Эта уже совсем фантастическая идея обсуждалась на страницах журнала "Химия и жизнь" в статье "Есть ли разум в микромире". Конечно, обсуждение велось в полушутливых тонах.
Если в микромире есть разум, говорилось в статье, то обращаемся мы с ним очень грубо, "с позиции силы".
В экспериментах на ускорителях одни частицы, несущиеся со световыми скоростями, мы сталкиваем с другими.
Варварский метод для установления каких-то контактов!
Как послать весточку в микромир? Как дать знать о себе? Обменяться информацией?
Пока неясно. Мы на Земле общаемся между собой на частотах от 10^1 до 10^6 герц. В микромире же, если учесть колоссальную разницу пространственных масштабов, общение возможно на гораздо более высоких частотах:
10^20-10^27 герц. Что же делать?
В статье упоминается такое предложение. Если толпу людей пропустить по ветвящемуся коридору, в левых ветвлениях которого слышен нечленораздельный гул, а в правых - человеческая речь, то в конце концов постепенно все люди повернут направо. Примерно той же процедуре предлагается подвергнуть и пучок элементарных частиц, двигающийся через особым образом организованную систему, делящую пучок поэтапно на правую и левую равные части. И еще предлагается квантовомеханическими средствами (они указаны в статье) создать слева - Хаос, справа - Порядок.
Если частицы "разумны", они смогут сориентироваться: выберут Порядок. И это послужит нам сигналом...
Огромное - мало, малое - огромно
Настала пора сделать важные оговорки. Во-первых, фридмоны - это пока лишь гипотеза, лишь предвидение теоретика. Наука сейчас не может ответить окончательно, тождественны ли фридмоны каким-то уже известным частицам, например, электронам, или же это что-то совершенно новое: тип частиц, которые еще только предстоит открыть опытным путем.
Во-вторых, совершенно неясно, можно ли говорить о каком-то подобии нашего мира, нашей Вселенной и того "космоса", который, возможно, спрятан в микромире.
Еще Д. Менделеев предостерегал от упрощенчества взглядов. "Есть своя захватывающая прелесть, - писал великий химик, - что малейшее в природе так же построено, как величайшее, но отсюда далеко до уверенности в том, что это так и есть на самом деле".
В-третьих, для общей теории относительности, если она уже вторглась в микромир, нужны квантовомеханические обобщения, но они только начинают разрабатываться современной наукой.
Квантовая теория гравитации, которая могла бы точно описать сильные гравитационные поля в микроскопических областях пространства, еще не создана. Физики могут лишь очень приближенно "сшивать" решения уравнений Эйнштейна с квантовой теорией. И поневоле многое в расчетах, начало которым положил М. Марков, остается еще неясным. И эти расчеты еще далеко не доведены до конца. (Кстати, кроме М. Маркова, подобными вопросами занимались и другие исследователи: известный теоретик С. Хокинг из Англии, советский профессор К. Станюкович - он предпочитает слову "фридмоны"
слово "планкеоны", это название дано им в честь М. Планка, тем самым подчеркивается квантовая природа этих объектов, - занимаются подобными проблемами и другие исследователи.)
Квантовая гравитация обещает много чудес. Оценки (пока, увы, довольно грубые) показывают, что "горловина" фридмона - ее радиус чрезвычайно мал имеет размеры всего 10^-33 сантиметра.
Предсказывает теория и очень сложную структуру материи, окружающей фридмон. Вокруг "голого" фридмона нарастают слои ("шуба") из виртуальных спонтанно рождающихся и быстро исчезающих - частиц. Эти фантомы должны, в свою очередь, иметь слоистую структуру.
На дальней периферии (ближе к людям!) - это полупрозрачные, рыхлые мезонные "облака". А в областях, расположенных ближе к фридмону, находится более плотный "керн", слои из более тяжелых виртуальных частиц. И внутри всего этого "многоэтажия" прослоек (мы очень грубо, приближенно охарактеризовали его) глубоко и надежно запрятан фридмон. И он, быть может, и является как бы затравочным ядром для образования являющихся нам в опыте элементарных частиц. Но в этом ядре-фридмоне открывается... Вселенная!
Много еще научных вопросов предстоит решить.
Но как бы там ни было, концепция фридмонов очень обогатила современную науку.
А какой переворот в мировоззренческих, философских взглядах несет учение о фридмонах! Вспомним о матрешках. Размышляя о бесконечности материального мира, о структуре этой бесконечности, мы скорее всего слишком прямолинейны.
Бесконечную череду размеров (матрешка в матрешке)
мы представляем себе чем-то вроде прямой, уходящей в область исчезающе малых (микромир) размеров, с одной стороны, и в область неограниченно больших масштабов, (мегамир, сами мы обретаем в макромире) - с другой.
Но, быть может, стремясь в космические дали, мы на самом деле лишь спускаемся в глубины микромира?
