Срединный мир и его удивительные законы

МАСШТАБЫ МИРА

За несколько истекших веков оптические приборы прошли невероятный путь развития. В наши дни революционное изобретение Галилея могло бы пригодиться в качестве разве что театрального бинокля. На смену пришли космический телескоп «Хаббл» и Большой Канарский телескоп. Однако выяснилась совершенно неожиданная вещь: чем дальше мы видим, тем большим оказывается мир, а с увеличением разрешения наших электронных микроскопов мир становится все мельче. Со времен Галилея, к тому же, он еще и немного постарел.

Во времена Средневековья господствовало представление, что мир существует никак не более 10 000 лет. Еще в XVII веке некий архиепископ, тщательно изучив Библию, провозгласил, что мир ведет свой отсчет с 23 октября 4004 года до нашей эры. Воздержимся от ироничной ухмылки и посмотрим, что об этом говорит современная наука. Она утверждает, что возраст Вселенной колеблется в пределах от 13 до 15 миллиардов лет. Это огромный временной промежуток, но, сделав над собой усилие, мы еще можем его представить. Куда хуже обстоят дела с размерами. Суть в том, что наша земная жизнь существует в границах уникальной области, которую в этой книге мы будем называть срединным миром (в научной литературе обычно говорят о макромире). К срединному миру относятся объекты такой величины, которую органы чувств человека способны воспринимать, а действуют в нем физические законы, по большей части не выходящие за рамки нашего повседневного опыта. Однако существуют еще два неизмеримо более обширных мира: настолько огромнее нашего, что это уже не поддается воображению. Первый из них, малюсенький кусочек которого мы видим на ночном небе, называется мегамиром. Ни наши органы чувств, ни наш разум уже не в состоянии объять его масштабы. Убедиться в этом достаточно просто – стоит только задуматься над понятием бесконечности. Вторая гигантская область – микромир. Кирпичики, из которых он строится, – это бесчисленное количество различных элементарных частиц, многие из которых до сих пор не открыты. На кончике нашего волоса умещается больше объектов, чем бывает звезд в скоплении галактик. Правила микромира кардинально противоречат всему, к чему мы привыкли в срединном мире. Там действуют законы квантовой механики, которые, например, позволяют частицам находиться в нескольких разных местах одновременно.

Стремится ли микромир, подобно мегамиру, к бесконечности? Иными словами, могут ли его объекты быть бесконечно малыми? Похоже ли ядро атома на Солнце, а его электроны – на планеты? И могут ли эти «электронные» планеты, в свою очередь, состоять из своих атомов? И так далее до бесконечности… Нет! Эта картинка уже притянута за уши и противоречит всем последним достижениям современной науки.

Однако правдой остается тот факт, что физические законы микромира несовместимы с законами мегамира. И эта нестыковка – величайшая задача для современной физики. Эйнштейн поискам объединяющей теории посвятил последние 30 лет своей жизни, а Стивен Хокинг верил, что вот-вот ухватит ее за хвост. Но пока ничего не получается. Человечеству предстоит еще долго покорять эти вершины.