Известно, что если этот процесс и происходит, то крайне редко. В ближайшие несколько лет мы надеемся получить ответ на этот фундаментальный вопрос. Как в США, так и в Европе ведется подготовка к соответствующим экспериментам; эти эксперименты очень трудны (и крупномасштабны как по пространственной протяженности, так и по продолжительности во времени). Тем не менее сегодняшняя экспериментальная оценка времени жизни протона, 1030 лет, не столь уж катастрофически далека от предполагаемой на основе теории цифры, и предпринимаемые усилия, по-видимому, скоро позволят получить ответ, возможен ли следующий шаг в электроядерной унификации.
Вернемся, наконец, к мечте Эйнштейна о создании единой теории поля. Но теперь сформулируем ее в несколько ином виде: рассмотрим возможность объединения четырех сил в одну, включив гравитацию в систему калибровочных сил, уже содержащую электромагнетизм, слабое и сильное ядерные взаимодействия.
По сравнению с предыдущими этапами унификации это самый трудный шаг; о масштабе стоящих перед нами задач свидетельствует триумф теории тяготения Эйнштейна. Секрет достижения Эйнштейна (по моему мнению, величайшего в истории физики) состоит в том, что он осознал фундаментальное значение заряда в гравитационном взаимодействии. Я хочу подчеркнуть, что пока мы не поймем природу зарядов в электромагнитных, слабых и сильных взаимодействиях так же глубоко, как это сделал Эйнштейн для тяготения, надежды на успех в окончательной унификации мало.
Эйнштейн открыл, что гравитационный заряд можно выразить через кривизну четырехмерного пространства-времени и что этот заряд эквивалентен инертной массе. Эйнштейновский принцип эквивалентности, ставящий знак равенства между объектами совершенно разного типа, и есть фундаментальное, ключевое положение его теории. Как мы сейчас увидим, этот принцип с замечательной точностью согласуется с опытом. В системе трех тел — Солнце, Земля и вращающаяся вокруг нее Луна — любая разница между инертной массой и гравитационным зарядом проявится в их относительном движении. Этот эффект можно обнаружить, тщательно измеряя колебания в расстоянии между Землей и Луной. Такие измерения с помощью лазерного луча, отраженного от зеркала (оно было установлено на поверхности Луны во время полетов по программе «Аполлон»), провели в 1976 г. две группы экспериментаторов: одна под руководством Шапиро, а другая — самого Дикке. Расстояние между Землей и Луной измерялось с точностью до 30 см; полученный результат ознаменовал собой еще одно полное торжество теории Эйнштейна: инертная масса и гравитационный заряд с учетом гравитационной энергии связи совпадают с точностью до 10-11.
Этот впечатляющий успех теории Эйнштейна подчеркивает высочайшую количественную точность его интерпретации гравитационного заряда как проявления кривизны пространства-времени. Эйнштейн мечтал об объединении электромагнитной силы (отвечающей, как он считал, за макроскопические свойства вещества) с гравитационной. Последние 35 лет своей жизни он посвятил попыткам выразить электрический заряд через свойства пространства-времени, как он это сделал ранее для гравитационного заряда.
Мы хотели бы не только продолжить попытки Эйнштейна, в которых ему не удалось преуспеть, но и включить в эту программу остальные заряды (т. е. заряды слабого и сильного ядерных взаимодействий). Одну попытку унифицировать гравитацию и электромагнетизм предприняли в начале 20-х годов Калуза и Клейн. Они вообразили некий пятимерный мир и вычислили его пятимерную кривизну, подобно тому, как это сделал Эйнштейн для четырехмерного пространства-времени. Поразительно, что дополнительные уравнения, которым подчинялись компоненты кривизны в пятом измерении, оказались просто уравнениями электромагнитного поля Максвелла. Поэтому не исключено, что электрический заряд связан с пятым измерением и его кривизной!
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.