Дело не в дороге, которую мы выбираем,

а в том, что заставляет нас выбирать дорогу.

В конце ХIХ века началась революция в физике: были сформулированы уравнения Максвелла и гипотеза существования электромагнитных волн, открыты рентгеновские лучи (1885), электрон (1987), явление радиоактивности (1896) и многое другое.

Поэтому в 1900 году знаменитый английский физик лорд Кельвин заявил: «В физике больше нет ничего нового, все, что можно было открыть, уже открыто. То, что остается — это все более и более точное измерение старого».

Время показало, что он сильно ошибался. ХХ век ознаменовался не только множеством фундаментальных открытий в физике, но и появлением новых разделов этой науки. Это атомная и ядерная физика, квантовая механика, физика элементарных частиц, физика полупроводников и т. д.

В начале ХХ века физика располагала двумя признанными теориями, каждая из которых объясняла природные явления лишь в одной разновидности – механикой Ньютона и электродинамикой Максвелла. Соответственно были известны только два вида фундаментальных взаимодействий - гравитационное и электромагнитное.

Первые три-четыре десятилетия ХХ века радикально изменили положение дел в физической науке. С развитием квантовой механики, атомной и ядерной физики учёные выявили ещё два типа взаимодействий – сильное и слабое. Этот период справедливо считают подлинной революцией в физике.

Но с середины двадцатого столетия наметился спад в наращивании новых фундаментальных достижений. При этом прикладная наука продолжала стремительно развиваться. Были созданы лазеры, ядерная энергетика, полупроводниковая электроника и ещё многое другое.

Основной задачей физики, как науки, является описание законов природы и, исходя из этих законов, предсказание ожидаемого поведения физических систем в реальности. Это значит, что физика нужна для того, чтобы понять, как устроена природа, найти ее законы и использовать их как для того, чтобы прогнозировать природные явления и для того, чтобы на их основе создавать новые технологии.

Существует раздел физики, в котором в качестве основного способа познания природы используется создание математических моделей явлений и сопоставление их с реальностью. Это теоретическая физика.

Можно на историческом примере показать, что расчёты в рамках математической модели и физический смысл явления это совсем не одно и тоже.

До начала XIX века физики считали, что переносчиком тепла и вообще причиной тепловых явлений является некая невесомая жидкость, названная теплородом. Приток теплорода в тело должен вызывать его нагрев, вытекание — охлаждение. Все расчёты в рамках теории теплорода давали прекрасное соответствие с опытными данными.

Теория теплорода была отвергнута только после создания молекулярно-кинетической теории в работах Клаузиуса, Больцмана и Максвелла. И теперь тепловые явления определяются массой и средней скоростью движения атомов и молекул.

Но ведь расчёты в рамках неправильной теории давали правильные результаты!

По моему скромному мнению, основным предназначением теоретической физики должно быть объяснение и обобщение экспериментальных данных на основании уже известных физических законов, а также создание математического аппарата для вычисления физических величин в реальных системах и экспериментах. А самой главной задачей должно являться создание реальной физической картины мира на основании имеющихся на данный момент знаний.

К концу ХХ века в физике накопилось огромное количество проблем (парадоксов), что свидетельствует о неблагополучии в сложившейся картине мира и является сигналом о необходимости пересмотра этой картины.

Современная теоретическая физика создаёт много таких теорий, которые не очень-то способствуют пониманию картины мира, причём большинство из них вообще нельзя экспериментально проверить.

После опубликования сомнительных теорий относительности появилась тенденция использовать в физике постулаты и гипотезы, основанные на предположениях, аксиоматически принимаемых за истину. Их потом невозможно или очень трудно проверять экспериментально. 

На симпозиуме по проблемам современной физики в 1968 году лауреат Нобелевской премии, один из основателей квантовой физики, Поль Дирак высказал своё видение задач и методов теоретической физики. Мнение гениального физика-теоретика следовало бы взять на вооружение современным теоретикам.

Цитата:

«Можно выделить два главных подхода в теоретической физике. Один из них исходит из эксперимента. В этом случае теоретик поддерживает тесный контакт с физиками-экспериментаторами, читает обо всех полученных результатах и пытается охватить их экономной и удовлетворительной схемой».

«В другом подходе главным является математика. Теоретик критически исследует существующую теорию. Он пытается выделить едва заметные дефекты и устранить их. Вся трудность заключается в том, чтобы устранить неудовлетворительные места, не причинив ущерба большим достижениям теории.

«Вот таковы два основных подхода, но, конечно, жесткую грань провести между ними нельзя. Между этими двумя крайними подходами существует целая градация».

