Знание и незнание в науках о природе
Введение
Не вдаваясь подробно в вопросы гносеологии, отметим присутствие большого элемента веры во всяком знании, будь то обычные «житейские» вопросы, политика, история, естественные науки (и даже математика) или сложнейшие духовные проблемы богословия. Ориентиром в этих вопросах для всех христиан служили и служат слова святого апостола Павла: «верою познаем, что веки устроены словом Божиим, так что из невидимого произошло видимое» (Евреям, 11, 3) .
Нашей целью будет проследить (конечно, весьма схематично и неполно) извилистый путь накопления знаний в естественных науках (о Вселенной, о строении вещества, о Земле, о жизни) и показать, что и раньше (как и сейчас) ученые строили некоторые модели природы, которые давали достаточно удовлетворительные объяснения имеющимся фактам, но при этом всегда оставалось (и есть теперь) множество непознанных явлений.
Под научным знанием (в определенный исторический период) будет в дальнейшем пониматься просто совокупность накопленных в той или иной науке сведений (наблюдений, экспериментов, измерений, документов, результатов вычислений и т.п.), а также объяснений (теорий, гипотез, моделей), систематизирующих эти данные. В качестве более или менее надежных источников будут использоваться, во-первых, учебники, по которым обучают сейчас и обучали раньше профессиональных исследователей – тут интересно проследить модификацию старых и возникновение новых парадигм, во-вторых, статьи в серьезных научных журналах («Успехи физических наук», “Nature”, “Science”), и наконец, научно-популярные книги, написанные активно работающими учеными, такими как, например, Стивен Хокинг.
Следует признать устаревшими, малодостоверными, а часто совершенно искаженно излагающими материал, практически все современные школьные учебники по естественным наукам (астрономии, космологии, микрофизике, геологии, биологии) и многочисленные научно-беллетристические опусы в массовых популярных изданиях.
Часть 1. Науки о Вселенной
Обращаясь к истории астрономии, укажем, что некоторые факты о перемещениях небесных тел были известны в Древнем Вавилоне и Египте, а именно: сфера неподвижных звезд, угловые перемещения которых относительно друг друга ничтожно малы, совершающая за 24 часа один оборот
вокруг земного наблюдателя; Солнце – светило, проходящее за один год полный круг по созвездиям зодиака; Луна – светящая отраженным солнечным светом и движущаяся по круговой орбите, наклоненной к плоскости орбиты Солнца; пять планет – Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн, совершающих сложное составное движение относительно неподвижных звезд. Вавилоняне правильно понимали причину солнечных и лунных затмений и при весьма слабом инструментарии могли за несколько месяцев предсказывать их наступление. До наших дней сохранились вавилонские единицы измерения времени и углов (24 часа, 360 градусов, 60 минут, 60 секунд). Поскольку в вавилонско-египетский период наука не была отделена от магии, тогда же были разработаны и «правила» астрологии (гадания по Солнцу, Луне и планетам), которая в течение тысячелетий оказывали существенное влияние на поведение отдельных людей и целых языческих народов, и даже сейчас гороскопы востребованы многими слоями населения в разных странах. Только во второй половине ХХ века с помощью компьютерных баз данных было научно установлено, что статистически ни дата рождения, ни расположение планет не оказывают никакого влияния ни на судьбы людей (не следящих за своими гороскопами), ни на стихийные и политические катаклизмы.
Греческий астроном Птолемей, обработав большие массивы наблюдений, во II веке по Р.Х. предложил геометро-кинематическую модель движения планет, даюшую высокую точность описания угловых перемещений. Польский церковный деятель, врач и астроном Николай Коперник, считающийся предшественником науки Нового времени, в начале XVI в. выдвинул «более божественную» модель, в центре которой расположено Солнце, а вокруг него по круговой орбитам движутся шесть планет, третьей из которых является Земля, совершающая один оборот вокруг своей оси за сутки, равные 24 часам и на которой все мы обитаем, Однако ему не удалось подобрать размеры планетных орбит и периоды обращения так, чтобы получить достаточную точность угловых положений планет (особенно большими были ошибки для Марса).
