• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version

О физике и физиках

71

Полет над квантовой хромодинамикой

Часть первая, вводная

З. К. Силагадзе

Мы привыкли, что чем дальше находятся тела друг от друга, тем слабее они взаимодействуют друг с другом. Как говорит известная пословица, «с глаз долой – из сердца вон». Но кварки ведут себя совсем по-другому: чем ближе они друг к другу, тем слабее их взаимодействие, и наоборот, при увеличении расстояния между кварками, они начинают взаимодействовать все сильнее и сильнее. Неудивительно, что квантовая Хромодинамика (КХД), описывающая такое странное поведение кварков, считается самой совершенной, самой прекрасной физической теорией из всех когда-либо созданных человеком. Пожалуй, только Эйнштейновская Общая теория относительности может сравниться с ней в этом отношении. Но Общая теория относительности (ОТО) не всегда приводит к осмысленным результатам, производя в известных обстоятельствах сингулярности, которые явно указывают на необходимость выхода за рамки данной теории. Например, гравитационный коллапс, который приводит к черной дыре, предсказывает бесконечное увеличение плотности. На самом деле это означает, что на очень маленьких расстояниях вступает в силу некоторая новая физика, не учтенная в ОТО и пока нам неизвестная, которая и остановит бесконечный рост плотности.

Лауреат Нобелевской премии Роберт Лафлин (Robert C. Laughlin) приводит следующую наглядную аналогию.

62cebef65e4c81e9144231d8c8d660cd.jpg

Представим резиновую пленку, на которой лежит тяжелый шар. Шар является аналогом гравитирующего объекта, пленка – аналогом пространства-времени, и ее деформация из-за тяжести шара является аналогом гравитационного поля. Если шар не очень тяжелый, – деформация линейная и углубление в центре пленки тем больше, чем тяжелее шар. Предполагая, что законы упругости справедливы всегда, независимо от величины деформации, приходим к выводу, что углубление всегда будет расти при увеличении тяжести шара. Но на самом деле резиновая пленка в конце концов просто порвется и шар выпадет.

В этом отношении КХД совершенно бесподобная теория: даже если бы не было никакой другой физики, кроме КХД, она бы оставалась самосогласованной и логически непротиворечивой во всех масштабах. Этот удивительный и замечательный факт на самом деле не имеет большого практического значения, так как мы заведомо знаем, что «другая физика» есть. Так что КХД открывает перед нами только одну, хотя и очень богатую и прелестную грань реальности. Почему же тогда мы думаем, что Квантовая Хромодинамика является бесценным жемчугом в сокровищнице человечества? Роль науки в судьбе человеческого рода далеко не однозначна. Это понимали уже две тысячи лет назад:

«Суета сует, сказал Екклезиаст, суета сует – все суета! Что пользы человеку от всех трудов его, которыми трудится он под солнцем? Род проходит, и род приходит, а земля пребывает во веки. Восходит солнце, и заходит солнце, и спешит к месту своему, где оно восходит. Идет ветер к югу и переходит к северу, кружится, кружится на ходу своем и возвращается ветер на круги свои. Все реки текут в море, но море не переполняется: к тому месту, откуда реки текут, они возвращаются, чтобы опять течь. Все вещи – в труде: не может человек пересказать всего; не насытится око зрением, не наполнится ухо слушанием. Что было, то и будет; и что делалось, то и будет делаться, и нет ничего нового под солнцем. Бывает нечто, о чем говорят: "смотри, вот это новое"; но это было уже в веках, бывших прежде нас. Нет памяти о прежнем; да и о том, что будет, не останется памяти у тех, которые будут после. Я, Екклесиаст, был царем над Израилем в Иерусалиме; и предал я сердце мое тому, чтобы исследовать и испытать мудростью все, что делается под небом: это тяжелое занятие дал Бог сынам человеческим, чтобы они упражнялись в нем. Видел я все дела, какие делаются под солнцем, и вот, все – суета и томление духа! Кривое не может сделаться прямым, и чего нет, того нельзя считать. Говорил я с сердцем моим так: вот, я возвеличился и приобрел мудрости больше всех, которые были прежде меня над Иерусалимом, и сердце мое видело много мудрости и знания. И предал я сердце мое тому, чтобы познать мудрость и познать безумие и глупость: узнал, что и это – томление духа; потому что во многой мудрости много печали; и кто умножает познания, умножает скорбь».

Но почему же «древо познания разрушает древо жизни»? Это удивительно и нечестно. Ведь «знание – это сила». Но все станет ясным, если вспомним, что отвечает наука на извечный человеческий вопрос: «Кто мы, откуда мы и куда мы идем?» Мы песчинка, «тварь дрожащая», потерянная на бескрайних просторах Вселенной, никаких особых прав не имеющая. Но это ли есть правда, это ли есть ответ науки? Или это наше непонимание того, что она нам на самом деле говорит? Ведь искусство, например, на тот же самый вопрос (им же поставленный) отвечает по-другому:

f03c55e0ae09d3b297a985e4a325f699.jpg
Картина художника Поля Гогена «Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идём?» 1897 г. Холст, масло. 139,1 x 374,6 см. Музей изящных искусств, Бостон, США

