

(фото А. Никодимова)С глюонным полем происходит то же самое. Что новое в глюонах, чего не было у фотонов, — это то, что глюоны взаимодействуют сами с собой. Поэтому эти полностью нормальные колебания, которые происходят даже с фотонами, у глюонов более сложные, они не линейные, поэтому там гуляют всякие солитоны и чёрт знает что. Вот это “чёрт знает что” я изобразил здесь (показывает анимацию на слайде 11), а точнее — это компьютер выдаёт такие флуктуации.



Про свободный кварк — это, конечно, ерунда. Если я употребил слово “свободный”, это была ошибка. Свободных кварков, вы правы, нет.



Яков Борисович: Очень интересно вас послушать. У меня несколько вопросов. Первый вопрос такой, вот вы занимаетесь микромиром. Изучение этого мира укрепило вас в вере в Бога, или сделало неправильными представления относительно Бога, или привело к выводу, что Бог здесь ни при чём? Это один вопрос.



Дмитрий Дьяконов: Можно сразу ответить?



Яков Борисович: Конечно.



Дмитрий Дьяконов: Не связанные вещи.



Яков Борисович: Понятно, спасибо. Второй вопрос, если я вас правильно понял, вы сказали о том, что возникновение массы, откуда у кварка возникает масса, вы объяснить не берётесь? Вы это не понимаете, потому что вы не можете написать формулу процесса?



Дмитрий Дьяконов: Нет, это чисто коммуникационная проблема.



Яков Борисович: Это то, что я хотел понять. То есть вы не можете придумать для нас понятный образ, который объяснит то, что вы для себя понимаете?



Дмитрий Дьяконов: Да, я понимаю эту вещь по крайней мере с трёх разных сторон.



Я могу использовать три разных языка для того, что бы объяснить это явление.



Яков Борисович: То есть для себя вы понимаете? Это проблема объяснения?



Дмитрий Дьяконов: Конечно. А “понимаю”, я хочу подчеркнуть, — это не слова. Это означает, что есть математические формулы, которые описывают эксперимент. И мы считаем, что мы понимаем, если эксперимент описывается хорошо.



Яков Борисович: Теперь я вас очень хорошо понял. То есть рационально это объяснимо. Почему вы тогда не можете объяснить это нам, нарисовать?



Дмитрий Дьяконов: Я должен парочку лекций прочесть предварительно для создания адекватных образов у аудитории. Вся квантовая наука не слишком наглядна.



Яков Борисович: Последний вопрос, совершенно конкретный. Я не физик, но немало читал об элементарных частицах, о гравитации и гравитонах. Что-то выяснено в отношении гравитона, он существует или это гипотетическая частица?



Дмитрий Дьяконов: В буквальном смысле он не пойман в детектор, хотя построено в мире несколько детекторов специально, чтобы зарегистрировать гравитационные волны. Но лично я не сомневаюсь ни одной секунды, что они есть, поскольку теория Эйнштейна, из которой они следуют, проверена в очень многих других отношениях. Но на всякий случай их хотят зафиксировать.



Чехов, старший научный сотрудник: Скажите, пожалуйста, а нулевые колебания, о которых вы говорили, нельзя ли каким-то образом связать со спином этих образований?



Дмитрий Дьяконов: Нулевые колебания испытывают абсолютно все поля, все частицы. Поэтому есть нулевые колебания фотонов, которые имеют спин 1, как вы, наверное, знаете. Есть нулевые колебания электронов, которые имеют спин ?, имеются нулевые колебания кварков, которые тоже имеют спин ?. Поэтому нулевые колебания могут иметь самый разнообразный спин.



Дмитрий: Скажите, пожалуйста, а имеют ли массу силовые поля, например, электрическое и гравитационное поля?



Дмитрий Дьяконов: Если имеют, то очень малую, и conventional wisdom состоит в том, что они безмассовые. Хотя физики люди осторожные, и вопрос о массе не снят с повестки. Например, академик Л.Б.Окунь всё время спрашивает: а может быть, фотон имеет массу? Это вопрос осмысленный, и на него нужно отвечать количественно. Сегодня мы знаем, что фотон, если имеет массу, то эта масса меньше, чем что-то такое очень маленькое. В общем, из всего, что мы знаем, наиболее естественно считать, что фотон абсолютно без массы и гравитон абсолютно без массы. А вот W-бозоны, участвующие в слабых взаимодействиях, они, наоборот, с большой массой, хотя они очень похожи на фотон.



Дмитрий: Я имел в виду немного другое. Допустим, если у нас есть конденсатор, между пластинами которого есть электрическое поле. Это поле имеет массу?



Дмитрий Дьяконов: Нет.



Дмитрий: А энергию оно имеет?



Дмитрий Дьяконов: Да.



Дмитрий: А mc??



Дмитрий Дьяконов

(фото А. Никодимова)Дмитрий Дьяконов: Хорошо, состряпайте мне замкнутую систему, то есть, включая конденсатор, батарейку, гидроэлектростанцию, источник на солнце и так далее. Вот когда вы состряпаете замкнутую систему, то мы померяем её массу, и я скажу, что Е, которая есть mc? от этой массы — это есть энергия покоя данной замкнутой системы. Других утверждений я не делаю.



Дмитрий: То есть энергия поля, по сути, — это энергия батареи, проводов и пластин?



Дмитрий Дьяконов: Конечно. Нужно взять замкнутую систему, про неё можно сделать суждение.



Координатор МАИ: Как вы относитесь к теории, что частицы, в том числе и кварки — это колебания струн? Вы ничего по этому поводу не сказали, но наверняка знаете. Ваше отношение к этой разработке?



Дмитрий Дьяконов: Примерно месяц тому назад в Питер приезжал замечательный голландский ученный Тофт, лауреат Нобелевской премии. Мы провели целый день, и, среди прочего, я задавал ему вопросы от “Полит.ру”, они были опубликованы. В частности, ему был задан ровно ваш вопрос: как он относится к теории струн. Он ответил, что относится неважнецки. Не верьте, дескать, моим друзьям-энтузиастам, которые считают, что всё можно объяснить теорией струны. Я скромно скажу, что разделяю мнение нобелевского лауреата в этом вопросе. Но это вопрос дискуссионный. Есть люди, глубоко уважаемые специалисты, которые считают иначе. Это живая область, в которой есть развитие, поэтому, может быть, мы будем иметь однозначный ответ через N лет.



Мельников, биолог: Я процитирую ваше выражение в одном интервью “Полит.ру”: “если вы понимаете квантовую механику, то вы понимаете, как устроен мир вокруг нас”. Сегодня мы присутствовали на прекрасной лекции, где мир моделируется матрёшкой, от молекул до кварков. А теперь давайте пойдём обратно. Можно ли сейчас понять с точки зрения квантовой механики более сложные структуры, нежели молекулы?



Дмитрий Дьяконов: До некоторых пределов, естественно. Нельзя быть упёртым идиотом. Если система достаточно простая, она сводится к каким-то простым вещам. Но, допустим, мы хотим описать кусок металла. Мы знаем, что это в принципиальном плане сводится к квантовой электродинамике, которая очень точная наука, она вычисляет, скажем, аномальный магнитный момент электрона с точностью до 10-8. У нас нет ни малейших сомнений, что это абсолютно правильная наука, и нет ни малейших сомнений, что поведение любого вещества сводится, в конечном счёте, к квантовой электродинамике. Но, конечно, нельзя это тянуть слишком далеко. Если система достаточно сложна, то, хотя в глубине души мы понимаем, что можно её свести к чему-то простому, её свойства отнюдь не определяются этим простым. Определяются чем-то другим — скажем, в том же металле гораздо важнее кристаллическая структура, фононы и всякое такое. А в молекулах белка ещё что-то начинается. А в клетке что-то своё. Физика — это наука о главном, что определяет поведение системы, будь то квантовые эффекты или, к примеру, хаотическая динамика. Нужна ли конкретно квантовая механика, чтобы понимать, например, работу мозга, — не уверен. Хотя ясно, что не помешает.



Максим Борисов, журналист: Вы произнесли фразу про тёмную материю… Вообще-то более привычна нам в последнее время какая-то другая формулировка, что 70-75% — это тёмная энергия, тёмная материя 23%, а вещество чуть ли не 4%, ну разные там цифры. Как понимать вашу формулировку про тёмную материю? Спасибо.



Дмитрий Дьяконов: Ваши проценты правильные, я с ними согласен. Я называл примерную долю видимой материи по отношению к невидимой, “тёмной”. “Тёмная энергия” — это очень в иносказательном смысле “энергия”, я для краткости про неё вообще опустил.



Константин Иванович: Мне хотелось бы узнать, какими разделами математики вы пользуетесь, когда занимаетесь вот этими вещами? Перечислите, пожалуйста, это самое интересное.



Дмитрий Дьяконов: То, что входит в университетский курс, конечно: комплексный анализ, дифференциальные уравнения, риманова геометрия. Теория групп, безусловно. Теорию групп Ли я очень люблю и использую на всю катушку.



Юрий: По вашей гипотезе, масса появляется, когда кварк взаимодействует, во время квантовых флуктуаций, со множеством других виртуальных кварков, да?



Дмитрий Дьяконов: Да.



Юрий: Картина хаотическая, на самом деле?



Дмитрий Дьяконов: Да.



Юрий: И там у вас на слайде массы перечисляются. Масса постоянна? Или она также флуктуирует?



Дмитрий Дьяконов: Реальная масса, которая дана нам в ощущениях, есть результат усреднения, поэтому она по построению постоянна. Это то, что вы усредняете по флуктуирующему вакууму.



Григорий Чудновский: У меня два вопроса. Один простой: вы в заставке написали, что работаете в Петербургском институте ядерной физики и в скобках пометили “ещё полгода”. Что это означает?



Дмитрий Дьяконов: Четыре института объединяются в Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”. Мы были в Академии наук, нас вытащили из Академии и присоединили туда.



Григорий Чудновский: Спасибо, я понял. Теперь по поводу взаимодействия. Вы приводили образ, я понял, что это образ взаимодействия, человеческий образ, при дождливой погоде, когда люди одновременно открывают зонтики. Но очевидно же, что люди при этом не взаимодействуют, они просто датчики восприятия среды.



Борис Долгин: Это не взаимодействие, а корреляция.



Григорий Чудновский: Они ведут себя похоже, без взаимодействия между собой. Правда, взаимодействия между ними не было?



Дмитрий Дьяконов: Подходит поезд — и все бегут. Люди не взаимодействуют друг с другом непосредственно, они смотрят на поезд. Поведение людей выглядит, как если бы между ними было взаимодействие.



