Квинтэссенция. Книга первая

Казалось бы, тут физики вступают на скользкий путь фантастических домыслов — ну насколько могут быть реалистичны рассуждения о Начале Мира?!

Однако, гипотеза Большого взрыва подтверждена наблюдениями! Самое эффектное из них — открытие реликтового радиоизлучения, фона, который существует в мировом пространстве с момента Большого взрыва. Это как бы меридианная сетка, относительно которой можно теперь судить о координатах движущихся в космосе тел.

Неожиданная, нежданная, почти случайная /впрочем, именно случайная/ находка — чуть ли не важнейшее открытие ученых за века познания Природы.

На переломе веков

На рубеже 20-го века зародилась новая физика — специфическая физика микромира, квантовая физика. Ее первым ростком было признание того, что обмен энергией между излучением и веществом осуществляется порциями — квантами /Планк/. Решающим революционным шагом стал вывод: свет состоит из порций энергии — квантов света, и неизбежное признание двойственной природы света: свет есть и частица, и волна /Эйнштейн/.

На переломе веков произошла резкая, непредвиденная, почти стихийная ломка физического мировоззрения.

Лед сломали два удивительных человека: классик Планк и новатор Эйнштейн. Планк был пианистом, Эйнштейн скрипачом. Они оба чувствовали гармонию звуков, интуитивно ощущали гармонию Природы. Когда они подошли к водоразделу между познанием мира зримых вещей и тайны строения материи, Планку, последнему из классиков, было 42 года. Эйнштейну, первому из новаторов, шел 21 год.

Планк, профессор теоретической физики, консерватор, еще молился старым богам. Он мучился от того, что «изменял» своим учителям. Он не замышлял бунтарства. Просто, ведомый своим ощущением гармонии Природы, он написал формулу обмена энергией между веществом и светом и получил… нежданный результат: математика утверждала, что обмен этот происходит скачкообразно, малыми порциями, а не непрерывно, плавно, как привыкли считать до начала 20-го века!

Планк ужаснулся бы, узнав, что в историю науки он вошел как «отец» квантов…

Эйнштейн тоже негодовал. Но по противоположному поводу: он корил себя за неспособность более радикального ухода от прежних догм.

Не вспоминали ли они мудрого Герца, сказавшего: «Невозможно избавиться от ощущения, что математические формулы умнее нас и умнее даже их создателей, ибо мы извлекаем из этих формул много больше того, что было в них заложено сначала».

Планк и Эйнштейн обменялись эстафетной палочкой на переломе веков…

Далее в игру вступила плеяда «сердитых» молодых людей, которых можно назвать абстракционистами от науки: не имея возможности увидеть, потрогать, измерить события, происходящие в глубинах материи, они отдались на волю воображения, интуиции: в результате на свет явились диковинные теории, никоим образом не укладывающиеся в рамки прежних физических представлений. На научном небосводе вспыхнули ярчайшие звезды: Бор, Дирак, де-Бройль, Гейзенберг, Шредингер…, а за ними шли все новые и новые энтузиасты… Они и «сделали» физику 20-го века — грандиозное творение человеческого Разума, которая как лампа Алладина повела сегодняшних исследователей к новым знаниям.

Квантовые идеи овладели наукой. Возникла квантовая механика. Идея сочетания дискретных и волновых свойств в явлениях природы была распространена на электроны, а затем и на другие микрочастицы.

Так физика вторглась в микромир, вглубь материи.

Важнейшими этапами развития квантовых идей было предсказание и последующее открытие античастиц, а затем предсказание существования виртуальных частиц. Эти частицы не могут быть обнаружены непосредственным опытом, так как они рождаются лишь на неизмеримо короткое мгновение. Рождаются парами (частица и античастица) с тем, чтобы немедленно слиться воедино и исчезнуть. Реальность этого странного и необычного процесса подтверждается рядом косвенных экспериментов, необъяснимых без признания доказанного факта: виртуальные частицы взаимодействуют с реальными частицами.

Следующий революционный этап в микрофизике связан с признанием того, что протон, нейтрон и большинство вновь открытых частиц не являются элементарными. Подобно тому, как молекулы состоят из атомов, эти частицы состоят из более простых частиц — из кварков.

Этот период можно назвать романом мысли, сплетенном из удивительных событий.

Люди узнали о необычайных частицах — кварках, которые сейчас признаны элементарными, простейшими частицами. Вместе с ними элементарными частицами ученые признают группу лептонов — легких частиц. В нее входит электрон и его «родственники» — мюон, тау-частица и три сорта нейтрино.

Начались новые мытарства: неудачные попытки наблюдения свободных кварков… поиски объяснений причин неудач… в обиход физики вторглись споры о иерархии взаимодействий и сил, управляющих Природой. О связях между ними. О Великом объединении трех из них и о Суперобъединении, существовавшем в течение ничтожно короткого времени, в самом начале Большого взрыва.