Развитие взглядов на материю. Современная наука о строении материальной реальности.
ного дерева.
К идее «великого объединения» физики пришли совсем недавно - каких-нибудь
двадцать-тридцать лет назад, хотя первый шаг сделали еще Фарадей и
Максвелл, объединившие электричество и магнетизм, которые как тогда
считалось, совсем разные взаимодействия. Они же ввели и понятие «поля».
Фарадей доказал, что электричество и магнетизм - два компонента одного и
того же электромагнитного поля.
Следующий шаг на пути к «великому объединению» был значительно более
трудным. Он был сделан лишь в середине 60-х годов ХХ века. Внимание физиков
привлекло тогда слабое взаимодействие. оно обладало странной особенностью:
для всех других сил можно указать промежуточное поле, кванты которого
служат переносчиком взаимодействия, а в распадных процессах частицы
«разговаривают» так сказать, напрямую, без всяких посредников, толкая друг
друга как бильярдные шары.
Естественно предположить, что в этом случае тоже происходит обмен
между частицами, но только такими тяжелыми, что весь процесс происходит на
очень малых расстояниях, и со стороны это выглядит как будто частицы просто
толкают друг друга.
Расчеты показали: если бы не большая масса промежуточных частиц, то
такое взаимодействие по своим свойствам было бы очень похожим на
электромагнитное. И вот трое физиков: Абдус Салам, Стив Вайнберг и Шелдон
Глешоу допустили, что фотон и тяжелые промежуточные частицы слабого
взаимодействия - это одна и та же частица, только в разных «шубах».
Разработанную ими теорию стали называть «электрослабой», поскольку она, как
частный случай, содержит электродинамику и старую теорию слабых
взаимодействий. Вскоре на ускорителях были выловлены тяжелые кванты
электрослабого поля - три брата-мезона с массой, почти в сто раз больше
протонной. Создание теории электрослабого поля и экспериментальное открытие
его переносчиков было отмечено сразу двумя Нобелевскими премиями.
Вдохновленные открытием электрослабого поля, физики увлеклись новой
идеей дальнейшего объединения - слияние сильного взаимодействия с
электрослабым. Суть этой идеи в следующем. Каждый кварк обладает аналогом
электрического заряда, названный цветом. В отличие от заряда, видов цветов
у кварка - три. Поэтому глюонное поле более сложное. Оно состоит из восьми
составляющих силовых полей. В типичном адроне - протоне или нейтроне -
комбинация трех кварков - красного, зеленого и синего - всегда имеет
«белый» цвет. Испускаемые глюоны содержат пары кварк-антикварк, поэтому они
тоже «бесцветны». Так как мы знаем, что при взаимодействиях частиц
происходит экранировка их зарядов, то это и приводит к тем эффектам
различия в дальности взаимодействий различных видов частиц. Оценка
расстояния, при котором все взаимодействия становятся сравнимы по величине,
составляет около 10 в -29 степени сантиметров. По сравнению с величиной
протона это все равно что пылинка по сравнению с солнечной системой.
Переносчик взаимодействия - Х-частица - обладает массой, равной примерно 10
в 14 степени масс протона. На протяжении того ничтожного отрезка времени,
какой существует Х-частица, энергия и масса имеют громадную
неопределенность. Для прямого зондирования этой Лилипутии придется
построить ускоритель величиной с Солнечную систему. Вряд ли это удастся
осуществить в ближайшем будущем, и в этом отношении мы похожи на Демокрита
и других греческих философов, которые размышляли о свойствах атомов, не
имея ни малейшей надежды хоть когда-нибудь увидеть их.
Физика пленяет в значительной степени тем, что она объясняет мир с
помощью вещей, которых мы не только не видим, но которые вообще не
поддаются представлению, сколько бы мы не напрягали воображение. Взять хотя
бы тот же самый корпускулярно-волновой дуализм частиц. Некоторых подобная
абстрактность раздражает и даже пугает. Других она наоборот, привлекает
своей мистикой, кажется им чем-то вроде религии, а физики - верховными
жрецами. Поклонники научной фантастики стремятся найти в новой физике
богатый кладезь «странных идей».
