Jesuits and the ‘God Particle’
Posted on: 3rd August 2012; Author: Andrew Pinsent
It has been reported this week that scientists at the Large Hadron Collider have increased their levels of certainty that they have found the Higgs boson. Where does this mysterious particle fit into our picture of the universe? Former particle physicist, Fr Andrew Pinsent, explains the science behind the discovery of the Higgs and introduces us to some of the most crucial figures in the centuries of research upon which its prediction was based.

After nearly fifty years of work, the construction of the most complex research machines in history and the strenuous efforts of tens of thousands of scientists, two experimental collaborations at the CERN laboratory announced on 4 July 2012 the ‘probable’ discovery of the Higgs boson, the missing piece of the so-called Standard Model of physics. As this particle is sometimes called the ‘God Particle,’ thanks to the title of a popular science book, and since it gives other particles their mass, various Catholic-themed Higgs jokes have been circulating.

Иезуиты и "частица Бога"
Опубликовано: 3 августа 2012
На этой неделе стало известно, что ученые Большого адронного коллайдера повысили уровень своей уверенности в том, что они нашли бозон Хиггса. Как эта загадочная частица вписывается в нашу картину Вселенной? Бывший физик частиц, о. Эндрю Пинсент, объясняет научную подоплеку открытия бозона Хиггса и знакомит нас с некоторыми из наиболее значимых фигур в многовековых исследованиях, на которых основывалось его предсказание.

После почти пятидесяти лет работы, строительства самых сложных исследовательских машин в истории и напряженных усилий десятков тысяч ученых две экспериментальные группы в лаборатории ЦЕРН 4 июля 2012 года объявили о "вероятном" открытии бозона Хиггса, недостающего элемента так называемой Стандартной модели физики. Поскольку эту частицу иногда называют "частицей Бога", благодаря названию одной научно-популярной книги, и поскольку она придает другим частицам массу, стали появляться различные шутки на католическую тему. На самом деле открытие этого бозона не имеет очевидных последствий для теологии. В самом деле, если бы какую-то частицу можно было назвать "частицей Бога", то фотон, частица света, был бы, вероятно, гораздо более сильным кандидатом. Тем не менее, поскольку это открытие является важной вехой, стоит рассмотреть его последствия для человеческого стремления понять жизнь, Вселенную и все остальное.

Механизм Хиггса был впервые предсказан Питером Хиггсом в Эдинбургском университете в 1964 году, хотя идею невидимого поля в пространстве, которое придает другим частицам массу, выдвигали и другие ученые, в том числе Йоичиро Намбу, Роберт Броут и Франсуа Энглерт. Объяснить, как это поле Хиггса придает массу, непросто, но самая простая метафора заключается в том, что оно действует как патока, сопротивляясь изменениям скорости и заставляя прикладывать силу для ускорения частицы. Это сопротивление является одним из факторов, обусловливающих инерцию привычных объектов. Одним из повседневных следствий этого является то, что нам приходится сжигать большое количество топлива, чтобы разогнать автомобиль, а затем тормозить, рассеивая энергию, чтобы остановить машину. Эта "прилипчивость" к ускорению косвенно (хотя и не исключительно) связана с полем Хиггса.

Существование поля Хиггса давно привлекает внимание, поскольку оно помогает решать определенные проблемы, сохраняя при этом базовые симметрии - принцип, которым руководствуется вера в порядок космоса. Однако до недавнего времени, хотя мы и наблюдали его эффекты, нам не удавалось обнаружить саму "патоку". В физике частиц поле ассоциируется с частицей, поэтому для обнаружения поля Хиггса требовалось найти доказательства существования его частицы - бозона Хиггса, но это оказалось не так просто. Бозон чрезвычайно тяжел с точки зрения частиц, примерно в 130 раз больше массы протона, а это значит, что для образования частицы необходима необычайная концентрация энергии. Два более ранних ускорителя, Теватрон и Большой электронно-позитронный коллайдер (LEP), над которыми я работал вместе с командой из Оксфордского университета, смогли сузить круг поиска. Однако только с завершением строительства Большого адронного коллайдера - гигантской машины с окружностью 17 миль, сталкивающей пучки протонов с энергией до 4 тераэлектронвольт, - удалось найти прямые доказательства существования бозона. Тем не менее, задача просеивания данных для поиска кандидатов Хиггса по-прежнему остается чрезвычайно сложной. Рольф-Дитер Хойер, генеральный директор ЦЕРН, сравнил эту задачу с поиском нескольких отдельных песчинок в бассейне, наполненном песком. На самом деле, хотя ученые что-то и нашли, они пока не могут быть уверены, что это именно Хиггс, пока не будут собраны дополнительные данные, хотя перспективы хорошие.