По Маркову, оказывается, бесконечность мира скорее похожа на круг, где сколь уюдно малые величины "замыкаются" на бескрайне большие и соотношение ультрабольшого и микроскопически малого приобретает относительный смысл. Понятия переходят в свои противоположности. И бесконечное! ь мира похожа не на прямую с уходящими вверх и вниз стрелами, а на круг, где сколь угодно малые величины "замыкаются" на бесконечно большие.
* * *
...Холодное звездное небо над головой. Головокружительные дали, пытливо вглядываясь в которые человек узнает все новые научные откровения...
И главный, пожалуй, урок, преподанный фридмонами:
действительность может порой оказаться фантастичнее наших самых архибезумных фантазий.
10
Пирамиды XX века
Вместо того чтобы враждовать между собой из-за благосклонности публики, ученым больше подобало бы думать о себе как о членах экспедиции, посланной для обследования незнакомого, но цивилизованного общества, чьи законы и обычаи лишь смутно понятны.
Как бы ни интересно и полезно было утвердиться в богатых приморских городах биохимии и физики твердого тела, было бы трагедией прекратить поддержку партий, уже пробивающихся вверх по реке, через пороги физики микромира и космологии к таинственной континентальной столице, где издаются законы страны.
Стивен Вайнберг
Египетские фараоны жаждали величия даже после своей смерти. Ни средств, ни людей не жалели - возводили гигантские монументы. Крупнейший из них пирамида Хеопса в Гизе - имеет высоту около 150 метров. Но какими жалкими кажутся эти колоссы в сравнении с пирамидами XX века - ускорителями, воздвигнутыми во славу науки и человека.
Когда человечество глазами историков оглянется на бурный и неспокойный XX век и захочет в музеях будущего отвести этому столетию особый отдел, то, видимо, стремясь подчеркнуть грандиозность научных и технологических свершений тех далеких времен, оно поставит там наиболее внушительные по размерам экспонаты, - скажем, макеты космической ракеты, домны, атомной электростанции. Но среди всех этих символов нашего времени, возвышаясь над прочими, будет резко выделяться, бросаясь в глаза, модель самого грандиозного из построенных людьми ускорителя элементарных частиц. Эта модель будет для потомков, без сомнения, столь же значительной и памятной, как собор Парижской богоматери для тех, кто изучает эпоху средневековья.
Микроскопы микромира
Один остроумный журналист, желая показать взаимозаменяемость энергии и материи (точнее, массы, вспомним про формулу Эйнштейна), предложил энергию рассматривать как музыку, а элементарные частицы - как танцоров.
Что происходит в ускорителе?
Если совсем кратко, то тут танцоры способны превращаться в музыку, а музыка - в танцоров!
Рассказывать об ускорителях - значит повествовать о вещах очень необычных. Представим себе такую ситуацию. Кто-то захотел узнать устройство часов. Для этого он берет два будильника и с силой ударяет их друг о друга. Странный подход? Да. Но примерно по тому же принципу действуют и ускорители. (Добавим еще, что вместо россыпи шестеренок тут можно получить вдруг...
дедушкины настенные часы!)
А еще - довольно распространенный прием - ускорители принято сравнивать с микроскопом. Это сопоставление обычно проводят примерно по такой схеме.
Говорят, что ускоритель - это исполинских размеров "микроскоп" (кавычки добавляют поневоле: внешне ускоритель мало похож на своего собрата по семье научных приборов). Пучку частиц в ускорителе, продолжают, соответствует световой поток в микроскопе; сложной электронной регистрирующей аппаратуре (детекторы, счетчики, логические и вычислительные устройства) - человеческий глаз, связанный с мозгом; системам формирования и управления пучком разгоняемых в ускорителе частиц (магнитные линзы, коллиматоры, системы коррекции) - оптическая система линз в микроскопе.
Обычные резоны физика, утверждающего близкое родство между ускорителем и микроскопом, таковы. Допустим, мы хотим рассмотреть какой-нибудь предмет, очень мелкий. Освещаем его. Если длина световой волны превышает размеры предмета, он остается невидим. Чтобы его разглядеть, необходимы достаточно короткие волны. Так и с элементарными частицами. Известно, что они не только корпускулы, но и волны. И длина этой волны будет тем меньше, чем больше энергия частицы. Вот и получается: чтобы "прощупать", скажем, сердцевину протона другим протоном, снаряд надо разогнать в электрических и магнитных полях до скоростей, приближающихся к световым.
Но в подобных рассуждениях не следует забывать, что элементарная частица не только волна, а своеобразный гибрид, сочетающий корпускулярные и волновые свойства. Поэтому как далеко может простираться аналогия между разглядыванием предмета в лучах света и зондированием элементарных частиц на ускорителях, сказать трудно.
Да, ускорители словно бы напичканы парадоксами.
Ныне это главное орудие для изучения фундаментальных законов микромира. Но то обстоятельство, что столь большие и сложные устройства необходимы для исследований столь ничтожных малюток, поражает, озадачивает, интригует и настораживает.