Генрих Волков - У колыбели науки
Легко понять, что классическая физика вполне удовлетворялась концепцией атомизма, в рамках ее представлений эта теория была абсолютно верной и весьма продуктивной.
Философская система Демокрита явилась словно преддверием механистической картины мироздания, созданной наукой XVII—XIX веков. Ее предельный детерминизм и рационализм вполне соответствовал убежденности естествоиспытателей нового времени, что все процессы и явления могут быть сведены к простейшим, элементарным формам движения и объяснены из них.
Велик гипноз этой убежденности, идущей от великого античного атомиста!
Даже тогда, когда оказалось, что атом на самом деле делим, когда возникли теория относительности и квантовая теория, надежда и вера в наличие «последних основ» мироздания — в виде ли «самых» элементарных частиц или в виде окончательной постижимости всех свойств атома в немногих математических константах и аксиомах — продолжала жить. Вселенная Демокрита, построенная из элементарных и неделимых далее кирпичиков, допускает полное описание ее в математических уравнениях, познание ее «до конца», до последних основ. И в соответствии с этим известный математик Д. Гилберт писал в 1915 году: «Мы видим, что не только наши представления о пространстве и времени меняются коренным образом по теории Эйнштейна, но я убежден также, что основные уравнения ее дадут возможность проникнуть в самые сокровенные процессы, происходящие внутри атома, и, что особенно важно, станет осуществимым свести все физические постоянные к математическим постоянным, а это, в свою очередь, показывает, что приближается принципиальная возможность сделать из физики науку такого рода, как геометрия…»[102]
Физики все еще надеются добраться «до дна» в строении материи.
Даже такой крупный физик, как Вернер Гейзенберг, в ряде своих статей проводит мысль о том, что в «конце пути» физикой может быть найдено «простое уравнение», дающее «математическое представление всей материи, а не какого-либо определенного вида элементарных частиц или полей»[103]. Можно надеяться, пишет он, что «благодаря согласованию экспериментов в области элементарных частиц наивысоких энергий с математическим анализом их результатов когда-нибудь удастся прийти к полному пониманию единства материи. Выражение «полное понимание» означало бы, что формы материи — в том смысле приблизительно, в каком употреблял этот термин в своей философии Аристотель, — оказались бы выводами, то есть решениями замкнутой математической схемы, отображающей закон природы для материи»[104].
Но чем дальше углубляются мысль и эксперимент исследователей в строение микромира, тем все очевиднее становится иллюзорность претензий свести все богатство процессов и явлений мироздания к немногим формулам и выводам. Они, эти претензии, оказываются не более как физико-математическим фетишизмом, имеющим глубокую историческую традицию не только в атомистике Демокрита, но и в числовой символике пифагорейцев, и в аксиоматике Эвклида.
Несмотря на всю кажущуюся самоочевидность ленинской идеи о неисчерпаемости материи, высказанной еще в 1908 году, она весьма трудно усваивается современной физикой, если говорить о ее западных представителях.
Если идея неисчерпаемости материи и принималась современными сторонниками аксиоматизации познания природы, то только в том духе, что простейшая материальная система содержит в себе еще более простую, более элементарную, и так до бесконечности.
«Осечка» в таких представлениях появилась уже при изучении свойств нуклона. Оказалось, что менее массивная, чем нуклон, частица должна иметь радиус, по порядку величины совпадающий с радиусом самого нуклона. Значит ли это, однако, что нуклон и есть последняя элементарная частица?
Нуклон принадлежит к семейству сильно взаимодействующих частиц, получивших название адронов. Как обстоит дело с ними? «Сегодня мы почти уверены в том, что существует бесконечное число таких частиц и что число адронов зависит только от времени и растущего могущества экспериментаторов. В любом случае даже известное на сегодняшний день число адронов слишком велико, чтобы все их можно считать элементарными»[105].
Но, быть может, в будущем будет найдена искомая элементарная частица? Быть может, на эту роль претендуют кварки?[106] Но кварки не могут существовать вне связи с другими частицами.
