Глава 550. Виттен и Делинь объединяются •
Пока Сюй Чуань размышлял о том, как объединить сильное и электрослабое взаимодействия, научное сообщество уже взорвалось из-за статьи, которую он опубликовал на arXiv.
Статья, висящая на arXiv, была подобна бабочке в тропических лесах Амазонки, которая слегка взмахнула крыльями и вызвала сильный шторм во всем мире.
Для ученых в области математики и физики, даже если они были морально готовы и предсказывали, что оставшаяся часть задачи о существовании и массовом зазоре Янга-Миллса будет решена в ближайшее время.
Но когда они действительно увидели эту статью, многие все равно были потрясены.
Быстро!
Слишком быстро!
С момента публикации в конце мая статьи "Существование решений уравнений Янга-Миллса и доказательство решений" до настоящего времени прошло менее двух месяцев, а часть, касающаяся гипотезы о массовом зазоре, уже была опубликована.
Перед лицом этой статьи даже самые выдающиеся математики и физики не могли сдержать внутреннего потрясения.
Конечно, их потрясла не только то, что он смог так быстро решить оставшуюся задачу о массовом зазоре, но и огромный объем знаний, содержащийся в статье, а также теории и идеи, использованные при решении проблемы массового зазора.
Путем скручивания многообразия в более высоких измерениях, построения калибровочного квантового поля, тем самым конструируя геометрическое спонтанное нарушение симметрии или вакуумное нарушение бесконечномерного плоского метрического пространства, и нахождения того, что частица с массой m в задаче о существовании и массовом зазоре Янга-Миллса существует.
Не очень хитроумный ход мыслей, ведь в физическом мире физики уже давно вычислили массу m этой частицы с помощью скалярного поля на пространственно-временном многообразии, и результаты компьютерного моделирования в основном совпадали.
Единственное, чего не смогло сделать научное сообщество, - это объяснить это с помощью математического языка.
Конечно, это не означает, что эта статья является обычной.
На самом деле, она по-прежнему является сокровищем для научного сообщества, особенно математические приемы, использованные во всем ходе мыслей, просто великолепны.
Путем изменения многообразия, введения понятия размерности, тем самым делая различные преобразования квантового поля в разных измерениях, в разном пространстве-времени и в разных точках.
Затем, в сочетании с требованием неотрицательности размерности константы связи и требованием лоренц-инвариантности, независимо от того, нарушена ли эта симметрия спонтанно, частица с массой m в этой системе обязательно существует.
Для физического мира это новая математическая концепция, выведенная из логики объективного существования элементарных частиц, она реально существует и осуществима.
И, основываясь на этой новой физической и математической концепции, физический мир в будущем сможет открыть больше новых элементарных частиц, что еще больше подтвердит реальное существование этого импульсного калибровочного поля.
И даже, возможно, найти путь и метод, ведущие к теории Великого объединения!
В Цзиньлине, в кампусе Нанкинского университета, после загрузки соответствующей статьи на arXiv, Сюй Чуань сидел за своим столом, размышляя о том, как объединить сильное взаимодействие и электрослабую теорию.
Время шло, и в мгновение ока наступил полдень, и как раз когда он собирался отложить свои исследования и пойти пообедать, в дверь кабинета внезапно постучали.
Подняв голову, он увидел, что вошли Чэнь Чжэнпин и декан физического факультета Нанкинского университета Юй Юнван.
"Наставник, декан Юй, зачем вы пришли?" Увидев их, Сюй Чуань с улыбкой встал и поздоровался.
"Статья на сайте препринтов arXiv, это ты ее опубликовал?" - быстро спросил Юй Юнван.
Услышав это, Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Ты имеешь в виду статью о массовом зазоре?"
"Да!"
Сюй Чуань еще не успел ответить, как Чэнь Чжэнпин вмешался: "Кроме него, кто еще, кто еще мог за такое короткое время завершить доказательство массового зазора, старина Юй, ты задаешь бессмысленные вопросы."
Юй Юнван с улыбкой сказал: "Я просто был слишком потрясен, менее чем за два месяца решить доказательство решений уравнений Янга-Миллса и задачу о массовом зазоре, если бы я не спросил и не подтвердил, я бы действительно не поверил."
Сюй Чуань улыбнулся и сказал: "Это само собой разумеющееся, существование решений уравнений Янга-Миллса и массового зазора можно решить с помощью конструкции многообразия и инвариантного связующего элемента дифференцируемой структуры."
"И, с точки зрения проблемы, решение задачи о массовом зазоре не требует точного вычисления массы частицы m, достаточно доказать, что она существует."
Услышав это, Чэнь Чжэнпин взглянул на Сюй Чуаня, и уголки его рта невольно дернулись.
Сказано так, что создается впечатление, что это очень просто, как будто любой человек может это сделать.
