Охота за кварками

Бесконечна ли Вселенная или ограничена? Если размеры ее конечны, то как их измерить?..

Эти и подобные им волнующие вопросы задавал себе каждый.

Неожиданный, парадоксальный, ошеломляющий ответ дает академик-секретарь отделения ядерной физики АН СССР М. Марков. Бесконечно большое, казалось бы, неизмеримое он предлагает охватить... бесконечно малым!

"Там та же мировая спесь"

В каждой частице, какой бы малой она ни была, "есть города, населенные людьми, обработанные поля, и светит солнце, луна и другие звезды, как у нас". Анаксагор утверждал это еще в V веке до нашей эры.

Трудно согласиться с подобными утверждениями, весь наш чувственный, житейский опыт противится. В жизни наш удел - малые скорости, ничтожно малые по сравнению со скоростью света, и массы веществ, в неизмеримое число раз превышающие массу атомов и исчезающе малые по сравнению с массами звезд.

Меру огромного дает нам космос. Даже невооруженным глазом человек может различить на всем (оба полушария) небе 6 тысяч звезд. Но это число начинает бешено расти, если наше несовершенное зрение усилить астрономическими трубами, оптическими телескопами, радиотелескопами.

Тут уж в одном лишь Млечном Пути человеку удалось бы различить, как показывают оценки, примерно 200 миллиардов звезд. А надо бы еще учесть, что галактик, подобных нашей, в космосе, утверждают астрономы, можно насчитать до 10 миллиардов!..

Звездные бездны страшили французского ученого и философа Б. Паскаля (1623-1662). Он много размышлял о месте человека ("мыслящего тростника", как он его называл) в этом беспредельном мире. Б. Паскаль говорил:

"Что такое человек в природе? Ничто в сравнении с бесконечностью и все в сравнении с ничем. Это середина между ничем и всем..."

Да, для нас малое - это атом, а большое - "толщи"

Вселенной. И по старинке мы упрямо строим большое из малого.

Пока эту идею исповедует большинство. И только отдельные люди - ученые, поэты, философы, мечтатели - восстают против очевидности.

В XVII веке мысли Анаксагора о вложенных мирах повторил немецкий философ и математик Г. Лейбниц (он вместе с И. Ньютоном, независимо, заложил основы дифференциального и интегрального исчислений). Он также считал, что в каждой, даже "наименьшей части материи существует целый мир созданий, живых существ, животных...".

Эти взгляды Г. Лейбница и других мыслителей - вскоре пришла эпоха микроскопов, потрясенные натураралисты увидели за линзами сложные структуры, целые неведомые миры! - ядовито высмеял в стихах Д. Свифт.

Он писал:

Натуралистами открыты

У паразитов паразиты,

И произвел переполох

Тот факт, что блохи ость у блох.

И обнаружил микроскоп.

Что на клопе бывает кяоп,

Питающийся паразитом,

На нем другой, ad infinitum...

Но вопреки всем этим насмешкам многие биологи упрямо полагали, что яблочное семечко заключает в себе крошечную яблоню - целое дерево с плодами, внутри которых опять-таки находятся еще более крохотные яблоньки. И так до бесконечности.

Подобной игре воображения предавались и некоторые физики. И даже в не очень отдаленные времена, когда Н. Бор предложил планетарную модель атома.

Ход мысли его был таков: электроны - планеты атомной системы - населены чрезвычайно малыми живыми существами, которые возводят свои домики, обрабатывают почву и изучают свою атомную физику. И на каком-то этапе они обнаруживают, что и их атомы также являются маленькими планетными системами...

А в начале нашего века В. Брюсов в стихотворении "Мир электрона" (этот маленький шедевр датирован 13 августа 1922 года) писал - смотри эпиграф к этой главе - про электроны, где скрыты целые вселенные и живут существа, подобные нам. Вот продолжение этого стихотворения:

Их меры малы, но все та же

Их бесконечность, как и здесь;

Там скорбь и страсть, как здесь, и даже

Там та же мировая спесь.

Их мудрецы, свой мир бескрайний

Поставив центром бытия,

Спешат проникнуть в искры тайны

И умствуют как ныне я...

Как относиться к подобным представлениям? Объявить вздором, нелепицей? Давайте не будем торопиться с выводами. Ученые уже много раз показывали, как относительны понятия "большого" и "малого".

Эстафета великих открытий

В 1915 году была создана общая теория относительности.

Было показано, что геометрические свойства пространства реального мира существенным образом зависят от того, как распределена в нем материя. Другими словами, было установлено: окружающий нас мир, подобно изогнутому листу бумаги, обладает кривизной, и эта кривизна связана с гравитационным полем.

Простой пример. Мы привыкли, так учит в школе геометрия Эвклида, что сумма углов треугольника равна 180 градусам, или, если углы измерять в радианах, равна числу я. Но это верно лишь для Эвклидовой геометрии.

В неэвклидовых - сумма углов треугольника может быть и больше (пространства с положительной кривизной) и меньше (пространства е отрицательной кривизной) числа п.