Другой католический ученый, знаменитый Галилео Галилей, в 1609 изобрел первый телескоп, с помощью которого обнаружил фазы Меркурия и Венеры, кратеры и «моря» на Луне, пятна на Солнце, и самое интересное для него самого – четыре спутника Юпитера. В движении этих спутников вокруг Юпитера Галилей увидел маленькую копию Солнечной системы, и начал усердно пропагандировать учение Коперника. Однако в 1616 г. система Птолемея была объявлена католическим догматом, книга Коперника «Об обращении небесных сфер» была включена в индекс запрещенных книг, Галилею было сделано инквизицией официальное предупреждение, что гелиоцентрическая система может рассматриваться лишь как математически удобное предположение, тогда как само учение о движении Земли является еретическим, и его распространение запрещается. Несколько лет Галилей пишет книгу «Диалоги о двух системах мира», которую воспринимает как
главный труд своей жизни (изданный в 1632 во Флоренции без одобрения цензуры). В ней он излагает обе системы, а одному из участников – малообразованному стороннику Птолемея Симпличио (Простак), приписывает некоторые черты и высказывания действующего папы Урбана VIII. Папская курия (видимо, по инициативе самого папы) запретила распространение этой книги, вызвала ее автора для разбирательства в Рим, и 22 июня 1633 г. Галилей выслушал приговор, объявляющий его «сильно заподозренным в ереси», и обязался исполнять все возложенные на него епитимьи. Почти сразу после приговора Галилей вспомнил о своих занятиях механикой (изучение свободного падения тел с Пизанской башни, исследования колебаний маятников, параболическое движение наклонно брошенных тел, векторное сложение скоростей) и решает немедленно записать полученные результаты. Находясь до самой кончины (1642) в ссылке на своей вилле Арчетри, Галилей подготовил книгу «Беседы» (1638), в которой изложил вопросы механики и сопротивления материалов, надолго определив развитие этих наук. Эта его книга была настольной для Гюйгенса и Ньютона. По мнению Лагранжа, последний труд Галилея имеет гораздо большее значение для науки, чем все его астрономические открытия. Таким парадоксальным образом приговор инквизиции привел к огромному прогрессу в механике.
Более точные наблюдения позволили Иоганну Кеплеру сформулировать законы движения планет по эллипсам, но причину такой формы орбит установил Исаак Ньютон (около 1685) на основании открытых им законов движения тел и всемирного тяготения. Ньютон считал неподвижным «абсолютное пространство», в котором все тела движутся с различными скоростями. Согласно же общей теории относительности (ОТО), созданной менее 100 лет назад, никакого выделенного пространства нет, и любое тело можно считать неподвижным, а все остальные – движущимися. Большее удобство гелиоцентрической системы Коперника объясняется только тем, что Солнце по массе в 750 раз превосходит все планеты, вместе взятые, поэтому с хорошей точностью можно считать их движущимися только в поле тяготения Солнца. Задача о движении многих тел под действием ньютоновских сил взаимного притяжения до сих пор остается весьма далекой от решения, несмотря на многочисленные усилия выдающихся математиков.
В XVII – XIX вв строение Солнечной системы было уточнено, открыта планета Уран (а в ХХ в. Нептун и Плутон), пояс малых планет – астероидов между орбитами Марса и Юпитера. В так называемую «эпоху Просвещения» появились попытки противопоставить научные концепции Библейскому учению о сотворении мира. Так в 1757 немецкий мыслитель Иммануил Кант впервые поставил вопрос о происхождении Земли, Солнца и планет. Он выдвинул философскую гипотезу о «первичном облаке» из пыли и газа, которое под действием гравитации начало сжиматься, разогреваться и вращаться; в центре облака образовалось раскаленное Солнце, а из остальных
фрагментов сформировались планеты и их спутники. Делу обоснования этой идеи Канта посвятил большую часть жизни французский математик П.-С. Лаплас, издавший 5-томный труд «Небесная механика». В ответ на вопрос Наполеона, почему в его книге нет упоминаний о Боге, Лаплас ответил: «Сир, я не нуждался в этой гипотезе». Однако вскоре после кончины Лапласа выяснилось, что в его модели есть неустранимый изъян, а именно: обнаружилось, что Солнце вращается вокруг своей оси весьма медленно, и несмотря на гигантскую массу его вращательный момент в 50 раз меньше, чем у крошечных планет. Этот факт не вписывается в законы механики и поэтому в 1920-х О.Ю. Шмидтом была предложена гипотеза «дополнительного тела», например, звезды, которое унесло почти весь момент Солнца или заняло его место в центре облака. Компьютерные расчеты по этой модели (1984, Э.М. Дробышевский и Р. Ларсен) показали невозможность такого события, в связи с чем выдвинута гипотеза «первичного бублика», также не объясняющая всей совокупности наблюдений. Еще хуже обстоит дело с кометами, имеющими нерегулярные орбиты. Для объяснения их происхождения были предложены «пояс Койпера» и «облако Оорта», однако эти гипотетические грандиозные объекты не обнаруживаются современными сверхчувствительными наблюдательными устройствами. Тем самым, наука конца ХХ века признала, что ей неизвестен механизм происхождения нашей планетной системы.
