Охота за кварками

Величественный старик в густой шапке седых волос неторопливо подошел к кафедре, отпил из стакана несколько глотков крепчайшего чая, обвел взглядом многочисленную аудиторию и начал:

- Господа, я полагаю, что физику как науку можно считать вполне законченной... Нам осталось провести лишь некоторые малосущественные уточнения и доделки...

Так, на рубеже XIX и XX столетий знаменитый английский физик, один из основоположников термодинамики и кинетической теории газов, президент Лондонского королевского общества, автор четырех сотен научных ра5от, почетный член Петербургской и многих других академий наук мира, У. Томсон (1824-1907) (за выдающиеся научные заслуги был в 1892 году пожалован в пэры и получил титул лорда Кельвина, отсюда пошла и многочисленная научная терминология: температурная шкала Кельвина, уравнение Кельвина и т. д.) в присутствии множества виднейших ученых решительно и торжественно "закрыл" науку.

Однако патриарх (У. Томсона нельзя путать с его более молодым однофамильцем Дж. Томсоном, открывшим электрон) ошибался. Очень скоро мир представлений лорда Кельвина был вдребезги разбит новыми неожиданными открытиями: рентгеновские лучи (1895), радиоактивность (1896), обнаружение электрона (1897), идентификация радия (1898). Природа открывала исследователям все новые научные истины. И все же в чем-то У. Томсон мог оказаться прав.

В самом деле, вечен ли безудержный прогресс науки?

Не иссякнет ли когда-нибудь родник открытий? Ведь существуют же, как надеются некоторые ученые, элементарные первочастицы материи (кварки? не потому ли их трудно обнаружить, что кварковый уровень материи является последним рубежом микромира?), из которых построен весь остальной мир. Так же, казалось бы, могут существовать и "самые последние" предельно общие законы мироздания, познав которые наука исчерпает себя.

И возникает принципиальный вопрос: конечно ли число законов природы или бесконечно? Вечен ли процесс познания или ему наступит неизбежный конец?

"И с физикой будет покончено"

Давно известно: чужие ошибки мало чему нас учат.

Предсказания, подобные высказанному У. Томсоном, делались до него не раз и, видно, будут повторены еще неоднократно.

Французский астроном и математик П. Лаплас (1749-1827) любил повторять: "Дайте мне все начальные условия, и я предскажу будущее мира". Таким образом, П. Лаплас считал: законов механики вполне достаточно для объяснений всех явлений не только физики, но и всего естествознания.

О подобном же характерном и поучительном эпизоде из своей жизни рассказал немецкий физик-теоретик М. Планк (1858-1947). В 17 лет, решив посвятить себя занятиям теоретической физикой, он пришел к другу отца, декану физического факультета, 70-летнему профессору Жоллп пробить совета. Юноша жаждал одобрения, благословения, теплых слов напутствия. К его удивлению, ответ маститого ученого был совсем иным. "Молодой человек, сказал Жоллп, - зачем вы хотите испортить себе жизнь, ведь теоретическая физика уже в основном закопчена? Стоит ли браться за такое бесперспективное дело?.. Конечно, - продолжал метр, - в том пли ином уголке можно еще заметить или удалить пылинку, но система как целое стоит прочно, и теоретическая физика заметно приближается к той степени совершенства, каким уже столетия обладает геометрия,.."

К счастью, М. Планк не внял этим словам и позже стал одним из творцов квантовой механики, лауреатом Нобелевской премии, жизнью своей опровергнув прогноз своего наставника.

Увы, увы!.. Этот и ему подобные факты истории пауки, эти многочисленные заблуждения прошлого не стали уроком и для новейшей физики, которая взорвала классические догмы времен Лапласа и Кельвина.

Квантовая механика, созданная в основном в 1925- 1927 годах, открыла совершенно новый, изумительный мир явлений природы. И один из ее создателей, В. Гейвенберг, вскоре после получения им Нобелевской премии самоуверенно и дерзко заявил: "В течение нескольких лет мы навели порядок в электродинамике. Теперь нам нужно еще несколько лет на атомные ядра, и с физикой будет покончено. Тогда мы сможем приступить к биологии..."

За этими не очень скромными словами скрывается следующее. Поклонник простоты В. Гейзенберг, как и другие большие физики его времени, мечтал доказать единство всех физических стихий. В последние годы жизни он попытался (к этому времени и сильные и слабые взаимодействия стали известны науке) объединить все четыре основные силы в одну. Дерзкий замысел!

В результате семи лет упорной работы им опубликована система из четырех нелинейных дифференциальных уравнений - ее называют "нелинейной спинорной теорией", или "формулой мира Гейзенберга".

Теория Гейзенберга обещала многое - объяснить все характерные особенности элементарных частиц, величины всех констант взаимодействий, словом, исчерпать физику как науку так же, как может быть исчерпана вода в иссякающем колодце. Увы! Поиск имеющих физический смысл решений предложенных В. Гейзенбергом уравнений, их математическая интерпретация оказались делом чрезвычайно сложным. Эти попытки не закончены и по сей день.