Текст книги "Про эту вашу физику (СИ)"

Автор книги: Дмитрий Ганин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 9 страниц)

Снова важное замечание, чтобы вы понимали парадоксальность полей. Масса нейтрона составляет примерно 1 ГэВ (это электрон-вольты, в них измеряют одновременно массу и энергию). А масса векторных бозонов почти в сто раз больше. W-бозон имеет массу около 80 ГэВ, а Z-бозон – 90 ГэВ. Замечаете несоответствие законов сохранения? Опять же по этой причине такие частицы называются виртуальными: они мгновенно рождаются и исчезают незамеченными. И только на коллайдерах или в космических лучах (всякий мусор летящий от звезд) при столкновениях происходит срыв простыней, и массы бозонов возможно зафиксировать и посчитать. Поэтому слабое взаимодействие долго не могли обнаружить экспериментально.

Кроме того, слабое взаимодействие нарушает глубинные законы симметрии – это касается того, что с какого-то перепугу электронам важно в какую сторону лететь при распаде нейтронов – отчего у физиков шевелятся волосы на голове, и они реально боятся, что есть небольшой, но серьезный шанс переписать всю физику заново. Хотя с другой стороны косяк в симметриях может объяснить кое-какие непонятки в создании Вселенной (типа вопросов, куда делась антиматерия и так далее) и объясняет, зачем нам нужен бозон Хиггса.

Несмотря на то, что слабое взаимодействие мало известно обывателю, лишь благодаря ему наше Солнышко ласково светит в небе (слабое взаимодействие участвует в той самой хитрой реакции превращения 4-х ядер водорода в ядро гелия).

Когда-то давно ученые объединили магнитное и электрическое взаимодействия в одно – электромагнитное. А к настоящему времени мегамозги предлагают объединить сразу все три вышеописанных взаимодействия в один тип.

Они уже смогли свести электромагнитное и слабое в единое – электрослабое взаимодействие. Экспериментально выяснилось, что на высоких энергиях, когда всё очень горячее и быстрое, слабое и электромагнитное взаимодействие сливаются в единую силу. Грубо говоря, фотон и бозон слабого взаимодействия становятся неотличимы.

Теперь остается втиснуть в эту компанию сильное взаимодействие, но пока получается не очень, уравнения не сходятся, погода не лётная, денег мало и так далее. Для прорыва нужные кое-какие недоказанные явления и допущения. А очень хочется взять и предъявить миру Теорию Великого объединения!

Предполагается, что исторически различия во взаимодействиях стали проявляться по мере развития Вселенной. Когда случился Большой Взрыв – взаимодействие было всего одно, но Вселенная бодренько разлеталась, потихоньку остывала, и взаимодействия начали оформляться в те виды, что мы знаем сейчас. Как три близнеца с возрастом приобретают индивидуальные черты – один остался худым, второй – качок-спортсмен, а третий жрал булки и растолстел.

В общем финальная формула произошедшего ждет своих эйнштейнов и фейнманов – вот уже и коллайдер построили, а гения всё не видно. Читатели наших лекций, мы и вся наука надеемся на вас!

4

Однако Стандартная Модель, разобравшая, что из чего состоит и что откуда берется в физике частиц и взаимодействий, хорошо работала, если бы ее не спрашивали, а что такое масса, которая в Модели принята как сама собой разумеющаяся без всяких объяснений. С энергией, которая эм цэ в квадрате, добавляющей массу объекту, всё понятно, но оставался неучтенный кусочек, который никак не объяснялся, как бы физики не пыжились. Кроме того, эксперименты показали, что в результате распада частиц, скажем, те же электроны предпочитали одно направление полета другому. Это называлось нарушением симметрии и выглядело как большой косяк в мироздании и грозило ядерной физике огромным фейлом, после которого она могла бы и не оправиться.

Для ответа на этот вопрос один особо умный физик по фамилии Хиггс со своими коллегами частично «воскресил» идейки конца XIX века об эфире, который заполняет всё и везде. И он заявил, что на самом деле существует еще одно поле, пронизывающее всю Вселенную вдоль и поперек, имеющее специальный заряд, отличный от нуля (или, как иногда говорят, ненулевой вакуум), от которого всё в мироздании слегка перекашивает.

