Маленькая вселенная

В конце XVI века была впервые поставлена задача построения единой картины мира. Иоган Кеплер пытался объединить в понятии "вселенная" две, как казалось в то время, не пересекающиеся области земного и небесного.

И вот взволнованная реакция лирика, современника И. Кеплера, английского поэта Джона Донна:

Из параллелей и меридианов
Сеть человек соткал и эту сеть набросил
На небеса, и ныне - они в его владенье.

Так он писал в 1611 году в поэме "Анатомия мира".

Много воды утекло с тех пор. Много перемен произошло в мире. Армия ученых-естествоиспытателей давно разделилась на отдельные подразделения. Одни все глубже уходили в исследование структуры материи, другие стремились проникнуть в тайны космоса. Казалось, что они идут в противоположные стороны и что связь между структурой пространства, которое изучено уже на расстояниях в 10^-15сантиметра, и процессами, происходящими в пределах видимой вселенной, удаленной на 10²⁸ сантиметров, становится менее заметной.

На самом же деле идея материального единства мира сейчас отчетливее, чем когда бы то ни было в прошлом, объединяет наше понимание сверхбольшого и сверхмалого. Все представления о большом космосе опираются на те же принципы, которым подчиняются законы микромира.

"Как ни замечательны последние астрономические открытия, они еще не вывели нас за пределы известных физических представлений и законов", - пишет академик В. Гинзбург.

Чего же ждут физики-элементарщики от астрофизиков и астрономов?

Сегодня сумма всех знаний, накопленных о микромире, не может осветить той темноты неведомого, что скрывает от нас первые мгновения существования вселенной. Известные нам законы природы уже не работают при плотности, большей 10⁹³ г/см3. Но, может быть, именно в этих "начальных условиях", царивших во вселенной, и прячутся тайны новых, еще неизвестных взаимодействий, действующих в мире элементарных частиц?

"В таком случае, - говорил Ф. Дайсон, - мы не можем ожидать никакого окончательного прояснения в физике элементарных частиц, пока путем наблюдений не будет найден ответ на большие и еще совершенно открытые вопросы космологии".

Слабые взаимодействия элементарных частиц свергли принципы зарядовой и пространственной симметрии.

А не связано ли это нарушение с асимметрией макромира? Или, может быть, с отсутствием антивещества во вселенной? И опять ответ скрывается, по-видимому, в "начальных условиях" жизни вселенной. Отсюда же начинала свой непрерывный полет и "стрела времени", которую сейчас пытаются обнаружить в микромире.

А проблемы гравитации? Физика элементарных частиц вплотную подошла к необходимости учитывать роль гравитационного взаимодействия при создании теории элементарных частиц. В последние годы академик М. Марков разрабатывает мддель элементарных частиц, структура которых определяется гравитационным взаимодействием огромных объектов космических масштабов. В память советского физика-теоретика А. Фридмана, открывшего новые следствия для космологии в теории относительности, М. Марков назвал сконструированную им модель элементарной частицы фридмоном. Теория фридмонов Маркова - первая попытка создания протяженной модели элементарной частицы не на основе квантовой механики, а в рамках космологического подхода.

"Теория фридмонов, - пишет академик М. Марков,- позволяет рассматривать вселенные как элементарные частицы и элементарные частицы как вселенные, которые при внешней тождественности могут иметь и разнообразнейшие внутренние структуры".

Кажется, что эти строчки взяты из научно-фантастического произведения, а не из статьи всемирно известного ученого.

"Сама возможность такого объединения противоположных свойств, - пишет далее М. Марков, - свойств ультрабольшого и ультрамалого объема, представляется не менее удивительной, чем объединение в одном объекте свойств корпускулы и волны".

Теория М. Маркова дает очень интересную возможность для развития нашего мировоззрения о строении материи.

Что нас ждет в этом плане, например, в квантовой единой теории поля, которую сейчас развивает В. Гейзенберг? Последняя сущность всей материи - "праматерия", представляется им в виде некоторого единого I поля. "В результате завершения моей теории, - пишет В. Гейзенберг, - физика будет вести исследования уже не вглубь, а вширь".

А что дает другой подход к строению материи, связанный с развитием традиционного понятия "состоит из..."?

Появление идеи о том, что пи-мезоны могут состоять из нуклонов и антинуклонов, а нуклоны из кварков, то есть идея о том, что элементарные частицы могут состоять из других, гораздо более тяжелых, по словам академика М. Маркова, "можно расценивать как самое яркое и заметное событие за всю тысячелетнюю историю существования понятий о веществе".

Но можно ли отождествлять кварковую форму материи с первоматерией? Или нужно считать, что кварки, в свою очередь, состоят из более тяжелых частиц? Но тогда "самая элементарная" частица будет иметь бесконечную массу?

"Современная физика, - пишет М. Марков, - дает возможность совершенно по-новому трактовать содержание понятия "состоит из...". Вселенная в целом может оказаться микроскопической частицей. Микроскопическая частица может содержать в себе целую вселенную. Элементарная частица может состоять из огромного числа частиц, вообще говоря, всех родов частиц. В такой концепции нет первоматерии, и иерархия бесконечно разнообразных форм материи как бы замыкается на себя".

Гипотеза М. Маркова - яркое подтверждение мысли выдающегося советского ученого С. Вавилова, который предполагал, что если свойства элементарной частицы многое объясняют в поведении мира в целом, то, I с другой стороны, по общим правилам диалектики мы вправе ожидать, что свойства самих элементарных частиц определяются свойствами мира в целом.

Может быть, "в самых глубинах микромира работают те же силы, которые обеспечивают строение вселенной? - пишет профессор Я. Смородинский. - Эволюция вселенной, в частности, связана с ядерными реакциями, а ее кривизна, быть может, обусловлена потоками нейтрино. Трудно понять взаимосвязи в мире элементарных частиц. Но все больше укрепляется уверенность, что в этом мире нет лишних частиц, что в конце концов величина заряда электрона как-то связана с постоянной закона тяготения, определяющего движения миров, а странное поведение каонов какими-то неведомыми пока нитями связано с рождением галактик.

Так начало книги природы переплетается с ее концом. И ничто не оказывается в ней лишним".