Разум побеждает: Рассказывают ученые

Коллектив авторов

Масса и энергия. — Из теории относительности следует, что полное количество энергии, содержащейся в некотором количестве материи, равно произведению массы этой материи на квадрат скорости света в вакууме. Поэтому в физике высоких энергий массы измеряются в единицах энергии — так называемых миллионах электрон-вольт (мэв). В этих единицах массы электрона и позитрона равны примерно 0,5 мэв, а массы протона и нейтрона — 940 мэв. Иногда используется более крупная единица, равная одному миллиарду электрон-вольт (гэв), — гигаэлектрон-вольт. Масса одного грамма вещества выражается астрономическим числом — 6·10²³ гэв.

Мезоны. — Изучая

взаимодействия частиц, входящих в состав атомного ядра, японский физик Юкава пришел к выводу, что их взаимное притяжение является результатом непрекращающегося обмена особыми частицами — мезонами. Юкава предсказал также, что масса мезона должна примерно в 200 раз превосходить массу электрона. Впоследствии были открыты три мезона с близкими массами, но с разными электрическими зарядами: положительный, отрицательный и нейтральный. Эти ядерные мезоны получили название пи-мезонов. Кроме того, открыты еще два мю-мезона — положительный и отрицательный. Они возникают при распаде соответственно положительного и отрицательного пи-мезонов.

Нейтрон и нейтрино. — Нейтрон — частица с массой 1838,6 электронной массы — был открыт в 1932 г. английским ученым Д. Чедвиком. Вне атомного ядра нейтрон не стабилен. Средняя продолжительность его жизни 17 минут. Затем нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино (распад).

В свое время физики обнаружили, что нейтрон может самопроизвольно распадаться на протон и электрон. Однако при этом обнаружилось странное нарушение закона сохранения энергии. Общая энергия продуктов реакции оказалась меньше, чем следовало из теоретических расчетов. Известный швейцарский физик В. Паули высказал предположение о том, что недостающую энергию уносит с собой неизвестная частица. Однако обнаружить эту частицу, названную по предложению Э. Ферми нейтрино (что одновременно означает «маленький» и «нейтральный»), удалось лишь сравнительно недавно.

Главная отличительная особенность нейтрино — удивительная способность беспрепятственно проходить сквозь громадные толщи вещества. Длина свободного пробега нейтрино в космосе сравнима с радиусом доступной современным исследователям области Вселенной.

Пузырьковая камера. — Одно из наиболее эффективных устройств для регистрации явлений, вызываемых частицами высоких энергий. Принцип ее работы сходен с принципом работы камеры Вильсона. Жидкость, наполняющая камеру, перегревается и приобретает способность легко вскипать. Благодаря этому вдоль пути, пройденного заряженной частицей, образуется видимый след, состоящий из пузырьков газа.

Поле. — Особая форма существования материи. Представим себе мощный радиопередатчик, излучающий электромагнитные волны. Где бы мы ни помещали антенну нашего приемника, они будут возбуждать в ней движение электронов, электрические токи, которые после соответствующего усиления и преобразования создают звук в динамике. Энергия, излучаемая передатчиком, заполнила определенную область пространства. Но энергия — это свойство материи, которое не может существовать отдельно, независимо от самой материи. Она всегда должна иметь материального носителя. В данном случае носителем энергии является электромагнитное поле. О материальной природе электромагнитного поля говорит и то обстоятельство, что оно способно оказывать на помещенные в него объекты не только электрическое, магнитное, но и прямое механическое воздействие. Так, электромагнитные (например, световые) волны производят определенное давление на преграды, а излучатели таких волн испытывают реактивный эффект, получая ускорение в противоположном направлении, как если бы выбрасывали обычные частицы вещества.

Типы взаимодействий. — Современной физике известны

четыре типа взаимодействий между элементарными частицами.

Взаимодействие большой интенсивности, обусловленное обменом пи-мезонами и удерживающее в атомном ядре протоны и нейтроны, называется сильным взаимодействием.

Несколько слабее — электромагнитное взаимодействие, притяжение и отталкивание разноименных и одноименных зарядов.

Третий тип — слабые взаимодействия, возникающие при распадах и столкновениях частиц со средними и малыми массами.

Последний тип взаимодействия — притяжение масс, или гравитация. Однако в микромире гравитационные силы почти не играют никакой роли, так как они во много раз слабее других сил.

II. К истокам живого

Наука о живом

Живая природа всегда поражала человека своим многообразием, сложностью, целесообразностью, беспрерывным и быстрым изменением. От невидимого мира и микроорганизмов, бесчисленных простейших, лишайников, мхов, трав, кустарников и деревьев до мира животных — насекомых, рыб, земноводных, птиц, млекопитающих — такова цепь жизни, которая тянется к венцу природы — человеку, единственному из биологических существ, способному изучать и осмысливать закономерности природы.

На протяжении тысячелетий жизнь, ее зарождение и развитие, удивительная приспособляемость, наконец, сам человек с его разумом — все это казалось людям таинственным, необъяснимым, сверхъестественным. Загадка жизни всегда была прибежищем идеализма и религии. У всех религий имеется своя трактовка происхождения и сущности жизни.

Согласно христианско-иудейской Библии, бог создал все живые существа одним словом. В другом варианте библейской легенды он творит человека из «праха земного», вдувая ему в уста «дыхание жизни» (Бытие, гл. 2, ст. 7). В Коране сказано: «Хвала Аллаху!.. Он — тот, кто сотворил вас из глины…» (Сура 6, ст. 1–2). В другом месте этой священной книги мусульман утверждается: «О Боже, царь царства!.. Ты… выводишь живое из мертвого, и выводишь мертвое из живого…» (Сура 3, ст. 25–26).

Немало столетий прошло, пока человек накопил достаточно знаний для научного понимания мира живой природы. Для этого понадобилось развитие физики и химии, познание законов строения живых организмов, деятельности их органов и тканей, умение заглянуть внутрь организмов, проникнуть в мельчайшую их структуру. Пытливая мысль и эксперименты многих и многих поколений естествоиспытателей привели к заключению о постоянном развитии всего многообразия растительных и животных видов в процессе смены бесчисленных поколений белковых тел.

Какой сложной психологической перестройки потребовал такой взгляд даже от выдающихся умов! Еще в середине XVIII в. молодой Дени Дидро писал, что, склоняясь к неверию, возвращается к мысли о бытии бога, как только вспоминает о целесообразности живого: «Разве божество не запечатлено столь же ясно в глазу насекомого, как способность мыслить в произведениях великого Ньютона?» Но уже вскоре религиозному представлению о целесообразности живого был нанесен решающий удар — Чарльз Дарвин создал теорию происхождения видов путем естественного отбора. «Дарвин положил конец воззрению на виды животных и растений, как на ничем не связанные, случайные, «богом созданные» и неизменяемые, и впервые поставил биологию на вполне научную почву» [25] , отмечал В. И. Ленин.

25

В. И. Ленин. Полн. собр. соч., т. 1, стр. 139