Ни классическая наука в собственном смысле, ни теория относительности не давали ответа на этот вопрос. А о нем задумывались давно. В сущности спонтанные отклонения частиц от макроскопически предуказанного пути — clinamen Эпикура и Лукреция — должны были гарантировать подлинное бытие атома. Эпикурейцы шли и дальше. Они говорили не только о «бунте» атома — его спонтанном отклонении, но и о попеременном уничтожении и возникновении частицы на ее пути. Александр Афродизийский писал в начале III в. н. э. об эпикурейцах, что они думают, будто «движения нет, а есть только результат движения», т. е. частица, исчезая и затем возникая в другой клетке дискретного пространства, как бы движется вперед.
Почему в книге о прогнозах на 2000 г. мы уходим на две с лишним тысячи лет назад в прошлое, к Эпикуру? Это объясняется радикальным характером прогноза на 2000 г. в области фундаментальных знаний. Чем радикальней предвидимый переход к новым представлениям, тем радикальней связанная с ним ретроспективная переоценка ценностей, тем более мощный пласт уходящих в прошлое, привычных представлений поднимает и поворачивает современная мысль. При этом она не только меняет то, что в течение тысячелетий казалось незыблемым, но и находит в прошлом недоумения, противоречия, вопросы, адресованные будущему.
В чем же состоит то новое, что позволяет сейчас переоценить самые укоренившиеся представления? В чем состоит то радикальное обновление стиля фундаментальных исследований и те новые принципы науки, которые несут в себе зародыш новой, послеатомной цивилизации? Исходная область новой научной революции — теория элементарных частиц. Это никого не может удивить. То, что в каждую эпоху кажется элементарными частицами, представляет собой наиболее фундаментальное звено концепции мира. В течение двух тысячелетий элементарные частицы назывались атомами и казались состоящими из гомогенной, бескачественной материи. Потом эти атомы разделились на протоны, нейтроны и электроны, различающиеся по массе, заряду и продолжительности жизни. Потом к ним прибавились еще новые типы частиц, их сейчас десятки, быть может сотни. Новая ступень теории элементарных частиц будет состоять в систематизации известных сейчас частиц, а также новых, которые будут еще найдены. Но эта систематизация, по-видимому, будет принципиально отличаться от таблицы Менделеева. Физическая расшифровка периодической системы была классически структурной: атомы отличаются числом и группировкой субатомов. Маловероятно, что те частицы, которые сейчас называют элементарными, окажутся структурами, состоящими из меньших частиц. Скорее, их различия предстанут перед нами как выражение различных по характеру и интенсивности связей с другими частицами, может быть, с Вселенной в целом.
В середине нашего столетия исследование космических лучей и потоков частиц высокой энергии, которую они приобрели в ускорителях, привело к значительному расширению сведений об элементарных частицах. Дело не только в том, что увеличилось число известных нам типов элементарных частиц. Это увеличение ставит перед наукой весьма фундаментальные вопросы. Они еще далеко не решены, и современный физик с двойственным чувством воспринимает быстрое расширение таблицы элементарных частиц, даже с более сложным, чем двойственное. С одной стороны, налицо почти непрерывное расширение представлений о кирпичах мироздания, т. е. фундаментальных знаний. Открытия в этой области, которые когда-то были поворотными вехами, открывавшими новые эпохи в науке или во всяком случае длительные периоды (таким было открытие первых ставших известными элементарных частиц — электрона, протона, фотона), следуют сейчас с большой частотой. Отчасти обнадеживающей и вместе с тем (в этом состоит вторая сторона дела) пугающей. Потому что чем больше различных по типу элементарных частиц, тем, по-видимому, дальше не только классический идеал — объяснение мироздания движением частиц гомогенной материи, но вообще объяснение мироздания движением его элементарных «кирпичей».
Но в данном случае есть и третья сторона дела, третья компонента того ощущения, которое индуцируется потоком все новых типов элементарных частиц. Скажем в скобках, что эти «компоненты ощущения» являются по существу прогнозами дальнейшего развития теории элементарных частиц. Так вот, третья компонента состоит в подозрении, что образ кирпичей не подходит, что мироздание не состоит из «кирпичей».
