Дао физики

Концепция расширяющейся и сжимающейся Вселенной, существующей в необъятном пространстве и времени, создана не только современными физиками. Такое же представление существовало и в древней индийской мифологии. Индусы, считавшие, что мирозданию присущи два фундаментальных качества — гармоничность и ритмичность всех процессов, — создали эволюционные космологические модели Вселенной, которые довольно близки к современным теориям. Одна основана на индуистской легенде о Ма — божественном представлении, в котором Брахман трансформируется в этот мир. Эта модель связана с индуистским понятием лила — «божественная игра». Лила имеет фазы, которые ритмически сменяют друг друга: космическое Целое дает начало множественности форм, которые вновь сливаются в Целом. Всё это происходит с четкой периодичностью. В «Бхагавадгите» Кришна использует для описания этой божественной игры творения следующие слова.

К Моей пракрити вечной все твари
устремляются с гибелью мира;
когда ж новый век мира приходит,
Я их вновь из себя порождаю.
Я рождаю снова и снова
всех существ неисчетные толпы,
в своей пракрити их зачиная,
их, бессильных. Моею силой.
Но не сковывают, Дхананджая,
Меня действия узами кармы;
их свершая, Я к ним не привязан,
словно зритель — всегда безучастен.
Под Моим наблюденьем природа
неживое с живым рождает;
такова здесь причина, чьей силой
колесо обращается мира[190].

Индуистские мудрецы не боялись распространять это божественное представление на всё мироздание. Они считали, что Вселенная претерпевает периодические, чередующиеся процессы сжатия и расширения, и называли непостижимые для разума промежутки времени между началом и концом одного сотворения Вселенной кальпами. Масштаб картины, нарисованной древними индуистами, поразителен. Чтобы прийти к схожим идеям научным путем, человечеству понадобилось больше двух тысячелетий.

Вернемся из макромира, расширяющейся Вселенной, в мир бесконечно малого. В XX в. ученые всё глубже проникали в мир субмикроскопических измерений, где действуют атомы, ядра и находящиеся в них частицы. Главным стимулом для этих исследований был вопрос, занимавший величайшие умы на протяжении столетий: «Из чего состоит материя?» Люди размышляли над ним с момента возникновения натурфилософии, пытаясь найти «базовое вещество». Но только недавно стало возможно искать ответ с помощью строгих экспериментов. Сложнейшие приборы позволили ученым заглянуть сначала во внутренний мир атома и узнать, что он состоит из ядра и электронов, а затем исследовать строение ядер, компонентами которых оказались протоны и нейтроны, получившие общее наименование нуклонов. С 1960-х наука сделала шаг вперед, добившись значительных успехов в изучении строения нуклонов — компонентов атомного ядра. Они тоже не представляются последним уровнем элементарных частиц и состоят из более мелких частей.

Первый шаг в мир атомов привел к тому, что представление физиков о материи изменилось кардинально. Второй шаг — проникновение в мир атомных ядер и их компонентов — был ничуть не менее значимым. В этом мире нам приходится иметь дело с величинами в сотни тысяч раз меньшими, чем размеры атома, что обусловливает их более высокую скорость. Они движутся гораздо быстрее, чем частицы во внутриатомном пространстве — так быстро, что для их описания необходима специальная теория относительности. Поэтому для понимания свойств субатомных частиц и характера их взаимодействий используется подход, который сочетает квантовую теорию с теорией относительности; причем именно последняя заставляет нас изменить свои представления о природе материи.

Важнейшая характерная особенность релятивистского подхода состоит в том, что он объединяет фундаментальные понятия, которые ранее представлялись самостоятельными. Один из самых важных примеров — эквивалентность массы и энергии, сформулированная Эйнштейном в виде знаменитого уравнения Е = mc². Чтобы уяснить ее фундаментальное значение, рассмотрим понятия массы и энергии по отдельности.