Сразу хочу сказать, что это не о физике в целом, а об одной широко распространённой, но изначально ошибочной гипотезе о том, как задумали устроить всевозможные единения или супер объединения фундаментальных взаимодействий.
Откровенно говоря, абсолютно не понятно, почему возникла сама идея создания единой теории поля? Здесь надо пояснить тем, кто никогда не имел дело с математическим анализом, что большинство практически используемых функций всегда могут быть разложены в ряд по степеням малых величин.
В математике рядом называют бесконечную сумму — это одно из центральных понятий математического анализа. Т.е., если есть максимальное фундаментальное взаимодействие, то его всегда можно разложить в ряд из более слабых взаимодействий. Более того, именно только путём разложения в ряд самого интенсивного взаимодействия можно получить все фундаментальные взаимодействия, которые уменьшаясь количественно изменяются и качественно!
Физики и математики просто обязаны это знать и всегда помнить об этом. А все остальные также прекрасно знают, что покупка за наличные предполагает составление (к счастью, конечного) ряда из купюр и монет различного достоинства. Для этого не надо быть Эйнштейном!
Однако, следует быть благосклонным к Эйнштейну — он долгое время просто не знал, что такое деньги. В 1900 году Эйнштейн окончил Высшее техническое училище (Политехникум) в Цюрихе, однако вплоть до весны 1902 года он не мог найти постоянное место работы — даже школьным учителем. Вследствие отсутствия заработка он буквально голодал, не принимая пищу по несколько дней подряд. Это стало причиной болезни печени, от которой учёный страдал до конца жизни.
Единственным объяснением возникновения заблуждения об объединении является то, что физики как то легко сначала приняли идею, что различные взаимодействия действительно имеют разную природу. А потом как бы прозрели и сказали, что надо всё таки их свести к чему-то единому.
Дело в том, что аж в 1820 году Ханс Кристиан Эрстед обнаружил связь между электричеством и магнетизмом, положив начало десятилетиям работы, кульминацией которой в 1865 году стала теория электромагнетизма Джеймса Клерка Максвелла. В течение 19–го и начала 20–го веков постепенно стало очевидным, что многие распространенные примеры сил — контактные силы, упругость, вязкость, трение и давление — являются результатом электрических взаимодействий между мельчайшими частицами вещества.
В то же время в эту схему физики не сумели включить уже закон всемирного тяготения Ньютона, известный задолго до создания теории электромагнетизма Максвелла. Кроме того, в 20–м веке постепенно были открыты взаимодействия, которые на первый взгляд уже не имели ничего общего с уравнениями Максвелла. Таким образом, была окончательно утеряна первоначальная цель — описание на основе уравнений Максвелла как самого пространства и времени, так и всех фундаментальных взаимодействий, а также и набора фундаментальных элементарных частиц.
Естественно, что читатель вправе потребовать доказательства справедливости предлагаемой теории всего. Она подтверждается двумя фактами. Первый факт был уже приведён в главе "Зачем нам физика без теории всего?" и состоит в том, что, как было сказано выше, априорная теория всего принципиально отмежёвывается от прежних абсолютно бесцельных версий единения или супер объединения фундаментальных взаимодействий и представляет собой детальнейший само реализующийся физический проект Вселенной, вплоть до звёзд как само образующихся, само функционирующих и само удаляющихся термоядерных реакторов. Вы не поверите, однако, существующие ошибочные представления о термоядерной реакции в звёздах усугубились после якобы экспериментального подтверждения теории так называемого электрослабого взаимодействия, за которую её авторы получили Нобелевскую премию. После этого саму уникальную установку, на которой эти якобы подтверждающие эксперименты были выполнены, поставили на пьедестал возле здания лаборатории в ЦЕРН. Подробно эта принципиальная ошибка будет описана через несколько глав.
Второй факт будет приведён уже в следующей главе — это математическое определение фундаментальной физической константы, известной как постоянная тонкой структуры. Именно по ней может быть разложено в ряд исходное фундаментальное взаимодействие.
