Адронний колайдер постійно ламається, тому що знищує сам себе з майбутнього?
Більш ніж через рік після поломки Великого адронного колайдера (ВАК), коли сажа та рідкий гелій зупинили його роботу, найбільший і найдорожчий у світі фізичний експеримент знову розпочав роботу. Протони нарешті почали зіштовхувати в підземному тунелі поблизу Женеви - щоб дослідити сили і частинки, які домінували протягом перших трильйонів секунди Великого вибуху. І настав час для перевірки однієї з найдивніших наукових теорій. "Я не маю на увазі теорії про інші виміри часу і простору, чорну матерію чи навіть "чорні дірки, які пожеруть Землю", - пише науковець Денніс Овербай. - Ні, я маю на увазі ідею про те, що робота неспокійного колайдера саботується його власним майбутнім".
Підготувала: Оксана ДУТЧАК
Двоє фізиків висунули ідею, що гіпотетичний бозон Гіґґса, який вчені сподіваються отримати за допомогою колайдера, можливо, є несумісний із законами природи.
Причому несумісний настільки, що сам акт його утворення поверне час і зупинить колайдер іще до того, як він зможе його утворити – як у відомому жарті про космонавта, який повертається в минуле, щоб убити свого дідуся.
Гольґер Бех Нільсен з Інституту Нільса Бора в Копенгаґені та Масао Ніномія з Інституту теоретичної фізики Юкави в Кіото (Японія), висунули цю ідею в серії статей під заголовками типу «Тест впливу майбутнього у Великому адронному колайдері» і «В пошуках впливу майбутнього у ВАК», які вивішувались на веб-сторінці фізиків-науковців протягом останніх півтора років.
Згідно з так званою Стандартною моделлю, якa домінує у фізиці, бозон Гіґґса відповідає за наявність маси в інших елементарних частинках.
«Ми маємо передбачити, що всі машини, які задумані для створення бозона Гіґґса буде переслідувати невезіння», - написав в одному електронному листі Нільсен. В одному неопублікованому есе він сказав про цю теорію: «Ну, можна навіть майже сказати, що ми маємо модель Бога». Науковці здогадуються, продовжував він, «що Він скоріше ненавидить частинки Гіґґса і старається уникати їх».
Такий вплив із майбутнього може пояснити, чому розробка американського Надпровідного суперколайдера, який також був задуманий для виявлення частинок Гіґґса, була зупинена в 1993 після того, як мільярди доларів вже були витрачені – подія настільки малоймовірна, що Нільсен називає її «анти-дивом».
Вам може здатися, що поява цієї теорії є ще одним доказом того, що люди мали багато часу – можливо надто багато часу – для роздумів над наслідками запуску колайдера (з англійської - "зіштовхувач"), який розроблявся 15 років і коштував 9 мільярдів доларів.
Колайдер був побудований CERN - Європейською організацією з ядерних досліджень - для того, щоб розганяти протони до енергії в сім трильйонів електрон-вольт довкола 18-мильного підземного тунелю, а потім зіштовхувати їх, створюючи ситуацію, що нагадує гіпотетичний стан під час Великого вибуху, в якому, за теорією, утворився цілий Усесвіт.
Офіційно, інженери CERN сподіваються почати зіштовхувати протони з початковою енергією в 450 мільярдів електрон-вольт в грудні - і поступово збільшувати енергію, допоки енергія кожного протону не сягне 3,5 трильйонів електрон-вольт, і тоді після короткої різдвяної перерви за справу може взятися справжня фізика.
Можливо. Але перед кожним "справжнім" експериментом колайдер ламається.
Нільсен і Ніномія почали висловлювати свою фаталістичну версію навесні 2008 року. А через півроку, восени 2008-го, після запуску колайдера, контакти між магнітами поплавились і вивели колайдер із робочого стану більш ніж на рік.
Нільсен назвав це «курйозом, який міг змусити нас самих повірити у власну теорію».
Він погодився, що скептицизм доречний. Врешті-решт більшість великих наукових проектів, включаючи космічний телескоп Габбл, мали періоди схожих невезінь.
