• 5

На пути к Теории Великого Объединения

На протяжении всей своей истории физика «была отмечена» попытками

объединения различных представлений или понятий: те или иные собы-

тия признавались одним и тем же (корпускулярно-волновой дуализм све-

та) либо связанными четкими причинными отношениями (трение и на-

грев поверхности соприкасающихся тел). Вместе с тем под давлением

изменившихся – «унифицированных» – представлений изменялись и на-

учные теории. Говоря о попытках построения Теории Великого Объеди-

нения, сейчас, как правило, имеют в виду необходимость построения

квантовой теории гравитации, объединение описания электрослабого и

сильного взаимодействий на основе формализма Стандартной Модели

и пр. Понятие Теории Великого Объединения относительно, в том смыс-

ле, что под этой теорией понимается в первую очередь «Теория Всего»,

теория, которая отражает наше представление об абсолютной истине от-

носительно физической реальности. Это окончательная теория, как гово-

рит Стивен Вайнберг, «наивысшая точка эпического поиска, древнего

поиска принципов, которые не могут быть объяснены терминами более

глубоких принципов». Однако имеется одно существенное препятствие

для построения такой теорииограниченность возможностей эмпириче-

ской проверки наших теоретических построений: выйдя за пределы эм-

пирического, физика, по мнению Хоргана, может в конечном счете, став

иронической, опуститься до релятивизма.

По мнению Шелдона Глэшоу, построение Теории Великого Объеди-

нения в ближайшее время сомнительно, Стандартная Модель будет еще

долго оставаться окончательной в практическим смысле, если физика не

сможет прорваться «за нее» с помощью более мощных ускорителей. Од-

нако, говоря о перспективе развития физики, мы не можем отрицать того,

что такая теория может быть построена или, по крайней мере, предложе-

на. Даже если мы не сможем доказать, что теория является окончатель-

ной (как, например, доказывают теоремы в математике), но при этом она

даст удовлетворительное объяснение всем экспериментальным данным,

на наш взгляд, она будет принята. Современная теория струн является

попыткой построить именно такую теорию, претендующую на объясне-

ние Стандартной Модели, на объединение гравитации и других взаимо-

действий. В каком-то смысле на то, что теория струн «находится на пра-

вильном пути», указывает то, что она использует идею унификации как

основание для формирования своего взгляда на Теорию Великого Объе-

динения. Унификация достаточно хорошо зарекомендовала себя на про-

тяжении всей истории физики, возможно, она окажется полезной и сей-

час.

Один из наиболее ярких примеров такого объединения представлений

(унификации) имел место в XIX в. Долгое время считалось, что электри-

чество и магнетизмне связанные друг с другом физические явления.

Сначала было открыто электричество. Известные эксперименты Кавен-

диша были проведены в период с 1771 по 1773 г. В это же время незави-

симо от Кавендиша свои исследования проводил Кулон, они были закон-

чены к 1785 г. Все эти работы явились основой теории статического элек-

тричества или электростатики. Последующие исследования магнитных

явлений обнаружили связь между электричеством и магнетизмом. В

1819 г. Эрстед обнаружил, что электрический ток, текущий по проводу,

может каким-то образом воздействовать и отклонять стрелку компаса,

помещенного в непосредственной близости к нему. Вскоре после этого

Био-Савар (1820) и Ампер (1820–1825), проведя всесторонние исследова-

ния магнитных явлений, выяснили закономерности, которым подчиняют-

ся магнитные явления (собственно магнитное поле), возникавшие в про-

воднике с электрическим током. Решающий шаг был сделан Майклом

Фарадеем (1831), который показал, что изменения магнитного поля при-

водят к возникновению электрического тока. Отметим, что уравнения,

которые описывали все эти явления по отдельности, к тому времени уже

были известны, однако система, составленная из них (а такие попытки

проводились), оставалась незамкнутой относительно входящих величин

(несовместной).

