«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.
Читать далее...