Вопрос из зала: Здравствуйте, коллега. У меня вопрос: помогает ли вам в ваших исследованиях астрофизика?



Дмитрий Дьяконов: Спасибо за вопрос. Короткий ответ: да, помогает. Мы много узнаём из астрофизики, огромное количество наблюдательной информации идёт из астрофизики. Наверное, половина того, что мы знаем про нейтрино, — это из астрофизики.



Вопрос из зала: А другие источники информации о нейтрино?



Дмитрий Дьяконов: Есть много экспериментов, использующих нейтрино искусственного происхождения, — например, установка KamLAND в Японии использует антинейтрино, излучаемые ядерными реакторами.



Александр, аспирант: Я хотел спросить: вот вы оперируете очень многими определениями, в том числе, и масса постоянно звучит. Вам не кажется, что те термины, которые сейчас употребляются, немного уже устарели, что они не всегда работают, и пора проводить некоторую модернизацию?



Дмитрий Дьяконов: Если бы казалось, я бы так и поступил.



Александр, аспирант: То есть вы считаете, что все те термины 60-х годов и определения — они до сих пор отвечают действительности, и ими можно оперировать? Или необходимо вводить какие-то новые?



Дмитрий Дьяконов: Когда необходимо, тогда и вводим.



Александр: А новые, вот сейчас, в 2000-х годах?



Дмитрий Дьяконов: Люди сталкиваются с новыми явлениями, и это требует нового языка. Поэтому новые понятия возникают всё время. Но это не означает, что такие вещи, как масса, килограмм, должны исчезнуть.



Борис Долгин: Вероятно, они могут быть как-то пересказаны и на другом языке при необходимости, но непонятно, почему возникает такая необходимость.



Дмитрий Дьяконов: Вопрос только удобства и плодотворности.



Валентин, программист: Добрый день, у вас на одном слайде была красивая анимация про флуктуации глюонов. Анимация “кипящий вакуум”. Можете ли вы просто, популярно объяснить принципы и технологию, как была сделана эта анимация?



Дмитрий Дьяконов: С огромным удовольствием, но я не уверен, что это для всей аудитории интересно. Одна фраза: компьютер разыгрывает конфигурации поля с заданным весом. По существу, это вычисление методом Метрополиса интеграла, в котором порядка 1012 переменных интегрирования.



Бывший студент технического ВУЗа: Вы показали, кажется, на слайде 3, что масса некоторых кварков превышает массу протона и нейтрона. Я так понимаю, что есть некоторые частицы, которые не входят в материю, которую мы наблюдаем. Так вот эти частицы, может быть, пентакварк, могли бы наблюдаться в макромире через какие-то явления? Спасибо.



Дмитрий Дьяконов: Спасибо, резонный вопрос. Пентакварк, если подтвердится экспериментально, примерно в 1,5 раза тяжелее, чем протон и нейтрон, и он живёт очень короткое время, потом распадается на тот же протон или нейтрон. Поэтому из него сапоги не сделаешь. Материю из него нельзя сделать. То же самое и с тяжёлыми кварками, которые быстро распадаются.



Бывший студент технического ВУЗа: Эти частицы проявляются только в микромире?



Дмитрий Дьяконов: Похоже, что да, если не трогать очень раннюю Вселенную и недра



сверхплотных звёздных объектов.



Бывший студент технического ВУЗа: То есть на длительном промежутке времени никакого наблюдаемого явления нет?



Дмитрий Дьяконов: На первый взгляд, нет.



Алексей, студент МАИ: У меня скорее исторический вопрос. А вот доказано ли бурление вакуума, и если да, то кто за это и что получил? Спасибо.



Дмитрий Дьяконов: Ответ: доказано. За это дали несколько Нобелевских премий, потому что нулевые колебания вакуума проявляются в очень разных вещах. Хрестоматийный для физики пример — это так называемый “лэмбовский сдвиг”. Есть сверхтонкое расщепление уровней в атоме водорода, которое объясняется взаимодействием электронов с вакуумными флуктуациями. И человек по фамилии Лэмб, американский экспериментатор, получил за его обнаружение Нобелевскую премию. А Фейнман и ряд других теоретиков за объяснение этого явления тоже получили Нобелевскую премию. Поэтому — да, вполне доказано.



Лев Московкин: Ко всеобщности вашей науки. Я занимаюсь эволюционной генетикой, и я получил сегодня дополнительную уверенность в своих построениях. Если я правильно понял, я даже не ожидал, что структура хаоса настолько красиво может быть представлена, хотя я далёк от понимания того, как это делается. И я совершенно не понимаю, зачем всуе упоминать Бога, если можно обойтись без него, потому что меня, например, это отпугивает. А клерикалов привлечет, они сейчас за любое слово хватаются, что бы влезть в школу и в ВАК…



Дмитрий Дьяконов: Это у физиков скорее жаргон, чтобы не говорить долго: вот природа устроена так, что… Мы для краткости речи говорим это слово. Если это кого-то коробит, то я прошу прощения.



Борис Долгин: То есть оно употребляется в кавычках.



Алексей, программист: Существует ли вероятность того, что теория струн никак не подтвердится экспериментально и окажется не имеющей отношения к действительности?



Дмитрий Дьяконов: Запросто.



Алексей: То есть может оказаться, что всё это бред.



Дмитрий Дьяконов: Может.



Алексей: А с вашей точки зрения, с какой вероятностью?



Дмитрий Дьяконов: Это не оценивается по вероятности. Я лично не большой поклонник струн, но я слежу за этим, потому что это входит в квалификацию современного физика. И независимо от того, подтвердится теория струны экспериментально или нет, она, как всякая глубокая наука, наработала много интересных методов, которые пригодятся где-то в другом месте. Даже если буквально она будет не правильна. Поэтому изучать это всё равно нужно. Негативное отношение, кстати, приходит из вдумчивого изучения предмета, а не с потолка.



Вопрос из зала: Экспериментально уже смогли получить в лабораторных условиях кварк-глюонную плазму, а может ли она возникнуть в результате коллапса массивной звезды в её центре? Если она там может возникнуть, то как она себя поведёт? Каких эффектов стоит ожидать?



Дмитрий Дьяконов: Спасибо за вопрос. Это повод мне поговорить ещё минут 40, но я постараюсь ответить кратко. Кварк-глюонную плазму придумал мой хороший приятель Эдуард Шуряк из Новосибирска, а теперь в университете Стоуни Брук, щтат Нью-Йорк. Он когда-то написал, что если сталкивать ядра с большой энергией, там будет возникать высокая температура, кварки и глюоны освободятся — и будет что-то вроде плазмы, просто они будут болтаться там и сравнительно слабо взаимодействовать. Отчасти из-за этой его работы было создано несколько ускорителей, то есть Шуряк спровоцировал человечество на то, что были затрачены миллиарды долларов. Ускорители были построены, эксперименты проведены — и оказалось, что там происходит некоторое чудо, которое интересней, чем он или кто-либо другой предполагал. Возникает не слабо взаимодействующая кварк-глюонная плазма, а, наоборот, сильно взаимодействующая, самая идеальная жидкость, которая известна человечеству. Жидкость характеризуется вязкостью. Например, у мазута большая вязкость, у бензина маленькая вязкость, у эфира ещё меньше, у жидкого гелия ещё меньше, а у кварк-глюонной жидкости ещё меньше, чем у гелия. Это открытие буквально последних двух-трех лет. Какие это имеет астрофизические последствия, изучается многими людьми, но я не готов быстро ответить.



Инженер: Скажите, пожалуйста, по мере развития подобного рода теорий, на какие практические дивиденды может рассчитывать человечество по аналогии, скажем, с ядерной физикой?



Дмитрий Дьяконов: Да, тоже благодарю за вопрос. Я отвечу историческим анекдотом. В конце ХIХ века, эта история есть во многих книжках, какой-то молодой человек пришёл к солидному мэтру, и сказал, что хочет стать физиком. Тот ответил: зачем, молодой человек, портить себе карьеру, в физике осталось только два тёмных облачка на светлом горизонте, все остальные проблемы уже, в сущности, решены. Гениальность этого сомнительного советчика заключалась в том, что он указал абсолютно точно именно те два облачка, из-за которых и случилась революция в технологии в XX веке! Одно облачко было фотоэффект, из которого вышла квантовая механика, а второе — опыт Майкельсона–Морли про отсутствие эфира, из которого вышла теория относительности.



Если мы ответим на вопросы, которые я перечислил на последнем слайде, мы будем понимать мир на совершенно другом уровне. Но что из этого последует, никто не знает. Это вечная история. Сто лет тому назад Нильс Бор занимался атомной физикой, пытался понять, почему электроны не падают на ядра, как им надлежало делать согласно классической физике. Атомная физика была совершенно никчёмная, абстрактная наука в те времена. Правильная практическая наука была создание анилиновых красителей, динамита, линкоров, паровозов... Индустриальной державой была та, которая производила много угля и стали. А сейчас половину мировой продукции по стоимости нельзя сделать, если ты не знаешь квантовой механики. Поэтому на самом деле именно Бор в начале ХХ века определил всю технологию конца ХХ века.



И так происходит всё время: сначала понимание новой, поначалу довольно абстрактной науки, потом приходят технологии. Но пока ты, как Бор, не понял, почему электроны не падают на ядро, невозможно сделать процессор для мобилки.



Вопрос из зала: Можно ли сказать, что современная физика, несмотря на все её фантастические достижения, находится в состоянии глубокого фундаментального кризиса?



Борис Долгин: А в чем он заключается?



Вопрос из зала: Я читал Ли Смолина и прочих: кризис противоречия между квантовой механикой и общей теории относительности носит фундаментальный характер, и он не преодолён, и в общем-то всё, что сейчас делается, это некие настройки …



Дмитрий Дьяконов: Я понял ваш вопрос, но, по-моему, не стоит из текущих проблем, которые всегда стоят перед любой наукой, делать кризис. Есть несколько разных идей, как объединить квантовую механику и теорию гравитации — например, через теорию струн или через “BF теорию”, как предлагает тот же Смолин. Это живой научный вопрос, который обсуждается, и профессионалы над этим работают. Поводов говорить, что есть какой-то кризис, нет. Это такой же кризис, какой происходит каждый год во все времена.



Имя неразборчиво: Меня совершенно поразило то, что вы сказали, что взаимодействие между кварками не зависит от расстояния между ними.



Дмитрий Дьяконов: Да, меня это тоже поражает.



Имя неразборчиво: Вы сказали, что можно в каком-то эксперименте как-то разнести один кварк от другого.



