расширение Вселенной или, иными словами, ее возраст. Если мы предполо-
жим, что скорость расширения не изменялась, что, впрочем далеко не оче-
видно, то получим цифру 10.000 миллионов лет. Итак, мы узнали возраст
Вселенной. Большинство современных ученых-космологов считают, что наша
Вселенная произошла в результате взрыва первичного сгустка вещества,
происшедшего более 10.000 миллионов лет тому назад. Зафиксированное в
наши дни расширение Вселенной представляет собой "отголосок" этого дале-
кого взрыва. Согласно теории "большого взрыва", последний привел к воз-
никновению Вселенной и появлению пространства и времени. При попытке
представить себе, что могло предшествовать этому моменту, мы снова попа-
даем в затруднительное положение из-за особенностей нашего мышления и
языка. По словам сэра Бернарда Ловелла,
"Здесь перед нами вырастает непреодолимый психологический барьер,
связанный с тем, что мы не знаем, как воспринимать понятия пространства
и времени на этом этапе, когда они еще не существовали в нашем традици-
онном понимании. У меня при этом появляется такое ощущение, как будто я
внезапно попал в густой туман, в котором предметы теряют свои привычные
очертания" {51,93}.
Что касается дальнейшего расширения Вселенной, то уравнения Эйнштейна
имеют несколько возможных решений, и выбор какого-либо из них определя-
ется нашей моделью Вселенной. Некоторые модели предполагают, что расши-
рение будет продолжаться вечно; согласно другим, оно уже замедляется,
чтобы смениться противоположным процессом сжатия. Последние модели опи-
сывают "пульсирующую Вселенную", которая сначала в течении биллионов лет
расширяется, а потом снова сжимается до тех пор, пока ее масса не станет
равна небольшому сгустку огненного вещества, после чего снова начнет
расширяться, и так бесконечно.
Образ периодически расширяющейся и сокращающейся Вселенной был разра-
ботан не только современными физиками. В индийской мифологии такой образ
существует в далекой древности. Индусы, считавшие, что мирозданию прису-
щи два происходящих качества - гармоничность и ритмичность всех происхо-
дящих процессов,- создали динамическую космологическую модель Вселенной,
которая оказывается довольно близкой к современным представлениям. Один
из аспектов этой модели связан с индуистским понятием "ЛИЛА", что озна-
чает "божественная игра", в процессе которой Брахман преображает себя в
мир (см. гл. 5). Лила имеет фазы, которые ритмически сменяют друг друга:
космическое Целое дает начало множественности форм, которые вновь слива-
ются в Целом. Все это происходит с четкой периодичностью. В "Бхагавадги-
те" бог Кришна использует для описания этой божественной игры творения
следующие слова:
"Когда завершается ночь времени, все вещи возвращаются к моей приро-
де; при первом же проблеске зари нового дня я снова явлюсь миру света.
Так, при присвоении своей сущности я осуществляю акт всеобщего творе-
ния, который повторяется с круговращением времени.
Тем не менее, дело творения не вовлекает меня в свой круговорот. Я
существую, я наблюдаю за драмой становления.
Я наблюдаю, и природа, постоянно пребывающая в состоянии творения,
порождает все, что движется, и все, что не движется; так продолжается
круговращение мира" {54, 9, 7-10}.
Индуистские мудрецы не останавливались перед тем, чтобы распростра-
нить сферу существования этой божественной игры на все мироздание. Они
считали, что Вселенная претерпевает периодические, чередующиеся друг с
другом процессы сжатия и расширения, и называли промежутки времени между
началом и концом одного сотворения Вселенной КАЛЬПАМИ. Масштабность кар-
тины, нарисованной древними индуистами, представляется воистину впечат-
ляющей. Для того, чтобы придти к сходным концепциям научным путем, чело-
вечеству понадобилось больше двух тысячелетий. Вернемся из бездонного
космоса в мир бесконечно малого. В двадцатом веке ученые все глубже про-
никаются в мир субмикроскопических измерений, основными действующими ли-
цами которого являются атомы, ядра и нуклоны. Главным стимулом для по-
добных вопросов служил вопрос, занимавший величайшие научные умы на про-
тяжении столетий: "Из чего состоит вещество?". Люди задались этим вопро-
сом с момента возникновения натурфилософии, но только в наше время для
него удалось получить экспериментальные данные. Сложнейшие приборы поз-
волили ученым заглянуть сначала во внутренний мир атома, узнав, что атом
состоит из ядер и электронов, а затем исследовать строение атомных ядер,
компонентами которых оказались протоны и нейтроны, получившие общее наи-
менование нуклонов. За последние двадцать лет наука еще сделала шаг впе-
ред, добившись значительных успехов в изучении строения нуклонов-компо-
нентов атомного ядра,- которые, в свою очередь, тоже не являются послед-
ним уровнем строения вещества и тоже состоят из более мелких частиц.
Первое же знакомство с миром атомов привело к тому, что представление
физиков об устройстве мироздания изменилось кардинальнейшим образом, что
уже отмечалось в предыдущих главах. Второй шаг-проникновение в мир атом-
ных ядер и их компонентов-имел ничуть не меньшее значение. В этом мире
нам приходится иметь дело с частицами, размеры которых в сотни тысяч раз
меньше, чем размеры атома, что обуславливает их более высокую скорость
по сравнению с атомами. Они движутся так быстро, что для их описания не-
обходима специальная теория относительности.
Поэтому для понимания свойств субатомных частиц и характера их взаи-
модействий используется такой подход, который сочетает квантовую теорию
с теорией относительности, причем главная роль изменения наших представ-
лений о мироздании принадлежит теории относительности.
