Выбрать главу

Както ще опиша по-нататък, перспективите да се намери такава теория, изглежда, са вече много по-добри, тъй като вече знаем много повече за Вселената. Но трябва да се пазим от прекалена самоувереност: вече сме преживявали преждевременни радости! В началото на този век например се смяташе, че всичко може да се обясни чрез термини от свойствата на непрекъснатата материя като свойството еластичност или топлопроводимост. Откриването на строежа на атома и принципа на неопределеността постави категоричен край на това. Впоследствие, през 1928 г. физикът и Нобелов лауреат Макс Борн каза пред посетители в Гьотингенския университет: „Физиката, такава, каквато я познаваме, ще стигне до своя край за шест месеца.“ Неговата увереност се базираше на наскоро откритото от Дирак уравнение, управляващо електрона. Предположи се, че подобно уравнение би управлявало и протона, който по онова време беше единствената друга позната частица, и че това ще е краят на теоретичната физика. Откриването на неутрона и ядрените сили обаче ни нанесе поредния удар. Казвайки това, аз продължавам да вярвам, че предпоставки за умерен оптимизъм има и че може би сме достигнали края на търсенето на последните закони в природата.

В предишните глави описах общата теория на относителността, частната теория на гравитацията и частните теории, които управляват слабото, силното и електромагнитното взаимодействие. Последните три могат да се съчетаят в т.нар. теории на Великото обединение, които не са много удовлетворителни, защото не включват гравитацията и защото съдържат някои величини, като относителните маси на различните частици, които не могат да се предскажат теоретично, а се налага да бъдат подбирани така, че да съответстват на наблюденията. Основната трудност мри намирането на теория, обединяваща гравитацията с останалите сили, е, че общата теория на относителността е „класическа“ теория, т.е. тя не включва принципа на неопределеността от квантовата механика. От друга страна, останалите частни теории съществено зависят от квантовата механика. Ето защо първата необходима стъпка е да съчетаем общата теория на относителността с принципа на неопределеността. Както видяхме, това може да доведе до някои забележителни последствия, като например черните дупки да не са чак толкова черни и Вселената да няма сингулярности, а да е напълно независима и без граница. Бедата е, както обясних в глава VII, че според принципа на неопределеността дори „празното“ пространство е изпълнено с двойки виртуални частица/античастица. Тези двойки притежават безкрайно количество енергия и поради това според знаменитото уравнение на Айнщайн E = mc2 ще имат и безкрайна маса. Ето защо тяхното гравитационно привличане ще изкриви Вселената до безкрайно малък размер.

И в другите частни теории се наблюдават твърде сходни, наглед абсурдни безкрайности, но във всички тези случаи те могат да се отстранят чрез процедура, наречена пренормировка. Тя е свързана с унищожаване на безкрайностите чрез въвеждане на други безкрайности. Макар този метод да е твърде съмнителен от математическа гледна точка, изглежда, че на практика действа и е бил използван в тези теории за предсказания, които изключително точно се съгласуват с наблюденията. Пренормировката обаче има един сериозен недостатък по отношение опита да намерим една завършена теория, защото означава, че действителните стойности на масите и големината на силите не могат да се предскажат от теорията, а трябва така да се подберат, че да съответстват на наблюденията.

Когато се опитваме да въведем принципа на неопределеността в общата теория на относителността, има само две величини, които трябва да се подбират: гравитационната сила и стойността на космологичната константа. Но тяхното подбиране не е достатъчно да отстрани всички безкрайности. Излиза, че разполагаме с теория, която предсказва, че някои величини, като кривината на пространство-времето, са наистина безкрайни, а тези величини могат да се наблюдават и измерват и са крайни! Този проблем при съчетаването на общата теория на относителността с принципа на неопределеността беше подозиран от известно време, но окончателно бе потвърден от подробни изчисления през 1972 г. Четири години по-късно бе предложено едно възможно решение, наречено „супергравитация“. Идеята беше да се комбинира частицата със спин 2, наречена гравитон, която пренася гравитационното взаимодействие, с някои други нови частици със спин 3/2, 1, 1/2 и 0. В известен смисъл тогава всички частици могат да се разглеждат като различни прояви на една и съща „свръхчастица“, като по този начин ще се обединят материалните частици със спин 1/2 и 3/2 с частиците, пренасящи взаимодействие със спин 0, 1 и 2. Двойките виртуални частица/античастица със спин 1/2 и 3/2 ще имат отрицателна енергия, така че ще се стремят да унищожат положителната енергия на двойките виртуални частици със спин 2, 1 и 0. По този начин ще се унищожат много от възможните безкрайности, но се подозираше, че някои безкрайности биха могли да останат. Обаче изчисленията, необходими да се установи дали остават неунищожени безкрайности, са толкова продължителни и трудни, че никой не бе готов да се заеме с тях. Предполагаше се, че дори с компютър ще отнемат поне четири години, а вероятността човек да допусне поне една грешка, а може би и повече, е твърде голяма. Така че дали отговорът ще е верен, бихме разбрали само ако още някой повтори изчисленията и получи същия отговор, а това не изглеждаше твърде правдоподобно!