Пастырь Раввин Владимир
Эл.почта: schc@rambler.ru
Россия
с. Литовня






Геннадий Калябин — Знание и незнание в науках о природе. Часть 2. Науки о строении вещества

Текущие темпы накопления данных в связи с появлением компьютеров и смены основных принципов в науках о природе не оставляют сомнений в том, что принимаемая сейчас «научная картина мiра» будет через 10 – 20 лет сменена какими-то новыми концепциями и парадигмами, которые в настоящее время только еще вызревают, хотя уже имеется осознание того, сколь много остается непознанным и даже вообще неизвестным.


Совершим теперь краткий экскурс в историю физики – науки о силах в природе. В Древней Греции было создано учение о 4-х стихиях (элементах, началах) – земля, вода, воздух, огонь (Эмпедокл, Фалес, Гераклит, Платон, Аристотель). Там же возникла и атомистическая гипотеза, позднее изложенная в известной поэме Тита Лукреция Кара «О природе вещей». Идеи античных философов были в Средние века продолжены в практическом плане алхимиками, которые искали эликсир молодости, панацею и трансмутацию элементов (превращение их в золото). М.В. Ломоносов предложил молекулярно-кинетическую (корпускулярную) теорию теплоты и строения веществ, которая явилась основой для создания науки химии в работах Лавуазье. Систематизацию химических элементов провел в середине 1860-х Д.И. Менделеев. Открытие Дж. Дж. Томпсоном электрона в 1897 было важным шагом на пути научного изучения атомов, а экспериментальное нахождение их массы было осуществлено лишь после 1905, т.е. всего век назад (до этого измерялись только отношения масс атомов различных элементов). Э. Резерфорд, открывший в 1911 ядро атома, показал, что при ничтожно малом размере в нем сосредоточена почти вся масса атома, а вокруг него располагаются легкие отрицательно заряженные электроны в числе, дающем точную компенсацию положительного заряда атомного ядра. Им же были осуществлены и первые искусственные ядерные реакции (1919), т.е. превращение элементов. Его школа (насчитывающая десятки Нобелевских лауреатов) справедливо признается основным мировым центром. В одном из своих последних интервью (1937) на вопрос, могут ли ядерные исследования иметь какое-то практическое значение, Э. Резерфорд ответил категорически отрицательно. А через год немецкие физики О. Ганн и Ф. Штрасман открыли цепную реакцию деления ядер урана, что дало возможность создать новое сверхоружие. Этот технически весьма сложный и затратный проект был реализован в США в 1940-45, и после первого испытания на полигоне в штате Невада, был применен в августе 1945 как оружие устрашения против Японии, при этом было уничтожено более 300 тыс. мирных жителей Хиросимы и Нагасаки. Именно с этого момента началась гонка ядерных вооружений, «благодаря» которой впервые в истории во многих странах было колоссально (в десятки раз) увеличено финансирование науки (прежде всего, физики). Попутно с созданием урановых и затем водородных бомб, были построены первые ядерные реакторы и электростанции (1951, СССР), мощные ускорители и чувствительные детекторы, на которых были обнаружены многие новые элементарные частицы (мезоны, гипероны, резонансы, нейтрино).

Согласно современным представлениям, в природе имеется 4 вида фундаментальных взаимодействий (число 4 фигурировало и в античных учениях). Исторически первым было найдено самое слабое из всех 4-х, гравитационное, которое создает ньютоновскую силу универсального взаимного притяжения. В ХIХ в. было изучено электромагнитное взаимодействие, объясняющее не только электричество и магнетизм, но и электромагнитные волны (в том числе радиоволны и свет), и строение обычного вещества, и химические реакции (перестройка электронных оболочек в молекулах и атомах). Можно сказать, что ЭМВ пронизывает нас и окружает со всех сторон. Сильное взаимодействие, которое ~ в 1 млн раз сильнее ЭМВ, но в отличие от него действует лишь на очень малых расстояниях, обеспечивает устойчивость атомных ядер. Именно это взаимодействие, обнаруженное в начале ХХ в., ответственно за высвобождение ядерной энергии. Наконец, слабое взаимодействие ( ~ в 1 трлн раз слабее ЭМВ) связано с нейтрино, которые почти беспрепятственно проходят через весь объем земного шара, было экспериментально обнаружено лишь в 1950-х, и его роль в общей физической картине мира не вполне понятна.

