Охота за кварками - Чирков Юрий Георгиевич

— А где же истина? — прервал наступившее молчание тот же ученик. — Как же мир и с ним наши знания устроены на самом деле?

— Кто знает! — развел руками учитель. — Если мир похож не на шар, а на расходящийся конус, то здесь, очевидно, и наше знание, и его границы, очерчивающие область еще не изведанного, как и на плоскости, будут бесконечно расти. Истина? Вряд ли ее постигнут наши внуки, на это уйдут, возможно, долгие тысячи лет…

Подумать только! Еще древние греки ставили и обсуждали подобные проблемы. Бьются над ними философы и ученые и в наши дни. А через тысячелетия будет ли найдено решение?

Видимо, нет. Скорее всего вопрос этот — сколько у природы законов? принципиально неразрешим. Это вечная загадка. И через многие века люди (надеемся, они будут жить на земле или в космосе!) станут ломать над нею головы.

И эти сомнения, эти горячие споры, эта грызущая неудовлетворенность будут поднимать по утрам новые поколения исследователей, гнать их в дорогу, толкать на новые научные подвиги!

Выскажем еще одно соображение, почему и через тысячи лет та проблема, о которой говори гея в этой главе, вряд ли будет исчерпана. Дело в том, что скорее всего число фундаментальных законов непостоянно: более того, в нашс-й Вселенной оно растет пропорционально времени! Поясним эти слова…

Если говорить о живой материи, то ее развитие выглядит как непрерывная последовательность нарушений симметрии и, следовательно, возникновения все более сложных образований.

В первичном однородном океане нечто дифференцировалось в клетки (симметрия нарушилась!), затем новый скачок — из клетки возникли организмы… Расслоение популяции человекообразных обезьян привело к возникновению человека, языков, культуры, искусств, наук.

И этот процесс дальнейшего увеличения многообразия скорее всего не имеет конца.

Но каждая новая еще более сложная система управляется собственными закономерностями. И законы «верхних этажей» вовсе не сводятся к законам «этажей нижних».

Но, спрашивается, отчего сложность биологических систем прогрессирует? Почему эволюционная эстафета всегда движется от простого к сложному, а не наоборот?

Ответ уже имеется. Все дело в том, полагает эстонский академик Г. Наан (он много занимался проблемами философии и космологии), что сложное лучше приспосабливается к окружающей среде, чем более простое. Имеет больше шансов выжить в условиях многообразных, в том числе и разрушительных воздействий среды. Приспособление к среде, адаптация к ней — великий универсальный фактор эволюции в направлении все большего совершенства. Собственно, приспособленность ведь и есть мера совершенства.

Это если говорить о живом. Ну а неживая природа — мир звезд и атомов? Прослеживается ли и тут тенденция к усложнению? Растет ли и здесь со временем число законов?

Космологи дают на это положительный ответ. Подробности?

Они станут в известной мере темой следующей главы.

5

Гармония атомных сфер

Там — власть, там — творческие горны! Пред волей числ мы все — рабы, И солнца путь вершат, покорны Немым речам их ворожбы. Валерий Брюсов

Эверест — непальцы зовут этот горный массив Джомолунгмой — 8848 метров над уровнем моря, высочайший пик Земли. Но почему, собственно, высочайший? Отчего не могут быть — размеры планеты позволяют! — горы повыше, скажем, стокилометровой высоты? Что ограничивает их рост?..

Фантазия ума? Пустые мысли? Нет, вопрос вполне законный. И ответ уже известен. Его дала наука, способная обсуждать и гораздо более сложные проблемы.

Величайшего удивления достойны попытки человека ответить на коренные вопросы мироздания: отчего мы живем именно в трехмерном пространстве? Способно ли время течь вспять? Конечен наш мир или же бесконечен?.. До недавних пор подобное отваживались обсуждать лишь философы да писатели-фантасты. Однако наука развивается сейчас с такой головокружительной быстротой, ч го в эти давние споры начали вступать и ученые-естественники. И прежде всего физики.

Великолепная семерка

Древнегреческий математик и философ Пифагор (570–500 гг. до и. э.) считал, что числа составляют сущность всех вещей и Вселенная наша представляет собой на деле гармоническую систему чисел и их отношений.

Последователи Пифагора — пифагорейцы (свой тайный союз они окружили страшной секретностью, желающих вступить в союз подвергали долгим и строгим испытаниям, только пятилетним молчанием абитуриент мог доказать свою способность к самоотречению) приписывали числам таинственные, сверхъестественные свойства. Согласно их учению из куба возникла земля, из пирамиды — огонь и так далее. Особое внимание уделяли они чету и нечету: в единице усматривали даже нечто божественное. Наивно?

Но в какой-то мере наука ныне исповедует те же взгляды, пытаясь всю многоликость явлений свести к действию очень малого количества числовых факторов.

(Наука тем и отличается от мифологии, что говорит на языке математики, на языке формул, дающих пусть и упрощенную, но верную модель мира.)

Высота земных гор не превышает 9 километров. Почему? Да потому, что прочность камней у основания гор не выдерживает больших нагрузок. (Недаром каменная пирамида Эвереста в основании сложена из прочнейших пород докембрийских гнейсов и гранитов.) Но прочность определяют электрические силы сцепления атомов.

Так, в конечном итоге высота гор оказывается зависящей от соотношения между электричеством и гравитацией.

Земля отстоит от Солнца на 150 миллионов километров. Случайность? Вовсе нет. Именно здесь центробежная сила (вращение Земли вокруг Солнца) уравновешивается силой притяжения. Вот так ход планетам диктует постоянная тяготения, входящая в данный нам И. Ньютоном закон.

Не метры и дюймы, не килограммы и фунты (это единицы случайные, недаром когда-то в каждой стране существовала своя система мер, и даже миля американская отличалась от мили английской), а именно фундаментальные постоянные (это и постоянная тяготения G, и скорость света с, и постоянная Планка h, и многие другие коэффициенты, содержащиеся в основных физических законах) предопределяют видимую гармонию нашей Вселенной, именно они «заказывают» и музыку жизни.

Однако фундаментальных постоянных (или констант), так же как и всех физических законов, слишком много — несколько десятков. В этом многоголосии нелегко подслушать основные ритмы Вселенной, скрытую суть вещей. Поэтому физики в основу своих построений обычно кладут константы четырех основных взаимодействий: сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного. Силы эти можно превратить в числа, если энергию каждого из взаимодействий поделить на энергию кванта света — фотона.

В последние годы оригинальные подходы в космологии предложил старший научный сотрудник Института космических исследований АН СССР доктор физико-математических наук И. Розенталь. Одна из его последних (препринт опубликован в 1982 году) статей носит броское и интригующее название «7 чисел, определяющих структуру Вселенной».

В эту семерку, кроме упомянутой выше четверки сил, московский ученый добавил еще две комбинации из масс протона и нейтрона, деленных на массу электрона (числа!): из этих трех частиц состоят все атомы. И венчает список фаворитов природы еще одно число — размерность N физического пространства (мы «прописаны» в трехмерии, у нас N=3).

Вот она — великолепная семерка чисел, держащая якобы в своих браздах все тайные пути мира, все ключи от Прошлого, Настоящего и Будущего.

Конструирование вселенных

Жажда познания у ученых безгранична. Череда вопросов все растет, так как каждый ответ рождает десятки новых, еще более сложных. К примеру, в физике элементарных частиц давно уже есть некая проблема массы.