Забегая вперед, отметим, что переход от дискретного пространства к непрерывному будет одной из важнейших проблем науки в течение ближайших десятилетий. Можно предположить, что в ультрамикроскопическом дискретном пространстве развертываются события, из которых будет выведена релятивистская причинность. Мы помним, что мировая линия остается геометрическим, а не физическим понятием, пока она не заполнена событиями, несводимыми к пребыванию в каждой мировой точке и к переходу в следующую мировую точку. Быть может, ультрамикроскопические (и ультрарелятивистские!) события и являются тем заполнением каркаса мировых линий, которое превращает этот каркас в физический мир.

Подобные «быть может» являются существенными, хотя и неопределенными, компонентами прогноза. Вместе с тем они характерны для стиля физического мышления в теории элементарных частиц — в области наиболее фундаментальных исследований, этих современных поисков rerum natura. Эти поиски отчасти опираются на реминисценции, на воспоминания об аналогичных поисках от древности до наших дней. Такие воспоминания необходимы, чтобы понять, что, собственно, происходит сейчас в науке и куда направлено ее предвидимое развитие. Но решение старых вопросов исходит из тех новых фактов, которые стали известны совсем недавно. В особенности это относится к экспериментальным открытиям и теоретическим обобщениям в области сильных взаимодействий и трансмутаций элементарных частиц.

В наше время научный прогноз напоминает касательную к кривой, касательную, которую мы проводим, чтобы определить направление кривой в данной точке. Он не претендует на титул пророчества: в следующий момент кривая изменит направление и оно не совпадет ни с одной из касательных, которые проведены сейчас. И тем не менее констатация современных тенденций науки не может быть высказана без прогнозов, дискуссия о направлении кривой не может вестись без касательных, каждая из которых не претендует на однозначный характер.

Сейчас мы попробуем провести подобную касательную, взяв в качестве исходного пункта идею регенерации частиц, высказанную в 1949 г. Я. И. Френкелем[74]. Он предположил, что частица превращается в частицу иного типа, а эта последняя снова превращается в частицу исходного типа. Такую двойную трансмутацию Я. И. Френкель назвал регенерацией частицы. В 50-е годы и позже эта гипотеза рассматривалась в связи с дискретностью пространства-времени. Предположим, что регенерация частицы происходит в соседней пространственно-временной ячейке, т. е. через минимальный интервал времени (порядка 10^-24 сек) и на расстоянии, равном элементарной длине (расстоянии, которое пройдет свет за 10^-24 сек, т. е. расстоянии порядка 10^-13 см). Если мы отождествим регенерировавшую частицу с исходной, то получим сдвиг тождественной себе частицы на расстояние порядка 10^-13 см со скоростью, равной скорости света. Таким образом, мы приходим к дискретному пространству-времени на световом конусе[75]^[76]. Здесь движение происходит в виде дискретных сдвигов, в общем случае направленных в различные стороны и образующих ломаную пространственную траекторию. Пространство-время внутри светового конуса (т. е. там, где частицы движутся с различными скоростями, меньшими, чем скорость света) непрерывно. Здесь проходят усредненные макроскопические мировые линии, которым соответствуют непрерывные пространственные траектории. Легко видеть, что при полной пространственной симметрии элементарных сдвигов-регенераций частица после большого их числа окажется вблизи исходной точки, макроскопический сдвиг будет нулевым. Напротив, если в пространстве имеется некоторая дисимметрия вероятностей элементарных сдвигов, макроскопическая траектория частицы и ее макроскопическая скорость будут иметь конечные значения.

Тенденция, иллюстрируемая подобной условной схемой перехода из ультрарелятивистского мира трансмутаций в релятивистский мир непрерывных движений, может показаться направленной к некой трансмутационной картине мира, к превращению трансмутаций в исходный образ картины мира. Но это не так. Выше уже говорилось, что понятие трансмутации теряет смысл без макроскопического понятия мировой линии, по форме и длине которой можно определить тип частицы. Новая картина мира, к которой будет двигаться наука в ближайшие десятилетия, окажется гораздо парадоксальнее любой картины мира, которая исходит из каких бы то ни было «кирпичей мироздания», будь то перемещения тел, изменения структуры поля или еще более сложные процессы. Она будет исходить из принципа физического бытия, требующего дополнительности ультрамикроскопических и макроскопических процессов.

