Большой адронный коллайдер

Сейчас кое-что о Большом адронном коллайдере.

Вот недавно сообщила “КомпьюЛента” о том, что в коллайдере обнаружен совершенно непредвиденный по действующей физической теории новый эффект. Оказалось, что между частицами, образующимися в ходе столкновений в коллайдере, наблюдаются неожиданные корреляции поведения, то есть частицы ведут себя менее хаотично, чем предполагалось.

Почему это так, пока никто не знает. Будут выяснять. То есть некоторые прикидки на сей счёт, естественно, уже делаются. В частности, лично мне почему-то по доступной мне информации показалось, что тут может идти речь о проявлении какого-то из эффектов, связанного с так называемым квантовым запутыванием. Ну, известно, что квантовая механика не позволяет измерять некоторые характеристики частицы одновременно (допустим, невозможно определить одновременно координату частицы и её импульс к направлению этой координаты) с точностью, лучшей, чем постоянная Планка. То есть произведение погрешностей координаты и импульса заведомо не меньше этой самой постоянной Планка. Но, с другой стороны, существуют способы сгенерировать одновременно пару частиц так, чтобы их состояния были взаимосвязанными. Ну, допустим, в паре “частица-античастица”, формирующейся при одиночном столкновении, импульсы взаимно противоположны и равны по закону сохранения импульса. После этого измерим положение одной частицы и импульс другой и таким образом определим их с точностью, лучшей, чем позволяет квантовая механика.

На этой почве возникло множество разнообразных парадоксов. Теория некоторые из них уже разобрала, некоторые ещё остаются предметом изучения. Но тонкость тут в том, что эти парадоксы наблюдаются при появлении только двух частиц. А тут появляется сразу сотня, а в ней совершенно неожиданным образом две частицы оказываются согласованы так, как если бы других вообще не было.

И вот, вероятней всего, это означает, что процесс, который кажется нам единовременным, на самом деле многоэтапный. То есть столкновение двух частиц в коллайдере порождает некую сложную структуру, которая потом разрушается поэтапно и на отдельных этапах выделяются согласованные между собою частицы. Это, очевидно, те этапы, в которых частицы генерируются именно парами. Ну, естественно, я не физик-профессионал, поэтому могу лишь, так сказать, на пальцах предположить нечто подобное. Думаю, теоретики уже рассмотрели все такие простые объяснения и, даже если какое-то из них оказалось верным, то на уточнение механизма этого объяснения уйдёт ещё немало сил и времени. А пока можно сделать несколько выводов.

Во-первых, эта неожиданность случилась ещё задолго до того, как коллайдер достиг проектной мощности. А это, в свою очередь, показывает, что границы применимости существующих физических теорий оказались даже несколько меньше, чем предполагалось изначально; что ещё задолго до того, как эти теории упираются в какие-то явные, хорошо вычислимые ограничения, они оказываются не способны объяснить все тонкости механизмов, возникающих при достаточно активных взаимодействиях.

Во-вторых, это напоминает нам об известных теоремах Гёделя. Гёдель, как известно, показал, что всякая теория, достаточно сложная, чтобы включить в себя хотя бы элементарную арифметику, либо внутренне противоречива, либо неполна, то есть в её рамках могут быть сформулированы либо утверждения, которые средствами этой же теории можно одновременно и доказать, и опровергнуть, либо утверждения, которые средствами этой теории нельзя ни доказать, ни опровергнуть. Ну, поскольку первый случай приводит к явным физическим противоречиям, которые в конечном счёте могут разрушить всю природу, приходится прийти к выводу, что любая теория, адекватно описывающая природу, неполна. А это значит, что при любом мыслимом развитии науки нас всё время ждут всё новые и новые открытия.

Ещё когда Макс Планк был студентом и сказал, что хочет специализироваться в физике, его преподаватель физики сказал: “Вы совершенно зря хотите уйти в эту бесперспективную науку. Все физические открытия уже давным-давно сделаны, остались только мелкие технические уточнения”. Именно Макс Планк основал ту самую квантовую теорию, одним из проявлений которой оказалось столь неожиданное открытие, сделанное на коллайдере. Так что, думаю, и впредь студенты, интересующиеся физикой, химией, биологией, да и вообще любой наукой, могут быть спокойны: на их век открытий хватит.

А для общества в целом это означает, что и впредь нам надлежит финансировать фундаментальную науку, потому что именно оттуда будут приходить всё новые и новые открытия, радикально переворачивающие даже нашу повседневную жизнь. Например, то же квантовое сцепление рассматривается сейчас как очень интересная основа для построения компьютеров новых поколений, отличающихся качественно иными возможностями, нежели нынешние. Там уже речь будет идти не просто о наращивании скорости работы, а о решении принципиально новых задач.

Так вот, к каким именно последствиям приведёт это открытие, сделанное на коллайдере, я не знаю. Но знаю, что если мы на какое-то время приостановим финансирование науки, в том числе и науки такой накладной, как строительство Большого адронного коллайдера, то в каком-то не очень отдалённом будущем это обернётся провалами и в прикладных науках, и в технике. В какой-то момент мы рискуем не найти новые пути к продвижению вперёд до момента исчерпания старых путей.

И вот, чтобы такого не случилось, надо строить и новые коллайдеры, и новый телескоп, и новые биологические институты, и многое другое, что мы традиционно считаем оторванным от жизни. Ибо жизнь у нас едина, и науку от техники, а технику от нашего быта отделяет только время продвижения разработок, и ничего более. Ну, и надеюсь, что вы в этих разработках сможете и захотите участвовать.