Даниил ДанинНеизбежность странного мира
•
Путешественники, побывав в далеких странах, пишут путевые заметки. Они рассказывают о том, что видели, о том, что пленило их необычайностью и новизной. Пишут для тех, кто там не бывал.
В современной науке для каждого из нас есть незнаемые страны. Эта книга — нечто вроде заметок путешественника, побывавшего в удивительной стране элементарных частиц материи, где перед ним приоткрылся странный мир неожиданных идей и представлений физики нашего века. В своих путевых заметках автор и рассказал о том, что увидел. Рассказал для тех, кому еще не случалось проходить тем же маршрутом.
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Глава первая
Чувство, которое редко посещает человека. — Не рано ли об этом рассказывать? — Случай в долине. — Гора очарований и разочарований. — «Дух приключений» и «лучевая лихорадка». — Исток нескончаемой серии открытий. — Нет, это не были ошибки опыта! — Природный заповедник элементарных частиц. — Отчего любопытство привело нас на Арагац?
Мы поднимались на Арагац для того, чтобы посмотреть, как незримое и неслышное становится явным. Не было головокружительных подъемов и перехватывающих дыхание виражей, но не было и дороги. Вернее, она была, да только кончилась слишком рано — там, где нужда в ней стала всего острее: на границе весны и зимы.
Мы поднимались к небу, и смена времен года шла в об ратном порядке. На зеленом просторе Араратской долины весна уже переходила в лето. А в райском саду Бюраканской обсерватории сквозь дождь, пронизанный солнцем, еще угадывалось ее начало. Потом мы въехали в ранний апрель с рыжеющим снегом и черными пятнами прошлогодних трав. Потом часы отстали еще на месяц: тяжелые мартовские снега окружали последнее поселение Каши-Булах. Там лобастые камни уже сумрачно поглядывали на людей из-под белых надбровий. Потом ушли все краски и осталось только арктическое безмолвие неоглядных снегов. Осталась белизна, которую, однако, нельзя было бы передать белилами, потому что изменчивое облачное небо с прорывающимся солнцем все время примешивало к белому другие цвета.
И тут кончилась дорога.
Вездеход стал беспомощен. Выгрузив нас, продукты и почту, он повернул обратно. Все надели темные очки, припасенные впрок. Могучий трактор спустился сверху нам навстречу. И невозможно было понять, откуда взялся здесь, в этой белой тишине, такой неправдоподобный сгусток черноты и скрежета. «Челябинец» принял на борт новичков, а бывалые обитатели горы стали на лыжи и подхватили брошенные им веревочные концы. По белой траншее, протараненной бульдозером в двухметровой снежной целине, «Челябинец» пошел выплясывать чудовищно-тяжеловесный танец. Трактор медленно поднимался все вверх и вверх по неуступчивым каменным волнам, выворачивая наши души. Оставалось одно утешение: по всем признакам до неба было уже недалеко.
Начало мая — прекраснейшая пора в зеленых земных долинах южных широт: солнце еще милостиво, ветры еще прохладны, реки еще полноводны и зелень в самом деле еще зелена. А в горах?
Несколькими днями раньше мы поднимались на машине весело-зеленым Дилижанским ущельем к Севанскому перевалу — к синему горному морю, что лежит на два километра выше обычных морей. Быстроногие мальчишки на Севане… Со связками серебряно-черно форели в руках они бежали от белесого озерного прибоя к серой реке асфальта, оглашая весенний воздух пронзительным криком: «Ишхан, ишхан!» Для человека, впервые въезжавшего в незнакомую страну вечерним малолюдьем высокогорной дороги, этот зазывный крик продавцов севанской форели сделал сразу обитаемым каменистый безмолвный пейзаж, который так часто и так справедливо называют библейским.
А на Арагаце, на той же высоте и в ту же пору, на пути к широко известной Станции космических лучей ничто не скрашивало холодного безлюдья камней и снегов. Между тем до самой станции была еще добрая тысяча метров по вертикали, или, точнее, дюжина недобрых километров по белым склонам горы.
Отметка — 3 250. Неожиданное заледенелое озерцо. В таком уединении обосновалась станция, что едва ли не до самого конца пути — до последнего поворота снежной траншеи — ничто не предвещало внезапного появления меж крутых вершин Арагаца каменных зданий высокогорной лаборатории. А всю дорогу, по крайней мере в это время года, новичка томило редко посещающее человека беспокойное и вместе легкое чувство — чувство отрешенности от земли.
Это чувство — потому я и заговорил о нем — немножко сродни предмету, о котором пойдет здесь речь. А речь пойдет об элементарных частицах материи. Вернее, о радостях и горестях ищущей мысли ученых, исследующих нейтрино и электроны, протоны и нейтроны, мезоны и гипероны, античастицы и многое другое. Все это не просто заманчиво звучащие термины из хитроумного научного словаря. Все это — несомненно существующие реальности. Столь же несомненно существующие, как атомы или молекулы, как видимое световое излучение или невидимые радиоволны.