В начале XIX в. телескопы стали совершеннее, и астрономы смогли измерить расстояние до ближайших звезд в созвездии Центавра, которое оказалось равным 38 трлн км, т.е. 3.7 световых года, что в 68000 раз больше радиуса орбиты Плутона. Немного позже выяснилось, что Галактика Млечный Путь (в которой находится и наше Солнце) имеет диаметр ~ 100000 св. лет и состоит из ~ 100 млрд звезд, из которых невооруженным глазом человек может видеть всего лишь ~ 4000. Звезды классифицируются по величине, цвету, абсолютной светимости и переменности. В середине ХХ в. появилась «диаграмма эволюции звезд». В 1928 американский астроном Эдвин Хаббл (его именем назван первый космический телескоп, работающий на околоземной орбите с 1994) на самом большом тогда телескопе с диаметром зеркала 4.5 м смог разрешить на звезды туманность Андромеды и установить, что расстояние до нее ~ 2 млн. св. лет. Млечный Путь, Андромеда и Магеллановы Облака входят в т.н. местную группу галактик, размером ~ 20 млн. св. лет. Далее, группы галактик образуют скопления (в среднем ~ по 1000 галактик в каждом), скопления образуют сверхскопления (тоже ~ по 1000 скоплений), число которых ~ 100. Таким образом, наблюдаемая астрономами Вселенная представляет собой многоуровневую иерархическую систему из ~ 1 секстиллиона звезд (значок ~ указывает, что все эти числа известны по косвенным данным и могут в 2 – 10 и более раз отличаться в ту или другую сторону от истинных значений).
С появлением в ХХ в. новых наблюдений и ОТО стала возможной научная постановка вопроса о строении Вселенной в целом. А. Эйнштейн не смог найти стационарного решения уравнений Д. Гильберта (поскольку, как выяснилось позднее, их вообще не существует) и ввел т.н. Λ-член, который компенсировал бы взаимное притяжение материи и тем обеспечивал бы устойчивость Вселенной. В 1923 петербургский физик А.А. Фридман нашел первое нестационарное решение уравнений ОТО, согласно которому Вселенная расширяется из некоей «сингулярной точки». А. Эйнштейн признал (хотя и не сразу) правильность решения Фридмана и открыто заявил, что введенный им ранее Λ-член является самой крупной ошибкой его жизни. В начале 1930-х Э. Хаббл, исследуя спектрограммы далеких галактик, обнаружил смещение их спектров в красную сторону, тем большее, чем дальше расположена галактика. «Красное смещение» вполне увязывалось с теоретическими моделями расширения Вселенной (Фридмана, Леметра, де Ситтера). В 1946 русский физик-эмигрант Георгий (Джордж) Гамов выдвинул модель Большого Взрыва (МБВ): вся Вселенная, которая в начальный момент t=0 была сконцентрирована в одной точке (R=0) и имела бесконечные температуру и плотность, по неизвестной причине начала расширяться со скоростью света (максимально возможной скоростью движения) и остывать, при этом возникало пространство, элементарные частицы, далее ядра атомов, ионизованная плазма, а затем газовые облака, галактики и звезды. Кроме красного смещения, других подтверждений МБВ не имела до 1965, когда А. Пензиас и Р. Вилсон обнаружили приходящее равномерно со всех сторон космоса микроволновое излучение, соответствующее температуре 2.7 К. Его стали называть «реликтовым», оставшимся от эпохи сверхгорячей Вселенной, но резко охладившимся из-за гигантского увеличения ее размеров. В 1978 это открытие было отмечено Нобелевской премией, и после внесения в нее некоторых дополнений и уточнений МБВ стала в космологии именоваться «Стандартной моделью», чем заранее оцениваются как ненаучные и маргинальные все иные способы миропонимания.
