Кварки, протоны, Вселенная

Барашенков Владилен Сергеевич

А. А. Фридман открыл самое грандиозное явление природы из всех, которые мы можем сегодня себе представить. Рождение и расширение всей Вселенной — что может быть грандиознее?! Но его открытие касалось

лишь геометрии пространства и времени; теорию Большого взрыва, в котором из праматерии образовалось вещество нашего мира, создали четверть века спустя другие ученые, и прежде всего Георгий Гамов.

Как и Фридман, он наш соотечественник, вернее родом из России, даже из того же Петрограда, где перед самой революцией и в течение нескольких лет после нее протекала деятельность Фридмана. В 30-х годах Ленинградский политехнический институт послал Г. Гамова в командировку в США, где он и решил остаться навсегда. Если говорить о научных результатах, то жизнь этого необычайно талантливого человека может показаться более чем благополучной. Еще сотрудником Ленинградского физико-технического института он приобрел мировую известность

своими работами по квантовой механике. В США он принимал участие в расчетах, связанных с атомной бомбой, одним из первых расшифровал генетический код. Его астрофизические исследования были незаурядны, если не сказать больше. Но в частной жизни это был внутренне издерганный, одинокий человек, прятавший тоску за деланной веселостью. Семейная жизнь у него не сложилась. Работа да еще сочинение научно-популярных брошюр — это все, что у него оставалось.

Я познакомился с Гамовым в середине 50-х годов на конгрессе по теоретической физике, в одном из больших шумных городов на Тихоокеанском побережье США. Высокий седой человек в элегантном сером костюме и с ярким галстуком, он говорил сразу на нескольких языках, шутил, балагурил. Но когда мы вышли пройтись по парку, он вдруг сделался задумчивым и печальным. Расспрашивал о физиках, которых когда-то знавал, об условиях работы в наших новых институтах. В его расспросах чувствовалась грусть и горечь. В номере гостиницы, который он занимал, меня поразил застоявшийся запах виски. Неубранная постель, на столе и на двух креслах разбросаны листы рукописи, виноградные косточки, кожура бананов...

Как-то я спросил его напрямик, не хочет ли он вернуться на родину.

— Поздно. Жизнь не стрелки часов, ее нельзя повернуть обратно. В молодости мы не думаем об этом...

И тут же рассказал какой-то американский анекдот, стараясь отогнать неприятные мысли.

Через несколько лет Гамов умер. Говорят, в полном одиночестве.

Идея рождения мира «из точки» в огненном пекле Биг Бэнга нашла среди ученых признание далеко не сразу. С энтузиазмом ее встретила лишь католическая церковь, объявившая новую теорию научным подтверждением библейского мифа о сотворении мира. Мне как-то пришлось видеть статью в популярном американском журнале, где говорилось буквально следующее: «Когда с большим трудом ученые поднялись на вершину знаний о Вселенной, они с удивлением встретили там давно поджидавших их теологов». Редкая статья или книга, посвященная религиозной трактовке современной науки (а таких изданий за границей выходит множество), обходилась тогда без ссылок, на теорию Большого взрыва.

Да, безусловно, проблема, происхождения окружающего нас мира интересовала человека с незапамятных времен. В трудах древнегреческих ученых, живших две с половиной тысячи лет назад и позже, уже можно найти различные модели бесконечной в пространстве и неограниченной во времени Вселенной. В их основе была и логика, чистое рассуждение, и анализ наблюдений. О происхождении, мира размышляли еще раньше — в Древнем Египте, в Шумере и Аккаде, в Ассирии и Вавилоне, в Иудее и Персии, в Индии и Китае. Но эти размышления воплощались не в научных теориях, пусть даже и наивных, а в мифах и легендах. Из них-то и исходило широко распространившееся христианство, провозгласившее в качестве едва ли не одного из своих догматов ограниченность мира в пространстве и времени. В этом смысле его космогония была по сравнению с древнегреческой (от религии, как мы говорили, независимой) шагом назад. В трудах греческих ученых признавалось лишь то немногое, что не противоречило новой религии; большая же часть их сочинений была объявлена языческой ересью. Такую же позицию занял распространившийся спустя несколько веков ислам. По отношению к науке, особенно к космогонии и космологии обе враждовавшие между собой религии проявляли редкое единодушие.

Угодная религия, а по существу, древнемифологическая идея ограниченного в пространстве и времени мира, погруженного в нечто не доступное человеческому разумению, не имеющее ни длительности, ни протяженности

владела умами в течение многих веков. Возврат к древнегреческим представлениям о вечном и беспредельном мироздании наметился лишь в XVI в. Пламя костра, на котором в 1600 г. был сожжен ученый монах Джордано Бруно, ярко осветило ветхость религиозных представлений об устройстве Вселенной, обострило сомнения, подтолкнуло к размышлениям. Церковь еле сдерживала натиск науки Возрождения, а с наукой Нового времени бороться уже не могла. Галилей был последней ее жертвой. Убеждение в вечном существовании мира, у которого нет ни конца, ни края, постепенно сделалось основой научного понимания природы. Среди образованных людей стало общепризнанным, что Вселенная в круговороте своих форм бесконечна, и если в одном месте в какой-то момент времени что-то заканчивает свое существование, то это «что-то» неизбежно снова возникнет в другом месте

и в другое время. Такое миропонимание хорошо согласовывалось с астрономическими наблюдениями. Вопросы о том, откуда произошел мир, может ли наступить его конец, стали считаться схоластическими, ненаучными, даже праздными.