Дмитрий Дьяконов: Это то, что называется gedanken, мысленный эксперимент. В реальности кварки невозможно разнести слишком далеко: натянутая между ними струна силой 14 тонн в какой-то момент лопнет, и родятся мезоны, внутри которых кварки снова окажутся близко друг от друга.



Имя неразборчиво: Хорошо, мысленный эксперимент: мы разносим кварки, например, на расстояние от Земли до Солнца. И что произойдет в тот момент, когда мы его отпустим? Один кварк полетит к другому со скоростью света?



Дмитрий Дьяконов: В этом нереалистичном, мысленном эксперименте — да, они полетят назад со скоростью порядка скорости света.



Вопрос из зала: Не могу не спросить про нашумевший бозон Хиггса. Как он вписывается в ту классификацию частиц и как участвует в процессе создания массы для элементарных частиц?



Дмитрий Дьяконов: По стандартной логике, которая не обязана быть правильной, затравочные или исходные массы кварков, которые я перечислял на слайде 3, возникают благодаря взаимодействию с полем Хиггса. Так что он вполне вписывается. Но механизм Хиггса даёт лёгким кваркам слишком маленькую массу — в 60 раз меньше, чем нужно, чтобы объяснить массу протона. Поэтому следующая и гораздо более сложная проблема — как объяснить дальнейшее утяжеление кварков. Здесь уже Хиггс ни при чём, это проблема квантовой хромодинамики. Об этом я и попытался рассказать.



Михаил: Скажите, пожалуйста, где-то год назад в научно-популярной сети прошла информация о теории американского учёного Лизи. Что вы можете сказать о его теории, потому что он претендует на объединение элементарных частиц и теории относительности?



Дмитрий Дьяконов: Это была очередная попытка объединить все имеющиеся известные взаимодействия, включая гравитационные, в одну общую схему, — то, что я на последнем слайде выписал четвёртой проблемой. Я с большим энтузиазмом стал изучать статью Лизи, тем более, что она была созвучна моим собственным мыслям. Но потом я понял, что там ничего не стыкуется… Короче говоря, ерунда.



Алексей: Как вы считаете, может ли быть скрыта какая-нибудь новая физика в тёмной материи? Еще пара неизвестных частиц — и всё будет объяснено?



Дмитрий Дьяконов: Возможно.



Федор, программист: Последний слайд презентации был посвящён вопросам типа “хоть стой, хоть падай”. Однако среди перечисленных не было вопроса о том, почему кварковые комбинации живут разное время. Видимо, этот вопрос по вашей классификации относится к категории лёгких вопросов?



Дмитрий Дьяконов: Да.



Федор, программист: А можно тогда узнать, почему протон стабилен?



Дмитрий Дьяконов: Потому что, как мы говорим, с квантовыми числа протона нет других, более лёгких состояний. Он в своём классе самый лёгкий, поэтому ему распадаться, не нарушая законов сохранения, не на что. Уже нейтрон может распасться на протон, электрон и электронное антинейтрино, что он и делает за 10 минут, если оставить его в покое. Это называется бета-распад ядра.



Федор, программист: По такой логике выходит, что протон вечный?



Дмитрий Дьяконов: Да. Электрон тоже вечный. Хотя, если быть честным, в некоторых гипотетических схемах того великого объединения, на которое я намекал, протон живёт, хотя очень долгое, но конечное время. В принципе он мог бы распадаться. И сейчас несколько лабораторий совершенно серьёзно ищут распад протона. Пока не нашли. Но это научный вопрос, на него надо отвечать.



Дмитрий Ежов, экономист: Я хотел бы проверить свое понимание. Если взять два условно меченных кварка, назовём их Васей и Петей. С силой целых 14 тонн тянет конкретно Васю к Пете или Васю тянет и к Коле, и к Наташе с той же самой силой? Или это память Васи конкретно о Пете?



Дмитрий Дьяконов: Это зависит от комбинации “цветов” у Пети, Коли и Наташи. Может случиться такая комбинация “цветов”, что притяжения не будет.



Анастасия: Насколько я понимаю, в адронном коллайдере сейчас как раз пытаются связать квантовую механику и теорию относительности.



Дмитрий Дьяконов: Это не является целью. Фактически есть две теории относительности. Одна называется “специальная”, вторая — “общая”. Название историческое и неудачное. На самом деле, “общая теория относительности” — это синоним современной теории гравитации. То, что происходит на коллайдере, не имеет отношения к гравитации — это другой масштаб явлений. Что касается “специальной теории относительности”, она стопроцентно важна на коллайдере, потому что там частицы летают со скоростью, очень близкой к скорости света, и поэтому все эффекты “специальной теории относительности” Эйнштейна работают там в полную меру.



Анастасия: Тогда что они пытаются понять?



Борис Долгин: Что вообще интересного ждать от большого адронного коллайдера?



Дмитрий Дьяконов: У меня на эту тему была статья на “Полит.ру” — посмотрите. Большой адронный коллайдер — это новый микроскоп самого большого увеличения, который появился у человечества. Когда-то мы брали лупу, потом микроскоп, потом электронный микроскоп. В ХХ веке стали строить ускорители протонов — это как бы протонные микроскопы. Чем больше энергия сталкивающихся частиц, тем на меньшие расстояния мы проникаем. БАК — это просто очень большой протонный микроскоп, с помощью которого люди пытаются понять, как устроена материя на беспрецедентно мелких масштабах. Кроме того, большие энергии позволяют рождать неизведанные частицы с большой массой, если таковые есть. Когда переходишь границу познанного, то, что там встретится, неизвестно. Поэтому это и интересно.



Вопрос из зала: В рамках ваших исследований, найдены ли какие-либо механизмы использования больших энергий, чем в классической ядерной физике?



Дмитрий Дьяконов: Знание, понимание того, что происходит за пределами классической ядерной физики, — да, резко увеличилось за последние десятилетия, но практического использования высоких энергий за несколькими исключениями пока не придумано.



Борис Долгин: Спасибо большое. Я думаю, что все основные вопросы были уже заданы, поэтому стоит поблагодарить за замечательную лекцию.



В циклах “Публичные лекции “Полит.ру” и “Публичные лекции “Полiт.ua” выступили:

Александр Гофман. Социология моды и мода в социологии

Владимир Кулик. Языковая политика Украины: действия власти, мнения граждан

Михаил Блинкин. Транспорт в городе, удобном для жизни

Вадим Скуратовский. 115 лет кино

Алексей Лидов, Глеб Ивакин. Сакральное пространство древнего Киева

Алексей Савватеев. Куда идет (и ведет нас) экономическая наука?

Андрей Портнов. Историк. Гражданин. Государство. Опыт нациестроительства

Павел Плечов. Вулканы и вулканология

Наталья Высоцкая. Современная литература США в контексте культурного плюрализма

Обсуждение с Александром Аузаном. Что такое модернизация по-русски

Андрей Портнов. Упражнения с историей по-украински: итоги и перспективы

Дмитрий Дьяконов. Кварки, или Откуда берётся масса

Алексей Лидов. Икона и иконическое в сакральном пространстве

Ефим Рачевский. Школа как социальный лифт

Александра Гнатюк. Архитекторы польско-украинского взаимопонимания межвоенного периода (1918–1939)

Владимир Захаров. Экстремальные волны в природе и в лаборатории

Сергей Неклюдов. Литература как традиция

Яков Гилинский. По ту сторону запрета: взгляд криминолога

Даниил Александров. Средние слои в транзитных постсоветских обществах

Татьяна Нефедова, Александр Никулин. Сельская Россия: пространственное сжатие и социальная поляризация

Александр Зинченко. Пуговицы из Харькова. Все, что мы не помним про украинскую Катынь

Александр Марков. Эволюционные корни добра и зла: бактерии, муравьи, человек

Михаил Фаворов. Вакцины, вакцинация и их роль в общественном здравоохранении

Василий Загнитко. Вулканическая и тектоническая активность Земли: причины, последствия, перспективы

Константин Сонин. Экономика финансового кризиса. Два года спустя

Константин Сигов. Кто ищет правду? “Европейский словарь философий”?

Михаил Кацнельсон. Кванты, нано и графен

Микола Рябчук. Украинская посткоммунистическая трансформация

Михаил Гельфанд. Биоинформатика: молекулярная биология между пробиркой и компьютером

Дмитрий Тренин. Россия и новая Восточная Европа

Константин Северинов. Наследственность у бактерий: от Ламарка к Дарвину и обратно

Мирослав Попович. Проблема ментальности

Михаил Черныш, Елена Данилова. Люди в Шанхае и Петербурге: эпоха больших перемен

Евгений Сверстюк. Диссидентсво — вечный феномен

Мария Юдкевич. Где родился, там и пригодился: кадровая политика университетов

Николай Андреев. Математические этюды — новая форма традиции

Дмитрий Тренин. Модернизация внешней политики России

Дмитрий Бак. “Современная” русская литература: смена канона

Сергей Попов. Гипотезы в астрофизике: чем темное вещество лучше НЛО?

Вадим Скуратовский. Киевская литературная среда 60-х — 70-х годов прошлого века

Владимир Дворкин. Стратегические вооружения России и Америки: проблемы сокращения

Павел Уваров. Реванш социальной истории

Алексей Лидов. Византийский миф и европейская идентичность

Наталья Яковенко. Концепция нового учебника украинской истории

Андрей Ланьков. Модернизация в Восточной Азии, 1945-2010 гг.

Роман Лейбов. Современная литература и Интернет

Сергей Случ. Зачем Сталину был нужен пакт о ненападении с Гитлером

Гузель Улумбекова. Уроки реформ российского здравоохранения

Джошуа Райт. Антитраст: экономисты против политиков

Рубен Мнацаканян. Высшее образование после перелома

Андрей Рябов. Промежуточные итоги и некоторые особенности постсоветских трансформаций

Владимир Четвернин. Современная юридическая теория либертаризма

Николай Дронин. Изменение глобального климата и Киотский протокол: итоги десятилетия

Юрий Пивоваров. Исторические корни русской политической культуры

Александр Филиппов. Дискурсы о государстве

Юрий Пивоваров. Эволюция русской политической культуры

Павел Печенкин. Документальное кино как гуманитарная технология

Вадим Радаев. Революция в торговле: влияние на жизнь и потребление

Егор Гайдар. Смуты и институты

Анатолий Вишневский. Конец североцентризма

Алек Эпштейн. Почему не болит чужая боль? Память и забвение в Израиле и в России

Татьяна Черниговская. Как мы мыслим? Разноязычие и кибернетика мозга

Сергей Алексашенко. Год кризиса: что случилось? что сделано? чего ждать?

