частиц, сложенных из кварков. Кварк с черточкой — это антикварк.
Пару слов об антиматерии.
С одной стороны, она менее загадочна, нежели ее представляют в своих нетленках фантасты и графоманы. Это те же самые частицы, но с противоположным зарядом (или противоположными другими характеристиками). Электрон — позитрон. Протон-антипротон. Кварк-антикварк. И так далее. При соединении материи и антиматерии — вещество аннигилирует, превращаясь в чистую энергию, то есть в фотоны, что в общем-то, можно было бы использовать как разрушительное оружие. Но антивещество чертовски трудно добывать, и совершенно точно не в промышленных масштабах.
Довольно забавен факт, что антиэлеткрон открыл Поль Дирак в 1927, когда рисовал формулы для электрона. Самая лучшая формула, описывающая электрон, содержала в себе его злого двойника. Дираку это не понравилось, в итоге он психанул и сказал, что умывает руки — вот расчеты, делайте с ними что хотите. И заметьте, что эти ученые могут открывать новые частицы без коллайдеров, с помощью карандаша и бумаги, без грантов и субсидий, которые, как известно каждому диванному профессионалу, тратятся на распил или несуществующие фонды!
Короче, через пять лет физики обнаружили антиэлектрон в реальном мире и назвали его позитроном.
С другой стороны, у антиматерии есть мерзкий секретик, от которого портится настроение у любого астрофизика или у каждого интересующегося мирозданием естествознателя. Это коварный вопрос: где антиматерия? То есть вот у нас в телескопы и микроскопы видна обычная материя везде и всюду во вселенной, а где же антивещество? Если оно аннигилировало, почему вселенная все еще существует и тогда опять вопрос, почему обычной материи больше? Это проблема, требующая очень серьезных объяснений. Может, кто-нибудь из наших читателей впечатлится прочитанным, подумает над прочитанным и догадается, как это все происходит, после чего пойдет и объяснит всем этим надмозгам из калтехов, стенфордов, МТИ и прочих логовищ бездуховности, в чем секрет асимметрии вещества. Удачи, товарищи!
Ну и наконец, предел физики материи.
Стандартная модель, которая рассказывает нам о мире частиц, все равно имеет множество темных мест, которые не объяснишь тем, что кварки и лептоны это окончательная форма материи, элементарнее и фундаментальнее которой ничего нет.
Поэтому физики с наиболее развитой фантазией пытаются предугадать еще более мелкие частички материи. Именно что предугадать и математически рассчитать их поведение. Микроскопы тут бессильны.
На сегодняшний день есть пара-тройка перспективных теорий, которые делят материю дальше. Самая известная из них — это теория струн (и ее развитие в теории суперструн и М-теории). Некоторые чудеса материи неплохо объясняются, если представить, что все, что нас окружает, на самом микроскопическом уровне представляет собой наборы одномерных струн, которые колеблются в девятимерном пространстве. И частота колебания такой струны (звук, по-нашему) и определяет свойства каждой фундаментальной частицы — кварка или лептона. Звучит, конечно, очень божественно и немного креационистски. Представьте великую вселенскую скрипку — она сыграла ноту «Ля», и в мире появились электроны, дёрнула «До» — сыпятся протоны, или, например, зазвенела «Си-бемоль» — и вселенная обогатилась нейтрино. Профессор Толкин, по-видимому, кое-что знал со своим Илуватаром и музыкой айнур, да-да.
Доказать наличие струн на сегодняшний день невозможно, да и теоретические расчеты настолько сложны (все-таки девятимерные пространства, включая время), что безумное количество математики осилит не каждый мегамозг. В теории суперструн количество измерений доведено до 11, а в М-теории предполагается, что колеблется не струна, а двухмерная пленочка (брана, как ее называют физики-теоретики). Струны изображают вот так:
На этом краткий экскурс в атомную материю у нас заканчивается. Можете бить нас за неточность изложения и обещать открыть глаза на правильную физику. Мы с интересом следим за дискуссией, которая не затихает на просторах сетевых площадок. Пишите в интернетах, и мы вас сами найдем!
Наверное, дотошные читатели заметили, что тема названа «Часть 1». Дело в том, что, разглядывая материю, мы рассмотрели только ту ее часть, которая, скажем так, вещественна. А есть еще одна форма материи, которую пощупать нельзя. Это то, что мы называем полем или энергией (да-да, те самые фотоны, гравитоны и бозоны Хиггса). Об этом мы расскажем во второй части.
Глава 7
Материя. Поля
Весь мир — эфир, а ты в нем Майкельсон
Эту главу мы начинали писать много раз. Потом перечитывали и удаляли все к чертям. Потому что перед нами стояла задача впихнуть невпихуемое. То, что обычно называется кратким изложением в двенадцати томах, нам предстояло рассказать в трех словах с картинками. Полистав любимые мануалы по ядерной физике, всплакнув над недочитанными лекциями Фейнмана, мы взяли себя в руки, плеснули себе для храбрости из бара, и написали финальный вариант.
Рассказывать популярно о таком виде материи как поле — занятие практически бестолковое, потому что визуализировать оное или художественно его описать практически нереально. В нашем повседневном опыте поле нельзя потрогать, да и ощутить можно только косвенно, ничего при этом не понимая. Поэтому физики делают упор на много-много математики.
Тем не менее мы попытаемся немного осветить достижения нынешней науки в этой области ужасными аналогиями и примерами, из-за которых большинство физиков (и химиков!) уйдут в леса и пустыни жить отшельниками. Мы заранее просим у них прощения.
В классической физике полем называли что-то такое воздушное и невидимое, разлитое по пространству, в которое объект попадал и внезапно испытывал влияние «неведомых» сил. Например, если камень начинает падать с ускорением на землю, то он, видите ли, находится в гравитационном поле. А если железный шарик двигается к магниту, то он всего-навсего плавает в магнитном поле. Короче, поле — это что-то волшебное. Недаром в фантастической литературе сплошь и рядом встречаются защитные и магические поля для спасения сюжета.
Но в наши благословенные дни ученые решили от термина «поле» отказаться. Это понятие в свете квантмехов устарело, и нынче им пользуются физики в случаях, когда надо упростить суть явления (ну типа как мы говорим, «дай мне вон ту фигню» вместо «принеси, пожалуйста, степлер»). Еще слово «поле» говорят электрики, чтобы выглядеть солидно, им как-то сразу начинаешь больше доверять.
Вместо всего вот этого теперь используют словечко «взаимодействие». И оно содержит принципиально иной подход: разгадка в том, что вещественная материя может взаимодействовать между собой другой формой материи. И не только может, а постоянно это