Охота за кварками - Чирков Юрий Георгиевич

В беседах с И. Розенталем я начал постигать удивительную нетривиальность набора фундаментальных констант Вселенной. Но oсобенно увлекли меня новые идеи ученого, высказанные им в статье «Образование вселенных в пространстве переменной размерности».

Наш лучший из миров!

Незадолго до смерти, в 1924 году, В. Брюсов написал стихотворение «Мир N измерений». Начиналось оно так.

Высь, ширь, глубь. Лишь три координаты. Мимо них где путь? Засов закрыт. С Пифагором слушай сфер сонаты, Атомам дли счет, как Демокрит.

Дальше поэт говорит о мирах N измерений. О том, что тем, кто в них живет (эти существа он условно называет богами), наш мир кажется ограниченным и смешным.

Наши солнца, звезды, все в пространстве, Вся безгранность, где и свет бескрыл, Лишь фестон в том праздничном убранстве, Чем их мир свой гордый облик скрыл. Наше время — им чертеж на плане. Вкось глядя, как мы скользим во тьме, Боги те тщету земных желаний Метят снисходительно в уме.

Миры N измерений — абстракция, придуманная ученым, фантазия поэта?

Не только. В начале 20-х годов нашего века математики Т. Калуза и Ф. Клейн предприняли еще одну попытку унифицировать гравитацию и электромагнетизм.

Для этого они вообразили некий пятимерный мир и вычислили его пятимерную кривизну, так же как это делал А. Эйнштейн для четырехмерных пространства-времени.

Результат этих математических манипуляций поразил исследователей. Дополнительные уравнения, которым подчинялись компоненты кривизны в пятом измерении, оказались просто уравнениями электромагнитного поля, давно выведенными Дж. Максвеллом! Похоже было, что электрический заряд действительно связан с пятым измерением и его кривизной.

В последние годы, полстолетия спустя после публикации работы Т. Калуза и Ф. Клейна, наблюдается взрыв интереса к подобного же рода исследованиям. Многие ученые верят в то, что пятое измерение существует.

A не замечаем мы его только потому, что оно «свернулось в кольцо» очень малого радиуса, размером менее 10-33 сантиметра. И произошло это за первые 10-43 секунды после возникновения Вселенной в процессе Большого Взрыва. В результате пятимерное пространство-время свелось к четырехмерному, которое мы воспринимаем, а пятое, фактически скрытое от нас, косвенным образом проявляется в заряде.

Если эти мысли верны, то можно пойти и дальше.

Кроме гравитации и электромагнетизма, существуют еще два проявляющих себя в микромире взаимодействия: сильное и слабое. Не означает ли это необходимость увеличения числа измерений? Не на этом ли пути произойдет объединение всех четырех главных сил в одну, объединение, о котором рассказывалось в главе 3?

Полный ответ на эти вопросы пока отсутствует, но предварительные оценки показывают, что мы скорее всего живем вовсе не в трехмерном, как это обычно принято считать, мире, а во Вселенной, имеющей в качестве основы число измерений, по меньшей мере, равное 11.

Но в момент зарождения Вселенной 8 из 11 «координат» мироздания начали катастрофически сжиматься, превратившись в итоге в точечные образования, обусловливающие характерные свойства элементарных частиц. И только трем координатам «повезло»: высота, длина, ширина, выражаясь условно, не схлопнулись, а, наоборот, стали «выпячиваться», «раздуваться» до гигантских размеров, составив то, что и называется ныне нашей Вселенной.

Вот так оказывается, что разговоры об N-мирах не пустые слова. И эту интересную тему можно продолжить в несколько ином направлении. Можно объяснить (наука на это уже способна!), почему мы живем именно в трехмерном мире.

Разгадка этого вопроса такова. Двухмерие слишком бедно возможностями, слишком «тесно» для возникновения в нем сложных форм материи, полноцепная жизнь там развиваться не может хотя бы потому, что в двухмерном мире атомы были бы сверхстабильными — электроны было бы невозможно оторвать от ядер. В 1907 году в Лондоне был издан роман с необычным содержанием.

«Эпизод во Флетленде» — так он назывался. В нем было все — и любовь, и война, и катастрофы, и желанный хэппи энд — счастливый конец. Отсутствовало в романе лишь… третье измерение.

Во Флетленде — стране плоскатиков — жили двумерцы, существа, выдуманные автором книги, преподавателем математики Г. Хинтоном. Жили в буквальном смысле плоско, трудно (обойти дерево двумерец не мог: должен был его по крайней мере свалить), ущербно, убого…

Но отправимся теперь на другой «полюс» — в четырехмерное (время не в счет!), к примеру, пространство.

Казалось бы, сколько тут открывается возможностей!

Однако, заметим, подобные путешествия (не то, что экскурсия по Флетленду) непросты. Наш интеллект легко может вообразить себе огнедышащего дракона с двенадцатью хвостами, но четырехмерный куб простая вроде бы фигура! — представить себе очень нелегко.

С этим справляется только натренированный и изощренный ум математиков.

Ученые мысленно проникли в многомерные миры и убедились — вход в них нам, людям, также категорически заказан. Еще в начале века нидерландский физик П. Эренфест показал, что в пространствах, где координат больше трех, устойчивые системы существовать не могут.

Тут проявляет себя другая крайность — сверхнестабильность. В таком мире планеты быстро бы по спирали упали на Солнце или улетели бы от него в бесконечность.

И электроны не смогли бы устойчиво обращаться вокруг ядер.

Выходит, наше счастье, что страна N-мерие, в которой мы живем, имеет «номерной знак» N = 3. А точнее следовало бы выразиться так: если бы Вселенная не была трехмерной, жизнь в ней, видимо, просто бы не возникла. И уж если продолжить тему «везения», то его признаки, это легко показать, проявляют себя буквально на каждом шагу. Ну хотя бы такой факт «удачи». Вселенная наша расширяется именно с такой скоростью, которая необходима для зарождения в ней разумной жизни. Можно показать, что при других темпах расширения биологическая эволюция просто не успела бы (если считать, что расширение Вселенной должно смениться ее сжатием!) совершиться…

Персонаж одной из философских повестей Вольтера Панглосс («Всезнайка»), который, как известно, преподавал юному Кандиду метафизико-теолого-космологонигологию, очень любил распространяться о том, что наш мир лучший из миров (точнее, он выражался так:

«В этом лучшем из возможных миров замок монсеньора барона был прекраснейшим из замков, а его супруга была лучшей из баронесс»).

В этих иронических словах проглядывает старая претензия человека считать себя центром мироздания, средоточием, пупом Вселенной. Н. Коперник, Д. Бруно и другие мыслители покончили с подобным самомнением, с мнением, что человек якобы занимает во Вселенной центральное, привилегированное положение.

Но, к сожалению, как это часто случается, в дальнейшем повсеместное распространение идей Коперника и Бруно привело к антидогме. Стали полагать, что жизнь, словно сорная трава, может произрастать на любой, даже очень каменистой, почве. Стало само собой разумеющиеся считать, что вообще положение человека в мирозданип не может быть привилегированным ни в каком смысле, что, конечно же, неверно, ибо необходимыми предпосылками существования жизни является целый ряд специальных благоприятствующих условий: температура, химический состав окружающей среды (ведь нет же жизни на ближайших к нам Марсе и Венере!) и многое другое.

И вот сейчас космологи хотят выправить крен, сформировать правильное уравновешенное понимание природы мироздания и нашего истинного места в нем. И итогн получаются удивительные: выходит, что мы таки все же живем в лучшем из миров! Мы обитаем в метагалактике, «сработанной» удивительно тонко и гармонично.