Светское государство. Ответы на вопросы urokiatheisma denga

 Начало статьи здесь

Пузыри вакуума и прочие возбуждения

Помимо черных дыр возможны и другие неприятности. Одна из них вакуумные пузыри. Проблема с ними состоит в том, что гипотетический физический вакуум обладает, согласно расчетам, огромной энергией. Отсюда следует вывод: он на­ходится в метастабильном состоянии. И значит, есть какое-то стабильное состояние с меньшей энергией. Некоторые ученые предполагают, что столкновение тяжелых частиц с высокой энергией способно так возбудить вакуум, что он перелетит ба­рьер, отделяющий метастабильное состояние от стабильно­го. Получившийся зародыш низкоэнергетического стабильного вакуума затем станет расти и вскоре переформатирует весь наш мир подобно тому, как покрывается льдом озеро пере­охлажденной воды, в которое бросили палку.

От возбуждения вакуума могут происходить и другие непри­ятности. Тем более что никто не знает толком, какие вирту­альные частицы способен родить вакуум. Хорошо, если все они известны. А если нет? Тогда открывается простор для новых гипотез. Например, бывший школьный учитель физи­ки из Феодосии И.Ю.Горелик предположил, что при сильном возбуждении вакуума столкновением частиц с энергией в 0,25 ТэВ способна родиться магнитная дыра: объект, обладающий огромным магнитным полем, которое будет гораздо легче, чем черная дыра захватывать вещество и неограниченно ра­сти. Поскольку магнитная дыра Горелика похожа на диск, она будет выглядеть как нечто неравноосное. И действительно, многие кандидаты в черные дыры обладают аккреционным диском на экваторе и двумя джетами быстрыми потоками вещества и излучения, идущими от полюсов. По мнению Го­релика, именно так и должна выглядеть магнитная дыра — гравитация вдоль ее главной плоскости притягивает веще­ство, а магнитное поле поперек нее отталкивает продукты распада ядерного вещества. Согласно традиционной точке зрения, джеты черных дыр одно из последствий наличия у нее мощного магнитного поля. Основываясь на своей гипо­тезе, И.Ю.Горелик призывает запретить работу ускорителейна энергиях выше 0,25 ТэВ и в качестве союзника пытается привлечь к борьбе Прокуратуру РФ.

К магнитной дыре близко примыкает магнитный монополь, придуманный из соображений симметрии: раз есть электричес­кий заряд, должен быть и магнитный, обладающий лишь одним магнитным полюсом. В некоторых моделях мира монополь, близко подойдя к ядру, способен вызывать превращение его протонов в электроны и, стало быть, распад вещества. Это от­нюдь не маргинальная идея, такой эффект теоретически пред­сказал в 1981 году академик В.А.Рубаков. Найти монополь пока не удалось, но есть предположение, что коллайдер вполне спо­собен его создать. Если эта частица окажется стабильной и бу­дет обладать скоростью меньше первой космической, то, упав в центр Земли под действием гравитационного поля, она станет разрушать вещество до тех пор, пока все не разрушит. Так тео­ретические построения двадцатипятилетней давности привели ко вполне конкретным опасениям общественности.

Капли странной материи

Еще одна гипотетическая опасность капли странной мате­рии. История с ней начинается в шестидесятых годах прошло­го века, когда физики стали получать на ускорителях какие-то странные частицы, не вписывающиеся в существовавшую тог­да модель материи, предполагавшую наличие двух кварков — верхнего и нижнего. Чтобы объяснить появление странных ча­стиц, физики ввели в теорию новый кварк, назвав его «стран­ным». Есть подозрение, что при определенных условиях обра­зованная ими материя может стать более стабильной, нежели ядерная. И тогда последняя, соприкоснувшись с куском стран­ной материи, тоже станет странной.

Странная материя может образоваться в одном из экспери­ментов Большого адронного коллайдера при попытках по­лучить кварк-глюонную плазму в столкновении ядер свинца. При этом возникает много кварков, как верхних и нижних, так и странных, а при остывании плазмы они могут объединяться в необычных сочетаниях.

Аргументы против этого типа катастрофы подробно обсуж­дали Р.Л.Яффе с коллегами в статье, о которой говорилось в начале. Кратко, они звучат так. Никто и никогда не видел сво­бодно летающие капли странной материи в космосе. Более того, есть доводы в пользу того, что она может стать устойчи­вой только при огромных давлениях, вроде тех, что существу­ют в центре нейтронной звезды. Высокие же энергии столкно­вения в Большом адронном коллайдере делают ее появление еще более невероятным как если бы в раскаленной печи по­явился кусок льда.

