Когда вы представляли себя взрослым, возможно, вы представляли себе, что будете искушенным. Разумный. Городской, даже. Из тех взрослых, которые ходили на званые обеды и сладкими словами говорили о философии, злободневных темах, важных научных вопросах.
Потом вы выросли и обнаружили, что, когда вы шли к другу на барбекю на заднем дворе (душные званые обеды, как оказалось, в основном вымысел), вместо этого вы кричали на своих детей, чтобы они слезли с кучи компост, вызывая сочувствие по поводу необходимости переделывать крышу и пытаясь не показать, что вы не помните имя человека, с которым разговариваете.
Другими словами, вам может понадобиться немного больше интеллекта и гораздо меньше медовых крылышек для барбекю. В следующий раз попробуйте ответить на этот вопрос, чтобы развеять сонливость: могут ли суперсимметрия и мультивселенная быть правдой?
Чтобы разобраться, начнем с урока по суперсимметрии. Чтобы понять суперсимметрию, вы должны сначала понять, что она - сама по себе - не является «теорией». Суперсимметрия - это расширение того, что мы называем Стандартной моделью, которая сообщает физикам, какие существуют частицы и как они работают на фундаментальном уровне. По сути, на него приходится 12 фундаментальных частиц и четыре силы, с которыми они взаимодействуют.
Стандартная модель, к сожалению, не может объяснить действительно надоедливые несоответствия в работе Вселенной. Например, у него нет никакого решения для того, что такое темная материя: это до сих пор невидимая переменная, которая, кажется, населяет более четверти нашей Вселенной.
Суперсимметрия пытается заполнить пробелы в Стандартной модели, говоря, что на каждую известную частицу материи, которая у нас есть, существует гораздо более тяжелая частица взаимодействия, и наоборот. Эти «суперпартнеры» очень помогли бы понять Стандартную модель. Они также помогли бы объяснить такие вещи, как темная материя, поскольку самый легкий суперпартнер был бы хорошим кандидатом на загадочное вещество.
Возможно, даже лучше для физиков, которым до сих пор нравилось подтверждать естественные ответы на вопросы физики, суперсимметрия могла бы обеспечить элегантное решение недостатков Стандартной модели. Это будет работать с математическими уравнениями, а также идеально сбалансирует массу бозона Хиггса с тем, что мы наблюдали, объясняя, таким образом, почему бозон Хиггса намного легче, чем предсказывает только Стандартная модель. Было бы чисто и аккуратно.
И тем не менее, с суперпартнерами возникает явно запутанная проблема. Крошечная деталь заключается в том, что их, кажется, не существует, по крайней мере, не в тех столкновениях протонов, которые привели нас к бозону Хиггса. Вот где все математические модели предсказывают, что они должны быть, но это не так. Вам не нужно быть физиком элементарных частиц, чтобы понимать, что проблема заключается в том, что чего-то не существует там, где вы ожидаете его найти.
Однако физики не полностью сдались. Большой адронный коллайдер должен столкнуться при более высоких энергиях, когда он снова включится в 2015 году, и многие надеются, что столкновения приведут к некоторым интересным явлениям, включая обнаружение суперчастиц с более высокими массами, чем это было возможно в столкновениях, сделанных до сих пор.
Однако другие физики ищут другие объяснения на случай, если суперсимметрия окажется несбыточной мечтой. Скажи привет мультивселенной.
В частности, поздоровайтесь с мультивселенной. Их много. Основная идея мультивселенной состоит в том, что наша вселенная - всего лишь одна из бесконечного бульона из… ну, вещи? Как бы то ни было, все эти мультивселенные сложились так, как они сложились, по своим законам, случайным образом. Нашей Вселенной посчастливилось оказаться именно тем, что создало нас и весь остальной мусор в космосе. Что может показаться вам и мне особенным и забавным - я имею в виду, посмотрите, какими удивительными и отличными мы должны быть от всех этих глупых вселенных! - но для многих физиков мультивселенная - это беспорядочный, беспорядочный ребенок.
Подумайте поближе о том, что означает пребывание в мультивселенной. Суперсимметрия является прощальным выступающим в классе. У нее есть фундаментальная материя и силы, которые работают в согласии друг с другом, чтобы гарантировать нам, что она предсказуема и постоянна. Multiverse, с другой стороны, в основном выпил энергетический напиток, прошел SAT и получил высший балл. Может быть, он догадался; может быть, он действительно знал все ответы. Это не имеет значения. Но мы можем легко проследить успех суперсимметрии в том, что она методична и предсказуема, в то время как мультивселенная не имеет рекордов для такого блестящего изучения - вместо этого все это случайность..
Некоторых ученых это глубоко тревожит. Если мы являемся частью вселенной, где все работает так, только потому, что здесь все работает случайным образом, зная, что в другой вселенной они работают по-другому, просто потому, что они могут с таким же успехом сдаться. Какой смысл выяснять это, если это не что иное, как случайность? Все это подразумевает, что мы все время задавали неправильные вопросы. Это не «Почему мы наблюдаем, как Вселенная действует таким образом?» но, возможно, «Как действует другая вселенная?»
Итак, теперь, когда мы понимаем суперсимметрию и идею мультивселенной, есть ли у нас надежда попытаться их примирить? Во-первых, важно помнить, что мы говорим о теориях, выходящих за рамки Стандартной модели - ни суперсимметрия, ни мультивселенная не пытаются идентифицировать или даже определить фундаментальные частицы, которые мы непосредственно наблюдали. Это всего лишь два способа выяснить, почему фундаментальная материя и силы взаимодействуют именно так.
И в некотором смысле мы можем сократить наш вопрос до простого: «Может ли суперсимметрия существовать в мультивселенной?» Ответ на это: Абсолютно. Как мы уже говорили, идея мультивселенных оставляет открытым бесконечное количество вселенных. Как они устроены, то есть работают ли они так же, как у нас, или по-другому, или примерно так же, или немного по-другому, - совершенно открытый вопрос. Разумно предположить, что если бы существовало бесконечное количество вселенных, одна из них могла бы действовать суперсимметрично. В другой вселенной может случиться все что угодно, и если их будет достаточно - все будет.
Суперсимметрия, помните, создала бы естественный - и, надеюсь, наблюдаемый - порядок в том, как частицы и силы действуют в нашей Вселенной. Это не теоретическое представление о природе космоса, в отличие от мультивселенной. Таким образом, суперсимметрия и мультивселенная не совсем исключают друг друга, и они предлагают некоторые решения сходных вопросов. Но они имеют дело с достаточно разными идеями, которые теоретически могут иметь место одновременно.
Примечание автора: могут ли одновременно существовать суперсимметрия и мультивселенная?
Также важно отметить, что существование некоторых моделей мультивселенной (имейте в виду, что их много) на самом деле зависит от суперсимметрии. Некоторые даже утверждают, что обнаружение суперсимметрии было бы аргументом в пользу теории струн, которая в некоторых итерациях является частью модели мультивселенной.