Как уже говорилось выше, самая характерная особенность релятивистско-
го подхода заключается в том, что он выявляет связи между такими фунда-
ментальными понятиями, которые до этого представлялись ученым совершенно
самостоятельными. Один из наиболее важных примеров-это эквивалентность
понятий энергии и массы, сформулированная Эйнштейном в виде знаменитого
уравнения "Е=mc^2". Для того, чтобы уяснить фундаментальное значение их
эквивалентности, рассмотрим сначала понятия массы и энергии по от-
дельности.
Энергия - одно из важнейших понятий, используемое для описаний при-
родных явлений. Как и в повседневной жизни, в физике мы говорим, что те-
ло обладает некоторой энергией, если оно способно совершить какую-либо
работу. Энергия имеет множество разнообразных воплощений. Среди них
энергия движения, тепловая энергия, энергия гравитации, электрическая
энергия, химическая энергия и другие. Независимо от формы, энергия озна-
чает способность совершать работу. Например, камень, поднятый на некото-
рую высоту над землей, обладает гравитационной энергией. Если отпустить
его, гравитационная энергия перейдет в энергию движения (кинетическую
энергию), при падении же на землю камень может совершить механическую
работу, разбив что-нибудь. Еще один пример - преобразование электричес-
кой или химической энергии в тепловую в бытовых приборах. В физике энер-
гия всегда связана с протеканием тех или иных процессов, с теми или ины-
ми видами деятельности, и фундаментальное значение этого понятия заклю-
чается в том, что общее количество энергии, принимающей участие в про-
цессе, подчиняется закону сохранения. Энергия может изменить свою форму,
но не может прекратить свое существование вообще. Закон сохранения энер-
гии принадлежит к числу важнейших законов физики. Ему подчиняются абсо-
лютно все законы природы, и до сих пор не было обнаружено никаких свиде-
тельств его несоответствия действительности.
Масса тела является мерой его собственного веса, то есть мерой грави-
тационного воздействия на него. Помимо этого, масса характеризует энер-
гию тела, его сопротивления ускорениям, направленным извне. Тяжелые тела
сложней привести в движение, чем легкие. Для того, чтобы убедиться в
этом, попробуйте сдвинуть с места нагруженный грузовик. В классической
физике понятие массы обычно ассоциируется с представлениями о некоей не-
уничтожаемой материальной субстанции-о материале, из которого, как тогда
считалось, должны состоять все вещи. Масса, как и энергия, подчиняется
закону сохранения и не может исчезать и появляться из ничего. Так ут-
верждала классическая физика.
Однако теория относительности говорит, что масса - не что иное, как
одна из форм энергии. Энергия не только может принимать разнообразные
формы, которые стали известны еще в древности, но также может быть "за-
консервирована" в массе тела. Количество энергии, содержащееся, напри-
мер, в частице, эквивалентно массе частицы, м, помноженной на скорость
света в квадрате, то есть Е=мс^2.
Если масса тела становится мерой энергии, она теряет свойство неунич-
тожимости и может свободно преобразовываться в другие формы энергии.
Последнее имеет место при столкновениях субатомных частиц. Во время та-
ких столкновений некоторые частицы могут прекратить свое существование,
а энергия, содержащаяся в их массе, может преобразоваться в кинетическую
энергию и перераспределиться между другими частицами, принимающими учас-
тие при столкновении, и наоборот, при столкновении частиц, движущихся с
очень большими скоростями, их кинетическая энергия может перейти в массу
других частиц.
Создание и уничтожение материальных частиц-одно из самых впечатляющих
явлений эквивалентности энергии и массы, В процессе столкновений, ис-
пользующихся в физике высоких энергий, масса уже не сохраняется. Сталки-
вающиеся частицы могут быть уничтожены, а энергия, заключенная в их мас-
сах, может преобразоваться частично в кинетическую энергию других участ-
ников столкновения, а частично-в массы новых частиц. Приводя субатомные
частицы к столкновению друг с другом, мы получаем возможность исследо-
вать их свойства, которые не могут быть описаны без учета эквивалентнос-
ти массы и энергии. Это подтверждалось много раз, а для ученых, занимаю-
щихся физикой частиц, это настолько очевидно, что они измеряют массы
частиц в соответствующих количествах энергии.
Открытие, что масса-ни что иное, как разновидность энергии, заставило
нас кардинально пересмотреть наши взгляды на понятие частицы. В совре-
менной физике масса не рассматривается уже в качестве величины, опреде-
ляющей наличие в том или ином объекте определенного количества некоторо-
го материального вещества, или "материала", но в качестве величины, ха-
рактеризующей наличие у того или иного обьекта определенного количества
энергии. Поскольку, энергия неразрывно связана с работой, процессами,
субатомные частицы имеют в высшей степени динамическую природу. Для бо-
лее глубокого понимания этого положения мы не должны забывать, что эти
частицы следует рассматривать только в релятивистских терминах, которые
предполагают, что пространство и время представляют собой неразрывный
четырехмерный континуум. Частицы должно воспринимать не как неподвижные
трехмерные объекты, похожие на бильярдные шары или крупинки песка, а как
четырехмерные структуры в пространстве-времени. Их формы нужно понимать
динамически - как формы пространства и времени. Субатомные частицы - это
динамические структуры, каждая из которых имеет пространственный аспект
и временной аспект. Пространственный аспект придает им характеристики
объектов, обладающих некоторой массой, а временной аспект-характеристики
процессов, в которых существует количество энергии, равное их массе.
Эти динамические паттерны, или "энергетические пучки", формируют ста-
бильные ядерные, атомарные и молекулярные структуры, которые и образуют
материю, придавая ей ее макроскопический твердый аспект. Это заставляет
нас думать о том, что окружающие нас предметы состоят из некоей матери-
