Тайны пространства и времени

Но с микрообъектами все обстоит значительно сложнее. Как известно, современная физика высоких энергий с помощью гигантских ускорителей позволила заглянуть в сокровенные глубины микромира. Представлялось, что если увеличить мощность соответствующих экспериментальных установок, то удастся обнаружить еще более «мелкие» частицы материи, чем те, которые нам уже известны, и что подобное все более глубокое проникновение в микромир можно в принципе продолжать неограниченно. Стоит заметить, что с точки зрения классической физики и обыденного здравого смысла, подобная операция выглядит вполне осуществимой. Но, как мы знаем, многие утверждения и экстраполяции классической физики оказались ошибочными. Ненадежным основанием для далеко идущих заключений и выводов является и так называемый здравый смысл. Особенно в тех случаях, когда речь идет о фундаментальных свойствах и закономерностях окружающего нас мира. И вот еще один пример. Выяснилось, что в области микромира наши привычные представления о соотношении части и целого во многих случаях не оправдываются. В ходе исследований, проведенных в последние годы в области микропроцессов, обнаружились удивительные вещи. Так, например, оказалось, что элементарная частица может содержать в качестве своих составных частей несколько точно таких же частиц, как и она сама. В частности, протон (ядро атома водорода) на очень короткое время распадается на протон и еще пи-мезон, а каждый пи-мезон, в свою очередь, еще на три пи-мезона. Мало того, излучив входящий в его состав пи-мезон, протон может превратиться в более тяжелый нейтрон.

Таким образом, в микромире обычные представления о простом и сложном, о целом и части теряют свой привычный смысл. Часть может оказаться… массивнее целого и не менее сложной по своему строению. Следовательно, теряет смысл и привычное представление о том, что одна частица состоит из других частиц, а вместе с тем утрачивает смысл и сама идея бесконечной механической делимости материи. Может быть, недалеки от истины те физики, которые считают, что пространство нельзя делить бесконечно.

Среди адронов

Нельзя ли использовать некоторые свойства элементарных частиц для выяснения физической сущности тех или иных процессов космического порядка? В частности, закономерностей эволюции материи во Вселенной?

Одна из таких попыток была в свое время предпринята научным сотрудником Ереванского физического института доктором физико-математических наук P.M. Мурадяном.

Хотя с тех пор, как Мурадян проводил свои исследования, прошло уже довольно значительное время, мы тем не менее посчитали необходимым на них специально остановиться, поскольку, с одной стороны, они представляют несомненный интерес, открывая новую малоисследованную сторону взаимосвязи «микро» и «мега», а с другой, насколько нам известно, никто после Мурадяна этими вопросами всерьез не занимался.

Еще в 1960-е годы в теории сильных взаимодействий на основе работ итальянского физика Т. Рэдже была предложена формула для определения момента количества движения элементарных частиц, которая связывала величину этого момента с соотношением массы элементарной частицы с массой протона – ядра атома водорода.

Астрономам хорошо известно, что такие космические объекты как астероиды, планеты, звезды, галактики – вращаются. Собственное вращение – это такое же «врожденное» их свойство, как и наличие некоторой массы.

В этом отношении космические объекты, о которых идет речь, в какой-то мере подобны элементарным частицам, также обладающим собственным вращением. С этим вращением связана одна из важных физических характеристик элементарных частиц, так называемый спин. Его аналогом для обычных вращающихся тел, в том числе и космических, является момент количества движения.

В микрофизике, в теории так называемых сильных взаимодействий, есть довольно общая формула для определения спина элементарной частицы. Из этой формулы, которая при определенных допущениях может быть применена и к адронам, следует, что в зависимости от числа измерений частицы (то есть от того, является ли она «плоской» или «объемной») ее спин с увеличением массы может возрастать либо как некоторая величина в степени 3/2 – в «плоском» случае, либо в степени 4/3 – в «объемном» случае.

Р. Мурадян решил проследить, как связаны с массами моменты количества движения космических объектов: астероидов, планет, звезд, галактик, а также скоплений галактик. Эти моменты могут быть определены с помощью астрономических наблюдений.

И здесь обнаружилась весьма любопытная закономерность.

Оказалось, что моменты астероидов, планет и отдельных звезд связаны с массами космических тел соотношением, включающим в себя отношение их массы к массе протона в степени 4/3 («закон 4/3»), а моменты галактик и их скоплений относятся к массе протона в степени 3/2 («закон 3/2»).