В 1865 г. Джеймс Клерк Максвелл решил данную задачу и построил

непротиворечивую замкнутую систему уравнений, добавив в одно из

уравнений новую величину. Однако заслуга Максвелла состоит не только

в том, что он удачно перекомбинировал уравнения или выделил особую

величину (электромагнитное поле), но и в том, что на основе построенной

системы уравнений он «предсказал» существование так называемых

электромагнитных волн. Для того чтобы объяснить наблюдаемые явле-

ния, Максвелл ввел в рассмотрение электромагнитную волну (теоретиче-

ский объект). Уравнения электромагнитного поля – «уравнения Максвел-

ла» – объединили электричество и магнетизм. Отметим, что необходимое

объединение не было случайным или в достаточной степени произволь-

ным: независимые (самостоятельные) теории электричества или магне-

тизма до сих пор остаются (и будут) несогласованными и противоречи-

выми.

Другой _пример объединения двух типов «независимых» фундамен-

тальных взаимодействийэто объединение электромагнитного и слабого

взаимодействия в конце 1960-х гг., спустя почти сто лет после работ Мак-

свелла. Это объединение ГлэшоуВайнбергаСалама (Нобелевская

премия по физике в 1979 г.) показало глубокую взаимосвязь между элек-

тромагнитными силами и силами, ответственными за слабые взаимодей-

ствия внутри атома; возникло представление о едином «электрослабом»

взаимодействии. Однако для того, чтобы оценить значение и результаты

этого объединения, на наш взгляд, сначала необходимо проанализировать

главное событие, произошедшее в физике со времен Максвелла, – рево-

люцию, которую совершил Эйнштейн.

Пожалуй, наиболее важные изменения произошли в физике после соз-

дания специальной теории относительности Альберта Эйнштейна (1905),

которая объединила пространство и время в единый пространственно-

временной континуум. Пространственно-временной континуум, в отли-

чие от объединения взаимодействий Максвелла, представляет собой но-

вое понимание пространства событий, в котором разворачиваются фи-

зические явления. Отметим, что механика Ньютона, безраздельно царст-

вовавшая до этого в течение 300 лет, уступила место релятивистской ме-

ханике Эйнштейна, старые идеи об абсолютности пространства и време-

ни были отброшены и уступили место новым интерпретациям характера

абсолютности свойств пространства и времени (см. дополнение А).

Другой существенный шаг к новой физике, возможно даже более дра-

матический, был сделан после открытия квантовой механики (в 2005 г.

отмечалось 100-летие специальной теории относительности и гипотезы

световых квантов). В настоящее время квантовая теория, у истоков кото-

рой стояли Эрвин Шредингер, Вернер Гейзинберг, Поль Дирак и др., ни у

кого не вызывает сомнений, считается, что она наилучшим способом

описывает и объясняет реальность на уровне микромира (примерно до

10-18 см). В рамках квантовой механики изменилось классическое пред-

ставление о наблюдаемости: любой акт наблюдения оказывается в пер-

вую очередь взаимодействием между явлением и исследователем, чем

более глубинную область мы стремимся исследовать, тем больше затра-

чиваемая энергия на то, чтобы провзаимодействовать с ней, рост энергии

взаимодействия практически препятствует «глубине проникновения» в

микромир. В то же время современная квантовая теорияэто больше чем

собственно теория, скорее это общий подход к анализу микроскопиче-

ских явлений, предоставляющий правила и принципы, которым должна

следовать теория, для того чтобы предлагать «жизнеспособные предска-

зания» физических явлений.

Итак, можно утверждать, что теоретическим ядром современной фи-

зической научной картины мира, возникшей на рубеже XIX–XX вв. и

окончательно закрепившейся к середине ХХ в., являются квантовая меха-

ника и теория относительности. В настоящее время физике известно о

четырех фундаментальных взаимодействиях. Остановимся кратко на ка-

ждом из них.

