Расширенная Вселенная

Даю подсказку: в ряде химических реакций электроны и протоны испускают нейтроны. Пример – так называемый «Солнечный феникс» (теория солнечной энергии Ханса Бете). Если опустить детали, то «Солнечный феникс» можно представить как процесс превращения четырех атомов водорода (четыре ₁H¹) в один атом гелия (₂He⁴). Спустя шесть стадий первоначальная комбинация из четырех протонов и четырех электронов трансформируется в два нейтрона, два протона и два электрона. Обратите внимание: все это очень приблизительно, неточно, без формул, здесь не упоминаются ни задействованные изотопы, ни процесс возникновения позитронов и высвобождения энергии посредством взаимной аннигиляции позитронов и свободных электронов, а также другие факторы – в частности, тот, что добиться подобной реакции можно различными способами.

(Но в этом и заключается коварство английского, да и любого вербального языка, – ни один из них не заменит язык абстрактной математики.)

Преобразований, в ходе которых антипротоны и позитроны испускают антинейтроны, великое множество. Два вышеописанных – всего лишь примеры, но существует и масса других, которые чуть ли не ежедневно прогнозируют на бумаге и подтверждают на практике; во многих, точнее, в большинстве таких серий преобразований участвуют античастицы антиматерии.

Тем не менее в нашем уголке Вселенной антиматерии наберется разве что с ноготок – и слава богу, ибо при ее соприкосновении с простой материей обеих ждет тотальная аннигиляция. После чудовищной истины, продемонстрированной в Хиросиме, все накрепко усвоили формулу Е = mc², которая гласит, что энергия эквивалентна массе, а масса – энергии; точнее, энергия равна массе, помноженной на скорость света в квадрате.

Развить подобную скорость практически невозможно. Наши астронавты путешествовали к Луне со скоростью чуть меньше семи миль в секунду; свет перемещается почти в двадцать семь тысяч раз быстрее, развивая 186,282,4 (±0,1) миль или 299,792,5 (±0,15) километров в секунду. Округлим последнюю цифру до трехсот тысяч, потом, пользуясь сопоставимыми единицами измерения (граммы, сантиметры, эрги), выразим ее в сантиметрах, как 3×10¹⁰, а после возведем в квадрат и получим 9 × 10²⁰ или 900 000 000 000 000 000 000 (!!!).

Невероятное число буквально вопиет: «Смотрите, как крохотная масса вещества способна превратиться в сокрушительный заряд энергии, и мрачное доказательство тому – Хиросима».

Однако максимальная мощность распада U-235 составляет примерно 0,1 %; фактическая же мощность атомной бомбы еще ниже (о чем опять-таки свидетельствует Хиросима), а водородная уступает ей даже в максимуме (мощность последней можно увеличить за счет размера; все атомные бомбы имеют в этом плане строгое ограничение). Не важно, имеем мы дело с распадом или с синтезом, – реакционная масса в любом случае либо расщепляется, либо синтезируется в другие элементы; лишь мизерный процент переходит в энергию.

При взаимодействии материи с антиматерией и та и другая полностью превращаются в энергию. «Двести процентов эффективности», – сказал бы любой инженер, ведь в процессе аннигиляции антиматерия превращает равный объем материи в чистую энергию.

Математические физики

Физик-экспериментатор разгоняет частицы до 99,9 % скорости света с помощью дорогостоящих гигантских ускорителей или иногда с помощью приборов, собранных на коленке из подручных материалов. Не важно, большие они или маленькие, дешевые или дорогие, но физик работает с реальными предметами.

Математический же физик пользуется только бумагой, карандашом и мозгами. А мозг у него особый, не чета вашему или моему, если только вы не относитесь к счастливым обладателям «математической интуиции».

В данном контексте математическая интуиция – термин, призванный объяснять необъяснимое. Это дар, а не навык, который можно развить или приобрести. Даже высшая математика («высшая» для дилетантов), включая исчисления высшего порядка, преобразование Фурье, n-мерную и неевклидову геометрию, по сути – самые обычные навыки, требующие изрядного терпения и банальной эрудиции… однако придумали их люди с пресловутой математической интуицией.

Как часто мы слышим: «Ну не дается мне математика, хоть тресни!» Причин тому может быть несколько: умственная неполноценность (вряд ли), лень (уже теплее), плохие учителя (горячо). Примечательно, что в большинстве случаев людям «не дается» банальная арифметика – сущий пустяк для любого математика. (Однако создать ее – дело отнюдь не пустяковое. Придумать ноль, позиционную систему счислений, точку, отделяющую целое от дробной части, под силу только гению; попробуйте заполнить налоговую декларацию римскими цифрами.)

Из миллиардов ныне живущих и уже покойных людей лишь несколько тысяч могли похвастаться математической интуицией; из-за сопутствующих обстоятельств реализовать свой талант сумела буквально пара сотен; и только часть стала математическими физиками. Тех, кто внес весомый вклад в физику, еще меньше, но без них науки не было бы и в помине. Математическая физика лежит в основе всех наук. Всех, без исключения.

Математические физики периодически сравнивают коллег-экспериментаторов с отчаявшимися сантехниками; экспериментаторы ворчат, что теоретикам нужен поводырь, пока они окончательно не заблудились в своих дебрях. Однако теория и практика неотделимы друг от друга. Одних фактов для науки недостаточно, они хороши только вместе с теорией. Голые факты лишены смысла и ограничены в употреблении; обоснованная теория значительно расширяет их возможности. Обоснованной же теория считается, когда ее подтверждают все сопутствующие факты. По сути, «закон природы» – это неоднократно подтвержденная теория; стоит единственному факту опровергнуть непреложный на первый взгляд закон, как тот снова возвращается в категорию «приблизительных». Тогда ученые бросаются на поиски более гибкой теории, способной объять старые факты и заупрямившийся новый.

«Законы природы» пятисотлетней давности сегодня уже неактуальны, а современные наверняка условны – да, они неплохи, но не совершенны. Кое-кто из ученых, в частности Поль Дирак, полагал, что совершенство вообще не достижимо.

Сильная теория не только примиряет старые факты с новыми, но и ведет порой к нежданным открытиям. К важным вехам в науке относятся: гелиоцентрическая теория Коперника и созданная на ее основе теория криволинейных траекторий Кеплера, законы движения и теория всемирной гравитации Ньютона, уравнения Максвелла, объединившие электричество с магнетизмом, квантовая теория Планка, теория относительности Эйнштейна, синтез квантовой теории и специальной теории относительности, предложенный Дираком, – список можно дополнить, но буквально парой-тройкой пунктов.

Физики-теоретики стремятся создать математическую структуру, охватывающую все пространственно-временные явления: от прошлых до будущих, от бесконечно малых до невероятно больших, отдаленных во времени и пространстве; они стремятся к «единой теории поля», которая вместила бы от десяти до двадцати миллиардов обычных и световых лет (скорее всего, около восьмидесяти миллиардов) – а возможно, и вечность в бесконечности множественных вселенных.

Хоть какой-то порядок!

Вот чего добиваются физики. Ньютон достиг колоссальных успехов. Эйнштейн тоже. Пятьдесят лет назад Дирак совершил знаковый прорыв и по сей день продолжает плодотворно трудиться на этой ниве.

Дирака можно по праву считать самым выдающимся физиком-теоретиком из ныне живущих.