Вспомним самосогласованную систему частиц, взаимодействие которых гарантирует существование каждой. Наука в своем дальнейшем развитии, быть может, подтвердит эту схему для сильных взаимодействий. Но не исключено также появление физической теории, которая свяжет субстанциальные свойства частицы с воздействием на нее всех частиц, образующих Метагалактику. Следующая условная схема пояснит эту возможную тенденцию. Дисимметрия вероятностей элементарных сдвигов приводит к ненулевой макроскопической скорости частицы. Можно было бы отождествить эту дисимметрию с импульсом частицы и возложить ответственность за нее на локальные поля, связанные с неоднородным распределением материи в окружающем нас пространстве. Но какое поле ответственно за симметрию, за статистический разброс элементарных сдвигов, который заставляет макроскопическую скорость частицы быть меньшей, чем скорость света? С таким статистическим разбросом движутся частицы, обладающие массой покоя. Естественно отождествить массу покоя с симметрией вероятностей элементарных сдвигов и возложить ответственность за нее на однородную Метагалактику. Из однородности Метагалактики (в которой становятся пренебрежимыми даже такие неоднородности, как галактики и скопления галактик) вытекает, что частице со всех сторон противостоит одна и та же «толща» Вселенной; это и объясняет симметрию вероятностей элементарных сдвигов.

Излагая эти гипотетические конструкции, я, как мне кажется, не ухожу от темы прогноза, не заменяю вопрос о том, куда идет наука, вопросом о том, как устроена природа. Приведенные конструкции, как уже не раз говорилось, являются условными иллюстрациями реальной тенденции объединения понятий космоса и микрокосма. Кончился долгий период, когда последним звеном анализа rerum natura были микроскопические «кирипичи мироздания». Теперь не только поведение, но и существование элементарных частиц оказывается связанным с самосогласованной космической системой, охватывающей всю Метагалактику.

Отсюда — некоторые особенности стиля и темпа современного развития науки. Сама наука становится самосогласованной системой, в которой понятия одной области приобретают смысл только при существовании корреспондирующих им понятий в других областях. Еще недавно можно было говорить о динамике частиц одного типа без того, чтобы при этом возникали проблемы, противоречия, затруднения, их преодоление в виде новых понятий — в динамике других частиц. Когда речь идет о единой теории частиц, о высоких энергиях, о трансмутациях, которые ограничивают или видоизменяют динамику данных, тождественных себе частиц определенного типа, уже нельзя сохранить перегородки между исследованиями, посвященными различным типам частиц. Соответственно меняется связь между исследованиями, относящимися к различным взаимодействиям. Раньше они распределялись по относительно далеким областям: тяготением интересовались, когда речь шла о космических областях, электромагнитные взаимодействия объясняли явления в широком диапазоне от геофизики до атомной физики, а на сильные взаимодействия ссылались при изучении ядер. Теперь все это изменилось. Гравитационный коллапс привлекается не только для объяснения судьбы звезд, но и для объяснения микропроцессов, например превращения максимонов Маркова в известные нам частицы. Все это приводит к своеобразной, не имеющей прецедентов связи между частными открытиями и общей концепцией мироздания. Частное открытие во многих случаях является столь парадоксальным, что оно индуцирует пересмотр общей концепции. Это бывало и раньше, но тогда указанная индукция была «слабым взаимодействием»: например, между опытами, не подтвердившими существование эфирного ветра, и теорией относительности прошло четверть века. Характерным примером современного «сильного взаимодействия» между частным открытием и фундаментальной концепцией служит экспериментальное открытие несохранения четности при распаде некоторых определенных частиц и объяснившая этот результат общая концепция. Они разделялись интервалом в несколько месяцев. Дискретность прогресса фундаментальных идей сейчас смягчается; интервалы между обобщениями иногда приближаются к интервалам между очередными номерами основных физических журналов. Прогресс фундаментальных знаний становится практически непрерывным. Конечно, столь часто появляющиеся фундаментальные обобщения неоднозначны, не обладают предикатом единственности, не подтверждены experimentum crucis и часто даже не указывают на характер такого решающего эксперимента. Но появление новой экспериментальной базы, не останавливая появления фундаментальных обобщений, в значительной мере сделает такой натурфилософский стиль однозначным. Впрочем, выражение «натурфилософский стиль», может быть, и несправедливо: появляющиеся сейчас фундаментальные концепции — это, в сущности, отработка вопросов, которые будут заданы природе с помощью экспериментальных средств, о которых пойдет речь в следующих двух главах этой книги.