Кварки, протоны, Вселенная - [2]
Во-вторых, свойства объектов, с которыми физик встречается на микроуровне, настолько сложны и многогранны, что привычных образов окружающего нас обычного мира не хватает для их описания. Это все равно, что с помощью букв и нотных знаков попытаться растолковать человеку, глухому от рождения, всю прелесть музыкального произведения. Наша интуиция отказывается служить в микромире, где надо быть готовым встретиться с фактами, которые кажутся порой несовместимыми со здравым смыслом. Не следует только забывать, что «здравый смысл» — это всего лишь основанная на опыте привычка видеть ход вещей в определенном свете, привычка, которая при встрече с новыми явлениями может и подвести. Нелегко привыкнуть, например, к выводу теории относительности о расширении пространства и времени, трудно представить себе пространство, в котором нет ни правого, ни левого. А как согласовать со здравым смыслом вытекающий из опытов вывод о том, что внутри протона есть мезон, а сам мезон, в свою очередь, содержит протон?
И тем не менее ведь сами-то ученые используют в своей работе какие-то наглядные образы и аналогии. Неужели их нельзя растолковать человеку, который усвоил основы школьной физики? При условии, конечно, что он не ждет готового ответа, который остается лишь запомнить, а будет размышлять, сопоставлять, сравнивать.
Мне очень захотелось совершить эту попытку. Но все оказалось значительно сложнее, чем я себе представлял. Потребовалось несколько лет, чтобы сначала в лекциях и журнальных статьях, а затем уже в объемистой рукописи так обработать и отшлифовать материал, чтобы из него получилась научно-популярная книга. Книга эта, которую я теперь предлагаю на суд читателя, представляет собой очерки о самых трудных, во многом еще спорных, загадочных и вместе с тем очень важных, принципиальных вопросах современной физики, связывающих микромир с космосом.
Читатель узнает о вещах и явлениях, которые с первого взгляда могут показаться ему просто невозможными, противоречащими законам логики,— о рождении Вселенной из точки, о бесконечном мире с конечным объемом, об объектах, части которых больше целого, о микрочастицах, содержащих внутри себя тела космических размеров, о движении без энергии... Впрочем, развитие науки не раз передвигало границы между возможным и невозможным. Идея ученых о шарообразности Земли когда-то тоже казалась «очевидной нелепостью».
Один из моих знакомых физиков как-то заметил, что книга о проблемах современной науки должна писаться таким образом, чтобы озадаченный вначале и, возможно, даже несколько рассерженный читатель с мыслью «ну, этого просто не может быть» устремился бы в глубь текста с целью уличить автора в ошибках и по мере приближения к концу книги постепенно превращался в союзника автора. Мне бы очень хотелось, чтобы после прочтения книги у читателя возникла цельная картина строения окружающего нас мира: от суперэлементарных частиц — кварков — до самого большого из всех известных нам космических объектов, который называют «наша Вселенная». И чтобы читатель понял, что открытые и предсказываемые наукой удивительные и невероятные явления означают лишь более глубокое проникновение в природу, отражение новых, неожиданных граней неисчерпаемого материального мира, где нас ждет много всяких диковин.
О трудных и парадоксальных проблемах я старался рассказать с разных точек зрения. Поэтому кое-где в книге есть повторения, но они помогают лучше понять суть дела.
Когда заходит речь о самом большом и самом малом, где нашим знаниям противостоит область загадочного и неизвестного, никак нельзя обойтись без философии. И мы без нее не обойдемся: в основе наших рассуждений лежит диалектический материализм, по поводу которого один из его основоположников, Фридрих Энгельс, говорил, кстати, что это не свод застывших, раз и навсегда установленных правил, а живой, динамичный метод, чутко откликающийся на каждое фундаментальное открытие в естествознании. Наше понимание пространства, времени, материи становится все более общим и вместе с тем все более точным. Как и естественные науки, марксистская философия развивается: в ней возникают новые проблемы и новые их решения.
ГЛАВА ВТОРАЯ,
в которой рассказывается об истории открытия атомов и) элементарных частиц и делается попытка объяснить, каким образом в протоне оказывается мезон, а в мезоне — протон
Еще со школьной скамьи нам известно, что вещество — твердые тела, жидкости, газы — все это состоит из атомов. В свою очередь, каждый атом — это как бы маленькая солнечная система: в центре солнце-ядро, вокруг вращаются планеты-электроны. Сегодня эту схему можно встретить даже на политических плакатах.
Размеры атома чрезвычайно малы. Он в десятки миллиардов раз мельче макового зернышка, а его ядро еще в десятки тысяч раз мельче. Ультрамикроскопические пылинки, почти точки! Но ведь это означает, что окружающие нас тела и мы сами состоим в основном из пустоты! И как ни удивительно, но это факт! В исчезающе малом объеме ядра заключена практически вся масса атома, на вращающиеся планеты-электроны приходятся лишь сотые доли процента. Плотность ядерного вещества в десять триллионов раз превосходит плотность стали.
