относится к числу типичных
"квантовых эффектов", не имеющих аналогов в макроскопическом  мире.  Для
того, чтобы понять механизм этого явления,  мы  должны  помнить,  что  в
квантовой теории частицам соответствуют "пучки", или "пакеты" волн.  Как
говорилось в гл. 12, длина волны в таком "пакете" представляет неопреде-
ленность нахождения частицы. К примеру, изображенный на рис. 26  "пакет"
волн соответствует частице, находящейся гдето в районе X; где именно, мы
с уверенностью сказать не можем. Если мы хотим  более  точно  определить
местонахождения частицы, то есть ограничить ее движение в меньшем объеме
пространства, нам нужно сжать ее "пакет" волн (см. рис. 27).  При  этом,
правда, изменится длина волны этого "пакета" волн,  а  следовательно,  и
скорость частицы. В результате частица будет продолжать двигаться, и чем
ограниченней станет объем пространства, тем выше будет скорость ее  дви-
жения.

   Способность частиц реагировать на сжатие  путем  увеличения  скорости
движения говорит о фундаментальной подвижности материи,  которая  стано-
вится очевидной при углублении в субатомный мир. В этом мире большинство
частиц приковано к молекулярным, атомным и ядерным структурам, а  следо-
вательно, они не покоятся, а находятся в состоянии  хаотического  движе-
ния-они подвижны по своей природе. Квантовая теория показывает, что  ве-
щество постоянно движется, не оставаясь в состоянии покоя ни на  минуту.
В макроскопическом мире все тела, окружающие нас, кажутся  пассивными  и
неподвижными, но стоит взять в руки увеличительное стекло,  и  "мертвый"
камень или металл сразу же  обнаруживает  неопровержимые  доказательства
своей динамической сущности. Чем больше увеличение, тем более динамичес-
кий характер приобретает  наблюдаемая  нами  картина.  Все  материальные
предметы, которые мы видим вокруг себя,  состоят  из  атомов,  связанных
между собой внутримолекулярными связями различного типа и образующих та-
ким образом молекулы, не неподвижны: они находятся в беспрестанном  хао-
тическом колебательном движении, характер которых зависит от термических
условий вокруг атомов. Электроны внутри движущихся  атомов  удерживаются
поблизости ядра при помощи электрических сил, причем электроны реагируют
на пространственные ограничения, вызванные этими силами, тем, что увели-
чивают скорость своего движения. Протоны и нейтроны внутри ядра  связаны
между собой ядерными силами. Ядерные частицы тоже  всегда  очень  быстро
движутся.

   Современные физики представляют материю  вовсе  не  как  пассивную  и
инертную, но как пребывающую в непрестанном танце и вибрации,  ритмичес-
кие паттерны которых определяются молекулярными, атомарными  и  ядерными
структурами. Таков же образ видения материального мира и восточными мис-
тиками. Все они подчеркивают, что Вселенную надо рассматривать  в  целом
динамической, ибо она движется, вибрирует и танцует; что природа  пребы-
вает не в статическом, а в динамическом равновесии. Или, словами  даосс-
кого текста:

   "Покой в  покое  не есть истинный покой. Только тогда,  когда покой в
движении, только тогда и может проявиться духовный ритм,  который напол-
няет собой Небеса и Землю" {50, 229].

