Техника - молодёжи 1996-12, страница 38
СМЕЛЫЕ ГИПОТЕЗЫ Случайно на ноже карманном Найти пылинку дальних стран, И мир опять предстанет странным, Закутанным в цветной туман. Александр БЛОК А МОЖНО БЕЗ ВЗРЫВОВ? Чем меньше люди знают науку, тем крепче верят в нее. Особенно это относится к ученым — ибо к концу XX столетия среди них стало очень много, не знающих науки. Дело вот в чем. Специалистов в какой-либо узкой области даже коллеги зачастую едва понимают, не говоря уж о смежниках. Зато и сами знатоки-корифеи весьма смутно разбираются во всем, что выходит за пределы их специали- Поэтому ученые вынуждены следовать научным догмам, авторитетам и даже модам — а значит, быстро отвыкают обращать внимание на доводы здравого смысла, Вот и получается по мотивам Тютчева: умом науку не понять, в науку можно только верить. По-прежнему на самом высоком пьедестале пребывают физики как люди, претендующие на точное знание генезиса Вселенной. Прежде на сей счет бытовало несколько гипотез. Теперь господствует одна — о «Большом взрыве» сгустка первоматерии с последующим расширением... а, собственно, чего и куда? Если, кроме упомянутого сгустка, НИЧЕГО не было, то расширяться В НИЧТО вроде бы нельзя... Впрочем, не будем играть словами. Интересно другое: человек толком не способен понять себя, чрезвычайно поверхностно знает свою родную планету — откуда же уверенность в том, что он постиг сущность Вселенной? Великий Ньютон в конце жизни признался, что чувствует себя ребенком, строящим песчаные замки на берегу Океана Неведомого. Современные же астрофизики, начисто забыв о бездне своего незнания, уютно уложили Мироздание в прокрустово ложе математических моделей и успокоились... Правда, порой и они сомневаются: неужели образ взрыва воплощает прошлое, настоящее и будущее всего сложного и многообразного мира? Наверное, в одну из таких минут американский физик-теоретик, нобелевский лауреат Стивен Вайн-берг заявил: «Чем более постижимой представляется Вселенная, тем более она кажется бессмысленной». А что если попытаться оградить ее от бессмыслицы, предложив другую космогоническую концепцию — не «единственно верную», а одну из многих возможных? Для начала обратим внимание на главную опору теории «Большого взрыва» — так называемое красное смещение: чем дальше от нас объект, тем сильнее сдвигается спектр его излучений в длинноволновую, красную область. Большинство астрофизиков объясняют этот феномен эффектом Доплера — изменением длины волн при движении их источника относительно наблюдателя, в нашем случае при разбегании галактик. Есть и другие интерпретации: изменение гравитационной постоянной, общее старение материи, взаимодействие фотонов между собой или с электронами, деформация пространственно-временного континуума... И еще одна версия. Я обдумываю ее уже четверть века, и со временем она кажется мне все более правдоподобной. Ее суть: Вселенная возникла из вакуума, понимаемого не просто как пустота, но как среда, содержащая кванты энергии — фотоны: они и послужили исходным материалом для синтеза элементарных частиц, а значит, и вещества, имеющего массу покоя. Очень давно, когда масса последнего была невелика, «плотность» вакуума — «концентра- нюю. Странствуя в этой среде миллиарды лет, они постепенно теряли энергию, «краснели» — отсюда и красное смещение. Легко заметить, что эта гипотеза зиждется на возможности синтеза элементарных частиц из фотонов. Ее для начала и обсу- СТРАННАЯ НЕСИММЕТРИЧНОСТЬ МИРА Век технических чудес выработал иммунитет к неожиданностям: мы разучились удивляться. С одной стороны, неплохо — а то рискуешь прожить всю жизнь с изумленно вскинутыми бровями и вечным ахом на устах. С другой стороны, от ученого ждут не только констатации фактов, но и выявления скрытых взаимосвязей, — тут необходимо умение удивляться даже обычным вещам. Вот пример: отрицательно заряженная частица — электрон — в 1836 раз легче положительно заряженного протона. Почему-то никто не видит в этом ничего странного. Но вдумайтесь: ведь выходит, что наш мир катастрофически несимметричен! И мы сами тоже, Какая необычайная «положительность» Мироздания! Давно открыты античастицы — зеркальные отражения «нормальных» частиц. Однако в отличие от Зазеркалья Льюиса Кэрролла, антимир не шибко для нас гостеприимен: взаимодействие первых с последними приводит к их взаимному