«По какому пути следовать, в большой степени зависит от объекта изучения. В том случае, когда о предмете ничего не известно и требуется осваивать абсолютно новую область, волей-неволей приходится придерживаться эксперимента. В новой области сначала просто собираешь и классифицируешь экспериментальные данные».

«В любой области физики, где мало что известно, приходится следовать за экспериментом, чтобы не попасть в плен безудержных спекуляций, которые почти наверняка окажутся ложными. Я не хочу полностью опорочить умозрительный образ мышления. Он может оказаться и занимательным, и полезным, даже будучи ошибочным. Необходимо всегда держать разум открытым для новых идей, т. е. нельзя полностью отвергать спекуляции, но в то же время нужно быть очень осторожным, чтобы не дать себе увязнуть в них».

Можно только добавить, что Дирак не только физик, но ещё имел учёную степень доктора философии.

Следуя логике развития физики, при открытии нового явления (или физического закона) – объект открытия обязательно проверяется экспериментально. На основании реальных опытных данных создается физическая гипотеза и, возможно, математическая модель. И только в случае нескольких экспериментальных подтверждений гипотеза переходит в ранг теории.

А на деле всё происходит совсем не так.

Можно привести много примеров, когда теория возникала сразу и без каких-либо экспериментальных подтверждений. Например существование тёмной материи и тёмной энергии вообще невозможно проверить опытным путём, и тем не менее в космологии приняли их как данность.

Существует целое направление теоретической физики - теория суперструн. В настоящее время есть пять различных вариантов теории. Не вникая в детали, т.к. понимание суперструнных теорий требует серьёзной математической подготовки, отметим лишь то, что для описания этих струн требуется 10 пространственных измерений. Неужели мы живём в десятимерном пространстве?

Естественно, что нет и не будет никаких вариантов экспериментального подтверждения теории струн.

А что происходит сегодня в физика элементарных частиц? Ни один физик не скажет вам сколько частиц реально существует в нашем мире. В разных научных публикациях их количество варьируется от от 150 до 400! И это без учёта большого количества частиц, которые считаются гипотетическими. Их существование не было экспериментально подтверждено.

Интересно, что из наблюдаемых частиц стабильными считаются только: протон, три типа лептонов, три типа нейтрино и их античастицы. Остальные частицы (мезоны и барионы) самопроизвольно распадаются за время от приблизительно 1000 секунд (для свободного нейтрона) до 10^-22 секунды (для резонансов).

А иногда, после взаимного соударения они могут трансформироваться в другие «элементарные частицы», и никто не знает, что же с этим делать. Физическая теория здесь оказалась явно неспособной для объяснения данной ситуации.

В качестве примера рассмотрим два самых известных открытия частиц — нейтрино и бозона Хиггса.

Можно встретить в различных публикациях утверждение о том, что планеты и даже звёзды прозрачны для нейтрино. Оказывается есть такие частицы — нейтрино, которые способны проходить сквозь них не испытывая никаких столкновений и взаимодействий. Сия информация получена из теоретических расчётов. И конечно же её невозможно проверить экспериментально.

При упоминании неуловимой частицы нейтрино сразу вспоминается анекдот про неуловимого ковбоя Джо: «… И не то, чтобы он был неуловим, а просто он никому и на фиг не нужен.»

Но частица нейтрино оказалась очень даже нужной.

Гипотеза существования нейтрино была принята для спасения фундаментальных законов сохранения при при слабых взаимодействиях. Например, при бета-распаде (наблюдаемая реакция превращения ядра элемента с испусканием бета-частицы — электрона или позитрона) получалось что не соблюдаются основополагающие законы сохранения энергии и импульса. Сумма количества энергии до реакции и после не совпадает — какая-то часть ее будто бы «улетучивается».

Ситуацию спас Вольфганг Паули, который предположил наличие частицы, уносящей часть энергии, что и позволяет уравновешивать соотношения импульсов и энергий частиц до и после взаимодействия.

Только через 23 года его предположение нашло своё экспериментальное подтверждение в лаборатории Энрико Ферми. Он и дал частице имя нейтрино, что по-итальянски означает маленький нейтрон.

Хотя, конечно, не совсем понятно как нейтрино может легко проходить без взаимодействий сквозь планеты и звёзды, но при этом взаимодействовать с некоторым детектором, который обеспечил экспериментальное подтверждение этой неуловимой частицы.

В данном случае гипотеза существования такой частицы как нейтрино оказалась полезной и плодотворной. Однако вопросы к теории слабых взаимодействий, в которых участвует нейтрино, остались. И эти вопросы привели к созданию другой, весьма сомнительной теории. Начнём по-порядку.