   В физике динамическая природа мироздания становится очевидной для нас
не только при углублении в мир бесконечно малого, но и при изучении аст-
рономических явлений. Мощные телескопы помогают ученым следить  за  неп-
рестанным движением вещества в космосе. Вращающиеся облака газообразного
водорода, сгущаясь, превращаются в звезды. При этом их внутренняя темпе-
ратура во много раз возрастает. Достигнув этой стадии, облака продолжают
вращаться, время от времени выбрасывая в пространство сгустки  вещества.
Последние, конденсируясь, превращаются в планеты.  Через  миллионы  лет,
когда водородное топливо подходит к концу, звезда начинает увеличиваться
в размерах, расширяться, затем процесс расширения  резко  изменяет  свое
направление и превращается в процесс сжатия, завершающийся последним ак-
кордом-гравитационным коллапсом. В результате коллапса  могут  произойти
грандиозные взрывы, а звезда может стать "черной дырой". Все эти процес-
сы-от образования звезды из межзвездных газовых облаков до их финального
коллапса - происходят в различных уголках Вселенной в тот самый  момент,
когда Вы читаете эту книгу.
   Совокупности вращающихся, расширяющихся, сжимающихся  и  взрывающихся
звезд образуют галактики различной формы-плоские диски, сферы, спирали и
так далее, которые тоже, в свою  очередь,  не  бывают  в  неподвижности.
Млечный Путь, наша галактика, представляет собой огромный диск,  состоя-
щий из звезд и газообразных  скопление  веществ,  вращающихся  в  прост-
ранстве, подобно гигантскому колесу. При этом все входящие  в  галактику
звезды описывают вокруг ее центра окружности разного диаметра. Вселенная
состоит из колоссального  множества  беспорядочно  движущихся  галактик,
рассеянных в бескрайнем пространстве.

   Изучая Вселенную как единое космическое целое, мы достигаем наивысше-
го уровня пространства-времени и с  удивлением  обнаруживаем,  что  даже
здесь вещество не утрачивает своего непреодолимого стремления к движению
и изменчивости: мы сталкиваемся с явлениями  расширения  Вселенной!  Это
явление было одним из последних открытий  современной  астрономии.  Тща-
тельное изучение данных позволило ученым  обнаружить,  что  совокупность
галактик постоянно расширяется, причем  скорость  удаления  галактик  от
наблюдателя прямо пропорциональна разделяющему их расстоянию: при  двук-
ратном увеличении расстояния скорость тоже возрастает в  два  раза.  Это
утверждение верно не только для нашей  галактики,  но  и  для  всех  ос-
тальных. В какой бы галактике мы ни оказались,  остальные-соседние-будут
удаляться от нас с большей скоростью, а скорость движения самых  дальних
галактик приблизится к скорости света. Свет, исходящий от еще более уда-
ленных галактик, просто не мог бы дойти до нас быстрее  скорости  света.
Говоря словами сэра Артура Эддингтона, их свет был бы похож "на  бегуна,
бегущего по дорожке стадиона, которая постоянно растет, так что финишная
черта удаляется от него быстрее, чем может бежать он сам".

   Для того, чтобы лучше выяснить, что именно понимается под расширением
Вселенной, нужно не забывать о том, что явления макромира рассматривают-
ся в общем контексте общей теории  относительности  Эйнштейна.  Согласно
последней, пространство является не "плоским", а "искривленным",  причем
характер искривления зависит от распределения вещества во Вселенной. Эту
зависимость описывают выведенные Эйнштейном уравнения поля. Эти  уравне-
ния, положенные в основу  современной  космологии,  характеризуют  общую
структуру Вселенной.

   Говоря о расширяющейся Вселенной в  контексте  общей  теории  относи-
тельности, мы имеем в виду расширение в плане более высокого  измерения.
Эта фраза приобретает более ясный смысл, если мы обратимся к аналогии из
двух измерений, как мы делали  в  случае  понятия  искривленного  прост-
ранства. Представим себе воздушный шарик,  поверхность  которого  усеяна
множеством точек. Шарик изображает Вселенную, его двухмерная  искривлен-
ная поверхность изображает двухмерное пространство, а точки на  его  по-
верхности - галактики, содержащиеся во Вселенной. Когда мы надуваем  ша-
рик, расстояния между всеми точками  увеличиваются.  Если  при  этом  мы
представим, что находимся на одной из них,  все  остальные  точки  будут
удаляться от нас. Расширение Вселенной очень похоже на приведенный  нами
пример: в какой галактике ни оказывался бы  наблюдатель,  все  остальные
галактики будут удаляться от него (см. рис. 28).

