Книга: Сейчас. Физика времени

Минимальное расстояние

Минимальное расстояние

Существует очень маленькое расстояние – по всей видимости, минимальное из тех, которые мы можем обсуждать сколько-нибудь осмысленно. (Неясно, правда, действительно ли можем.) Расстояние это называется планковской длиной и берет начало от попыток совместить теорию вероятностей с квантовой физикой. Планковская длина приблизительно равна 1,6 ? 10^?35 метра.

Планковская длина – следствие принципа неопределенности, подразумевающего, что никакая небольшая область «пустого» пространства не может обладать нулевой энергией, потому что если бы это было так, энергия этой области была бы определена точно. Так что квантовая физика, как правило, приписывает крохотную энергию вакуума даже пустому во всех остальных отношениях пространству. Чем меньше рассматриваемая область, тем больше энергия вакуума. Если область достаточно мала, сочетание большой энергии в пределах малого радиуса будет удовлетворять требованиям формулы Шварцшильда, и вакуум получит микроскопическую черную дыру[194].

Судя по всему, квантовая физика и общая теория относительности вместе говорят о том, что вакуум представляет собой микроскопическую пену из крохотных, но вездесущих черных дыр. Более того, каждая черная дыра при этом испытывает очень быстрые флуктуации (появляется и пропадает) в масштабе времени, задаваемом планковским временем – временем, за которое свет проходит одну планковскую длину. Некоторые теоретики выдвигают предположение, что пространство, возможно, оцифровано, как наши компьютеры, и существует только в виде дискретных точек, разделенных приблизительно планковской длиной.

По поводу всех подобных рассуждений у меня есть одно всеохватное критическое замечание: теория здесь намного обгоняет эксперимент. В прошлом теории возникали на базе измерений и экспериментальных открытий. Если что-то имеет место, то это что-то в принципе возможно, иначе быть не может. В теории все не так: если теория что-то утверждает, это утверждение может быть как верным, так и ошибочным. Все эти новые постулаты, в которых обсуждается планковская длина, никак не связаны с экспериментальными фактами; они основываются исключительно на стремлении к математической элегантности. Если так и надо, то в физике никогда прежде ничего подобного не было. По существу, мы никак не сумели проверить общую теорию относительности в условиях сильной гравитации (она проверялась только возле слабого предела, весьма далекого от параметров черных дыр); у нас нет убедительных указаний на характеристики черных дыр (мы знаем только, что существуют массивные объекты, не излучающие видимого света); кроме того, нет экспериментального подтверждения таких явлений, как излучение черных дыр и их энтропия.

Все теоретические рассуждения вокруг этих тем вполне могут оказаться всего лишь причудливыми фантазиями. В прошлом физика развивалась совершенно иначе. Помимо традиционных четырех взаимодействий (электромагнитное, ядерное [известное как сильное взаимодействие], сила радиоактивности [известная как слабое взаимодействие] и гравитация) может существовать сколько угодно дополнительных сил, и не исключено, что сначала их придется открыть, чтобы потом иметь возможность включить их в правильную теорию.

Эйнштейн, разрабатывая единую теорию поля, угодил в ловушку: попытался объединить не те силы. Нынешние великолепные единые теории, возможно, делают ту же ошибку.

Некоторые теоретики возражают, что других сил не существует; не исключено, что они правы, но мне их рассуждения не кажутся убедительными. Гравитация – чрезвычайно слабая сила, и мы бы никогда ее не заметили, если бы не две причины: во-первых, у нее заряд только одного знака (всякая масса положительна), так что она никогда сама себя не компенсирует; во-вторых, у нее очень большая дальность действия, и потому она может ощущаться на очень больших расстояниях, поскольку сила, исходящая от множества частиц, суммируется. Любая другая столь же слабая сила с зарядами разных знаков, которые компенсируют друг друга (как обстоит дело в электромагнетизме с протонами и электронами) или с малой дальностью действия, до сих пор оставалась бы неоткрытой.

В окружающем нас мире, который мы воспринимаем органами чувств, неопределенность квантовой физики усиливается из-за явления, известного как хаос.