1. Гравитация. Понятие о силе притяжения появляется еще в антично-

сти (Аристотель), однако первое корректное математическое представле-

ние гравитационного взаимодействия дал только Исаак Ньютон в начале

XVIII в. Ньютоновское представление о гравитации подверглось сущест-

венному пересмотру после создания общей теории относительности

теории гравитации Эйнштейна. Согласно этой теории пространственно-

временной континуум СТО «живет собственной жизнью», сила гравита-

ции «отождествляется» с кривизной пространства-времени, причем эта

кривизна является следствием распределения в пространстве гравити-

рующих масс и может динамически изменяться в зависимости от измене-

ния энергетических характеристик движущегося тела. Отметим, что эйн-

штейновская теория гравитации является классической, в том смысле, что

к ней не применимы квантовые представления (см. дополнение А).

2. Электромагнитное взаимодействие. Как отмечено выше, электро-

магнитное взаимодействие описано Максвеллом еще в 1865 г. В настоя-

щее время электромагнетизм, теория Максвелла, формулируется как

классическая теория электромагнитного поля. Однако в отличие от клас-

сической механики Ньютона, которая в свое время была ограничена СТО

(см. дополнение А), теория Максвелла является полностью совместимой с

СТО, т. е., как было показано позднее, в основе теории Максвелла «ле-

жит» кинематика СТО, другими словами, именно кинематика СТО явля-

ется основанием для объединения самой СТО и теории Максвелла, что и

приводит к теории электромагнетизма.

3. Слабое взаимодействие. Впервые слабое взаимодействие было об-

наружено в реакции бета-распада, когда нейтрон распадается на протон,

электрон и электронное антинейтрино. В общем случае все физические

процессы, включающие превращения нейтрино, связаны со слабым взаи-

модействием. Несмотря на то что бета-распад был известен еще в конце

XIX в. (испускание бета-лучей, т. е. свободных электронов, обнаружил

Анри Беккерель в 1898 г.), осознание того, что здесь «замешано» новое

фундаментальное взаимодействие, пришло не сразу, фактически это про-

изошло только в середине ХХ в. В 1933 г. Энрико Ферми создал теорию

бета-распада ядер и ввел в физику понятие о новом типе взаимодейст-

вияслабом. Отметим, что слабое взаимодействие является намного ме-

нее «слабым», чем электромагнитное.

4. Сильное взаимодействие (или, как иногда говорят, цветовое или

ядерное). Это взаимодействие ответственно за стабильность ядра атома и

в конечном счете за стабильность самих протонов, нейтронов и других

субатомных частиц, частицы-составляющие которыхкваркисвязаны

сильным взаимодействием. Сильное взаимодействиесамое сильное и

самое короткодействующее из четырех фундаментальных взаимодейст-

вий, мы даже не можем говорить о существовании «свободных» кварков

(гипотеза конфайнмента). За счет сильного взаимодействия кварки удер-

живаются внутри протонов и нейтронов, а протоны и нейтроны, собрав-

шись вместе, образуют атомные ядра. Отметим, что и сильное, и слабое

взаимодействия отличаются от открытых ранее сил: гравитация и элек-

тромагнетизм имеют неограниченный радиус действия, сильное же взаи-

модействие эффективно только на расстояниях, не превышающих разме-

ры атомного ядра, а слабое взаимодействиена еще меньших расстояни-

ях.

Вернемся к анализу попыток объединения электромагнитного и слабо-

го взаимодействий в конце 1960-х гг. Модель ВайнбергаСалама преду-

сматривает наличие электрослабого взаимодействия, которое является

представлением электромагнитного и слабого взаимодействий в едином

«объединяющем» ключе. Отметим, что это единое «унифицированное»

представление не было продиктовано или обосновано только соображе-

ниями простоты или элегантности представления. Оно было продиктова-

но, в первую очередь, необходимостью построения предсказательно ус-

пешной и согласованной теории слабого взаимодействия.

