Олег Фейгин - Феномен Мессинга. Как получать информацию из будущего? Страница 53

У тахионов есть еще одно забавное свойство. При введении в любую теорию они дестабилизируют «вакуум», т. е. самое низкоэнергетическое состояние системы. Если в системе присутствуют тахионы, значит, она находится в состоянии «ложного вакуума», а следовательно, нестабильна и будет разрушаться до состояния истинного вакуума.

Представьте себе плотину, которая удерживает воду в озере. Это и есть «ложный вакуум». Хотя плотина представляется вполне надежной, существует состояние с еще более низкой энергией. И если в плотине появляется трещина, вода начинает стремительно вытекать из озера и стекать на уровень моря – тогда-то система и достигает состояния истинного вакуума.

Точно так же считается, что Вселенная до Большого взрыва существовала в состоянии ложного вакуума, где были тахионы. Но их присутствие означало, что это не самое низкоэнергетическое состояние системы, а потому система нестабильна. Затем в ткани пространства-времени появилась крошечная «прореха», представляющая истинный вакуум. Прореха начала увеличиваться, появился пузырь. Вне пузыря тахионы по-прежнему существовали, но внутри их не было. С ростом пузыря появилась та Вселенная, которую мы знаем, – Вселенная без тахионов. Это и был Большой взрыв.

Одна из теорий, которую космологи воспринимают очень серьезно, состоит в том, что первоначальный процесс инфляции начал один-единственный тахион, известный как «инфлятон». Как мы уже упоминали, теория инфляционной Вселенной утверждает, что она возникла как крошечный пузырек пространства-времени, переживший сверхбыстрый период расширения (инфляции). Физики считают, что первоначально Вселенная существовала в состоянии ложного вакуума, где инфляционным полем был тахион. Но присутствие тахиона дестабилизировало вакуум, и образовались крошечные пузырьки. Внутри одного из этих пузырьков инфляционное поле оказалось в состоянии истинного вакуума. Этот пузырек начал стремительно раздуваться, пока не превратился в нашу Вселенную. Внутри нашего пузыря-вселенной инфляция исчезла, поэтому ее и не удается зарегистрировать в нашей Вселенной. Получается, что тахионы представляют собой причудливое квантовое состояние, в котором объекты движутся быстрее света и, быть может, даже нарушается причинность. Но тахионы давно исчезли, дав при этом, возможно, жизнь самой Вселенной.

Наверное, все это похоже на досужие рассуждения, которые невозможно проверить. Но первый эксперимент по проверке теории ложного вакуума начинается в 2008 г. с пуском в Швейцарии, в окрестностях Женевы, Большого адронного коллайдера. Одна из основных задач БАК – обнаружение бозонов Хиггса, последней до сих пор не найденной частицы Стандартной модели, последней детали научной головоломки. (Частица Хиггса так важна и так неуловима, что нобелевский лауреат Леон Ледерман назвал ее «частицей-богом».)

Физики считают, что бозон Хиггса начал свое существование как тахион. В ложном вакууме ни одна из субатомных частиц не имела массы. Но присутствие тахиона дестабилизировало вакуум, и Вселенная перешла в новое состояние, к новому вакууму, в котором бозон Хиггса обернулся обычной частицей. После этого перехода – из состояния тахиона в состояние обычной частицы – субатомные частицы приобретают массу, которую мы сегодня измеряем в лаборатории. Таким образом, обнаружение бозона Хиггса не только поставит на место последнюю недостающую деталь Стандартной модели, но и подтвердит, что тахионное состояние когда-то существовало, но позже трансформировалось в обычную частицу.

Подведем итог. Ньютонова физика полностью отвергает возможность предвидения будущего. Железное правило причины и следствия никогда не нарушается. Квантовая теория допускает иные состояния вещества, такие как антивещество, которое соответствует обычному веществу, движущемуся назад во времени, но принцип причинности не нарушается. Более того, антивещество в квантовой теории необходимо для восстановления причинности. Тахионы, на первый взгляд, нарушают принцип причинности, но физики считают, что они исполнили свое предназначение – запустили механизм Большого взрыва и исчезли из нашей Вселенной.

