Читать книгу "Андрей Сахаров. Наука и Свобода - Геннадий Горелик"

Можно себе представить, что Вселенная родилась кособокой, то есть уже с самого начала имела неравные количества частиц и античастиц. Теоретики предпочитают альтернативный сценарий, в котором численности частиц и античастиц в ранней Вселенной были одинаковы, но по мере ее расширения и охлаждения частицы стали преобладать. Советский физик (и диссидент) Андрей Сахаров указал три условия, необходимые для накопления этой асимметрии.[376]

Выдвигая в качестве одного из этих условий несохранение барионного заряда — или нестабильность протона — Сахаров, как мы видели, был диссидентом в физике. Он не испугался сказать вслух о том, что увидел своими глазами, когда другие этого еще не видели или не решались увидеть. Действительно ли он разгадал новый закон природы, пока еще неизвестно. Но известно, что тайны природы раскрывают себя только подобным диссидентам.

Если в центре этой главки находится работа Сахарова, то не потому, что эта работа была в самом центре теоретической физики или даже той ее части, которую Сахаров считал своей — «элементарные частицы, гравитация и космология».[377] Сотни теоретиков работали в каждой из этих трех областей — об их приключениях и достижениях написано в других книгах.

Сахарова отличало то, что он соединял эти три области — элементарные частицы, гравитацию и космологию. В его работе впервые конкретное свойство Вселенной как целого определялось свойствами микромира.

Сахаровское объяснение барионной асимметрии Вселенной в 1967 году лишь открыло новое направление научного поиска, а не закрыло его в виде исчерпывающей законченной теории. Это направление иногда называют космомикрофизикой — соединением физики микромира и мегамира.

До сих пор обнаружить распад протона остается целью экспериментаторов, и цель эта одновременно касается так называемого Великого объединения, призванного объединить все фундаментальные силы природы, за исключением гравитации.

Упругость пустоты

На гравитацию была нацелена другая идея Сахарова. которую судьба подарила ему в 1967 году. К этому подарку был причастен Зельдович, решивший заполнить пустоту вакуумом. Пустое пространство-время эйнштейновской теории гравитации заполнить квантовым вакуумом микрофизики.

Пустое пространство-время тогда уже не напоминало ящик без стенок, наполненный тиканьем невидимых часов. Еще в конце 40-х годов экспериментаторы подтвердили то, о чем теоретики говорили с начала 30-х: если из какого-то сосуда удалить все содержащееся в нем вещество, то останется не безжизненная пустота, как можно по,ать «невооруженным мозгом». Там тихо бурлит жизнь, все время рождаются и погибают — флуктуируют — частицы, и это безостановочное кипение меняет даже цвет пламени. Меняет очень мало, но экспериментаторы ухитрились это изменение заметить. А чтобы забыть о старомодной пустоте, слово это перевели на латынь. Получилось — вакуум.

Устройство вакуума разглядывали в микроскоп, а Зельдович предложил посмотреть в телескоп. Он предположил, что живой вакуум, открывшийся микрофизике, может оказывать гравитационное действие и на мегамир — на темп расширения Вселенной. Таким образом он рассчитывал объяснить новые астрономические данные о странном распределении квазаров.[378]

Об этой своей идее Зельдович рассказал на семинаре в ФИАНе и не нашел никакого сочувствия. Идея противоречила привычным взглядам, что вакуум воздействует лишь на элементарные частицы, а для больших — макроскопических — тел вакуум должен оставаться прежней пустотой. А кроме того, в глазах физиков совершенно неосновательным был повод, побудивший Зельдовича сказать столь новое слово в науке. И в самом деле «наблюдательный факт», возбудивший творческую фантазию Зельдовича, скоро рассеялся, как мираж, в новых наблюдениях. Не только поэзии касаются слова Анны Ахматовой:

Когда б вы знали, из какого сора Растут стихи, не ведал стыла, Как желтый одуванчик у забора, Как лопухи и лебеда.

Научные идеи тоже иногда начинают свою жизнь у забора.

Сахаров не присутствовал на докладе Зельдовича и от него самого узнал, что фиановские теоретики «резко отрицательно» отнеслись к его идее:

После семинара Зельдович позвонил мне по телефону и рассказал содержание своей работы, очень мне сразу понравившейся. А через несколько дней я сам позвонил ему со своей собственной идеей, представлявшей дальнейшее развитие его подхода.

Судьба подготовила Сахарова воспринять идею Зельдовича саму по себе, независимо от повода, который ей помог родиться. О вакууме микрофизики Сахаров размышлял в 1948 году, накануне своей «высылки из большой науки». Двадцать лет спустя он не просто поддержал Зельдовича. Он увидел, как можно соединить микрофизический вакуум и гравитацию на самом глубоком уровне, — на том, где гравитация, возможно, и коренится.

Зельдович взглянул на квантовые флуктуации вакуума через космологический телескоп, характеризуя всю вакуумную жизнь одним лишь числом — его плотностью энергии. «Астрономически малая» плотность вакуумной энергии сказалась бы лишь на астрономически больших расстояниях. Так уж устроено всемирное тяготение.

А Сахаров само всемирное тяготение попытался объяснить как свойство того безостановочного кипения, что идет в квантовом вакууме.[379] Он выдвинул парадоксальную идею, что гравитации — известного всем по школе Ньютонова тяготения — в сущности нет. А что же есть? Есть «упругость» вакуума, которая и приводит ко всем хорошо известным проявлениям всемирного тяготения — от падения яблока до коллапса звезды и образования черной дыры.

Но если статья Сахарова «отменила» гравитацию, почему же она так понравилась одному из самых видных гравитационистов — Джону Уилеру? Он излагал ее с энтузиазмом в фундаментальной книге «Гравитация» и во многих статьях.[380]

Потому что Уилер стремился не к тому, чтобы любой ценой сохранить ньютоно-эйнштейновскую теорию гравитации в ее классическом виде, а к тому, чтобы по-настоящему се понять, то есть решить трудные вопросы, естественно рожденные этой теорией, но не поддающиеся ответу. Главный из таких вопросов — квантование гравитации.