Гипотезу можно объяснить и так, что все элементарные частицы предполагаются безмассовыми, а их энергия покоя это потенциальная энергия в поле Хиггса. Протоны, например, не элементарные частицы, их масса покоя это энергия глюонных полей между кварками. Поэтому помним, что масса массе рознь. Физики словом «масса» называют, если нам не изменяет память, четыре или пять различных явлений природы. И они понимают, когда какое используется, а мы — нет. Будьте бдительны!
Между прочим, один британский министр заявил, что презентует бутылку шампусика тому, кто объяснит механизм Хиггса в двух словах. Некий Д. Миллер с товарищами выиграли приз, предложив объяснение, что если вы, менеджер низшего звена (верхний кварк) пришли на корпоратив и хотите пройти через комнату с людьми (поле Хиггса), то вы без особых затруднений это сделаете — кому вы там нужны, признайтесь. А вот если через комнату с гостями пойдет ваш босс (в оригинале — Маргарет Тэтчер — истинный кварк), то все внимание будет приковано к нему, все будут приставать с вопросами, поздравлениями и формальностями, и босс замедлится, приобретя «массу».
Если вы более-менее поняли, что мы писали выше, то вы уже догадались, что частичка поля Хиггса, его квант, и есть тот самый неуловимый (как обычно, виртуальный) бозон Хиггса, с которым все носятся последние десятки лет. А неуловимый он потому, что для его непосредственного наблюдения в нашем макромире требуется вкачать в вездесущее поле хороший шмат энергии. Для открытия бозона Хиггса на коллайдере надо столкнуть протоны с чудовищной скоростью, тогда есть вероятность, что произойдет кое-что интересное. Самое забавное, что квант поля Хиггса взаимодействует с этим же полем и точно так же приобретает массу — поэтому бозон Хиггса очень тяжелый.
Это я вам только слегка намекнул на происходящее, а по факту там такая заумь творится, что хочется плакать от бессилия понять всё и сразу.
Хиггс предложил гипотезу в 1964 году. Над ним смеялись и крутили пальцем у виска. Стивен Хокинг даже спорил с одним экспериментатором на сто баксов, что бозона Хиггса не существует. И вдруг в 2012 году ученые неожиданно сошлись во мнении, что некоторая подозрительная частица, которую регистрируют на коллайдере с начала года, таки и есть бозон Хиггса, во всяком случае ее масса и происхождение соответствовали ожидаемым. Это была победа!
С 2013-го года бозон Хиггса был признан научным сообществом. В те годы его еще называли «Частицей Бога» (так пошутил один писатель, который вообще-то назвал его «Чёртовой частицей», но редактор не пропустил). Вы не поверите, но существуют альтернативно образованные люди, которые услышав выражение «частица бога», считают, что ученые доказали существование Творца. И это не троллинг, они реально в это верят, и их не переубедишь даже сунутыми под нос распечатками статистики столкновений в коллайдере. Не будьте такими, котаны!
5
Ну, и наконец, пятое взаимодействие, известное в нашей Вселенной, которое не лезет ни в какие ворота — это гравитация.
Ранее в предыдущих темах мы уже объясняли, что гравитация — это не сила, а простая и понятная деформация четырехмерного пространства-времени и, казалось бы, причем здесь квантовое взаимодействие?
Поэтому-то общая теория относительности и квантовая физика не дружат, и каждая считает другую за идиота. Гравитация в квантовой физике вроде как слон в посудной лавке. В общем случае гравитационное взаимодействие — это очень слабое взаимодействие. Любой магнит на соответствующих размерах и расстояниях сильнее силы притяжения Земли. Что уж тогда говорить о силах внутри атомов.
Если начать рассматривать гравитацию как поле, в его квантовом смысле, то физики начинают рвать на себе волосы и рыдать навзрыд. Ничего не сходится. Происходит это отчасти потому, что классические теории гравитации представляют собой манипуляции с геометрией пространства-времени. А квантовые теории кладут бозон на время и пространство, рассматривая его как декорации. Если же начать квантовать время и пространство, то расчеты превращаются в бесконечную ленту умных значков, в которых исследуются многомерные системы, антимасса, время наоборот и другие нехорошие вещи.
На данный момент физики решили считать, что существует частица-переносчик гравитационного поля, в некотором роде «ответственная» за деформацию пространства, она не имеет массы и движется со скоростью света. Частицу назвали гравитон, и с тех пор ее ищут, но она, похоже, еще более неуловима чем бозон Хиггса. Гравитон удачно вписывается в картину мира во всяких мозговыносящих гипотезах типа теории супер-струн или М-теории, но для этого нужно доказать, что струны существуют, а с этим пока совсем грустно.
Хорошим подтверждением гравитона явилось недавнее экспериментальное обнаружение гравитационных волн. Ведь там, где есть волны, там есть и кванты, смекаете?
Между прочим, Хокинг, который проиграл сто баксов в споре о бозоне Хиггса, смог придумать прикольный механизм, когда квантовая механика вместе с гравитацией заставляют черную дыру «испаряться». Причем объяснение Хокинга не лишено здоровой логики — осталось только слетать к черной дыре, поставить там аппаратуру и наблюдать, идет ли «пар» из черной дыры. Как говорится, как только так сразу!
Проблема гравитации и гравитона для ученых — тот еще кошмар, чем больше про это думаешь, тем эпичнее сочиняются гипотезы. Знаете, какая теория славно бы все объяснила? Ряд фантазеров склоняется к тому, что наша вселенная находится на четырехмерной поверхности внутри многомерной вселенной. Представьте, что вы в своем трехмерном мире держите в руках глобус, на котором существует двумерный плоский мир: там живут жуки, ничего, не знающие про верх и низ. Вот и в нашей четырехмерной вселенной (три пространственных измерения и одно временное) действуют все виды взаимодействий, описанные выше.
Кроме гравитации. Она приходит к нам на поверхность из многомерной сверх-вселенной. Гравитация очень мощная сила, мощнее всех наших известных сил. Однако она такая крутая только у себя в сверх-вселенной. А по факту обычная многомерная геометрия распределяет моменты силы так, что нашей поверхности достается лишь слабое эхо чудовищной силы (она как бы «размазана» по всем доступным измерениям), и мы наблюдаем лишь жалкое подобие гравитации, которую на Земле превосходит даже обычный магнит. На данный момент шансов доказать эту гипотезу почти нет, но идейки имеются. Если на коллайдере таки обнаружить гравитон, то с помощью хитрых выводов и следствий, связанных с прогнозируемой внезапной потерей им массой, можно доказать, что полученная частица является проекцией многомерной частицы на нашей трехмерной реальности. Это, конечно, многое объяснит, но и физика уже никогда не будет прежней. К несчастью или к счастью, гравитон по сей день не обнаружен. Может, человечество еще не готово к таким знаниям. За миллиард лет до конца света, если вы понимаете, о чем мы.
