Научно-образовательный портал

Шeл 2016 гoд, физики рaбoтaли нe пoклaдaя рук. Гдe-тo тaм мoжeт быть нoвaя физикa; нaм нужнo прoстo пoвышaть энeргии, тoчнoсть и искaть всe бoлee тoнкиe эффeкты. Eсли мы живeм в мультивсeлeннoй, двe всeлeнныe мoгли бы случaйнo столкнуться, что оставило бы след в CMB. Становится все труднее проверять новые фундаментальные теории, но мы постепенно расширяем границы многих действующих экспериментов. …далеко отсюда…

Некоторые сигнатуры новой физики проявляются на больших расстояниях, а не на малых. Высокие энергии

Если бы эти частицы не были слабо взаимодействующего типа, мы бы их уже заметили, если только их масса не выходит за пределы энергии, которой нам удалось достичь с ускорителями частиц на данный момент. В этой категории мы имеем все суперсимметричные частицы-партнеры, которые намного тяжелее частиц стандартной модели, поскольку суперсимметрия нарушена. Но все данные, собранные учеными, лишь разбивали их мечты в пух и прах. Одно из исследований, посвященных этому вопросу, заключается в поиске повторяющихся паттернов в температурных флуктуациях космического микроволнового фона (CMB). Кроме того, на высоких энергиях можно было бы увидеть возбуждения частиц, которые присутствуют в моделях с компактифицированными дополнительными измерениями. Другое высокоточное испытание —   поиск безнейтринного двойного бета-распада, который продемонстрировал бы, что нейтрино являются майорановскими частицами, совершенно новым типом частиц. А если да, то как именно? Самые очевидные модели техниколора вступили в противоречие с данными еще десятки лет назад. Для всех этих примеров имеются эксперименты, которые ищут отклонения в Стандартной модели, и точность этих измерений непрерывно растет. Перед вами наиболее перспективные направления, в которых на данный момент ведутся поиски. Слабое взаимодействие

Столкновения частиц при высоких энергиях, вроде тех, что достигали с помощью БАК, могут производить все существующие частицы до энергий, которые были у сталкивающихся частиц. Но идея продолжает жить, и хотя выжившие модели не особо популярны, сбрасывать ее со счетов не стоит. Илья Хель Следовательно, кварки должны иметь составляющие —   их часто называют «преонами» —   которые обладают взаимодействием — «техниколором» — похожим на сильное ядерное. Должно быть что-то еще. Сильное ядерное взаимодействие, например, демонстрирует «конфайнмент», означающий, что для разрыва кварков нужно много энергии, даже если их масса не очень велика. Но физики еще не исчерпали все возможности. Хотя открытия «на коленке» становятся все менее вероятными просто потому, что многое уже было испробовано и сделано, остаются области, где небольшие лабораторные эксперименты могли бы направить нас на новый след. Может быть, однажды мы сможем решить спор по поводу «правильной» интерпретации квантовой механики, просто измерив, какая из них является правильной. Высокая точность

Высокоточные испытания процессов Стандартной модели дополняют измерения высоких энергий. Частица, которая очень слабо взаимодействует, может рождаться так редко, что ее до сих пор не видели. Строго говоря, большую роль в вопросе возможного обнаружения такой частицы играет не масса, а энергия, необходимая для производства таких частиц. Все шло к тому, что БАК должен найти и другие новые частицы —   сама природа, казалось, требовала их. Эти явления ищут на БАК и в высокоэнергетических космических лучах. Примеры тому   — распад протона, нейтрон-антинейтронные осцилляции, мюон g-2, каонные осцилляции. Особенно это касается квантовой механики, в которой крошечные механизмы и детекторы позволяют проводить ранее невозможные эксперименты. Но где искать? Где прячется новая физика? Другое явление, которое может проявиться на больших расстояниях, это пятая сила, которая может приводить к легким нарушениям ОТО. В частности, сюда входят слабо взаимодействующие массивные частицы (вимпы), стерильные нейтрино и аксионы (также сильный кандидат в темную материю). Стандартная модель и общая теория относительности работают прекрасно, но физики чувствуют, что где-то есть подвох.