Алексей Миллер. Историческая политика: update

Владимир Пастухов. Сила взаимного отталкивания: Россия и Украина — две версии одной трансформации

Александр Юрьев. Психология человеческого капитала в России

Андрей Зорин. Гуманитарное образование в трех национальных образовательных системах

Александр Аузан. Национальная формула модернизации

Владимир Плунгян. Почему современная лингвистика должна быть лингвистикой корпусов

Никита Петров. Преступный характер сталинского режима: юридические основания

Сергей Чебанов. Рефренность мира

Андрей Зубов. Восточноевропейский и послесоветский пути возвращения к плюралистической государственности

Виктор Живов. Русский грех и русское спасение

Виктор Вахштайн. Конец социологизма: перспективы социологии науки

Теодор Шанин. О жизни и науке

Яков Паппэ. Российский крупный бизнес в период кризиса

Евгений Онищенко. Конкурсная поддержка науки: как это происходит в России

Николай Петров. Российская политическая механика и кризис

Александр Аузан. Общественный договор: взгляд из 2009 года

Сергей Гуриев. Как изменит кризис мировую экономику и экономическую науку

Александр Асеев. Академгородки как центры науки, образования и инноваций в современной России

Олег Мудрак. Язык во времени. Классификация тюркских языков

Тамара Морщакова. Правосудие: результаты и перспективы реформ

Амитай Этциони. Новая глобальная архитектура: механизмы перехода

Ростислав Капелюшников. Конец российской модели рынка труда

Сергей Иванов. Второй Рим глазами Третьего: Эволюция образа Византии в российском общественном сознании

Даниил Александров. Школа как место национальной сборки

Евгений Гонтмахер. Социальная политика в контексте российского кризиса

Вадим Волков. Трансформация российского государства после 2000 года

Лев Лифшиц. Что и зачем мы охраняем? Ценностная структура объекта культурного наследия

Максим Кронгауз. Язык и коммуникация: новые тенденции

Павел Уваров. У истоков университетской корпорации

Владимир Бобровников. Безбожники рисуют ислам: советская (анти)религиозная пропаганда в комментариях востоковеда

Владислав Иноземцев. Сценарии посткризисного развития России

Алексей Левинсон. Средний класс и кризис

Марина Бутовская. Эволюционные основы агрессии и примирения у человека

Николай Розов. Циклы истории России: порождающий механизм и контекст мировой динамики

Алексей Миллер. Понятие “нация” и “народность” в России XIX века

Леонид Ионин. Социокультурные последствия кризиса

Елена Зубкова. Сталинский проект в Прибалтике

Александр Долгин. Перепроизводство свободы как первопричина кризиса

Публичное обсуждение. Климатический кризис: вызов России и миру

Татьяна Черниговская. Язык и сознание: что делает нас людьми?

Георгий Касьянов. “Национализация” истории в Украине

Игорь Кон. Раздельное обучение: плюсы и минусы

Константин Сонин. Экономика финансового кризиса

Адам Михник. Польша, Россия, Европа

Ольга Бессонова. Образ будущего России в контексте теории раздаточной экономики

Александр Кынев. Результаты региональных выборов и тенденции политического процесса

Александр Аузан. Национальные ценности и российская модернизация: пересчет маршрута

Леонид Григорьев. Как нам жить с мировым финансовым кризисом

Евсей Гурвич. Институциональные факторы экономического кризиса

Дмитрий Тренин. Мир после Августа

Анатолий Ремнев. Азиатские окраины Российской империи: география политическая и ментальная

Светлана Бурлак. О неизбежности происхождения человеческого языка

Лев Гудков. Проблема абортивной модернизации и морали

Евгений Штейнер. Ориентальный миф и миф об ориентализме

Михаил Цфасман. Судьбы математики в России

Наталья Душкина. Понятие “подлинности” и архитектурное наследие

Сергей Пашин. Какой могла бы быть судебная реформа в современной России

Ольга Крыштановская. Российская элита на переходе

Эмиль Паин. Традиции и квазитрадиции: о природе российской “исторической колеи”

Григорий Ревзин. Современная московская архитектура

Алексей Миллер. “Историческая политика” в Восточной Европе: плоды вовлеченного наблюдения

Светлана Боринская. Молекулярно-генетическая эволюция человека

Михаил Гельфанд. Геномы и эволюция

Джонатан Андерсон. Экономический рост и государство в Китае

Кирилл Еськов. Палеонтология и макроэволюция

Элла Панеях. Экономика и государство: подходы социальных наук

Сергей Неклюдов. Предмет и методы современной фольклористики

Владимир Гельман. Трансформация российской партийной системы

Леонид Вальдман. Американская экономика: 2008 год

Сергей Зуев. Культуры регионального развития

Публичное обсуждение. Как строить модернизационную стратегию России

Григорий Померанц. Возникновение и становление личности

Владимир Кантор. Российское государство: империя или национализм

Евгений Штейнер. Азбука как культурный код: Россия и Япония

Борис Дубин. Культуры современной России

Андрей Илларионов. Девиация в общественном развитии

Михаил Блинкин. Этиология и патогенез московских пробок

Борис Родоман. Автомобильный тупик России и мира

Виктор Каплун. Российский республиканизм как социо-культурная традиция

Александр Аузан. Национальные ценности и конституционный строй

Анатолий Вишневский. Россия в мировом демографическом контексте

Татьяна Ворожейкина. Власть, собственность и тип политического режима

Олег Хархордин. Что такое республиканская традиция

Сергей Рыженков. Российский политический режим: модели и реальность

Михаил Дмитриев. Россия-2020: долгосрочные вызовы развития

Сергей Неклюдов. Гуманитарное знание и народная традиция

Александр Янов. Николай Данилевский и исторические перспективы России

Владимир Ядов. Современное состояние мировой социологии

Дмитрий Фурман. Проблема 2008: общее и особенное в процессах перехода постсоветских государств

Владимир Мартынов. Музыка и слово

Игорь Ефимов. Как лечить разбитые сердца?

Юхан Норберг. Могут ли глобальные угрозы остановить глобализацию?

Иванов Вяч. Вс. Задачи и перспективы наук о человеке

Сергей Сельянов. Кино 2000-х

Мария Амелина. Лучше поздно чем никогда? Демократия, самоуправление и развитие в российской деревне

Алексей Лидов. Иеротопия. Создание сакральных пространств как вид художественого творчества

Александр Аузан. Договор-2008: новый взгляд

Энн Эпплбаум. Покаяние как социальный институт

Кристоф Агитон. Сетевые сообщества и будущее Интернет технологий. Web 2.0

Георгий Гачев. Национальные образы мира

Дмитрий Александрович Пригов. Культура: зоны выживания

Владимир Каганский. Неизвестная Россия

Алексей Миллер. Дебаты о нации в современной России

Алексей Миллер. Триада графа Уварова

Алексей Малашенко. Ислам в России

Сергей Гуриев. Экономическая наука в формировании институтов современного общества

Юрий Плюснин. Идеология провинциального человека: изменения в сознании, душе и поведении за последние 15 лет

Дмитрий Бак. Университет XXI века: удовлетворение образовательных потребностей или подготовка специалистов

Ярослав Кузьминов. Состояние и перспективы гражданского общества в России

Андрей Ланьков. Естественная смерть северокорейского сталинизма

Владимир Клименко. Климатическая сенсация. Что нас ожидает в ближайшем и отдаленном будущем?

Михаил Юрьев. Новая Российская империя. Экономический раздел

Игорь Кузнецов. Россия как контактная цивилизация

Андрей Илларионов. Итоги пятнадцатилетия

Михаил Давыдов. Столыпинская аграрная реформа: замысел и реализация

Игорь Кон. Мужчина в меняющемся мире

Александр Аузан. Договор-2008: повестка дня

Сергей Васильев. Итоги и перспективы модернизации стран среднего уровня развития

Андрей Зализняк. Новгородская Русь (по берестяным грамотам)

Алексей Песков. Соревновательная парадигма русской истории

Федор Богомолов. Новые перспективы науки

Симон Шноль. История российской науки. На пороге краха

Алла Язькова. Южный Кавказ и Россия

Теодор Шанин, Ревекка Фрумкина и Александр Никулин. Государства благих намерений

Нильс Кристи. Современное преступление

Даниэль Дефер. Трансфер политических технологий

Дмитрий Куликов. Россия без Украины, Украина без России

Мартин ван Кревельд. Война и современное государство

Леонид Сюкияйнен. Ислам и перспективы развития мусульманского мира

Леонид Григорьев. Энергетика: каждому своя безопасность

Дмитрий Тренин. Угрозы XXI века

Модест Колеров. Что мы знаем о постсоветских странах?

Сергей Шишкин. Можно ли реформировать российское здравоохранение?

Виктор Полтерович. Искусство реформ

Тимофей Сергейцев. Политическая позиция и политическая деятельность

Алексей Миллер. Империя Романовых и евреи

Григорий Томчин. Гражданское общество в России: о чем речь

Александр Ослон: Общественное мнение в контексте социальной реальности

Валерий Абрамкин. “Мента тюрьма корежит круче арестанта”

Александр Аузан. Договор-2008: критерии справедливости

Александр Галкин. Фашизм как болезнь

Бринк Линдси. Глобализация: развитие, катастрофа и снова развитие...

Игорь Клямкин. Приказ и закон. Проблема модернизации

Мариэтта Чудакова. ХХ век и ХХ съезд

Алексей Миллер. Почему все континентальные империи распались в результате I мировой войны

Леонид Вальдман. Американская экономика: 2006 год

Эдуард Лимонов. Русская литература и российская история

Григорий Гольц. Происхождение российского менталитета

Вадим Радаев. Легализация бизнеса: баланс принуждения и доверия

Людмила Алексеева. История и мировоззрение правозащитного движения в СССР и России

Александр Пятигорский. Мифология и сознание современного человека

Александр Аузан. Новый цикл: Договор-2008

Николай Петров. О регионализме и географическом кретинизме

Александр Архангельский. Культура как фактор политики

Виталий Найшуль. Букварь городской Руси. Семантический каркас русского общественно-политического языка

Даниил Александров. Ученые без науки: институциональный анализ сферы

Евгений Штейнер. Япония и японщина в России и на Западе

Лев Якобсон. Социальная политика: консервативная перспектива

Борис Салтыков. Наука и общество: кому нужна сфера науки

Валерий Фадеев. Экономическая доктрина России, или Почему нам придется вернуть глобальное лидерство

Том Палмер. Либерализм, Глобализация и проблема национального суверенитета

Петр Мостовой. Есть ли будущее у общества потребления?