Изначально теория объединенного электрослабого взаимодействия

(модель Глэшоу) говорила о существовании четырех безмассовых час-

тицпереносчиков взаимодействий: фотона (переносчика электромаг-

нитного взаимодействия) и W+-, W–- и Z0-бозонов (переносчиков слабого

взаимодействия). В квантовой механике радиус взаимодействия обратно

пропорционален массе частицы-переносчика, поэтому нулевая масса со-

ответствует бесконечному радиусу взаимодействия. Таким образом, во-

преки всем экспериментальным данным модель Глэшоу предполагала

неограниченный радиус взаимодействия не только для электромагнетиз-

ма, но и для слабого взаимодействия. Предложенная Глэшоу калибровоч-

ная симметрия привела к еще одному нетрадиционному выводу: когда

две частицы обмениваются электромагнитным взаимодействием, их элек-

трические заряды не изменяются, так как фотон (переносчик электромаг-

нитного излучения) не является носителем электрического заряда. Одна-

ко во всех известных в то время слабых взаимодействиях осуществлялся

перенос единичного электрического заряда, например, распадающийся

нейтрон (с зарядом 0) мог порождать протон (с зарядом +1) и электрон (с

зарядом –1). Явления такого рода можно было бы объяснить обменом

частицами W+ и W– с зарядами, равными соответственно +1 и –1. Но вве-

дение электрически нейтральной частицы Z0 означает, что некоторые сла-

бые взаимодействия должны происходить без обмена зарядом, как при

электромагнитном взаимодействии. Предсказание явлений, названных

впоследствии «слабыми нейтральными токами», стало решающей экспе-

риментальной проверкой объединенной теории электрослабого взаимо-

действия, они были экспериментально обнаружены в 1973 г. в ЦЕРНе.

В 1967 и 1968 гг., работая независимо друг от друга, Вайнберг и Салам

создали объединенную теорию слабого и электромагнитного взаимодей-

ствий на основе калибровочной симметрии, которой пользовался Глэшоу.

Модель ВайнбергаСалама также утверждала существование четырех

частиц-переносчиков, но предлагала новый механизм, наделяющий мас-

сами W+-, W–- и Z0-частицы и оставляющий безмассовыми фотоны

«спонтанное нарушение симметрии». Салам предположил, что калибро-

вочная симметрия, связывающая электромагнитное и слабое взаимодей-

ствия, спонтанно нарушается, когда уровень энергии значительно изме-

няется. При очень высоких энергиях эти два взаимодействия неразличи-

мы, но при низких энергиях W- и Z-частицы (а следовательно, слабые

взаимодействия) встречаются редко. Так как в земных условиях физика

ограничена сравнительно низкими энергиями, то исследователи ранее

обращали внимание только на различия между электромагнитным и сла-

бым взаимодействиями. Отметим, что массы W+-, W–- и Z0-частиц не вво-

дятся искусственно, а возникают естественно из механизма спонтанного

нарушения симметрии, оценки масс этих частиц были получены из самой

теории. В 1983 г. частицы W и Z были обнаружены экспериментально

Карло Руббиа среди продуктов реакций, возникающих при столкновениях

частиц, разогнанных до высоких энергий на ускорителе в ЦЕРНе.

Развивая идеи, приведшие к построению электрослабого взаимодейст-

вия, Шелдон Глэшоу внес важный вклад и в изучение сильного взаимо-

действия. В 1940–1950-х гг. в экспериментах на ускорителях высоких

энергий было открыто много короткоживущих частиц, связанных с про-

тоном и нейтроном, к 1969 г. было известно более 100 частиц, которые

считались одинаково элементарными. Многих физиков такая ситуация не

удовлетворяла. В 1963 г. Марри Гелл-Манн и Джордж Цвейг предложили

способ, позволяющий уменьшить число фундаментальных частиц, необ-

ходимых для теории материи. Они высказали гипотезу о том, что протон,

нейтрон и все известные их «родственники» могут быть сложными час-

тицами, состоящими из нескольких более фундаментальных частиц, ко-

торые Гелл-Манн назвал кварками. Между собой кварки должны быть

связаны сильным взаимодействием.