Та же самая ситуация с адронами. Адрон не функционирует самостоятельно. Его «жизнь» включена в существование целого семейства адронов. В этом семействе царит, по словам Джеффри Чу, «ядерная демократия», то есть ни одна из частиц не занимает особого центрального положения. Число возможных сочетаний, возможных структур, «степеней свободы» в семействах адронов бесконечно. И, значит, на этом пути нас также ожидает разочарование в поисках «последнего кирпичика» мироздания.
Советский физик академик М. А. Марков, анализируя явление «ядерной демократии», делает вывод, что она распространяется на все элементарные частицы. «Протон и нейтрон своим существованием обязаны всем остальным частицам, но то же самое можно сказать о других элементарных частицах. В известном смысле можно сформулировать тезис, что «Все» (то есть каждая элементарная частица) состоит из «Всего» (то есть всех элементарных частиц). Конечно, ничего подобного не было за всю предыдущую историю атомизма»[107].
Верно, не было, если атомизм вести только от Левкиппа — Демокрита. Но буквально эта формулировка: «Все состоит из всего» — составляет ядро концепции Анаксагора, как мы уже могли в этом убедиться.
В рамки концепции Анаксагора укладывается и другое поразительное явление во внутриядерном мире, осмысленное лишь в самые последние годы. Сущность его состоит в следующем. Известно, что в результате сильного взаимодействия тяжелых частиц, составляющих систему, например, кварков, ее общая масса уменьшается за счет различного вида излучений. Поэтому хотя нуклон и состоит из трех кварков, но обладает меньшей, чем они, массой[108].
Следовательно, в определенном смысле можно сказать, что не нуклоны состоят из кварков, а кварки состоят из нуклонов. И, напротив, все более и более «элементарные» частицы будут обладать все большей и большей массой!
Очевидно, в исследовании микромира современная физика дошла до такого порога, за пределами которого структурная сложность вновь открываемых частиц и процессов будет не уменьшаться, а возрастать.
Если развить эту мысль применительно к так называемым замкнутым, или «почти» замкнутым, вселенным Фридмана, то возникает поистине фантастическая ситуация: экспериментатор, находящийся вдали от центра «почти» замкнутого мира, воспринимает его как микроскопический объект, хотя внутри его может содержаться целая вселенная со своими разнообразными галактиками. «Мы видим, что современная физика 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… Сама возможность такого объединения противоположных свойств — свойств ультрабольшого и ультрамалого объекта, ультрамакроскопического и ультрамикроскопического представляется не менее удивительной, чем объединение в одном объеме свойств корпускулы и волны»[109].
Так, чуть ли не реальные черты приобретает образ, рожденный поэтической фантазией Валерия Брюсова еще в 20-х годах нашего века:
Быть может, эти электроны —
Миры, где пять материков,
Искусства, знанья, войны, троны
И память сорока веков!
Еще, быть может, каждый атом —
Вселенная, где сто планет;
Там все, что здесь, в объеме сжатом,
Но также то, чего здесь нет[110].
М. А. Марков опять-таки склонен считать этот парадокс достоянием лишь нашего времени, революционизирующим представления о веществе за всю его «тысячелетнюю историю». Но вспомним Анаксагора. Разве не тот же самый парадокс он высказал (разумеется, в чисто умозрительной и наивной форме) словами: «…В отношении к большому всегда есть большее. И оно равно малому по количеству. Сама же по себе вещь и велика и мала». Эту мысль можно пояснить так: если материя бесконечна и в макро- и в микронаправлениях, то любое «самое» малое столь же бесконечно велико, как и любое «большое».
У Анаксагора мы находим и более конкретную разработку этого парадокса. Поскольку «каждая частица представляет собой смесь, аналогичную всему мирозданию», то: «…Нужно считать, что во всем, состоящем из соединения вещей, есть всевозможные и многочисленные вещи, имеющие семена всех вещей и всевозможные формы, цвета и вкусы. И там из соединения образуются люди и другие одушевленные животные. И у людей там есть населенные города и обработанные поля, как и у нас, и солнце у них есть, и луна, и все прочее, как и у нас, и земля производит для них всяческие разнообразные плоды, лучшие из которых они приносят в свои дома для поддержания своей жизни»[111]. Миры эти, однако, не подобны друг другу, так, как согласно Анаксагору, «ни одно тело не подобно другому»[112].