В современной физике элементарных частиц принята теория, описывающая три из четырёх фундаментальных сил природы - электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие элементарных частиц. Эта теория, известна как Стандартная модель.

На сегодня Стандартная модель (СМ) признана лучшей теорией микромира. Хотя эта модель не считается окончательной.

В физике принята следующая классификация частиц: все элементарные частицы делятся на имеющие структуру и бесструктурные; последние называются фундаментальными. Фундаментальные частицы делятся на частицы материи и на частицы-переносчики взаимодействий. Частицы материи делятся на те, что участвуют в сильных взаимодействиях (кварки), и те, что не участвуют (лептоны).

Для наглядности Стандартную модель часто представляют в виде таблицы

Стандартная модель включает в себя: 6 кварков, 6 лептонов, 4 частицы-переносчика силовых взаимодействий. Если учитывать античастицы и различные цветовые заряды у кварков и глюонов, то в общей сложности СМ описывает 60 частиц (без учёта хиггсовского бозона, о котором речь пойдёт ниже).

К частицам переносчикам взаимодействий относятся фотон γ, отвечающий за перенос электромагнитных взаимодействий, глюоны g, отвечающие за перенос сильных взаимодействий и W^± и Z⁰ бозоны, отвечающие за перенос слабых взаимодействий. К этому списку можно было бы добавить гравитон – гипотетический квант гравитационного поля. Однако гравитон как частица экспериментально не обнаружен и квантовая теория гравитации пока не создана.

Одной из неразгаданных проблем Стандартной модели остаётся иерархия масс: почему массы фундаментальных частиц различаются так сильно – больше, чем на 11 порядков от нейтрино до t-кварка?

Примечание:

Протоны и нейтроны, составляющие ядро атомов, как и все другие частицы, называемые адронами, раньше считали бесструктурными, но по современным представлениям они состоят из различных комбинаций кварков и, следовательно, бесструктурными не являются.

Таким образом, на современном уровне развития физики элементарными (или фундаментальными) считаются три группы частиц: кварки, лептоны и калибровочные бозоны .

В классической физике принята полевая концепция взаимодействий, т. е. взаимодействия осуществляются посредством соответствующего поля. В квантовой теории поля взаимодействия рассматриваются как обмен энергией между частицами, который осуществляется частицами-переносчиками взаимодействия. Причём для электромагнитного и сильного взаимодействий переносчиками являются безмассовые (не имеющие массы покоя) фотоны и глюоны соответственно. А вот для слабых взаимодействий математически вычислены аж три частицы-переносчики - W^±- и Z⁰- бозоны, причём имеющие значительную массу.

Слабое взаимодействие — фундаментальное взаимодействие, ответственное за процессы распада или превращения одних частиц в другие. Для того чтобы частица распадалась за счёт слабого взаимодействия обычно необходимо, чтобы распад за счёт сильного или электромагнитного взаимодействий был запрещён.

Распад является слабым, если выполняется хотя бы одно из двух условий: нарушение закона сохранения чётности или наличие нейтрино в продуктах распада. Это единственное взаимодействие, в котором участвуют нейтрино.

Самым распространённым случаем слабого взаимодействия является β-распад нейтрона:

Нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Интересный вопрос: «существуют ли электроны и нейтрино заранее или они рождаются в процессе распада?». По современным воззрениям эти частицы рождаются в процессе распада. Так проявляется общее свойство элементарных частиц — взаимопревращаемость.

Взаимодействия — это процессы воздействия некоторых объектов друг на друга. В случае β-распада нейтрона не очень понятно, кто на кого воздействует. Ведь нейтрон сам по себе превращается в несколько других частиц. Также непонятно какова тут роль калибровочных бозонов — переносчиков взаимодействия.

Но главной проблемой в теории слабого взаимодействия является наличие массы частиц-переносчиков. Причём массы очень большой по сравнению с взаимодействующими частицами. Получается, что для распада нейтрона массой 0,94 ГэВ зачем-то нужны частицы переносчики взаимодействия массой более 80 ГэВ? Не такое оно и слабое.

Примечание: Почему масса частиц измеряется в единицах энергии (эв) а не в килограммах? Оказывается, что массу столь малых объектов физикам проще и удобнее выражать в единицах энергии. Масса и энергия связаны знаменитой формулой E=mc² .

Откуда же берётся и куда исчезает 80 ГэВ — довольно большая избыточная масса?