«На правую сторону (Откуда мы?), мы видим младенца и трех девушек – тех, которые ближе всего к вечной тайне. В центре Гоген размышляет о том, кто мы. Здесь две женщины, беседующие о судьбе (или так он их описал), мужчина, выглядевший озабоченным и полуагрессивным, и в середине юноша, срывающий плод опыта. Это невинное и естественное желание человечества жить и искать больше жизни. Ребенок ест фрукт под присмотром удаленного идола – символ нашей потребности в духовности. Вокруг женщины (одна таинственно согнутая над раковиной), и вокруг животные, с которыми мы делим этот мир: коза, кошка и котенок. В заключительной части (Куда мы идем?), прекрасная девушка грустно размышляет о чем-то, и старая женщина готовится к смерти. Ее бледность и белые волосы сообщают нам об этом, но сообщение подчеркнуто присутствием странной белой птицы. Это есть Гогеновский символ жизни после смерти, неизвестности (так же как собака в дальнем правом углу является его символом самого себя)».

И где же место науки на этом празднике жизни? Конечно, в идоле: не зря многие ученые напоминают идолопоклонников. Впрочем, в этом же идоле найдется место и для религии, философии, искусства и для других проявлении духовной жизни общества. И все прекрасно и гармонично, как на полотне Гогена, пока необходимые пропорции соблюдены. Проблемы начинаются лишь тогда, когда на науку возлагают слишком большие надежды, когда она вытесняет все другие компоненты идола. Тогда наука и сама теряет живительную силу, превращаясь в настоящего истукана, своим мертвым взглядом, наводящим ужас в сердцах. Лев Толстой очень ярко выразил эту неспособность науки ответить на самые важные для человека вопросы, дать ему опору в жизни:

«Давно уже рассказана восточная басня про путника, застигнутого в степи разъяренным зверем. Спасаясь от зверя, путник вскакивает в безводный колодезь, но на дне колодца видит дракона, разинувшего пасть, чтобы пожрать его. И несчастный, не смея вылезть, чтобы не погибнуть от разъяренного зверя, не смея и спрыгнуть на дно колодца, чтобы не быть пожранным драконом, ухватывается за ветви растущего в расщелинах колодца дикого куста и держится на нем. Руки его ослабевают, и он чувствует, что скоро должен будет отдаться погибели, с обеих сторон ждущей его; но он все держится, и пока он держится, он оглядывается и видит, что две мыши, одна черная, другая белая, равномерно обходя стволину куста, на котором он висит, подтачивают ее. Вот-вот сам собой обломится и оборвется куст, и он упадет в пасть дракону. Путник видит это и знает, что он неминуемо погибнет; но пока он висит, он ищет вокруг себя и находит на листьях куста капли меда, достает их языком и лижет их. Так и я держусь за ветки жизни, зная, что неминуемо ждет дракон смерти, готовый растерзать меня, и не могу понять, зачем я попал на это мучение. И я пытаюсь сосать тот мед, который прежде утешал меня; но этот мед уже не радует меня, а белая и черная мышь – день и ночь – подтачивают ветку, за которую я держусь. Я ясно вижу дракона, и мед уже не сладок мне. Я вижу одно – неизбежного дракона и мышей, – и не могу отвратить от них взор. И это не басня, а это истинная, неоспоримая и всякому понятная правда».

«Но, может быть, я просмотрел что-нибудь, не понял чего-нибудь? – несколько раз говорил я себе. – Не может же быть, чтобы это состояние отчаяния было свойственно людям. И я искал ответы на мои вопросы во всех тех знаниях, которые приобрели люди. И я мучительно и долго искал и не из праздного любопытства, не вяло искал, но искал мучительно, упорно, дни и ночи, искал, как ищет погибающий человек спасенья, – и ничего не нашел».

«Я искал во всех знаниях и не только не нашел, но убедился, что все те, которые так же, как и я, искали в знании, точно также ничего не нашли. И не только не нашли, но ясно признали, тог же самое, что приводило меня в отчаяние: бессмыслица жизни есть единственное несомненное знание, доступное человеку». Трогательный рассказ американского писателя Даниэла Киза Цветы для Элджернона иллюстрирует отчаянную догадку Толстого, что один только интеллект не может дать человеку счастья и ощущения смысла жизни. Главный герой романа – слабоумный, который благодаря волшебству науки превращается в гения и в каждый день открывает себе новые миры, о существовании которых он раньше и не подозревал. Но это не приносит ему счастья. Он убеждается, что «человек, обладающий разумом, но лишенный способности любить и быть любимым, обречен на интеллектуальную и моральную катастрофу, а может быть, и на тяжелое психическое заболевание ... замкнутый на себе мозг не способен дать окружающим ничего, только боль и насилие».

Но если наука на своем месте, она действительно сила. Причем сила, дающая и утверждающая жизнь, а не отнимающая ее. Она раскрывает красоту этого мира, где все загадочным образом взаимосвязано. Она обнаруживает неожиданную глубину в самых простых вещах. Квантовая Хромодинамика в этом отношении хороший пример. Она прекрасна и совершенна, потому что основана на глубоких и общих принципах, таких как квантовая механика, специальная теория относительности и калибровочная симметрия. О них мы поговорим следующий раз.
comments powered by HyperComments