Thursday, December 08, 2011

Москва: Акция за честные выборы пройдет в субботу не на площади Революции, а на Болотной площади

http://txt.newsru.com/russia/09dec2011/nabolotnoi.html

Сирена в Зиким

http://rotter.net/forum/scoops1/17611.shtml

UPDATE:


שתי רקטות נוספות נפלו בשטח שמדרום לאשקלון. הרקטות נורו מאזור צפון רצועת עזה ולא נמסר על נזק לרכוש או על נפגעים.



http://news.walla.co.il/?w=/22/1883839
END OF UPDATE

"Маан": израильская армия нанесла удары по сектору Газы

Форматирование моё.


ВВС Израиля нанесли удары по целям в секторе Газы, сообщает вечером 8 декабря палестинское информационное агентство "Маан". По данным источников в Газе, некоторые цели были также обстреляны танками или артиллерийскими орудиями.

Сведения о пострадавших в настоящее время не поступали.

Также стало известно, что "правительство ХАМАС", управляющее сектором Газы, распространило официальное заявление с осуждением сегодняшней ликвидации двух палестинских террористов, уничтоженных израильскими ВВС.

Информационное агентство КУНА передает, что спикер "правительства" Тахер аль-Нуну назвал уничтожение двух террористов "преступлением" и предостерег о вероятной эскалации напряженности.

Руководство ХАМАС обратилось к ООН и к правительству Египта с просьбой заставить Израиль "прекратить эскалацию". Египетские дипломаты сообщили, что Каир уже действует для восстановления перемирия в секторе Газы.

Тем временем с угрозами в адрес Израиля выступила еще одна группировка, "Комитеты народного сопротивления". Следует отметить, что один из уничтоженных боевиков состоял в ХАМАС, а второй – в ФАТХ. В состав "Комитетов" входят, в том числе, выходцы из обеих группировок.

Ранее сегодня палестинцы выпустили по израильской территории пять ракет, в том числе, один "град".

http://txt.newsru.co.il/mideast/08dec2011/gaza8014.html

Израильская территория снова подверглась ракетному обстрелу. "Град" упал в Беэр-Шеве

Форматирование моё.


Палестинские террористы выпустили еще несколько ракет в сторону израильских населенных пунктов. По меньшей мере, одна ракета "град" упала в районе города Беэр-Шева, несколько "касамов" были выпущены по Западному Негеву.

...После того, как в Беэр-Шеве и окрестностях прозвучал сигнал тревоги, в районе столицы Негева было зафиксировано падение "града". Три "касама" взорвались на территории районных советов Сдот-Негев, Эшколь и Шаар ха-Негев.

Все ракеты упали в открытой местности, не причинив ущерба...

Израильские СМИ передают, что системы раннего оповещения сработали, в том числе, Нетивоте и Сдот-Негев. В Беэр-Шеве сирена не прозвучала.

Всего по населенным пунктам Западного Негева были выпущены четыре "касама".

Военные рекомендуют жителям района, прилегающего к сектору Газы, оставаться вблизи бомбоубежищ.


Ниже есть продолжение.


Обстрел из сектора стал ответом боевиков на удачную ликвидацию террориста ЦАХАЛом. Сегодня днем двое боевиков были уничтожены, и еще двое получили ранения в результате удара ВВС ЦАХАЛа в секторе Газы.

Отмечается, что один из ликвидированных террористов готовил диверсию на границе Израиля и Египта и ранее был замешан в нескольких диверсиях.

...уничтоженные террористы принадлежали к боевому крылу ФАТХа, "Батальонам мучеников Аль-Аксы".

...Они готовили диверсии против гражданских лиц и военнослужащих ЦАХАЛа...Один из террористов, 44 летний Асам Субахи Исмаиль, и ранее участвовал в организации терактов.

Несмотря на то, что террористы принадлежат к ФАТХу, официальные власти Израиля заявили, что ответственность за происходящее в секторе лежит на ХАМАСе, как на организации, владеющей всей полнотой власти.

http://txt.newsru.co.il/mideast/08dec2011/grad8009.html
http://cursorinfo.co.il/news/novosti/2011/12/08/gradi/

Хазин: о проблемах Европы

Форматирование моё.


...поскольку самое главное сохранить власть, а сохранить власть сегодня в Европе нынешние партии могут только, начав печатать деньги, как впрочем, и в США, то они в 2012 году начнут печатать деньги. Если они начнут печатать деньги, то цены на нефть пойдут не вниз, а вверх. Точка. Другое дело, будут ли они расти быстрее, чем цены на все остальное. Как было в 70-е годы или будет наоборот, это вопрос отдельный. Но наоборот если и будет, то уже скорее к 2013 году. А к 2012 году цены скорее всего на нефть пойдут расти быстро...

...Европа объявила о том, что повышают необходимый уровень достаточности капитала у банков. Поэтому европейские банки объявили, что они перестают рефинансировать все свои филиалы по всему миру, а наоборот обратно деньги в Европу. То, что происходит в Европе уже понятно, что будет еще целая куча проблем. В этой ситуации биржи развивающихся стран, ну какой же идиот в них будет вкладываться...

http://echo.msk.ru/programs/creditworthiness/837046-echo/#element-text

На территории РФ прямой угол равен 100, потому что самый прямой и честный в мире

Форматирование моё. Перекомпелировано.

UPDATE 11-12-2011:
Статистический анализ выборов в Госдуму 2011 года показывает возможные фальсификации
END OF UPDATE



http://oude-rus.livejournal.com/542295.html

Вкратце объясняю... по оси Y — число избирательных участков, по оси X — процент. Каждая точка графика показывает, что, допустим, о том, что партия «Блаблабла» набрала 23%, отрапортовало целых 2000 участков страны, 24% — 1800 участков и т.д. Данные взяты с ОФИЦИАЛЬНОГО САЙТА ИЗБИРКОМА.

...Гауссово [оно же нормальное] распределение [см. ниже, через параграф объяснение] - это ровно то, что природа создала для распределения большого количества независимых событий. Разумеется, есть и другие распределения, навроде Пуассона и Больцмана (а так же Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна), но вроде есть консенсус, где какие использовать. Как вы полагаете, какое из распределений разумней всего применять для распределения независимых голосов при выборах?

Причем уже показано стотыщ раз на разном выборном материале, что распределения при голосовании таки гауссовы, и закон больших чисел вполне себе работает...

...В нормальном распределении такой график всегда имеет форму колокола...[В качестве примера такого распределения можно привести] график, сколько миллионов мужчин в стране имеют рост 165, 170, 175 см. и т.д. — и тоже получите симметричный колокол с верхушкой, соответствующей самому типичному росту в стране:


http://www.pokermoscow.ru/books/raspredelenie_gaussa.htm


...средний рост жителей земли составляет что-то около 1,70 м (рис. 3.2). Так вот, большинство населения земли попадет в верхнюю часть этого колокольчика, т.е. рост всех этих людей находится в пределах от 160 до 180 см. Чем большее отклонение от среднего мы возьмем, тем меньше количество людей будет соответствовать этому росту. Скажем, людей с ростом 1,55 м и 1,85 м будет уже меньше. Людей с ростом 1,50 м и 1,90 м будет меньше уже значительно. С дальнейшим ростом отклонения динамика будет все более стремительной, т.е. людей с ростом свыше 2 м совсем мало (как правило, все они играли в баскетбол или волейбол). Внизу колокола график стремится к нулю, как с правой, так и с левой его стороны. Например, людей ростом меньше 1,40 м совсем мало (даже если брать в расчет карликов).



[Теперь, вернёмся к первой картинке, к выборам]

...Собственно, вы это [нормальность распределение] можете видеть на графике наверху для, например, КПСС. Или вот мне пишут, что распределение за ЕР по Ярославской области вполне себе нормально...


http://reeders.livejournal.com/117212.html

...Поэтому в качестве первого приближения разумно полагать распределение Гауссовым, и если оно не таково (плюс-минус, разумеется), то задаваться вопросом, "а почему нет" в качестве второго приближения.

Тут дальше можно строить разные предположения, например, о правомерности использования предположения о независимости отдельных событий, на которых строится теорема больших чисел. Или - например опять же - можно предположить, что избиратели ЕР (и исключительно ЕР) бимодальны: часть поменьше голосует за Медведа, а побольше - за Путина. В КПСС же все голосуют за Зюганова (который един), поэтому распределение гауссово...



Ниже есть продолжение.


...Итак, что мы видим на графике, составленном по данным от всех участков — как честных, так и вброшенных? Все партии как партии — каждая имеет свой колокол. Чем выше (и, соответственно, тоньше) колокол — тем четче выражено народное мнение по этому кандидату. Например, мы видим, что по поводу ЛДПР и СР у народа более четкое мнение, чем по поводу КПРФ — вокруг него много сомневающихся, поэтому колокол ниже и шире. Но он все равно колокол, хоть и с отгрызенной верхушкой (об этом чуть позже). И только партия «Единая Россия», вопреки всем законам математики, вопреки закону гауссовского распределения, не имеет колокола. То есть, колокол начинался вроде нормально (низкопроцентную часть никто, разумеется, фальсифицировать не стал, поэтому она показывает истинную тенденцию), и верхушкой своей этот колокол изначально стремился примерно к 27%. Что, кстати, и так больше всех, можно было не стараться. Но второе плечо колокола, его симметричный плавный спуск к нулю не удался — начался вброс «высоких процентов». На графике видно, что председатели избирательных комиссий поумнее рисовали не круглые цифры, но много было и председателей-баранов (около 1000 баранов, если просуммировать высоту всех пиков), которые пытались тупо подточить результат к «кругленькой» цифре — кто к 60%, кто к 70%, кто к 65%, кому что нравилось. В результате — всплески-зубцы на каждой круглой цифре. Следы этих зубцов видны на других партиях — у них «откусывали» в пользу ЕР, да и верхушки у них «сточены» именно поэтому. Но следы эти незначительны, а значит, откусываний и перекладок бюллетеней было мало — основной мухлеж шел все-таки за счет приписок и вбросов...


http://keleg.livejournal.com/353195.html
http://lleo.me/dnevnik/2011/12/07_gauss.html

Просто анекдот


Встречаются, значить, раввин с ксендзом и начинают разговор о своих
перспективах. Ксендз говорит:
- Ну что, ребе, жизнь у тебя, конечно, хорошая, но перспективы-то какие? Всю
жисть ведь в раввинах придется. А меня вот, может, в епископы произведут.
- Хорошо, а таки дальше что?
- Ну, если сильно повезет, кардиналом буду...
- Ну таки да, а дальше?
- Бог даст, может и папой...
- Ладно, а дальше?
- А что дальше?! Не может же земной человек стать Господом Богом!
- Ой и не знаю... Один еврейский мальчик таки смог...

http://www.vysokovskiy.ru/go/vstrechautsya-040529160000373/

Хазин о прошедших выборах

Форматирование моё.


....И вот они поняли, что эти ребята, что либералы с одной стороны, что эти депутаты с другой, собственно на самом деле они пересекаются во многом, их же подставят по полной программе. Ровно потому что безответственность она может быть только всеобщая. У них безответственность не только по отношению к обществу, но и по отношению к руководству. И логика их очень простая. Царь-батюшка, ты же царь, ну скажи, что делать. Обеспечить результат «Единой России» - сейчас обеспечим. И вот они обеспечили...