Массивность W- и Z- бозонов не позволяет построить непротиворечивую теорию слабых взаимодействий.

Кроме того, W^± - и Z⁰ - бозоны имеют несколько возможных каналов распада на лептоны, мезоны и нейтрино. А это значит, что они не являются бесструктурными частицами и формально не должны быть в составе Стандартной модели.

Долгое время теоретики пытались не обращать внимание на некоторые противоречия в теории слабого взаимодействия.

Попытки объяснять противоречия одной теории часто приводят к созданию ещё более противоречивых теорий. Так для объяснения противоречивой теории Большого взрыва были предложены совсем абсурдные идеи существования тёмной материи и тёмной энергии.

Попытки объяснить массу частиц-переносчиков слабого взаимодействия привели к появлению гипотезы совсем уж непонятного поля Хиггса.

* * *

В 1964 году английский физик Питер Хиггс в нескольких статьях постулировал наличие некоторого поля, которое якобы придает безмассовым частицам инерционную массу. (Ещё один бездоказательный постулат!) При этом никто толком не понимает, чем является поле Хиггса с физической точки зрения. Следует ли считать его пятым видом взаимодействия или нет?

Чтобы "придать безмассовым частицам инерционную массу" нужно её откуда-то взять и каким-то образом передать. Причём по масштабам микромира эта масса очень большая.  80 ГэВ примерно соответствует суммарной массе 85 нейтронов!  Где взять массу  —  неизвестно!  Как её передать" — непонятно!

С помощью поля Хиггса якобы объясняется наличие инерционной массы только у частиц-переносчиков слабого взаимодействия (W- и Z-бозонов). А вот на частицы-переносчики сильного (глюон) и электромагнитного (фотон) взаимодействия поле Хиггса почему-то не действует и они остаются безмассовыми. Разумного объяснения данного факта нет.

Так проблемы одной теории стали причиной создания другой ещё более проблемной теории.

Как известно, гравитационная масса являются свойством конкретного тела или частицы. В соответствии с постулатами ОТО имеет место равенство гравитационной и инерционной масс. А в теории Хиггса за инерционную массу всех вещественных тел становится ответственным какое-то придуманное им поле. Это первый прокол теории! Не говоря уже о нарушении закона сохранения массы.

Отказ или игнорирование неугодных законов природы и бездоказательное введение новых уже становится нормой!

Поскольку реальных доказательств теории Хиггса не было, то решили, что для доказательства достаточно обнаружить частицу переносчик хиггсовского взаимодействия. Идея понятна – необходимо придумать частицу (квант неизвестного поля), которая якобы придает безмассовым частицам инерционную массу. При этом как можно сообщить безмассовым частицам массу совершенно непонятно. Придумали дурацкую аналогию с пенопластовыми шариками, которые не будут разлетаться на поверхности воды.

Искомую частицу назвали бозоном Хиггса. Была даже представлена оценка значения массы бозона Хиггса от 124 до 126 ГэВ и очень малое время жизни 1,5*10^-22 сек (Практически, частица не существует). Приведенные свойства бозона Хиггса это постулируемые ожидания.

Бозон Хиггса был объявлен как предсказанный в рамках Стандартной модели ещё до обнаружения, т.е. существование бозона Хиггса якобы следует из Стандартной модели. На самом деле ничего подобного из Стандартной модели конечно не следует.

Если тяжелый бозон имеет малое время жизни, значит он должен распадаться. Но все частицы Стандартной модели принципиально являются элементарными и неделимыми. Массивный бозон Хиггса распадается, т. е. не являются элементарной частицей и значит не должен быть в составе Стандартной модели. Это второй прокол теории Хиггса!

Специально для экспериментального обнаружения бозона Хиггса  в ЦЕРНе (Европейский совет ядерных исследований) был построен Большой адронный коллайдер — ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и изучения продуктов их соударений. Общий бюджет проекта составил более 6 млрд. евро! «Большим» он назван не из-за стоимости, а из-за своих размеров (длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 км).

После таких-то затрат бозон Хиггса просто обязан быть обнаруженным. И его обнаружили.

Суть эксперимента по обнаружению проста, но сложна интерпретация результатов. В Большом адронном коллайдере сталкивались протоны на околосветовой скорости. От такого мощного столкновения протоны, состоящие из кварков и антикварков, разваливаются и появляется множество вторичных частиц. Именно среди них и искали бозон Хиггса, который если и образовывался, то сразу же должен был распадаться.

Понятно, что при наблюдении большого количества столкновений протонов, любую комбинацию вторичных частиц можно считать распадом промежуточной частицы, в том числе и ранее не известной, типа бозона Хиггса.

