Юрий Чирков - Охота за кварками
Да, какими бы абстрактными материями ни занимались физики-теоретики, ничто человеческое не чуждо и им. Так, многие из них были хорошими спортсменами.
Страстным альпинистом был академик, лауреат Нобелевской премии И. Тамм (1895-1971) (недавнее первое восхождение на Эверест советские альпинисты совершили под руководством сына И. Тамма, тоже физика, доктора наук и тоже неуемного альпиниста).
Н. Бор был в молодости футболистом такой высокой квалификации, что национальная сборная не раз доверяла ему защиту своих ворот. Когда в 1922 году Нобелевский комитет отметил его высокой наградой, одна датская газета писала: "Известному футболисту Н. Бору присуждена Нобелевская премия".
О выдающихся физиках-теоретиках прошлого Н. Боре, В. Паули, Э. Ферми, наших советских - Л. Ландау, И. Тамме, Я. Френкеле, И. Померанчуке можно было бы поведать много интересного. Эти фигуры достойны бронзы и мрамора. Но автору хотелось бы снизить пафос, убрать патетику. И просто рассказать о работе физика-теоретика, живущего среди нас, дать его по возможности в действии. И еще показать, что дорога в микромир, охота за кварками и другими диковинными частицами неожиданно вывела исследователей на бескрайние просторы космоса.
Андрей Линде
Я вышел на станции метро "Юго-Западная" и сел в автобус. Он долго, минут сорок, увозил меня все дальше от центра города. Почти у Московской кольцевой дороги, рядом с лесной рощицей, стоял 16-этажный дом-башня.
Лифт поднял меня на 13-й этаж, я позвонил. Дверь открыл А. Линде, молодой физик-теоретик.
Гипотезу о "горячей" Вселенной выдвинул в 1946 году физик-теоретик Г. Гамов (1904-1968). Он-то первым и заговорил о физике, обусловившей расширение Вселенной.
Гипотеза Г. Гамова, неоднократно уточнявшаяся и выдержавшая экспериментальную проверку, оставляла открытыми вопросы о сверхранних состояниях Вселенной.
Но можно ли и насколько приблизиться к нулевому моменту, моменту "пуска" Вселенной?
Еще десять лет назад сверхплотным веществом считалось вещество с плотностью 10^14 - 10^15 граммов в кубическом сантиметре, с плотностью, незначительно превосходящей ядерную. А как описать состояние материи, в котором Вселенная находилась в начальные доли секунды, было совершенно неясно. Теперь, после раоот А. Линде, А. Старобинского и других (в основном советских) теоретиков, уже удается описать свойства вещества с плотностью, почти на 80 порядков превосходящей ядерную!
Биография А. Линде предельно проста. Родился в 1948 году. В 1972-м окончил физфак МГУ. С 1985-го - сотрудник отдела теоретической физики (руководит им академик В. Гинзбург) Физического института имени П. Н. Лебедева АН СССР (ФИАН), где работает и сейчас В 1978-м вместе со своим бывшим научным руководителем Д. Кпржницем за цикл работ награжден премией имени М. В. Ломоносова АН СССР. В 1983-м защитил докторскую диссертацию на тему "Фазовые переходы в теории элементарных частиц и космология".
Андрей из семьи ученых: отец - известный радиотехник, профессор; мать доктор наук, крупный специалист по космическим лучам.
И семья у А. Линде получилась чисто научной. УКена тоже доктор наук, тоже физик-теоретик, специалист по квантовой гравитации.
Биография А. Линде коротка, совсем несоизмерима ни с предметом его занятий - вся Вселенная, да еще и расширяющаяся! - ни с тем, что сулят его раооты науке.
- В космологии, - рассказывал А. Линде при нашей встрече, - существует много вопросов, ответить на которые прежде даже не пытались. Почему, к примеру, во Вселенной есть вещество и отсутствует антивещество?
Почему Вселенная в больших масштабах очень однородна и изотропна? Подобные вопросы долгое время казались почти метафизическими. И ответ на них обычно базировался на так называемом антропном принципе. Говорилось, что в анизотропной и неоднородной Вселенной, не содержащей избытка вещества над антивеществом, не могла бы возникнуть жизнь, и никто не мог бы задавать подобные вопросы. Такой ответ довольно остроумен, но не вполне удовлетворителен. И объяснить многое из этой кажущейся метафизики смогла только теория элементарных частиц...
В 1922 году советский ученый, ленинградец А. Фридман (1888-1925) предложил модель нестационарной Вселенной. (К сожалению, А. Фридман умер, так и не узнав о научной революции, вызванной двумя его короткими статьями, не узнал он и о том, что его модель была подтверждена наблюдениями американского астронома Э. Хаббла в 1929 году, не узнал он и о присуждении ему посмертно премии имени В. И. Ленина, 1931 год.)