   Возникает вполне естественный вопрос о том, как началось это расшире-
ние. Приняв в расчет зависимость между удаленностью той или иной  галак-
тики и теперешней скорости ее удаления от нас (эта зависимость  известна
под названием закона Хаббла), можно вычислить, в какой  момент  началось
расширение Вселенной или, иными словами, ее возраст. Если  мы  предполо-
жим, что скорость расширения не изменялась, что, впрочем далеко не  оче-
видно, то получим цифру 10.000 миллионов лет. Итак,  мы  узнали  возраст
Вселенной. Большинство современных ученых-космологов считают,  что  наша
Вселенная произошла в результате  взрыва  первичного  сгустка  вещества,
происшедшего более 10.000 миллионов лет тому  назад.  Зафиксированное  в
наши дни расширение Вселенной представляет собой "отголосок" этого дале-
кого взрыва. Согласно теории "большого взрыва", последний привел к  воз-
никновению Вселенной и появлению пространства  и  времени.  При  попытке
представить себе, что могло предшествовать этому моменту, мы снова попа-
даем в затруднительное положение из-за особенностей  нашего  мышления  и
языка. По словам сэра Бернарда Ловелла,

   "Здесь перед  нами  вырастает  непреодолимый  психологический барьер,
связанный с тем, что мы не знаем,  как воспринимать понятия пространства
и времени  на этом этапе, когда они еще не существовали в нашем традици-
онном понимании. У меня при этом появляется такое ощущение,  как будто я
внезапно попал  в густой туман, в котором предметы теряют свои привычные
очертания" {51,93}.

   Что касается дальнейшего расширения Вселенной, то уравнения Эйнштейна
имеют несколько возможных решений, и выбор какого-либо из них  определя-
ется нашей моделью Вселенной. Некоторые модели предполагают, что  расши-
рение будет продолжаться вечно; согласно другим,  оно  уже  замедляется,
чтобы смениться противоположным процессом сжатия. Последние модели  опи-
сывают "пульсирующую Вселенную", которая сначала в течении биллионов лет
расширяется, а потом снова сжимается до тех пор, пока ее масса не станет
равна небольшому сгустку огненного вещества,  после  чего  снова  начнет
расширяться, и так бесконечно.
   Образ периодически расширяющейся и сокращающейся Вселенной был разра-
ботан не только современными физиками. В индийской мифологии такой образ
существует в далекой древности. Индусы, считавшие, что мирозданию прису-
щи два происходящих качества - гармоничность и ритмичность всех происхо-
дящих процессов,- создали динамическую космологическую модель Вселенной,
которая оказывается довольно близкой к современным представлениям.  Один
из аспектов этой модели связан с индуистским понятием "ЛИЛА", что  озна-
чает "божественная игра", в процессе которой Брахман преображает себя  в
мир (см. гл. 5). Лила имеет фазы, которые ритмически сменяют друг друга:
космическое Целое дает начало множественности форм, которые вновь слива-
ются в Целом. Все это происходит с четкой периодичностью. В "Бхагавадги-
те" бог Кришна использует для описания этой божественной  игры  творения
следующие слова:

   "Когда завершается ночь времени, все вещи возвращаются к моей  приро-
де; при первом же проблеске зари нового дня я снова явлюсь миру света.

   Так, при присвоении своей сущности я осуществляю акт всеобщего творе-
ния, который повторяется с круговращением времени.

   Тем не менее, дело творения не вовлекает меня в  свой  круговорот.  Я
существую, я наблюдаю за драмой становления.

   Я наблюдаю, и природа, постоянно пребывающая  в  состоянии  творения,
порождает все, что движется, и все, что не  движется;  так  продолжается
круговращение мира" {54, 9, 7-10}.