...прежде всего понятно, что раз эти ребята гаранта Конституции, отца нации столь цинично подставили, они их реально подставили, они не занимались рекламой своих достижений, у них не было достижений, они, несмотря на то, что было уже понятно, что чревато, продолжали воровать нагло и цинично. Они даже не смогли организовать подтасовки голосов так, чтобы этого никто не заметил.

http://echo.msk.ru/programs/creditworthiness/837046-echo/

Председатель КНР Ху Цзиньтао приказал усиленно готовиться к войне


СМИ тиражируют громкое заявление Ху Цзиньтао.
Китай готовится к войне. Президент Ху Цзиньтао отдал соответствующий приказ руководству ВМФ страны. Эти слова были опубликованы в большинстве китайских СМИ. Переводчики, однако, отмечают, что фразу можно также трактовать как "вооруженная борьба". Ху Цзиньтао потребовал, чтобы флот в кратчайшие сроки "улучшил свою модернизацию, а также собрал все силы". На данный момент китайский флот сильно уступает по мощности американским войскам. Впрочем, по мнению аналитиков, "воевать" Китай готовится не с Америкой, а с Вьетнамом и Филиппинами. Напомним, КНР, США, Вьетнам, Филиппины, Малайзия и Бруней долгое время не могут поделить расположенные в Южно-Китайском море спорные острова, на которых может быть обнаружена нефть.

http://www.govoritmoskva.ru/news.php?id=105512
http://txt.newsru.com/world/08dec2011/chinawar.html
http://inopressa.ru/article/08Dec2011/lastampa/china.html

Газпром и Израиль обсуждают экспорт газа в третьи страны


"Газпром" и министерство национальной инфраструктуры Израиля ведут переговоры о сотрудничестве по поставкам израильского газа в третьи страны

http://cursorinfo.co.il/news/busines/2011/12/08/gazprom/
http://www.ria.ru/economy/20111208/510122492.html

Поражение Ирана: Турция заставила ХАМАС бросить Асада


...Турция и арабские страны предпринимают значительные усилия для изоляции сирийского режима. При этом Анкара не сбрасывает со счетов возможность проведения военной операции...

...Что еще более существенно, ХАМАС отвергает ультиматум своего главного покровителя – Ирана. Несколько дней назад Тегеран сообщил группировке: если ХАМАС покинет Дамаск, Исламская республика лишит его финансирования и прекратит поставки оружия.

Wall Street Journal цитирует экспертов, которые назвали решение руководства ХАМАСа "стратегическим поражением Исламской республики". Они также считают, что следствием перехода группировки под покровительство Турции и Катара станет смягчение ее позиций.

http://txt.newsru.co.il/arch/mideast/08dec2011/hamas_a201.html
http://online.wsj.com/article/SB10001424052970204083204577082471358870022.html

Станисла Кучер: воззвание к журанилистам


После очередного митинга оппозиционеров во вторник было задержано более 300 человек. Федеральные каналы предпочли промолчать о беспорядках. Политический обозреватель "Коммерсантъ FM" Станислав Кучер выступил с обращением к своим коллегам...

...Когда в центре двух столиц нашей с вами пока общей Родины впервые за десять лет выходят тысячи людей, чтобы выразить отношение к выборам, о которых в вашем эфире вещает президент, а вы об этом – ни слова, это непрофессионально. И точка. Когда в центр столицы стягивается военная техника и парализуется движение, а вы молчите – это тоже непрофессионально. Когда бьют и задерживают ваших же коллег из центральных СМИ, а вы молчите – это нет, я не о моральной стороне, это не свинство, это тоже непрофессионально. Все.

Вы скрываете от миллионов людей информацию, способную, как минимум, повлиять на их настроение. Можете выбросить все "Тэфи", которые вы получили за "лучшие информационные программы". В эти дни вы позорите и себя, и профессию.

http://www.kommersant.ru/doc/1832621

Случайным образом появляется сообщение об ошибке, что сайт не найден

В конечном итоге оказалось, что причина в драйверах сетевой карты. После того как я устранил эту ошибку, в качестве бонуса компьютер стал работать быстрее. Посему, я изменил немного My Windows XP Cleanup Todolist (Russian), чтобы впредь обновлять драйверы во время типуль асэрэт алафим *.

Основным источником является вот этот http://support.microsoft.com/kb/825826
Ниже есть продолжение.

В этой заметке описано довольно сильнодействующее средство. Его стоит применять после того как убедился, что проблема на уровне операционной системе (Windows), а не браузера или кэша.

- Поэтому стоит сначала очистить все cookies
a. Во всех браузерах, удалить все cookies, super-cookies, Temporary Internet Files, Recycle Bin.

b. cmd -> SFC /PURGECACHE - очистка файлового кеша.

- Затем попробовать комманду ipconfig /flushdns (см. тут) подробности.

- После этого перегрузиться.

- Могут быть также проблемы с DNS Prefetch и IpV6. Если и это не помогло:

- Попробовать другой бразуер.
Если проблемы в другом браузере нет, значит нужно смотреть последние обновления и т.п.

- Если проблема существует и в другом браузере, значит, возможмо, проблема на уровне операционной системе.
Продолжайте читать заметку.



Для простоты, я взял за основу выдержки с http://support.microsoft.com/kb/825826 и внес необходимые коррективы.

1. Verify that the necessary services are started. The Services settings simply direct the system to stop, start, and administer system services.

a. Right-click My Computer, and then click Manage.
b. Double-click Services and Applications, and then click Services.
c. In the right pane, look at the Status column. You may need to expand the box so that you can see all the columns. Make sure that the following services are started:

* Remote procedure call (RPC)
(This service must be started before other services can take effect.).
* Network Connections
(This service can only start if the RPC service is active.)
* Plug and Play
* COM+ Event System
(This service can only start if the RPC service is active.)
* Remote Access Connection Manager
* (This service can only start if Telephony service is active.)
* Telephony
(This service can only start if the RPC service and the PnP Service are active.)

d. To start a service, right-click the service name, and then click Start.



2. Verify the network services setting.



a. Click Start, and then click Control Panel.
b. Double-click Add or Remove Programs.
c. Click Add/Remove Windows Components.
d. Scroll down and then click Networking Services, and then click Details. Verify that Simple TCP/IP Services is turned on, and then click OK.
e. Close all the open dialog boxes.



3. Update the network adapter.

a. Right-click My Computer, click Properties, click the Hardware tab, and then click Device Manager.
b. Double-click the network adapter, and then verify that the "This device is working properly" message appears in the Device status box on the General tab. If you do not see this message, click Troubleshoot, and follow the directions.
c. Go to Driver tab and click Update Driver button. Follow the instruction.
d. After you confirm that the correct network adapter is selected and is working properly, you can close all the open dialog boxes.

4. To check to see if a new network adapter driver is available, follow these steps:

a. Click Start, point to All Programs, and then click Windows Update.
b. Click Custom Install, and then click Select optional hardware update.
c. Look for the network adapter name, and then install any available hardware updates. If you do not find the driver listed, you may want to check the manufacturer's Web site for more information.
d. Restart the computer if you were prompted to install hardware updates.


Если это не помогло попробуйте сделать полный "типуль асэрэт алафим" http://alexsmail.blogspot.com/2010/09/my-windows-xp-cleanup-todolist.html.


Примечания:
*
טיפול עשרת אלפים
"типуль асэрэт алафим" - обслуживание машины после пробега очередных 10 000 км. Имеется в виду, что как для машину периодически нужно более тщательная проверка и "чистка", так и компьютеру.

http://alexsmail.blogspot.com/2010/09/my-windows-xp-cleanup-todolist.html

Гордон - Диалоги: Макроскопические феномены спина ( 12.11.2002)



http://www.youtube.com/watch?v=I8QmyOO--qQ

Ниже есть предварительный план дискуссии и цитата статьи из материалов к программе.
Маленькое замечание. На 2014 год, теория Большого Взрыва неопровергнута. Также лично я не слышал о подтверждении гипотезы о том, что вселенная не однородна или не изотропна.

Ниже есть продолжение.

Форматирование не сохранено.


↓№ 168↑ Дата выхода в эфир 12.11.2002 Хронометраж 35:52

Что такое самоускорение нейтронных звезд и насколько универсален закон нарушения зарядовой и пространственной четности? Есть ли у нашей Метагалактики выраженные центр и периферия или она изотропна? В ночном эфире — гипотеза доктора физико-математических наук Юрия Лоскутова о новом виде гравитационных взаимодействий с нарушенной четностью и их роли в гравидинамике и электродинамике.

Участник:

Юрий Михайлович Лоскутов — доктор физико-математических наук, профессор МГУ


Предварительный план дискуссии:

• Открытие слабых взаимодействий и роли спина.

• Самоускорение нейтронных звезд.

• Универсальность закона нарушения зарядовой и пространственной четности.

• Применение закона нарушения зарядовой и пространственной четности к гравитации.

• Применение закона нарушения зарядовой и пространственной четности к космологии, астрономии и феномену сверхновых звезд:

— ответ на вопрос: изотропна ли наша Метагалактика или у нее есть выраженные центр и периферия;

— объяснение того феномена, что частицы разного вида приходят к нам от сверхновых с различной скоростью.


Материалы к программе:

Из статьи И. Л. Бухбиндера «Фундаментальные взаимодействия» (Соросовский образовательный журнал)

овременные достижения физики высоких энергий все больше укрепляют представление, что многообразие свойств Природы обусловлено взаимодействующими элементарными частицами. Дать неформальное определение элементарной частицы, по-видимому, невозможно, поскольку речь идет о самых первичных элементах материи. На качественном уровне можно говорить, что истинно элементарными частицами называются физические объекты, которые не имеют составных частей.

Очевидно, что вопрос об элементарности физических объектов — это в первую очередь вопрос экспериментальный. Например, экспериментально установлено, что молекулы, атомы, атомные ядра имеют внутреннюю структуру, указывающую на наличие составных частей. Поэтому их нельзя считать элементарными частицами. Сравнительно недавно открыто, что такие частицы, как мезоны и барионы, также обладают внутренней структурой и, следовательно, не являются элементарными. В то же время у электрона внутренняя структура никогда не наблюдалась, и, значит, его можно отнести к элементарным частицам. Другим примером элементарной частицы является квант света — фотон.

Современные экспериментальные данные свидетельствуют, что существует только четыре качественно различных вида взаимодействий, в которых участвуют элементарные частицы. Эти взаимодействия называются фундаментальными, то есть самыми основными, исходными, первичными. Если принять во внимание все многообразие свойств окружающего нас Мира, то кажется совершенно удивительным, что в Природе есть только четыре фундаментальных взаимодействия, ответственных за все явления Природы.

Помимо качественных различий фундаментальные взаимодействия отличаются в количественном отношении по силе воздействия, которая характеризуется термином интенсивность. По мере увеличения интенсивности фундаментальные взаимодействия располагаются в следующем порядке: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Каждое из этих взаимодействий характеризуется соответствующим параметром, называемым константой связи, численное значение которого определяет интенсивность взаимодействия.

