Время вспять, или Физик, физик, где ты был - [169]

В течение последних сорока лет во всех перечисленных выше областях науки теория и эксперимент быстро двигались вперед, стимулируя друг друга, разрабатывая новые орудия и улучшая старые. В атомной физике новая техника коротких волн, унаследованная от радара, позволила обнаружить в тонкой структуре атома водорода аномалию малых размеров, но громадного значения, так как теория этой структуры считалась незыблемым оплотом союза квантов и относительности. В этой аномалии, вместе с другой такого же порядка в магнитных свойствах электрона, скрывался ключ к непонятным и невыносимым бесконечностям квантовой электродинамики.

Ободренные экспериментом теоретики осмелились, наконец, вычитать одну бесконечность из другой и таким путем извлекать конечные результаты, соответствующие наблюдаемым аномалиям. Отсюда вышла теория ренормализации, которая затем распространилась на другие области теоретической физики. Изобрели диаграммы, с помощью которых велись вычисления, прежде безнадежные, иногда очень отдаленные от квантовой электродинамики.

Крошечные ядерные моменты, возбужденные надлежащим образом, испускали сигналы, наблюдение которых (под названием ядерный магнитный резонанс, или ЯМР) обратилось в одно из самых „проницательных“ орудий для изучения свойств сплошной материи, позже биологических молекул, и, наконец, дало ЯМР-томографию, которая видит насквозь сердца и чресла людей.

Физика твердого тела, в особенности изучение так называемых полупроводников, привела к самой фантастической революции нашего времени, через изобретение транзистора и его наследника микроскопического „чипса“, которые умножили возможности компьютеров во много миллионов раз.

Решили загадку сверхпроводимости и обнаружили одновременно новую породу сверхпроводников. Теория хорошо объяснила и практика широко использовала их технические качества для реализации гораздо более сильных магнитных полей при несравнимо меньшем расходе электрической энергии.

Совсем недавно открыли совершенно новую породу сверхпроводников с критической температурой выше жидкого азота, свойства которых еще не поняты основательно до сих пор (1988 год). Оптику воскресили сперва через остроумную комбинацию поляризованного света и радиочастотных полей, но еще больше благодаря изобретению лазера, который скоро научились перестраивать, что произвело революцию в спектроскопии и создало новую науку — нелинейную оптику. Применение лазера в голографии, офтальмологии и других областях медицинской практики, и конечно, увы, к вооружению, бесконечны.

Открыли частицу Юкавы, которая оказалась не той, что думали; доказали реальность нейтрино и открыли, что в слабых взаимодействиях догма сохранения четности нарушалась, причем очень сильно.

Энергия ускорителей увеличилась на три порядка, создавая целый рой эфемерных частиц, которые с трудом укладывались в теоретические схемы. Обратимость времени в нашей жизни нарушается повседневно. На микроскопической шкале она была догмой, как и четность, но тоже нарушаемой, хотя гораздо слабее. Появились изощренные теории, которые намеренно отказывались от попыток описать реальность с какой-либо точностью и которые для неспециалиста, пишущего эти строки, могли быть выражены утверждением „все содержится во всем“.

Затем, благодаря нескольким прекрасным открытиям, экспериментальным и теоретическим, сделанным за последние пятнадцать лет, все более или менее пришло в порядок, по крайней мере, до поры до времени. Существует теперь совокупность теорий, опирающихся на бесспорные экспериментальные факты, которая носит название „стандартной модели“. В этой модели существуют два типа первичных составляющих материи: во-первых, „кварки“, по три на нуклон, которые подвержены так называемым „сильным взаимодействиям“ и описываются теоретически „квантовой хромо-динамикой“; во-вторых, „лептоны“, которые взаимодействуют друг с другом, а также с кварками в рамках так называемой „электрослабой“ теории — слиянии квантовой электродинамики и теории слабых взаимодействий. Мечта теоретиков элементарных частиц это слияние квантовой хромодинамики и электрослабой теории в одно целое в рамках так называемого „великого объединения“. Они полагают, что такая теория дала бы правильное описание сущности вещей в самом начале после рождения невозможно горячей Вселенной, сразу после так называемого „большого взрыва“ (Big Bang). Но за „великим объединением“ мерцает еще одна возможность: старая мечта Эйнштейна — слияние всех физических теорий с тяготением.

Физика конденсированного состояния не осталась позади. Новые понятия ниспровергли существующую теорию фазовых переходов и показали, что за бесконечным разнообразием физических явлений вблизи фазовых переходов таится одно и то же поведение. Эти предсказания теории были проверены экспериментом с большой точностью. Для изучения конденсированного состояния были созданы новые методы и орудия; во-первых, конечно, лазер, а также дифракция медленных нейтронов и электронов, ЯМР и многие другие. Большое внимание привлекли двумерные системы, самым важным, но не единственным, примером которых являются поверхности. Замечательные возможности в этом направлении представляет недавно появившийся „сканирующий туннельный“ микроскоп. Наконец, беспорядочные системы всякого рода приобрели большую теоретическую и экспериментальную важность.