Интересно и полезно заниматься ерундой...

[el-elk]

Я редко говорю о физике, помня о падении общего образования в стране и о том, что и во времена СССР желающих копаться в "настоящей" науке, а не разных ее сенсационных гипотезах малообразованных людей, было мало.
К тому же Хог - это большей частью девушки, которым с рождения внушается мысль о куклах, тряпках и запрете на технику для женского пола.
Я учитываю, что это обычно никому неинтересно и не нужно. (И я хорошо помню реакцию в том же ХС на всякие мои идеи о различных сказках на научно-технические темы, в результате которой я из этого ХС ушла).

Но сейчас вот стих нашел.
Тем более, что я обещала Шаф рассказать про БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ.
Кстати, позовите ее кто-нибудь, если не сложно.

Вот после этого лирического отступления, я начну.

про Большой Взрыв

Я постараюсь по-возможности кратко.
Итак... Большой Взрыв - это... Это...
Ну, вот, уже и начинаются проблемы.
Большой Взрыв - это рождение нашей Вселенной, это точка высшей сингулярности, это процесс отделения четырех типов взаимодействия друг от друга, это время существования планковских размеров и энергий, это...

Придется по-порядку, причем так, как нравится мне лично ))).
А что делать, все же на моей территории находимся.

На сегодняшний день фундаментальной физике известны четыре типа взаимодействия: сильное, слабое, электромагнитное и гравитационное.
Каждый тип взаимодействия создает свое поле и имеет свою частицу переносчика. Что это значит?
Ну, вот если мы возьмем электрон, скажем, то вокруг него образуется "поле". Электромагнитное. Если мы внесем в это поле другой электрон, они возьмутся расталкиваться.
Никогда не задумывались, а откуда "тот другой" электрон узнал о существовании первого? Ну, поле-то поле, да, а что это за зверь такой - "поле"? А почему не "эфир", который так любили в средние века?

Так вот история науки все время шла по спирали поле-частица. Или волна-частица.
То, понимаешь, древние греки все объявляют частицами, тогда понятно как они взаимодействуют: через удар. Удар может быть упругий - столкнулись и разлетелись, а может быть неупругий - столкнулись и слиплись. Далее, как повезет, разлетелись, слиплись навсегда, развалились на части и т.п. - все это будет неупругое взаимодействие.
Все вроде понятно, да?
А вот свет берет и огибает препятствие. Это как может быть?
Или интерферирует? Как это частица берет и огибает? Она же прямо вроде как летит-то...
Гюйгенс, Ньютон, волновая оптика. Свет - это волна.
Значит-таки волна. Волна может обогнуть, интерферировать, давать кольца, радугу, что угодно.
Ан-нет, а взаимодействовать-то вот как? Волна электромагнитная неощутима. Ее нельзя пощупать. Она "пихается" так же, как и частица, только вот зачем нам такое непонятное нечто, когда проще все объяснить частицами?
А вот еще Максвелл и Фарадей пришли на сцену и доказали, что электромагнитное взаимодействие - волна и ПОЛЕ. Засада.
А зато Дж.Дж.Томпсон доказал, что есть внутри вещества электрон. И он-то и есть заряд и переносчик. Опять частица.
А Герц взялся доказывать, что нет никаких электромагнитных волн. Вранье! Нету! Не бывает! Хорошо доказывал. Тщательно.
Вошел в историю как первооткрыватель радиоволн.
А там вот Лебедев-то Петр в России возьми, да измерь прямое давление света. Которое может создать только прямая бомбардировка частицами. Ай, как нехорошо-то выходит. Таки выходит частица... Неприятно-то как.
И опять на сцену выходит свет-частица.
А даже Рентген снова доказывает, что его лучи - все ж таки волна. И опять свет-волна.

И так продолжалось довольно долго, пока не явился 20-й век во всем своем великолепии квантовой механики, раз и навсегда поставившей точку в этом вопросе.
Правда точку-то такую, что никого не обрадовала. Квантовая механика гласит, что свет - это и волна, и частица, нате вам, откушайте.
Я не буду останавливаться на том, что это выворачивает мозги и "традиционные" представления. Это неважно.
Поверим, что так оно и есть, тем более, что это многократно доказано прямыми экспериментами.