Одной из первых неувязок СМБВ является слишком большая реально наблюдаемая скорость движения звезд в галактиках, что должно привести к распаду галактик за ~ 1 млн лет, тогда как официально объявленный возраст Вселенной (момент БВ) составляет 13.7 млрд лет. Для залатывания этой прорехи еще в 1950-х была предложена идея т.н. «темной материи», которая окружает галактику и силой своего тяготения удерживает звезды от разбегания. Природа этой невидимой субстанции остается совершенно неизвестной, но во всяком случае это не газ, не пыль, или что-то, входящее в круг исследования физиков, однако приписываемая ей масса в 5 – 10 РАЗ (не на 5 – 10% !) больше массы частиц и полей всех известных науке типов. Вторым фактом, не вписывающимся в МБВ, является открытое в 1998 путем компьютерной обработки огромных массивов телескопических снимков ускорение
расширения, хотя по всем моделям расширение должно со временем замедляться. Чтобы выйти из затруднительного положения, была выдвинута концепция «темной энергии» – еще более загадочного и ненаблюдаемого субстрата, проявляющего (как и Λ-член Эйнштейна) свойство антигравитации, но имеющего массу ЕЩЕ В 3 РАЗА большую, чем вся «темная материя». Таким образом, масса всей обычной материи составляет всего лишь 2 – 4 % гипотетической суммарной массы Вселенной, – если, конечно, принимать трактовку наблюдательного материала с позиций «Стандартной модели».
Избежать введения дополнительных сущностей позволяют альтернативные космогонические модели (а их число доходит до сотни): например, в модели Сахни-Штанова мир рассматривается не как 4-мерное (3+1) пространство-время, а как пленочка (brane – сокращение от membrane) в 5-мерном (3+2) многообразии с двумя видами времени – нашим обычным и вторым (фигурально выражаясь – Божественным). При таком подходе, расширение Вселенной выглядит совсем иначе: в момент начала (t=0) ее радиус ненулевой (и может быть сразу очень большим), расширение, вначале медленное, затем убыстряется и в определенный момент должно внезапно прекратиться. Это похоже на перемотку магнитофонной ленты: сначала покой, затем ускоренное движение, и наконец – резкая остановка, когда пленка, т.е. этот мир, закончится и «времени больше не будет» (Откр. 10, 6).
Еще один аспект остается необъяснимым в рамках МБВ, а именно: удивительная согласованность мировых констант. Гравитационная постоянная G, скорость света c, постоянная Планка h, заряд электрона e, масса протона и другие фундаментальные величины не могут отличаться от своих имеющихся значений даже на 0.001 %, т.к. иначе сценарий БВ приведет либо к сверхмассивному железному шару, либо к облаку чистого водорода с плотностью, плавно стремящейся к нулю. В обоих случаях никакие астрофизические объекты – звезды, галактики, пылевые облака, возникнуть в принципе не могут.
Для ответа на вопрос: что же обеспечивает такую фантастическую точность в компенсации ~ в 1980 возникла гипотеза инфляционной Вселенной, согласно которой "метастабильный вакуум хиггсова поля экспоненциально туннелирует в стабильный пузырь, расширяющийся затем фридмановски". Отметим, что ни одно из понятий (якобы физически значимых и что-то объясняющих), фигурирующих в предыдущей фразе, никогда не наблюдалось и вообще находится принципиально вне границ возможных наблюдений, но введено чисто спекулятивно для того, чтобы как-то увязать концы с концами в существующих противоречивых гипотезах. В некоторых моделях этот пузырь один, в других - пузырей много (10, 10 миллиардов, или же 1 с 10 миллиардами нулей) или даже бесконечное число (идея множественности Вселенных была выдвинута в 3-м веке еретиком Оригеном, анафематствованным на 6-м Вселенском Соборе).
Утверждается, что при неимоверно большом числе (фактически любом, какой захочется данному космологу) отдельных миров с различными наборами физических структур, их параметров и характеристик, в каком-то большом числе из них будут иметься подходящим образом согласованные свойства, в некоторой доле этих миров будут планеты земного типа}, а среди них на каком-то количестве возникнет жизнь, a затем и разум, причем одним из таких благоприятных миров является именно наблюдаемая нами Вселенная. При этом заявляется, что бы если это было не так, то никто бы ничего не наблюдал и ни о чем не рассуждал бы. Так кратко звучит атеистическая форма антропного принципа, который для эволюционистов служит важным дополнением к "механизму естественного отбора". При кажущейся логичности, атеистический антропный принцип, дающий столь же нелеп, как и неопровержимая уверенность солипсистов в том, что их жизнь в мире в действительности не существует, а только представляется им в сновидении.