И вот, значит, откуда берется масса: поле Хиггса мешает кварку или бозону двигаться с ускорением. Степень сопротивления ускорению – и есть масса. Как ложка в жбане с медом. Аналогия весьма некорректная с точки зрения истины, но очень наглядная для обывателя. Некоторые частицы, например, фотоны, не замечают поле Хиггса и преспокойно летят через него без торможения – у них параметры настроены особым образом, и им плевать на «мировой эфир». Поэтому фотоны и некоторые другие частицы – безмассовые. А частицы, которые в силу своего строения взаимодействуют с полем, начинают тупить. И чем сильнее взаимодействуют, тем больше у них масса.

Гипотезу можно объяснить и так, что все элементарные частицы предполагаются безмассовыми, а их энергия покоя это потенциальная энергия в поле Хиггса. Протоны, например, не элементарные частицы, их масса покоя это энергия глюонных полей между кварками. Поэтому помним, что масса массе рознь. Физики словом «масса» называют, если нам не изменяет память, четыре или пять различных явлений природы. И они понимают, когда какое используется, а мы – нет. Будьте бдительны!

Между прочим, один британский министр заявил, что презентует бутылку шампусика тому, кто объяснит механизм Хиггса в двух словах. Некий Д. Миллер с товарищами выиграли приз, предложив объяснение, что если вы, менеджер низшего звена (верхний кварк) пришли на корпоратив и хотите пройти через комнату с людьми (поле Хиггса), то вы без особых затруднений это сделаете – кому вы там нужны, признайтесь. А вот если через комнату с гостями пойдет ваш босс (в оригинале – Маргарет Тэтчер – истинный кварк), то все внимание будет приковано к нему, все будут приставать с вопросами, поздравлениями и формальностями, и босс замедлится, приобретя «массу».

Если вы более-менее поняли, что мы писали выше, то вы уже догадались, что частичка поля Хиггса, его квант, и есть тот самый неуловимый (как обычно, виртуальный) бозон Хиггса, с которым все носятся последние десятки лет. А неуловимый он потому, что для его непосредственного наблюдения в нашем макромире требуется вкачать в вездесущее поле хороший шмат энергии. Для открытия бозона Хиггса на коллайдере надо столкнуть протоны с чудовищной скоростью, тогда есть вероятность, что произойдет кое-что интересное. Самое забавное, что квант поля Хиггса взаимодействует с этим же полем и точно так же приобретает массу – поэтому бозон Хиггса очень тяжелый.

Это я вам только слегка намекнул на происходящее, а по факту там такая заумь творится, что хочется плакать от бессилия понять всё и сразу.

Хиггс предложил гипотезу в 1964 году. Над ним смеялись и крутили пальцем у виска. Стивен Хокинг даже спорил с одним экспериментатором на сто баксов, что бозона Хиггса не существует. И вдруг в 2012 году ученые неожиданно сошлись во мнении, что некоторая подозрительная частица, которую регистрируют на коллайдере с начала года, таки и есть бозон Хиггса, во всяком случае ее масса и происхождение соответствовали ожидаемым. Это была победа!

С 2013-го года бозон Хиггса был признан научным сообществом. В те годы его еще называли «Частицей Бога» (так пошутил один писатель, который вообще-то назвал его «Чёртовой частицей», но редактор не пропустил). Вы не поверите, но существуют альтернативно образованные люди, которые услышав выражение «частица бога», считают, что ученые доказали существование Творца. И это не троллинг, они реально в это верят, и их не переубедишь даже сунутыми под нос распечатками статистики столкновений в коллайдере. Не будьте такими, котаны!

5

Ну, и наконец, пятое взаимодействие, известное в нашей Вселенной, которое не лезет ни в какие ворота – это гравитация.

Ранее в предыдущих темах мы уже объясняли, что гравитация – это не сила, а простая и понятная деформация четырехмерного пространства-времени и, казалось бы, причем здесь квантовое взаимодействие?

Поэтому-то общая теория относительности и квантовая физика не дружат, и каждая считает другую за идиота. Гравитация в квантовой физике вроде как слон в посудной лавке. В общем случае гравитационное взаимодействие – это очень слабое взаимодействие. Любой магнит на соответствующих размерах и расстояниях сильнее силы притяжения Земли. Что уж тогда говорить о силах внутри атомов.

