Иэн Сэмпл - В поисках частицы Бога, или Охота на бозон Хиггса
А еще через три месяца наступил настоящий финал — страшный, трагический, с демонстрацией нового ужасного оружия. Утром 6 августа 1945 года американский бомбардировщик “Энола Гэй” освободился от своего 9000-фунтового груза над портовым городом Хиросима на крупнейшем японском острове Хонсю. Груз падал 43 секунды и взорвался на высоте 2000 футов. Внутри бомбы сначала взорвался небольшой обычный заряд вблизи хвостового стабилизатора. Взрыв продвинул к металлическому цилиндру с ураном, расположенному вблизи носовой части бомбы, урановую трубу, соединенную с передней частью снаряда. Когда они встретились и была достигнута критическая масса, из сжатого взрывом инициатора в уран полетели нейтроны. Началась цепная реакция. Первые нейтроны расщепили несколько ядер урана, получившиеся вторичные нейтроны расщепили следующие ядра, нейтронов стало еще больше. По мере того как реакция набирала обороты, высвобождалась огромная энергия, и в конечном итоге бомба разорвалась в небе. “Энола Гэй” отлетел уже почти на двенадцать миль когда его тряхнуло взрывной волной. Через несколько секунд она отразилась от земли, и пришла вторая ударная волна. Экипаж оглянулся назад — город был накрыт облаком, похожим на огромный гриб.
Новости о бомбардировке в тот же день стали известны немецким ученым, которые в начале года были взяты в плен и интернированы в Фарм-Холл, расположенный на окраине Кембриджа. Среди них были Отто Ган и Вернер Гейзенберг. Ган был безутешен. Он чувствовал себя ответственным за гибель сотен тысяч людей. Позже он говорил, что хотел покончить жизнь самоубийством, узнав, что его работы по делению ядер воплотились в реальную бомбу. Расшифровки прослушанных разговоров других ученых, чьи работы сделали возможным создание бомбы, также свидетельствуют об ужасе, их охватившем, и нежелании верить в то, что произошло56.
Вернер Гейзенберг слушал и не верил. Он думал, что потребуются годы, чтобы создать бомбу, и был убежден, что сообщение американцев — пропагандистский трюк. Но оказалось, что он сделал серьезные ошибки в расчете критической массы урана, необходимой для цепной реакции и поэтом переоценил трудности в создании бомбы. В хиросимской бомбе в реакции участвовал только килограмм, или около двух процентов заложенного в нее урана, но этого было достаточно, чтобы уничтожить часть города в несколько квадратных миль и убить десятки тысяч человек.
Обсуждения в Фарм-Холле показали, что пережили ученые, когда выяснились последствия их работы. Отто Ган утешал другого немецкого ученого, Вальтера Герлаха: “Зря вы расстраиваетесь, что не мы сделали урановую бомбу. Я на коленях благодарю Бога за это”. На что Герлах ответил: “Вы не могли остановить работу над бомбой. Я боялся думать о ней, но все-таки думал как об угрозе будущему миру, ведь человек, который угрожает бомбой, сможет добиться всего, что угодно”.
В своем интервью в телевизионном документальном фильме 1980 года Фримен Дайсон, описывая смешанные чувства, испытываемые им в отношении бомбы, как обычно, был честен и беспристрастен: “Я сам чувствую притягательность идеи ядерного оружия. Этому нельзя сопротивляться, если вы подходите к проблеме как ученый. Чувствуете, что это в ваших руках. Получить энергию, питающую звезды. Подчинить ее вашей воле. И для сотворения этих чудес запустить миллионы тонн руды в небо — все это дает людям иллюзию безграничной власти, и все наши беды — в некоторой степени — плата за это. Я бы сказал, что наши чувства можно назвать “техническим тщеславием, которое охватывает людей, когда они видят, что могут сделать мощью своего интеллекта”57.
Бомбардировки Хиросимы, а позже — Нагасаки — привели к тому, что в Бристольском университете был прочитан курс лекций по физике деления ядер и научным аспектам атомной бомбы. Эти лекции посещал и Питер Хиггс. Часть студентов была в восторге от того, какое воздействие работы по ядерной физике оказали на ход истории. Других это отвратило. “Бомбы, сброшенные на Японию некоторых людей втянули в занятия теоретической физикой, но масса других бросили науку”, — говорил позже Хиггс. — Тогда я начал понимать, что происходит, и решил в будущем избегать всего, что имеет отношение к вооружению”.
