Сборник Международной академии наук и искусств. Том 6

– Ты что-то поняла?

– Не совсем. Но мне интересно. Расскажешь?

– Если кратко – это пятая сила со своим взаимодействием и значением, отвечает за инертную массу элементарных частиц – именно массу, ответственную за эффекты инерции, а не притяжения.

– Ну нет. Так я ничего не поняла. У тебя там картинка очень интересная.

Я закрыла глаза и выдохнула. Сосчитала до пяти.

– А почему бы и нет? Чуть позднее расскажу.

– Какая картинка так тебя привлекла?

– Вот эта.

– Это не картинка – это квантовые флуктуации вакуума. Но об этом позднее. В первую очередь хочу тебе сказать, что этот увлекательный, удивительный мир совершенно не похож на наш. Изначально может показаться, что ты попала в другое измерение. Настолько это занимательно. Вспомни мультфильмы про фиксиков. Давай попробуем начать вот с чего: по-твоему, из чего всё состоит в этом мире?

– Лес, горы, континенты.

– Правильно. Но если посмотреть глубже? Смотри, это твоя любимая матрёшка. Мир устроен по принципу этой самой матрёшки: снимаешь одну – под ней следующая, и так далее, пока у нас в руках не окажется самая маленькая, неделимая. Вот это и будут те самые маленькие частицы. Подожди, всё по порядку, иначе запутаешься. Давай так, вот эта матрёшка – твои лес, горы, поля и так далее.

Сняв первую матрёшку и поставив её отдельно, продолжила:

– Однако они ведь тоже из чего-то состоят. Верно? В лесу не только деревья, кусты, ягоды, грибы, звери, птицы – всё, что там находится и живёт. Так же и остальное: горы, они тоже не пустые, начиная от того же леса, пещер у подножия, ледников на вершине, если глубже немного – полезные ископаемые. Согласна? Это будет вторая матрёшка.

Дочка сама сняла и поставила рядом.

– Если будем дальше раскладывать, то рано или поздно дойдём до химических элементов, из которых состоит всё вокруг. Значит, дальнейшее представление о том, из чего состоит весь мир и мы с тобой, – это таблица Менделеева. Одна из важнейших идей науки. На момент её создания считалось, что химические элементы составляют в природе абсолютно всё. Безусловно, всё, что есть в природе, можно разложить на составляющие, или кирпичики. Тем не менее это слишком большие кирпичи. Скажем так – словно большой конструктор лего, который в свою очередь точно так же может раскладываться. Сейчас мы дошли до того, что всё состоит из молекул, а молекулы состоят из атомов. Атом состоит из ядра и облаков электронов вокруг него, которые совершают куда более сложные движения, чем просто вращение. Долгое время считалось, что атомы – мельчайшие и неделимые частицы в мире. И первым, кто это предположил, был Демокрит. Он доказал существование атомов – неделимых частиц, движущихся в пустоте. Атомы притягиваются друг к другу, образуя тела и фигуры. Вот так считал учёный, который жил почти две с половиной тысячи лет назад. Начиная с этого места, мы с тобой сейчас шагнём в кроличью нору, как Алиса в Страну чудес. Поскольку в самом малом масштабе, на микроскопическом уровне, мир намного загадочнее и парадоксальнее, чем мы себе это представляли.

Томсон одним из первых открыл, что даже атомы являются не последней матрёшкой. А его последователь Эрнест Резерфорд спустя пятнадцать лет определил, из чего точно состоят эти атомы. Конечно же, у каждого атома есть ядро. Сам Резерфорд, говоря о размерах ядра, сравнивал его с мухой посреди огромного собора. Вокруг этого ядра вращаются электроны по весьма нечётким орбитам и довольно скудно заполняют собой пространство. Получается, что вновь ядро не фундаментально и оно содержит более мелкие частицы (следующих матрёшек). Это протоны и нейтроны. Только в 1970-х годах все узнали, что и они также раскладываются на следующие матрёшки, а точнее, на кварки, по три мелких частицы на каждый протон либо нейтрон.

Смотри, чтобы было понятнее, опять возьмём лего из разных наборов. Видишь, что у нас получается? Это можно изобразить на доске вот таким образом. Существует два вида кварков: верхний кварк и нижний кварк. Это никак не связано с их положением либо указанием на низ – верх. Просто их так назвали. То есть протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего кварка, а нейтрон, наоборот, из одного верхнего и двух нижних. Вот они и являются основными структурными элементами природы. Ничего меньше кварка пока ещё не открывали. Это и есть последняя маленькая матрёшка. То есть три частицы составляют всё существующее вокруг.