В 1961 в опытах по просвечиванию протонов энергичными пучками электронов, было установлено, что протоны, нейтроны и все другие адроны (тяжелые элементарные частицы) состоят из 3 неразрывно связанных частей (партонов). Для объяснения этих результатов М. Гелл-Манн, опираясь на математическую теорию групп, предложил в 1964 концепцию необычных частиц – кварков, имеющих большую массу – больше массы адронов, которые из них состоят! – и дробный электрический заряд 1/3 e и 2/3 e. В дальнейшем было показано, что кварки могут быть 3 разных «цветов» (красный, желтый, зеленый) и 6 «ароматов» (d — нижний, u — верхний, s — странный, c — очарованный, b — красивый, t — истинный). Разумеется, употребленные здесь термины («цвет» и «аромат») означают лишь особые квантовые числа, но названия эти прочно вошли в лексикон физиков-элементарщиков. Итак, по кварковой модели, адроны состоят из 3 кварков (обязательно разных цветов), тогда как мезоны – из кварка и антикварка. Сильнейшее притяжение кварков друг к другу осуществляется с помощью обмена глюонами («клей» 8 типов). На существующих ускорителях (самый мощный находится в США и обеспечивает энергию столкновения протонов 1 триллион электрон-вольт – ТэВ) измерены параметры всех кварков, кроме самого тяжелого t-кварка. Для его детального изучения в ЦЕРН (Женева, Швейцария) более 15 лет назад было начато строительство Большого Адронного Коллайдера (БАК) с энергией столкновения 14 ТэВ, разгонным кольцом длиной 27 км, оснащенного системой сверхпроводящих магнитов, охлаждаемых жидким гелием, и разнообразной сверхсовременной аппаратурой для ускорения пучков, регистрации продуктов столкновений и компьютерной обработки результатов. Расходы на создание БАКа уже превысили 10 млрд долларов. Первый пробный запуск был намечен на сентябрь 2008, однако случившийся пробой стенки резервуара, когда вытекло 6 тонн жидкого гелия, потребовал долгого ремонта и только в 2010 ожидается вывод БАК на проектную мощность. Планируется провести исследование кварк-глюонной плазмы, фотон-фотонных взаимодействий, получить подтверждение или опровержение «суперсимметрии» и (в этом состояла главная задумка) обнаружить скалярные бозоны Хиггса – БХ – «божественные» частицы, от которых, предположительно, получают массу все остальные типы частиц. Кроме того, ожидается, что в экспериментах будут воссозданы условия, существовавшие во Вселенной в первые мгновения Большого Взрыва. Считается, что результаты работы этого сверхускорителя натолкнут физиков на новую, более глубокую «теорию мира». Но можно понимать это и как неявное признание фактической неудовлетворительности господствующей сегодня в физике элементарных частиц своей «Стандартной модели».

Великий Христианин и ученый XVII века Блез Паскаль называл человека, способного осознавать себя и исследовать окружающий его мiр, «мыслящим тростником», созданным Богом по Своему образу и подобию. Мудрецы же века сего, не познав Бога, поклоняются созданной Им из ничего бездушной тварной материи!

