Тайны пространства и времени

Автор: Чем, на ваш взгляд, поучительна теория элементарных частиц и история ее развития?

Барашенков: Эта область физики поучительна прежде всего тем, что здесь с особенной силой проявляется мощь научной теории. Ведь не случайно, например, что кварки были изобретены, а не обнаружены в опыте. Поучительно и то, что в процессе развития этой теории то и дело возникает масса неожиданных понятий и образов, потрясающих привычные основы. Достаточно опять-таки напомнить о кварках. Тем самым наглядно и убедительно демонстрируется неправомерность любой абсолютизации научных знаний. Физика как наука никогда не закончится.

Автор: Какую роль, по вашему мнению, играет теория элементарных частиц в современном естествознании?

Барашенков: Теория элементарных частиц, наряду с астрофизикой, всегда играла чрезвычайно важную роль в формировании новых представлений о явлениях окружающего нас мира.

Так, например, современная теория элементарных частиц подводит нас к новым представлениям о том, что такое элементарность. Еще сравнительно недавно считалось само собой разумеющимся, что Вселенная представляет собой последовательность вложенных друг в друга физических систем, от Метагалактики до неделимых элементарных частиц, не имеющих внутренней структуры. Подобная картина хорошо согласовывалась и с нашим повседневным здравым смыслом, согласно которому целое всегда больше любой из составляющих его частей.

Но теперь мы знаем, что элементарная частица может содержать в качестве своих составных частей несколько точно таких же частиц, как и она сама. Так, например, протон на очень короткое время распадается на протон и пи-мезон, а каждый пи-мезон – на три пи-мезона. Таким образом, в микромире теряют смысл привычные представления о целом и части, о простом и сложном, а следовательно, теряет смысл и привычное для нас представление об элементарности.

Автор: А чего вы ждете в ближайшем будущем от теории элементарных частиц? Каких новых достижений, каких открытий?

Барашенков: Прежде всего, построения единой теории различных физических взаимодействий.

Автор: Нуждается ли, по вашему мнению, современная теория элементарных частиц в каких-то принципиально новых идеях, в частности, в «безумных идеях»?

Барашенков: Это в настоящее время никому не ясно. Экспериментальных данных в этой области сейчас очень много, много и непонятного. Не исключено, что стараниями теоретиков удастся преодолеть существующие трудности и объяснить экспериментальный материал, не прибегая к каким-то принципиально новым представлениям. Но могут потребоваться и совершенно новые идеи, в том числе и весьма необычные.

Автор: В популярной литературе сейчас довольно часто можно встретить утверждение о «неизбежности все более странного мира». Считаете ли вы, что исследования в области микромира в самом деле ведут к открытию «все более странного мира»?

Барашенков: Да, это в самом деле так. Теория элементарных частиц ведет все дальше от наглядных представлений, она обрастает все более сложным математическим аппаратом, все более сложными математическими и другими образами, у которых нет аналогий в непосредственно окружающем нас мире.

Происходит любопытный процесс: новые непривычные понятия – непривычные даже для физика – постепенно осваиваются, входят в обиход и незаметно становятся привычными. Совершается процесс освоения «все более странного мира».

Автор: Если уж мы заговорили о странном мире элементарных частиц, то невольно возникает вопрос о сверхсветовых частицах или тахионах. Насколько мне известно, по этой проблеме в последние годы публикуется множество работ. Хотелось бы знать ваше мнение на этот счет.

Барашенков: Проблема эта бесспорно увлекательная. Само предположение о возможности существования сверхсветовых частиц не может не поражать воображение. Но самое главное заключается в следующем. Гипотеза тахионов может быть верной или неверной, но она естественно вписывается в специальную теорию относительности, создавая цельную замкнутую картину. Разумеется, справедливость этой гипотезы может доказать только эксперимент. Но естественность обобщения не может не поражать.

Автор: Но, как известно, одним из основных положений специальной теории относительности является утверждение о предельном характере скорости света. Нет ли тут противоречия с предположением о существовании сверхсветовых частиц?

Барашенков: Дело в том, что мир тахионов, если он действительно существует, нигде не пересекается с миром досветовых скоростей. Эти миры, видимо, между собой не взаимодействуют. Таким образом, тахионы оказались бы третьим типом частиц, наряду с досветовыми и световыми частицами. Частица, принадлежащая к одному из этих типов, не может перейти в частицу другого типа ни при каких известных нам взаимодействиях. Я подчеркиваю: ни при каких «известных нам» взаимодействиях. На очень глубоком, еще не изученном современной физикой уровне это может быть и не так.

Автор: И все же возникает ощущение, что гипотеза сверхсветовых скоростей является чем-то вроде физической бессмыслицы.

Барашенков: Все дело в том, что вообще называть «физически бессмысленным». Соотношение или процесс, которые невозможны в круге привычных для нас явлений, могут реализоваться в другой области явлений. Иными словами, наши представления о «возможном» и «невозможном» носят относительный характер. Физически бессмысленными можно считать лишь такие теоретические выводы, которые вступают в противоречие с тем или иным известным фундаментальным законом природы в той области, где этот закон достаточно хорошо проверен. Гипотеза же тахионов, как мы видели, в подобные противоречия не вступает.

Автор: Но в таком случае возникает другой вопрос. Ведь при сверхсветовых сигналах должна нарушаться причинность – следствия могут опережать свои причины.

Барашенков: Да, действительно, хотя гипотеза о сверхсветовых сигналах формально и не вступает в противоречие со специальной теорией относительности, предположение о существовании сверхсветовых частиц автоматически ведет к тому, что в природе существуют процессы с неопределенным направлением развития. Иными словами, причины и следствия могут меняться своими местами, в зависимости от выбора системы отсчета.

Автор: Но в таком случае с помощью тахионного пучка можно было бы, так сказать, проникнуть в прошлое?

Барашенков: Да, и при этом будут возникать различные парадоксы. Кстати сказать, если рассматривать область, где существуют только сверхсветовые взаимодействия, то в этой области никаких парадоксов нет. Они возникают только в тех случаях, когда сверхсветовые сигналы соседствуют с досветовыми. И если в подобной ситуации для микропроцессов нарушения причинности еще можно избежать, то для обычных макроскопических процессов они возникают с неизбежностью. При этом суть парадоксов, о которых я говорил, в следующем. В процессах со сверхсветовыми сигналами временной порядок событий – то есть какое из них происходит раньше, а какое позже – зависит от выбора системы координат, системы отсчета. А направление потока информации, которое составляет основу причинно-следственной связи при замене одной системы координат другой, не меняется. Именно поэтому и происходит нарушение причинности. Кстати, при этом нарушается не только причинность. Для макроскопических явлений обратный во времени поток информации означает также нарушение такого фундаментального закона сохранения, как второй закон термодинамики.