В конце войны на физику стали смотреть по-новому. Война показала, что открытия в этой области науки непосредственно влияют на ход исторических событий. Цена медлительности, неспособности совершить открытие или использовать его оказалась чрезвычайно велика. Когда народы пришли в себя после войны, физика была возведена на пьедестал. Пришло время новому поколению ученых двинуться дальше в изучении квантового мира и взяться за разгадку природы массы.
Глава 3
Семьдесят девять строк
Как-то в мае 1950 года в пять часов дня Питер Хиггс делал доклад в лондонском Королевском колледже на заседании Максвелловского студенческого общества. После доклада возникла дискуссия, которая так никогда и не кончилась58. Хиггсу тогда было 20 лет, но он уже был президентом этого студенческого общества. Его члены собирались каждую неделю, чтобы обсудить научные вопросы, выходящие за рамки университетских лекций. Тогда, в тот майский день, Хиггс спрашивал себя и своих друзей: смогут ли ученые когда-нибудь в будущем познать законы природы, проникнуть во все ее тайны. Сам он полностью в положительном ответе уверен не был.
Представления ученого, как и любого другого человека, о мире построены на сведениях, которые он накопил за жизнь, — на его жизненном опыте. Эти сведения формируются, когда наши чувства сигналят нашему разуму о том, что происходит вокруг нас. Мы видим какие-то предметы, слышим шум ими произведенный, чувствуем их движение, вдыхаем их запахи, ощущаем вкус. Наш мозг воспринимает все эти сенсорные сигналы и строит на их основе некую модель — наше собственное, очень личное представление о реальности.
А наука — искусство выявления закономерностей в этой реальности. Как отбрасываются тени, когда солнце движется по небу? Что происходит со светом, когда он проходит сквозь призму? В каком направлении вы летите, когда падаете? Научные эксперименты предназначены для того, чтобы отвечать на подобные вопросы. Если эксперименты все время дают один и тот же результат, возможно, за этим кроется важная закономерность. Правильно поставленный эксперимент помогает понять и сформулировать законы природы.
Сомнения Хиггса вполне естественны. Как ученые могут быть уверены, что наблюдения, которые они делают, реальны? Точно ли мы знаем, что наши чувства дают правильную картину физического мира? Безупречна ли работа нашего мозга по превращению наших жизненных наблюдений в представление о мире? “Можно только верить в то, что это так, доказать же это логически нельзя”, — говорил Хиггс. Наш ум способен и подвести нас. А вдруг эксперимент — продукт нашей фантазии, мы вообразили, что сделали его, поверили, что это было в действительности? Мы могли быть введены в заблуждение и увидеть то, что на самом деле не случалось. И тогда нечто, что показалось реальной закономерностью, законом природы, — не более чем игра воображения.
Протокол заседания, проходившего тем майским днем, написан черными чернилами аккуратным почерком на уже пожелтевших страницах тетради в бордовом переплете, которая хранится в архивах Королевского колледжа в Лондоне. Запись начинается с последовательного изложения аргументов Хиггса, а продолжается описанием выедступлений присутствовавших на заседании преподавателей и студентов. “Этот вопрос вызвал острую дискуссию”, — отмечено в протоколе.
Вопрос Хиггса знаком философам. На заре становления современной науки французский философ XVII века Рене Декарт размышлял над двумя серьезными проблемами: что человек способен познать и как он это может сделать. Декарт предположил, что есть злой демон, пытающийся одурачить нас, устраивая мысленные трюки. Если это так, то как же узнать, что есть истина? В чем демон нас не обманет? Декарт считал, что единственное, в чем можно быть уверенным, так это в том, что если мы думаем, размышляем, то уж точно существуем (Cogito ergo sum — Я мыслю, следовательно, я существую)59.
Если бы Декарт на этом остановился, он бы оставил нам в наследство мрачный мир, пронизанный сомнениями и одиночеством. Но он пошел дальше, рассмотрев проблему с другой стороны. Что, если есть доброжелательный Бог, предположил он, который дал нам чувства, позволяющие правильно воспринимать действительность, и мозги, дабы правильно сопоставлять факты? Тогда на картина мира правильна. Если Бог хороший мы можем доверять нашим чувствам и радоваться что мир, который мы видим, и есть мир, который существует.
Хиггс не рассматривал Бога в качестве способа разрешения парадокса. В своем докладе он сказал что ему намного легче было бы поверить в научный результат, если бы множество людей сделали один и тот же эксперимент независимо друг от друга и получили бы одинаковый ответ. Друг Хиггса Майкл Фишер, присутствовавший на докладе, во время дискуссии поднял руку и заявил, что будет искать ответы собственными силами в окружающем его мире и сам сможет их найти. “Я должен полагаться на свои чувства!” — сказал он. Обсуждение зашло в тупик, и был объявлен перерыв.