Если начать рассматривать гравитацию как поле, в его квантовом смысле, то физики начинают рвать на себе волосы и рыдать навзрыд. Ничего не сходится. Происходит это отчасти потому, что классические теории гравитации представляют собой манипуляции с геометрией пространства-времени. А квантовые теории кладут бозон на время и пространство, рассматривая его как декорации. Если же начать квантовать время и пространство, то расчеты превращаются в бесконечную ленту умных значков, в которых исследуются многомерные системы, антимасса, время наоборот и другие нехорошие вещи.

На данный момент физики решили считать, что существует частица-переносчик гравитационного поля, в некотором роде «ответственная» за деформацию пространства, она не имеет массы и движется со скоростью света. Частицу назвали гравитон, и с тех пор ее ищут, но она, похоже, еще более неуловима чем бозон Хиггса. Гравитон удачно вписывается в картину мира во всяких мозговыносящих гипотезах типа теории супер-струн или М-теории, но для этого нужно доказать, что струны существуют, а с этим пока совсем грустно.

Хорошим подтверждением гравитона явилось недавнее экспериментальное обнаружение гравитационных волн. Ведь там, где есть волны, там есть и кванты, смекаете?

Между прочим, Хокинг, который проиграл сто баксов в споре о бозоне Хиггса, смог придумать прикольный механизм, когда квантовая механика вместе с гравитацией заставляют черную дыру «испаряться». Причем объяснение Хокинга не лишено здоровой логики – осталось только слетать к черной дыре, поставить там аппаратуру и наблюдать, идет ли «пар» из черной дыры. Как говорится, как только так сразу!

Проблема гравитации и гравитона для ученых – тот еще кошмар, чем больше про это думаешь, тем эпичнее сочиняются гипотезы. Знаете, какая теория славно бы все объяснила? Ряд фантазеров склоняется к тому, что наша вселенная находится на четырехмерной поверхности внутри многомерной вселенной. Представьте, что вы в своем трехмерном мире держите в руках глобус, на котором существует двумерный плоский мир: там живут жуки, ничего, не знающие про верх и низ. Вот и в нашей четырехмерной вселенной (три пространственных измерения и одно временное) действуют все виды взаимодействий, описанные выше.

Кроме гравитации. Она приходит к нам на поверхность из многомерной сверх-вселенной. Гравитация очень мощная сила, мощнее всех наших известных сил. Однако она такая крутая только у себя в сверх-вселенной. А по факту обычная многомерная геометрия распределяет моменты силы так, что нашей поверхности достается лишь слабое эхо чудовищной силы (она как бы «размазана» по всем доступным измерениям), и мы наблюдаем лишь жалкое подобие гравитации, которую на Земле превосходит даже обычный магнит. На данный момент шансов доказать эту гипотезу почти нет, но идейки имеются. Если на коллайдере таки обнаружить гравитон, то с помощью хитрых выводов и следствий, связанных с прогнозируемой внезапной потерей им массой, можно доказать, что полученная частица является проекцией многомерной частицы на нашей трехмерной реальности. Это, конечно, многое объяснит, но и физика уже никогда не будет прежней. К несчастью или к счастью, гравитон по сей день не обнаружен. Может, человечество еще не готово к таким знаниям. За миллиард лет до конца света, если вы понимаете, о чем мы.

На этом мы заканчиваем краткое описание материи нашей Вселенной, в которой еще много тайн (одна темная материя чего стоит или «кипящий» квантовый вакуум). Хотим добавить для любознательных, что частицы вещественной материи называют общим словом – фермион, а частицы взаимодействий – бозонами.

То есть фотоны, глюоны, гравитоны – это все бозоны. А нейтроны, электроны, протоны – фермионы. И у них там свои тёрки между собой (смотрите принцип запрета Паули в качестве домашнего задания).

Короче, господа и дамы, сидим и ждём. Стандартная Модель, в общем и целом, ничего себе теория, но с каждым годом новые открытия на коллайдере подкидывают ей различные нерешаемые гадости. Поэтому рано или поздно родится очередной Эйнштейн и, наконец, расскажет человечеству Теорию Всего (так ее называют оптимистичные физики).

