Barry Parker.
Einstein's Dream. The search for a unified theory of the Universe
.
В популярной форме изложены современные представления об эволюции Вселенной, рассказано о попытках построения единой теории поля, объединения общей теории относительности и квантовой теории. Без привлечения математического аппарата автор доступно излагает основы теории чёрных дыр, квантовой хромодинамики, супергравитации и суперструн; подробно останавливается на нерешённых проблемах космологии. Попутно рассказывается об учёных, работавших в космологии и смежных областях, и их основных достижениях.
Для читателей, интересующихся современными представлениями и гипотезами о строении и эволюции физического мира.
Предисловие
Альберт Эйнштейн умер около сорока лет назад, так и не осуществив свою мечту – построить единую теорию, описывающую Вселенную в целом. Последние десятилетия жизни он посвятил поискам такой теории, которая объясняла бы всё – от элементарных частиц и их взаимодействий до глобальной структуры Вселенной. Несмотря на огромные усилия, Эйнштейна постигла неудача, потому что для решения этой задачи ещё не пришло время. Тогда ещё практически ничего не было известно ни о чёрных и белых дырах, ни о сингулярностях, Большом взрыве и ранней Вселенной, ни о кварках, калибровочной инвариантности, слабых и сильных взаимодействиях. Теперь ясно, что все эти явления имеют отношение к единой теории, что такая теория должна объять и объяснить их. В каком-то отношении сегодня наша задача гораздо сложней, чем та, которую поставил перед собой Эйнштейн. Но учёные – упорные люди, и сейчас им удалось подойти почти вплотную к желанной и манящей цели, сделать важные открытия. В книге мы познакомимся как с этими открытиями, так и с наиболее современными теориями – супергравитации, суперструн, теориями великого объединения, твисторов и др. Однако чтобы понять задачу, придётся начать с самого начала.
В первой части книги будет рассказано об общей теории относительности Эйнштейна и о Вселенной в целом, т.е. речь пойдёт о макрокосмосе. Затем мы перейдём к микрокосмосу – миру частиц – и рассмотрим, каких успехов удалось добиться в этой области. Наконец, в последней 5 части мы обратимся к современным единым теориям поля.
Хотя математики в книге нет вовсе, обойтись без больших чисел никак нельзя. Вместо того чтобы выписывать их полностью, я использовал запись с показателем степени, которую применяют учёные. При такой записи число 10000 выглядит так: 10
4
, показатель степени указывает количество нулей после единицы. Для дробных чисел используются отрицательные степени, например, 1/1000 записывается как 10
-3
.
Не помешают, видимо, несколько слов об используемой температурной шкале. Это шкала Кельвина (обозначается буквой K после числа); за нуль в ней принята самая низкая температура во Вселенной (по шкале Цельсия это -273°), а температура кипения воды равна 373 K.
Наконец, я хотел бы поблагодарить Линду Гринспэн Риган за тщательное редактирование текста и многие полезные замечания. Выражаю также признательность Сандре Карнахэн за отличные схемы и графики.
Глава 1 ЦЕЛЬ
Красота и величие тёмного ночного неба всегда волнуют нас. Каждое светящееся пятнышко на нём – образ звезды, её свет, который давно, может быть задолго до нашего рождения, оторвался от светила. Человеку трудно представить себе необъятные просторы Вселенной; протекающие в ней сложные и мощные процессы приводят нас в трепет. Свет от некоторых видимых объектов шёл к Земле миллионы лет, а ведь расстояние от нас до Луны тот же луч света преодолевает меньше чем за две секунды.
Снимок Млечного Пути в направлении его центра, сделанный широкоугольным объективом
