Грег Иган - Вечное Пламя

Патриция поморщилась. Карла не заметила, насколько саркастичным стал ее голос.

– Извини, – сказала она. – Я не хотела относиться к этому свысока. Просто я сбита с толку. Я не знаю, как придать происходящему смысл.

Патриция подняла глаза и встретилась с ней взглядом; они обе знали, что именно так сильно затрудняет их разговор.

– Я пыталась воспользоваться этим результатом, чтобы придумать объяснение эксперимента с помутнением, – сказала она. – Предположим, что по какой-то причине световые волны всегда сопровождаются этими частицами – давайте назовем их светочастицами, просто чтобы у них было какое-то название.

Карла сумела сдержать насмешливое жужжание. Термин «светочастица» применялся учениками философа по имени Меконио, жившего в девятом веке; именно он впервые – и без каких-либо доказательств – предположил, что свет состоит из «светоносных корпускул». Джорджо поставил на этой концепции крест, благодаря своему двухщелевому эксперименту, а Ялда и Нерео впоследствии возвели на ее могиле целую гору волновой теории. Патриция, конечно, не была виновата в неудачах Меконио, однако термин нес в себе слишком тяжелое наследие.

– Давай назовем их «фотонами», – предложила Карла. – То же значение, только корень другой.

– Если источники света называются светородами, разве не должен тот же самый корень использоваться и в имени частицы, сопровождающей свет?

– Люди могут их спутать, – сказала Карла. – Поверь мне, так будет понятнее.

Патриция безразлично кивнула.

– Правило состоит в том, что фотон движется со скоростью светового импульса, – продолжила она. – Но для того, чтобы правило выполнялось, созданию света с определенной частотой должно соответствовать создание фотонов с определенной энергией . То есть если некий процесс генерирует свет определенной частоты, количество используемой при этом энергии должно подчиняться любопытному ограничению: можно создать один фотон, или два, или три,… но выбор всегда ограничен целыми числами. Нельзя создать половину фотона.

– Постой! – вмешалась Карла. – А как быть с энергией самой световой волны? Как она соотносится с энергией этих частиц?

Патриция пророкотала извиняющимся тоном.

– Я не уверена. Можем ли мы временно предположить, что эта энергия очень мала? Что большая часть энергии света в действительности принадлежит фотонам?

– Это твоя теория, – сказала Карла. – Продолжай.

Патриция обеспокоенно подвинулась вдоль веревки.

– Предположим, что все энергетические ямы, в которых находятся светороды зеркалита, имеют определенную глубину. Помимо прочего, светороды будут обладать небольшим количеством тепловой энергии, которая позволит им оторваться от дна ямы, но если она варьируется не слишком сильно, то светороду все равно потребуется накопить определенное количество энергии, чтобы выбраться из ямы в вакуум – оставив после себя помутневшую поверхность.

– В первом приближении звучит вполне разумно, – согласилась Карла. Согласно теории Нерео, светороды должны были сами выбраться из своих ям эоны тому назад – по мере того, как их тепловые колебания порождали свет и все большее количество кинетической энергии, – но поскольку еще никому не удалось решить проблему стабильности, едва ли было честным рассчитывать на то, что Патриция сможет с ней справиться.

– Когда свет фиксированной частоты сталкивается с зеркалитом, – сказала Патриция, – светороды совершают колебания во времени вместе с падающим светом и в результате начинают генерировать собственный свет. Но генерация света означает создание фотонов. Предположим, что светород создает один фотон; это увеличит его кинетическую энергию на определенную величину, но ее может оказаться недостаточно, чтобы выбраться из ямы. Может хватить двух или трех, но предположим, что достаточно четырех фотонов. Это означает, что как только светород порождает четыре фотона, он покидает энергетическую яму, и зеркалит мутнеет.

Теперь Карла понимала смысл ее слов.

– Но если свет, падающий на зеркалит, имеет более низкую частоту, то энергия соответствующих фотонов будет ниже, и при определенном пороговом значении количество необходимых фотонов внезапно возрастет до пяти . Это и есть та самая точка перехода, которую мы видим в рисунке помутнения: с одной стороны границы разрыв покрывается четырьмя фотонами, c другой – для того же требуется пять.

– Да, – согласилась Патриция. – Вся чепуха, которую я выдумала до этого – о том, что светороды, находящиеся в потенциальных ямах, испытывают соударения с «блуждающими светородами», которые подталкивает световой импульс… больше не нужна! Числа четыре и пять в соотношении частот – это всего-навсего количество фотонов , которые светородам нужно создать, чтобы выбраться из энергетической ямы.

Череду назад Карла бы сказала, что новая версия теории вдвое абсурднее старой. Если силу удара по веревке, а следовательно, и величину создаваемых в ней волн можно было варьировать по собственному желанию, то почему волны в световом поле должны так сильно от них отличаться – почему их должны обременять все эти странные ограничения и поправки? Если же вы были готовы считать частоту света суррогатом энергии, которой обладала частица, движущаяся с той же самой скоростью, график Патриции, соединивший точки рассеяния, воплощал гипотетический «фотон» в реальность, доказывая, что он ведет себя в точности так, как ожидается в случае соударения двух частиц.

– Прежде, чем мы примемся восхвалять гений Меконио, – сказала Карла, – можешь ли ты предложить какой-нибудь способ для проверки этой идеи?

– Мне не удалось придумать совершенно новый эксперимент, – призналась Патриция. – Однако в первоначальном эксперименте присутствует величина, которую мы пока не измеряли.

– Продолжай.

– Время, необходимое для формирования каждого из рядов помутнения.

Карла понимала, какую пользу может принести более детальный эксперимент такого рода.

– Если для создания каждого фотона требуется определенное время, то дополнительное время, необходимое для достижения заданной плотности помутнения в каждом из последующих рядов должно быть одинаковым. Правда, нам потребуется увеличить время экспонирования и получить еще один ряд для частот настолько малых, что для образования помутнения потребуется шесть фотонов.

– Может оказаться, что время, необходимое на создание одного фотона, меняется в зависимости от частоты. Что если свет, приводящий в действие этот процесс, должен совершить определенное число колебаний?

– Вроде поворота рукоятки у этих тесторазделочных машин? То есть речь идет о количестве оборотов, а не времени, затраченном на вращение. – Карла не имела понятия, какую рукоятку надо повернуть, чтобы получился фотон, поэтому не было и какого-то очевидного способа, который позволил бы сделать выбор между двумя критериями. – Период фиолетового света всего в полтора раза больше, чем у красного; мы можем устроить достаточно продолжительное экспонирование, чтобы проверить оба варианта и выяснить, будет ли один из них соответствовать результатам эксперимента.