 Через 48 лет после предсказания, 4 июля 2012 года на специальном семинаре в ЦЕРНе было объявлено об открытии хиггсовского бозона на Большом адронном коллайдере. Презентация однако прошла как-то скромно, причём с какими-то малопонятными оговорками типа - что мол, открыли «частицу, похожую на бозон Хиггса». Всего через неделю после семинара в Швейцарии появились сразу несколько работ, в которых авторы выражали сомнение в том, что нашелся именно бозон Хиггса.

Проблема была в том, что подтвердить существование этого бозона можно лишь косвенно. Период, в который существует бозон Хиггса, крайне мал, как и расстояние между точками возникновения и исчезновения. Измерить такие время и расстояние напрямую невозможно. Бозон Хиггса можно вычислить только по «продуктам распада». А являются ли они результатом распада именно бозона Хиггса, а не тех протонов, которые сталкиваются? А как их отличить? Непонятно! Это третий прокол теории!

Также не очень понятно как при столкновении двух протонов массой каждого 0,94 Гэв, образуется массивная, ранее неизвестная, частица с массой 125 Гэв, что равно массе 133 протонов.

Зато популяризаторы от науки в 2012 году подняли небывалую шумиху вокруг «открытия» бозона Хиггса. Чего только ими не говорилось: бозон Хиггса пойман, открытие бозона Хиггса - одно из главных открытий XXI века, это огромный шаг в понимании устройства мира, если бы не бозон Хиггса, то все частицы были бы безмассовыми, после Большого взрыва частицы приобрели массу под действием Хиггсовского поля, сформированного бозонами Хиггса. и т. д. Такое впечатление, что авторы не очень сильны не только в квантовой теории поля, но и вообще в физике.

Бозон Хиггса даже назвали частицей Бога. Интересно, что и Ватикан и РПЦ официально выразили своё одобрение этой божественной терминологии.

Складывается впечатление, что опять происходит какое-то рекламное раскручивание новой теории. При этом всячески запутывается её физический смысл. Вот, например, два определения из русскоязычной Википедии:

Цитата:

 «Механизм Хиггса — теория, которая описывает, как частицы-переносчики слабого взаимодействия (W^± - и Z⁰ -бозоны) приобретают массу. Например, он делает Z-бозон отличным от фотона. Этот механизм может быть рассмотрен как элементарный случай тахионной конденсации, где роль тахиона играет скалярное поле, названное полем Хиггса. Массивный квант этого поля был назван бозоном Хиггса.»

Под термином «механизм Хиггса» подразумеваются формальные математические преобразования. Термин «механизм» применён для того, чтобы вызвать ассоциацию с природными явлениями, о которых на самом деле никто не имеет никакого представления.

Цитата:

«Поле Хиггса, или хиггсовское поле, — поле, обеспечивающее спонтанное нарушение симметрии электрослабых взаимодействий благодаря нарушению симметрии вакуума…».

Слово спонтанный – означает самопроизвольный или происходящий по неизвестной причине.

Попробуйте-ка теперь разобраться в тахионной конденсации и в механизме спонтанного нарушения симметрии вакуума!

В 2013 году Питеру Хиггсу и непонятно откуда появившемуся соавтору Франсуа Энглеру (профессору Тель-Авивского университета) была присуждена Нобелевская премия по физике с формулировкой: "За теоретическое обнаружение механизма, который помогает нам понять происхождение массы субатомных частиц … "

После этого интерес к бозонам Хиггса сильно уменьшился. Дело сделано, гранты распределены, Нобелевская премия вручена. Когда-нибудь потом поймут, что король-то голый! Так ведь это потом.

А пока такие вот сомнительные гипотезы легко становятся не только общепризнанными теориями но и «великими» открытиями!

Если «Чёрный квадрат» Малевича признали шедевром живописи, то почему бы не признать «механизм Хиггса» великим научным открытием и не назвать его общепризнанной теорией.

Таких общепризнанных, но сомнительных теорий в современной физике довольно много. Кроме вышеупомянутых можно напомнить про фантастические свойства чёрных дыр, про гипотетическую суперсимметрию, про теорию суперструн в десятимерном пространстве, про ловлю магнитного монополя, про параллельные вселенные и т. д.

Любая критика большинства таких теорий абсолютно бессмысленна - абсурд не подлежит критике. И тем не менее они продолжают существовать. В современной официальной физике наступило торжество мистики.

Если нас настойчиво заставляют верить в несостоятельные теории, которые упрямо называют общепринятыми, значит это кому-то нужно!