6

Несмотря на то, что к концу лекции у неискушенных читателей слегка прояснилось в одном месте, и в то же время возникло ощущение, что непонятного на самом деле стало больше, хотим заметить и тем самым слегка перечеркнуть все вышесказанное. Мы-таки наврали ради упрощения, что поля устарели. Их по-прежнему воспринимают как поля, и даже выдвигают такие крутые штуки как Единое теория поля и тому подобное. И читатель обязательно раздраженно спросит, так что же такое бозон и что такое поле – это разные вещи или нет? Давайте мы очень аккуратно, пугаясь собственной тени, поясним. Эти вещи все-таки разные. С точки зрения физики поле существует везде (там, где оно может и должно быть), оно даже бывает нулевым и все равно существует – здравствуй, квантмех (за подробностями далее). В этом поле по некоторым причинам возникают возмущения – их называют волнами. Самое слабое из возможных возмущений называют квантом, и воспринимают как частицу или бозон из-за особенных свойств, которыми такая частица отличается от фермионов.

Представьте себе водную гладь – лужицу на вашем столе. Она ровно покрывает поверхность в каждой точке. А теперь подуйте на воду. Возникает возмущение, волна, обладающая энергией. Вы только что создали аналог аналога бозона. Пример не имеющий ничего общего с реальностью микромира, но дающий представление о различии в понятиях. Убедительно просим вас не воспринимать такую волну как морскую или звуковую. Это совершенно другое явление, чем-то напоминающее волну, и мы в следующих главах попробуем все вместе разобраться в этом. Главная ошибка всех современных фриков, лжеученых, квантовых магов и эфирщиков в том, что они понимают слово «волна» буквально. Мол, раз есть волна, значит есть среда для ее распространения. Это не так. Поле, бозоны, кванты существуют сами по себе и, как мы узнали из названия главы, являются особой распространенной формой материи. Живите с этим.

Да, это сложно, но, спешим заверить, ученые сами не могут внятно объяснить происходящее без тонн символов из своей высшей математики. А все потому, что наука в первую очередь описывает явление, которое наблюдает, и уже потом, если получится, раскрывает его суть. В случае с полями мы наблюдаем, регистрируем, измеряем и даже используем в быту. Но четкое окончательное понимание от нас, увы, ускользает, настолько микромир чужд нашим обывательским представлениям. Вы смотрите на формулы и вам кажется, что до вас дошло, наконец, как это все работает и устроено, но стоит отвести взгляд, и вас снова ужасает непознаваемость жизни, вселенной и вообще. Такие дела. Во всяком случае Фейнман честно предупредил, что если вы не понимаете квантовую физику, то это нормально. Никто не понимает.

В следующей лекции мы расскажем еще кое-что о ткани мироздания. О, вы будете удивлены, ведь речь пойдет о вакууме. Трепещите, горе-философы: ничто – тоже вид материи. До встречи на наших безумных уроках!

Глава 8

Материя. Вакуум

Только Бог может заполнить вакуум

в сердце каждого человека. (Паскаль кое-что подозревал)

Сегодня мы снова спешим нарушить сон среднестатистического гуманитария, который если и задумывается об окружающем мире, то только когда видит звездное небо, выйдя на балкон вечерком покурить. Те, кто следил за нашими темами, наивно полагал, что с ликбезом о материи мы закончили. А вот и нет. Мы еще не рассказали про последний вид материи, который известен науке – о вакууме. Да-да, ничто, вакуум – это материя, которая утрет нос двум другим видам своей загадочностью.

Технически, вакуум – это сильно разреженный газ, в котором вероятность поймать молекулу или атом газа довольно мала. Теоретически же вакуум – это пространство свободное от вещества. То есть свободное не только от вещественной материи, типа звезд, планет, человеков, молекул, атомов, протонов и электронов, а также и от «энергетической» формы материи, вроде электромагнитных и гравитационных полей, без фотонов, глюонов и прочих бозонов. Если подойти к вакууму со стороны теории относительности, то это среда, движение относительно которой невозможно обнаружить.

Великое Ничто – сферический конь философов, космогоническая опора верующих, универсальный аргумент завершения любого спора. Но тут вот какое дело, товарищи: ученые еще рассматривают такое явление как физический вакуум, и с ним рушатся все мечтания и надежды рассуждателей о любых формах Абсолюта.

Так то, полученное нами образование подсказывает, что даже в космосе вакуум почти везде «загрязнен» какой-нибудь материей, будь то реликтовое излучение, или гравитационное поле, или поле Хиггса, или темная материя, будь она не ладна.

Где же искать натуральную пустоту? Но вот, например, в атоме между электроном и ядром много пустого места. Если мы представим, что у ядра атома диаметр вырос до миллиметра, то ближайший к ядру электрон будет плавать в соответствующих пропорциях на расстоянии пары сотен метров. Хотя между протоном в ядре и электроном происходит постоянный обмен электромагнитным полем, а вернее, как мы знаем, виртуальными фотончиками, так что там тоже не совсем пустота.

