Ирина Радунская - Кванты и музы

Рано утром я взял с собой Рея и своего младшего сына Филиппа, и мы начали продираться сквозь кусты. На верхушке склона у меня появилось чувство, что сейчас мы увидим что-то важное. Карабкаясь вниз, я, смеясь, сказал Рею:

— Вот здесь-то мы и найдём череп.

Не успел я окончить фразу, как мой взгляд случайно упал на несколько обломков костей в маленьком разрытом овражке. Череп!

Это действительно был череп — человеческий череп. Наконец мы нашли то, что наши бесчисленные предшественники искали больше столетия».

Так Луис Лики пишет о замечательном открытии — своей драгоценной находке, которую он обнаружил близ ущелья Олдовай, где вёл систематические раскопки в течение тридцати лет…

Неизвестно, прячется ли тайна элементарных частиц где-то далеко, за пределами района современных поисков… Или она подстерегает учёных рядом, где они ищут уже много лет…

Прошли десятилетия с тех пор, как В.И. Ленин сказал провидческую фразу: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом». Сомнений не осталось — да, электрон, элементарные частицы не элементарны! Каковы доказательства этой дерзкой мысли?

Одно из самых убедительных — то, что при столкновении двух частиц возникают новые. Опыты по рассеянию ускоренных частиц показали: каждый протон и нейтрон подобно атому имеют своё маленькое ядро, окружённое «атмосферой» из элементарных частиц другого типа — мезонов.

Физики фактически повторяли опыты Резерфорда, но совершенно иными инструментами. У Резерфорда были снаряды малой мощности (альфа-частицы), и он проник лишь в атом. Новые, более мощные «снаряды» (протоны больших энергий) помогли физикам проникнуть ещё дальше — в глубь ядра. И в том, и в другом случае «снаряды» рассеивались сильнее, чем если бы мишень была однородным, сплошным телом. Одинаковым был и вывод: масса мишени (протона и нейтрона) не размазана по её объёму, а сосредоточена вблизи её центра в чрезвычайно малом объёме, как масса атома в его ядре.

Чтобы не путать его с атомным, ядро протона и нейтрона называют теперь словом «керн». В немецком языке это слово обозначает «ядро» или «косточку» ягоды.

Казалось бы, куда дальше? Но наука не знает успокоенности. Теперь физики стремятся узнать: как устроен керн? Недавно были опубликованы первые результаты.

Выяснилось, что и керн — это не сплошное однородное тело.

Снова была использована идея опыта Резерфорда, но снарядами на этот раз были электроны. Электроныснаряды мчались на штурм со скоростью, лишь на одну трёхмиллионную долю меньшей, чем скорость света. Снаряды проникли внутрь керна. Даже из грубого анализа результатов было ясно, что керн не представляет собой однородное тело: рассеяние электронов на керне оказалось очень большим!

Когда закончились расчёты и была точно воссоздана картина рассеяния электронов на атомах мишени, рассчитаны углы и энергии, настала пора удивления. Результаты оказались такими, как если бы внутри керна находились… три сверхмалые частицы! Сразу же возникла мысль — может быть, эти новые частицы и есть таинственные кварки? Возможность их существования была предсказана теорией. В последние годы о них много пишут научные журналы всего мира.

Сейчас, пожалуй, нет ни одного крупного физического института, изучающего элементарные частицы, где не готовились бы к поискам или уже не искали загадочные сверхэлементарные крупицы материи. Одиночных кварков пока, тем не менее, найти не удалось. Теория говорит о том, что внутри многих микрочастиц они должны существовать именно тройками. Действительно ли внутри керна существуют кварки? Многие физики склонны думать именно таким образом.(В современной физике кварки получили полное признание: они оказались не менее реальными, чем электроны и протоны. Их свойства изучает квантовая хромодинамика. Оказалось, что кварки бывают шести типов, причём всё обычное вещество «сделано» из кварков двух типов, а для чего нужны остальные — не ясно. По мере изучения кварков некоторые учёные высказывают предположения о сложной внутренней структуре самих кварков и о существовании ещё более элементарных частиц! — Прим. В.Г. Сурдина)

Итак, учёные окончательно убедились в неисчерпаемости элементарных частиц.