Бомбардировка поверхности Луны тяжелыми ядрами в со­ставе космических лучей в течение многих миллиардов лет под­тверждает: создать стабильную странную материю в опытах на коллайдере невозможно.

Эксперимент на миллиарды лет

Глядя на выстроенное из смелых гипотез шаткое здание гря­дущих катастроф, впору ужаснуться и задать вопрос: так что же, непродуманный эксперимент все-таки опасен? Вдруг у нас как раз и есть пятимерный скомканный мир, в котором черная дыра растет столь быстро? Вдруг вакуум возбудится? На этот вопрос есть ответ: опасности нет никакой, и это следует из эк­спериментов, поставленных самой природой.

Многие миллиарды лет по Вселенной со скоростью, близкой к скорости света, летят космические лучи потоки протонов, электронов, ядер легких и тяжелых элементов. Они обладаютвесьма широким спектром энергий: есть в них и частицы с энер­гией в ГэВы, есть и в ТэВы, есть и в сотни миллионов ТэВ. Под­счет лучей показывает, что на Земле за 4 миллиарда лет слу­чилось 1022 столкновений, подобных тем, что будут произве­дены в коллайдере на максимальных энергиях. На Солнце этих событий было еще больше. И ничего, Земля крутится, Солнце светит, небо усыпано звездами, а не черными дырами. Зна­чит, черные дыры в коллайдере либо не возникнут, либо испа­рятся, не наделав беды, вакуум останется метастабильным, странная материя, наоборот, стабильной не станет, а монопо-ли и прочие в большей или меньшей степени фантастические объекты не родятся.

Довод сильный (еще бы, эксперимент не гипотетические рассуждения в духе «если бы да кабы»), но и на него есть свои контраргументы. Дело в том, что быстрая космическая части­ца налетает на фактически неподвижную частицу в атмосфере Земли, и такое столкновение не может погасить огромную ско­рость. Поэтому, если черная дыра возникнет, она за сотые доли секунды, не успев набрать и килограмма массы, вылетит из Земли и полетит дальше в космос, где, скорее всего, испарит­ся по механизму Хокинга. А вот в коллайдере сталкиваются встречные пучки, разогнанные до одинаковых скоростей. Вся их кинетическая энергия может перейти в энергию удара (соб­ственно, для этого их и сталкивают), скорость родившейся чер­ной дыры окажется меньше первой космической. Тогда она упадет в центр Земли (где сила тяжести равна нулю), станет там болтаться под действием Солнца, Луны, других планет и поглощать материю.

Для ответа на такое предположение Гиддингс с Мангано по­считали скорость торможения гипотетической дыры в веще­стве и нашли, что если она появится от столкновения косми­ческих лучей, то обязательно затормозится в белых карликах, в крайнем случае в сверхплотном веществе нейтронных звезд. Тогда во Вселенной не должно быть таких объектов с возрастом более сотни миллионов лет. А их возраст, по дан­ным астрономов, измеряется миллиардами лет. Значит, вывод о безопасности экспериментов справедлив.

Есть управа и на дыру Плаги. Если б такая дыра могла обра­зоваться, она возникла бы и от космических лучей. При около­световой скорости за отведенные ей до катастрофы три мили-секунды дыра погрузится всего на тысячу километров в глубь Земли не заметить ее чудовищное излучение было бы нельзя. Значит, параметры нашего мира не столь экстремаль­ны, как принятые для расчета. А при других параметрах дыра окажется не такой опасной, а может быть, и вовсе незаметной.

Дальнейшая дискуссия уходит в рассуждения о том, что звез­ды очень даже взрываются, причем довольно часто, о чем мож­но судить по гамма-всплескам, а взрывающиеся планеты мы не видим, зато у нас под боком, за орбитой Марса, есть остан­ки Фаэтона. При всей неопровержимости этих утверждений приписать подобные эффекты именно последствиям столкно­вений высокоэнергетичных космических лучей не очень про­сто требуется громоздить очередное шаткое здание из ги­потез.

Гипотетическая наука

Начало работы новой экспериментальной установки в области физики высоких энергий уже традиционно вызывает всплеск панических настроений: рванет или не рванет. Появилась эта традиция, видимо, в начале XX века, когда физики обсуждали, вызовет или не вызовет цепную реакцию вещества Земли взрыв атомной бомбы. По мере развития физики список по­тенциально опасных объектов расширился, и чем глубже внутрь материи продвигается теория, тем больше их становится. От­сюда можно сделать предположение, что в формировании но­вых физических мифов повинна не психика людей, а именно сама теория.