Или вот взять пустое место между кварками внутри протона. В этом случае разного рода излучениями можно пренебречь, так как длина волны этих излучений больше субатомных расстояний, и мы получим пример чистого натурального физического вакуума. Пустота как она есть.

Беда в другом. Квантовые физики стали задавать такому вакуумы неудобные вопросы. Попробуем эти вопросы изложить популярно.

Представим себе кусочек пространства, в котором наблюдается немножечко электромагнитного поля. Ну, для наглядности, скажем, у нас в этом поле три фотончика. Если мы изымем один фотон, то любой квантовый физик скажет, что мы только что уменьшили энергию поля на один квант, переведя его в более низкое энергетическое состояние. Это обычное дело, например, в атоме, когда электрон теряет фотон и «падает» на уровень ниже.

Потом мы заберем еще один фотон, снова понизив энергетическое состояние поля. А потом отнимем и последний – третий фотон. По законам математики не осталось ничего. Ноль. А вот по законам квантовой физики выходит, что поле никуда не делось, оно осталось полем, но в состоянии с наименьшей возможной энергией.

Физики ответственно заявляют, глядя на вакуум, что это не пустота, а материя с наименьшей энергией. Кажется чушью. Но это пока. Дальше еще хуже. Квантовые законы ставят нам еще одно непреодолимое условие: мы не можем знать точно одновременно два параметра частицы (принцип неопределенности Гейзенберга). Как это – не спрашивайте – в следующих лекциях мы обсудим законы квантового мира поподробнее.

А пока зацените проблему: получается, что при наличии поля с наименьшей напряженностью можно смело заявить, что мы знаем одновременно два параметра с абсолютной точностью. А именно в данном поле нам известно число фотонов в количестве НОЛЬ и значение напряженности поля в размере НОЛЬ. Всё: квантовая физика, похоже, идет лесом – где-то ликуют Планк с Эйнштейном, известные противники квантмеха. Это очень абсурдные для обычного мира рассуждения на самом деле нормальные для мира квантового. Там у них своя атмосфера.

Ученые призадумались. И вбросили такую идею, которая навсегда разделила человечество на тех, кто понимает квантовую физику и на тех, кто в нее не верит (что мы сейчас пытаемся исправить). Они заявили, что принцип неопределенности в вакууме сохраняется, благодаря тому, что на самом микроскопическом уровне за самые минимальные промежутки времени вакуум представляет собой не пустоту, а самое настоящее поле с частицами и энергией.

Эти частицы тоже назвали виртуальными, потому что их не поймать без хитрых приборов, а приборы уничтожают магию, превращая призрачные частицы в обычные и реальные. Получается, что в вакууме постоянно рождается и тут же аннигилирует множество пар частиц и античастиц, например, электроны и позитроны, нейтрино и антинейтрино и т. д. с разными произвольными энергиями. Этот кипяток называют квантовой или пространственно-временной пеной с квантовыми флуктуациями (отклонениями, колебаниями, по-нашему).

Таким образом, каждый миг в вакууме выделяется и поглощается неустановленная, взятая ниоткуда, энергия, но в среднем, по закону сохранения, энергия вакуума равна НУЛЮ. Незыблемые законы сохранения не нарушаются.

Странная идея имела далеко идущие последствия. Например, разумно предположить, что вакуум чисто теоретически содержит в себе такие залежи энергии, которые не снились даже самым массивным объектам во Вселенной. Впрочем, при помощи прямых рук и большого адронного коллайдера мы вполне способны разделить вакуум на материю и антиматерию, но затраты энергии при этом будут несопоставимы с полученным результатом. Халявы не ждите, короче.

Но если вместо вакуума у нас квантовая пена, значит, не существует и пустоты между частицами? Все верно. Хотя считается, что протон состоит из трех стабильных кварков, несущих заряд, на самом деле протон – это вот такое летающее море кварков и глюонов, которые рождаются, аннигилируют, чем-то там занимаются – жизнь кипит, как говорится. И вот что получается: когда мы сталкиваем на коллайдере два протона, так сказать, лоб в лоб, то энергия столкновения «вливается» в виртуальные частицы, она способна материализовать, выдрать из пены новые частицы, траектории которых физики радостно наблюдают на экранах. Вот почему мы говорим, что протоны не состоят из тех частиц, на которые они разваливаются при столкновении – чем больше мы накачиваем энергии в вакуум, тем больше он нам показывает интересного.

