Простая сложная Вселенная

В квантовом мире если что-то возможно, то обязательно произойдет. Так что на мгновение забудьте о своем обычном повседневном размере и о гравитации и представьте себе, как ваша мини-копия погружается в квантовые поля, в микромир, сидя на мини-кресле. Вы похожи на спортивного судью, наблюдающего, как два электрона взаимодействуют друг с другом, точно так же, как могли бы следить за игрой в теннис, где игроками были бы электроны, а шарами – виртуальные фотоны, танцующие между ними.

Один электрон находится где-то справа, а другой – слева от вас. Будучи абсолютно идентичными, оба они имеют одинаковый электрический заряд. Как и магниты, они должны отталкивать друг друга. Должно быть, интересно понаблюдать за ними. Сейчас электроны находятся еще далеко, передвигаясь по породившему их электромагнитному полю. Они двигаются все ближе друг к другу, они близки к столкновению, но его не происходит. Они взаимодействуют между собой. Они играют. Виртуальные фотоны вылетают из электромагнитного поля, отклоняя и разбрасывая электроны. Затем, так же быстро, как она и началась, игра окончена. Электроны и виртуальные фотоны исчезают.

Вы ждете следующей игры.

Появляется еще одна пара электронов.

На этот раз вы решили сосредоточиться на виртуальных фотонах, а не на электронах. Вы заостряете внимание ваших мини-глаз.

Электроны движутся. Они приближаются все ближе и ближе, и тут – бац! – появляются виртуальные фотоны. Чтобы не пропустить что-нибудь, вы замедляете ход времени.

Электроны как раз в процессе отклонения.

С виртуальными фотонами все в порядке.

Но что-то происходит.

Один из виртуальных фотонов, появившихся между двумя электронами-теннисистами, неожиданно как-то странно видоизменился.

Он стал парой «частица-античастица»: электроном и позитроном.

Вы бросаете быстрый взгляд в сторону электронов, с любопытством наблюдая, как на них может подействовать потеря их виртуальной жемчужины света, но они, похоже, вообще ее не заметили, так что вы переводите взгляд на вновь образованную пару и… это уже больше не пара, а два с половиной.

Вы закрываете мини-глаза и протираете их.

Что за шуточки?

Вы снова открываете глаза.

Внезапно между двумя электронами появляются тысячи пар частиц и античастиц.

Вы моргаете.

Их уже сотни миллионов.

А теперь уже тысячи миллиардов.

Вы снова моргаете… и все пропадает.

Вы проверяете электроны.

Они рассеялись, как и предыдущая пара игроков. Удивительно.

Вы только что стали свидетелем одного из следствий квантовых законов, применимых к микромиру: если что-то возможно, то оно происходит. И это вполне возможно для виртуальных фотонов, погружающихся в энергию движущихся электронов, чтобы превратиться в виртуальные пары частиц-античастиц. Они, в свою очередь, могут стать следующей парой частиц-античастиц, которые потом обратятся в дальнейшие пары или аннигилируются в свет, а он затем может…

У вас появляется идея.

Даже если между собой взаимодействуют только два крошечных электрона, возможности возникающих при взаимодействии виртуальных пар бесконечны. Так же как бесконечно число участвующих в процессе виртуальных пар.

Обдумывая это, по-прежнему удобно сидя на вашем судейском стуле, вы ожидаете следующей игры, чтобы вновь посмотреть фейерверк, но больше игроков нет. Ни один электрон не пролетает мимо. Тем не менее теперь, когда вы знаете, что искать, вы видите виртуальные пары частиц-античастиц, появляющихся точно так же, хоть и в замедленном темпе. Они напоминают теннисные мячи и антимячи, выскакивающие из ниоткуда при полном отсутствии игроков.

Это образование пар называется квантовыми флуктуациями вакуума.

Они присутствуют здесь все время, но если существует доступная энергия для их задействования – такая как кинетическая энергия некоторых налетающих электронов, – то они становятся гораздо более возбужденными.

Перед вами внезапно появляется электрон-позитронная пара, и она аннигилирует в фотон, спонтанно превращающийся в другую пару, пару кварк-антикварк, а теперь один из антикварков испускает глюон, который, в свою очередь…

Даже в вакууме, где, кажется, нет ничего для построения правильной картины нашего мира, всегда и везде должны приниматься во внимание все бесконечные возможности создания частиц-античастиц.

Хаос.

Хаос, имеющий довольно катастрофические последствия: возможности настолько важные и многочисленные (на самом деле бесконечные), что должно существовать бесконечное количество энергии во всех без исключения точках нашей Вселенной. Даже там, где ничего нет, в вакууме. Достаточно очевидно, что это не так, или Вселенная разрушится прямо сейчас из-за чрезмерного гравитационного влияния, оказываемого на пространство-время. Так что с представленной картиной что-то не в порядке.