А тим часом CERN зазнає нових ударів: влітку французька поліція заарештувала фізика елементарних частинок, який працює над одним із експериментів колайдера, за підозрою в змові з південноафриканським крилом Аль-Каїди.
Нільсен і Ніномія запропонували свого роду тест: хтось у CERN має почати гру на везіння, вправу на витягування карт (можливо з використанням генератора довільних чисел) для того, щоб відрізнити невезіння від майбутнього.
Якщо наслідок цієї гри буде досить малоймовірним – скажімо, учений витягне єдину пікову карту в колоді зі ста мільйонів черв – то можна бути певним, що машина або взагалі не запрацює, або запрацює на настільки малих потужностях, що це не дозволить виявити бозон Гіґґса.
Звичайно ж, це божевілля – і така поважна організація, як CERN, не повинна і не буде у своїх інвестиціях покладатися на підкидання монетки.
Але божевілля має довгу історію в фізиці, яка цілкoм серйозно говорить про котів, які є мертвими та живими водночас, про космонавтів, для яких час іде по-іншому, та про антигравітацію у всесвіті.
Як казав Нільс Бор, земляк Нільсена і один із засновників квантової теорії, одному колезі: «Ми всі згідні, що твоя теорія божевільна. В чому ми не можемо дійти згоди – то це в тому, чи достатньо вона божевільна, щоб мати шанс виявитися правильною».
Нільсен має досвід у цій сфері.
Він відомий у фізиці як один із засновників теорії струн – котру тепер розглядають цілком серйозно і вивчають в університетах – і оригінальний мислитель, «один із тих надзвичайно розумних людей, які старанно і невідступно розвивають божевільні ідеї», як сказав Шон Керролл, фізик із Каліфорнійського інституту технологій і автор книги про час «Від вічності дотепер», яка скоро побачить світ.
Суть іншого проекту Нільсена полягає в спробі довести, що всесвіт у теперішній формі, з усіма його видимими закономірностями, міг виникнути на основі чистих випадковостей – цю тему він називає «випадкова динаміка».
Нільсен усвідомлює, що ця нова теорія від нього й Ніномії має присмак подорожей в часі – старої ідеї, яка останніми роками стала респектабельним об’єктом дослідження.
І хоча повернення в минуле і вбивство власного дідуся є парадоксом, фізики погоджуються, що повернення в минуле і порятунок того ж таки дідуся не є парадоксом. (Схоже, повернутись у минуле можна, але от убити там дідуся виявиться неможливим через «дивовижні збіги»).
У випадку бозона Гіґґса і колайдера все виглядає так, ніби щось повертається в минуле і рятує Всесвіт від запуску апарата, який може цей Всесвіт убити. Проте чому бозон Гіґґса має привести до катастрофи – незрозуміло. Ймовірно, якби ми це знали, то не намагалася б його створити.
Ми зазвичай припускаємо у повсякденні, що минуле впливає на майбутнє, а не навпаки. Але це не обов’язково так у фізиці Ньютона чи Ейнштейна.
На переконання фізиків, щоб описати те, що відбувається в будь-який момент із яблуком чи з мільярдом галактик всесвіту – потрібно знати закони, які описують, як змінюються речі, і точку, де ці речі беруть початок (але не всі згодні, чи є такі закони і така точка). А ця точка - це так звані граничні умови – чи то яблуко за два метри над вашою головою, чи Великий вибух.
Як зазначає Нільсен та інші, рівняння працюють також, якщо граничні умови стосуються умов у майбутньому (яблуко на вашій голові), а не в минулому – якщо вважати фундаментальні закони фізики реверсивними: а більшість фізиків вважають їх такими.
«Для тих із нас, хто вірить у фізику», – якось написав Ейнштейн своєму другові, - «розмежування між минулим, теперішнім і майбутнім є лише ілюзією».
У романі Курта Воннегута «Сирени Титану» вся історія людства зводиться до доставки шматка металу, який за розміром і формою нагадує консервний ніж, інопланетянину на місяць Сатурна, щоб він зміг відремонтувати свій космічний корабель і полетіти додому.
Чи чекає на колайдер така ж благородна або скромна доля – чи будь-яка доля в принципі – ми ще побачимо. А може, буде як у пісні Гадюкіних: «Карпати знов програли в футбол».