Так что предвидение будущего, похоже, исключается, по крайней мере в обозримом будущем, а это значит, что его следует отнести к III классу невозможности. Если когда-нибудь удастся доказать при помощи воспроизводимых экспериментов, что предвидеть будущее все же можно, современную физику придется пересматривать до самого основания.

Глава 16. Параллельные вселенные

Хотя мысль о высших пространственных измерениях – не подтвержденная экспериментом гипотеза, в глазах физиков она выглядит весьма убедительной. Она обещает отрубить головы дракону бесконечностей, как нить Ариадны ведет физиков к последовательной и самосогласованной теории вещества и поля. Трудно даже подумать, что столь плодотворная идея может оказаться всего лишь временной теоретической химерой.

И тогда крошечный участок Вселенной может внезапно расшириться и «образовать почку», пустить побег «дочерней» вселенной, от которой, в свою очередь, может отпочковаться новая дочерняя вселенная; при этом процесс «почкования» продолжается беспрерывно. Представьте, что вы пускаете мыльные пузыри. Если дуть достаточно сильно, то можно увидеть, как некоторые из них делятся, образуя новые, «дочерние» пузыри. Подобным образом одни вселенные могут постоянно давать начало другим вселенным. Согласно этому сценарию, Большие взрывы происходили все время, происходят и сейчас. Если это верно, то, возможно, мы плаваем в море таких вселенных, словно пузырек, покачивающийся в океане среди других пузырьков.

Итак, рассмотрев современные концепции времени и даже теорию путешествий в этом необычном измерении нашей текущей реальности, нам остается только разобраться, откуда же конкретно может поступать информация из будущего.

В средней школе мы учим, что здание физики покоится на фундаменте законов сохранения, но редко при этом понимаем, что те, в свою очередь, скреплены между собой принципами физической симметрии. Между тем получается, что симметрия – это самое главное, что есть в физике, и с этим, поразмыслив, нельзя не согласиться. В физике есть теорема о том, что каждой симметрии обязательно сопутствует некоторая сохраняющаяся величина. Так, если все свойства системы остаются неизменными при вращении, должен сохраняться ее момент количества движения. Симметрии в свойствах элементарных частиц связаны с законами сохранения электрического заряда, странности и других характеристик. Законы сохранения устанавливают ограничения на возможные движения системы и происходящие в ней процессы. Их знание чрезвычайно важно для понимания ее свойств.

Параллельная реальность

Тут надо вспомнить об очень важном свойстве поля калибровать частицы. Симметрия системы при этом мгновенно разрушается. Поле по-разному взаимодействует с симметричными состояниями частиц и как бы навешивает им ярлыки – этикетки, по которым можно судить об их зарядовом состоянии и прочих параметрах. Например, оно позволяет установить, какая из двух симметричных частиц является отрицательно заряженным электроном, а какая – положительным позитроном. При этом полевая калибровка может меняться в разных областях пространства и времени.

Теперь опустимся на самое «дно» материи, вымощенное сверхэлементарными кирпичиками из шести известных нам сегодня кварков, составляющих все известные элементарные частицы. Кварки представляют собой семейство трех совершенно равноправных, симметричных между собой частиц, а калибрует их действующее на очень малых расстояниях особое глюонное поле. Оно по-разному взаимодействует с компонентами кваркового триплета, окрашивая их в условные, придуманные физиками цвета: красный, синий и желтый. Подчеркнем, что цвета кварков с истинной их окраской ничего общего не имеют и их можно было бы заменить, скажем, штриховкой: косой, в клетку и ромбиком.

Четыреста лет назад Галилео Галилей открыл замечательную симметрию двух систем координат – неподвижной и равномерно движущейся вдоль прямой линии. Физические процессы протекают в них совершенно одинаково. Так, находясь в трюме корабля, никакими опытами нельзя установить, пришвартован ли он в порту или равномерно и плавно пересекает океан. Правда, такую полную симметрию Галилей установил только для сравнительно небольших скоростей механических процессов. В начале прошлого века уже Лоренц, Пуанкаре и Эйнштейн доказали, что подобная симметрия сохраняется при любых скоростях, вплоть до скорости света. При этом она будет справедлива не только для механических, но и вообще для любых физических процессов. С помощью разработанных в теоретической физике правил для этой симметрии можно найти свое калибровочное поле. Оказывается, эту роль выполняет уже так хорошо нам знакомая гравитация!