Слайд 6
Теперь представим себе, что где-то имеется большая масса. Например, Солнце. Солнце — это большая масса. Что оно делает? Оно как бы прогибает плоское пространство, и пространство делается искривлённым. Очень наглядно. Теперь мы помещаем поблизости Землю, она начинает крутиться вокруг Солнца. На самом деле, образ вполне геометрический: пространство продавлено и в этой лунке крутится наша планета Земля. Посмотрите на слайд — там исказились все координатные линии. И вот, что было самым главным достижением Эйнштейна, когда он выдвинул общую теорию относительности. Он сказал, что все наблюдаемые физические явления не должны зависеть от того, какую мы соизволим нанести координатную сетку и какими часами будем пользоваться.
Это жутко глубокая мысль, которую тоже можно чётко сформулировать математически, и она ведёт к наблюдаемым последствиям, в частности, и к закону всемирного тяготения Ньютона. Теория относительности Эйнштейна была окончательно сформулирована 95 лет тому назад, и с тех проведено огромное количество тончайших сравнений с экспериментом, и мы знаем, что эта идея работает количественно. Поэтому у нас нет ни малейшего сомнения, что эта теория правильная.
Почему я это привёл здесь, потому что это тоже своего рода “калибровочная инвариантность”. Я хотел подчеркнуть, что это всё та же “божественная” идея про то, что наблюдаемые не могут зависеть от чего-то, в данном случае от выбора координат, а зависят наблюдаемые только от кривизны. Если звезда массивна, она сильно прогибает пространство, там большая кривизна, соответственно планетные орбиты там будет меньше, вот это и есть наблюдаемая вещь. Кривизна есть наблюдаемая вещь, и в математическом смысле напряжённость электрического поля — это тоже своего рода кривизна. А потенциал не наблюдаем, птичка, сидящая на одном проводе, жива.
Теперь про “цветные” взаимодействия. Помните, я вам сказал, что есть шесть сортов кварков. Они отличаются электрическим зарядом, они отличаются массами, они отличаются разными другими характеристиками. Общее у них, что все они и каждый из них имеет три “цвета”. Когда кварки склеиваются в протон, а в протоне два кварка сорта u и третий кварк сорта d, у каждого из этих u, u и d есть ещё “цвет”. Так вот, нужно взять один кварк красного цвета, второй синего цвета, третий зелёный — и никак иначе. Нельзя взять два красных и один зелёный или что-то другое, нужно взять именно эти самые три дополнительных цвета, которые делают белый цвет, и тогда получится протон.
На слайде 7 я изобразил жизнь протона во времени. Имеется три кварка, и они обмениваются глюонами, причем глюонов восемь штук. Почему восемь? Потому что когда красный кварк переходит в синий, то он испускает красно-синий глюон. Всего должно быть 3*3=9 разных глюонов. Но их не 9, а 8, потому что есть три комбинации, которые называются диагональными, и тут сумма коэффициентов должна равняться нулю, поэтому одного “диагонального” глюона нет, так я скажу немного мистически.
Слайд 7
Эта наука была создана в 1972 году упомянутым Гелл-Манном, Фритчем и Минковским (Gell-Mann, Fritsch, Minkowski) и названа квантовой хромодинамикой. Она очень похожа на более старую науку квантовую электродинамику, которая диктует, как электроны взаимодействуют с фотонами. Только глюонов не один, как фотон, а восемь, и сами глюоны между собой тоже взаимодействуют. Именно эта, казалось бы, не очень существенная разница приводит к поражающим воображение последствиям, о которых я расскажу дальше.
Вернёмся к связанным состояниям. Я начал с того, что всё в мире суть связанные состояния, а теперь взглянем на них ещё раз. Ещё раз перечислим их, начиная с молекул, и тут мне потребуется понятие энергии связи, она же дефект массы.
Допустим, вам принесли кирпич и вы молодецким ударом ребром ладони разрубаете его пополам, но перед тем, как ударить по кирпичу, вы на очень точных весах взвешиваете его массу. Потом вы его разбили пополам, взяли два куска, аккуратно собрали все осколки до последней молекулы и опять взвесили. Спрашивается, масса одинаковая или нет, а если нет, то в какую сторону они отличаются?
Реплика из зала: Целый кирпич легче.
Дмитрий Дьяконов: Правильно, целый легче. Целый кирпич весит меньше, но я прикинул, насколько он будет меньше весить, — всего на 10-12, на одну триллионную часть. Одна триллионная часть и есть энергия связи кирпича.
Когда вы что-то составляете, то сумма масс составляющих всегда больше, чем то целое, которое образовалось, если это целое, действительно, держится, а не разлетается тут же само собой. Если там есть дефект масс, и оно держится — это называется связанным состоянием. Всё в мире, что мы наблюдаем и не наблюдаем, суть связанные состояния, начиная от каждого из нас — человек, клетка, молекула, атом — это связанные состояния, которые характеризуются энергией связи или дефектом масс.
См. слайд 8.