Несмотря на множество неувязок и нерешенных проблем, концепция "Большого Взрыва" в смысле своей "всесторонней обоснованности" считается неуязвимой, и самими физиками часто уподобляется известному великану Голиафу, при этом сама строящаяся сейчас "теория всего" сравнивается с не менее известной Вавилонской башней. Мысль о том, что мир пришел в состояние бытия по воле и по замыслу Всемогущего Бога для блага обитающих в нем людей, большинством современных ученых просто отбрасывается, хотя логически такая "версия" совершенно равноправна с идеей "саморазвития", и даже более естественна, так как сама природа ясно свидетельствует, что "рука Господа сотворила все сие". Таким образом, теистический антропный принцип – одна из важнейших частей Библейского учения о творении. Библия говорит также и о том, что в силу грехопадения первых людей, спровоцированного "отцом лжи", мир трагически сокрушился, лишившись своего первозданного совершенства; и той же волей Божией мир доныне поддерживается, сохраняясь от полного распада и уничтожения, что составляет цель "человекоубийцы от начала" , не устоявшего в истине, низверженного с небес и по земле ходящего и рыкающего, ища, кого поглотить.
Большое недовольство ученых- атеистов вызывают взгляды Президента РАН Ю.С. Осипова и его заместителя В. Е. Фортова, поддерживающих идею о гармонии между Христианством и естественными науками. В частности, вице-президент Российской Академии Наук Владимир Евгеньевич Фортов четко заявляет: "мир един и познаваем человеческим интеллектом потому и только потому, что существует Единый Бог, создавший Единым Промыслом и мир, и человека, и именно поэтому существует единый объект исследования". Позиция этих выдающихся исследователей объявляется "средневековым мракобесием", а они сами - лжеучеными.
Странным образом, чем дальше от нас наблюдаемые объекты, чем более косвенными или даже принципиально невозможными становятся наблюдения, тем разнообразнее и фантастичней становятся принимаемые (но не всеми!)
космогонические теории, объясняющие их свойства и возникновение, лишь бы не надо было вводить "Внеприродный Фактор".
Вот какова сила псевдо-веры у космологов-атеистов, не признающих Создателя!
ЛИТЕРАТУРА
1. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Происхождение галактик и звезд.
М. Наука, 1987.
2. Вайнберг С. Первые три минуты. - М. Энергоиздат, 1981.
3. Гинзбург В.Л. Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными в начале ХХI века. //
"Успехи Физических Наук", т. 169, вып. 4, 1999.
4. Хокинг С. Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр.
Санкт-Петербург, Издательство Анфора, 2001.
5. Попов Н.Н. Новые представления о структуре пространства-времени и проблема геометризации материи. - М. Издательство УРСС, 2002.
6. Ефремов Ю.Н. «Средневековье в профессорской мантии"//
"НГ-Религия", 25.09.2002.
7. Шкловский И.С. Вселенная, Жизнь, Разум. Москва, 1987.
8. Oсипов Ю.С., Фортов В.Е. Интервью московскому еженедельнику
"Поиск", № 13, 1998.
10. Yu. Shtanov and V. Sahni. New Vistas in Braneworld Cosmology.
Classical and Quantum Gravity, Paris, v. 19, 2002. p. 101-107.
11. Martin Bojowold. What happened before the Big Bang? – Nature Letters, July 1,
2007, p.523-525.
12. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stability of strange star crusts and
strangelets // Physical Review D. (2006), V. 73.
13. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. МЦНМО, НМУ, 2001.