   Индуистские мудрецы не останавливались перед тем,  чтобы  распростра-
нить сферу существования этой божественной игры на все  мироздание.  Они
считали, что Вселенная претерпевает периодические, чередующиеся  друг  с
другом процессы сжатия и расширения, и называли промежутки времени между
началом и концом одного сотворения Вселенной КАЛЬПАМИ. Масштабность кар-
тины, нарисованной древними индуистами, представляется воистину  впечат-
ляющей. Для того, чтобы придти к сходным концепциям научным путем, чело-
вечеству понадобилось больше двух тысячелетий.  Вернемся  из  бездонного
космоса в мир бесконечно малого. В двадцатом веке ученые все глубже про-
никаются в мир субмикроскопических измерений, основными действующими ли-
цами которого являются атомы, ядра и нуклоны. Главным стимулом  для  по-
добных вопросов служил вопрос, занимавший величайшие научные умы на про-
тяжении столетий: "Из чего состоит вещество?". Люди задались этим вопро-
сом с момента возникновения натурфилософии, но только в наше  время  для
него удалось получить экспериментальные данные. Сложнейшие приборы  поз-
волили ученым заглянуть сначала во внутренний мир атома, узнав, что атом
состоит из ядер и электронов, а затем исследовать строение атомных ядер,
компонентами которых оказались протоны и нейтроны, получившие общее наи-
менование нуклонов. За последние двадцать лет наука еще сделала шаг впе-
ред, добившись значительных успехов в изучении строения  нуклонов-компо-
нентов атомного ядра,- которые, в свою очередь, тоже не являются послед-
ним уровнем строения вещества и тоже состоят из более мелких частиц.

   Первое же знакомство с миром атомов привело к тому, что представление
физиков об устройстве мироздания изменилось кардинальнейшим образом, что
уже отмечалось в предыдущих главах. Второй шаг-проникновение в мир атом-
ных ядер  и их  компонентов-имел ничуть не меньшее значение. В этом мире
нам приходится иметь дело с частицами, размеры которых в сотни тысяч раз
меньше, чем  размеры атома,  что обуславливает их более высокую скорость
по сравнению с атомами. Они движутся так быстро, что для их описания не-
обходима специальная теория относительности.

   Поэтому для понимания свойств субатомных частиц и характера их  взаи-
модействий используется такой подход, который сочетает квантовую  теорию
с теорией относительности, причем главная роль изменения наших представ-
лений о мироздании принадлежит теории относительности.

   Как уже говорилось выше, самая характерная особенность релятивистско-
го подхода заключается в том, что он выявляет связи между такими  фунда-
ментальными понятиями, которые до этого представлялись ученым совершенно
самостоятельными. Один из наиболее важных  примеров-это  эквивалентность
понятий энергии и массы, сформулированная Эйнштейном в виде  знаменитого
уравнения "Е=mc^2". Для того, чтобы уяснить фундаментальное значение  их
эквивалентности, рассмотрим сначала  понятия  массы  и  энергии  по  от-
дельности.

   Энергия - одно из важнейших понятий, используемое для  описаний  при-
родных явлений. Как и в повседневной жизни, в физике мы говорим, что те-
ло обладает некоторой энергией, если оно способно  совершить  какую-либо
работу. Энергия имеет  множество  разнообразных  воплощений.  Среди  них
энергия движения, тепловая энергия,  энергия  гравитации,  электрическая
энергия, химическая энергия и другие. Независимо от формы, энергия озна-
чает способность совершать работу. Например, камень, поднятый на некото-
рую высоту над землей, обладает гравитационной энергией. Если  отпустить
его, гравитационная энергия перейдет в  энергию  движения  (кинетическую
энергию), при падении же на землю камень  может  совершить  механическую
работу, разбив что-нибудь. Еще один пример - преобразование  электричес-
кой или химической энергии в тепловую в бытовых приборах. В физике энер-
гия всегда связана с протеканием тех или иных процессов, с теми или ины-
ми видами деятельности, и фундаментальное значение этого понятия  заклю-
чается в том, что общее количество энергии, принимающей участие  в  про-
цессе, подчиняется закону сохранения. Энергия может изменить свою форму,
но не может прекратить свое существование вообще. Закон сохранения энер-
гии принадлежит к числу важнейших законов физики. Ему подчиняются  абсо-
лютно все законы природы, и до сих пор не было обнаружено никаких свиде-
тельств его несоответствия действительности.

