Я буду жёстче всего к себе. Я вполне ожидаю, что некоторые читатели зададут мне вопрос: «Если ты такой умный, почему ты не сделал ничего лучше, чем струнные теоретики?» И они будут правы. Поскольку, в конце концов эта книга является формой отсрочки. Конечно, я надеялся, когда писал её, сделать путь более лёгким для тех, кто идёт следом. Но моё ремесло в теоретической физике и моя настоящая работа заключается в завершении революции, которую начал Эйнштейн. Я не сделал эту работу.
Так что я собираюсь делать сам? Я иду пытаться использовать преимущества хорошей судьбы, которую подарила мне жизнь. Для начала я иду раскапывать мою старую статью «К взаимосвязи между квантами и тепловыми флуктуациями» и читать её. Затем я иду выключать телефон и БлэкБерри, ставить что-нибудь из Бебель Жильберто, Эстеро или Рона Секссмита, увеличивать уровень звука, вытирать начисто доску, добывать где-нибудь хороший мел, открывать новую записную книжку, брать мою любимую ручку, садиться и начинать думать.
Комментарии и ссылки
Введение
[1] Mark Wise, «Modifications to the Properties of the Higgs Boson,» <Изменения к свойствам бозона Хиггса>, сообщение на семинаре, Март, 23, 2006. Доступно на http://streamer.perimeterinstitute.ca/mediasite/viewer/FrontEnd/Front.aspx?&shouldResize=False.
[2] Brian Greene, The Fabric of the Cosmos: Space, Time and the Texture of Reality, <Ткань космоса: Пространство, время и структура реальности> (New York: Alfred A. Knopf, 2005), стр. 376
[3] Gerard T'Hooft, In Search of the Ultimate Building Blocks, <В поиске первичных строительных блоков> (Cambridge: Cambridge University Press, 1996), стр. 163.
[4] Цитируется по New Scientist, «Nobel Laureate Admits String Theory Is in Trouble», <Нобелевские лауреаты признают, что теория струн в неприятностях>, Декабрь, 10, 2005. Это вызвало некоторую полемику, как пояснил Гросс в своём замечании на открытии 23й Иерусалимской зимней школы по теоретической физике, (полный текст доступен на http://www.as.huji.ac.il/schools/):
«Что я на самом деле об этом думаю, так это то, что мы ещё не знаем ответа как на то, что есть теория струн, так и на то, является ли она окончательной теорией или в ней что-то пропускается, и мы, кажется, стоим перед необходимостью глубоких концептуальных изменений… именно в отношении природы пространства и времени. Но [это] далеко не доказательство, что мы должны остановить разработку теории струн — она потерпела неудачу, она закончилась, — это замечательный период.»
[5] J. Polchinski, сообщение на 26й Летнем институте по физике частиц Стэнфордского линейного ускорительного центра, 1998, [http://arxiv.org/abs/hep-th/9812104].
[6] http://motls.blogspot.com/2005/09/why-no-new-einstein-ii.html.
[7] Lisa Randall, «Designing Words,» <Интригующие слова>, в Intelligent Thought: Science Versus the Intelligent Design Movement <Умные мысли: наука против движения в поддержку разумного плана>, ed. John Brockman (New York: Vintage, 2006).
1. Пять великих проблем теоретической физики
[8] John Stachel, «How Did Einstein Discover Relativity?» <Как Эйнштейн открыл теорию относительности?> http://www.aip.org/history/einstein/essay-einstein-relativity.htm. Я должен отметить, что некоторые философы науки относятся к ОТО как к, по меньшей мере, отчасти конструктивной теории; для целей нашего обсуждения это теория принципов, поскольку она описывает, как должны описываться пространство, время и движение, какую бы материю ни содержала вселенная.
2. Красивый миф
[9] Читатель должен заметить, что мой разговор об этой истории изрядно упрощает её, чтобы доказать главное положение. Имеются другие важные эксперименты, которые были проведены со светом, проходящим через текущую воду, или с влиянием относительного движения Земли и звёзд на наблюдения звёздного света. Эйнштейн был также не единственный, кто понял, что правильный ответ содержит выбор принципа относительности, то же сделал великий французский математик и физик Анри Пуанкаре.
