Теория всего
На протяжении всей истории люди смотрели на то поразительное и чудесное, что нас окружает, и задавались вопросами: «Что это за объекты? Почему они так движутся и так меняются? Всегда ли они были? Что они говорят нам о нашем происхождении?» Только в последние несколько столетий человечество начало находить научные ответы на эти вопросы.
Классическая теория
В 1687 году Исаак Ньютон в своей книге «Математические начала натуральной философии» впервые сформулировал три закона классической механики, описывающие влияние сил на движение предметов, и закон всемирного тяготения, гласящий, что любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу благодаря гравитации. Именно благодаря этой силе мы не падаем с поверхности Земли, а Земля обращается вокруг Солнца, и именно благодаря этой силе образовались планеты и звёзды. На уровне планет, звёзд и галактик сила гравитационного притяжения – это архитектор грандиозного здания Вселенной. Законы Ньютона позволяют выводить на орбиту искусственные спутники Земли и отправлять космические аппараты на другие планеты. Однако, когда речь идёт о телах с очень большой массой или очень быстро движущихся, необходимы более современные классические теории, а именно – теория относительности Эйнштейна.
Законы Ньютона
Законы движения
1. Всякое тело остается в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.
2. Изменение количества движения тела пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.
3. Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе говоря – воздействия двух тел друг на друга равны и направлены в противоположные стороны.
Закон всемирного тяготения
Каждое тело во Вселенной притягивает каждое другое тело с силой (направленной вдоль прямой, соединяющей эти тела), прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Квантовая теория
Классическая теория годится для крупных объектов, будь то галактики, звёзды или даже бактерии, но поведение атомов она не объясняет. Более того, согласно этой теории, атомы вообще не могут существовать! В начале XX века физики осознали, что им требуется абсолютно новая теория, которая объясняла бы свойства очень малых объектов, таких, как атомы или, скажем, электроны, – квантовая теория. Вариант этой теории, суммирующий все современные знания об элементарных частицах и фундаментальных взаимодействиях, носит название Стандартной модели. Она описывает частицы, из которых состоит вещество (кварки и лептоны), частицы – переносчики взаимодействий (глюон, фотон, бозоны W и Z) и хиггсов бозон (который труднее всего обнаружить), необходимый для объяснения некоторой части масс остальных частиц. Многие учёные считают, что это чересчур сложно, и ищут модель попроще. К тому же где в этой модели тёмная материя, открытая астрономами? И как быть с гравитацией? Частица – переносчик гравитационного взаимодействия называется «гравитон», но её трудно включить в Стандартную модель, потому что гравитационное взаимодействие особое: оно изменяет форму пространства– времени.
В поисках теории всего
Теория, объясняющая все взаимодействия и все частицы, – «теория всего» – может оказаться не похожей на все известные теории, потому что от неё требуется объяснить не только гравитацию, но и пространство-время. Но если такая теория возможна, она должна объяснять физические процессы во всей Вселенной, включая чёрные дыры, Большой взрыв и далёкое будущее космоса. Появление такой теории стало бы великой научной победой.
Благодаря новым результатам, полученным на Большом адронном коллайдере, казалось, что появление теории всего – не за горами, и неудивительно, что у Эрика было хорошее настроение. Такое хорошее, что он даже не стал ругать детей за включённый без спроса суперкомпьютер.
– Похоже, кто-то Космос включил? – Эрик слегка нахмурился, но глаза его смеялись. – Клавиши хоть клубничным вареньем не заляпали, как в прошлый раз? – Он склонился над компьютером и прочёл на экране: «Где в нашей Вселенной самое лучшее место для свиньи?» – Ага… Теперь понимаю… – Он взлохматил дочке волосы. – Мама мне сказала, что вы с Джорджем беспокоитесь о Фредди.
– Мы искали ему новый дом, – сказала Анни.
– И как, нашли? – Эрик подкатил к себе старенький расшатанный стул на колёсиках и уселся между детьми.
– Космос обшарил всю Солнечную систему, – ответил Джордж, – но мы так ничего и не выбрали.
– Вот и славно, – пробормотал себе под нос Эрик. – С трудом представляю Фредди на Плутоне.
– Потом мы подумали, – продолжил Джордж, – что если найдётся планета, на которой смогли бы жить люди, то и для Фредди она подойдёт. Но пока что мы такую не нашли.
– И тогда, – вмешалась Анни, – мы стали искать поближе к дому, ну, тут, в Фоксбридже, какое-нибудь местечко, чтоб поселить там Фредди на пару дней, пока мы не подберём ему планету. И увидели в одном подвале страшных людей в чёрном, которые говорят, что твой эксперимент на коллайдере уничтожит всю Вселенную!
Эрик мгновенно пришёл в ярость.
– Космос! – взревел он. – Что это ты тут вытворял?!
– Я всего лишь хотел помочь, – жалобно проблеял суперкомпьютер.
– Галактический компот! – выругался Эрик. От его благодушия не осталось и следа. – О чём ты только думал, когда разрешал детям подслушивать этих идиотов?!
– Они сказали, что вы уничтожите ложный вакуум, – припомнил Джордж, – и что из-за этого вся Вселенная исчезнет. Это правда?
– Нет, конечно! – сердито ответил Эрик. – Это чушь несусветная. Не обращайте на них внимания. Они нарочно всех запугивают, потому что им не нравятся наши эксперименты в Швейцарии.
– Но эти люди были прямо в твоём колледже! – пискнула Анни.
– В колледже, шмоледже… – проворчал Эрик. – Да хоть бы во Всемирной академии наук! От этого бред, который они несут, не перестаёт быть бредом.
– Так ты их знаешь?
– Не совсем, – признался Эрик. – Они скрывают свои имена и лица. Нам известно только, что они называют себя «тайными антагонистами Большого адронного коллайдера».
– Тайные… антагонисты… Большого адронного коллайдера… – повторила Анни. – Получается «ТАБАК».
– Точно! Отличное сокращеньице, – рассмеялся Эрик. – Сразу ясно, что от них один вред. А главное, что их дело табак!