Но на самом деле, разве это просто?
Невозможно.
Если бы проблема массового зазора была так проста, почему никто не смог ее решить за почти сто лет?
Задача о существовании и массовом зазоре Янга-Миллса - это не какая-то непопулярная область, она не только не непопулярна, но и является одним из самых горячих направлений исследований на переднем крае теоретической физики.
Стандартная модель, построенная на основе уравнений Янга-Миллса, принесла физическому миру бесчисленные сокровища, и более десяти ученых получили за нее Нобелевскую премию по физике.
Но за десятки лет бесчисленное количество физиков и математиков так и не смогли решить эту проблему.
Очевидно, что ее сложность намного выше, чем говорит Сюй Чуань.
Однако в этот момент у него не было настроения думать об этом, он уже прочитал статью о массовом зазоре, но в его голове все еще было много вопросов.
Глубоко вздохнув, Чэнь Чжэнпин спросил: "Как ты объясняешь квантовую природу массового зазора?"
Этот вопрос является ключом к теории поля Янга-Миллса, ядром того, сможет ли она успешно объяснить сильное взаимодействие, и тем, что он не понял в статье.
Услышав этот вопрос, Сюй Чуань улыбнулся, встал, вытащил из угла доску и, начав писать, объяснил:
"В квантовой механике мы обычно рассматриваем положение и скорость частицы как некоммутирующие операторы, действующие в гильбертовом пространстве, а поле используется для описания многих природных явлений."
"Например, электрическое и магнитное поля в уравнениях Максвелла, гравитационное поле в уравнениях Эйнштейна и так далее. Но в калибровочном потенциале калибровочной теории математически описывается как связь на главном расслоении, и тесно связано с элементарными частицами и их взаимодействиями."
Пока Сюй Чуань и Чэнь Чжэнпин обсуждали некоторые сложные вопросы в статье о массовом зазоре, его статья, загруженная на сайт препринтов arXiv, также набирала обороты в научном сообществе.
Женева, Европейский центр ядерных исследований.
После вмешательства США совет ЦЕРН приостановил сотрудничество с Китаем, и после возобновления модернизации высокоэнергетического адронного коллайдера LHC здесь постепенно восстановилась прежняя оживленность.
На дороге перед главным зданием центра два исследователя в области физики высоких энергий держали в руках материалы конференции и, болтая, шли к кафе неподалеку, видимо, собираясь выпить послеобеденный чай.
В ходе разговора тема перешла к адронному коллайдеру LHC, который уже начали модернизировать.
"Как ты думаешь, после модернизации LHC сможет найти темную материю?"
"Кто знает, может быть, Китай найдет ее первым?"
Услышав это, его спутник улыбнулся и сказал: "Мой друг, для исследования вещей, выходящих за рамки Стандартной модели, недостаточно иметь только коллайдер, нам нужно иметь самое подробное теоретическое понимание."
"А сейчас человек, который лучше всех разбирается в темной материи и темной энергии, находится не здесь." Услышав это, он вздохнул и сказал: "Я действительно не понимаю, почему ЦЕРН отменил сотрудничество с Китаем, разве исследования в области физики высоких энергий не должны вестись всем миром вместе? А теперь они разделились на две стороны."
Его спутник пожал плечами и ничего не сказал, в этот момент его телефон в кармане завибрировал, он достал его, посмотрел на сообщение и внезапно остановился.
"Что случилось?" - спросил его друг, с любопытством глядя на него.
"Проблема массового зазора сильного взаимодействия решена!"
"Это невозможно."
"Профессор Сюй Чуань уже загрузил статью на arXiv."
Услышав это, его друг замер, невольно глубоко вздохнул и удивленно сказал: "Если я не ошибаюсь, он опубликовал статью о существовании решений уравнений Янга-Миллса и доказательстве решений в мае, верно?"
"А сейчас только начало июля, за два месяца решить задачу о массовом зазоре? Не слишком ли это преувеличено?"
Его спутник сказал: "Если быть точным, то прошло меньше полутора месяцев."
"Невероятно! Это действительно слишком быстро, я даже не до конца разобрался в статье о существовании решений уравнений Янга-Миллса и доказательстве решений, а он уже сделал все остальное."
"Еще хочешь выпить кофе?"
"Нет, я хочу сначала скачать и распечатать статью, кофе можно выпить в любое время."
"Вместе?"
"Пошли!"
Два исследователя из ЦЕРН - это всего лишь один пример, подобные вещи происходят по всему миру.
Принстонский институт перспективных исследований, кабинет Делиня, Эдвард Виттен пил кофе и болтал с Пьером Делинем.
"Что ты думаешь о статье о массовом зазоре сильного взаимодействия?" Слегка отхлебнув кофе из чашки, Виттен спросил Делиня.