Илья Пономарев, Карин Клеман, Алексей Цветков. Левые в России и левая повестка дня

Александр Каменский. Реформы в России с точки зрения историка

Олег Мудрак. История языков

Григорий Померанц. История России в свете теории цивилизаций

Владимир Клименко. Глобальный Климат: Вчера, сегодня, завтра

Евгений Ясин. Приживется ли у нас демократия

Татьяна Заславская. Человеческий фактор в трансформации российского общества

Даниэль Кон-Бендит. Культурная революция. 1968 год и “Зеленые”

Дмитрий Фурман. От Российской империи до распада СНГ

Рифат Шайхутдинов. Проблема власти в России

Александр Зиновьев. Постсоветизм

Анатолий Вишневский. Демографические альтернативы для России

Вячеслав Вс. Иванов. Дуальные структуры в обществах

Яков Паппэ. Конец эры олигархов. Новое лицо российского крупного бизнеса

Альфред Кох. К полемике о “европейскости” России

Леонид Григорьев. “Глобус России”. Экономическое развитие российских регионов

Григорий Явлинский. “Дорожная карта” российских реформ

Леонид Косалс. Бизнес-активность работников правоохранительных органов в современной России

Александр Аузан. Гражданское общество и гражданская политика

Владислав Иноземцев. Россия и мировые центры силы

Гарри Каспаров. Зачем быть гражданином (и участвовать в политике)

Андрей Илларионов. Либералы и либерализм

Ремо Бодеи. Политика и принцип нереальности

Михаил Дмитриев. Перспективы реформ в России

Антон Данилов-Данильян. Снижение административного давления как гражданская инициатива

Алексей Миллер. Нация и империя с точки зрения русского национализма. Взгляд историка

Валерий Подорога. Философия и литература

Теодор Шанин. История поколений и поколенческая история России

Валерий Абрамкин и Людмила Альперн. Тюрьма и Россия

Александр Неклесcа. Новый интеллектуальный класс

Сергей Кургинян. Логика политического кризиса в России

Бруно Гроппо. Как быть с “темным” историческим прошлым

Глеб Павловский. Оппозиция и власть в России: критерии эффективности

Виталий Найшуль. Реформы в России. Часть вторая

Михаил Тарусин. Средний класс и стратификация российского общества

Жанна Зайончковская. Миграционная ситуация современной России

Александр Аузан. Общественный договор и гражданское общество

Юрий Левада. Что может и чего не может социология

Георгий Сатаров. Социология коррупции (к сожалению, по техническим причинам большая часть записи лекции утеряна)

Ольга Седакова. Посредственность как социальная опасность

Алесандр Лившиц. Что ждет бизнес от власти

Евсей Гурвич. Что тормозит российскую экономику

Владимир Слипченко. К какой войне должна быть готова Россия

Владмир Каганский. Россия и регионы — преодоление советского пространства

Борис Родоман. Россия — административно-территориальный монстр

Дмитрий Орешкин. Судьба выборов в России

Даниил Дондурей. Террор: Война за смысл

Алексей Ханютин, Андрей Зорин “Водка. Национальный продукт № 1”

Сергей Хоружий. Духовная и культурная традиции России в их конфликтном взаимодействии

Вячеслав Глазычев “Глубинная Россия наших дней”

Михаил Блинкин и Александр Сарычев “Российские дороги и европейская цивилизация”

Андрей Зорин “История эмоций”

Алексей Левинсон “Биография и социография”

Юрий Шмидт “Судебная реформа: успехи и неудачи”

Александр Аузан “Экономические основания гражданских институтов”

Симон Кордонский “Социальная реальность современной России”

Сергей Сельянов “Сказки, сюжеты и сценарии современной России”

Виталий Найшуль “История реформ 90-х и ее уроки”

Юрий Левада “Человек советский”

Олег Генисаретский “Проект и традиция в России”

Махмут Гареев “Россия в войнах ХХ века”

Виталий Найшуль “История реформ 90-х и ее уроки”

Махмут Гареев “Россия в войнах ХХ века”

ДИСКРЕТНАЯ МНОГОМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ВРЕМЕНИ

Л.НАМЕР


На главную страницу







Темы дня:
• Археологи откопали в центре Рима "вращающуюся" гостиную Нерона
• Полезно или вредно есть на ночь: ученые дали однозначный ответ
• Одна из пряных трав оказывает заметный "молодящий" эффект
• Белый чай оказался гораздо целебнее всех других напитков
• "Горячие точки" химического загрязнения окружающей среды
• В бронзовом веке строили храмы в честь русалок
• Солнечная активность привела к возникновению редкого явления



begun Дать объявление

Soft: Аскон Система...
трехмерного прочностного анализа APM Studio FEM, лицензия. ..
Цена: 70 000 р.­

Все объявления

Большинство гипотез времени явно или скрыто используют понятие «вложенного времени», то есть идеи, что можно наблюдать ход времени со стороны, не будучи в него включенным. В частности, таково элегантное (хотя и неизвестно, верное ли) рассуждение на тему конечности и бесконечности времени. В нем предлагается рассмотреть ограниченную в пространстве область, в которой первая секунда длится 1 секунду по нашим часам, вторая — 1/2 секунды, третья — 1/4 и т. д. В такой ситуации цивилизация, существующая вечно по своим внутренним часам, закончит свое существование в 2 секунды по нашим — внешним — часам. Пример можно усилить, сделав эту (нашу) внешнюю цивилизацию внутренней для некоей другой. И даже организовав бесконечную цепочку таких вложений. Но все эти рассуждения требуют бесконечной дробимости, то есть непрерывности времени, а это — гипотеза недоказанная и, скорее всего, неверная. Наша модель будет иной — дискретной.

Итак, мир в каждый конкретный момент есть просто состояние, есть то, что он есть, описание всех его элементарных частиц или иных — возможен любой вариант — объектов. Можно считать, что состояние мира — это последовательность нулей и единиц, множество черных и белых клеток и т. д. Мир в целом есть множество таких описаний. Немедленно возникает естественная мысль, что последовательность «актуальных» описаний — это и есть временная развертка, мир во времени, последовательность, кончающаяся текущим моментом и непрерывно удлиняющаяся. Попробуем, однако, рассмотреть модель последовательно и логично.

Итак, если у нас есть множество описаний, как их можно упорядочить? Начнем с линейного, то есть такого, когда для каждого состояния можно указать не более одного последующего. Точнее — для всех, кроме одного, — ровно одно, а для одного (последнего) — ни одного. Тогда законы физики немедленно дают единственное упорядочивание, ибо любая перестановка в последовательности описаний нарушит ограничение скоростей перемещения скоростью света — объекты будут прыгать мгновенно. На то, что данное состояние в паре соседних является последующим, а не предыдущим, указывает направление возрастания энтропии — «стрела времени». Таким образом, при одномерном упорядочивании время — просто последовательность состояний. Причем эта последовательность может быть как полубесконечна — если мир существовал «всегда», так и конечна — если был «сотворен». То есть, в понимании физика, мир имел конечное количество состояний или существовал конечное время. При этом физик допускает существование иной модели, которая вместит в себя сегодняшнюю как частный случай. Ни о каком ином «сотворении» в физике, да и вообще в науке речь идти не может. Утверждения о «сотворении» мира несколько тысяч лет назад и о тех миллионах и миллиардах лет, которые существуют, по данным науки, живые существа, планеты и звезды, могут быть совмещены лишь тремя способами.

Во-первых, утверждением, что в тезисе о сотворении мира сколько-то тысяч лет назад имеется в виду не сотворение и не годы, а нечто иносказательное. Но этим способом можно доказать и что ворона белая. Действительно, можно трактовать моральную чистоту (в частности, вороны) как белизну.

Второй способ — утверждать, что мир был сотворен именно таким, будто ему миллионы и миллиарды лет и творец напихал в землю окаменелые останки ящеров, чтобы задурить голову палеонтологам.

Третий и последний способ — отказаться от закона исключенного третьего и думать одним полушарием одно, а другим — другое. Психологически это бывает весьма комфортно, многие из нас живут так уже почти век — и ничего. Вернемся, однако, к упорядочиванию и посмотрим, не может ли оно быть более сложным.

Следование может быть неоднозначным, то есть за состоянием А могут следовать состояния В и С. Неоднозначность, хаос не есть для физики нечто новое. Новым в нашем случае будет расщепление реальности в точке А на два потока. Которые, впрочем, могут впоследствии и слиться. Но в любом случае никаких новых явлений по части времени не возникает, просто мы получаем два (или более) потока событий. Можно считать, что в каждом потоке время свое, но можно этого и не считать. Ибо состояния в каждом потоке нумерованы, а эти номера и есть наше время (или наши времена). Если потоки не сливаются, то нет никаких причин как-то связывать или разделять эти нумерации — это вопрос условностей. Если потоки состояний где-то сольются, то есть за состоянием М в одном потоке и состоянием N — в другом последует одно и то же состояние Q, то возникает вопрос согласования нумераций. Естественно приписать Q номер, на единицу больший максимального из номеров состояний М и N. Если же кто-то захочет интерпретировать эти номера как обычное время, то придется признать, что в рукавах М и N время течет по-разному, то есть переходы из состояния в состояние занимают различное время. Однако никаких особенностей в смысле времени мы в этой модели не получили. Надо лишь помнить, что переходы А → (ВиС) или (М и N) → Q должны не противоречить законам природы — ограниченности скорости, сохранению энергии, момента импульса, заряда и т. д.

Как известно из математики, все счетные множества эквивалентны, то есть если мы каким-либо способом занумеровали элементы множества, оно эквивалентно множеству целых чисел (натуральному ряду). Поэтому в математическом смысле многомер¬ное дискретное время, то есть многомерная нумерация, эквивалентно одномерному. Физически это не так, потому что при превращении многомерной нумерации в одномерную рядом (то есть обладающими соседними номерами) окажутся состояния, которые по физическим причинам следовать одно за другим не могут (по соображениям возрастания энтропии, огра¬ничения скорости и т. д.). Поэтому «многорусловое», или, можно назвать его и так, «многоканальное», время не есть многомерное — движение вдоль другого измерения (других измерений) невозможно. Состояния, различающиеся первым номером, то есть лежащие в разных руслах, но имеющие одинаковый второй номер, не обязаны являться соседними. Но могут ими и являться — в единственном случае: если русла на следующем шаге сольются.

Модель многоруслового, многоканального времени, которую мы получили, подозрительно напоминает модель П.Эверетта, художественные рассуждения П.Амнуэля и работы некоторых иных авторов, однако наша цель, признаемся, — иная. Мы хотим рассмотреть вопрос о существовании многомерного времени, не сводимого к описанному только что многоканальному.

