Владимир Карцев - Приключение великих уравнений
Ну, а если монополей нет и они не будут найдены? Ведь вполне возможно, что поиски "монопольной" красоты не имеют под собой почвы и сама вожделенная симметрия уравнений Максвелла иллюзорна.
Видимо, "закрытие" монополей будет не меньшим праздником для физиков, чем их возможное открытие. Для того чтобы наложить окончательный безапелляционный "запрет" на существование монополей, потребуется выработать какие-то новые физические принципы, заново пересмотреть всю теорию электромагнитных явлений. Сегодняшние представления в большой мере поддерживаются интуитивной убежденностью в равноправии электрических и магнитных явлений. Именно этой интуитивной убежденностью и вызваны наши поиски симметрии максвелловых уравнений.
Но если окажется, что уравнения все же умнее нас, в чем был убежден Генрих Герц, то на все, даже самое очевидное, придется посмотреть с новых позиций на этот раз с позиций уже принципиального "неравноправия" электрических и магнитных явлений.
Пока уравнения стоят незыблемо...
Правда, позиции их ослабляются еще и с другой стороны. В последнее время среди физиков начинает утверждаться еретическая мысль: заряд электрона, зарядовая единица, основной кирпичик электронной и квантовой теорий - вовсе не так элементарен и неделим, как казалось в начале века.
Чем больше становится ускорителей, тем больше открывают новых "элементарных" частиц.
Прошли те времена, когда элементарные частицы насчитывали в своем семействе два члена: электрон и протон. То был золотой век электромагнитных теорий, когда все в мире, казалось, можно было объяснить электромагнитными взаимодействиями.
Затем был открыт позитрон - положительный электрон. Первая античастица. Теллер ввел термин "антимир":
Далеко, за атмосферой,
Есть район пустынный, звездный,
На вершине антитела
Проживает Анти-Теллер.
Раз утром гулял он у моря
И видит - сосуд подплывает.
Вдруг верхняя крышка открылась
Пришелец с Земли вылезает.
Они подбежали друг к другу
И правые руки пожали.
На месте их встречи тотчас же
Лишь гамма-лучи побежали.
"Электромагнитный мир" рухнул, когда был открыт нейтрон (Чадвик, 1932 г.) - электрически нейтральная частица с массой протона, принципиально не способная ввиду отсутствия заряда на электромагнитное взаимодействие.
Затем - всего за 25 лет - еще тридцать "элементарных" частиц.
В 1947 году появились "странные" частицы с особым, неэлектрическим видом заряда, не подчиняющиеся законам сохранения, - К-мезоны и гипероны. Затем мюон, "тяжелый электрон", эквивалентный электрону по свойствам, но тяжелее его в 208 раз. Зачем нужна такая частица, когда уже есть электрон? "Посмотрите на мюон, - говорил один видный физик. - Кем и когда заказана эта частица?"
А ведь были еще лептоны, андроны, барионы, анти-барионы, гипероны, резонансы.
Каждый год - десяток новых частиц. Уже - неслыханное дело! - не хватает букв всех алфавитов для их обозначения. Физики считают, что общее число "элементарных" частиц перевалило за несколько тысяч. Не многовато ли для "элементарных"?.
Не мудрено, что нашлись ученые, решившие покончить с беспорядком в мире частиц и свести их все к комбинациям "поистине элементарных" частиц.
И тут появились "кварки". Частицы, отрицающие и электрические и магнитные единичные заряды. Кварки - против монополей.
Кварк - по-немецки - творог, в переносном смысле - чепуха. Название взято американцем М. Гелл-Маном из романа английского писателя Джойса "Поминки по Финнегану".
Нейтрон? О, это очень просто: Он является частью фундаментального октета со спином 1/2, лептонным числом 0 и странностью 0. В общем, возьмите несколько кварков, и он - перед вами!
Из сборника "физики продолжают шутить".
...Финнеган (а может быть, и не Финнеган, а вытеснивший его из жизни Хэмфри Эквикер, понять из романа трудновато) в бреду, ему чудится, что он вовсе не бедный горбун-трактирщик, а древний король Марк, у которого племянник Тристан, рыцарь короля Артура, отнял прекрасную Изольду. Марк гонится за беглецами на корабле, преследуемом кричащими чайками (а может быть, это вовсе и не чайки, а судьи). Злобные крики чаек сливаются в бессвязную песню:
"Три кварка для мистера Марка! Вот он весь без прикрас - в чем мать родила! Будет забавно увидеть, как охотится он за своими штанами в парке, как ловит рубашку. Он смешной старый петух, который когда-то шлепнулся из Ноева ковчега. А Тристан - молодой щеголь, который настигнет Изольду и овладеет ею, не моргнув глазом. Три кварка, три кварка, три кварка!"
Итак, нечто "бредовое, чепуховое, немыслимое, абсурдное, невообразимое" вот что такое кварки. И это в большой мере оправданно, потому что свойства частиц, придуманных Гелл-Маном, никак не назовешь заурядными.