Часть 2. Науки о строении вещества
Совершим теперь краткий экскурс в историю физики – науки о силах в природе. В Древней Греции было создано учение о 4-х стихиях (элементах, началах) – земля, вода, воздух, огонь (Эмпедокл, Фалес, Гераклит, Платон, Аристотель). Там же возникла и атомистическая гипотеза, позднее изложенная в известной поэме Тита Лукреция Кара «О природе вещей». Идеи античных философов были в Средние века продолжены в практическом плане алхимиками, которые искали эликсир молодости, панацею и трансмутацию элементов (превращение их в золото). М.В. Ломоносов предложил молекулярно-кинетическую (корпускулярную) теорию теплоты и строения веществ, которая явилась основой для создания науки химии в работах Лавуазье. Систематизацию химических элементов провел в середине 1860-х Д.И. Менделеев. Открытие Дж. Дж. Томпсоном электрона в 1897 было важным шагом на пути научного изучения атомов, а экспериментальное нахождение их массы было осуществлено лишь после 1905, т.е. всего век назад (до этого измерялись только отношения масс атомов различных элементов). Э. Резерфорд, открывший в 1911 ядро атома, показал, что при ничтожно малом размере в нем сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг него располагаются легкие отрицательно заряженные электроны в числе, дающем точную компенсацию положительного заряда атомного ядра. Им же были осуществлены и первые искусственные ядерные реакции (1919), т.е. превращение элементов. Его школа (насчитывающая десятки Нобелевских лауреатов) справедливо признается основным мировым центром. В одном из своих последних интервью (1937) на вопрос, могут ли ядерные исследования иметь какое-то практическое значение, Э. Резерфорд ответил категорически отрицательно. А через год немецкие физики О. Ганн и Ф. Штрасман открыли цепную реакцию деления ядер урана, что дало возможность создать новое сверхоружие. Этот технически весьма сложный и затратный проект был реализован в США в 1940-45, и после первого испытания на полигоне в штате Невада, был применен в августе 1945 как оружие устрашения против Японии, при этом было уничтожено более 300 тыс. мирных жителей Хиросимы и Нагасаки. Именно с этого момента началась гонка ядерных вооружений, «благодаря» которой впервые в истории во многих странах было колоссально (в десятки раз) увеличено финансирование науки (прежде всего, физики). Попутно с созданием урановых и затем водородных бомб, были построены первые ядерные реакторы и электростанции (1951, СССР), мощные ускорители и чувствительные детекторы, на которых были обнаружены многие новые элементарные частицы (мезоны, гипероны, резонансы, нейтрино).
Согласно современным представлениям, в природе имеется 4 вида фундаментальных взаимодействий (число 4 фигурировало и в античных
учениях). Исторически первым было найдено самое слабое из всех 4-х, гравитационное, которое создает ньютоновскую силу универсального взаимного притяжения. В ХIХ в. было изучено электромагнитное взаимодействие, объясняющее не только электричество и магнетизм, но и электромагнитные волны (в том числе радиоволны и свет), и строение обычного вещества, и химические реакции (перестройка электронных оболочек в молекулах и атомах). Можно сказать, что ЭМВ пронизывает нас и окружает со всех сторон. Сильное взаимодействие, которое ~ в 1 млн раз сильнее ЭМВ, но в отличие от него действует лишь на очень малых расстояниях, обеспечивает устойчивость атомных ядер. Именно это взаимодействие, обнаруженное в начале ХХ в., ответственно за высвобождение ядерной энергии. Наконец, слабое взаимодействие ( ~ в 1 трлн раз слабее ЭМВ) связано с нейтрино, которые почти беспрепятственно проходят через весь объем земного шара, было экспериментально обнаружено лишь в 1950-х, и его роль в общей физической картине мира не вполне понятна.
В 1961 в опытах по просвечиванию протонов энергичными пучками электронов, было установлено, что протоны, нейтроны и все другие адроны (тяжелые элементарные частицы) состоят из 3 неразрывно связанных частей (партонов). Для объяснения этих результатов М. Гелл-Манн, опираясь на математическую теорию групп, предложил в 1964 концепцию необычных частиц – кварков, имеющих большую массу – больше массы адронов, которые из них состоят! – и дробный электрический заряд 1/3 e и 2/3 e. В дальнейшем было показано, что кварки могут быть 3 разных «цветов» (красный, желтый, зеленый) и 6 «ароматов» (d - нижний, u - верхний, s - странный, c - очарованный, b - красивый, t - истинный). Разумеется, употребленные здесь термины («цвет» и «аромат») означают лишь особые квантовые числа, но названия эти прочно вошли в лексикон физиков-элементарщиков. Итак, по кварковой модели, адроны состоят из 3 кварков (обязательно разных цветов), тогда как мезоны – из кварка и антикварка. Сильнейшее притяжение кварков друг к другу осуществляется с помощью обмена глюонами («клей» 8 типов). На существующих ускорителях (самый мощный находится в США и обеспечивает энергию столкновения протонов 1 триллион электрон-вольт – ТэВ) измерены параметры всех кварков, кроме самого тяжелого t-кварка. Для его детального изучения в ЦЕРН (Женева, Швейцария) более 15 лет назад было начато строительство Большого Адронного Коллайдера (БАК) с энергией столкновения 14 ТэВ, разгонным кольцом длиной 27 км, оснащенного системой сверхпроводящих магнитов, охлаждаемых жидким гелием, и разнообразной сверхсовременной аппаратурой для ускорения пучков, регистрации продуктов столкновений и компьютерной обработки результатов. Расходы на создание БАКа уже превысили 10 млрд долларов. Первый пробный запуск был намечен на сентябрь 2008, однако случившийся пробой стенки резервуара, когда вытекло 6 тонн жидкого гелия, потребовал долгого ремонта
и только в 2010 ожидается вывод БАК на проектную мощность. Планируется провести исследование кварк-глюонной плазмы, фотон-фотонных взаимодействий, получить подтверждение или опровержение "суперсимметрии" и (в этом состояла главная задумка) обнаружить скалярные бозоны Хиггса – БХ – "божественные" частицы, от которых, предположительно, получают массу все остальные типы частиц. Кроме того, ожидается, что в экспериментах будут воссозданы условия, существовавшие во Вселенной в первые мгновения Большого Взрыва. Считается, что результаты работы этого сверхускорителя натолкнут физиков на новую, более глубокую "теорию мира". Но можно понимать это и как неявное признание фактической неудовлетворительности господствующей сегодня в физике элементарных частиц своей "Стандартной модели".
