По следам бесконечности

Разумеется, нечто подобное может произойти лишь при очень высоких энергиях взаимодействий. Такие энергии на ускорителях пока еще не достигнуты. — Не могут здесь помочь и наблюдения космических лучей. Дело в том, что космические частицы неизбежно теряют часть своей энергии в результате взаимодействия с фотонами реликтового излучения. И поэтому энергия частиц автоматически «обрезается» на некотором определенном уровне и никогда не может его превзойти.

Все же «макроскопические явления» в микромире представляются маловероятными. Дело в том, что для энергии виртуальных частиц, видимо, тоже существуют какие-то ограничения. Об этом говорит тот факт, что хотя в теории некоторые энергетические величины и получаются бесконечно большими — в реальной природе они всегда оказываются конечными.

Но, возможно, существует другая грань соприкосновения микро- и макромира. Недавно известный советский физик М. А. Марков обратил внимание на одно неожиданное следствие, вытекающее из того, что согласно теории относительности полная энергия замкнутой Вселенной должна равняться нулю. Представим себе, например, Вселенную Фридмана, которая чуть-чуть незамкнута в том смысле, что равновесие энергий в ней несколько нарушено и имеется некоторый положительный избыток, соответствующий, скажем, массе нейтрона. Тогда, с точки зрения внешнего наблюдателя, такая Вселенная не будет отличаться от элементарной частицы.

Хотя подобные рассуждения носят несколько отвлеченный характер и связаны с некоторыми довольно смелыми допущениями, тем не менее они служат возможным указанием на то, что пропасть между микро- и макромиром, возможно, не так уж широка и глубока.

Во всяком случае изучение микроявлений уже сегодня приводит нас к проблемам космического порядка, а решение космологических вопросов все чаще наталкивается на основные проблемы физики элементарных частиц.

Но возможно, между «мега» и «микро» существуют связи еще более глубокие. Имеется в виду так называемый принцип Маха, это название дал ему Эйнштейн. Речь идет о связи бесконечно малого и бесконечно большого, которая в современной физике приобретает довольно реальные очертания.

Влияет ли «интегральный вселенский фон» на отдельные и, казалось бы, обособленные явления? Вот в чем вопрос.

Как известно, одним из основных положений материалистической диалектики является идея всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости явлений природы.

— Можно ли в связи с этим считать, — спросил я при случае академика Наана, — что любое физическое явление имеет не только местный, локальный характер, но зависит и от некоего, так сказать, космического фона? Что думают на этот счет физики и астрономы?

— Это захватывающий вопрос, — не задумываясь, отвечал Наан. — С одной стороны, современная физика сугубо локальна. Все явления описываются с помощью дифференциальных уравнений, которые зависят лишь от условий либо в данной точке, либо в соседних, близких к ней точках. Интегральный фон, таким образом, во внимание не принимается, автоматически считается несущественным… Но, с другой стороны, для того чтобы получить решение дифференциальных уравнений, необходимо задать так называемые краевые условия — начальные или граничные, или и те, и другие. И далеко не ясно, являются ли эти условия но своей природе тоже чисто дифференциальными. Есть основания предполагать, что через них в наше решение обязательно «проникает» и глобальный фон.

— А космология? Как она решает эту проблему?

— В космологии это как раз проявляется довольно отчетливо. Космологические уравнения — тоже дифференциальные уравнения. И из них нельзя извлечь почти никакой информации до тех пор, пока не сделаны те или иные предположения глобального характера, например, предположение об однородности и изотропии. Можно думать, что так должно быть и во всей физике, но пока что до этого просто еще не докопались. Природа тщательно скрывает свои тайны.

Несколько определеннее и тоже в положительном смысле ответил на этот же вопрос профессор Станюкович:

— Я думаю, что во всякое явление входит интегральный фон, связанный с наличием гравитационного поля.

Изучение микромира открывает и совершенно новые грани в проблеме пространства и времени.

С общефизической и философской точек зрения пространство и время — всеобщие формы существования материи. Однако в конкретных физических процессах пространство и время проявляются в структурных свойствах явлений и в смене состояний. В этих случаях о пространственных и временных отношениях можно говорить только тогда, когда имеет смысл различие двух соседних точек или объектов и двух последовательных состояний.

Но в том-то все и дело, что «соседство» и «следование» — это совершенно конкретные свойства физических структур, которыми они могут обладать, а могут и не обладать. Такое трудно представить себе наглядно, но в принципе это вполне возможно. Следовательно, возможны «внепространственные» и «вневременные» формы существования материи. Разумеется, если пространство и время понимать не в философском, а только в физическом смысле.