Задача настоящей главы — проиллюстрировать некоторыми условными гипотезами эту компоненту, этот прогноз дальнейшего развития науки. Речь идет не столько о физических гипотезах, сколько об историкофизических; они относятся не к предполагаемой структуре мира, а к предполагаемому появлению и развитию физических концепций. Разумеется, эти концепции в какой-то мере описывают реальную структуру мира, но все же высказанная только что оговорка имеет некоторый смысл: конкретная, историко-физическая гипотеза может быть весьма условной и тем не менее иллюстрировать действительную, уже наметившуюся тенденцию научной мысли. Здесь мы попытаемся выяснить, возможна ли такая дальнейшая эволюция фундаментальных исследований, которая не только увеличит или уменьшит число кирпичей мироздания, но и откажется от этого понятия как исходного.
Именно таким исходным понятием были кирпичи мироздания, постулировавшиеся классической наукой, включая и ее античные атомистические прообразы, и те классические конструкции, которые фигурируют в современной науке. Атомы Демокрита и их позднейшие модификации, принадлежащие Гассенди и другим мыслителям нового времени, непроницаемые тела картезианской физики, динамические центры Бошковича, заряды, фигурирующие в картине электромагнитного поля, элементарные частицы, если игнорировать их аннигиляции и порождения, — все эти конструкции отвечали на вопрос о поведении элементов бытия, а не об их существовании.
Есть основания думать, что весьма общей тенденцией дальнейшего развития науки будет уже наметившаяся тенденция, направленная к объяснению существования эмпирически наблюдаемых типов элементарных частиц, к объяснению, почему они обладают именно такими, а не иными массами и зарядами — свойствами, отличающими один тип частиц от другого.
Мы подойдем к проблеме существования частиц, обратив внимание прежде всего на массу и заряд частицы каждого типа. Игнорируя эти свойства, мы не можем отличить частицу от точки, в которой она находится в данный момент. Изменения заряда и массы — это трансмутация частицы, превращение частицы одного типа в частицу другого типа. Превращения электронно-позитронных пар в фотоны или фотонов в электронно-позитронные пары не сводятся к переходу из одной мировой точки в другую, эти процессы выпадают из картины движущихся тождественных себе частиц. Трансмутации выпадают из стиля классической физики, которая мыслила о природе с помощью пространственно-временных моделей поведения неуничтожаемых частиц. Наука возвращается к эпикурейскому представлению, изложенному Александром Афродизийским: в очень малых областях нет движения, а только «результат движения», смещение как результат аннигиляций и порождений частицы данного типа. Но слово «возвращение» не нужно понимать как повторение. Науке не нужны ни модернизация старого, ни архаизация нового. Возвращаясь назад, наука подбирает не ответы, а вопросы и отвечает на старые вопросы по-новому.
Новые возможности, позволяющие ответить на вопрос, заданный два с лишним тысячелетия назад, состоят в наблюдении сильных взаимодействий и манипулировании этими сильными взаимодействиями.
В современной физике существует представление об иерархии все более сильных взаимодействий. Мы можем здесь ограничиться двумя звеньями этой иерархии, которая начинается ультраслабым, гравитационным взаимодействием, после которого идет слабое, затем электромагнитное и, наконец, сильное взаимодействие. Электромагнитное взаимодействие — это взаимодействие всех электрически заряженных частиц с электромагнитным полем, т. е. с фотонами. Его интенсивность характеризуется неким числом V137, о природе которого было высказано немало противоречивых суждений, не приведших пока к отчетливому представлению. Мы можем приблизиться к некоторому первоначальному и совсем не строгому представлению, если будем считать это число мерой «некартезианских» эффектов взаимодействия, т. е. эффектов, несводимых к изменению поведения тождественных себе частиц. Чем больше константа, измеряющая интенсивность взаимодействия, тем меньшее время охватывает это взаимодействие и тем больше вероятность того, что оно вызовет не изменение поведения частицы, а ее превращение в частицу другого типа. Константа, характеризующая электромагнитное взаимодействие, мала. Поэтому электромагнитное взаимодействие сравнительно редко (по сравнению с сильным взаимодействием и при не очень больших энергиях взаимодействующих частиц) приводит к трансмутациям. Сильное взаимодействие характеризуется во много раз большей константой, оно происходит в течение интервала времени порядка 10-23 сек (т. е. в миллионы раз быстрее, чем электромагнитное взаимодействие, занимающее время порядка 10-15—10-17 сек) и приводит к трансмутационным актам.