Сидя на диване, Делинь взглянул на своего старого друга и спокойно сказал: "Разве ты уже не принял решение в своем сердце?"
Услышав это, Виттен беспомощно улыбнулся и вздохнул: "Похоже, надежды действительно нет."
Для него решение проблемы массового зазора также было его недавним основным объектом исследований, особенно после того, как его студент решил задачу о существовании решений уравнений Янга-Миллса, сложность проблемы массового зазора значительно снизилась.
Если бы он смог решить эту проблему, возможно, он смог бы получить Нобелевскую премию по физике вместе с Сюй Чуанем на церемонии вручения Нобелевской премии в этом году, это то, о чем он всегда мечтал.
Услышав вздох Виттена, Делинь с некоторым сочувствием посмотрел на своего старого друга.
Как отец современной теории струн, первый физик, получивший Филдсовскую премию, он должен был быть ученым, у которого больше всего шансов получить одновременно Нобелевскую премию и Филдсовскую премию.
Но, к сожалению, этой надежды больше нет.
Они вдвоем взяли удивительно талантливого студента, который в возрасте всего двадцати двух лет забрал награды, которых бесчисленное количество ученых не могли достичь за всю свою жизнь.
Слегка покачав головой, Делинь сказал: "На задачу о массовом зазоре, вероятно, уже нет надежды, раз он уже опубликовал статью, то, скорее всего, проблем не будет. Но задача объединения сильного и электрослабого взаимодействий еще не решена, может быть, ты попробуешь?"
Еще раньше, когда Виттен начал исследовать задачу о массовом зазоре, он на самом деле не был очень оптимистичен.
Ведь с характером их студента, если он уже решил половину проблемы, нет причин, по которым он оставил бы оставшуюся часть нерешенной.
Раз он уже начал, то, скорее всего, его старому другу, даже будучи наставником, будет трудно конкурировать со своим учеником.
Но хотя на задачу о массовом зазоре надежды нет, он думал, что Виттен мог бы попробовать объединить сильное и электрослабое взаимодействия.
Если он решит эту проблему, возможно, он сможет получить желанную Нобелевскую премию.
Виттен с улыбкой покачал головой и ответил: "Сложно, объединение сильного взаимодействия и электромагнитного взаимодействия - это не так просто, даже если сейчас он решил задачу о существовании и массовом зазоре Янга-Миллса, это всего лишь дает некоторую надежду."
Помолчав, он посмотрел на Делиня и с улыбкой сказал: "И, если он прав насчет задачи о массовом зазоре, я думаю, что в объединении сильного и электрослабого взаимодействий, вероятно, никто не продвинулся дальше него, и никто не будет понимать это глубже, чем он, даже если мы вдвоем объединимся, мы, возможно, не сможем его победить."
Сказав это, Виттен вдруг замер, помолчав немного, он посмотрел на Делиня: "Попробуем вместе?"
Услышав это, Делинь замер: "Что попробуем?"
Виттен глубоко вздохнул и серьезно сказал: "Объединиться, вместе попробовать решить проблему объединения сильного взаимодействия и электромагнитного взаимодействия, и посоревноваться с нашим студентом, как тебе?"
Хотя он прекрасно понимал, что их студент намного превосходит его в академическом таланте, но как гений, особенно для Виттена, в молодости он тоже был вундеркиндом, объединиться с Делинем и посоревноваться со своим студентом в области объединения сильного и электрослабого взаимодействий, это, вероятно, его последняя попытка.
Услышав предложение Виттена, Делинь тоже немного помолчал.
Не только Виттен, разве он сам в молодости не был вундеркиндом?
В этом мире математиков, которые одновременно получили Филдсовскую премию и премию Вольфа, на сегодняшний день всего лишь более десяти, а на этой основе тех, кто смог получить еще и премию Крафорда по математике, меньше, чем пальцев на одной руке, можно сказать, что один на миллиард.
Он тоже был обладателем Большого шлема в математике.
Помолчав некоторое время, Делинь поднял голову и посмотрел на Виттена, спросив: "А если он не исследует проблему объединения сильного и электрослабого взаимодействий? Насколько я знаю, у него много исследований и дел."
Услышав этот вопрос, Виттен, не задумываясь, ответил: "Ты думаешь, он откажется от исследования объединения сильного и электрослабого взаимодействий?"
Услышав это, Делинь снова немного помолчал.
Откажется ли Сюй Чуань от теории объединения сильного и электрослабого взаимодействий, величайшей короны теоретической физики XXI века?
Невозможно!
Если есть возможность решить эту проблему, никто не откажется.
Поразмыслив немного, их взгляды снова встретились, Делинь кивнул и сказал: "Тогда давай попробуем."
Как и думал Виттен, это, вероятно, последняя попытка.
Независимо от того, успешно или нет, их эпоха в конечном итоге перейдет из их рук.
Ведь время никого не ждет.