Каким образом физические объекты осуществляют фундаментальные взаимодействия между собой? На качественном уровне ответ на этот вопрос выглядит следующим образом. Фундаментальные взаимодействия переносятся квантами. При этом в квантовой области фундаментальным взаимодействиям отвечают соответствующие элементарные частицы, называемые элементарными частицами — переносчиками взаимодействий. В процессе взаимодействия физический объект испускает частицы — переносчики взаимодействия, которые поглощаются другим физическим объектом. Это ведет к тому, что объекты как бы чувствуют друг друга, их энергия, характер движения, состояние изменяются, то есть они испытывают взаимное влияние.

В современной физике высоких энергий все большее значение приобретает идея объединения фундаментальных взаимодействий. Согласно идеям объединения, в Природе существует только одно единое фундаментальное взаимодействие, проявляющее себя в конкретных ситуациях как гравитационное, или как слабое, или как электромагнитное, или как сильное, или как их некоторая комбинация. Успешной реализацией идей объединения послужило создание ставшей уже стандартной объединенной теории электромагнитных и слабых взаимодействий. Идет работа по развитию единой теории электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий, получившей название теории великого объединения. Предпринимаются попытки найти принцип объединения всех четырех фундаментальных взаимодействий. Мы последовательно рассмотрим основные проявления фундаментальных взаимодействий.

Гравитационное взаимодействие. Это взаимодействие носит универсальный характер, в нем участвуют все виды материи, все объекты природы, все элементарные частицы! Общепринятой классической (не квантовой) теорией гравитационного взаимодействия является эйнштейновская общая теория относительности. Гравитация определяет движение планет в звездных системах, играет важную роль в процессах, протекающих в звездах, управляет эволюцией Вселенной, в земных условиях проявляет себя как сила взаимного притяжения. Конечно, мы перечислили только небольшое число примеров из огромного списка эффектов гравитации.

Согласно общей теории относительности, гравитация связана с кривизной пространства-времени и описывается в терминах так называемой римановой геометрии. В настоящее время все экспериментальные и наблюдательные данные о гравитации укладываются в рамки общей теории относительности. Однако данные о сильных гравитационных полях по существу отсутствуют, поэтому экспериментальные аспекты этой теории содержат много вопросов. Такая ситуация порождает появление различных альтернативных теорий гравитации, предсказания которых практически неотличимы от предсказаний общей теории относительности для физических эффектов в Солнечной системе, но ведут к другим следствиям в сильных гравитационных полях.

Если пренебречь всеми релятивистскими эффектами и ограничиться слабыми стационарными гравитационными полями, то общая теория относительности сводится к ньютоновской теории всемирного тяготения. В этом случае, как известно, потенциальная энергия взаимодействия двух точечных частиц с массами m1 и m2 дается соотношением V(r) = −G·m1·m2/r, где r — расстояние между частицами, G — ньютоновская гравитационная постоянная, играющая роль константы гравитационного взаимодействия. Данное соотношение показывает, что потенциальная энергия взаимодействия V(r) отлична от нуля при любом конечном r и спадает к нулю очень медленно. По этой причине говорят, что гравитационное взаимодействие является дальнодействующим.

Из многих физических предсказаний общей теории относительности отметим три. Теоретически установлено, что гравитационные возмущения могут распространяться в пространстве в виде волн, называемых гравитационными. Распространяющиеся слабые гравитационные возмущения во многом аналогичны электромагнитным волнам. Их скорость равна скорости света, они имеют два состояния поляризации, для них характерны явления интерференции и дифракции. Однако в силу чрезвычайно слабого взаимодействия гравитационных волн с веществом их прямое экспериментальное наблюдение до сих пор не было возможно. Тем не менее данные некоторых астрономических наблюдений по потере энергии в системах двойных звезд свидетельствуют о возможном существовании гравитационных волн в природе.

Теоретическое исследование условий равновесия звезд в рамках общей теории относительности показывает, что при определенных условиях достаточно массивные звезды могут начать катастрофически сжиматься. Это оказывается возможным на достаточно поздних стадиях эволюции звезды, когда внутреннее давление, обусловленное процессами, ответственными за светимость звезды, не в состоянии уравновесить давление сил тяготения, стремящихся сжать звезду. В результате процесс сжатия уже ничем не может быть остановлен. Описанное физическое явление, предсказанное теоретически в рамках общей теории относительности, получило название гравитационного коллапса. Исследования показали, что если радиус звезды становится меньше так называемого гравитационного радиуса Rg = 2·G·M/c², где M — масса звезды, а c — скорость света, то для внешнего наблюдателя звезда гаснет. Никакая информация о процессах, идущих в этой звезде, не может достичь внешнего наблюдателя. При этом тела, падающие на звезду, свободно пересекают гравитационный радиус. Если в качестве такого тела подразумевается наблюдатель, то ничего, кроме усиления гравитации, он не заметит. Таким образом, возникает область пространства, в которую можно попасть, но из которой ничего не может выйти, включая световой луч. Подобная область пространства называется черной дырой. Существование черных дыр является одним из теоретических предсказаний общей теории относительности, некоторые альтернативные теории гравитации построены именно так, что они запрещают такого типа явления. В связи с этим вопрос о реальности черных дыр имеет исключительно важное значение. В настоящее время имеются наблюдательные данные, свидетельствующие о наличии черных дыр во Вселенной.

В рамках общей теории относительности впервые удалось сформулировать проблему эволюции Вселенной. Тем самым Вселенная в целом становится не предметом спекулятивных рассуждений, а объектом физической науки. Раздел физики, предметом которого является Вселенная в целом, называется космологией. В настоящее время считается твердо установленным, что мы живем в расширяющейся Вселенной.

Современная картина эволюции Вселенной основывается на представлении о том, что Вселенная, включая такие ее атрибуты, как пространство и время, возникла в результате особого физического явления, называемого Большой Взрыв, и с тех пор расширяется. Согласно теории эволюции Вселенной, расстояния между далекими галактиками должны увеличиваться со временем, и вся Вселенная должна быть заполнена тепловым излучением с температурой порядка 3 K. Эти предсказания теории находятся в прекрасном соответствии с данными астрономических наблюдений. При этом оценки показывают, что возраст Вселенной, то есть время, прошедшее с момента Большого Взрыва, составляет порядка 10 млрд. лет. Что касается деталей Большого Взрыва, то это явление слабо изучено и можно говорить о загадке Большого Взрыва как о вызове физической науке в целом. Не исключено, что объяснение механизма Большого Взрыва связано с новыми, пока еще неизвестными законами Природы. Общепринятый современный взгляд на возможное решение проблемы Большого Взрыва основывается на идее объединения теории гравитации и квантовой механики.

Понятие о квантовой гравитации. Можно ли вообще говорить о квантовых проявлениях гравитационного взаимодействия? Как принято считать, принципы квантовой механики носят универсальный характер и применимы к любому физическому объекту. В этом смысле гравитационное поле не представляет исключения. Теоретические исследования показывают, что на квантовом уровне гравитационное взаимодействие переносится элементарной частицей, называемой гравитон. Можно отметить, что гравитон является безмассовым бозоном со спином 2. Гравитационное взаимодействие между частицами, обусловленное обменом гравитоном, условно изображается следующим образом:
Гравитационное взаимодействие между частицами, обусловленное обменом гравитоном
Частица испускает гравитон, в силу чего состояние ее движения изменяется. Другая частица поглощает гравитон и также изменяет состояние своего движения. В результате возникает воздействие частиц друг на друга.

Как мы уже отмечали, константой связи, характеризующей гравитационное взаимодействие, является ньютоновская константа G. Хорошо известно, что G — размерная величина. Очевидно, что для оценки интенсивности взаимодействия удобно иметь безразмерную константу связи. Чтобы получить такую константу, можно использовать фундаментальные постоянные: h (постоянная Планка) и c (скорость света) — и ввести какую-нибудь эталонную массу, например массу протона mp. Тогда безразмерная константа связи гравитационного взаимодействия будет 2π · Gmp2/(hc) ≈ 6 · 10−39, что, конечно, является очень малой величиной.

Интересно отметить, что из фундаментальных постоянных G, h, c можно построить величины, имеющие размерность длины, времени, плотности, массы, энергии. Эти величины называются планковскими. В частности, планковская длина ℓPℓ и планковское время tPℓ выглядят следующим образом:
Формула для планковской длины. Значение — 1,6 · 10^−33 см см,
Формула для планковского времени. Значение — 1,6 · 10^−43 с с.
Каждая фундаментальная физическая константа характеризует определенный круг физических явлений: G — гравитационные явления, h — квантовые, c — релятивистские. Поэтому если в какое-то соотношение входят одновременно G, h, c, то это значит, что данное соотношение описывает явление, которое одновременно является гравитационным, квантовым и релятивистским. Таким образом, существование планковских величин указывает на возможное существование соответствующих явлений в Природе.

Конечно, численные значения ℓPℓ и tPℓ очень малы по сравнению с характерными значениями величин в макромире. Но это означает только то, что квантовогравитационные эффекты слабо проявляют себя. Они могли быть существенны лишь тогда, когда характерные параметры стали бы сравнимыми с планковскими величинами.

Отличительной чертой явлений микромира является то обстоятельство, что физические величины оказываются подверженными так называемым квантовым флуктуациям. Это означает, что при многократных измерениях физической величины в определенном состоянии принципиально должны получаться различные численные значения, обусловленные неконтролируемым взаимодействием прибора с наблюдаемым объектом. Вспомним, что гравитация связана с проявлением кривизны пространства-времени, то есть с геометрией пространства-времени. Поэтому следует ожидать, что на временах порядка tPℓ и расстояниях порядка ℓPℓ геометрия пространства-времени должна стать квантовым объектом, геометрические характеристики должны испытывать квантовые флуктуации. Другими словами, на планковских масштабах нет никакой фиксированной пространственно-временной геометрии, образно говоря, пространство-время представляет собой бурлящую пену.

Последовательная квантовая теория гравитации не построена. В силу чрезвычайно малых значений ℓPℓ, tPℓ следует ожидать, что в любом обозримом будущем не удастся поставить эксперименты, в которых проявили бы себя квантовогравитационные эффекты. Поэтому теоретическое исследование вопросов квантовой гравитации остается единственной возможностью продвижения вперед. Есть ли, однако, явления, где квантовая гравитация могла бы оказаться существенной? Да, есть, и мы о них уже говорили. Это гравитационный коллапс и Большой Взрыв. Согласно классической теории гравитации, объект, подверженный гравитационному коллапсу, должен сжиматься до сколь угодно малых размеров. Это означает, что его размеры могут стать сравнимыми с ℓPℓ, где классическая теория уже неприменима. Точно так же в процессе Большого Взрыва возраст Вселенной был сравним с tPℓ и она имела размеры порядка ℓPℓ. Это означает, что понимание физики Большого Взрыва невозможно в рамках классической теории. Таким образом, описание конечной стадии гравитационного коллапса и начальной стадии эволюции Вселенной может быть осуществлено только с привлечением квантовой теории гравитации.

Слабое взаимодействие. Это взаимодействие является наиболее слабым из фундаментальных взаимодействий, экспериментально наблюдаемых в распадах элементарных частиц, где принципиально существенными являются квантовые эффекты. Напомним, что квантовые проявления гравитационного взаимодействия никогда не наблюдались. Слабое взаимодействие выделяется с помощью следующего правила: если в процессе взаимодействия участвует элементарная частица, называемая нейтрино (или антинейтрино), то данное взаимодействие является слабым.