Никакая, однако, научная теория, не может претендовать на универсальность. Мир неисчерпаем; неисчерпаем, следовательно, и взгляд на него: рано или поздно всякая теория заменяется более общей, а ее предшественница становится ее частным случаем. То же произошло и с классической космологией. Ей на смену пришла теория Большого взрыва и расширяющейся Вселенной.

За свою долгую историю люди придумали много научных и ненаучных объяснений природы. Различаются они тем, что научные выводы, даже самые удивительные и диковинные, в отличие от ненаучных, чаще всего религиозных,— это не просто утверждения, в которые можно верить или не верить. Все научные выводы могут и должны быть проверены опытом. В этом главное различие научного и религиозного подходов к объяснению природы. Было бы ошибочно думать, что в науке все строго обосновано и доказано. В ней всегда присутствует интуитивный элемент веры — допущения и гипотезы. Полностью избавиться от него нельзя, да и не следует избавляться; как это ни парадоксально, но без веры наука развиваться не может. Однако в отличие от религиозной вера научная непременно, по крайней мере в принципе, допускает экспериментальную проверку и с течением времени либо отбрасывается как ложная, либо просто входит в тело науки в качестве уже не веры, а знания.

Именно опыт, результаты наблюдений убедили ученых в том, что теория Бит Бэнга и расширяющегося пространства точнее других теорий описывает пространственно-временную структуру нашего мира. Прежняя стационарная модель мироздания с неизменным, инертным пространством оказалась применимой лишь к сравнительно небольшим временным интервалам, не слишком удаленным от нашей эпохи. В масштабах миллиардов лет уже нельзя не учитывать эволюции мира. И уж совсем не подходит стационарная модель ко временам начала расширения Вселенной, когда за ничтожные доли секунды Вселенная изменялась больше и резче, чем за миллиарды лет ее последующего более спокойного развития.

Когда в четвертой главе мы рассказывали о реликтовых кварках, уже говорилось, что никакого «творения из ничего» в подлинном смысле этого слова (когда сначала не было абсолютно ничего и вдруг стало) не произошло. Обнаруженная Фридманом особая точка в пространстве-времени — это переломный момент, когда радикальным образом изменились основные свойства мира — заполняющей его материи, пространства, времени Почему это произошло, откуда «вынырнула» наша Вселенная, каковы были свойства мира до ее появления — это во многом еще только предстоит выяснить. О некоторых гипотезах и «сумасшедших» идеях физиков теоретиков на этот счет мы поговорим в главе одиннадцатой, посвященной нерешенным проблемам пространства и времени.

ГЛАВА ВОСЬМАЯ,

где рассказывается о загадке, вот уже сто лет не дающей покоя физикам, о поиске магнитных зарядов-монополей, о частицах-«убийцах», одно присутствие которых вызывает распад окружающего вещества

Недавно мне на глаза попался журнал с короткой заметкой, которая предварялась броскими, набранными жирным шрифтом фразами-анонсами: «Открыто магнитное вещество! Частица-монополь! Изолированный магнитный полюс!» Далее сообщалось о том, что сверхчувствительный прибор-анализатор, построенный в одном из американских университетов для поиска магнитных зарядов, зафиксировал импульс — след прошедшей сквозь прибор магнитной частицы.

Автор заметки, как ясно всякому специалисту, перестарался. На основании одного-единственного импульса еще нельзя сделать надежных заключений. Это могло быть и капризом аппаратуры. Как ни изощряйся, какие предосторожности ни принимай, такие капризы случались не раз прежде, случаются и в наши дни. Об открытии говорить рано, нужны подтверждения.

Нечто подобное как раз было несколько лет назад. На одной из международных конференций группа американских физиков сообщила, что высоко над землей, в космических лучах, им удалось обнаружить частицу, у которой вместо электрического заряда был магнитный. Сенсация быстро облетела все лаборатории мира. Сообщение американцев обсуждалось на семинарах и в рабочих кабинетах, в коридорах и в столовых. Еще бы если есть хоть одна такая частица, то почему не быть целому миру, в котором «все, как у нас», но электрические заряды заменены магнитными? Магнитные атомы, магнитные молекулы... Как в волшебном зеркале: все, что было электрическим, стало магнитным, а магнитное — электрическим. Может, и в нашем мире удастся создать когда-нибудь такое необычное «магнитное вещество»?