Фридмановская модель "" расширяющейся Вселенной"
объяснила многое, но она ничего не говорила о периоде очень-очень ранней Вселенной, о том, что происходило сразу же после Большого Взрыва. Этот пробел восполнен новым сценарием (наиболее полно он изложен в докторской диссертации А. Линде) "раздувающейся Вселенной", тому отрезку в жизни Вселенной, который предшествовал фридмановскому.
У А. Фридмана темп расширения Вселенной постепенно замедляется. У Линде радиус Вселенной, начиная от минимального, быстро нарастает ("раздувается", как растущий пузырь) по экспоненциальному закону, что напоминает неудержимый рост цен с постоянной годичной скоростью инфляции. Отсюда и другое название для этого периода развития - "инфляционная Вселенная".
Конечно, инфляция не может продолжаться бесконечно долго: все длилось кратчайшие доли секунды, но в них уложились события огромного для Вселенной значения. Вот точные данные, которые не могут не казаться совершенно фантастическими. За время 10^-30 секунды из точечной области размером меньше 10^-33 сантиметра (!) возникли просторы протяженностью в 10 миллиардов световых лет (10^28 сантиметров)!! И все вещество, содержащееся внутри наблюдаемой части нашей Вселенной (10^45 тонн), возникло из крохи, имеющей не более чем К)"5 грамма вещества!!! Противоречия с законом сохранения энергии? Их нет. Все явилось результатом огромной работы, которую совершили гравитационные силы во время раздувания Вселенной.
После завершения этого процесса Вселенная разбилась на большое количество областей. В каждой из них свойства элементарных частиц и законы их взаимодействия друг с другом различны (наш счастливый жребий!). Этих областей мы не видим, так как размеры каждой (в том числе и той, где мы живем) во много раз превышают размеры наблюдаемой нами части Вселенной...
Наша беседа с А. Линде продолжается. То, о чем рассказывает Андрей, очень непросто, и я тут вовсе не пытаюсь притворяться шибко понимающим. Я возбужден не только тем, что воочию вижу, как на листе бумаги под быстрым карандашом А. Линде извивается и трепещет "траектория" эволюционирующей во времени Вселенной. Не только тем, что нити микромира и макромира оказались завязанными в одном хитро запутанном клубке. Больше всего, пожалуй, меня будоражит сидящий против меня за столом Андрей: он сам представляется мне огромной нерешенной загадкой.
Я думаю о необычности его профессии - профессии физика-теоретика, - об исследователях, поневоле вынужденных работать в одиночку ("мы одиночки", несколько раз повторял он) годами - среди библиотечных полок, с редкими вылазками на семинары, где можно выслушать приговор коллег, - вынашивающих свои мысли ("Месяп читаю одни детективы, - признался Андрей, - у меня сейчас творческий тупик"). Думаю и о том, как же ему все-таки удается (какие тут особые приемы, подходы, правила научной "игры") держать Вселенную на кончике пера.
Я соприкоснулся с большой (и профессиональной и личной) тайной," и это взволновало меня. Как вообще может крошка человек, плывущий в головокружительных просторах космоса на небольшом суденышке - Земле, вращающейся вокруг одной из миллиардов звезд, как может человек, заключенный в этой мельчайшей частичке Вселенной, изучать всю ее остальную бескрайнюю часть?
Догадываться о ее прошлом и будущем? И не просто догадываться, но творить твердое знание? И даже замахиваться - сколько научной смелости тут требуется! - на то, чтобы в конце концов объяснить, откуда же берутся эти вселенные?
Нечто по имени Ничто
В нашей беседе с А. Линде очень часто и так ж эдак мелькало, уходило и возвращалось все вновь и вновь одно и то же слово. Как жужжащий шмель, оно то влетало, то вылетало из нашего разговора. Как необходимая приправа, без которой пища не пища, оно имело самое непосредственное отношение к теме, слово это было - вакуум.
Пустоту, мы помним, в науку ввел Демокрит. Его атомы разделены пустотой. И нож, по мнению Демокрита, режет хлеб только потому, что идет через пустое пространство.
Умозрительные (чисто философские) рассуждения Демокрита постепенно обрастали подробностями. Аристотель отрицал пустоту, но она тревожила его воображение, пройти мимо этого понятия крупнейший энциклопедист древности никак не мог. Он писал: "Надо признать, что дело физика - рассмотреть вопрос о пустоте, существует она или пет и в каком виде существует или что она такое..."
