У порога неведомого

У порога неведомого

Напрасно думают, что она [фантазия] нужна только поэту. Это глупый предрассудок! Даже в математике она нужна, даже открытие диф­ференциального и интегрального исчислений было бы невозможно без фантазии. Фантазия есть качество величайшей ценности...

ЛЕНИН.

Периодический закон химических элементов, откры­тый Менделеевым, управляет поведением вещества во всей Вселенной. Ему подчиняется вся химия. Не толь­ко та, которая царствует в колбах и ретортах ученых и в реакторах химических заводов, но и та химия, ко­торая создает все минералы и все горные породы на планете Земля.

Этот закон управляет химией на далеких плане­тах. Все соединения, открытые на них, построены по правилам, диктуемым таблицей Менделеева. Энергия Солнца и бесчисленных звезд рождается в них за счет ядерно-химических процессов, протекающих в стро­гом соответствии с периодическим законом. Эти про­цессы одинаковы и в звездах нашего Млечного Пути, и в других далеких галактиках.

Означает ли это, что мы уже познали самое глав­ное, самое основное, что можно узнать о веществе? Означает ли это, что нет других форм его существова­ния, кроме атомов и атомных ядер, которые наряду с фотонами и нейтрино обеспечивают бесконечное многообразие форм существования материи во всех мирах Большой Вселенной?

Когда развитие науки дает повод утверждать, что все основное в мире уже открыто, что выяснены его общие законы, то это верный признак, что нужно ждать большие открытия, которые потребуют нового пере­смотра всего, что в науке стало считаться незыблемым. И, быть может, уже сейчас этот период, период боль­шого революционного пересмотра наших представле­ний об окружающем мире, уже наступил.

Физика наших дней сумела проникнуть и в тайну строения атомного ядра. «Магические» числа, выражаю­щие периодическую зависимость в изменении свойств атомного ядра от изменения числа нуклонов, указывают на очень сложное его строение. Но для того чтобы разгадать, как построено ядерное вещество, нужно выяснить, из чего оно построено, что представляют со­бой элементарные частицы.

Наука стоит перед большим затруднением: слиш­ком много оказалось в микромире элементарных ча­стиц. Число их так велико, соотношения между ними так сложны и запутаны, так многообразны их взаим­ные превращения, что уже давно стало совершенно неоправданным даже само их название.

Но проблема первичных частиц, из которых по­строено все существующее в мире, остается. Очень много работают над ней физики — и экспериментаторы, и теоретики. Как она будет решена, еще никто не знает. Уже немало предположений — одно необычайнее другого — высказано самыми неистовыми фантазе­рами в мире — учеными-теоретиками.

Например, серьезно обсуждается гипотеза квар­ков. Теоретики показали, что можно объяснить всю сложность и многообразие найденных в микромире элементарных частиц, если допустить, что все они построены только из трех различных типов, быть может действительно элементарных частиц — кварков. Это название заимствовано из старого романа, в ко­тором так названы загадочные фантастические суще­ства, живущие только в грезах. И действительно, свой­ства новых гипотетических частиц с точки зрения физи­ки наших дней должны быть так необычны и фантас­тичны, что такое название для них вполне оправдано. Достаточно только сказать, что кварки должны иметь дробные электрические заряды (!). Верна или нет эта невозможная гипотеза, пока еще никто не знает. Но она стала нужной науке, она уже существует и, как и всякая научная гипотеза, должна быть доказана либо опровергнута.

У физиков пока еще нет средств разбить на кварки элементарные частицы атомных ядер. В наших уско­рителях еще не получены частицы-снаряды с такой большой энергией. Но в природе, в космических лучах такие снаряды есть. И, быть может, под их воздейст­вием «на наших глазах» постоянно атомные ядра раз­биваются на кварки; и здесь, вокруг нас, буквально на поверхности Земли существуют эти загадочные, придуманные физиками частицы. Да, это может быть. Уже очень многое из того, что было «придумано» в науке, было затем открыто в природе.

Почему же кварки до сих пор не обнаружены? А как их обнаружить, увидеть? Ведь мы можем видеть только то, что обладает электронной оболочкой и электронами, что может испускать свет или же спо­собно излучать гамма-кванты. Кварки не могут быть видимы. Выть может, их надо собрать и взвесить? Но чтобы их собрать, надо хорошо знать их свойства. А каковы свойства частиц с дробными зарядами? Неизвестно! Какова их физика? Неизвестно!