Типичный пример слабого взаимодействия — это бета-распад нейтрона
Бета-распад нейтрона: n → p + e− + νe−
где n — нейтрон, p — протон, e− — электрон, νe− — электронное антинейтрино. Следует, однако, иметь в виду, что указанное выше правило совсем не означает, что любой акт слабого взаимодействия обязан сопровождаться нейтрино или антинейтрино. Известно, что имеет место большое число безнейтринных распадов. В качестве примера можно отметить процесс распада лямбда-гиперона Λ на протон p и отрицательно заряженный пион π−. По современным представлениям нейтрон и протон не являются истинно элементарными частицами, а состоят из элементарных частиц, называемых кварками.

Интенсивность слабого взаимодействия характеризуется константой связи Ферми GF. Константа GF размерна. Чтобы образовать безразмерную величину, необходимо использовать какую-нибудь эталонную массу, например массу протона mp. Тогда безразмерная константа связи будет GFmp2 ≈ 10−5. Видно, что слабое взаимодействие гораздо интенсивнее гравитационного.

Слабое взаимодействие в отличие от гравитационного является короткодействующим. Это означает, что слабое взаимодействие между частицами начинает действовать, только если частицы находятся достаточно близко друг к другу. Если же расстояние между частицами превосходит некоторую величину, называемую характерным радиусом взаимодействия, слабое взаимодействие не проявляет себя. Экспериментально установлено, что характерный радиус слабого взаимодействия порядка 10−15 см, то есть слабое взаимодействие, сосредоточен на расстояниях меньше размеров атомного ядра.

Почему можно говорить о слабом взаимодействии как о независимом виде фундаментальных взаимодействий? Ответ прост. Установлено, что есть процессы превращений элементарных частиц, которые не сводятся к гравитационным, электромагнитным и сильным взаимодействиям. Хороший пример, показывающий, что существуют три качественно различных взаимодействия в ядерных явлениях, связан с радиоактивностью. Эксперименты указывают на наличие трех различных видов радиоактивности: α-, β- и γ-радиоактивных распадов. При этом α-распад обусловлен сильным взаимодействием, γ-распад — электромагнитным. Оставшийся β-распад не может быть объяснен электромагнитным и сильным взаимодействиями, и мы вынуждены принять, что есть еще одно фундаментальное взаимодействие, названное слабым. В общем случае необходимость введения слабого взаимодействия обусловлена тем, что в природе происходят процессы, в которых электромагнитные и сильные распады запрещены законами сохранения.

Хотя слабое взаимодействие существенно сосредоточено внутри ядра, оно имеет определенные макроскопические проявления. Как мы уже отмечали, оно связано с процессом β-радиоактивности. Кроме того, слабое взаимодействие играет важную роль в так называемых термоядерных реакциях, ответственных за механизм энерговыделения в звездах.

Удивительнейшим свойством слабого взаимодействия является существование процессов, в которых проявляется зеркальная асимметрия. На первый взгляд кажется очевидным, что разница между понятиями левое и правое условна. Действительно, процессы гравитационного, электромагнитного и сильного взаимодействия инвариантны относительно пространственной инверсии, осуществляющей зеркальное отражение. Говорят, что в таких процессах сохраняется пространственная четность P. Однако экспериментально установлено, что слабые процессы могут протекать с несохранением пространственной четности и, следовательно, как бы чувствуют разницу между левым и правым. В настоящее время имеются твердые экспериментальные доказательства, что несохранение четности в слабых взаимодействиях носит универсальный характер, оно проявляет себя не только в распадах элементарных частиц, но и в ядерных и даже атомных явлениях. Следует признать, что зеркальная асимметрия представляет собой свойство Природы на самом фундаментальном уровне.

Несохранение четности в слабых взаимодействиях выглядело настолько необычным свойством, что практически сразу после его открытия теоретики предприняли попытки показать, что на самом деле существует полная симметрия между левым и правым, только она имеет более глубокий смысл, чем это ранее считалось. Зеркальное отражение должно сопровождаться заменой частиц на античастицы (зарядовое сопряжение C), и тогда все фундаментальные взаимодействия должны быть инвариантными. Однако позднее было установлено, что эта инвариантность не является универсальной. Существуют слабые распады так называемых долгоживущих нейтральных каонов на пионы π+, π−, запрещенные, если бы указанная инвариантность реально имела место. Таким образом, отличительным свойством слабого взаимодействия является его CP-неинвариантность. Возможно, что это свойство ответственно за то обстоятельство, что вещество во Вселенной значительно превалирует над антивеществом, построенным из античастиц. Мир и антимир несимметричны.

Вопрос о том, какие частицы являются переносчиками слабого взаимодействия, долгое время был неясен. Понимания удалось достичь сравнительно недавно в рамках объединенной теории электрослабых взаимодействий — теории Вайнберга — Салама — Глэшоу. В настоящее время общепринято, что переносчиками слабого взаимодействия являются так называемые W±-бозоны и Z0-бозоны. Это заряженная W± и нейтральная Z0 элементарные частицы со спином 1 и массами, равными по порядку величины 100 mp.

Электромагнитное взаимодействие. В электромагнитном взаимодействии участвуют все заряженные тела, все заряженные элементарные частицы. В этом смысле оно достаточно универсально. Классической теорией электромагнитного взаимодействия является максвелловская электродинамика. В качестве константы связи принимается заряд электрона e.

Если рассмотреть два покоящихся точечных заряда q1 и q2, то их электромагнитное взаимодействие сведется к известной электростатической силе. Это означает, что взаимодействие является дальнодействующим и медленно спадает с ростом расстояния между зарядами.

Классические проявления электромагнитного взаимодействия хорошо известны, и мы не будем на них останавливаться. С точки зрения квантовой теории переносчиком электромагнитного взаимодействия является элементарная частица фотон — безмассовый бозон со спином 1. Квантовое электромагнитное взаимодействие между зарядами условно изображается следующим образом:
Квантовое электромагнитное взаимодействие между зарядами
Заряженная частица испускает фотон, в силу чего состояние ее движения изменяется. Другая частица поглощает этот фотон и также изменяет состояние своего движения. В результате частицы как бы чувствуют наличие друг друга.

Хорошо известно, что электрический заряд является размерной величиной. Удобно ввести безразмерную константу связи электромагнитного взаимодействия. Для этого надо использовать фундаментальные постоянные h и c. В результате приходим к следующей безразмерной константе связи, называемой в атомной физике постоянной тонкой структуры: α = 2πe²/(hc) ≈ 1/137.

Легко заметить, что данная константа значительно превышает константы гравитационного и слабого взаимодействий.

С современной точки зрения электромагнитное и слабое взаимодействия представляют собой различные стороны единого электрослабого взаимодействия. Создана объединенная теория электрослабого взаимодействия — теория Вайнберга — Салама — Глэшоу, объясняющая с единых позиций все аспекты электромагнитных и слабых взаимодействий. Можно ли понять на качественном уровне, как происходит разделение объединенного взаимодействия на отдельные, как бы независимые взаимодействия?

Пока характерные энергии достаточно малы, электромагнитное и слабое взаимодействия отделены и не влияют друг на друга. С ростом энергии начинается их взаимовлияние, и при достаточно больших энергиях эти взаимодействия сливаются в единое электрослабое взаимодействие. Характерная энергия объединения оценивается по порядку величины как 102 ГэВ (ГэВ — это сокращенное от гигаэлектрон-вольт, 1 ГэВ = 109 эВ, 1 эВ = 1,6 · 10−12 эрг = 1,6 · 1019 Дж). Для сравнения отметим, что характерная энергия электрона в основном состоянии атома водорода порядка 10−8 ГэВ, характерная энергия связи атомного ядра порядка 10−2 ГэВ, характерная энергия связи твердого тела порядка 10−10 ГэВ. Таким образом, характерная энергия объединения электромагнитных и слабых взаимодействий огромна по сравнению с характерными энергиями в атомной и ядерной физике. По этой причине электромагнитное и слабое взаимодействия не проявляют в обычных физических явлениях своей единой сущности.

Сильное взаимодействие. Сильное взаимодействие ответственно за устойчивость атомных ядер. Поскольку атомные ядра большинства химических элементов стабильны, то ясно, что взаимодействие, которое удерживает их от распада, должно быть достаточно сильным. Хорошо известно, что ядра состоят из протонов и нейтронов. Чтобы положительно заряженные протоны не разлетелись в разные стороны, необходимо наличие сил притяжения между ними, превосходящих силы электростатического отталкивания. Именно сильное взаимодействие является ответственным за эти силы притяжения.

Характерной чертой сильного взаимодействия является его зарядовая независимость. Ядерные силы притяжения между протонами, между нейтронами и между протоном и нейтроном по существу одинаковы. Отсюда следует, что с точки зрения сильных взаимодействий протон и нейтрон неотличимы и для них используется единый термин нуклон, то есть частица ядра.

Характерный масштаб сильного взаимодействия можно проиллюстрировать рассмотрев два покоящихся нуклона. Теория приводит к потенциальной энергии их взаимодействия в виде потенциала Юкавы
Формула потенциала Юкавы
где величина r0 ≈ 10−13 см и совпадает по порядку величины с характерным размером ядра, g — константа связи сильного взаимодействия. Это соотношение показывает, что сильное взаимодействие является короткодействующим и по существу полностью сосредоточено на расстояниях, не превышающих характерного размера ядра. При r > r0 оно практически исчезает. Известным макроскопическим проявлением сильного взаимодействия служит эффект α-радиоактивности. Следует, однако, иметь в виду, что потенциал Юкавы не является универсальным свойством сильного взаимодействия и не связан с его фундаментальными аспектами.

В настоящее время существует квантовая теория сильного взаимодействия, получившая название квантовой хромодинамики. Согласно этой теории, переносчиками сильного взаимодействия являются элементарные частицы — глюоны. По современным представлениям частицы, участвующие в сильном взаимодействии и называемые адронами, состоят из элементарных частиц — кварков.

Кварки представляют собой фермионы со спином ½ и ненулевой массой. Наиболее удивительным свойством кварков является их дробный электрический заряд. Кварки формируются в три пары (три поколения дублетов), обозначаемые следующим образом:

u c t
d s b

Каждый тип кварка принято называть ароматом, так что существуют шесть кварковых ароматов. При этом u-, c-, t-кварки имеют электрический заряд (2/3)·|e|, а d-, s-, b-кварки — электрический заряд −(1/3)·|e|, где e — заряд электрона. Кроме того, существуют три кварка данного аромата. Они отличаются квантовым числом, называемым цветом и принимающим три значения: желтый, синий, красный. Каждому кварку соответствует антикварк, имеющий по отношению к данному кварку противоположный электрический заряд и так называемый антицвет: антижелтый, антисиний, антикрасный. Принимая во внимание число ароматов и цветов, мы видим, что всего существуют 36 кварков и антикварков.

Кварки взаимодействуют друг с другом посредством обмена восемью глюонами, которые представляют собой безмассовые бозоны со спином 1. В процессе взаимодействия цвета кварков могут изменяться. При этом сильное взаимодействие условно изображается следующим образом:
Условное изображение сильного взаимодействия
Кварк, входящий в состав адрона, испускает глюон, в силу чего состояние движения адрона изменяется. Этот глюон поглощается кварком, входящим в состав другого адрона, и меняет состояние его движения. В результате возникает взаимовоздействие адронов друг на друга.