Отвлечемся немного на актуальный вопрос о путешествии во времени. В нашей модели течение времени — это появление новых состояний, новых картин мира. В этом случае никакое путешествие в художественном смысле невозможно — все картины уже есть. Причем ни в одной из них нет меня, потенциального путешественника. А если на картине 123 456 789 я и есть — то не потому, что пропутешествовал туда из актуальной картины 987 654 321. Но лишь потому, что был там всегда. Даже если мы — нарушив логику повествования и логику физики — предположим, что есть некто, рассматривающий эти картинки, то есть всю историю мира, со стороны (распространенный прием в НФ), то войти в них он тоже не может. Путешествие в прошлое возможно только посредством уничтожения какой-то последней части картинок. В этом случае мы возвращаем в прошлое весь мир, стирая часть памяти о нем. Пойдет ли развитие второй раз по тому же пути — неизвестно. Современная физика не считает мир детерминированным. Возможна, впрочем, ситуация, когда какие-то характеристики сохраняются, поскольку действуют законы сохранения, а что-то иное может и изменяться. Но все это, естественно, не многомерность.

Что мы, собственно говоря, называем многомерным пространством? Например, наше пространство — говорим мы — трехмерно. Это означает несколько вещей. Во-первых, необходимость знания трех чисел для ответа на вопрос «где?». Во-вторых, возможность перемещения объекта вдоль трех независимых направлений. И наконец, свойства некоторых законов физики (например, степень «2» в законах гравитации, Кулона и т. д.). Что из этого можно отнести к времени? Первое — да, можно. На вопрос «когда?» мы отвечаем одним числом, но можно представить себе ситуацию, когда в ответ приходится называть два числа. Разумеется, это кажется странным, но не более, чем двумерному существу — идея трех измерений или нам — идея четырех. Простейший способ представить себе такое — вообразить бесконечную последовательность миров (дву- или трехмерных соответственно), причем тело, имеющееся в моем (дву- или трехмерном) мире, в экземплярах этой последовательности может и не появляться — если оно вдоль новой координаты не движется. Похожие идеи (слоистый мир) под разными соусами развивались и П.Амнуэлем, и В.Пелевиным, и ортодоксальной физикой (многолистная модель Вселенной А.Д.Сахарова). В применении к времени (с учетом того, что время — в нашей модели — само по себе является последовательностью картин мира) эта идея выглядит так. Имеется одна («наша») последовательность. Это наше значение «времени 1» и изменяющееся «время 2» — обычное время. Но есть и другие последовательности картинок, с другими «временами 1» и также изменяющимися «временами 2». Более того! «Время 1» тоже идет, то есть в памяти появляются все новые и новые последовательности. Причем все более длинные — ибо «время 2» тоже идет! Можно представить себе картинки (картины мира), заполняющие временную плоскость (если время двумерно), временной объем и т. д.

Посмотрим, как выглядит в применении ко времени второе свойство пространства — возможность перемещения, причем по трем (в трехмерном пространстве) осям. Оно не выглядит никак — ибо во времени, вполне ортодоксальном и одномерном, никакого перемещения нет. Напомним, что ни сверхсуществ, парящих над пространственно-временным континуумом, ни чего-либо иного потустороннего у нас нет. А если б и было, оно могло бы лишь уничтожить часть последовательности (причем только с конца, начиная с последних картинок), просто возвращая мир в прошлое (прошлое t1 прошлое t2, прошлое и t1 и t2).

Самая интересная ситуация, согласно законам жанра, складывается с третьим свойством пространственной трехмерности. Как известно, эта трехмерность радикально влияет на законы физики и вид Вселенной. А именно: степень над расстоянием в знаменателе закона Кулона и гравитации и т. п. есть именно что «размерность минус 1». Далее в учебниках объясняется, что в двумерном или четырехмерном мире (с единицей или тройкой в качестве степени над расстоянием) Вселенная выглядела бы совершенно иначе. Например, в некоторых случаях было бы невозможно существование атомов и планет у звезд. А в других случаях Вселенная была бы значительно проще, и в ней было бы невозможно возникновение сложных систем (в частности, физиков, ее изучающих).

Время входит во многие физические законы, и вполне возможно, что изменение размерности времени повлияет на ход процессов — причем процессов, наблюдаемых жителями какого-то одного времени t1 (например, нашего). Опять же, сравним эту ситуацию и положение с пространством. Если изменить размерность пространства с 3 на 4, то жители трехмерного подпространства заметят это, даже не имея возможности попасть в другие значения четвертой координаты. У них, в их трехмерном подмире, изменится вид закона Кулона (и некоторых других законов).

Множество процессов (и физических, и химических) в мире идет так, что значения параметров изменяются по экспоненте. Если эта принципиальная особенность нашего мира зависит от размерности времени, то в мире иного числа временных измерений все процессы могут идти иначе — не экспоненциально. Очевидно, что в мире нулевого числа временных измерений процессы не будут идти никак — мир будет абсолютно статичным. Возможно, что в мире двух временных измерений процессы будут идти качественно быстрее, например, как экспонента от времени в квадрате или вообще линейно — и заканчиваться за конечное время.

Таким образом, не исключено, что иные размерности времени не запрещены основными законами физики, но запрещены антропным принципом (Д.Картер). Эти миры будут существовать так недолго, что в них будет невозможно появление сложных систем, способных наблюдать этот мир. В том числе и разумных существ, и, в частности, физиков.

Источник: "Химия и жизнь"
Оцените этот текст

1
2
3
4
5


12:19 29-09-09
вернуться на главную




Реклама:
begun Стать партнером Дать объявление Все объявления

Делай деньги на Форекс.Минимальные вложения - быстрый результат! Бонусы новичкам.
www.­fxclub.­com • Европа Аренда жилья для отдыхаЧастный сектор. Жилье для отдыха и командировок. Сдача на сутки.
arenda.­votpusk.­ru Туры в ВеликобританиюПутевки в Великобританию. Спецпредложения турагентств и операторов
www.­votpusk.­ru




комментарии к статье (12)

зарегистрированные пользователи могут получать по почте комментарии к этой статье: подписаться отписаться
Добавить комментарий:
Имя:
Текст:
Введите число на картинке:











КАКИЕ ТАЙНЫ СКРЫВАЕТ МИРОВОЙ ОКЕАН?

• Ю.Н. ЕЛДЫШЕВ

Прогнозируемый в обозримом будущем в связи с глобальным потеплением подъем уровня Мирового океана на 1—1,5 м — сущий пустяк по сравнению с колебаниями его уровня в прошлом, утверждают австралийские и норвежские ученые, установившие, что 82 млн лет назад (в верхнем меловом периоде) уровень океана был на 170 м (!) выше, чем сейчас. Любопытно, что, по мнению авторов, основная причина этих колебаний — изменения не столько объема воды, сколько уровня и рельефа дна океана

17:06 22-07-10






СОВРЕМЕННАЯ ИСТОРИЯ СОТВОРЕНИЯ МИРА

• Алекс ВИЛЕНКИН

Что было до Большого взрыва? Что происходило после него? И есть ли за пределами нашего мира иные миры, возможно, похожие на наш и существующие параллель­но? Идея первичного огненного шара родилась в голове Ге­оргия Гамова, очень колоритного физика российского про­исхождения. Его коллега Леон Розенфельд писал, что это был "славянский гигант с огненной шеве­люрой, очень ярко говорящий по-немецки; в действитель­ности он был ярок во всем, даже в своей физике"

12:21 12-07-10 (комментариев: 5)






В ЧЕМ СМЫСЛ КУЛЬТУРЫ?

• Вадим МЕЖУЕВ

Как бы, однако, ни понимать культуру, она охватывает собой все, что создано, произведено многими поколениями людей, что существует в силу не природной необходимости или божественного предопределения, а человеческой деятельности. Это азы. Но, признавая за человеком способность что-то создавать в этом мире, мы еще не отвечаем на другой вопрос: кто создал самого человека? Именно ответ на этот вопрос привел когда-то к открытию культуры

14:47 02-07-10






КАК ИЗМЕНИТ МИР СОЗДАНИЕ ИСКУССТВЕННОЙ ЖИЗНИ?

В конце мая 2010 года Крейг Вентер, который возглавляет собственный частный институт, где работают нобелевские лауреаты, объявил о новом прорыве - создании искусственного живого микроорганизма. Создание искусственной жизни открывает человечеству путь к прежде недоступным масштабным задачам

11:27 28-06-10 (комментариев: 7)






УСПЕХИ ГЕННОЙ МОДИФИКАЦИИ: ГМ-КОМАРИКИ С ВАКЦИНОЙ И ГМ-ЭВКАЛИПТЫ

• Пётр ОБРАЗЦОВ

В летнюю пору не только огородников, но и ученых больше всего занимают проблемы сельского хозяйства. Естественно, научные проблемы. Естественно, естественно-научные. А передовая естественная наука на этом фронте - генная модификация растений (впрочем, и животных). Генно-модифицированные организмы (ГМО), с одной стороны, выращиваются на все больших территориях, а с другой - подвергаются яростной критике "зеленых", хотя именно ГМО и есть самые зеленые из всех культурных организмов. В том смысле, что дают наибольший урожай и меньше всего поедаются вредителями

15:07 25-06-10






НОВАЯ ГИПОТЕЗА О МЕСТОНАХОЖДЕНИИ КЛАДА НАПОЛЕОНА

Штаб-квартира кладоискателей - колоритный бревенчатый сруб на Можайском шоссе. Когда-то этот дом принадлежал цыганскому барону. Теперь в нем живет Александр Серегин, директор Музея позабытых вещей и один из основателей Центра. Внутри - старинная мебель, огромные сундуки, на полках - многочисленные изображения Наполеона. Рядом - крупные шарики картечи и потертые монетки. "Неужели настоящие?"