Так откуда же берется ощущение отрешенности?
В помеченных мелом и сложенных штабелями бревнах обезличиваются деревья — за их однообразием уже не виден живой шумящий лес. За одинаковостью песчинок на речной косе уже не угадать первоначальных очертаний берега — дробление обезличивает камень. Вот так и в мире элементарных частиц — там уже ничто не напоминает о разнообразии земной природы.
Сведенная к элементарным частицам материя предстает перед нами лишенной цвета и запахов, незримой и неслышной, свободной от каких бы то ни было свойств, позволяющих нам в обыденной жизни отличать одни предметы от других; там нет ни твердости, ни хрупкости, ни прозрачности, ни угловатости… Впрочем, стоит ли продолжать это перечисление; таких обиходных свойств нет уже и в мире атомов. А погружаясь еще глубже в недра материи — в меньше чем атомный — субатомный — мир элементарных частиц, мы еще больше отрешаемся от нашего повседневного опыта.
Там все необычно.
Там скорости, близкие к световой, — явление заурядное. Там есть частицы, которые и не могут существовать иначе, как в полете со скоростью света: нельзя затормозить их движение — они исчезают. Там Продолжительность жизни, измеряемая миллионными долями секунды, нередко оказывается относительным долголетием. Там почти мгновенное превращение одних частиц в другие — дело вполне обыкновенное, и рождение там сопровождается смертью, а смерть — рождением. Там пришлось назвать одно свойство таким ненаучным словом, как «странность», там ученые прибегают к таким неожиданным понятиям, как «призрачное взаимодействие». Там воображению не из чего строить привычные механические модели вещей и процессов, и в словарь науки проникают новые, поэтически окрашенные термины, в которых как бы застывает навсегда удивление физиков перед необычайностью открывшихся им явлений.
И чтобы уж до конца объяснить то ощущение отрешенности, о котором зашел разговор, нужно добавить два слова: открытия в мире элементарных частиц пока не имеют прямого касательства к практическим нуждам человеческой жизни.
Микроураганы, бушующие в атомных реакторах, оборачиваются полезной энергией — она крутит валы машин и освещает людские дома. Микрособытия в мире элементарных частиц, изучаемые на лабораторных установках, еще никого не согрели, равно как и никого не обездолили. Они не создали никаких угроз человеческому существованию, но и не помогли еще людям ни на йоту увеличить благосостояние общества.
Так, может быть, пока не стоит рассказывать об этих отвлеченных исканиях? Конечно, манит к себе их новизна. Но разве в физике мало других интереснейших новшеств, да притом таких, что они уже составляют душу многих замечательных завоеваний нынешней техники? Так не повременить ли до тех пор, пока и наука об элементарных частицах не придет к своему деловому часу?
Однако, может быть, она никогда и не придет к нему в том прямом смысле, что на основе ее успехов будут конструироваться новые машины или выращиваться сверхурожаи? И все-гаки тысячи ученых в десятках лабораторий исследуют поведение, свойства, взаимодействия элементарных частиц. Искусные экспериментаторы и проницательные теоретики делают неожиданные открытия, ставят тонкие опыты, выдвигают самые невероятные предположения, спорят друг с другом в поисках законов, по которым устроена материя в ее первоосновах.
В ее первоосновах! В этом все дело.
Прекрасно сказал наш известный математик, один из создателей Сибирского отделения Академии наук СССР, академик М. Лаврентьев: «Бесполезных открытий не бывает! Нельзя говорить ученому: прекрати свои поиски, потому что сегодня они не нужны для промышленности. Они будут нужны.
Отбрасывая с пренебрежением исследования, которые сегодня кажутся отвлеченными, но направленными на разгадывание тайн природы, на воспроизведение ее явлений, мы рискуем слишком много потерять, ибо вслед за познанием неведомых сил природы всегда идет овладение этими силами».
Если так взглянуть на науку об элементарных частицах, пожалуй, сразу же не останется и следа от ее отвлеченности. Наоборот, тотчас станет ясно, что в ее успехах заинтересовано все естествознание. А заодно с ним — и вся техника, вся практическая деятельность человечества.
Этого не нужно доказывать, как не нужно доказывать, что все происходящее в природе зависит в конце концов от «внутреннего устройства» материи. И потому в мире техники — в мире второй природы, создаваемой человеком, — все определяется в конце концов глубиной проникновения в это тайное тайных природы первой. И без малейшего преувеличения можно сказать, что наука об элементарных частицах держит в своих руках все будущее природоведения и все будущее человеческой техники.
Но вообще нужны ли тут эти «оправдания пользой»? Должно ли нуждаться в них стремление ученых пробиться к первоосновам материи?
Когда материалисты древности впервые произнесли слово «атом», они проявили глубочайшую проницательность и вместе с тем впали в глубочайшее заблуждение. Понадобилось более двух тысячелетий, чтобы со всей научной строгостью доказать правоту древних натурфилософов и в то же время сразу их опровергнуть.