Эти акты происходят, вообще говоря, когда частицы обладают очень высокими энергиями, т. е. движутся с высокими скоростями. Поэтому изучение трансмутаций частиц требует, чтобы взаимодействующим частицам придавали большие скорости. Трансмутационные акты могут происходить и в случае электромагнитного взаимодействия: если фотоны обладают высокой энергией (превышающей энергию массы покоя электрона и позитрона вместе взятых), то, несмотря на небольшое значение постоянной V137, фотоны будут превращаться в электроннопозитронные пары. Здесь соотношения теории относительности приводят не только к необходимости учитывать некоторое изменение массы, зависящее от скорости частицы. Здесь масса, соответствующая кинетической энергии, становится одного порядка и даже больше массы покоя новых частиц и переходит в массу покоя., Для возникновения новых частиц требуется, чтобы энергия имеющихся частиц превысила энергию покоя генерируемых частиц, пропорциональную их массе покоя.
Подобные процессы выходят за рамки теории относительности как учения о мировых линиях тождественных себе тел. Эти процессы следует назвать уже не релятивистскими, а ультрарелятивистскими. Переход из релятивистского мира в ультрарелятивистский — это переход от поведения тождественных себе частиц того или иного типа к существованию частицы данного типа, ее возникновению или уничтожению, т. е. к трансмутации частицы иного типа в частицу данного типа или частицы данного типа в частицу иного типа.
Это весьма радикальный переход. Если бы существование элементарной частицы данного типа объяснялось группировкой каких-то субчастиц, то перед нами оказалось бы еще одно звено классической атомистики. Существование молекулы объясняется группировкой атомов, существование атома — группировкой элементарных частиц, а теперь существование частицы — группировкой субчастиц. Все это — структурные объяснения, сводящие существование галактики, планетной системы, звезды, молекулы, атома к внутренней структуре. Структура может быть классически статической (совокупность пространственных расстояний между точно определенными в каждый момент положениями тел, составляющих данную систему); она может быть релятивистской (совокупность четырехмерных интервалов); динамической (совокупность сил, действующих между элементами); квантовой (расстояния между элементами нельзя точно определить, они определены тем менее точно, чем точнее определены взаимодействия и импульс частиц). Но, когда речь идет об элементарной частице, ее существование не сводится к внутренней структуре.
Может быть, его можно объяснить, апеллируя к сочетанию взаимодействующих частиц большей массы. В 1964 г. Гелл-Манн и одновременно с ним Цвейг высказали предположение о неких частицах очень большой массы, которые получили название кварков по имени фантастических существ из романа Джойса «Пробуждение Финнегана». Каждая из частиц, вступающих в сильные взаимодействия (таково подавляющее большинство частиц), состоит из трех кварков. Как же получается, что масса такой частицы во много раз меньше, чем масса составляющих ее кварков? Дело объясняется уже знакомым нам дефектом массы. При образовании частицы из кварков выделяется очень большая энергия и соответственно такая составная частица обладает массой, во много раз меньшей, чем масса составивших ее кварков. Если гипотеза кварков соответствует действительности, то кварки должны встречаться в свободном состоянии, хотя и очень редко. Большинство их уже «выгорело», т. е. они соединились в системы из трех кварков — известные нам частицы с различной, но всегда значительно меньшей, чем у кварков, массой.
С гипотезой кварков физика вступила на новый путь: она конструирует системы не из меньших, а из больших, чем они, элементов. Собственно, физика начала этот путь еще раньше: в 1949 г. Ферми и Янг предположили, что нуклон и антинуклон могут составить частицу значительно меньшей массы, чем у каждого из них. Как далеко можно пойти по этому пути? М. А. Марков исследовал вопрос о его границе и выдвинул понятие максимально тяжелой элементарной частицы — максимона. Это гигантские в масштабах микромира частицы. М. А. Марков предполагает, что они спрессовались в известные нам гораздо меньшие по массе частицы в результате процесса, существование которого объясняет некоторые астрономические явления. Это — гравитационный коллапс, с которым мы встретимся, когда речь будет идти о перспективах изучения космоса. Процесс этот происходит в области, где вещество спрессовано во много раз плотнее чем в атомных ядрах. В таких условиях может начаться очень быстрый, практически мгновенный процесс дальнейшего сжатия вещества, вызванный силами взаимного притяжения частиц.
Гравитационный коллапс мгновенно приводит к громадному дефекту массы, к громадной разнице между суммой масс максимонов и массой частицы, в которую их упаковывает коллапс. Но для начала гравитационного коллапса нужно, чтобы уже существовала не встречающаяся на Земле плотность вещества. Такие условия могли существовать, когда нынешняя Вселенная была спрессована в сравнительно небольшое ядро — начальный пункт ее некогда начавшегося и сейчас продолжающегося расширения. Таким образом, начальный пункт роста Вселенной совпадает с начальным пунктом генезиса современных частиц.
Эти беглые замечания о некоторых характерных для современной физики гипотезах сделаны не без умысла. Начинающийся сейчас новый этап развития теоретической физики воздействует на прогресс науки (ускоряет этот прогресс и в последнем счете вызывает возрастание ускорения производительности общественного труда) не только новыми позитивными концепциями, но и стилем научного мышления. Такая зависимость не может быть реализована без некоторой психологической эволюции, без большей пластичности познания. Мы еще не знаем, подтвердят ли эксперименты существование кварков или максимонов. Но, как бы ни было, эти гипотезы уже сейчас выполняют важную для современной цивилизации функцию: они делают психологию людей, размышляющих о природе (не только профессиональных ученых), более пластичной и этим ускоряют восприятие науки и воздействие ее динамического стиля на современную культуру. Это и оправдывает вынесение за эзотерические рамки неоднозначных и не претендующих на однозначный характер физических конструкций.
Все это сказано, чтобы подготовить читателя к новым, столь же, а может быть, и еще более неоднозначным гипотетическим конструкциям. Их смысл в том, чтобы придать относительно наглядный вид прогнозам, которые стали столь частыми в физике и в которых отражены поиски нового идеала науки. Идеала, сопоставимого с классическим идеалом — сведением rerum natura к движению тождественных себе, неисчезающих частиц, сопоставимого по общности, по охвату всей природы единой исходной концепцией. Чем дальше развивается теория элементарных частиц, тем больше вырастает убеждение в необходимости новой концепции rerum natura.
Вольтер вложил в уста Декарта обращение к богу, в котором мыслитель берется создать такой же мир, какой был создан богом, если ему дадут материю и закон ее движения. В сущности не только Декарт, но и классическая наука в целом бралась объяснить всё мироздание, если существование материи и законы движения ее дискретных элементов будут даны в качестве исходных пунктов анализа. В современной науке существуют аналогичные исходные данные. Это эмпирически установленные константы. С тех пор как физика приобрела количественный характер, с тех пор как наука не только наблюдает, но и измеряет физические процессы, идеалом научного объяснения стало сведение к минимуму чисто эмпирических констант. Уже на рубеже XVI и XVII вв. Кеплер хотел вывести средние расстояния между планетами из чисто геометрических соотношений. Он думал, что, описав правильный октаэдр вокруг сферы Меркурия и затем охватив этот октаэдр объемлющей его шаровой поверхностью, он получит сферу Венеры; затем, описав вокруг этой сферы правильный икосаэдр, он получит сферу Земли и, таким образом, используя все правильные многогранники, можно получить сферы всех планет.