Великий Христианин и ученый XVII века Блез Паскаль называл человека, способного осознавать себя и исследовать окружающий его мiр, "мыслящим тростником", созданным Богом по Своему образу и подобию. Мудрецы же века сего, не познав Бога, поклоняются созданной Им из ничего бездушной тварной материи!
Следует указать на риски, возникающие при экспериментах с субъядерной материей. Прежде всего, указывают на возможность возникновения микроскопических черных дыр малой скорости. Они могут погрузиться в земные недра и, поглощая окрyжающее вещество, вызвать медленный разогрев, увеличение вулканической активности и, как следствие, гибель всего живого. Есть также вероятность рождения магнитных монополей. Некоторые специалисты по квантовой теории поля полагают, что сверхбольшие энергии в сочетании со сверхсильными магнитными полями могут породить пространственно-временные "кротовые норы" или червоточины, а это может привести к созданию машины времени с непредсказуемыми последствиями. Некоторые кварковые конфигурации (ssc, scc, sbb, ssb, scb, ...) могут оказаться стабильными и вызвать цепную реакцию превращения всей окружающей (обычной) материи в "странную", что приведет к быстрому и полному разрушению всей земли до ее центра. Можно предположить и выход за пределы известных законов и явлений. Например, возникновения пузырей "истинного вакуума", приводящим к новым "Большим Взрывам" Вселенной или вообще к появлению новых Вселенных. Все эти и другие потенциальные риски проведения опасных экспериментов породили популярную у физиков печальную шутку, что БАК – это в действительности ПАК – Последний Адронный Коллайдер.
Разумеется, на все предупреждения об опасностях ЦЕРН регулярно реагирует публикацией отчетов "экспертов", получающих от ЦЕРН большие гранты и доказывающих нулевую (или ничтожно малую) вероятность неблагоприятных сценариев. Конечно, вероятность катастрофического сценария весьма мала, но поскольку речь при этом идет о гибели всего мира, а
по признанию самих физиков, количественной теории таких процессов пока не существует, было бы, мягко говоря, неосмотрительно форсировать ход событий. Говоря в целом, необъяснима позиция узкой (5000) международной группы ученых и инженеров (700 человек из России), которые, будучи охвачены нездоровым азартом и стремлением предстать как некие новые пророки, берут на себя ответственность за возможную гибель всех людей в техногенной катастрофе, в сравнении с которой Чернобыльская авария кажется мелким инцидентом. Что это: страсть к познанию, "святая любознательность", не считающаяся ни с какими опасностями, прометеевское желание добыть для людей новые источники энергии (хотя ведь уже имеющиеся энергоресурсы породили массу экологических, экономических и политических проблем), или же воля к смерти по Карлу Юнгу? Происшедшими авариями Господь промыслительно удерживает своих детей от игр с кварковым огнем.