Этo вoпрoс мeтaфизичeский, и нe исключeнo, чтo циклы кoсмoсa пoвтoряются снoвa и снoвa (кaк гoвoрил Кaрл Сaгaн, «всe, чтo eсть и чтo былo, всe eщe будeт»). Мoдaльныe рeaлисты утвeрждaют, чтo eсли всeлeннaя вoкруг нaс кaжeтся рaциoнaльнoй (a нe зыбкoй, рaсплывчaтoй, фaльшивoй, кaк сoн), тo у нaс нeт инoгo выбoрa, кроме как объявить ее реальной и подлинной. Есть ли у нас свобода воли? Если бы будущее было предопределено, не было бы свободы воли и смысла участвовать в течении времени». Наше появление в этой Вселенной слишком странное событие, которое и словами не выразишь. Глядя на эту вселенную (или мультивселенную), через ньютонову или эйнштейнову призму, а может и через жуткий фильтр квантовой механики, нет никаких причин полагать, что у нас всего один шанс прожить эту жизнь. Можно ли воспринимать что-нибудь объективно? Мы живем во Вселенной со спиральными галактиками, северными сияниями и Скруджем Макдаком. Грубо говоря, вселенную можно наблюдать лишь через мозг (или возможную мысленную машину), и поэтому интерпретировать лишь субъективно. Например, нужно ли жертвовать немногими, чтобы спасти многих? Когда наука бессильна: восемь философских вопросов, которые мы никогда не разрешим Философия часто уводит нас в дебри, в которых твердая наука бессильна. Квантовая механика еще более усложняет проблему, предполагая, что мы живем во вселенной вероятностей, и любой детерминизм невозможен в принципе. В разное время в истории, впрочем, философы, теологи и политики заявляли, что нашли лучший способ оценки человеческих действий и определили самый праведный кодекс поведения. Платон утверждал, что цифры реальны (хотя вы их и не видите), но формалисты настаивали, что цифры — это всего лишь часть формальных систем. Увы, хоть эта идея и чертовски спорная и противоречивая, уточнить ее научным путем пока не представляется возможности (и не представится). Не очень удобное и в чем-то даже перегруженное понятие. Мы никогда не сможем провести четкую границу между «хорошими»   и «плохими»   поступками. Какая система ценностей наилучшая? У философов есть лицензия рассуждать обо всем подряд, от метафизики до нравственности, и мы привыкли, что таким образом они проливают свет на некоторые основные вопросы бытия. Это классический картезианский вопрос. Этот философский вопрос заставляет нас переосмыслить то, что мы считаем «реальным». Если же справедливо обратное, недетерминизм, наши действия должны быть случайными — что, по мнению некоторых, также не является свободной волей. Следовательно, более глубоким вопросом будет такой: является ли цивилизация, которая проводит симуляцию, также иллюзией — своего рода суперкомпьютерной регрессией, погружением в симуляции. Что такое цифры? Поскольку мы не можем спросить у мертвых, есть ли что-то на другом берегу, нам остается только гадать, что будет дальше. Материалисты предполагают, что жизни после смерти нет, но это всего лишь предположение, которое невозможно проверить. Но это не так-то просто. Почему вообще что-то существует? Философы (и ученые) спорили на эту тему тысячелетиями, и нет конца этим спорам. Есть и плохие новости: эти вопросы могут навсегда остаться за пределами нашего понимания. По существу, это вопрос о том, откуда нам знать, что мы видим вокруг настоящее, а не великую иллюзию, созданную некоей невидимой силой (которую Рене Декарт называл возможным «злым демоном»)? Но если допустить, что Вселенная логически последовательна и (до некоторой степени) познаваема, можем ли мы предполагать, что ее истинные объективные качества никогда не будут наблюдаемы или познаны? Это проблема квалии —   понятия, что наша окружающая среда может наблюдаться лишь через фильтр наших чувств и размышлений в наших умах. Многие люди приветствуют натурализм —   предположение, что Вселенная работает в соответствии с автономными процессами — но он не исключает присутствие великого замысла, который запустил все в движении (так называемый деизм). Есть ли жизнь после смерти? Математические структуры могут состоять из чисел, множеств, групп и точек, но являются ли они реальными объектами или просто описывают отношения, которые присущи всем структурам? Линас Вепстас сказал по этому поводу следующее:
«Сознание кажется тесно и неотрывно связанным с восприятием течения времени, а также с тем, что прошлое зафиксировано и совершенно детерминировано, а будущее непознаваемо. Большая часть буддистской философии основана на этом предположении и являет собой полную противоположность платоновскому идеализму. Совсем недавно этот вопрос стал ассоциироваться с проблемой «мозга в чане», или аргументом моделирования, симуляции. Почему существует нечто, а не ничто? Мы не можем узнать, существует Бог или нет. С другой стороны, метафизические либертарианцы (не путайте с политическими либертарианцами, это другие люди) говорят о компатибилизме — это учение о том, что свобода воли логически совместима с детерминизмом. Перед вами восемь философских загадок, которые мы вряд ли решим. Классический пример: субъективное восприятие красного цвета может различаться от человека к человеку. Да и работает это не всегда. И как говорит Шон Кэрролл, «ничто в современной физике не объясняет, почему у нас именно эти законы, а не другие, хотя некоторые физики берут на себя смелость рассуждать об этом и ошибаются   —   могли бы избежать этого, если бы принимали философов всерьез». Атеисты и верующие ошибаются в своих заявлениях, а правы агностики. Реальна ли наша Вселенная? Возможно, мы не те, кем себя считаем. Суета нашей повседневной жизни заставляет нас принимать наше существование как само собой разумеющееся. Мы используем цифры каждый день, но задумайтесь, чем они являются на самом деле и почему так хорошо помогают нам объяснить Вселенную (например, с помощью законов Ньютона)? Но всякий раз, когда мы пытаемся отринуть эту повседневность и глубоко задуматься о происходящем, возникает вопрос: почему во Вселенной все это есть и почему оно подчиняется настолько точным законам? Или же правы гностики, и могущественные существа действительно существуют в глубинах реальности, о которых мы не знаем.
Илья Хель