Юрий Чирков - Охота за кварками

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 вниманио 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 %, 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 чпсло - размерность N физического пространства (мы "прописаны" в трехмерии, у нас N=3).

Вот она - великолепная семерка чисел, держащая якобы в своих браздах все тайные пптп мпра, все ключи от Прошлого. Настоящего и Будущего.

Конструирование вселенных

Жа;кда 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.

Чтобы войти в суть этой проблемы, напомним, что скорость света или, скажем, постоянная Планка потомуто и являются фундаментальными постоянными, что эталоны эти не созданы руками человека (как метр или секунда), а сотворены самой природой.

Замечательное свойство скорости света (говоря о ее величине, обычно имеют в виду скорость света в вакууме) в том, что она одна и та же для всех наблюдений.

Даже формально нельзя построить теории, в которой были бы постоянны две скорости, скажем, скорость света и скорость звука. (Скорость света одна-единственная, а скорость звука в сухом воздухе - 330 м/с, в пресной воде - 1430 м/с, в металлах она еще больше.)

И постоянная Планка только одна, общая для всех физических систем. Это стало понятным с открытием квантовой механики.

Но вот странность: природа позаботилась о том, чтобы дать миру эталон скорости и эталон действия (размерность h есть энергия, умноженная на время, эту странную на первый взгляд единицу ввел в 1900 году М. Планк), а вот эталона массы природа не сотворила.

Для массы масштаба нет!

Существует громадное множество элементарных частиц, и у каждой своя масса. Почему их так много? Никто этого не знает.

Заметим еще, что и масштабов расстояний, как и масштабов массы, природа предоставила человеку также в изобилии - выбирай любой!

И масштаб времени также остается полностью не определенным.

Видимо, чтобы пойти на этот произвол, у природы были для этого веские основания. Но какие?

Пока это тайна.

Но попробуем задать вопрос попроще. Почему семерка основных (назовем их мировыми) чисел именно такая? И этого мы пока не знаем. Однако это не мешает нам поразмыслить над тем, что произойдет, если константы взаимодействий будут иметь другие значения. Кто может помешать нам мысленно увеличивать или уменьшать величину заряда электрона е или, скажем, постоянную тяготения 5(?

У американского фантаста Р. Шекли есть остроумный рассказ. В нем некая космическая строительная контора по заданию "заказчиков" создавала... Метагалактику.

Продолжим эту шутку писателя. Предположим, "заказчикам" наш мир чем-то не по нраву и они задумали улучшить его, создав новый вариант. Им захотелось сконструировать Вселенную, в которой некоторые из помянутых выше семи имели бы несколько иное значение.

Что же, заказ есть заказ! Получив такие необычные "рабочие чертежи", строительная фирма, не посоветовавшись с учеными, принялась за дело.

Дельцы руководствовались здравым смыслом. Казалось очевидным, что возводимая ими Метагалактика, хотя и окажется несколько иной, но все же будет вполне приемлемой для существования. Ну, несколько сократятся (или увеличатся) размеры атомов, скажем, слоны и киты станут метровых размеров... Или, допустим, убыстрится время: десятки минут сократятся в минуты. Так ли уж велика будет разница?

А вы. читатель, что думаете на этот счет? Решились бы вы, будь ваша воля, на подобную "хирургию"?

Подобное неподобно