Классический пример такой идеи дал в 1915 году Альберт Эйнштейн,
опубликовав свою поистине эпохальную теорию относительности. Эта теория
отличается крайним радикализмом. Она не только смела махом ньютоновскую
теорию гравитации и механику, но и разрушила представление о гравитации как
о силе. Эйнштейн уверенно провозгласил: гравитация - геометрия
искривленного пространства. Все частицы двигаются по кратчайшему пути в
искривленном гравитацией пространстве и поэтому их траектории кажутся не
прямыми, и воспринимается это все как некая действующая сила.
Теодор Калуца, опираясь на эту теорию, обосновал электромагнетизм как
геометрию дополнительного пятого пространственного измерения. И создалось
впечатление, что вообще всю материю - все частицы и тела - можно
рассматривать как проявление каких-то геометрических свойств пустого
пространства: его кривизны, кручения. Самозамыкания и так далее. Эйнштейн
писал, что теперь есть возможность считать пространство более первичным и
фундаментальным, чем материя. Какие тут открылись возможности для
философии! Ведь встают интереснейшие проблемы - кофликт пространства как
способа существования материи и материи как способа существования
пространства. Первичность геометрии и математики - возрождение учения
Пифагорейцев - в мире нет ничего, кроме чисел. И прочее, и прочее, и
прочее.
Таким образом, фундаментальные заряды представляют собой проявления
различных размерностей пространства. Современная теория склоняется к мысли,
что их наиболее вероятное число - 11. Но непосредственно мы можем видеть
лишь три, потому что остальные свернуты в точку. Эта точка имеет вид
семимерной гиперсферы диаметром порядка 10 в -32 степени сантиметров. На
этом расстоянии мир поразительно упрощается: полностью объединяются все
взаимодействия в одну единую Суперсилу, а 10 пространственных измерений
оказываются полностью равноправными. Для достижения такой силы нужно
обладать массой 10 в 19 степени масс протона. А чтобы разогнать протон до
такой массы, требуется ускоритель размером с Млечный Путь (около ста тысяч
световых лет).
Обрести власть над суперсилой - значит обрести власть над природой,
поскольку она порождает в конечном счете все взаимодействия и физические
объекты, является первоосновой всего сущего. Овладев суперсилой, можно не
только создавать или превращать частицы, генерируя новые экзотические формы
материи, но и манипулировать размерностью самого пространства. Вообще
говоря, так и случилось 18 миллиардов лет назад, когда был создан наш мир.
Тогда в результате Большого Взрыва на короткое мнгновение высвободилась
Суперсила, которая и породила нашу Вселенную.
Объяснять, чем был вызван Большой Взрыв - это уже непосредственно не
только задача физики, но и философии. Ведь физика изучает материальную
реальность не зависящую от сознания человека, а изучать происхождение
реальности независимо от предположения существования сознания нельзя,
потому что может оказаться, что реальность как раз и создана чьим-либо
сознанием, подобно тому как человек придумывает в своем сознании различные
миры. Вполне может оказаться, что наш мир существует, скажем, в воображении
Бога, что кстати не так уж и маловероятно. Само строение мира, его
рациональность, красота, симметрия указывают на то, что существует
«космический план»! Если природа столь искусна, что может использовать
средства, изумляющие своей изощренностью, то не служит ли это убедительным
доказательством разумного построения всей физической Вселенной?
[pic]
На этот вопрос можно смело ответить - да. И вот почему. Потому что
если сказать, что она создана ни для чего, это звучит по меньшей мере
глупо. Значит, она для чего-то создана. А раз так, значит она создана кем-
то, по чьей-то цели. Раз мы живем в ней, то можно предположить, что она
создана для нас (опять-таки, логически рассуждая, было бы странно сказать,
что мы созданы для нее - интересно, зачем бы мы были ей нужны). Ну, а зачем
существуем мы - на это тоже можно ответить очень просто. Ни для чего -
звучит глупо - не может быть такой сложный и совершенный организм быть
создан ни для чего. Для несчастья - звучит еще глупее. Значит остается
только одно - мы созданы для счастья. И в это нужно верить всегда, что мы
существуем для счастья - радости общения друг с другом, восторга и
восхищения природой, ее красотой. Потому что не верить в это тоже глупо -
зачем тогда жить?
| |  скачать работу |
Развитие взглядов на материю. Современная наука о строении материальной реальности. |