Природа устроена так, что взаимодействие кварков всегда ведет к образованию бесцветных связанных состояний, которые как раз и являются адронами. Например, протон и нейтрон составлены из трех кварков: p = uud, n = udd. Пион π− составлен из кварка u и антикварка d−: π− = ud−. Отличительная черта кварк-кваркового взаимодействия через глюоны состоит в том, что с уменьшением расстояния между кварками их взаимодействие ослабляется. Это явление получило название асимптотической свободы и ведет к тому, что внутри адронов кварки можно рассматривать как свободные частицы. Асимптотическая свобода естественным образом вытекает из квантовой хромодинамики. Имеются экспериментальные и теоретические указания на то, что с ростом расстояния взаимодействие между кварками должно возрастать, в силу чего кваркам энергетически выгодно находиться внутри адрона. Это означает, что мы можем наблюдать только бесцветные объекты — адроны. Одиночные кварки и глюоны, обладающие цветом, не могут существовать в свободном состоянии. Явление удержания элементарных частиц, обладающих цветом, внутри адронов получило название конфайнмента. Для объяснения конфайнмента предлагались различные модели, однако последовательное описание, вытекающее из первых принципов теории, до сих пор не построено. С качественной точки зрения трудности связаны с тем, что, обладая цветом, глюоны взаимодействуют со всеми цветными объектами, в том числе и друг с другом. По этой причине квантовая хромодинамика является существенно нелинейной теорией и приближенные методы исследования, принятые в квантовой электродинамике и электрослабой теории, оказываются не вполне адекватными в теории сильных взаимодействий.

Тенденции объединения взаимодействий. Мы видим, что на квантовом уровне все фундаментальные взаимодействия проявляют себя одинаковым образом. Элементарная частица вещества испускает элементарную частицу — переносчик взаимодействия, которая поглощается другой элементарной частицей вещества. Это ведет к взаимовлиянию частиц вещества друг на друга.

Безразмерная константа связи сильного взаимодействия может быть построена по аналогии с постоянной тонкой структуры в виде 2πg²/(hc) ≈ 10. Если сравнить безразмерные константы связи, то легко заметить, что самым слабым является гравитационное взаимодействие, а затем располагаются слабое, электромагнитное и сильное.

Если принять во внимание уже развитую объединенную теорию электрослабых взаимодействий, называемую сейчас стандартной, и следовать тенденции объединения, то возникает проблема построения единой теории электрослабого и сильного взаимодействий. В настоящее время созданы модели такой единой теории, получившие название модели великого объединения. Все эти модели имеют много общих моментов, в частности характерная энергия объединения оказывается порядка 1015 ГэВ, что значительно превосходит характерную энергию объединения электромагнитных и слабых взаимодействий. Отсюда вытекает, что прямое экспериментальное исследование великого объединения выглядит проблематичным даже в достаточно отдаленном будущем. Для сравнения отметим, что наибольшая энергия, достижимая на современных ускорителях, не превышает 103 ГэВ. Поэтому если и будут получены какие-либо экспериментальные данные относительно великого объединения, то они могут носить только косвенный характер. В частности, модели великого объединения предсказывают распад протона и существование магнитного монополя большой массы. Экспериментальное подтверждение этих предсказаний было бы грандиозным триумфом тенденций объединения.

Общая картина разделения единого великого взаимодействия на отдельные сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия выглядит следующим образом. При энергиях порядка 1015 ГэВ и выше существует единое взаимодействие. Когда энергия становится ниже 1015 ГэВ, сильное и электрослабое взаимодействия отделяются друг от друга и представляются как различные фундаментальные взаимодействия. При дальнейшем уменьшении энергии ниже 102 ГэВ происходит отделение слабого и электромагнитного взаимодействий. В результате на масштабе энергий, характерных для физики макроскопических явлений, три рассматриваемых взаимодействия выглядят как не имеющие единой природы.

Заметим теперь, что энергия 1015 ГэВ отстоит не так далеко от планковской энергии
Формула для планковской энергии. Значение — 10^19 ГэВ ГэВ,
при которой становятся существенными квантовогравитационные эффекты. Поэтому теория великого объединения с необходимостью ведет к проблеме квантовой гравитации. Если далее следовать тенденции объединения, мы должны принять идею о существовании одного всеобъемлющего фундаментального взаимодействия, которое разделяется на отдельные гравитационное, сильное, слабое и электромагнитное последовательно по мере понижения энергии от планковского значения до энергий, меньших 102 ГэВ.

Построение такой грандиозной объединяющей теории, по-видимому, неосуществимо в рамках системы идей, приведших к стандартной теории электрослабых взаимодействий и моделям великого объединения. Требуется привлечение новых, возможно кажущихся сумасшедшими, представлений, идей, методов. Несмотря на очень интересные подходы, развитые в последнее время, такие, как супергравитация и теория струн, проблема объединения всех фундаментальных взаимодействий остается открытой.


Библиография

Лоскутов Ю. М. Индуцирование магнитным полем поляризации частиц и угловой асимметрии нейтринного излучения//Доклады Академии Наук СССР. 1984. Т. 275. № 6.

Лоскутов Ю. М. Эффекты направленности нейтринного излучения в сильном магнитном поле и его возможные следствия//Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 39. Вып. 9.

Лоскутов Ю. М. Индуцированная поляризация электронов. Асимметрия углового распределения нейтрино, генерируемых в магнитном поле//ТМФ. 1985. Т. 65. № 1.

Лоскутов Ю. М., Парфенов К. В. Асимметрия испускания нейтрино в магнитном поле и самоускорение нейтронных звезд//Вестн. Моск. Ун-та. 1989. Сер. 3. Т. 30. № 5–6.

Лоскутов Ю. М. Гипотеза о новом виде гравитационных взаимодействий с нарушенной четностью и их роль в гравидинамике и электродинамике//ТМФ. 1995. Т. 105. № 2.

Лоскутов Ю. М. «Гравислабые» взаимодействия и их роль в гравидинамике и электродинамике//ЖЭТФ. 1995. Т. 107. Вып. 2.

Лоскутов Ю. М. Космологические эффекты двойного гравитационного лучепреломления в теории гравитации с нарушенной зарядовой и пространственной четностью//ЖЭТФ. 1998. Т. 113. Вып. 6.

Тернов И. М., Лоскутов Ю. М., Коровина Л. И. О возможности поляризации пучка электронов вследствие релятивистского излучения в магнитном поле//ЖЭТФ. 1961. Т. 41. Вып. 4(10).

Loskutov Yu. M. A new type of gravitational interaction with parity violation and its role in gravidynamics and electrodynamics//Theor. and Math. Phys. 1995. V. 105. № 2.

Loskutov Yu. M. Cosmological effects of gravitational birefringence in a theory of gravitation with С and P violation//Jour. of Exper. and Theor. Phys. 1998. V. 86. № 6.


Тема № 168

Эфир 12.11.2002

Хронометраж 35:52



Я стал похож на деда — я читаю и мешаю заниматься моему внуку

Начало см. тут Если человек что-то любит


...Вскоре Сталин умер...Затем пришел новый правитель...Однажды Мыкыта-правитель вызвал меня к себе на дачу, ту самую, где когда-то жил Сталин. Была поздняя осень. В окне одиноко стояла облетевшая груша. Я отвел глаза.

В комнате сидел скромный мальчик, аккуратно сложив руки на коленях. На столе перед Мыкытой лежала раскрытая ученическая тетрадь.

— Здоровеньки булы, Дмитро, — рявкнул правитель, — а ну познакомься, — он кивнул стриженой башкой в сторону мальчика, — Виталька!

Мальчик встал и вежливо пожал мне руку.

— Кажи, Дмитро, сколько рокив ты пишешь мне речи? Мыкыта громко высморкался.

— Три года, — ответил я.

— Меньше пятилетки, — заметил правитель.

Я вздрогнул. Что-то эта сцена начинала мне напоминать.

— Кажи-ка мне, Дмитро, — продолжал правитель, — почему-то, як ты мои мысли излагаешь — они, словно поросята бездомные, хилы и жидки, а як вон этот хлопец их пишет — они, словно молодой кабанчик, свежи и игристы.

Я вспомнил, что мне напоминала эта сцена. Из окна смотрел опустелый сад. Я увидел голую грушу. Она приветственно кивала мне своей веткой.

— Кажи, старый хряк, — Мыкыта задорно ущипнул меня за живот, — ты откудова берешь мои думы?

— Из вашего собрания сочинений, — ответил я.

— Врешь, свин! Ты их выдумываешь! На, — протянул он мне ученическую тетрадь, — ознакомься с моими настоящими думами, широкими, як Днипро, и глубокими, як Черное море.

Я взял тетрадь. Это было школьное сочинение.

«Если ты не становишься больше — ты становишься меньше», — стояло в эпиграфе. Это была мысль Гилеля, но под эпиграфом жирно красовалось имя Мыкыты. Сочинение было полно изречений великих еврейских философов, вложенных в уста хохлацкого порося. Я знал каждое из них.

— Да, — согласился я, — мысли широкие, как Днипро, и глубокие, как Черное море.

— Розумиешь... — Мыкыта рыгнул. — Геть до хаты! Займешься партийным архивом.

Груша продолжала приветственно махать.

— Привет, — сказал я, — скоро я буду на тебе раскачиваться...

Человек ничего не знает. Я ошибся — груша так и осталась голой. Меня не повесили — украинский правитель был более мягкого нрава, а может, изменилось время, и на груше висеть было уже как-то неудобно. Не знаю — меня выгнали. Я стал свободен. И поехал в Ленинград...

Я сижу в закутке нашей старой комнаты, — квартиру фельдмаршала давно забрали, — в большом ленинградском доме возле колокольни, которую построил великий итальянский зодчий Джакомо Кваренги, и читаю умные книги. Никто не отрывает меня, никто не кричит:

— Хаимке, кум цу мир! Послушай, какая мысль!..

— Хаимке, варт а вайленьке, ты только послушай...

Печальна наша жизнь, скажу я вам...

Я сижу на старом венском стуле, где сидел мой дед, и читаю. Я стал похож на деда — я читаю и мешаю заниматься моему внуку.

— Файвелэ, — говорю я ему, хотя его зовут Павлик, — кум цу мир... ты только послушай, какая мысль!

— Файвелэ, а эта!..

Я совсем стал похож на деда — ушла моя печаль. Чем старше я становлюсь — тем веселее у меня на сердце. Я радуюсь солнцу, ветру, воробью в окне, чарке водки...

Иногда мне хочется станцевать буйный хасидский танец. Но не с кем...

И я танцую один — плывут тени, горят свечи.

Внук мой с удивлением смотрит на меня. Он печален. Он не танцует хасидских танцев — я мешаю ему заниматься. Он кончает школу, и завтра у него выпускной экзамен. Сочинение.

Я все думаю, что он там напишет...

http://www.migdal.ru/literature/3269/?&print=1

Гордон - Диалоги: Теория суперструн (13.05.2002)



http://www.youtube.com/watch?v=LLosnqv1VFE

Краткое содержание ниже.
Ниже есть продолжение.

Форматирование не сохранено.


Теория суперструн
↓№ 107↑ Дата выхода в эфир 13.05.2002 Хронометраж 53:00

Что такое теория суперструн? И почему струны? Что это — экстравагантная идея или новый вид материи, реальная физическая необходимость? Существуют ли другие подходы к построению полной картины фундаментальных законов физики? Откуда берется энтропия черной дыры и не противоречит ли существование черных дыр принципам квантовой теории поля? О том, что такое вторая суперструнная революция — академик Валерий Рубаков и доктор физико-математических наук Дмитрий Гальцов.