Позже оказалось, что если мы говорим "волна", а это означает "поле", то обязательно должна появиться частица, которая переносит это поле. Ну, вот свет - электромагнитная волна, значит квант света - фотон - переносчик электромагнитного взаимодействия.
Ну, или если бы фотон состоял из каких-то частиц, то они бы и стали переносчиками, но уже внутри фотона, например.

А потом и началось.
А какие взаимодействия бывают в нашем мире? Ну, про электромагнитное все давно знают. Попробуем еще?
Гравитационное, ага? Легче всего сообразить про него.
А почему атомы удерживаются в стабильном состоянии? Ведь у них ядро положительно заряжено, а электронная оболочка - отрицательно. Почему не прилипнут? А почему не расталкиваются протоны в ядре между собой? А электроны?
А потому что там работает другая сила. Ядерная или сильная. Названа она так по той простой причине, что эта сила значительно "сильнее" электромагнитной. И она-то и удерживает протоны в ядре.

Что же касается слабого взаимодействия, то именно оно ответственно за образование таблицы Менделеева после железа.

А, как мы уже выяснили, раз есть тип взаимодействия, нужен переносчик.
И тут началось самое интересное.
Оказалось, что есть частицы, участвующие только в одном из типов взаимодействия, а есть те, кто участвуют в нескольких.
И естественный возникающий вопрос такой: а нет ли общих переносчиков и нельзя ли объединить разные взаимодействия?
Оказалось, можно.
Первым объединили слабое и электромагнитное взаимодействия и назвали это объединение Стандартной Моделью (так и называется). Частицы-переносчики такого взаимодействия W+- и Z0 бозоны (везде второй знак должен стоять верхним индексом). Они оказались очень тяжелыми. Почти в 50 раз тяжелее протона, который сам в 2 000 раз тяжелее электрона.
А ведь в мире элементарных частиц, чем тяжелее, тем короче жизнь.
Что же случается с частицей, когда она "умирает"? Она распадается на массу других. А те - на опять же другие, более легкие и т.п. Процесс останавливается на уровне современного мира частиц.

И тут предположили совсем простую вещь.
Если мы наблюдаем СЕЙЧАС данный состав и количество частиц во Вселенной, может "отмотаем" время назад и посмотрим, как оно было? Начали "мотать назад" и быстро поняли, что да, где-то в прошлом должен быть момент, когда эти тяжелые бозоны жили себе и не тужили, жили относительно долго (в тех условиях), а легких частиц, которые живы сейчас, и вовсе не было. Или почти не было.

Естественно возник вопрос, а что дальше?
А нельзя объединить следующее "по списку" сил взаимодействие - сильное?
Оказалось, можно. Эта теория называется "теория великого объединения" и она предсказывает, что есть частица, которая будет переносчиком всех трех типов взаимодействия: электромагнитного, сильного и слабого. Нет, ее еще не нашли. Совсем.
Однако есть масса косвенных признаков, что она есть. Мы просто "не дошли" по шкале энергий до создания такой частицы.
Точнее, создали БАК. Или LHC, как его зовет остальной мир. Там должный найти бозон Хиггса, который и есть тот самый общий переносчик. Как только найдут, сразу можно считать теорию доказанной (она и сейчас имеет массу КОСВЕННЫХ доказательств, но в физике обычно требуют прямых и только тогда говорят, что теория ЕСТЬ).
Впрочем, на LHC может и не найдут Хиггса. Есть вариант, что и там не хватит энергии для обнаружения, и это очень неприятный для нас вариант, поскольку он будет означать, что даже ускорителя, опоясывающего земной шар, не хватит для следующего варианта энергии Хиггса.

Хуже всего с гравитацией. Про нее ничего неизвестно. Да, конечно, надо ожидать и волну, и частицу, только вот частицы пока нет, волны тоже нет.
Теоретики уже чего только не придумали: и что достаточно всего одного "гравитона" или "гравитино". И что их вообще может не быть, а есть искривление пространства, которое и создает поле. Т.е. нет никакого поля, на самом деле.
Поясняю: представьте две точки на листе бумаги. Через них можно провести прямую и это будет кратчайшее расстояние или геодезическая.
Так?
Так, да не так. В евклидовой геометрии это верно.
А вот представьте теперь сферу. Земной шар. Две точки. Кратчайшее расстояние вовсе и не прямая. А дуга.