Каковы же последствия открытия этой неуловимой частицы? Люди часто спрашивают, как научный прорыв может быть полезен, поэтому стоит сказать, что обнаружение частицы Хиггса может не иметь никакой практической ценности. Опыт прошлого подсказывает, что открытия в области физики часто влияют на жизнь людей, о чем может свидетельствовать каждый, кто пользуется компьютером или получает рентгеновские лучи. Тем не менее, открытие Хиггса может оказаться не более "полезным", чем картина Фра Анджелико или скульптура Микеланджело. Мы проводим эти исследования, чтобы реализовать одно из самых благородных человеческих стремлений: познать причины вещей. Более того, хотя Хиггс - это часть головоломки о том, как (а не почему) устроена Вселенная, он едва ли является окончательным ответом. Например, мы не объяснили особые значения массы элементарных частиц или множество так называемых проблем "тонкой настройки". Кажется, что Вселенная балансирует на невообразимо тонком "острие ножа" возможностей, и крошечные изменения в, казалось бы, произвольных параметрах делают наше существование невозможным.

Если оставить в стороне эти текущие проблемы, есть ли какие-либо католические и, в частности, иезуитские аспекты в истории бозона Хиггса? Наука по своей сути является процессом сотрудничества, и каждый прорыв часто опирается на накопленный веками труд. Тем не менее, в истории, связанной с бозоном Хиггса, есть как минимум три важных католических вклада. Во-первых, теория Большого взрыва, которая связывает открытие Хиггса с моделями ранней эволюции Вселенной, была разработана католическим священником, о. Жоржем Леметром. Во-вторых, предшественника теории поля можно проследить через Майкла Фарадея к иезуитскому священнику Руджеру Йосипу Бошковичу (Роджеру Босковичу) и его " Теории натуральной философии " (1758). Несмотря на то, что в англосаксонском мире он малоизвестен, его вклад в науку в целом, и особенно в современную концепцию материи в физике, был поразительно прозорливым. Описания и диаграммы его работы 1758 года напоминают описания и диаграммы современного учебника физики. В частности, он утверждал, что физические тела могут состоять не из непрерывной материи или даже не из непрерывных материальных частиц, а из бесчисленных точечных структур, лишенных протяженности и делимости. Эта модель материи в терминах точечных частиц, отталкивающихся друг от друга с помощью сил, которые стремятся стать бесконечными в непосредственной близости, но притягиваются на расстоянии, стала стандартным подходом к пониманию материи в физике частиц. Джон Барроу (New Theories of Everything [Gifford Lectures] [OUP, 2007]) недавно помог исправить несправедливость, с которой был проигнорирован новаторский вклад о. Бошковича. В-третьих, другой священник-иезуит, Теодор Вульф, был одним из пионеров ранних работ по космическим лучам, которые помогли зародиться физике частиц.

Хотя все эти события сегодня воспринимаются как нечто само собой разумеющееся, часто забывают, что еще в 1948 году теория Большого взрыва подверглась нападкам в Советском Союзе, первом в мире атеистическом государстве, на том основании, что поддержка этой теории будет способствовать "клерикализму". Эти факты должны заставить задуматься тех, кто считает, что атеизм - естественный союзник научного мировоззрения, или что жизнь в вере каким-то образом препятствует способности мыслить научно. Действительно, как утверждает Джеймс Ханнэм в книге "Философы Бога: Как средневековый мир заложил основы современной науки" (Icon, 2009), можно привести веские аргументы в пользу того, что католическая вера и, я бы добавил, культурная формация, почерпнутая из ее еврейских корней, сформировали человеческое воображение и институты, такие как университеты, таким образом, что это оказалось удивительно плодотворным для развития науки.

Эта возможная связь между наукой и верой ставит под сомнение будущее в свете упадка христианской веры в некоторых частях мира сегодня. В истории искусства мы видели, как изображение природы постепенно превращалось из красоты и порядка в хаос и жестокость по мере того, как великие темы христианской благодати отходили на второй план. В науке большинство открытий сегодня основывается на теориях, сформированных десятилетия или даже столетия назад, и пока неясно, как добиться дальнейшего прогресса во многих областях. Поэтому, хотя открытие Хиггса - это выдающееся техническое достижение, я думаю, пока преждевременно говорить о том, является ли этот прорыв сигналом настоящего ренессанса или своего рода лебединой песней цивилизации, которая теряет свое сердце.