Следует указать на риски, возникающие при экспериментах с субъядерной материей. Прежде всего, указывают на возможность возникновения микроскопических черных дыр малой скорости. Они могут погрузиться в земные недра и, поглощая окрyжающее вещество, вызвать медленный разогрев, увеличение вулканической активности и, как следствие, гибель всего живого. Есть также вероятность рождения магнитных монополей. Некоторые специалисты по квантовой теории поля полагают, что сверхбольшие энергии в сочетании со сверхсильными магнитными полями могут породить пространственно-временные «кротовые норы» или червоточины, а это может привести к созданию машины времени с непредсказуемыми последствиями. Некоторые кварковые конфигурации (ssc, scc, sbb, ssb, scb, …) могут оказаться стабильными и вызвать цепную реакцию превращения всей окружающей (обычной) материи в «странную», что приведет к быстрому и полному разрушению всей земли до ее центра. Можно предположить и выход за пределы известных законов и явлений. Например, возникновения пузырей «истинного вакуума», приводящим к новым «Большим Взрывам» Вселенной или вообще к появлению новых Вселенных. Все эти и другие потенциальные риски проведения опасных экспериментов породили популярную у физиков печальную шутку, что БАК – это в действительности ПАК – Последний Адронный Коллайдер.

Разумеется, на все предупреждения об опасностях ЦЕРН регулярно реагирует публикацией отчетов «экспертов», получающих от ЦЕРН большие гранты и доказывающих нулевую (или ничтожно малую) вероятность неблагоприятных сценариев. Конечно, вероятность катастрофического сценария весьма мала, но поскольку речь при этом идет о гибели всего мира, а по признанию самих физиков, количественной теории таких процессов пока не существует, было бы, мягко говоря, неосмотрительно форсировать ход событий. Говоря в целом, необъяснима позиция узкой (5000) международной группы ученых и инженеров (700 человек из России), которые, будучи охвачены нездоровым азартом и стремлением предстать как некие новые пророки, берут на себя ответственность за возможную гибель всех людей в техногенной катастрофе, в сравнении с которой Чернобыльская авария кажется мелким инцидентом. Что это: страсть к познанию, «святая любознательность», не считающаяся ни с какими опасностями, прометеевское желание добыть для людей новые источники энергии (хотя ведь уже имеющиеся энергоресурсы породили массу экологических, экономических и политических проблем), или же воля к смерти по Карлу Юнгу? Происшедшими авариями Господь промыслительно удерживает своих детей от игр с кварковым огнем.

Одним из сильнейших мотивов, побуждающих многих вообще-то серьезных людей к проведению столь дорогостоящих и притом крайне опасных экспериментов, является стремление к славе, в данном случае посредством получения Нобелевских премий, присуждаемых с 1901. Ведь для большинства (и «простых» людей и самих исследователей) именно эти премии стали признаком наивысшей ценности научной деятельности. Следует, однако, отметить, что в последние 10 лет Нобелевские премии по физике присуждаются, в основном, за работы, выполненные 30, а то и 50 лет назад, или же за чисто технологические разработки, что резко контрастирует с ситуацией в начале XX века: тогда премиями отмечались лишь самые новые и действительно самые значительные научные достижения. Видимо, это связано с тяжелым смысловым кризисом в современной физике, когда новые наблюдательные и экспериментальные факты – ускорение расширения Вселенной, гамма-всплески, загадки космических лучей, явные признаки наличия дополнительных размерностей и абсолютно неизвестных видов частиц и полей – совсем не вписываются в созданную определенными идеологическими кланами «научную картину мира», из которой тщательно изгоняется ее Творец и Промыслитель, Господь наш Иисус Христос.

Подведем некоторые итоги. Объем знаний о небесных телах и силах в природе ускоренно нарастает с начала XVII века (1-я научная революция). В этот период были созданы первые научные приборы (телескоп, наклонная плоскость, устройства для измерения сил, скоростей, ускорений, электрических зарядов и токов). Выработаны первые научные концепции пространства, времени, движения, строения вещества. Особенно резким процесс накопления и ресистематизации физических и космологических знаний становится в XX веке (2-я научная революция). Пересмотрены понятия пространства-времени (теория относительности), гравитации и других фундаментальных взаимодействий. Созданы новые измерительные методы, позволившие определить массы индивидуальных атомов и составляющих их частиц. Возникли квантово-механические концепции, дающие неклассическое описание движения волн-частиц и строения материи.

Leave a Reply

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

  

  

  

Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.