Очень много таинственного встает перед наукой в мире микрокосмоса. Каждый элементарный акт звездных ядерных реакций, как и ядерных реакций в наших атомных реакторах, сопровождается появ­лением самой загадочной из элементарных частиц — нейтрино. Как призрак, пронизывает она со ско­ростью света толщу гигантской звезды и бесследно пропадает в глубинах космоса. Каждую секунду на нашей планете через каждый квадратный сантиметр только от одного Солнца проносится более 6•10¹⁰ ней­трино. Но пока мы не можем ни обнаружить этот не­вероятный поток, ни узнать, куда исчезают нейтрино. А они уносят с собой около 5% всей энергии, выде­ляющейся в мире.

Куда они с ней исчезают, что происходит с ней в космосе, мы не знаем.

Но, быть может, еще больше тайн открывается перед наукой на другом, противоположном пределе неизвестности — в макрокосмосе. Астрофизики откры­ли в мироздании небесные тела, совершенно не похожие на все, что до сих пор известно нам во Вселенной. Они не поддаются никакому объяснению, и к ним неприложимы теории, хорошо до сих пор объяснявшие мир. Светимость одного такого тела больше, чем у всех ста миллиардов звезд Млечного Пути. Оно, как предпола­гают ученые, обладает массой большей, чем у Мил­лиарда звезд, таких, как наше Солнце. Ни один из известных нам процессов не может объяснить, как рож­дается излучаемая такими небесными телами энергия, которая дает нам возможность наблюдать их с рас­стояния до 5 млрд. световых лет.

Но в недрах мироздания обнаружены не только эти «сверхзвезды». Ученые подозревают, что, кроме них, во Вселенной могут существовать еще более немыслимые небесные тела. Это действительно сверхудивительные звезды — «погасшие» звезды, которые никогда не гас­ли. Они совершенно не похожи на остывшие холодные планеты. Эти сверхгигантские, бурно сжимающиеся тела обладают огромной температурой, но тяготение их массы так велико что не выпускает «наружу» ни из­лучение, ни свет, ни нейтрино. Сколько таких «сверхтел» в мире — еще никто не знает. Какую они играют роль в эволюции Вселенной — тоже неизвестно. Но они должны действовать силой тяготения на другие небесные тела, и поэтому их можно обнаружить.

Мы можем считать, что приблизились к разгадке природы звезд, хотя в них и таится еще много, очень много непознанного. Но в космосе есть тайны, о кото­рых наука еще ничего не знает.

Вестники великой неизвестности — космические лучи — прилетают к нам на Землю из неведомых глу­бин космоса. Тысячи ученых во всех странах следят за ними: измеряют их энергию, регистрируют частоту появления, стараются разгадать, где и как они рож­даются. Иногда в космических лучах появляются частицы с немыслимо чудовищной энергией. В 1961 г. была зарегистрирована космическая частица, которая одна обладала энергией в 10²⁰ электроно-вольт. Откуда же эта космическая частица к нам пришла? Как она могла накопить такую энергию? Ведь такая энергия по крайней мере в сотню миллиардов раз превышает ее массу в покоящемся состоянии. Что же с ней должно произойти при остановке? Что станет с ее энергией? Ведь энергия исчезнуть не может.

Многие ученые считают, что в момент столкнове­ния, при остановке, такая сверхбыстрая частица за счет своей кинетической энергии должна образовать множество, быть может даже сотни миллиардов, новых частиц (!). И опыт не противоречит этому. Мало того, расчет показывает, что у таких частиц внегалактиче­ское происхождение. Они должны рождаться в других мирах, в других галактиках. Согласно расчету, среди них могут быть частицы с еще большей энергией, вплоть до 10⁸⁰ электроно-вольт (!). Этой энергии хватит, что­бы при остановке такой «сверхчастицы» могла бы воз­никнуть не только звезда, но даже галактика.

Никакая изощренная фантазия, никакая сказка никогда не осмелилась бы создать что-либо столь же немыслимое. А наука наших дней уже ищет, уже пытается нащупать в реальном физическом мире те немыслимые не только для здравого смысла, но и для фантастики реальные рубежи, где соприкасают­ся как равные бесконечно большое с бесконечно малым.

Возможно ли это? Неизвестно. Но постановка та­кого вопроса в физике уже возможна. И до чего же интересно все-таки узнать, так ли это.