   Масса тела является мерой его собственного веса, то есть мерой грави-
тационного воздействия на него. Помимо этого, масса характеризует  энер-
гию тела, его сопротивления ускорениям, направленным извне. Тяжелые тела
сложней привести в движение, чем легкие. Для  того,  чтобы  убедиться  в
этом, попробуйте сдвинуть с места нагруженный грузовик.  В  классической
физике понятие массы обычно ассоциируется с представлениями о некоей не-
уничтожаемой материальной субстанции-о материале, из которого, как тогда
считалось, должны состоять все вещи. Масса, как и  энергия,  подчиняется
закону сохранения и не может исчезать и появляться из  ничего.  Так  ут-
верждала классическая физика.

   Однако теория относительности говорит, что масса - не что  иное,  как
одна из форм энергии. Энергия не только  может  принимать  разнообразные
формы, которые стали известны еще в древности, но также может быть  "за-
консервирована" в массе тела. Количество энергии,  содержащееся,  напри-
мер, в частице, эквивалентно массе частицы, м, помноженной  на  скорость
света в квадрате, то есть Е=мс^2.

   Если масса тела становится мерой энергии, она теряет свойство неунич-
тожимости и может свободно преобразовываться  в  другие  формы  энергии.
Последнее имеет место при столкновениях субатомных частиц. Во время  та-
ких столкновений некоторые частицы могут прекратить свое  существование,
а энергия, содержащаяся в их массе, может преобразоваться в кинетическую
энергию и перераспределиться между другими частицами, принимающими учас-
тие при столкновении, и наоборот, при столкновении частиц, движущихся  с
очень большими скоростями, их кинетическая энергия может перейти в массу
других частиц.

   Создание и уничтожение материальных частиц-одно из самых впечатляющих
явлений эквивалентности энергии и массы, В  процессе  столкновений,  ис-
пользующихся в физике высоких энергий, масса уже не сохраняется. Сталки-
вающиеся частицы могут быть уничтожены, а энергия, заключенная в их мас-
сах, может преобразоваться частично в кинетическую энергию других участ-
ников столкновения, а частично-в массы новых частиц. Приводя  субатомные
частицы к столкновению друг с другом, мы получаем  возможность  исследо-
вать их свойства, которые не могут быть описаны без учета эквивалентнос-
ти массы и энергии. Это подтверждалось много раз, а для ученых, занимаю-
щихся физикой частиц, это настолько очевидно,  что  они  измеряют  массы
частиц в соответствующих количествах энергии.
   Открытие, что масса-ни что иное, как разновидность энергии, заставило
нас кардинально пересмотреть наши взгляды на понятие частицы.  В  совре-
менной физике масса не рассматривается уже в качестве величины,  опреде-
ляющей наличие в том или ином объекте определенного количества некоторо-
го материального вещества, или "материала", но в качестве величины,  ха-
рактеризующей наличие у того или иного обьекта определенного  количества
энергии. Поскольку, энергия неразрывно связана  с  работой,  процессами,
субатомные частицы имеют в высшей степени динамическую природу. Для  бо-
лее глубокого понимания этого положения мы не должны забывать,  что  эти
частицы следует рассматривать только в релятивистских терминах,  которые
предполагают, что пространство и время  представляют  собой  неразрывный
четырехмерный континуум. Частицы должно воспринимать не как  неподвижные
трехмерные объекты, похожие на бильярдные шары или крупинки песка, а как
четырехмерные структуры в пространстве-времени. Их формы нужно  понимать
динамически - как формы пространства и времени. Субатомные частицы - это
динамические структуры, каждая из которых имеет пространственный  аспект
и временной аспект. Пространственный аспект  придает  им  характеристики
объектов, обладающих некоторой массой, а временной аспект-характеристики
процессов, в которых существует количество энергии, равное их массе.

   Эти динамические паттерны, или "энергетические пучки", формируют ста-
бильные ядерные, атомарные и молекулярные структуры, которые и  образуют
материю, придавая ей ее макроскопический твердый аспект. Это  заставляет
нас думать о том, что окружающие на