09:09 08-06-10






КЛИМАТОЛОГИ ОБЪЯСНИЛИ ПРИЧИНУ ЕВРАЗИЙСКОГО ХОЛОДА ПРОШЕДШЕЙ ЗИМЫ

• Татьяна ЗИМИНА кандидат химических наук

Прошедшая зима запомнилась непривычно долгими морозами, которые никак не укладывались в представления о глобальном потеплении климата. И действительно, зима 2009/10 года представляется совершенно уникальной — аномальный холод в Сибири (декабрьское отклонение от «нормы» достигало −12оС), в европейской части России и Северной Европе. Англию засыпало снегом, Средиземноморье и восток Северной Америки залило дождями, а на тихоокеанском побережье Канады было необычно тепло. Что же происходило на нашей планете прошедшей зимой

14:18 01-06-10






УЧЕНЫЕ ПРЕДЛОЖИЛИ СИСТЕМУ ЗАЩИТЫ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА ОТ ПРЕЖДЕ НЕБЫВАЛОГО БЕДСТВИЯ

Самая опасная из возможных катастроф планетарного масштаба – инверсия, то есть смена полярности, магнитного поля Земли. В момент инверсии его напряженность ослабевает, оставляя людей беззащитными перед солнечной радиацией. По мнению академика Евгения Шемякина и кандидата физико-математических наук Сергея Цыганкова, процесс инверсии уже начался, и у человечества есть единственная возможность спастись

13:40 31-05-10 (комментариев: 21)






МИФЫ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

• Г.В.ЭРЛИХ доктор химических наук

Любой вид человеческой деятельности обрастает мифами. Нанотехнологии, главный научно-технологический проект современности, не исключение. Более того, здесь мифотворчество касается самой сути. Большинство людей, даже принадлежащих к научному сообществу, убеждены, что нанотехнологии — это в первую очередь манипулирование атомами и конструирование объектов посредством сборки из атомов. Это — главный миф

16:53 24-05-10 (комментариев: 4)






СТРАННОСТИ ПОЗНАНИЯ
В коллайдере поймали новую частицу, а на Арарате - "утку" про Ноев ковчег
• Пётр ОБРАЗЦОВ

Большой адронный коллайдер (БАК) не выполнил пока своего главного предназначения - найти "частицу Бога". Этот так называемый бозон Хиггса был давно теоретически предсказан, но экспериментально еще не обнаружен. Зато физики уже нашли частицу, состоящую из "прелестного" кварка и "странного" антикварка

АМЕРИКАНСКИЕ ФИЗИКИ ПРИШЛИ К СЕНСАЦИОННОМУ ЗАКЛЮЧЕНИЮ








begun Дать объявление

Аренда жилья для отдыха
Частный сектор. Жилье для отдыха и командировок. Сдача на сутки.
arenda.­votpusk.­ru

Все объявления

Двое американских физиков — Д. Койн из Калифорнийского университета в Санта Крузе и Д. Ченг из Альмаденского исследовательского центра IBM в Сан-Хосе — пришли к сенсационному заключению: все известные элементарные частицы могут представлять собой миниатюрные черные дыры.

Напомним, что согласно современным представлениям время жизни подобных объектов крайне мало — они испаряются в результате квантового эффекта, называемого излучением Хокинга. Однако исследователи показали, что в рамках их гипотезы черные дыры могут находиться в некотором устойчивом состоянии.

Расчеты показывают, что подобные черные дыры будут обладать свойствами, сходными с элементарными частицами. В частности, физики отмечают, что возможно существование большого количества микроскопических черных дыр, свойства которых будут заметно отличаться друг от друга.


Ссылки по теме:

Новая частица оказалась красивой, но очень странной
Физики зарегистрировали "загадочную" элементарную частицу
"Кирпичики" Вселенной: элементарные частицы на эпизодических ролях
Физикам стала известна масса частицы, прежде считавшейся невесомой


Отсюда исследователи делают вывод, что существует вероятность, что все элементарные частицы являются просто стабильными микроскопическими черными дырами. Подтверждение эта экстравагантная теория, по мнению физиков, может получить благодаря данным с Большого адронного коллайдера, который пусть и с опозданием, но должен вступить в строй.

Здесь уместно вспомнить о гипотезе без преувеличения великого русского ученого Александра Александровича Фридмана, предложенной им на основании общей теории относительности Эйнштейна. Фридман еще в 1924 году показал возможность существования вселенных, заключенных в сколь угодно малых областях пространства: при близких значениях инертной и гравитационной энергий суммарная энергия объекта (с точностью до множителя эквивалентная массе) может стать сколь угодно малой и даже равной нулю; тело же с нулевой массой — не более чем точка. Позже гипотеза Фридмана, позволяющая одни и те же объекты рассматривать и как элементарные частицы, и как макросистемы, получила развитие в трудах академика Моисея Александровича Маркова, а частицы, содержащие в себе вселенные, в честь А.А. Фридмана назвали фридмонами. М.А. Марков, в частности, установил, что фридмоны могут быть незамкнуты — иными словами, возможен переход между «микровселенной» фридмоном и окружающей ее «макровселенной».

А еще стоит напомнить, что возможность существования черных дыр микроскопического масштаба была предсказана в работах академика Я.Б. Зельдовича (размер таких микродыр составляет десятые доли процента размера атома). Подобные объекты, по Зельдовичу, способны также излучать мюоны. Согласно теории Зельдовича, сверхплотные тела ничтожных размеров могут существенно исказить пространство вблизи себя, но при этом их действие локально — то есть, в отличие от макроскопических черных дыр, они действуют на конечных (как правило, весьма небольших) расстояниях и не способны поглотить в себе макромир. Об этом сообщает "Знание - Сила".

Космическая рябь стремится объединить две физики

25 ноября 2009
membrana

• Обсуждение
• Отправить • Распечатать
• в Избранное





Наш мир описывается как минимум двумя абсолютно разными способами – при помощи так называемых классической и квантовой физик. Уже почти век учёные с переменным успехом пытаются разработать теорию, которая объединила бы законы объектов макромира с таинственным поведением субатомных частиц, способных быть в нескольких местах и состояниях одновременно.


Интригующий вариант разрешения этой дуальности предлагает команда исследователей под руководством Браима Ламина (Brahim Lamine) из парижского университета Пьера и Мари Кюри (UPMC). На очередном коллоквиуме "Гравитация и фундаментальная физика в космосе" (GPhyS) учёные обнародовали теорию, которая могла бы положить конец вековому противоречию классической и квантовой физики.

Мирное сосуществование обеих моделей, как объясняет группа Ламина, может присутствовать во Вселенной, пространственно-временной континуум которой по сей день пронизывает своеобразная "космическая рябь" гравитационных волн. Это явление возникло как результат быстрого расширения Вселенной после Большого взрыва и последующих космических катаклизмов наподобие сталкивающихся чёрных дыр.






Провоцируемое гравитационными волнами явление декогерентности воздвигает некое подобие естественной границы между "классическими" и "квантовыми" объектами, что мы наблюдаем (иллюстрация tdub303/Flickr.com).


Браим в своей статье (PDF-документ; 3,8 Мб) при помощи коллег рассчитал, как колебания пространства-времени могут способствовать проявлению квантовой декогерентности на примере систем с очень большой массой (планеты и спутники).


Как и предполагалось, специалисты обнаружили, что при индуцировании гравитационными волнами немедленно происходит коллапс любой волновой функции. По идее, то же верно и для объектов классической физики меньшего размера, но проверить это пока так же нельзя, как и точно определить границу перехода между двумя физиками по мере плавного уменьшения размера объекта.


Для экспериментального подтверждения гипотезы Ламина потребовалось бы в полностью изолированной системе применить прибор под названием материально-волновой интерферометр, в котором молекулы проходят через несколько дифракционных решёток.






Проходя через череду решёток, молекулы, которые в силу квантового дуализма являются и волнами, отклоняются и создают интерференционную картину. Такой корпускулярно-волновой дуализм уже удалось обнаружить для сравнительно крупных молекул C60 (иллюстрация ESA/Brahim Lamine).


Австрийские физики из университета Вены (Universität Wien) ранее проводили эксперимент, схожий по структуре с предложенным, в котором использовали пучки из фуллеренов C60. Для них впервые удалось наблюдать волны де Бройля и интерференцию, а ведь эти молекулы из-за своей сложности можно уже считать едва ли не макрообъектами.


Однако даже с молекулами такого размера эффект от воздействия гравитационных волн был бы слишком мал, чтобы чётко его зафиксировать. Для успешного подтверждения теории воздействия космической ряби потребовалось бы провести интерференцию сверхзвуковых пучков многослойных фуллеренов C3000 на пространстве площадью около 1 квадратного метра.






По мере роста размера молекул они всё сильнее приближаются к макрообъектам и классическому миру. Поэтому в случае применения в опыте с интерференцией пучков фуллеренов с числом атомов порядка 3000 (и в случае если невидимо присутствующий фон пространственно-временных колебаний и впрямь влияет на декогерентность) картина интерференции не возникнет – она будет разрушена в результате коллапса волновой функции (иллюстрация ESA/Brahim Lamine).


Теория космической ряби интересна прежде всего тем, что она изящно закольцовывает кажущееся противоречие двух физик. Если Большой взрыв и впрямь породил рябь, до сих пор, прямо в эту секунду пронизывающую всю Вселенную, то фактически это означает, что явление, описывающееся в рамках общей теории относительности (то есть гравитационные волны), напрямую оказывает влияние на квантовые явления. В данном случае – на декогерентность. А она, в свою очередь, создаёт стрелу времени через череду коллапсов неопределённых состояний в определённые и формирует привычный нам мир классической физики.






Квантовые эффекты, как выясняется, вполне можно наблюдать в макромире – не так давно мы рассказывали, например, про использующую обе физики микролампу и про то, как описывается квантовым уравнением обычная электроцепь. Всё это наводит на мысли о том, что если и не "космическая рябь", то какая-то другая теория должна успешно объединить две физики, описывающие одну и ту же Вселенную разными языками (иллюстрация Wojciech Zurek).


Получается картинка наподобие ленты Мёбиуса или поедающего свой хвост змея Уробороса, который, по представлениям древних (возможно, не таким уж наивным), обвивает мир.


Гипотеза гравитационной космической ряби вполне жизнеспособна и уж точно более проста для понимания, чем теория суперструн, считающаяся сейчас главным кандидатом на роль "теории всего". Подтвердится ли она экспериментально – покажет лишь генерируемое космической рябью время.

• Обсуждение • Распечатать • Отправить ссылку • На обложку

УЧЕНЫЕ ЗАФИКСИРОВАЛИ ПРОЯВЛЕНИЕ НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ



На главную страницу



Новым ключом к разгадке тайны природы о том, почему вещество во Вселенной преобладает над антивеществом, стал результат, в получении которого важную роль сыграли российские учёные. В ходе проведённого 24 ноября 2009 года эксперимента Т2К (Tokai-to-Kamioka) были обнаружены первые мюонные нейтрино из нового нейтринного пучка, созданного на сильноточном ускорителе протонов J-PARC в Токай, Япония.

Сложный комплекс крупногабаритных детекторов, расположенный на расстоянии 280 метров от мишени, зарегистрировал первые 3 нейтринных события - в полном соответствии с предсказаниями, учитывающими параметры пучка и свойства детекторов.

