Философия оптимизма

Она периодически проходит через промежутки, в которых имеется электрическое поле, и здесь это поле каждый раз увеличивает скорость и соответственно энергию частицы. Частица движется как бы по спирали, точнее, по окружностям все большего радиуса, и поэтому она, несмотря на растущую скорость, проходит ускоряющие промежутки через равные интервалы времени. Таким путем частицам сообщали энергии порядка десяти миллионов эв.

Но при высоких энергиях в игру вступают соотношения теории относительности — зависимость массы от скорости. Масса частицы растет, и это нарушает синхронность прохождений частицы через ускоряющие промежутки и максимум, высокочастотного электрического поля в этих промежутках. В 1944 г. В. И. Векслер и в 1945 г. Мак-Миллан предложили компенсировать релятивистское увеличение массы частиц сооответствующим возрастанием магнитного поля или уменьшением частоты электрического поля в ускоряющих промежутках. В 40-е годы релятивистская масса частиц в ускорителях стала достигать очень больших значений. В появившихся в 1940 г. бетатронах — ускорителях электронов — скорость последних при энергии 2 млн. эв составляет 0,98 скорости света и масса становится значительно больше массы покоя. Но и такие тяжелые частицы, как протоны, испытывают значительное возрастание массы при больших энергиях, применявшихся в 40-е годы и позже. Возможность компенсации релятивистского эффекта привела к появлению использующих такую возможность очень мощных ускорителей. Среди них находились и синхротроны и другие циклические ускорители, сообщавшие протонам энергии в миллиарды электронвольт. С помощью ускорителей, с одной стороны, и наблюдений над частицами космического излучения, с другой, было открыто множество новых частиц и множество процессов распада и порождения этих частиц.

Надежды на теорию элементарных частиц, которая объяснит это разнообразие, исходя из единого и, по-видимому, совершенно нового принципа, связаны с ускорителями, которые будут придавать частицам еще более высокие энергии. Речь идет о фундаментальных вопросах, на которые, как мы надеемся, ответят эксперименты с участием частиц, обладающих энергиями 200—1000 млрд. эв. В перечислении этих вопросов и в гадательной оценке эффекта их решения и состоит прогноз на ближайшие десятилетия. В нем, в этом прогнозе, недостает главного звена — предвидения самого решения, ответов природы на заданные ей вопросы. Столь же неопределенными, может быть еще более неопределенными, являются соображения об эффекте этих решений. Как замечает Бруно Понтекорво, из фундаментального характера физики элементарных частиц следует неожиданность открытий в этой области. «Потому, — пишет он, — вопрос о практическом применении в народном хозяйстве результатов исследований, скажем, на данном ускорителе высокой энергии — почти незаконный вопрос»[78] Действительно, для экстенсивных исследований открытия могут быть отчасти предсказаны — они идут по линии уже известных принципов и идеалов науки, и цель их состоит в объяснении явлений в свете этих уже известных принципов. Но если цель исследования как раз и состоит в поисках новых принципов?

Отсюда как будто следует, что обоснование плана строительства новых более мощных ускорителей — задача принципиально неразрешимая. Под обоснованием нельзя понимать простую ссылку на общность и глубину вопросов, адресованных природе физикой высоких энергий. Нужно показать, что эта общность и глубина при всей неопределенности возможных ответов характеризует место физики высоких энергий среди сил, обеспечивающих развитие цивилизации. По-видимому, обобщение показателей цивилизации, превращение их в динамические показатели, включение в эти показатели производных различного порядка по времени позволяют найти такое место.

С этой точки зрения мы и взглянем на вопросы, которые призвана разрешить (при этом подтвердить или отвергнуть самый смысл этих вопросов) физика высоких энергий.

Первый вопрос — о границах пространственно-временного, в общем случае релятивистского объяснения природы. Вероятно, этот вопрос о границах релятивистской причинности совпадает с вопросом о дискретности пространства-времени. Такая дискретность имеет физический смысл в духе «принципа бытия», т. е. не сводится к геометрической проблеме прерывного абстрактного пространства, если в каких-то минимальных ячейках происходят события, несводимые к движению частиц. Поэтому первый вопрос естественно переходит во второй: в чем состоят ультрарелятивистские события, ставящие предел релятивистской причинности в очень малых областях, и как они связаны с релятивистскими процессами в больших областях?