Представление о вакууме подхватили астрофизики и прочие, кто занимается проблемами рождения и формирования Вселенной.

Во-первых, получается, что если из «ничто» можно выжать вещество, то тогда не очень-то и нужна начальная материя/энергия для производства Вселенной. Почему бы не предположить, что вселенная родилась в результате маловероятной, но возможной, квантовой осцилляции в пустоте? И что если рождение вселенных из ничто – обычное дело? Продолжаем наблюдать.

Во-вторых, гипотеза успешно объясняет некоторые подозрительные моменты в космологии. Например, теория об энергии вакуума предлагает по-новому взглянуть на космологическую постоянную, которая отвечает за расширение Вселенной.

В-третьих, известный физик Стивен Хокинг умудрился с помощью вакуумных флуктуаций придумать, как могли бы испаряться черные дыры: вакуум в силу ряда причин, связанных с гравитацией и квантовыми осцилляциями, разрывается на частицы и античастицы. Первые улетают в космос, а вторые – падают в черную дыру, уменьшая ее массу. А вы, небось, думали, чего все так восхищаются Хокингом? Как раз за такие интересные догадки.

Хорошо, скажете вы скептически, допустим, шутка удалась. Но это же всё не подтвержденные экспериментами идейки сумасшедших ученых, посмотрим правде в глаза – ничего из этого вы не наблюдали напрямую. Действительно, квантовые флуктуации настолько малы и быстротечны, что мы никогда не сможем их зарегистрировать в силу квантовых запретов и закона сохранения энергии. А до черных дыр мы когда еще долетим живыми и здоровыми.

И все же кое-какие подтверждения есть. Например, эффект Казимира. Невероятно странный эффект в нашем макромире, который ученые предсказали в 1948 году и экспериментально обнаружили некоторое время спустя, оказывается реально существующим, и ноги у него растут из самых глубин материи.

Аналог этого эффекта наблюдали еще моряки в незапамятные времена, когда ставили свои корабли близко друг от друга. Если в это время море было неспокойно, то корабли начинали сближаться, и это создавало реальную проблему столкновения бортами. Такую, что матросам было предписано всей командой расталкивать корабли шестами.

Корабли сближались потому, что давление бушующих морских волн на внешние борты кораблей оказывалось сильнее, чем на внутренние – ведь между кораблями море спокойнее.

Кстати, если уж приводить больше примеров, то мусор в море по этой же причине стягивается в острова.

И то же самое произойдет, если в вакууме мы поставим рядом (на расстоянии, измеряемом в микронах) две поверхности, например, две металлические нанопластинки. И что вы думаете? – пластинки начнут притягиваться.

Притяжение произойдет потому, что давление виртуальных частиц между пластинами (где количество целых волн ограничено в связи с ограниченным расстоянием), меньше чем давление этих частиц снаружи (где волн любых длин и энергий сколько угодно).

Вот это поворот! Так жеж кроме эффекта Казимира есть еще и так называемый лэмбовский сдвиг атомных уровней, который тоже объясняется тем, что на электрон влияют нулевые колебания электромагнитного поля (пропустим объяснение, а то закипят мозги даже у самых стойких). То есть они (виртуальные частицы вакуума) существуют!

Должны заметить, что дела еще хуже, чем мы рассказываем. На планковских расстояниях – тех, которые мы не можем замерить линейкой – перестает работать общая теория относительности: попробуй учти в микромире влияние всего и каждого. На самом глубоком уровне материи, внутри, так сказать, вакуума «кипят» не только виртуальные частицы, но и само пространство начинает рваться на лоскуты, оно имеет искажения и разрывы, а также допускает наличие еще нескольких измерений, окромя наших четырех. А при концентрации масс и энергий на субпланковских расстояниях вообще получается черная минидыра, которой боится любой уважающий себя алармист.

Есть гипотезы, что эти разрывы в вакууме являются окошками в параллельные пространства или просто «кротовые норы» в соседние галактики. Осталось всего-то ничего: запилить устройство для использования этих разрывов в практических целях – как бы обрадовались контрабандисты и загрустили бы таможенники.

