«Ядерная война уничтожит нас раньше, чем мы поймём устройство Вселенной». 

 

Дэвид Гросс дал журналистам интервью после получения специальной премии Breakthrough Prize по фундаментальной физике на 3 миллиона долларов. Формально поводом была новая награда, но разговор быстро ушёл дальше биографии лауреата. Гросс говорил о теории, которая могла бы объединить главные силы природы, о том, почему фундаментальная физика продвигается медленнее, чем раньше, и о ядерной войне, которая, по его оценке, может оборвать человеческую цивилизацию раньше, чем учёные успеют окончательно описать законы Вселенной.

Гросс называет себя оптимистом, особенно когда думает о будущем физики. Он уверен, что где-то в глубине природы скрывается единая теория, способная связать электромагнетизм, сильное и слабое взаимодействия с гравитацией. Такая теория должна закрыть давний разрыв между квантовой физикой и гравитацией, которая пока не вписывается в ту же математическую картину. Но личный оптимизм физика сталкивается с более мрачной оценкой: человечество может уничтожить себя в ядерной войне раньше, чем добьётся этой цели.

В начале 1970-х годов Гросс вместе с коллегами открыл асимптотическую свободу, одно из самых необычных свойств сильного ядерного взаимодействия. Сильное взаимодействие удерживает кварки внутри протонов и нейтронов. Кварки нельзя просто вынуть из протона по одному: чем дальше частицы пытаются раздвинуть, тем сильнее растёт притяжение между ними. Но внутри самого протона, на очень малых расстояниях, кварки ведут себя почти свободно и взаимодействуют гораздо слабее.

Именно это странное поведение и называют асимптотической свободой. Физики много раз проверяли идею в экспериментах с высокими энергиями. Открытие помогло построить квантовую хромодинамику, теорию сильного взаимодействия, а затем закрепило её как одну из опор Стандартной модели физики элементарных частиц. За эту работу Гросс получил Нобелевскую премию по физике в 2004 году.

После успеха квантовой хромодинамики Гросс занялся более рискованной областью. В 1980-е годы он участвовал в разработке гетеротической теории струн. Эта версия струнной теории сочетает разные типы струнных моделей и пытается описать фундаментальные частицы не как точки, а как крошечные одномерные объекты. В отличие от асимптотической свободы, струнная теория пока не получила экспериментального подтверждения. Для Гросса разница между этими двумя частями карьеры важна: одна опирается на данные, другая остаётся попыткой заглянуть дальше доступной экспериментальной области.

Новая премия для него одновременно приятна и немного неловка. Гросс уже получал медаль Дирака в 1988 году, премию Харви в 2000 году и Нобелевскую премию в 2004-м. Breakthrough Prize он воспринимает не как замену Нобелевской, а как более свободную награду: она может достаться учёным за идеи, которые ещё не успела проверить природа. Гросс давно помогает привлекать средства для Института теоретической физики Кавли в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре и других научных центров, поэтому новая сумма даёт ему возможность самому поддержать коллег и институты.

 

 

В разговоре Гросс объясняет, почему путь к единой теории так затянулся. Когда он начинал карьеру, экспериментальная физика переживала бурный период. Ускорители и детекторы постоянно приносили новые частицы и неожиданные результаты, а теоретики пытались собрать из этих данных ясную картину. Сейчас ситуация почти зеркальная. У физиков много сильных математических идей, но природа перестала щедро подбрасывать новые факты. Раньше теоретик мог предложить расчёт и дождаться проверки в течение года. Теперь развитие области планируют на срок от 30 до 60 лет.

Замедление Гросс связывает не только с деньгами. Крупные эксперименты действительно требуют больших команд, сложной инженерии и долгого строительства, но дело глубже. Физики продвигаются к всё меньшим масштабам расстояний, а чтобы заглянуть туда, нужны всё более высокие энергии. За последние два века наука прошла огромный путь: от молекул к атомам, от атомов к ядрам, от ядер к внутренней структуре протонов и нейтронов. По словам Гросса, прогресс охватил примерно от 15 до 20 порядков величины.

Следующая область, на которую указывают наблюдения и теоретические продолжения известных моделей, лежит гораздо дальше. Физике, возможно, нужно пройти ещё около 20 порядков величины. И здесь появляется неприятная математика. Из-за асимптотической свободы и похожих свойств квантовых полей физика на меньших расстояниях меняется медленно, логарифмически. Цена доступа к более высоким энергиям растёт гораздо быстрее, как минимум пропорционально квадрату энергии. Научная отдача увеличивается медленно, а стоимость экспериментов взлетает резко. Для Гросса такой разрыв объясняет, почему путь к новым данным становится всё тяжелее.

Отсюда он переходит к ядерной угрозе. По логике Гросса, человечеству могут понадобиться столетия новых теорий, ускорителей и наблюдений, чтобы проверить окончательную теорию природы. Но глобальная ядерная война способна уничтожить цивилизацию за один день. Поэтому снижение ядерного риска он считает частью той же задачи, что и фундаментальные исследования: нет будущей физики без будущих людей, лабораторий и университетов...

Сейчас физик считает положение хуже, чем во времена старых оценок. Договоры по контролю над ядерными вооружениями разрушены или прекращены, число стран с ядерными амбициями выросло, а в Европе идёт большая война с участием России, у которой есть ядерный арсенал. Гросс консервативно оценивает нынешний риск ядерной войны в 2% в год. При такой вероятности горизонт жизни детей, по его расчёту, сжимается примерно до 35 лет, если не снизить угрозу.

При этом Гросс не требует немедленно уничтожить всё ядерное оружие и не рассчитывает, что человечество внезапно станет пацифистским. Он говорит о более реалистичной цели: снизить вероятность катастрофы. Декларация, подготовленная после встречи в Чикаго, перечисляет меры, которые, по мнению участников, могли бы уменьшить риск. В интервью физик не разбирает эти пункты один за другим, но подчёркивает сам принцип. Если удастся опустить ежегодную вероятность хотя бы до 0,1%, человечество выиграет несколько столетий для решения других проблем...

 

В фундаментальной физике оптимизм для него почти профессиональное требование. Учёный, который ищет начало Вселенной, её будущий конец и единую теорию всех взаимодействий, не может ждать быстрых ответов. Гросс сравнивает эту работу с подъёмом на гору, высоту которой никто не знает. Иногда кажется, что вершина рядом. Иногда наоборот - что путь уходит ещё далеко вверх.

Когда физик сомневается в темпе движения, он смотрит назад: на год, десятилетие или целую карьеру. По его словам, такой взгляд почти всегда показывает, насколько сильно изменилось понимание природы. Единая теория может оказаться далеко. Проверка струнных идей может потребовать смены нескольких поколений. Ускорители и космические наблюдения будут становиться сложнее. Но у человечества есть более срочная задача: не уничтожить себя, пока учёные ещё поднимаются по этой горе.

 

Подробнее: «securitylab.ru»