Твистор. 6.2. Великий инакомыслящий

Твистор

Поначалу Пенроуза привели к концепции твисторов результаты собственных исследований структуры пространства‑ времени, в результате чего он увидел широчайшее поле приложений для этой новой математической конструкции. Но и по сию пору твисторы продолжают оставаться относительно малоизвестной областью даже в сообществе математической физики. Причины тому лежат сильно за пределами возможностей данного текста, однако по свидетельству специалистов теория предоставляет весьма элегантный формализм как для общей теории относительности, так и для квантовой теории.

Теорию твисторов можно рассматривать двумя различными способами – математическим и физическим. С одной стороны, это геометрический аппарат для новых математических методов работы с нелинейными уравнениями. Но есть за всем этим и другая, значительно более амбициозная программа – теория твисторов для физики, претендующая, по сути дела, на роль «теории всего». Здесь общепринятое описание пространства‑ времени заменяется некоторой формой геометрии твисторов, что позволяет по‑ новому понять природу физического мира.

Начиная с 1970 г. Роджер Пенроуз совместно со своими единомышленниками и учениками работает над воплощением этой «твисторной программы», разветвившейся на два направления. Одно занимается переформулированием общей теории относительности, т. е. гравитации в термины твисторной геометрии. Второе – переформулированием теории квантового поля (иначе элементарных частиц и сил в плоском пространстве‑ времени). Для успеха программы в целом эти направления должны когда‑ нибудь слиться. Исследователи уже нащупали, по их мнению, некоторые многообещающие точки соприкосновении, но пока что работы эти ведутся независимо. Основные области исследований – разработка связей теории твисторов с эйнштейновской общей теорией относительности, что по мнению Пенроуза является ключом ко всему остальному. Если эту взаимосвязь удастся прояснить, то появится путь к объединению общей теории относительности и квантовой механики. В настоящее время, как известно, здесь имеется очень большой разрыв.

Сейчас Пенроуз пишет книгу, в которой пытается обсудить все популярные ныне физические модели, претендующие на роль «теории всего», включая, конечно, и собственное детище, теорию твисторов. Ныне Пенроуз вполне определенно признает, что теории твисторов не удалось решить некоторые из важнейших проблем, которые казались разрешимыми с помощью данного аппарата. Однако, по мнению автора, его теория «еще очень даже жива».

Еще одна важнейшая «забава» Пенроуза – работа над проблемой измерений в квантовой механике. По глубокому убеждению ученого, современной физикой оказалась полностью упущена по крайней мере одна важнейшая область. И когда она будет освоена (по надеждам Пенроуза, в течение ближайших лет 50), это станет величайшей научной революцией. Такую революцию должно будет совершить отыскание ответа на простой, в общем‑ то, вопрос: «Как понимать квантовую механику? ». Всем ясно, что квантовая механика описывает феномены микромасштаба – события, происходящие с атомами, молекулами, частицами. Найденные правила вроде бы хороши, но ведь стоит их попытаться применить к макрообъектам, как они сразу же оборачиваются полнейшей чепухой. Эти правила будут уверять, что футбольный мяч, к примеру, одновременно может быть и «здесь», и «там».

Сейчас существует огромное количество способов для объяснения и обхода этой вопиющей нестыковки. Однако, как считает Пенроуз, на самом деле это свидетельствует лишь о том, что теория просто неправильна и что существует некий уровень, на котором вещи переходят из квантового состояния в классическое.

По мнению ученого, сейчас вполне можно оценить, что это за уровень. Есть у него и предложения по экспериментальной проверке того, верна оценка или нет. Такие эксперименты позволят выявить тот самый уровень, на котором малые масштабы переходят в масштабы крупные. Один из экспериментов задумано устроить в космосе. И если результаты его будут соответствовать ожидаемым, то будет получено веское свидетельство тому, что квантовая механика явно нуждается в кардинальной революции.

Так что забава Пенроуза под названием «А тут вхожу я и говорю…» продолжается.

6. 2. Великий инакомыслящий

В февральском, 2001 года номере журнала Scientific American опубликована заметка «Большой взрыв: шутка или истина? », авторы которой в очередной раз обращаются к одной из самых сложных, возможно, проблем современной космологии да и всей науки вообще: «Как произошла наша Вселенная? ». Ответа на этот вопрос статья, понятное дело, не дает, но зато приводится в ней один весьма занятный факт, редко кем упоминаемый, а потому, очевидно, и малоизвестный.