# Сурдин и Семихатов: почему физики боятся «энергетической пустыни»?

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=R0iV1DzvNm8
Канал: Неземной подкаст Владимира Сурдина
Опубликовано: 04.12.2022

---

Алексей Семихатов и Владимир Сурдин обсуждают границы современного научного познания и инструменты, которыми физики и астрономы пытаются их расширить. Одно из главных опасений современных учёных — вероятность попадания в «энергетическую пустыню», когда новые коллайдеры не обнаружат частиц в следующем диапазоне энергий [0:13].

## 🔭 Астрономия против физики: измерение невозможного
[[JUMP:00:53]]

Астрономия и физика используют разные подходы к изучению реальности. Владимир Сурдин подчеркивает, что астрономы владеют специфическими навыками, которые редко требуются физикам, например, сверхточным измерением углов [1:05].

Основные различия в инструментарии:

*   Астрономы способны измерить угловой размер объекта в 100-тысячные доли секунды дуги [1:25]. Это эквивалентно наблюдению обычного ластика размером 2 сантиметра на поверхности Луны с Земли.
*   Для таких измерений используются интерферометрические методы [2:50]. Два телескопа на одном спутнике совмещают изображения, фиксируя разницу углов, под которыми приходит свет от разных краев объекта.
*   Физики в экспериментах с гравитационно-волновыми детекторами (LIGO) измеряют расстояния между зеркалами на дистанции 4 километра с точностью выше одной тысячной доли размера протона [4:11].

Следующим этапом станет космический детектор LISA [5:22]. Это система из свободно падающих тел в космосе, между которыми лазеры будут фиксировать пульсации пространства-времени на огромных расстояниях [6:07].

## 🌌 Тёмное вещество: поиски «булыжников» и скрытых масс
[[JUMP:08:34]]

Учёные ищут тёмное вещество уже несколько десятилетий, используя ускорители и подземные детекторы, но прямых улик взаимодействия частиц до сих пор нет [10:39]. Алексей Семихатов выражает сдержанный пессимизм: возможно, человеческое познание в этой области натолкнулось на предел [11:05].

Владимир Сурдин предлагает расширить область поиска:

*   Астрономические наблюдения за гравитационным линзированием закрывают возможность существования тёмного вещества в виде объектов массой с Юпитер или чёрных дыр [11:44].
*   Остаётся открытым широкий диапазон масс: от микрограмма до тысячи килограммов [12:00].
*   Тёмное вещество может состоять не из элементарных частиц, а из макроскопических объектов размером с булыжник [11:25].

Такие «булыжники» могли бы пролетать сквозь Землю со скоростью 500 км/с [12:53]. Из-за слабости гравитации и высокой скорости их крайне сложно зафиксировать обычными приборами.

## 🎻 Теория струн: математика на грани реальности
[[JUMP:20:15]]

Современная физика элементарных частиц опирается на квантовую теорию поля, которая даёт точность до восьмого знака после запятой при сравнении теории с экспериментом [24:12]. Однако эта теория не включает в себя гравитацию. Теория струн возникла как попытка создать «Теорию всего» [25:30].

Ключевые тезисы дискуссии о микромире:

1.  Квантовое поле — единая сущность для всей Вселенной [29:24]. Электроны одинаковы, потому что они являются элементарными возбуждениями одного и того же поля.
2.  Дискретность энергии — фундаментальное свойство квантового мира [30:58]. Первое возбуждение поля имеет строго определённые параметры, которые мы называем частицей.
3.  Теория струн предполагает существование бесконечного числа сверхтяжёлых частиц [35:28]. Они виртуально присутствуют «за кадром», стабилизируя гравитацию на малых расстояниях.

Главная проблема теории струн заключается в избыточности решений [36:50]. Существует около $10^{500}$ способов вывести физические законы из этой теории [37:05]. Это породило концепцию Мультивселенной: наша Вселенная — лишь один из множества миров с пригодными для жизни параметрами [38:00].

## 🔢 Математические ловушки и задача трёх тел
[[JUMP:38:25]]

Существование математического решения не всегда означает возможность его практического применения. Владимир Сурдин приводит в пример задачу трёх тел в астрономии [38:33].

Особенности решения Зундмана:

*   В начале XX века финский математик Карл Зундман нашёл общее решение задачи трёх тел в виде рядов [39:07].
*   Для расчёта движения Луны под действием Земли и Солнца всего на год вперёд требуется просуммировать $10^{80000}$ членов ряда [39:40].
*   Формально решение существует, но фактически оно бесполезно для физиков и инженеров [40:22].

Аналогичная ситуация наблюдается в теории струн: глубокая математика 21-го или даже 22-го века уже создана, но применить её к физике нашего мира пока невозможно [38:25].

## 🚀 Прагматизм фундаментальной науки
[[JUMP:1:04:35]]

На вопрос «зачем заниматься наукой» учёные отвечают примерами из истории. Майкл Фарадей 200 лет назад не знал, к чему приведут опыты с проволокой и гвоздём, но сегодня на электричестве держится вся цивилизация [1:04:45].

Примеры технологий, порождённых фундаментальными исследованиями:

*   Микропроцессоры появились благодаря необходимости отправить компьютер на Луну в рамках программы «Аполлон» [1:05:15]. Бортовой компьютер Аполлона-8 стал первым устройством, которому доверили жизни людей в межпланетном пространстве [1:05:50].
*   Wi-Fi и интернет (WWW) развились в недрах CERN для нужд ядерной физики и обработки данных с коллайдеров [1:09:37].
*   Адаптивная оптика, созданная астрономами для исправления искажений атмосферы, теперь используется в лазерной связи и медицине [1:07:15].

## 👽 Поиск внеземного разума: 8 лет до контакта
[[JUMP:1:08:10]]

Владимир Сурдин даёт оптимистичный прогноз: сигнал от внеземной цивилизации может быть получен в ближайшие 8 лет [1:08:21]. Это связано с вводом в строй новых радиоинструментов.

Современные методы поиска:

1.  Многоканальное прослушивание [1:09:25]. Новые приёмники анализируют 2 миллиарда радиоканалов одновременно, исключая необходимость ручной настройки на частоту.
2.  Гражданская наука (SETI@home) [1:11:06]. Десятки тысяч добровольцев используют мощности своих домашних компьютеров для анализа радиосигналов на наличие логических структур.
3.  Оптический SETI [1:12:09]. Учёные МГУ ищут короткие лазерные вспышки из космоса с помощью системы фотоумножителей в Тункинской долине на Байкале [1:12:30].

Участники подкаста сходятся во мнении, что разум — редкое явление, один из способов выживания жизни наряду с броней или высокой скоростью размножения [1:03:48]. Однако Вселенная прозрачна для сигналов, и человечество уже обладает технологиями для их фиксации.