План дискуссии:

• Молекулы, атомы, протоны, кварки, что дальше? Что мы знаем и о чем только догадываемся про субъядерные расстояния: Стандартная Модель (именно так, с большой буквы), суперсимметрия.

• Почему гравитация ставит предел дроблению материи на все более мелкие элементарные составляющие. Конечен или бесконечен процесс познания физического мира.

• Все ли мы знаем о гравитации. Почему теория Эйнштейна не поддается квантованию. Могут ли гравитино помочь гравитонам.

• Черные дыры в астрофизике и в микромире. Эффект Хокинга.

• Откуда берется энтропия черной дыры. Не противоречит ли существование черных дыр принципам квантовой теории поля.

• Почему струны, что это — экстравагантная идея или реальная физическая необходимость? Существуют ли другие подходы к построению полной картины фундаментальных законов физики.

• Всегда ли пространство было трехмерным, да и является ли оно истинно трехмерным сейчас. Размерность пространства как параметр физической теории.

• Сколько может быть дополнительных измерений и почему они ненаблюдаемы.

• Можно ли скрестить скрипку с барабаном: Д-браны, вторая суперструнная революция. Струны и мембраны как новый вид материи: не частицы и не поля.

• Контуры M-теории. Можно ли жить на гипербране. Есть ли шанс экспериментально обнаружить дополнительные измерения пространства: ускорительная и неускорительная физика.

• Соотношение между классической и квантовой теориями: так ли все просто, как полагали (уже) в прошлом веке. Гипотеза АДС-КТП соответствия (Анти-де Ситтер — Конформная теория поля) и ее обобщения.


Обзор темы

Cтруны. Первоначальной основой для любой физической теории служит наблюдаемый мир, и успех или неуспех теории определяется из сравнения ее с наблюдениями и экспериментом. Однако по мере продвижения в область все более фундаментальных и все менее непосредственно наблюдаемых явлений, значительную роль начинает играть математическая структура теории. Попытка построить теорию, которая обобщала бы то, что известно о мире, все равно была бы не совсем общей — она лишь обобщала бы наши знания на сегодняшний момент, отыскивая наиболее фундаментальные объекты, от которых по большому счету требуется способность объяснить единую природу четырех известных взаимодействий. За обобщение электрического и слабого была присуждена Нобелевская премия 1979 года (теория Вайнберга-Салама). Мало сомнений, что обобщается и третье взаимодействие — ядерное (сильное) и следует ожидать, что обобщается и четвертое, но тут по-прежнему остается много непонятного.

Когда говорят о фундаментальной теории, подразумевают квантовую теорию, описываемую уравнениями квантовой механики. Но уравнения, как известно, описывающие гравитационное поле (четвертое взаимодействие) — классические, не квантовые. Они служат приближением к истинным квантовым уравнениям и перестают работать на очень маленьких расстояниях и очень больших энергиях. И если с квантованием электромагнетизма ученые справились спокойно, то с квантованием гравитации у них до сих пор ничего не вышло. Разрабатываемые теории оказывались внутренне противоречивыми. Классические гравитационные уравнения (в Общей Теории Относительности) на маленьких расстояниях (~2 · 10−33 см) отказывают. Притом гравитация описывает не свойства пространства-времени, а его само. Поэтому была сделана математически-физическая придумка, названная струны.

Вместо точечных объектов — частиц теория струн оперирует протяженными объектами — струнами. Струну можно представлять себе как тонкую нить, способную изгибаться и колебаться. При этом надо помнить что струна — фундаментальный объект, который ни из чего не состоит (в смысле меньших объектов). Струны могут быть замкнутыми и нет (открытыми). Колебания струны (как и колебания струн у гитары) могут происходить с разными частотами (гармониками), начиная с некоторой низшей (основной) частоты. Фундаментально здесь то, что на достаточно большом расстоянии от струны ее колебания воспринимаются как частицы, и колеблющаяся струна с некоторой комбинацией основных гармоник (как и у реальной струны) порождает множество, целый спектр разных частиц. Частицы появляются и выглядят (на большом расстоянии от струны) как кванты известных полей — гравитационного, электромагнитного. Отсюда представление о том, что частицы в квантовых теориях — не кусочки вещества, а определенные состояния более общей сущности — поля. Масса частиц — полей возрастает по мере увеличения частоты породивших их колебаний.

Среди частиц, не имеющих массы, есть кванты электромагнитного и гравитационного полей — фотон и гравитон. Тем самым струны описывают квантовую гравитацию и исправляют противоречия «старых версий» этой теории. Поэтому на большом расстоянии от струны (а на таких еще действует ОТО) наблюдатель увидит лишь поля. На маленьких расстояниях — приблизиться к струне по принципу неопределенности означает вступить с ней во взаимодействие, а при этом она уже выглядит не как точечный объект и требуется полный анализ струны как целого, а не нескольких гармоник.

Но зададимся вопросом — а является ли описание струны последовательно математическим? Для этого нужно строить теорию струн особым образом. Итак: теория струн очень быстро приходит к внутреннему противоречию, если только размерность пространства — времени не равна 26. При распространении в пространстве — времени (пока 26-мерном) струна, как объект одномерный, рисует поверхность, называемую мировым листом (по аналогии с мировой линией). Струны могут быть замкнутыми или нет, и мировые листы у них разные. Двумерная поверхность мирового листа служит ареной, на которой может что-то происходить. Например, на ней могут жить двумерные (не наблюдаемые непосредственно) поля. Для них мировой лист вроде своего дома. И свойства струны сильно зависят от конкретных частиц, населяющих это место. Пока струна живет в 26-мерном пространстве, на ней ничего нет, а если что-то появляется, то может оказаться, что струна научится жить в пространстве меньшем, чем 26-мерное. Степени свободы этих новых двумерных полей в определенном смысле играют роль недостающих пространственных размерностей и тем самым в пространствах меньшей размерности восстанавливают 26-мерность. Это если рассматривать так называемую простую или бозонную струну.

Есть и еще условия непротиворечивости струнной теории. Низшие гармоники отвечают частицам, не имеющим массы, и оказалось, что у бозонной струны самая низшая гармоника должна восприниматься как частица мнимой массы, названная тахионом. Эти частицы имеют дурную славу за то, что им полагается двигаться со скоростью, большей скорости света. Появление тахионов в физической системе струны приводит к ее нестабильности, а точнее — тахионы очень быстро забирают из системы всю энергию и улетают неизвестно куда. Они сигнализируют, что система нестабильна и распадается на состояния, лишенные тахионов. Таким образом, теория самых простых (бозонных) струн оказалась нестабильной и должна перестраиваться в более устойчивые образования.

Супеструны. Такая теория есть и основана на суперсимметрии. Чтобы понять, что это такое, надо уяснить смысл термина «измерение». Под измерением понимаются некие характеристики системы. Классический пример — кубики разных цветов. Цвет можно принять за дополнительное измерение к общеизвестным трём — высоте, длине и ширине. Симметрия же — это инвариантность относительно некоторых преобразований. С повышением температуры системы уровень её симметричности повышается. Иначе говоря, растет хаотичность, неупорядоченность и уменьшается число параметров, пригодных для описания этой системы. И таким образом, теряется информация, которая позволяет различить две любые точки внутри системы. Например, на ранних этапах своей жизни физическая вселенная была очень горячей и в ней существовала симметрия, но с понижением температуры (сейчас температура вселенной около трёх Кельвинов, а тогда была миллионы миллиардов) симметричность нарушается.

Все «элементарные» частицы делятся на два класса — бозоны и фермионы. Первые, например фотон и гравитон, могут собираться вместе в большие скопления, а вот каждый фермион должен подчиняться принципу Паули. К фермионам принадлежит в частности электрон. И различия в физическом поведении разных типов частиц требуют различного математического описания.

И бозоны и фермионы могут сосуществовать в одной физической системе, и такая система может обладать особым видом симметрии — суперсимметрией. Она отображает бозоны в фермионы и обратно, и для этого (естественно) требуется равное количество обоих видов частиц, но этим условия суперсимметрии не ограничиваются. Суперсимметричные системы могут жить только в так называемом суперпространстве. Оно получается из обычного пространства-времени с добавкой фермионных координат, и преобразования суперсимметрии в нем похожи на вращения и сдвиги как в обычном пространстве. А живущие в суперпространстве частицы и поля представляются набором частиц и полей в обычном пространстве, но со строго фиксированным количественным соотношением бозонов и фермионов и их характеристик (спины и т. п.). Входящие в такой набор частицы-поля называют суперпартнёрами.

Квантовые теории в суперпространствах не могут себе очень много позволить (из-за геометрии суперпространств), потому что суперпартнеры «сглаживают» друг друга. Струны, живущие в суперпространстве, называются суперструнами. Или, иными словами, струна в обычном пространстве, на мировом листе которой живёт определенный набор фермионных полей, и есть суперсимметрия. Суперсимметрия накладывает сильные ограничения на поведение суперструн, и в суперпространстве не может возникнуть тахионов, т. к. из-за свойств суперпространства у него не может быть суперпартнера. Кроме того, суперсимметрия влияет на то состояние, в каком суперструна избавлена от противоречий. Размерность такого пространства оказывается 10. Причем фермионы населяют мировой лист суперструны уже в выделенной 10-размерности и именно их присутствие делает струну суперсимметричной. В 10-мерном, пространстве, на достаточном расстоянии от струны возникает суперсимметричный вариант гравитации, названный супергравитацией. И оказалось, что супергравитации возможны только при условии, что размерности пространства-времени находятся в пределах от 2-х до 11-ти. Десятимерные теории супергравитации представляют собой предел, к какому сводится теория суперструн на больших расстояниях, а супергравитации в пространствах меньшей размерности получаются из десятимерных. Таким образом, известные ранее теории поля оказались пределом теории суперструн, а их симметрии частью симметрии струнной теории. Правда, 11-мерная супергравитация представляется здесь лишней, и поэтому не вполне понятной.

В суперструну можно встроить еще некоторую дополнительную симметрию и тогда в пределе больших расстояний с супергравитацией возникает еще так называемая теория Янга — Миллса (она похожа на ту, что описывает поведение кварков и глюонов, но в суперсимметричном варианте и в 10-мерности). Причем размер и тип этой симметрии может быть выбран произвольно, и число различных десятимерных струнных теорий оказывается бесконечным. Из всех свободными от противоречий остаются только пять. Но на деле оказалось, что каждая из них является фактически особым случаем ограничения основной теории. Далее о них речь.