Справедливости ради надо сказать, что если всякие единые теории лепились как пирожки всеми кому не лень, то найти математическое определение постоянной тонкой структуры оказалось совсем непросто. Поскольку было абсолютно ясно, что надо искать, и вешать лапшу на уши было невозможно. Именно поэтому трёхсотлетний путь к её получению был во мраке. Сначала просто не знали о постоянной тонкой структуры, а когда узнали, то не сообразили, что скрижали — это «скрижали откровения», которые с первого раза и расшифровать невозможно! Тот же Моисей первый раз таки не узрел Бога своего и разбил скрижали. Однако, Бог снова написал тоже самое на новых скрижалях и только тогда Бог открылся Моисею. Вот и мне придётся многократно писать о теории всего не от мира сего как об откровении.
Важно ясно понять, что математическое определение постоянной тонкой структуры невозможно взять из головы, поскольку почти до самого конца её разработки невозможно понять, что всё закончится детальнейшим само реализующимся физическим проектом Вселенной.
Кстати, на это указал швейцарский прозаик и драматург Фридрих Дюрренматт в комедии “Физики”, написанной в 1961 году именно на тему теории всего, в которой он попытался смоделировать скрытые причины будущих событий, или, по Брехту, «подлинных событий», приведших к её созданию. Фридрих Дюрренматт не только изложил существовавшую проблему, но и дал адекватную трактовку достижения проблем, затронутых в «Физиках». Дюрренматт первое время снабжал публикацию текста комедии своими «Тезисами к пьесе “Физики”»:
1. Я отталкиваюсь не от тезиса, а от сюжета.
(Мы уже увидели, что исходный тезис объединения был ошибочный, а математический вывод ничего не упускает и даёт именно единственно верную теорию всего.)
2. Когда исходишь от сюжета, следует додумать его до конца.
(В данном случае концом стала расшифровка неизвестного ранее фундаментального взаимодействия, которое объяснило непонятное ранее явление — красное смещение.)
3. Сюжет тогда додуман до конца, когда взят наихудший из оборотов.
(В случае теории всего правильнее сказать экстремальный (наилучший или наихудший). Поскольку найденное взаимодействие объяснило стабильность функционирования звёзд!)
4. О наихудшем обороте нельзя узнать заранее; он возникает неожиданно.
(Человечество научилось создавать термоядерные бомбы. Поэтому полной неожиданностью стала невозможность создания термоядерных реакторов.)
5. Искусство драматурга в том и состоит, чтобы как можно действеннее использовать в сюжете эту неожиданность.
(Это судить читателям.)
Вот приведённые в Википедии высказывания физиков с мировым именем, поражённых тем, что теоретическая физика вляпалась в совершенно неожиданную ситуацию с математическим определением постоянной тонкой структуры, которые показывают её значимость.
Ричард Фейнман: «С тех пор, как его открыли свыше пятидесяти лет назад, это число остаётся тайной. Все хорошие физики-теоретики выписывают это число на стене и мучаются из-за него. … хотелось бы узнать, как появляется это число: выражается ли оно через пи, или, может быть, через основание натуральных логарифмов? Никто не знает. Это одна из величайших проклятых тайн физики: магическое число, которое дано нам и которого человек совсем не понимает. Можно было бы сказать, что это число написала "рука Бога", и "мы не знаем, что двигало Его карандашом". Мы знаем, что надо делать, чтобы экспериментально измерить это число с очень большой точностью, но мы не знаем, что делать, чтобы получить это число на компьютере – не вводя его туда тайно!».
Вольфганг Паули: «Когда я умру, первым делом посчитаю спросить у дьявола, – каков смысл постоянной тонкой структуры?».
Макс Борн: «Более совершенная теория должна была бы вывести число ПТС с помощью чисто математических рассуждений, не ссылаясь на результаты измерений». «Но ведь то обстоятельство, что ПТС имеет значение 1/137, а не какое-нибудь другое, конечно же, является не делом случая, а законом природы. Ясно, что объяснение числа ПТС есть одна из центральных проблем естествознания».
Поль Дирак: «… неизвестно, почему это выражение имеет именно такое, а не иное значение. Физики выдвигали по этому поводу различные идеи, однако общепринятого объяснения до сих пор нет».
Изложению этого захватывающего дух и неизвестно кем созданного проекта посвящена эта книга. Поскольку теория всего не от мира сего, она в равной степени сложна как для профессиональных физиков, так и интересующихся проблемами естествознания.
Однако, как тут не вспомнить слова известного русского советского биолога, селекционера Ивана Владимировича Мичурина: "Мы не можем ждать милостей от природы, взять их у неё — наша задача."