Одним из сильнейших мотивов, побуждающих многих вообще-то серьезных людей к проведению столь дорогостоящих и притом крайне опасных экспериментов, является стремление к славе, в данном случае посредством получения Нобелевских премий, присуждаемых с 1901. Ведь для большинства (и "простых" людей и самих исследователей) именно эти премии стали признаком наивысшей ценности научной деятельности. Следует, однако, отметить, что в последние 10 лет Нобелевские премии по физике присуждаются, в основном, за работы, выполненные 30, а то и 50 лет назад, или же за чисто технологические разработки, что резко контрастирует с ситуацией в начале XX века: тогда премиями отмечались лишь самые новые и действительно самые значительные научные достижения. Видимо, это связано с тяжелым смысловым кризисом в современной физике, когда новые наблюдательные и экспериментальные факты – ускорение расширения Вселенной, гамма-всплески, загадки космических лучей, явные признаки наличия дополнительных размерностей и абсолютно неизвестных видов частиц и полей – совсем не вписываются в созданную определенными идеологическими кланами "научную картину мира", из которой тщательно изгоняется ее Творец и Промыслитель, Господь наш Иисус Христос.
Подведем некоторые итоги. Объем знаний о небесных телах и силах в природе ускоренно нарастает с начала XVII века (1-я научная революция). В этот период были созданы первые научные приборы (телескоп, наклонная плоскость, устройства для измерения сил, скоростей, ускорений, электрических зарядов и токов). Выработаны первые научные концепции пространства, времени, движения, строения вещества. Особенно резким процесс накопления и ресистематизации физических и космологических знаний становится в XX веке (2-я научная революция). Пересмотрены понятия пространства-времени (теория относительности), гравитации и других фундаментальных взаимодействий. Созданы новые измерительные методы, позволившие определить массы индивидуальных атомов и составляющих их
частиц. Возникли квантово-механические концепции, дающие неклассическое описание движения волн-частиц и строения материи.
Текущие темпы накопления данных в связи с появлением компьютеров (3-я научная революция) и смены основных принципов в науках о природе не оставляют сомнений в том, что принимаемая сейчас "научная картина мiра" будет через 10 – 20 лет сменена какими-то новыми концепциями и парадигмами, которые в настоящее время только еще вызревают, хотя уже имеется осознание того, сколь много остается непознанным и даже вообще неизвестным. Есть, правда, и такой вариант, что физики просто не успеют создать "Единую Теорию Поля", поскольку человечество раньше (возможно, уже в наступившем XXI веке) истребит себя с помощью уже имеющихся видов оружия, нехватки пищи и питьевой воды, загрязнения почвы, воды и воздуха, нарушений природных балансов.
Да даст нам Господь покаяние, дабы гибель не застигла нас
не готовыми к переходу в вечность!
10. Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. - М. Наука, 1988.
ЛИТЕРАТУРА
M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stability of strange star crusts and
strangelets // Physical Review D. (2006), V. 73.
15. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. МЦНМО, НМУ, 2001.
11. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Происхождение галактик и звезд.
М. Наука, 1987.
12. Вайнберг С. Первые три минуты. - М. Энергоиздат, 1981.Гинзбург В.Л. Какие проблемы физики и астрофизики представляются особенно важными и интересными в начале ХХI века. //
"Успехи Физических Наук", т. 169, вып. 4, 1999.
13. Хокинг С. Краткая история времени: от Большого взрыва до черных дыр.
Санкт-Петербург, Издательство Анфора, 2001.
14. Попов Н.Н. Новые представления о структуре пространства-времени и проблема геометризации материи. - М. Издательство УРСС, 2002.
15. Ефремов Ю.Н. «Средневековье в профессорской мантии"//
"НГ-Религия", 25.09.2002.
16. Шкловский И.С. Вселенная, Жизнь, Разум. Москва, 1987.
17. Oсипов Ю.С., Фортов В.Е. Интервью московскому еженедельнику
"Поиск", № 13, 1998.
10. Yu. Shtanov and V. Sahni. New Vistas in Braneworld Cosmology.
Classical and Quantum Gravity, Paris, v. 19, 2002. p. 101-107.
11. Martin Bojowold. What happened before the Big Bang? – Nature Letters, July 1,
2007, p.523-525.
12. Philipp E. Johnson. The Right Questions. InterVarsity Press, 191 pages, 2002.
13. Логунов А.А. Релятивистская теория гравитации. М.: Наука, 2006.
14. M. Alford, K. Rajagopal, S. Reddy, A. Steiner. Stability of strange star crusts and
strangelets // Physical Review D. (2006), V. 73.
15. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. МЦНМО, НМУ, 2001.
16. Приношение Православного американца. Сборник трудов о. Серафима
Платинского. Российское Отделение Валаамского Общества Америки.
Москва, 1998.