И первое, самое дикое - заряд кварка не равен единице (заряду электрона) и не кратен ему! Один из квар-ков обладает зарядом +2/3, другой -1/3!
И еще масса других безумных свойств - но здесь уже не наша тема. Один пример: для того, чтобы составить всего один протон, нужны три кварка массой в 30 (!) протонов.
Кварки ищутся не менее настойчиво, чем монополи. И с тем же успехом. (Такая же участь у поисков "тузов" - частиц столь же необычных, как и кварки, придуманных немецким физиком Цвейгом.)
Ищут на ускорителях. Ищут в космосе. Уже при запуске первой двенадцатитонной орбитальной лаборатории "Протон-1" в 1965 году "Правда" сообщила:
"...В будущем открывается возможность для решения одной из фундаментальных задач - поиска элементарных частиц, в частности, предсказываемых теорией так называемых кварков..."
Ищут на далеких звездах, где излучаются частицы громадных энергий, способные создать "кварко-атомы", в которых вокруг протона вращается не электрон, а кварк.
Ищут физики и астрономы.
Ищут зоологи и биологи. Известно, что некоторые растения могут избирательно потреблять элементы из почвы. Нет ли растений - поедателей и накопителей кварков?
Вообще, если бы кварки на Земле были, их было бы нетрудно отыскать - ведь из-за своего дробного заряда они не могут ни к чему присоединиться. Как выразился профессор А. С. Компанеец, "кварк непременно валяется у нас под ногами, если он когда-либо вообще был. Но никто не сумел пока найти его".
В 1969 году журнал "Физикс тудей" сообщил, что на Международной конференции по космическим лучам, проводившейся в Будапеште, сиднейский физик Чарлз Маккаскер сообщил о "пойманном" им следе кварка. Ученые лихорадочно проверяют опыты Маккаскера. Пока новых сообщений, подтверждающих сенсационное открытие или опровергающих его, нет.
Итак, ни монополи, ни кварки еще не найдены, и еретические веяния никак не затрагивают уравнений Максвелла и основанных на них теорий.
Но стоит ли бояться "ереси"?
Ведь любое открытие, уточняющее картину мира, неизбежно приведет отнюдь не к краху, а к упрочению, укреплению уравнений Максвелла.
Единственное, что может "случиться", - то, что будут вскрыты какие-то более глубокие закономерности, будет построена еще более общая теория.
Теория, частным случаем которой обязательно будут уравнения Максвелла.
Уравнения Максвелла, сами бывшие в свое время достаточно "безумными", не боятся новых, даже самых неожиданных открытий. А новые открытия еще и еще раз подтвердят правильность ленинских слов:
"Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней..."22.
1 Интересно, что этот узор так же характерен для данного человека, как, скажем, отпечатки его пальцев, или "отпечатки голоса". Так что по полю человека его можно было бы легко идентифицировать - какая находка для пишущего научно-фантастические детективы!
2 Позже граф Эссекс возглавил дворцовый заговор и был в том изобличен. Судьи пытались смягчить его участь, оправдывая его молодой горячностью, обидой на королеву. Но смертный приговор был все же вынесен - его добился друг Эссекса, всегда пользовавшийся его покровительством, - знаменитый философ Фрэнсис Бэкон. (Мы еще не раз вернемся к этой мрачной и величественной фигуре.)
3 О том, что собой представлял прежний насквозь схоластический аристотелевский метод, с которым Гильберт вел борьбу, можно судить по ироническим строкам из шекспировских "Виндзорских насмешниц":
Эванс. Что такое lapis, Вильям?
Вильям. Камень.
Эванс. А камень - что такое?
Вильям. Ну, булыжник.
Эванс. Нет, камень - это lapis. Запомни раз навсегда.
4 Конечно, "сферу действия" Гильберт понимает еще совершенно не в том материалистическом смысле, как это сделали развившие взгляды Гильберта Фарадей, Максвелл и физики более позднего времени, которые толковали поле как особую форму материи.
5 Он отнял молнию у небес и власть у тиранов (лат.). Надпись, вырезанная на бюсте Б Франклина работы скульптора А. Гудона.
6 Трудно было, конечно, потомкам Франклина провести его юбилей во "франклиновом ключе". Однако проведенное в 1967 году в Филадельфии празднование 261-й годовщины со дня рождения Франклина явно удовлетворило этому условию. Во-первых, был испечен грандиозный юбилейный торт, в который, как положено, была воткнута 261 свеча, по числу истекших лет. Свечи были электрические, причем зажжены они были при помощи особого электронного Устройства, срабатывавшего от пойманного им луча. Луч был совсем не прост - он шел от далекой звезды Гамма Андромеды, располагающейся от нас на чудовищном расстоянии - 261 световой год! Луч, зажегший свечи на юбилейном торте, покинул свою звезду как раз во время рождения Франклина, 261 год назад!