Однако основные структурные элементы в природе – это нечто более размытое и абстрактное: текучие вещества, которые распространяются по всей Вселенной и колеблются странными и завораживающими способами. Это и называется фундаментальной реальностью, в которой мы живём. Их называют полями – это нечто, что распространено повсюду во Вселенной, и это нечто имеет определённое значение в каждой точке пространства, которое меняется во времени. Чтобы было проще это представить – жидкость, которая колеблется и колышется по всей Вселенной. Помнишь, ездили на море? На само море можно смотреть часами – оно все время в движении. Одним из первых высказал эту идею Фарадей. Он считал, что всё в мире пронизано невидимыми объектами – электрическим и магнитным полями. Как пример, магниты. Возьми в руки два магнита и попробуй их поднести друг к другу разными сторонами. В одном случае – они притягиваются, в другом – отталкиваются. Смотри, здесь нет ничего. Их никто не притягивает и не отталкивает, но тем не менее – чувствуешь? Оба состояния очень хорошо ощущаются. Видишь? Можно сказать – волшебство, в этом есть нечто завораживающее. «Даже если пространство кажется пустым – там что-то есть» – так сказал Фарадей. Он назвал это силовыми линиями. Сейчас это просто магнитное поле. Одним из его экспериментов было заставить колебаться иглу – притом, что к ней никто не подходил и не трогал. Он открыл индукцию. Сейчас тот же эксперимент, только более современный – обычный разговор по сотовому телефону. И это тоже наследие Майкла Фарадея. Он предположил, что эти невидимые поля в буквальном смысле единственное, что мы видим. Иными словами, именно колебания электрического и магнитного полей и есть свет.

Прошло ещё пятьдесят лет, прежде чем его догадку подтвердил Максвелл. Лишь совсем недавно пришло осознание, что идея полей гораздо важнее, чем думал Фарадей. Речь идёт о теории квантовой механики. Ключевой момент квантовой механики – энергия не непрерывна. В мире энергия всегда упакована в небольшие неделимые порции (именно это и обозначает слово «квант» – «неделимый», или «порция»). Вот если взять данную идею и объединить её с идеями полей Фарадея – это и есть теория квантового поля. Из этой теории следует, что именно волны электромагнитного поля мы называем светом, а если к ним применить квантовую механику, то получится, что эти волны не такие уж гладкие и неделимые. Если пристально к ним присмотреться, то можно увидеть, что они состоят из маленьких частиц – фотонов. Наглядно это можно увидеть, допустим, в туман или тёмное время суток.

Теперь вспомни – осенью ездили к бабушке. Стоял очень густой туман. Практически ничего не было видно.

Не забыла, что тогда произошло? К нам навстречу вышел лесник с фонариком. Припоминаешь? А сейчас вспомни, как ты видела свет фонарика, когда он начал от нас удаляться. Очень скоро его не стало видно. Я тебе открою одну тайну лягушек. Хочешь? У них зрение другое. И если б рядом была лягушка, то она видела бы всё иначе: для неё свет так же изначально отдаляется, но когда ты уже перестала его видеть – лягушка по-прежнему видит, правда, не постоянный луч – прерывистый. Как будто фонариком играют: включают – выключают. По сути, она видит прерывистые частички света – фотоны.

Волшебство этой идеи заключается в том, что этот же принцип применим к каждой частице во Вселенной. Говоря иными словами, по всей этой комнате распространено нечто, называемое электрическим полем. Оно, как жидкость, наполняет эту комнату, да и, по сути, всю Вселенную, а колебания этой жидкости объединяются в маленькие комочки энергии, которые принято называть электронами. Все электроны в нашем теле не фундаментальны: они волны одного лежащего в основе поля, и все мы связаны друг с другом. Так же, как волны являются частью одного океана, электроны внутри твоего тела или тела твоей подружки, одноклассников являются электронами того же поля, что и внутри моего тела. Но это ещё не всё. В данной комнате присутствуют ещё и волны двух кварков. Все колебания этих полей дают начало тому, что мы называем верхним кварком и нижним кварком.

То же самое относится и к другим видам частиц во Вселенной. В основе всего лежат поля. И то, что нам видится частицами, совсем не частицы, а волны этих полей, собранные в небольшие комочки энергии. В мире не существует частиц, основные структурные элементы – это поля. Квантовые поля. И частицы – электрон, верхний кварк, нижний кварк и нейтрино. Последние частицы не играют роли в том, из чего мы состоим, но они очень важны во всём остальном, и они чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом (нейтрино). Эти четыре частицы составляют краеугольный камень нашей Вселенной. Однако это не всё. По непонятным пока причинам природа решила дважды продублировать данные частицы, только с отличной массой. Так, у электрона имеются близнецы: мюон и тау-лептон. Различия у них лишь в массе, они гораздо тяжелее (мюон в 207 раз тяжелее электрона, а тау-лептон в 17 раз тяжелее мюона).

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

Стихотворение Николая Некрасова «Праздник жизни – молодости годы…» (1855). – Прим. ред.

2

Стихотворение Николая Некрасова «Мороз-воевода» (1863). – Прим. ред.

3

Стихотворение Николая Некрасова «Газетная» (между концом 1863 и сентябрём 1865). – Прим. ред.

4

Стихотворение Николая Некрасова «Вчерашний день, часу в шестом…» (1848). – Прим. ред.

5

Строки из композиции «Песня первоклассника» (музыка Э. Ханок, слова И. Шаферан, 1977). Песня стала известна в исполнении Аллы Пугачёвой и была в числе победителей главного эстрадного фестиваля СССР «Песня года» в 1978 году. – Прим. ред.