О том, что это означает, рассказал директор Института ядерных исследований РАН, академик-секретарь Отделения физических наук РАН Виктор Матвеев: "Как показали недавние исследования, нейтрино обладают странным свойством, называемым нейтринными осцилляциями. Оно заключается в том, что три вида этих частиц - электронное, мюонное и тау-нейтрино - переходят друг в друга в процессе распространения в пространстве. А это противоречит стандартной модели элементарных частиц и не укладывается в рамки современной теории. Ведь такое явление возможно только в том случае, если нейтрино обладают массой, что имеющейся теории и противоречит. Иными словами, обнаружено однозначное проявление новых физических явлений".

Этот, казалось бы, далёкий от повседневной жизни научный результат на самом деле будет играть значительную роль в развитии новых технологий, отмечает директор ИЯИ РАН. "В первую очередь, это производство и первое применение в большом количестве лавинных микропиксельных фотодиодов, приоритет в разработке которых принадлежит российским ученым, а также разработка и изготовление детекторов ионизирующих излучений нового типа", - говорит Виктор Матвеев. Об этом сообщает ИТАР-ТАСС.
Оцените этот текст

1
2
3
4
5

Вскрыта фундаментальная асимметрия материи и антиматерии

19 мая 2010





Отклонение в поведении материи и антиматерии чётко прослеживается в результатах эксперимента. Оси – параметр асимметрии (иллюстрация DZero collaboration).




Наблюдаемое колоссальное различие в количестве материи и антиматерии во Вселенной действительно проистекает из глубинных свойств субатомных частиц. Это удалось на опыте показать международной группе физиков, работающей в лаборатории Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory).


В рамках эксперимента DZero, вовлёкшего около 500 учёных из 19 стран, исследователи наблюдали за столкновениями протонов и антипротонов в ускорителе Tevatron. В результате соударений рождались новые частицы, в частности интересующие физиков высокоэнергетические B-мезоны, которые тут же сами распадались на мюоны и антимюоны.


Восемь лет работы ускорителя и анализ 100 триллионов столкновений принесли сенсационный результат: имеется один процент разницы в рождении пар антимюонов и пар мюонов. Используя новые методы анализа и опираясь на высокую точность детектора, авторы исследования показали: вероятность того, что нарушение симметрии объясняется каким-то известным эффектом, составляет менее 0,1%.






Вычисления коллаборации DZero основаны на распределении мюонов с положительным и отрицательным зарядом. Мощное магнитное поле внутри детектора заставляет эти частицы двигаться по разным траекториям. Для исключения влияния самого инструмента учёные провели два аналогичных набора опытов с противоположной полярностью поля внутри установки и сравнили данные в обоих случаях (иллюстрация Fermilab).


Если бы симметрия материи-антиматерии была совершенна, "зеркальными" были бы и результаты распада огромного числа B-мезонов. Однако многократно проверенные данные (с использованием слепого метода, чтобы исключить влияние предвзятости экспериментаторов) показали — симметрия действительно нарушена.


"У многих из нас побежали мурашки по коже, когда мы увидели результат, — говорит один из участников работы Штефан Солднер-Ремболд (Stefan Soldner-Rembold). — Мы знали, что мы видим что-то сверх того, что видели раньше, и сверх того, что нынешние теории могли бы объяснить".


Данная работа — не первая, в которой физики наблюдают асимметрию при распаде частиц (вот лишь один пример), но, согласно пресс-релизу лаборатории, перед нами совершенно новый тип нарушения CP-инвариантности, не укладывающийся в Стандартную модель. Зато не исключено, наконец-то учёные выяснят — почему Вселенная заполнена веществом. Статья, рассказывающая об эксперименте и выводах DZero, будет опубликована в Physical Review D.

Квантовая машина времени разрешает парадокс убийства дедушки

22 июля 2010
membrana

• Обсуждение
• Отправить • Распечатать
• в Избранное





Что бы ни происходило с положительным главным героем стандартного боевика, мы заранее знаем — он выживет. Закон жанра. Теперь учёные обосновали аналогичный закон природы для перемещений во времени. Если гипотеза верна, путешественнику никогда не удастся убить своего дедушку в прошлом: что-нибудь обязательно отклонит пулю, нож или кирпич в последний момент.


Любопытную картину нарисовали специалист по квантовым вычислениям Сет Ллойд (Seth Lloyd) из Массачусетского технологического института (MIT) и его коллеги из США, Италии и Японии.

Возможность построения машины времени они вывели, исследуя с точки зрения квантовой механики (КМ) замкнутые времениподобные кривые (closed timelike curve — CTC). Это такие мировые линии, что приводят материальную частицу в исходную точку.


В определённых условиях CTC могут служить отражением путешествий во времени. Правда, авторы рассматривали такие "вояжи" применительно не к макроскопическим телам, а только лишь к квантовым частицам, но принципиально это ничего не меняет. Поупражнявшись на частицах, можно перенести рассуждения на путешествия во времени вообще.






Самая последняя версия киношной машины времени – комедия Hot Tub Time Machine (2010 год). Как ясно из названия, "аппарат" для перемещения представляет собой горячую ванну. Везёт сценаристам, можно придумывать что угодно. Учёным же приходится "сочинять" с оглядкой на известные законы природы (кадр с сайта imdb.com).


Для корректной работы своей машины времени Ллойд решил задействовать одну из "магических" сторон КМ — "постселекцию" или "последующий выбор" (postselection).


В теории вероятности "последующий выбор" — это инструмент воздействия на вероятностное пространство. Он определяет вероятность одного события при условии, что другое уже произошло.


В квантовых вычислениях, в которых, как и во всей квантовой механике, теория вероятности играет не последнюю роль, термин postselection означает автоматический выбор правильного решения из великого множества возможных.




"Мы надеемся, что теория P-CTC окажется полезной при разработке теории квантовой гравитации", – пишут Ллойд и его коллеги. Кстати, в своей книге "Программирование Вселенной" (Programming the Universe) Сет Ллойд рассматривал саму Вселенную как большой квантовый компьютер и обосновывал предположение, что на квантовом компьютере, теоретически, можно было бы эмулировать полную модель всей Вселенной, тем самым поняв её до конца (фото с сайта edge.org).



Пока никто с полной уверенностью не может сказать, как достичь таких расчётов на практике, но КМ вроде бы данный эффект не запрещает, что вселяет оптимизм в разработчиков квантовых компьютеров. Однако этот вывод ещё зависит от тонкостей в интерпретации самой КМ, но так мы уйдём далеко в сторону.


Скрестив принцип постселекции с CTC, теоретики получили постселективные замкнутые времениподобные кривые (P-CTC), обладающие рядом интересных свойств.


Следующим шагом было сплавление P-CTC с принципом квантовой телепортации — и вот готова машина времени по Ллойду.


Принцип "послевыбора" приводит в ней к интересному эффекту: квантово телепортироваться может только та частица, перемещение которой не приведёт к противоречиям в "потоке истории"


(Объясняющие этот принцип операции над квантовыми состояниями Ллойд со товарищи скрупулёзно расписали в статье на arXiv.org.)






Принципиальное отличие обычной квантовой телепортации (a) и постселективной телепортации (b). В первом случае дело обстоит так. Алиса и Боб начинают опыт с разделения между собой запутанной пары частиц (условно M и V, соединены дугой в виде большой буквы U). У них, заметим, нет индивидуального квантового состояния – оно одно на двоих (состояние Белла). Далее Алиса выполняет измерения над двумя частицами, одна из которых – половина от разделённой ранее пары, а вторая, с неизвестным квантовым состоянием |ψ>, это та, которую необходимо телепортировать. Алиса передаёт результат измерения Бобу (пунктирная стрелка), который проводит над своей частицей ряд преобразований в соответствии с законами КМ и получает из неё частицу с состоянием |ψ>.

Постселективная квантовая телепортация подразумевает, что половина состояния Белла U вместе с |ψ> образуют новое состояние Белла, отражённое дугой в виде большой n. Это приводит к необходимости того, что вторая половина U – фактически есть исходное состояние |ψ>, но находящееся в точке времени, в которой оно, |ψ>, ещё не было достигнуто (не было доступно). Фактически это означает квантовую телепортацию |ψ> в прошлое. t обозначает стрелу времени. Вертикальные линии от U и n в интерпретации авторов схемы это ещё и своего рода отражения мировых линий систем (или частиц), часть из которых попадает в петлю CTC, а часть избегает её (иллюстрация Seth Lloyd et al.).


"Квантовые путешествия во времени могут иметь место даже в отсутствие классического пути из будущего в прошлое, — говорят авторы новой работы. — Так как теория P-CTC опирается на постселекцию, она обеспечивает самосогласованное разрешение парадоксов: всё, что происходит в P-CTC, также может произойти и в обычной квантовой механике с некоторой конечной вероятностью".


Иными словами, всё, что может случиться после запуска машины времени, — могло бы произойти и без неё. Или наоборот — после запуска машины не может случиться ничего, что привело бы к парадоксу.


Скажем, если вы отправились в прошлое, чтобы убить дедушку, тем самым вы вычеркнете собственное последующее рождение, а значит, и своё это путешествие в прошлое, а следовательно, и убийство дедушки, и потому всё же родитесь, чтобы отправиться в прошлое... Это и есть парадокс.


Согласно же Ллойду сама природа позаботится о цензуре парадоксов. Так что, если вы всё же построите машину времени и полетите на ней в прошлое с коварным замыслом, то кýпите в магазине бракованный револьвер, а если не бракованный, то дефектный патрон, а если не дефектный, то опоздаете на нужный поезд, а если нет, то промахнётесь, а если прицелитесь точно — с крыши упадёт камень и собьёт пулю с траектории. И так далее до бесконечности. В общем, дедушку вы не убьёте, для вас он будет "супергерой в классическом голливудском боевике".


Это предположение о "самообороне" Вселенной от парадоксов Ллойд и его команда проверили в опытах с группой фотонов. Они не отправляли их в прошлое, но, комбинируя квантовые состояния, приближали их к ситуации, которая была бы для частиц идентична парадоксу с убийством дедушки.


Оказалось, что чем ближе к парадоксальному состоянию физики подводили всю систему частиц, тем реже удавался этот опыт. Это привело учёных к выводу, что путешествия во времени могли бы иметь сходный естественный "предохранитель".


Ещё одним привлекательным моментом новой "машины" является то, что для её работы нет необходимости привлекать червоточины, недра чёрных дыр, экзотическую материю и отрицательную энергию. "Вполне возможно, что частицы и, в принципе, человек могут перемещаться по туннелю из будущего в прошлое", — оптимистично заключают исследователи.

• Обсуждение • Распечатать • Отправить ссылку • На обложку