Несмотря на все это теоретизирование и моделестроительство, экспериментаторы продолжали заниматься поисками свободных кварков, но не обнаружили их. И в этом основная проблема кварковой модели. В теории КХД это получило название «кваркового конфайнмента» (ограничения). Ученые предположили, что по каким-то неизвестным причинам кварки постоянно пребывают в «ограниченном» состоянии внутри адронов и не могут предстать перед нашими глазами. Было разработано несколько моделей, объясняющих явление конфайнмента, но это не привело к появлению более или менее последовательной теории.
Таково нынешнее состояние кварковой модели. Для объяснения всех явлений в мире адронов необходимы по крайней мере 18 кварков и 8 глюонов. Ни один из них не был обнаружен в несвязанном состоянии. Их существование в качестве физических составляющих адронов привело бы к возникновению серьезных теоретических сложностей. Для описания постоянного конфайнмента кварков выдвигалось несколько моделей, но ни одна из них не стала подходящей динамической теорией, в то время как и сама КХД, представляющая собой теоретический каркас кварковой модели, может использоваться только по отношению к очень узкому кругу явлений. Невзирая на все эти проблемы, большинство физиков до сих пор привержено идее «строительных кирпичиков» материи, которая так глубоко укоренилась в западной научной традиции.
Пожалуй, самые впечатляющие события в физике частиц произошли в теории S-матрицы и гипотезы бутстрапа (см. главу 17 и главу 18), которые не признают фундаментальных сущностей, а стремятся истолковывать природу мироздания исключительно через ее самосогласованность. Я считаю гипотезу бутстрапа кульминацией современной научной мысли, и именно в этом своем проявлении современная физика ближе всего к восточной философии — как в смысле понимания общей картины мира, так и во взглядах на строение материи. Но философия бутстрапа — очень сложное явление в физике, и ее поддерживают немногие ученые. Большинство физиков видят в бутстрапе нечто чуждое их традиционному мышлению. Та же ситуация и с теорией S-матрицы. Не только любопытным, но и очень значимым представляется то обстоятельство, что, хотя основные понятия теории S-матрицы используются в физике частиц всеми учеными при анализе результатов экспериментов по рассеиванию и сравнении результатов с предсказаниями их теорий, до сих пор ни одному из выдающихся физиков, которые внесли свой вклад в развитие теории S-матрицы, с 1960-х до начала 1980-х не была присуждена Нобелевская премия.
Основная задача теорий S-матрицы и бутстрапа заключалась в том, чтобы объяснить кварковую структуру субатомных частиц. Теперешнее понимание субатомного мира исключает возможность существования кварков в виде физических частиц, но адроны явно обладают кварковыми симметриями, которые должна объяснить теория сильных взаимодействий. Теории бутстрапа не удалось объяснить эти поразительные закономерности, но в рамках теории S-матрицы был сделан серьезный прорыв, и возникла теория бутстрапа частиц, которая способна объяснить кварковую структуру, не постулируя при этом существования физических кварков. Новая теория бутстрапа дает ответ на несколько вопросов, которые были ранее непонятны ученым[294].
Для понимания сущности нового прорыва необходимо установить значение кварковой структуры в контексте теории S-матрицы. Если в кварковой модели частицы выглядят почти как бильярдные шары, содержащие шары меньшего размера, то теория S-матрицы, использующая целостный и динамический подход, рассматривает частицы как энергетические структуры, возникающие в ходе происходящих во Вселенной процессов. Она рассматривает их как корреляции и взаимосвязи между разными участками неразрывной космической сети. В таком контексте термин «кварковая структура» используется для обозначения того, что перемещения энергии и информации в сети происходят вдоль некоторых четко определенных линий, что порождает двоичность, связанную с адронами, и троичность, связанную с барионами. Это динамический эквивалент утверждения, что адроны состоят из кварков. В теории S-матрицы нет самостоятельных фундаментальных сущностей и «строительных кирпичиков»; здесь мы имеем дело только с потоками энергии, обнаруживающими ряд четких закономерностей.
Вопрос таков: как возникают конкретные кварковые закономерности? Ключевой момент в новой теории бутстрапа — понятие порядка как нового важного аспекта физики частиц. В этом контексте понятие порядка используется так же, как и по отношению к взаимосвязанности субатомных процессов. Есть разные виды взаимосвязи между реакциями частиц, а значит, мы можем определить разные категории упорядоченности. Для их классификации используется язык топологии, хорошо известный математикам, но не применявшийся в физике частиц. Если объединить такое понимание порядка с математическим аппаратом теории S-матрицы, то остается всего несколько категорий упорядоченных соотношений, которые могут совмещаться с хорошо известными свойствами S-матрицы. Как раз эти категории порядка и являются кварковыми структурами, наблюдаемыми в природе. Кварковая структура представляется нам воплощением порядка и необходимым следствием самосогласованности. При этом нет необходимости постулировать существование кварков как физических компонентов адронов.
Появление понятия порядка как нового центрального понятия в физике частиц не только привело к существенному развитию идей теории S-матрицы, но и сильно повлияло на всю систему научных знаний. Сейчас порядок в субатомной физике остается таинственным и не до конца изученным. Но интересно, что, как и три принципа теории S-матрицы, понятие порядка играет очень важную роль в определении научного подхода к анализу явлений и природы и занимает центральное место в определении методов наблюдения. Способность распознать порядок, по-видимому, является существеннейшим аспектом рационального ума. Каждое восприятие паттерна есть в некотором смысле восприятие порядка. Прояснение понятия порядка в науке, где паттерны материи и разума всё чаще считаются взаимными отражениями, обещает открыть потрясающие горизонты познания.
По мнению Джеффри Чу, автора идеи бутстрапа, выполнявшего роль связующей и организующей силы, и философского гуру в теории S-матрицы, применение методики бутстрапа для анализа других явлений, помимо описания адронов, может вызвать необходимость включить человеческое сознание в будущие теории материи. «Такой шаг в будущем, — писал Чу, — окажет на развитие науки гораздо более сильное воздействие, чем все концепции, входящие в адронный бутстрап… Наши нынешние трудности с адронным бутстрапом могут быть предвестником совершенно новой формы человеческой умственной деятельности».
Новые открытия в области теории S-матрицы подвели Чу к мысли о необходимости прямого включения в его концепцию человеческого сознания. Он не единственный из физиков, кто пошел в этом направлении. Среди исследований конца 1970-х — начала 1980-х одним из самых неожиданных стала новая теория Дэвида Бома, который, видимо, пошел дальше всех в изучении соотношения между сознанием и материей в науке. Подход Бома существенно отличается от теории S-матрицы гораздо более общим характером и наступательностью в лучшем смысле. Его можно рассматривать как попытку «пришнуровать» друг к другу пространство-время и фундаментальные понятия квантовой теории для создания последовательной квантово-релятивистской теории материи[295].
Отправной точкой для Бома, как я уже говорил в главе 10, было понятие «неразрывной целостности». Он рассматривает нелокальные связи, проявляющиеся в том числе в эксперименте ЭПР, как важную часть целостности. В данном случае нелокальные связи представляются источником вероятностного характера законов квантовой физики, но Бом решил пойти дальше и исследовать порядок, который, по его мнению, внутренне присущ космической сети взаимодействий на более глубоком уровне — уровне «непроявленности». Он называет такой порядок «импликативным», или «вложенным», и утверждает, что в его рамках взаимоотношения внутри целого не имеют ничего общего с локальностью во времени и пространстве, обнаруживая совершенно новое качество — качество вложенности.