Как же обстоят дела с самим электроном? Физики не выпускают его из поля зрения. Но в его строении всё ещё много неясного. Эта первая из открывшихся людям элементарных частиц оказалась крепким орешком… Опыты идут всё по тому же пути: мишень — снаряд. Электрон обстреливается встречными пучками заряженных частиц.

Классический опыт Резерфорда привёл к атомному ядру, а последующие его усовершенствования позволили обнаружить керн протона и нейтрона. Новейшие опыты дают основания считать, что электрон тоже состоит из сверхмалого ядра, окружённого «атмосферой».

Ядро столь мало, что для перехода к этой величине нужно разделить сантиметр в миллиард раз и повторить такую операцию более миллиона раз подряд. Из чего же состоит «атмосфера» электрона? Физики считают, что её образуют рождающиеся на мгновение и вновь исчезающие осколки материи — обитатели «планеты электрон». Говорить о подробностях пока преждевременно. Это лишь первые осторожные догадки.

Электрон неисчерпаем. Каждый шаг к пониманию его структуры чрезвычайно труден. Но шаг за шагом учёные проникают и будут проникать в тайны природы. И как сказал замечательный французский физик Поль Ланжевен: «Хотите вы этого или не хотите, но нет другого пути к пониманию ядра, кроме диалектического материализма». То есть без философии физике не обойтись.

Нет другого пути и к тайнам элементарных частиц — планетам Малой Вселенной, и тайнам небесных тел — обитателям космоса, Большой Вселенной. Физики, математики, философы одолеют его объединёнными усилиями.

В небольшой комнате, почти заполненной двумя роялями, уместился десяток стульев и десятка полтора людей разного возраста. Все они, не отрываясь, смотрели на руки черноволосого смуглого юноши, бушующие над клавиатурой.

Пианист, которому предстоял ответственный концерт, «обкатывал» программу для друзей. Звучал Скрябин. И надо сказать, в первоклассном исполнении.

Почти каждый любитель музыки проходит полосу увлечения Скрябиным и выходит из неё, как из бури: потрясённый, покорённый стихией. Каждое произведение Скрябина — этюд ли, большое ли программное полотно — мучительная проблема и для пианистов и для музыковедов, проблема техническая, эстетическая, философская. Скрябина не только трудно играть, но трудно понять, не воспринимая музыкальную тему в совокупности с его мировоззрением, философией. А вокруг этого накручено столько легенд, что мало кто даже из знатоков может толком ответить на вопросы любителей скрябинской музыки.

В этот вечер всё было, как обычно: споры, разное понимание, различное толкование.

Пианист, близкий семье Скрябина, к тому же ученик Генриха Нейгауза, блестящего скрябиниста, после концерта рассказывал много неизвестного о жизни композитора. В довершение он произнёс фразу, которая меня потрясла.

— А вы знаете, что Скрябин много думал о математической интерпретации музыки? Он обладал особым музыкально-математическим мышлением и, прежде чем записать новую вещь в нотных знаках, записывал её математическими формулами…

Неужто в нём воплотилось два, казалось бы, всегда враждующих начала — моцартовская стихия и сальеревский рационализм?!

Скрябин, начиная с «Прометея», рядом с нотной дорожкой писал световую — впервые в истории музыки и науки он пытался связать свет и звук.

Все его произведения программны, несут в себе точный сюжет, и Скрябин писал к ним литературный комментарий, часто в стихах. Он синтезировал в своём творчестве музыку, поэзию и свет. Но математика?!

— Нет, это не те формулы, к которым привыкли физики и математики, — пояснил пианист. — Это особый цифровой код, понятный только автору. Иногда после того как произведение было занесено на нотную бумагу, некоторые строчки и отдельные такты Скрябин оставлял незаполненными.

— Проще было их и вовсе пропустить, — заметил кто-то.

— Это ему и советовали некоторые музыканты, потому что, проигрывая сонату или этюд, они не обнаруживали никаких пропусков или недоговорок. Но Скрябин отвечал, что, по его расчётам, здесь должны быть определённые такты, а какие — он ещё не знает, но они обязательно будут. И действительно, в окончательной редакции они появлялись.

А вы знаете этот код?

Нет, его не знает никто.

— И никто из математиков не пытался его расшифровать?

— Нет. Хоть есть некоторые вещи, записанные и в нотных знаках и в цифровом коде…

Какая потрясающая перспектива — расшифровать Скрябина, одного из самых загадочных, сложных и противоречивых русских композиторов!