Какое же взаимодействие четырехмерной физики и теории суперструн возможно в десятимерии? Идея взаимного влияния пространств различной размерности называется теорией Калуцы — Клейна. Рассмотрим самый простой случай — как привести пятимерный мир к четырехмерному. Для этого в пятимерии нужно рассматривать не «плоское» пространство, а пространство, превращенное в «цилиндр», т. е. считать одно из измерений свернутым в кольцо. Скрутив в тонкую трубку лист бумаги, можно подумать, что перед вами не плоскость, каковой был лист, а линия — одномерное пространство. И если смотреть внимательно, то станет понятно, что это не линия, а именно трубка. Но пусть по этому листу бумаги бегают какие-то частицы. Пока лист не скручен или радиус скрученного листа не слишком мал, эти частицы бегают во всех направлениях. По мере того, как радиус цилиндра уменьшается, частица обегает вокруг трубки все быстрее и быстрее, и в то же время движение вдоль трубки происходит без изменения, как и раньше на плоском листе. А теперь пусть обход по окружности занимает очень мало времени, и мы просто не можем заметить, что частица двигалась в этом направлении — нам кажется, что она может двигаться только вдоль «плоского» направления, вдоль трубки. Таким образом, двумерное пространство свелось к одномерному. В действительности движение по измерениям, закрученным в кольцо, не удаётся заметить по (из-за) принципу неопределённости. Чем меньше размеры, в которые надо втиснуть частицу, тем больше для этого надо энергии, и как только измерения сворачиваются в маленькие окружности, не хватает энергии, чтобы заставить частицу бежать по этой окружности — таким образом это измерение как бы исчезает.

Мы знаем, что частицы в микромире — это кванты соответствующих полей, и последовательное описание взаимодействий осуществляется на языке полей. Поля могут иметь сотни различных компонент и, как правило, их тем больше, чем выше размерность пространства-времени. Компоненты — это как бы отдельные поля, но они все собраны в единую структуру и не обладают без неё полной самостоятельностью. Например, электромагнитное поле в 4-мерном пространстве имеет четыре компоненты. Две из них ненаблюдаемы, а остальные две соответствуют двум направлениям поляризации фотона. Теперь если представить, что поле живет в пространстве, одно или несколько измерений которого свернуты в маленькие окружности (или просто свёрнуты), получается эффективное пространство меньшей размерности. В таком случае полю требуется преобразовать себя так, чтобы число компонент уменьшилось до количества, которое ожидается от него в пространстве меньшей размерности. Лишние компоненты поля при этом оказываются полностью независимыми, самостоятельными и выступают в этом пространстве меньшей размерности как новые поля.

Идея теории Калуцы — Клейна состоит в том, что некоторые наборы вроде бы никак не связанных полей в четырёхмерном пространстве могут оказаться осколками единого поля в пространстве более высокой размерности. Десятимерие и одиннацатимерие для этого прекрасно подходят, так как у живущих там полей достаточно компонент, чтобы упаковать в них все имеющиеся в четырехмерии поля. И еще суперсимметрия оттуда передает в пространства меньшей размерности ряд «хороших» свойств. Но как объяснить, почему десятимерие предпочло расколоться на 4 + 6 измерения, а не, например, 3 + 7 или 5 + 5? И, кстати, лишние измерения не обязательно должны сворачиваться в окружности.

Пока непонятно, как осуществляется выбор между разными вариантами скрутки и разными вариантами разбивки, но такие возможности выбора встроены в теорию суперструн, поскольку суперструны порождают гравитацию, которая и определяет геометрию пространства-времени. Но можно определить, может ли то или иное шестимерное пространство быть отобранным суперструной, чтобы из десятимерия получился наблюдаемый четырехмерный мир (и определяющим критерием здесь служит суперсимметрия) — не во всяком пространстве может жить суперструна и структура шестимерия должна быть согласована со свойствами наблюдаемого мира. Дело в том, что при скручивании лишних измерений в очень маленькие пространства, свойства теории в остающихся измерениях отражают некоторые геометрические характеристики этих пространств.

От наблюдаемых при доступных малых энергиях (в ускорителях) свойств элементарных частиц переходят к теории суперструн, пытаясь экстраполировать эти свойства на очень высокие энергии (не доступные пока в ускорителях), существенные для струнного описания. А в рамках струнной формулировки пытаются увидеть, каковы механизмы, «переводящие» струнные сущности (иногда непосредственно не наблюдаемые, вроде свойств обитателей мирового листа струны) в термины геометрии скрученных измерений, а оттуда на язык четырехмерия и живущих в нем элементарных частиц.

Физические процессы описываются уравнениями, как правило с некоторыми начальными условиями. Т. е. теоретически мы можем рассчитать поведение какой-либо системы на долгое будущее, но вот практически это можно сделать лишь в некотором приближении. Для наиболее точного вычисления была сознана теория возмущений, т. е. сначала рассчитывается в приближении, а потом вносятся поправки. Но есть ситуации, где теория возмущений неприменима, например, если надо рассчитать движение в системе тройной звезды, если массы звезд примерно одинаковые. Такую ситуацию называют «сильная связь» и такие задачи можно либо решить точно, либо вообще нельзя.

Проблема сильной связи есть и в теории суперструн. Но прежде еще один момент: струны могут делать то, что недоступно частицам. При наличии хотя бы одного скрученного измерения они могут наматываться на него, обвернувшись один или несколько раз. А с точки зрения наблюдателя это выглядит как появление некоторых новых частиц. При определённых соотношения между радиусом свернутого измерения и количеством оборотов струны такие (новые) частицы становятся легкими, и их можно сравнить с теми безмассовыми частицами, которые ожидались с самого начала, как соответствующие низшим гармоникам колебаний струны.

В итоге получается, что при слабом взаимодействии между струнами, в рамках стандартной теории возмущений струна рождает частицы определенного типа, реализующие определенные симметрии, в частности суперсимметрию. В другом диапазоне интенсивности взаимодействия, вне рамок теории возмущений (в области сильной связи) струна может порождать другие частицы. Но кроме того, теория каждого из пяти типов суперструн (пять теорий) способна порождать наборы частиц, которые выглядят как соответствующие колебания суперструны другого типа. Это происходит в области сильной связи. Например, струна первого типа умеет в области сильной связи имитировать струну второго типа, и наоборот. Тогда и последовал вывод, что имеющиеся описания суперструн, все пять теорий, есть «подтеории», часть одной более общей теории, которая уже есть не только теория суперструн. Причем она выглядит как теория суперструн только в области слабой связи, а в области сильной связи она может обнаружить совершенно новые возможности.

M-теория. Эту, более общую, теорию назвали M-теория, от слова «mystery». Это именно та теория, различные фазы которой может описывать каждая из пяти теорий суперструн из десятимерия. M-теории удается «выпасть» в каждую из теорий суперструн, если она живет в пространстве с размерностью более десяти.

Сначала предлагалось поселить M-теорию в одиннадцатимерность. Тогда можно увидеть, каким образом лишние, по сравнению с десятимерием степени свободы теории комбинируются в десятимерный мир, населенный суперструнами. Например, одна теория получается, когда 11-е измерение скручивается в очень маленькую окружность — этакий 10-мерный цилиндр. Другая теория возникает, когда M-теория выделяет две десятимерные плоскости на некотором, очень малом, расстоянии друг от друга. Эти плоскости, а точнее гиперплоскости, параллельны друг другу. Тогда 10-мерный мир воспроизводится граничными эффектами чего-то более общего, происходящего во всем объеме 11-мерного пространства.

Оказалось, что при слабой связи и малой энергии, M-теория превращается в 11-мерную супергравитации! Таким образом последняя, до этого стоявшая особняком, включилась в общую картину мира. Однако 11-мерность может породить только две теории суперструн. Остальные три не смогли произойти из первых двух и был сделан шаг к увеличению размерности. Для вывода из одного источника всех теорий суперструн требуется 12-мерное пространство, где наряду с 10-пространственными измерениями имеются два времени. Но в то время как каждая из пяти теорий суперсимметрична, никакой суперсимметрии в 12-мерном пространстве нет.


Материалы к программе:

Из книги: Стивен Хокинг. Краткая история времени: От большого взрыва до черных дыр. М., 2000. (Первое издание вышло в 1988 году.)

Создание теории (супер)струн связано с проблемой единой физической теории Вселенной — объединением физики.

Существует общая теория относительности (которая есть частная теория гравитации) и частные теории, описывающие слабые, сильные и электромагнитные взаимодействия. Последние три теории могут быть объединены в так называемые теории великого объединения, которые недостаточно удовлетворительны, так как не включают гравитацию и содержат величины, которые не вычисляются теоретически, а подбираются экспериментально. Основная сложность объединения гравитации с остальными силами в том, что общая теория относительности — классическая, то есть не включает в себя квантово-механический принцип неопределенности. Другие же теории неразрывно связаны с квантовой механикой.

При попытках объединения этих теорий постоянно возникают нелепые бесконечности. Их устраняют, прежде всего, «перенормировкой», предписывающей введение новых бесконечностей для компенсации старых. Это прекрасно работает, но не подходит именно для создания общей теории, поскольку не позволяет теоретически предсказывать значения масс и сил — их приходится подбирать путем подгонки к эксперименту.

Одно время физики рассматривали как теорию объединения — теорию супергравитации.

Но в 1984 году общее мнение ученых сильнейшим образом изменилось в сторону так называемых струнных теорий.

Основными объектами струнных теорий выступают не частицы, занимающие всего лишь точку в пространстве, а некие структуры вроде бесконечно тонких кусочков струны, не имеющих никаких измерений, кроме длины. Концы этих струн могут быть либо свободны («открытые струны»), либо соединены друг с другом («замкнутые струны»). Частица в каждый момент времени представляется одной точкой в пространстве. Следовательно, ее историю можно изобразить линией в пространстве-времени (мировая линия). Но струне в каждый момент времени отвечает линия в трехмерном пространстве. Следовательно, ее история в пространстве-времени изображается двухмерной поверхностью, которая называется «мировым листом». (Любую точку на мировом листе можно задать двумя числами, одно из которых — время, а другое — положение точки на струне.) Мировой лист открытой струны представляет собой полосу, края которой отвечают путям концов струны в пространстве-времени. Мировой лист замкнутой струны — это цилиндр или трубка, сечением которой является окружность, отвечающая положению струны в определенный момент времени.

Два куска струны могут соединиться в одну струну; в случае открытых струн они просто смыкаются концами, а соединение замкнутых струн напоминает соединение штанин в брюках. Аналогичным образом кусок струны может разрываться на две струны. То, что раньше считалось частицами, в струнных теориях изображается в виде волн, бегущих по струне так же, как бегут волны по натянутой веревке, если ее дернуть за конец. Испускание и поглощение одной частицей другой отвечает соединению и разделению струн. Например, гравитационная сила, с которой Солнце действует на Землю, в теориях частиц изображалась как результат испускания какой-нибудь частицей на Солнце гравитона и последующего его поглощения какой-нибудь частицей на Земле. В теории струн этот процесс изображается Н-образным соединением трубок. (Теория струн в каком-то смысле подобна технике водопроводчика.) Две вертикальные стороны соответствуют частицам, находящимся на Солнце и на Земле, а горизонтальная поперечина отвечает летящему между ними гравитону.

Теория струн имеет очень необычную историю. Она возникла в конце 60-х годов при попытке построить теорию сильных взаимодействий. Идея была в том, чтобы частицы типа протона и нейтрона рассматривались как волны, распространяющиеся по струне. Тогда сильные силы, действующие между частицами, соответствуют отрезкам струн, соединяющим между собой, как в паутине, другие участки струн. Для того чтобы вычисленная в этой теории сила взаимодействия имела значение, отвечающее эксперименту, струны должны быть эквивалентны резиновым лентам, натянутым с силой около десяти тонн.