В первоначальном варианте теории Гелл-Манна было три типа квар-

ков: и-кварки (от англ. up – верхние), d-кварки (от англ. down – нижние) и

s-кварки (от англ. strange – странные). Через год, когда кварковая модель

все еще оставалась чисто умозрительной, Глэшоу совместно с Джеймсом

Бьоркеном предложил ввести четвертый кварк c. Глэшоу назвал его оча-

рованным кварком (charm), поскольку тот действовал подобно волшеб-

ным чарам, позволяя устранить некоторые явления, предсказываемые

трехкварковой теорией, но в действительности ненаблюдаемые. Частицы,

содержащие этот кварк, были открыты в 1974 г., и предвидение Глэшоу

получило экспериментальное подтверждение. Вместе с тем возникли не-

обходимые предпосылки для формирования представления о возможно-

сти построения еще более унифицированного взаимодействия, о возмож-

ности объединить электрослабое и сильное взаимодействия.

Вернемся к уравнениям Максвелла. Как указано выше, это уравнения

классические, в том смысле, что в них не рассматриваются квантовые

эффекты. В основе современной физики лежит представление о кванто-

вании. В 1900 г. Планк выдвинул гипотезу, что энергия излучения Е из-

лучается порциямиквантами, которые определяются формулой

E hn , а в 1905 г. Эйнштейн, опираясь на эту гипотезу, объяснил явле-

ние фотоэффекта, т. е. фактически предложил квантовую теорию света

(теорию фотоновчастиц-переносчиков электромагнитного излучения).

Квантованиеэто способ перейти от классической теории к неклассиче-

ской (квантовой), для чего достаточно допустить, например, что энергия

квантуется, передается порциями, квантами. Классическая электродина-

мика описывает, например, то, как течет ток в проводнике, или то, как

работает телевизионная антенна, но она не может предложить корректно-

го описания явлений на микроуровне, для этого служит квантовая элек-

тродинамика, неклассический аналог классической электродинамики

Максвелла. В квантовой электродинамике, например, фотон является

квантом электромагнитного поля. Теория слабого взаимодействия также

является квантованной теорией, соответственно квантованной является и

теория электрослабого взаимодействия.

Теория сильного взаимодействия, конечно, тоже является квантован-

ной, это квантовая хромодинамика. Здесь частицами-переносчиками

сильного взаимодействия являются восемь безмассовых частицглюо-

нов, которые, так же как и кварки, нельзя наблюдать в «свободном» со-

стоянии. Кварки взаимодействуют друг с другом, обмениваясь глюонами,

причем взаимодействуя с глюоном, кварк меняет свой цвет. По аналогии

с квантовой электродинамикой, где электромагнитная сила между элек-

трически заряженными частицами возникает в результате обмена фото-

нами (квантами света), в квантовой хромодинамике взаимодействие

(сильное) обусловлено свойством особого рода, которое называется цвет.

Условно говоря, цвет может иметь три значения: красный, желтый и си-

ний. (В любом случае фраза «кварк имеет красный цвет» имеет не больше

и не меньше смысла, чем фраза «электрон имеет отрицательный заряд».)

Однако в отличие от фотонов в квантовой электродинмаике, которые

электрическим зарядом не обладают (хотя и выступают в роли носителей

электромагнитного взаимодействия между заряженными частицами),

глюоны имеют собственный цветовой заряд и могут изменять цвет квар-

ков, с которыми взаимодействуют. Отметим, что цвет присущ только

кваркам, но не барионам и мезонам, в состав которых они входят. Барио-

ны (к которым относятся, в частности, протон и нейтрон) состоят из трех

кварков: красного, желтого и синего, цвета которых взаимно гасятся, а

мезоныиз пары «кварк + антикварк», поэтому они также бесцветны. В

целом в квантовой хромодинамике действует принцип, согласно которо-

му кварки в природе могут образовывать только такие комбинации, сум-

марный цвет которых оказывается нейтральным. Например, если при по-

глощении глюона синий кварк превращается в красный, значит, глюон

нес на себе единичный положительный заряд красного цвета и единич-

ный отрицательный заряд синего, поскольку совокупный цветовой заряд

кварка при этом не меняется.