В общем вся эта история с вакуумом заставляет физиков медленно сходить с ума и сочинять безумные теории с большим количеством математики (привет от суперструн). Воистину, Природа не терпит пустоты!

Между прочим, если начать ковырять вакуум с помощью математики, то после пары тройки бессонных лет можно прийти к выводам, что кое-какие параметры вакуума вариабельны, а значит сам вакуум может быть принципиально другим. Таким, в котором наше вещество перестало бы быть веществом, и уж тем более никаких звезд, планет и человеков образоваться не смогло. И на сегодняшний день нет никаких причин, которые бы прочно удерживали вакуум в текущих параметрах. Один квантовый скачок, незапланированное колебание – значения вакуума меняются, и вселенная превращается, например, в унылую кучку низкочастотных фотонов, чуть теплее абсолютного нуля. Вот до чего может довести математика. Осторожнее с ней!

Увы, но вакуум своей загадочностью поражает неокрепшие умы, и каждый второй уважающий себя фрик после опровержения теории относительности обязательно создает собственную теорию вакуума. Если вы наберете в поисковике словосочетание «теория вакуума», то адекватной информации о вакууме вы так просто не найдете. Шиповы, Гаряевы (R.I.P.), Чурляевы и прочие кудесники обязательно расскажут вам, что коллайдер – распил бабла, бозон Хиггса – искушение от лукавого, а физический вакуум – это эфир, который вштыривает только избранных! Например, один «гукуум» Чурляева чего стоит – а человек просто не знаком с основами физики и не желает о них слышать. Надеемся, что наши читатели, имевшие в школе по естественным наукам хотя бы троечку, встанут на защиту адекватного поиска истины. Шарлатаны не пройдут, пока есть мы – гуманитарии, которые что-то слышали с той волшебной стороны, где рулят математика и физика, а бытовая логика терпит фиаско.

До новых встреч!

Глава 9

Ускорители и коллайдеры

У физиков есть традиция – раз

в 50 миллиардов лет они собираются

и строят адронный коллайдер…

Мы считаем, что пару слов надо бы уделить ихним коллайдерам. Современный гуманитарий должен знать, что коллайдер (а также ускоритель и детектор) это не машины судного дня, не средства для вызова демонов из преисподней и даже не средство связи с рептилоидами, а всего лишь – дорогущие игрушки, в которых ученые гоняют свои частицы и иногда сталкивают. Как бы ни был далек обыватель от этих игрищ, как бы он не осуждал гранты, выдаваемые на постройку новых ускорителей, вместо финансирования родного сердцу оборонного бюджета, но ему (обывателю) следует запомнить: тот же Большой Адронный Коллайдер – шедевр прямых рук человеков этой планеты. Памятник прогрессу и символ любознательности нашей цивилизации! В общем, немного расскажем про вот это вот всё.

Первые коллайдеры, если на то пошло, использовались еще в 19 веке. Самый известный из них – в опыте Резерфорда, когда тот за каким-то лешим стрелял альфа-частицами по золотой фольге. Додумаются же с безделья. То, что альфа-частицы – это ядра гелия Резерфорд еще не знал – их испускал радиоактивный источник, а студенты, которым был очень нужен зачет, записывали результаты и восхищались, какой, мол, Резерфорд умный и гениальный. В ходе этого эксперимента частицы пролетали сквозь фольгу и врезались в экран покрытый сульфидом цинка, порождая малюсенькую вспышку света. И так бы они и смотрели свое кино, если бы пытливые умы не догадались поставить дополнительный экран вокруг фольги. Тут то они и заметили вспышки, как бы намекающие на то, что альфа частицы не только пролетают через фольгу, но еще и отскакивают. Траектория и статистика отскоков привела ученых к догадке, что внутри атома есть что-то твердое. Так родилось новое научное развлечение в физике – разгадывать происходящее по следам (трекам) частиц.

Впрочем, ничего нового тут не было. Наш глаз улавливает следы столкновения фотонов с окружающими вещами, а мозг делает вывод о форме, размерах, цвете этих самых окружающих вещей. Мы сами себе детектор и коллайдер, если подумать.

Но что делать, если хочется обстрелять что-то поменьше атомного ядра. Что если хочется разглядеть нечто, имеющее размеры меньше длины световой волны, попасть в цель, которую световая волна просто «огибает»? Там на межкварковых расстояниях прячутся такие секреты мироздания, от которых начинает сильнее биться сердце и болеть живот.