Физика перед «безумным» скачком

Мы постоянно становимся свидетелями того, как энергия — ядерная, электромагнитная, механическая — в соответствии с предсказанием Эйнштейна трансформируется в частицы. Мы можем наблюдать, как частица и античастица исчезают, породив кванты энергии электромагнитного поля.

Мы уже не сомневаемся в том, что энергия обладает инерцией и испытывает действие поля тяготения, что энергия материальна, то есть существует независимо от нашего сознания.

Возникает вопрос: не является ли то, что мы называем энергией, равноправной формой материи, проявляющей себя в соответствии с еще неизвестными законами то как поля, то как частицы? Не правы ли Эйнштейн и де Бройль, считавшие волны и частицы единой сущностью?

Как же преодолеть ограниченность теории, которая пока не в силах разобраться в завидном многообразии элементарных частиц? Как решить конфликт между теорией и практикой? Каков механизм неисчерпаемости электрона и других частиц? Что представляет собою атомное ядро? Капля ли это какой-то особой невиданной жидкости, жидкости, возможно, сверхтекучей, сходной по своим свойствам с очень охлажденным жидким гелием?.. Сгусток ли это особых ядерных сил?

Нильс Бор верил в капельную теорию строения ядра атома. Академик Боголюбов придерживается сверхтекучей модели ядра...

Продолжает свои попытки построить теорию элементарных частиц творец квантовой механики Гейзенберг, пришедший к мысли о том, что пространство и время, возможно, не образуют непрерывного многообразия. Он рассматривает модель мира, в котором существует минимальное пространственное расстояние — квант длины, который много меньше всех встречавшихся ранее расстояний. Гейзенберг считает, что на расстояниях, меньших этой длины, невозможны никакие, даже мысленные эксперименты.

Физики от этой теории не ждут ничего нового. По их мнению, поиски Гейзенберга лежат слишком близко от района, уже обследованного учеными. Они говорят, что теория Гейзенберга недостаточно «безумна», если пользоваться определением Бора.

Делаются попытки, связанные с квантованием времени, с отказом от применения теории относительности к событиям малых масштабов. Ученые пробуют построить новую теорию, основанную на том, что в крайне малых масштабах, которые пока еще не поддаются измерению, время течет скачками. Не непрерывно, как это получается при отсчете обычными, пусть самыми точными, даже атомными часами, а изменяется маленькими порциями. Трудно пока говорить, действительно ли это скачки времени или принципиально необходимые скачки любого часового механизма. Мысль ученых легко понять, взглянув на обычные часы: секундная стрелка движется скачками, а другие перемещаются практически непрерывно.

Квантование времени, расстояния и многие другие теории — это, как говорится, проба пера. Пока еще не ясно, какая из попыток удовлетворит «критерий» Бора.

Ученые двадцатого века уже привыкли к тому, что самые плодотворные, самые гениальные идеи, которые несли в науку революцию, рождались чаще всего не из планомерного развития какого-то направления. Они возникали бурно, дискуссионно, они не вязались с привычной логикой вещей, перескакивали через нее, они казались поначалу сумасшедшими, безумными...

Именно это и заставило Бора задуматься над теорией Гейзенберга. Бор, к удивлению многих, выбрал тогда совсем необычный критерий для оценки теории: а достаточно ли она безумна, чтобы быть правильной? Достаточно ли далеко искал ученый, не слишком ли близок район его «раскопок» от уже разрытых другими учеными «курганов»? Неизвестно, прячется ли тайна элементарных частиц где-то далеко, за пределами района современных поисков... Или она подстерегает ученых где-то рядом, где они ищут уже много лет...

Сейчас наметился кое-какой просвет в этом «темном» деле. Появилось два метода, которые обещают раскрыть законы жизни элементарных частиц. Ученые называют эти методы фамильярно: «дисперсионщиной» и «реджистикой». Реджистика — метод, не связаннее с каким-либо прибором или инструментом. Это сложнейший математический прием, сотканный из целого набора промежуточных выкладок. И не все они непосредственно увязываются с физическими процессами. Это абстрактные математические выкладки, но в результате они приводят к совершенно точным практическим выводам. Метод этот предложил итальянский физик Т. Редже.

Метод дисперсионных соотношений разработали советский математик Н. Н. Боголюбов и американец М. Голдберг. Они использовали уравнения, аналогичные хорошо известным физикам дисперсионным уравнениям оптики и электродинамики, и применили их к расчетам из области ядерной физики и физики элементарных частиц.

Оба метода позволяют на основании экспериментальных данных о существовании частиц предсказать кое-что о характере их взаимодействия. И, наоборот, располагая данными о характере взаимодействия, можно угадать участвующие в нем частицы.

Но эти методы так сложны, что ученые пока даже не пытаются полностью применять их. Они только знакомятся с ними и возлагают на них большие надежды. И подтрунивают над таким положением вещей, показывая друг другу шуточный диапозитив. На нем изображены два ученых-археолога, которые производят в пустыне раскопки. Под их лопатами виден уголок какого-то древнего сооружения. Под рисунком подпись: «Это может быть самым большим открытием века, но весь вопрос в том, как глубоко оно идет!»

Подсмеиваясь над шуткой, ученые тем не менее весьма серьезно относятся к новой возможности проникнуть в тайны микромира. Они на ускорителях проверяют экспериментальные следствия новых методов расчета, пытаются сочетать «дисперсионщину» и «реджистику» с идеями квантовой теории. Ведь именно благодаря тому, что на заре квантовой физики Поль Дирак смело столкнул в своих расчетах привычное с непривычным, сочетал теорию относительности с принципами квантовой природы веществ, он вывел теоретическую физику начала XX века из очередного тупика.

Пока трудно сказать, как глубоко позволят новые методы проникнуть в суть явлений. Во всяком случае, у многих они вызывают недоверие. Гейзенберг, например, выступил в печати с резкой критикой нового математического метода. Но американский физик Г. Чью и некоторые другие считают, что новая идея распахнет дверь в микромир. Пока что «реджистика» и «дисперси-онщина» очень напоминают пару ключей из увесистой связки, которые, возможно, откроют, а возможно, и не откроют заветную дверь...

Вопрос, который волнует сейчас физиков, — быть или не быть? Введет ли нас в микромир старое оружие квантовой теории и теории относительности или этому не бывать, и вновь нужно ломать ставшие уже привычными физические концепции современности?

И еще: что же такое «реджистика» и «дисперсионщина»? Нечто грандиозное и всемогущее, революционно новое, теории, способные разрубить гордиев узел, или... или это просто два первых шага на пути иной математической интерпретации микромира?

Так теоретическая физика второй раз за полстолетия очутилась на распутье, перед необходимостью больших перемен... Так одно и то же поколение физиков — небывалый в истории науки случай! — снова готовится к революционной ломке своих представлений.