В самом деле, после того, как в целом к восьмидесятым го­дам XX века была построена Стандартная модель, которая оп­ределила кварковое строение барионов, расклассифицирова-

ла элементарные частицы и определила их число, появилось несколько новых направлений теоретической мысли, описы­вающих физику за пределами Стандартной модели. В них одна гипотеза громоздится на другую и гипотезой же подкрепляет­ся, тогда как всем известно, что подкреплять теоретические рассуждения надо экспериментом. Увы, имеющиеся экспери­менты во многих случаях выдвинутые гипотезы не подтверж­дают, отчего приходится идти на хитрости, возможность кото­рых связана с так называемыми внутренними параметрами те­ории. Они есть во многих теориях хоть суперструн, хоть кван­товой гравитации, хоть многомерных пространств, хоть парал­лельных миров, а равно и во многих других, носящих гипоте­тический характер. Для того чтобы такие теории описывали не какой-то абстрактный мир, а именно наш, нужно придать этим параметрам численные значения, соответствующие действи­тельности, данной нам в ощущениях, то есть эксперименталь­ным результатам.

Однако, как оказалось, данные экспериментов можно трак­товать двояко, и зачастую если эксперименты не дают тех эф­фектов, которые позволяют вычислить параметры теории, из этого вовсе не следует, что теория неверна. Возможен и дру­гой вывод значения параметров ниже точности проведен­ных экспериментов. Из этого правила есть редкие исключения. Например, эфирную теорию отвергли, проведя измерения эфирного ветра с точностью хорошо, если 10'5, а вот теорию гравитационных волн признали верной, хотя с точностью 10'14 они не обнаружены. Что делают в том случае, если теория, при­знанная верной, не дает экспериментальных эффектов? Изме­няют условия эксперимента. Например, в случае гравитацион­ных волн увеличивают чувствительность антенн. В случае скры­тых измерений увеличивают мощность ускорителей и точ­ность измерения гравитации в надежде выйти на след.

Естественно, что отсутствие численных значений парамет­ров достаточно сложных моделей дает простор для разного рода фантазий. При этом чем больше уровней в пирамиде ги­потез, тем больше возможностей для фантазий. Почему мно­гие сомневаются в механизме Хокинга? Потому, что он описы­вает поведение гипотетического объекта, дающего излучение с гипотетическим составом частиц и спектром, который никем не измерен. При тщательном рассмотрении выясняется, что у Хокинга не все ясно с энтропией. Чтобы разрешить противо­речие между механизмом поведения гипотетического объек­та и насквозь экспериментальной термодинамикой, американ­ский физик Хуан Малдасена привлекает гипотетическую мо­дель суперструн и строит гипотетическую поправку к механиз­му Хокинга. И это не последние уровни гипотетичности в про­блеме черных дыр. Очевидно, что правильным подбором па­раметров на каждом уровне гипотетичности можно получить все что угодно. Аналогичная история и с возбуждениями ваку­ума. Если из-за неполноты знаний об этом объекте дозволено получить (на бумаге) все что угодно, то кто-нибудь обязатель­но этим воспользуется и получит самое неприятное из этого «чего угодно», причем никто заранее не сможет сказать, сколь реален предполагаемый ход событий. Видимо, только строгое требование опоры на эксперимент да возвращение лезвия Оккама в теоретическую физику способны ограничить возмож­ности для мифотворчества.

После многочисленных аварий опыты на коллайдере возоб­новились. Энергия столкновений частиц уже превысила порог в тераэлектронвольты, то есть физики вошли в неведомую им область высоких энергий. В концу года мощность столкнове­ний должна выйти на проектные 14 ТэВ. После этого, скорее всего, будут сделаны новые ограничения на внутренние пара­метры физических теорий, хотя было бы лучше, если некото­рые фантазии вообще потеряют право на существование. Од­нако дискуссия о безопасности, которая заставляет по-ново­му взглянуть на последствия теоретических построений, не­сомненно, поможет лучше понять устройство нашего мира.

 Кандидат

физико-математических наук С.М.Комаров (Источник: Химия и жизнь N1- 2010 )

 

 -----------------------------------------------------

 

Если вы идете на день рождения или дарите подарок сослуживцам по работе, то стоит задуматься о красивой упаковке. Дарить подарок в пакете из универсама - это все-таки несколько безвкусно. Магазин "Подарупак" предлагает на продажу коробки картонные подарочные http://www.podarupak.ru/katalog/korobki_podarochnye

на любой вкус самых разнообразных расцветок.  Заходите и покупайте!

aD