Теория электрослабого взаимодействия вместе с квантовой хромоди-

намикой образуют Стандартную Модель физики элементарных частиц. В

раках Стандартной Модели наблюдается «пересечение» множеств частиц,

участвующих в электрослабом или сильном взаимодействии, имеются

частицы, участвующие в обоих взаимодействиях, например сами кварки.

Кварки участвуют как в сильном, так и в слабом взаимодействии, но из-

менение природы кварка, сопровождающееся испусканием переносчика

слабого взаимодействия, отличается от того, что происходит с кварком

при испускании глюона. В то время как глюоны изменяют цвет кварка,

слабое взаимодействие изменяет его аромат. Однако, несмотря на то что

достигнуто такое понимание роли кварков в Стандартной Модели, до

сих пор отсутствует достаточно четкое представление о возможности

объединения сильного и слабого взаимодействий. Стандартная Модель

полностью исчерпывает наши современные представления о «структуре»

вещества, суммирует все наши знания в области элементарных частиц,

однако не дает «однозначных» оснований рассуждать о возможных путях

дальнейшей унификации наших представлений.

Рассмотрим саму Стандартную Модельфизическую теорию, которая

отражает наши современные представления о том, «из чего состоит мир».

Стандартная Модель состоит из двенадцати частиц-переносчиков: восьми

глюонов, W+-, W–- и Z0-частиц и фотона. Все они являются бозонами. Су-

ществует еще одно важное деление элементарных частиц на бозоны и

фермионы. Фермионычастицы, которые в одном квантовом состоянии

могут находиться лишь в единственном числе, они не могут «налагаться»

друг на друга (наложение происходит или не происходит в дискретных

энергетических состояниях, на которые квантовая механика делит приро-

ду), а бозоны могут. Например, если бы электроны были бозонами, то все

электроны атома могли бы занимать одну и ту же орбиталь, соответст-

вующую минимальной энергии, т. е. Вселенная в том виде, в котором мы

ее знаем, была бы невозможна.

Фермионыэто кварки и лептоны. Лептоныобщее название класса

элементарных частиц, не обладающих сильным взаимодействием, т. е.

участвующих лишь в электромагнитном, слабом и гравитационном взаи-

модействиях. В частности, к лептонам относят электрон e, мюон mи

тау-лептон t , а также соответствующие им нейтрино , , e m t n n n (их тоже

двенадцать с учетом античастиц). Кварки имеют цвет, электрический за-

ряд и участвуют в слабом взаимодействии. Отметим, что частицы, кото-

рые состоят из кварков и участвуют в сильном взаимодействии, называют

адронами. Всего существует шесть кварков или ароматов кварков, учи-

тывая их участие в слабом взаимодействии (имеются достаточно серьез-

ные основания считать, что их не должно быть больше), в 1977 г. открыт

b-кварк (от англ. bottom – основание, низ), а в 1995 г. – t-кварк (от англ.

top – вершина). Например, u- и d-кварки обладают различным электриче-

ским зарядом и соответственно взаимодействуют слабо по-разному. Каж-

дый из шести кварков может быть трех цветов, что дает восемнадцать

различных частиц, с учетом античастицтридцать шесть. Таким обра-

зом, получается сорок восемь фермионов, которые и образуют все веще-

ство во Вселенной.