уничтожению с фейерверком — испусканием фотонов. Такие процессы обратимы: из пучка света можно получить четное число частиц-антиподов. Подчеркнем, что они рождаются и исчезают СОВМЕСТНО — природа не дает преимуществ веществу или антивеществу, Почему же мы нигде не видим следов антимира? Современная физика затрудняется с ответом. Была экспериментально доказана диссимметрия (то есть некоторое нарушение симметрии, в отличие от асимметрии — ее отсутствия) ряда процессов с участием элементарных частиц. При распаде ориентированных атомных ядер в сильном магнитном поле электроны излучаются предпочтительно из одного полюса ядра. О неожиданности такого результата говорит выдержка из письма выдающегося физика В.Паули: «Я не верю, что Бог является левшой в управлении слабыми взаимодействиями, и готов побиться об заклад на очень большую сумму, что эксперимент даст симметричный результат». Ученые провели необычайно тонкие опыты по «просвечиванию» некоторых элементарных частиц с помощью электронного потока. Результат опять-таки удивил: оказывается, они отнюдь не элементарны. В центре у них имеются некие «ядрышки» — их назвали кернами или партонами, Опираясь на упомянутые факты, рискну предложить одно из возможных решений проблемы диссимметрии. ...Эх, прямо как в старинной эпиграмме: «На столб дорожный Петр-философ наш походит — указывает путь, а сам по нем не ходит». Нет, все же несколько шагов при- ДАЙТЕ МНЕ ПОБОЛЬШЕ ФОТОНОВ, И Я СОТВОРЮ МИР! Действительно, теоретически все известные элементарные частицы можно получить из фотонов. Обратимость практически всех хрестоматийных реакций распада частиц доказана экспериментально (о чем можно прочесть даже в учебниках физики для старших курсов вузов). «Развернув» стрелки в уравнениях реакций, получим общеизвестные схемы синтеза: 2у-»е-+е- 2y-v„+u eCv+tt* 2у—л" Ц JT Обозначения: у— фотон, е- — электрон, е' — позитрон, у„им, — мюонные нейтрино и антинейтрино, ».и v. - электронные, ц- — мюон, [Г — антимюон, л- — пион, л — антипион, л°— нейтральный пион. Обратим внимание, что при реализации этих синтезов в масштабах Вселенной получится РАВНОЕ количество частиц и античас- И еще одна nota bene: как видите, отрицательный и положительный заряды ВПЕРВЫЕ появляются соответственно у электрона и позитрона, которые, взаимодействуя с нейтрино и антинейтрино, образуют мюоны — частицы более тяжелые, но того же заряда. Что ж, так и должно быть по закону его сохранения (см. бесчисленную справочную литературу). Но вот ПОЧЕМУ он сохраняется — строго говоря, неизвестно, хотя сам факт ни сомнений, ни удивления не вызывает. А правда, почему? Если учесть данные о неэлементарности элементарных частиц (см. выше), так и хочется предположить, что заряд любой частицы или античастицы определяется наличием в ней электрона либо позитрона, С позиций здравого смысла тут все нормально, зато с точки зрения физики элементарных частиц... Любой специалист скривится от словосочетания «наличием в ней» — ибо запрещена аналогия между частицей и, скажем, молекулой: если последняя действительно СОСТОИТ из атомов (тоже, впрочем, не в буквальном смысле), то, например, мюон отнюдь не состоит из электрона, нейтрино и антинейтрино, из которых синтезируется и на которые распадается. Как принято говорить, последние в нем «виртуально присутствуют». Что сие означает — толком неясно. Очевидно одно: пусть хоть трижды виртуально, но все-таки ПРИСУТСТВУЮТ — не от лукавого же они берутся при распаде! Попробуем опереться на следующую структурную модель: частица (античастица) состоит из керна, или партона, и энергетической оболочки. Предположим далее, что именно керн является носителем заряда: он представляет собой электрон либо позитрон, пребывающий в каком-то особом стабильном («виртуальном»?) состоянии. Остальные компоненты формируют энергетическую оболочку. Назовем положительный керн позипартоном, отрицательный — эле-партоном. Пример: позипартон есть центр антимюона, а мюонное нейтрино и электронное антинейтрино образуют его энергетическую оболочку. При взаимодействии антимюона с мюонным антинейтрино последнее «виртуально» включается в оболочку — получается пион. Его керн — тоже позипартон: заряд сохраняется. Ну, а частицы, не имеющие заряда, — как с ними быть? Допустим, в энергетической оболочке тоже может присутствовать элек техника-молодежи 1296 mm |