3. Мир как геометрия
[10] Я должен сознаться, что Нордстрём решал проблему не так. Но он упустил эту возможность. Это был способ, принятый более поздними сторонниками дополнительных измерений, и он является усовершенствованием того, что сделал Нордстрём.
[11] Тут имеется пояснение, которое заключается в том, что это применимо только к наблюдениям, которые имеют место в малых областях пространства на протяжении малых промежутков времени. Если вы падаете достаточно далеко, чтобы видеть, что сила гравитационного поля изменяется, вы можете различить гравитацию и ускорение.
[12] Эксперт может предпочесть здесь более точное понятие инерции, но я нахожу, что это затруднит неподготовленных читателей.
[13] Исключая, конечно, как мы видели, случай тёмной материи и тёмной энергии.
[14] Цитируется по Hubert F.M. Goenner, On the History of Unified Field Theories (1914–1933), <К истории единых теорий поля (1914–1933)>, стр.30. http://relativity.livingreviews.org/Articles/lrr-2004-2/index.html (2004).
[15] Там же, стр. 38–39.
[16] Там же, стр. 39.
[17] Там же, стр. 35.
[18] Цитируется по Abraham Pais, Subtle Is The Lord, <Бог изощрён> (New York: Oxford Univ. Press, 1982), стр.330.
[19] Там же, стр.332.
[20] Там же.
[21] Там же, стр. 334.
4. Объединение становится наукой
[22] Те читатели, кому интересно узнать больше, могут прочитать о калибровочной симметрии в главе 4 моей книги 1997 года The Life of the Cosmos <Жизнь космоса> (NewYork: Oxford University Press).
[23] Хотя нам это не понадобится, некоторые читатели могут пожелать узнать больше о том, как работает калибровочный принцип. Вот ключевая идея: обычно ориентации, которые определяют симметрию, применяются к системе в целом. Чтобы показать, что объект симметричен относительно вращения, вы одновременно поворачиваете весь объект. Вы не можете вращать только часть мяча. Но есть специальные случаи, в которых симметрия работает, даже если вы применяете её к части системы. Такие симметрии называются локальными симметриями. Это кажется противоречащим интуиции; как это может работать? Оказывается — и это та вещь, которую тяжело объяснить без математики, — что она работает, если разные части системы действуют на другие с помощью определённых сил. Это и есть калибровочные силы.*
* Неплохое изложение сути калибровочного принципа можно, например, посмотреть здесь: http://nuclphys.sinp.msu.ru/zgauge/index.html — (прим. перев.)
[24] Ещё раз, история более сложна, чем моё обобщение. Теории Янга-Миллса на самом деле были открыты в контексте единых теорий с дополнительными измерениями в 1920х, но оказались забытыми, что привело к их повторному открытию Чен Нинь Янгом, Робертом Миллсом и другими в 1950х.
[25] Главная тема книги The Life of the Cosmos <Жизнь космоса> заключалась в следствиях из этих изменений.
5. От объединения к суперобъединению
[26] Y. Nomura and B. Tweedie, [http://arxiv.org/abs/hep-ph/0504246].
[27] P. Frampton, e-mail (использовано с разрешения автора).
6. Квантовая гравитация: развилка на дороге
[28] Эйнштейн, «Approximate Integration of the Field Equations of Gravitation,» <Приблизительное интегрирование полевых уравнений гравитации>, Sitzungberichte der Preussische Akademie der Wissenschaften (Berlin, 1916), <Сообщение о заседании Прусской Академии наук (Берлин, 1916)>, стр. 688-96. По поводу ранней истории квантовой гравитации см. John Stachel, введение и комментарии к части V Conceptual Foundations of Quantum Field Theory, <Концептуальные основы квантовой теории поля>, ed. Tian Yu Cao (Cambridge, U.K.: Cambridge University Press, 1999).