Мы не случайно привели здесь такую подробную классификацию эле-

ментарных частиц. Согласно Полчинскому, почти все из них получают

удовлетворительное объяснение, свое «место» в рамках теории струн

[Polchinski, 1998]. Несмотря на то что классификацию элементарных час-

тиц в рамках Стандартной Модели нельзя назвать «простой», она выгля-

дит достаточно элегантной и уже не раз обнаруживала свой эвристиче-

ский потенциал. Однако как «завершенная» теория для физики в целом

она обладает двумя существенными недостатками: во-первых, она не

включает описание гравитационного взаимодействия; во-вторых, она со-

держит порядка двадцати свободных параметров, т. е. параметров, кото-

рые нельзя вычислить, обращаясь к самой Стандартной Модели (факти-

чески это параметры, ответственные за «связь» теории и эксперимента).

Наиболее яркий пример свободного параметраотношение массы мюона

к массе электрона. Это отношение, полученное экспериментально, поряд-

ка 207 и должно вноситься в Стандартную Модель заранее «вручную».

Большинство физиков верят в то, что Стандартная Модель является

лишь основанием, первым шагом к построению «полной» физической

теории. Некоторые из них полагают, что возможна унификация слабого и

сильного взаимодействий (внутри Стандартной Модели) в рамках единой

Теории Великого Объединения (Grand Unified Theory). Однако, на наш

взгляд, в настоящий момент говорить об этом преждевременно.

Другой достаточно многообещающий вариантэто предположение,

что «завершенная» версия Стандартной Модели будет включать пред-

ставление о суперсимметрии. Суперсимметрияэто симметрия, которая

свяжет бозоны и фермионы. Поскольку все, условно говоря, материаль-

ные частицыэто фермионы, а все частицы-переносчикиэто бозоны,

то предполагаемая суперсимметрия объединит «материю» и «поле». В

теории с суперсимметрией бозоны и фермионы будут образовывать пары

частиц одинаковой массы. Те частицы, о которых говорит Стандартная

Модель, не обладают этим свойством, таким образом, суперсимметрия,

если, конечно, она существует, должна быть нарушена спонтанно. Не-

смотря на это, идея суперсимметрии является чрезвычайно интересной,

многие верят в то, что однажды она будет открыта.

Кроме указанных вариантов построения «расширенной» Стандартной

Модели (что может произойти, а может и не произойти), достаточно оче-

видным является тот факт, что «внесение» гравитации в Стандартную

Модель не простой шаг. Гравитация обязана быть включенной, независи-

мо от успешности попыток унификации физических взаимодействий, по-

скольку мы претендуем на построение единой «завершенной» теории. В

частности, важность внесения гравитации в единую модель физических

взаимодействий подчеркивается тем, что гравитационные эффекты, на-

пример, играют решающую роль в космологических моделях ранней Все-

ленной, хотя в настоящий момент все еще достаточно сложно оценить

вклад сил гравитации на уровне микромира.

Построение теории квантовой гравитацииодна из основных про-

блем, сдерживающих развитие современной физики. Стандартная Мо-

дельэто квантованная теория, однако общая теория относительности

Эйнштейнатеория гравитационного взаимодействияявляется класси-

ческой. В настоящее время построение теории, которая сочетала бы

классические и квантовые свойства, представляется очень сложным, если

не невозможным. Все попытки квантования гравитации, известные в на-

стоящий момент, наталкиваются на ряд существенных трудностей: тео-

рия квантовой гравитации пока не предсказала ни одного эффекта, реги-

страция которого помогла бы сделать выбор в ее пользу, не преодолела

проблему сингулярности. Ни в том, ни в другом случае мы не можем ут-

верждать, что «уже приблизились» к пониманию природы гравитации. В

частности, мы даже можем попытаться свыкнуться с мыслью о двойст-

венном характере описания природы, что фактически и происходит сей-

час (на макроуровнеОТО, на микроуровнеСтандартная Модель). Од-

нако теория квантовой гравитации просто необходима для описания, на-

пример, ранней «горячей» Вселенной или ряда эффектов, предсказанных

в рамках теории черных дыр. Говорить о Теории Великого Объединения

можно будет только после того, как будет построена квантовая теория

гравитации и будет достигнут необходимый уровень «унификации» пред-

ставлений о всех известных фундаментальных физических взаимодейст-

виях.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я