Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке

Несмотря на развитие высшего образования в Техасе, покойные студенты и ученые занимают лишь малую часть земли (или, корректнее будет сказать, подземелья) кладбища штата Техас. Отчасти это связано с тем, что многие годы право захоронения на кладбище штата предоставлялось только ветеранам Гражданской войны, выборным государственным чиновникам, членам государственных комиссий и их супругам. Чтобы открыть кладбище для Фрэнка Доби или Пейдж Китон, потребовались распоряжение губернатора и соответствующий законодательный акт. В 1997 г. в законодательном органе штата был создан Комитет кладбища штата Техас, который получил право выдавать разрешения на захоронения техасцев, внесших заметный вклад в жизнь штата в любой области деятельности. На могилах преподавателей, вероятно, не будут ставить такие же монументальные плиты, какие стоят в честь Стивена Остина или Альберта Сидни Джонстона, но все же количество могил преподавателей будет расти, что станет свидетельством процветания науки и образования в Техасе.

5. Возвышение Стандартных моделей

Журнал The New York Review of Books был основан в 1963 г. во время забастовки полиграфистов, из-за которой остановился выпуск ряда газет, в том числе The New York Times. Под руководством Роберта Сильверса и Барбары Эпштейн (умерла в 2006 г.) New York Review

стал «ведущим литературно-интеллектуальным журналом на английском языке», по мнению одного из изданий. В 1995 г. я отправил в Review свою первую статью и с тех пор с огромным удовольствием пишу для этого журнала. Он дает своим авторам возможность высказывать мнения, выходящие за рамки простого суждения о рецензируемой книге, иногда даже можно и без рецензии обойтись. Кроме того, я обнаружил, что мои тексты совершенно точно становятся лучше благодаря работе с Сильверсом, хотя мой опыт работы с редакторами других периодических изданий не всегда столь позитивен. Поэтому я был очень рад, когда в 2013 г. меня пригласили присоединиться к 24 другим авторам, чтобы написать материал для юбилейного выпуска Review. Эта статья была опубликована в 50-м, юбилейном номере в ноябре 2013 г.

За последние 50 лет в двух крупных областях физики произошел исторический сдвиг. Помнится, в начале 1960-х гг. и космология, и физика элементарных частиц представляли собой какофонию конкурирующих гипотез. Сегодня же в каждой из этих областей имеется своя общепринятая теория, про которую говорят, что это — «стандартная модель».

Благодаря космологии и физике элементарных частиц мы получаем достоверные знания о явлениях, обнаруживаемых на разных расстояниях — от огромных до кратчайших. Ученые-космологи вглядываются в космический горизонт — на предельное расстояние, которое свет мог пройти с того момента, как Вселенная стала прозрачной для него, то есть за 13,8 млрд лет, а физики, занимающиеся элементарными частицами, изучают процессы на расстояниях много меньше размера атомного ядра. И наши стандартные модели действительно работают: они позволяют с высокой точностью выполнять количественные расчеты, результаты которых согласуются с наблюдениями.

До некоторого момента историю космологии и физики частиц можно рассказывать независимо друг от друга. Однако к концу статьи эти истории сойдутся, так же как они сходятся в нашей научной работе.

Научная космология началась в 1920-х гг. Именно тогда ученые выяснили, что маленькие облака, которые не меняют своего видимого положения среди звезд, на самом деле далекие галактики вроде нашего Млечного Пути, и в каждой из них — многие миллиарды звезд. Затем обнаружилось, что все эти галактики удаляются от нас и друг от друга. Несколько десятилетий все космологические исследования были почти полностью сосредоточены на попытках определить скорость расширения Вселенной и измерить возможное изменение этой скорости.

Как ни странно, очень мало внимания было уделено очевидному выводу: если галактики удаляются друг от друга, значит, в какой-то момент времени в прошлом они все были «спрессованы» вместе. По измеренной скорости расширения можно определить, что этот момент времени удален от нас на несколько миллиардов лет. Расчеты, выполненные в конце 1940-х гг., показали, что ранняя Вселенная должна была быть очень горячей, иначе весь водород в ней (самый распространенный элемент) образовал бы более тяжелые химические элементы. Горячая материя должна излучать свет, который сохранился бы до настоящего времени в виде слабого статичного микроволнового фона (реликтового излучения), охлажденного в результате расширения Вселенной до современного уровня температуры, составляющего несколько градусов выше абсолютного нуля[33].