В 1974 г. парижанин Джоэль Шерк и Джон Шварц из Калифорнийского технологического института опубликовали работу, в которой было показано, что теория струн может описывать гравитационное взаимодействие, но только при значительно большем натяжении струны — порядка единицы с тридцатью девятью нулями тонн. В обычных масштабах предсказания такой струнной модели и общей теории относительности совпадали, но начинали различаться на очень малых расстояниях, меньших одного сантиметра, деленного на единицу с тридцатью тремя нулями. Однако эта работа не привлекла особого внимания, потому что как раз в то время многие отказались от первоначальной струнной теории сильного взаимодействия, обратившись к теории кварков и глюонов, результаты которой значительно лучше согласовались с экспериментом. Шерк трагически умер (у него был диабет и во время комы рядом не оказалось никого, кто бы сделал ему укол инсулина), и Шварц остался почти единственным сторонником струнной теории, но со значительно более сильным натяжением струн.

В 1984 году интерес к струнам неожиданно возродился. На то было, по-видимому, две причины. Во-первых, никто не мог ничего добиться, пытаясь показать, что супергравитация конечна или что с ее помощью можно объяснить существование всех разнообразных частиц, которые мы наблюдаем. Второй причиной была публикация статьи Джона Шварца и Майка Грина из Лондонского Куин-Мэри-колледжа, в которой было показано, что с помощью теории струн можно объяснить существование частиц с левой спиральностью, как у некоторых из тех частиц, что мы наблюдаем. Какими бы ни были побудительные мотивы, вскоре очень многие обратились к теории струн, в результате чего появилась ее новая разновидность — теория так называемой гетеротической струны, которая дает надежду на объяснение разнообразия наблюдаемых частиц.

В теориях струн тоже возникают бесконечности, но есть надежда, что в тех или иных теориях гетеротической струны эти бесконечности сократятся (хотя пока это еще не известно). Но струнные теории содержат значительно более серьезную трудность: они непротиворечивы, по-видимому, лишь в десяти- или двадцатишестимерном пространстве-времени, а не в обычном четырехмерном! Лишние измерения — это обычное дело в научной фантастике; там без них и в самом деле почти невозможно обойтись — пришлось бы путешествовать в космосе неизмеримо долго. А так путь можно сократить, проходя через лишнее измерение.

Но почему же мы не замечаем все эти дополнительные измерения, если они действительно существуют? Почему мы видим только три пространственных и одно временное измерения? Возможно, причина кроется в том, что другие измерения свернуты в очень малое пространство размером порядка одной миллион миллион миллион миллион миллионной доли сантиметра. Оно так мало, что мы его просто не способны заметить, и видим лишь одно временное и три пространственных измерения, в которых пространство-время выглядит довольно плоским. То же самое происходит, когда мы глядим на поверхность апельсина: вблизи она выглядит искривленной и неровной, а издали бугорки не видны и апельсин кажется гладким. Так же и пространство-время: в очень малых масштабах оно десятимерно и сильно искривлено, а в больших масштабах кривизна и дополнительные измерения не видны. Если это представление верно, оно несет дурные вести будущим поколениям покорителей космоса: дополнительные измерения будут слишком малы для прохода космического корабля. Но возникает и другая серьезная проблема. Почему лишь некоторые, а не все вообще измерения должны свернуться в маленький шарик? На очень ранней стадии все измерения во Вселенной были, по-видимому, очень сильно искривлены. Почему же одно временное и три пространственных измерения развернулись, а все остальные остаются туго свернутыми?

Один из возможных ответов дается антропным принципом. Двух пространственных измерений, по-видимому, недостаточно, чтобы могли развиться такие сложные существа как мы. <...>

Трудности возникли бы и если бы пространственных измерений было больше трех — стали бы неустойчивыми гравитационные связи между телами, и планеты солнечной системы, например, или разлетелись бы, или упали на Солнце. <...>

Тогда, казалось бы, очевидно, что жизнь, по крайне мере так, как мы ее представляем себе, может существовать лишь в таких областях пространства-времени, в которых одно временное и три пространственных измерения не очень сильно искривлены. Это означает, что мы имеем право призвать на помощь слабый антропный принцип, если сможем показать, что струнная теория по крайней мере допускает (а она, по-видимому, действительно допускает) существование во Вселенной областей указанного вида. Вполне могут существовать и другие области Вселенной или другие вселенные (чтобы под этим ни подразумевалось), в которых либо все измерения сильно искривлены, либо распрямлено больше четырех измерений, но в подобных областях не будет разумных существ, которые могли бы увидеть это разнообразие действующих измерений.

Кроме определения числа измерений, которыми обладает пространство-время, в теории струн есть еще и другие задачи, которые надо решить, прежде чем провозглашать теорию струн окончательной единой теорией физики. Мы пока не знаем, все ли бесконечности компенсируют друг друга, и не умеем точно находить соответствие между волнами на струне и определенными типами частиц, которые мы наблюдаем. Тем не менее ответы на эти вопросы будут, по-видимому, найдены в ближайшие несколько лет, и к концу века мы узнаем, является ли теория струн той долгожданной единой теорией физики.

Из книги: John H. Schwarz. «Introduction to Superstring Theory. (Lectures presented at the NATO Advanced Study Institute Techniques and Concepts of High Energy Physics)».

Теория струн требует суперсимметрии, и поэтому те, кто занимался этой теорией, были первыми, кто открыл суперсимметрию. Суперсимметрические теории струн называются теориями суперструн. В одно время казалось, что есть пять различных теорий суперструн, но в конечном счете было осознано, что каждая из них является фактически особым случаем ограничения основной теории. Эта теория еще не полностью сформулирована, и когда это произойдет, можно будет решать, какое новое название этой теории будет соответствовать. Как бы то ни было — ясно, что мы исследуем необычайно богатую структуру с многими глубокими связями с различными отраслями фундаментальной математики и теоретической физики. Независимо от того, каким будет окончательный статус этой теории, ясно, что эти исследования уже дали очень много.

Полная оценка математической концепции, лежащей в основе теории суперструн требует значительных затрат времени и сил. Многие теоретики, проводившие данные исследования, оказались действительно захваченными ими — и они никогда уже не откажутся от этой теории...

Вторая суперструнная революция. Около 1995 года были обнаружены некоторые удивительные и неожиданные «дуальности», приведшие к первым догадкам о новых чертах струнной теории. Достаточно быстро было понято, что эти дуальности предполагают три следствия.

Дуальности позволили нам связать все пять теорий суперструн друг с другом. Это подразумевает, что в некотором глубинном смысле они все эквивалентны друг другу. Иначе говоря — есть одна основная теория, а то, что мы считали пятью теориями, надо понимать как пертурбационные расширения этой основной теории на пять различных точек (в пространстве согласующихся квантовых вакуумов). Это было крайне важное открытие, поскольку нас совершенно не могло удовлетворить наличие пяти общих теорий природы. То, что существует единственная теория, свободная от любых безразмерных параметров, было лучшим результатом, на который можно было надеяться. Чтобы избежать недоразумений, необходимо подчеркнуть, что хотя теория и едина, ничто не запрещает существование множества согласующихся квантовых вакуумов (consistent quantum vacua). Это можно выразить и по-другому — уникальное уравнение может допускать много решений. Это — частное решение (иначе говоря — квантовый вакуум), которое в конечном счете должно описывать природу. По крайней мере, так мог бы сказать специалист по физике частиц. Если мы надеемся понять происхождение и развитие вселенной, то в дополнение к свойствам элементарных частиц было бы хорошо и понимание космологических закономерностей.

Вторым важнейшим открытием было то, что теория допускает множество непертурбативных возбуждений, называемых пи-бранами (p-branes), в дополнение к фундаментальным струнам. Буква «пи» маркирует число пространственных измерений возбуждения. Таким образом, на этом языке отдельная частица — 0-бран, струна — 1-бран, и т. д.

Третье главное открытие было то, что основная теория также имеет одиннадцатимерное решение, названное M-теория.

Один из типов дуальности был назван S-дуальностью. (Выбор буквы S — историческая случайность, не имеющая особого значения.) Две теории струн (назовем их А и B) связаны S-дуальностью, если одна из них, количественно определяемая в сильном сцеплении, эквивалентна другой, количественно определяемой в слабом сцеплении. Благодаря S-дуальности, поведение каждой из этих трех теорий с сильным сцеплением определено анализом слабого сцепления.

Другая удивительная дуальность, известная под названием T-дуальности, была обнаружена несколькими годами ранее. Почему она была найдена раньше, объясняет теория пертурбации.

Но, к счастью, она чаще всего остается значимой даже при сильном сцеплении. T-дуальность может связывать различные свертывания (compactifications) различных теорий. Например, предположим, что теория A имеет свернутое измерение, которое описывается кругом радиуса R(A), а теория B имеет свернутое измерение, которое описывается кругом радиуса R(B). Если эти две теории связаны T-дуальностью, это означает, что они эквивалентны при условии, что R(A) R(B) = ℓs², где ℓs — фундаментальный масштаб длины струны. Отсюда вытекает то удивительное следствие, что, когда один из кругов становится маленьким, другой становится большим. Есть и более сложные примеры того же самого явления, предполагающие свернутые пространства, более сложные чем круг, типа тора, K3, пространства Calabi — Yau, и т. д.


Вопросы для дискуссии:

• Принципы построения физических теорий и краткий исторический экскурс.

• Стандартная модель в физике элементарных частиц, ее успехи и проблемы.

• Струны в теории сильных взаимодействий.

• Общая теория относительности и неудачные попытки ее квантования.

• Планковская энергия как предельная энергия в физике.

• Проблема квантовой некогерентности при испарении черной дыры.

• Гравитация и суперсимметрия, модели супергравитации.

• Теории типа Калуцы — Клейна, обоснование возможного существования дополнительных измерений. Объяснение их ненаблюдаемости с помощью механизма компактификации.

• Модели суперструн как попытки построения теории Великого объединения, включающей гравитацию.

• Неточечные объекты в теории: струны и мембраны как новый вид материи.

• Дуальности, «вторая суперструнная революция», контуры M-теории.

• Новейшие физические гипотезы, возникшие из струнных теорий: возможность «больших» дополнительных измерений, вселенная как топологический дефект в многомерном пространстве, возможность объединения на уровне десятка ТЭВ и «научно-фантастические» предсказания, например, рождения черных дыр на ускорителях.

• Умозрительность построений в теории струн, удаленность от реального эксперимента.

• Возможность альтернативных подходов в фундаментальной теории. (Здесь собеседники предполагают высказать противоположные точки зрения.)


Библиография

Бринк Л., Энно М. Принципы теории струн. М., 1991.

Вайнберг С. Первые три минуты: Современный взгляд на происхождение Вселенной. М., 1981.

Введение в супергравитацию. М., 1985.

Грин М., Шварц Дж., Витен Э. Теория суперструн. М., 1990.

Девис П. Суперсила. М., 1989.

Рубаков В. Большие и бесконечные дополнительные измерения//Успехи физических наук. 2001. № 171. Hep-ph/0104152.

Хокинг С. Краткая история времени: От Большого взрыва до черных дыр. СПб., 2001.

John H. Schwarz, Introduction to Superstring Theory. Hep-ex/0008017.

Polchinski J. Quantum gravity at the Planck length. Hep-th/9812104.


Тема № 107

Эфир 13.05.2002

Хронометраж 53:00


http://gordon0030.narod.ru/archive/3515/index.html