Юрий Чирков - Охота за кварками

Поле ядерных сил можно (мы уже отмечали это) представить в виде облака мезонов, "плавающих" вокруг "сердцевины" протона. Эта мезонная "шуба" совершенно неотделима от понятия "протон". Так что протон или, скажем, нейтрон своим существованием обязан и многим другим "элементарным" частицам - на ускорителях отдельные "клочья" этой шубы удается сорвать. Так, словно по волшебству, возникают все новые и новые частицы.

И этот пример - протон и его "шуба" - вовсе не исключение, это правило, теперь уже даже азбука законов микромира.

Вот так, как гром среди ясного неба, с высоты современных достижений пауки, в противовес старым взглядам современная ядерная физика практикой своих экспериментов формулирует ошеломляющий, радикально новый подход к проблеме первоматерии: в микромире, возможно, ВСЕ состоит из ВСЕГО.

Вот и рухнула матрешечная философия. Принципиально неверно искать в микромире "последную" элементарную частицу. Ее нет. Любая частица может оказаться в этом смысле и первой и последней. И никакого "кризиса" философии, никакого тупика нет.

Безумнее, смелее этого взгляда на мир, кажется, трудно что-либо предложить. Конечно же, мысли эти могут быть детищем только новейшего времени...

Но что это? Чей-то слабый голос доносится к нам из тьмы времен. Слышится греческая речь... Это к нам обращается философ Анаксагор (происходил из знатного и богатого рода, не имея нужды гоняться за куском хлеба, с юных лет посвятил себя науке, видя в ней единственную цель жизни). Он утверждает (за эту и другие смелые мысли, противные религии и мистике, был обвштел в безбожии), что мир состоит из бесчисленного множества частиц (до Анаксагора считали, что все состоит из четырех первотел: земли, воды, воздуха и огня), названных им "семенами вещей", или гомеомериями.

Ну и что же? И Демокрит говорил нам об атомах.

Еще одна матрешка?

Вовсе не г, У Анаксагора каждая гомеомерия содержала в себе все элементы мира ("Все во всем"! - учил он. "Если что-то можно назвать, скажем, золотом, то только потому, что золото в нем преобладает. Остальные инградиенты мы просто не в состоянии различить".) Поэтому каждая частица, как бы мала она ни была, оказывалась бесконечно сложной. Поразительное прозрение!..

Новые представления физиков о мире, крайне неприятные для матрешечных рассуждений, получили название "ядерной демократии". Согласно этим воззрениям и те часпщы, которые предстоит еще открыть, будут не более элементарными, чем уже открытые.

Механизм "взаимной поддержки", "самосогласованности " элементарных частиц, обусловливающий ядерную демократию, еще обозначают словом "бутстрап" (от английского "зашнуровка": ведь все частицы оказываются как бы связанными единым "шнурком", как отверстия в ботинке). Бутстрап - очень сложное понятие, его еще не удалось сформулировать на строго математическом языке, унаследованном от предшествующих физических теорий.

Трудности понятны. Бутстрап - ошеломляюще новая концепция даже для "повидавших виды" в микромире физиков-теоретиков, этих великих к тому же выдумщиков. Даже они остановились в растерянности перед этим миром, где все зависит от всего, где нет малых параметров. А это значит, что исследователь тут должен отказаться от слов "несущественное", "малозначительное".

Но разве можно жить в мире, где буквально все важно и значительно? В мире, где нет пылинок, мелочей, второстепенного? Где все завязано в один общий тугой узел?

Да, неуютно тут человеку!

Понятия ядерной демократии, бутстрапа идут вразрез с доктриной кварков, с доктриной "кирпичиков"

материи.

Кварки - аристократы. Тут есть спесь, большие претензии, взгляд свысока. Кварки по самому своему статусу - особо выделенные частицы. О демократии здесь говорить не приходится.

"Аристократы" или "демократы"? Что предпочла природа? Стопроцентный выбор между этими двумя крайностями пока сделать нельзя. Видимо, одна из основных программ будущих исследований на ускорителях - выяснение этой важной дилеммы.

Справедливости ради надо отметить, что не все физики разделяют "демократические" устремления. Кое-кто даже считает такую позицию капитуляцией. Они утверждают, что гипотеза "ядерной демократии" (выдвинута она была еще в 60-е годы) свидетельствовала об отчаянии теоретиков, которые, дескать, явно запутались, потерялись в адронных джунглях.

"Трудно представить, - продолжают сторонники "аристократизма", проповедники поиска "самых фундаментальных" объектов и относительно простых теорий, их описывающих, - даже в самых общих чертах то длиннейшее уравнение, которое собираются написать сторонники "ядерной демократии".

Горбушка тяжелее буханки

Многие века это считалось само собой разумеющимся:

масса - это масса, а энергия - это уже совсем другое.

В физике понятия "масса" и "энергия" мирно жили бок о бок, часто встречались, но проходили мимо, словно бы не замечая друг друга.

Одной из святынь физики является закон сохранения энергии. То же можно было сказать (материя не может исчезать, проваливаться в никуда!) и про закон сохранения массы.

Это мирное житие массы и энергии было (1906) увенчано торжественной свадьбой. Организовал ее А. Эйнштейн. Он опубликовал статью, где показал, что энергия (Е) и масса покоящегося тела (т) связаны простым соотношением: Е = m х с^2, где с - скорость света в вакууме.

Так масса и энергия оказались повенчанными, вступили в вечный и нерасторжимый брак.

Соотношение Эйнштейна было воспринято ученым миром без всякого сопротивления. Совсем не так отнеслись к другим его идеям. Например, к идее о квантах света - фотонах.

Фотон вначале был "изобретен" А. Эйнштейном чисто теоретически (1905 год). Мысль о дискретной структуре излучения была столь дерзкой, что даже самый отчаянный из отчаянных - Н. Бор отказался ее признать. (Напомним, что квантовой механики, которую Н. Бор - в 1920 году на средства крупнейшего датского пивовара он основал в Копенгагене Институт теоретической физики, ставший Меккой для ученых многих стран, - и другие теоретики позднее создали, тогда еще не существовало.)

Резко критиковали идею световых порций-квантов и такие корифеи тогдашней физики, как М. Планк (он открыл в 1900 году квант действия, что стало "прелюдией"

к возникновению квантовомеханических представлений) и X. Лоренц.

Тут уместно вспомнить такой эпизод. В 1911 году видные немецкие ученые рекомендовали избрать 34-летнего Л. Эйнштейна действительным членом Прусской академии наук. В характеристике-представлении ученых были такие слова: "...вряд ли имеется хоть одна из больших проблем, коими столь богата современная физика, в которую Эйнштейн не внес значительного вклада. И если кое-что в его спекуляциях могло пройти мимо цели, как, например, его гипотеза о световых квантах, то это не может быть поставлено ему в вину, ибо, выдвигая новые идеи, особенно в наиболее точных науках, невозможно не идти на некоторый риск".