Елена Лихачёва: Добрый вечер. В эфире программа "В первом приближении". Сегодняшним же эфиром мы открываем новую тему. Следующие несколько месяцев будут посвящены физике. Хотя бы в первом приближении попробуем разобраться, что такое свет, звук, скорость, время и пространство, вещество и энергия, черная дыра и темная материя, большой взрыв и большой адронный коллайдер, вселенная и кварки. Я вот, долго думала, с чего начать, и решила, в конце концов, не изобретая велосипеда, начать с теории. Но с какой? Не будем мелочиться — начнем с той самой теории, которая пытается, ни больше, ни меньше, объяснить мир, ну, хотя бы, в первом приближении.

Елена Лихачёва: Теоретическая физика. Ну, ключевое, видимо, слово все-таки "теория", да? То физика, конечно же, но вот что касается теории…

Алексей Семихатов: Да, я думаю, что да.

Елена Лихачёва: …Вы могли бы сказать, есть ли на данный момент некая теория, которая или объединяет, или пытается объединить все знания, к данному моменту, полученные физиками-учеными?

Алексей Семихатов: Прекрасный вопрос. Все — невозможно. С другой стороны, мечта физики с довольно давних времен — это построить теорию всего. Некоторые наглые люди так просто и выражаются: просто "теория всего".

Елена Лихачёва: "Теория всего"?

Алексей Семихатов: Или окончательно, просто с больших букв: Теория, с большой буквы, Всего, с большой буквы. Но сама эта идея стала относительно реалистической, в кавычках "реалистической", но не безумной, не безумной, перестала быть безумной когда? С чего все началось? Греки созерцали мир и хотели вывести все из каких-то элементов и объяснить, как летит камень, как движется то, что движется, почему — воздух, почему — вода и так далее. Эти построения сейчас вызывают, при всем уважении к грекам, вызывают нечто типа легкой улыбки.

А когда все началось всерьез? Всерьез началось, вы знаете, когда. Когда возникла теоретическая физика. "Начала" Ньютона, которым исполнилось тут, давеча, уже некоторое время назад, 300 лет, возникли примерно тогда, если посмотрите на время, когда понадобилось точно знать, как направлять пушку, чтобы попасть. Пока мы кидали камни, там, из пращи и так далее, это знание как-то прорастало в голове пращника, лучника и другого человека. Когда, наконец, оказалось, что довольно, вообще, желательно, все-таки, не просто наобум, а желательно тратить ядра относительно экономно…

Елена Лихачёва: Попадать точно в цель.

Алексей Семихатов: В общем, желательно поточнее. Немедленно возник вопрос, а вы знаете, а вот, собственно, по каким законам все это движется? И тогда возникло дифференциальное исчисление. Чудо состоит в другом.

Елена Лихачёва: И с паровозом в ВПК, как обычно.

Алексей Семихатов: Да, и забегая сильно вперед, ведь современные области математической физики выросли из Арзамаса-16, из города Сарова, и из Манхэттенского проекта, из Лос-Аламоса.

Елена Лихачёва: Чуть позже расшифруете?

Алексей Семихатов: Из атомной бомбы. Это сильно забегая вперед. Нужно было точно знать, с какой силой долбанет. Вы понимаете, очень хотелось. Согласитесь, что желание естественное. Когда ничего ни разу до этого не делали, все задавались этим вопросом. Вернемся на 300 лет назад.

Елена Лихачёва: К дифференциальным уравнениям.

Алексей Семихатов: Дифференциальное исчисление — это наука о том, и уравнения там же (хорошо, что вы их упомянули), это наука про то, как происходит движение, это то, на что не мог ответить Зенон. Когда Зенон говорил: "Ну как же, Ахилл не может догнать черепаху потому, что, прежде чем он пройдет все расстояние до черепахи, ему нужно пройти полпути, потом еще половину оставшегося, потом половину оставшегося". Ему нужно было суммировать бесконечное количество элементов, и он думал, что это суммирование даст какой-то результат, такой, что он никогда не догонит черепаху. Ньютон сказал, что изменения в жизни происходят не так. Они происходят путем суммирования бесконечного числа малюсеньких, малюсеньких сдвигов, малюсеньких шевелений. А дальше — чудо природы, которое лежит в основе того, почему теоретическая физика вообще возможна.

По непонятным причинам все, что происходит в природе, происходит путем этих маленьких шевелений, и эти шевеления подчинены тому самому, что вы только что упомянули — дифференциальные уравнения. Уравнения надо понимать правильно. Это не уравнение х2=5, где нужно найти х, а это уравнение на нечто более сложное. Нужно найти не число, а поведение. Вот, например, если бы мы с вами разговаривали в комнате, или когда два человека разговаривают в комнате, звук распространяется по этой комнате. Вы точно знаете, что в разных комнатах звук звучит по-разному, и звучит по-разному, вы будете слышать меня по-разному в зависимости от того, на каком расстоянии друг от друга мы находимся, что находится между нами, какие преграды, какие стены. Закон распространения звука все время одинаковый. Дифференциальные уравнения, которые управляют законом распространения звука, они одни и те же, но их нужно решать и определять поведение распространения этого звука каждый раз в отдельных условиях (сижу я в углу, сижу я посередине, стены отражающие, стены мягкие, между нами какая-нибудь звукоизолирующая перегородка и так далее и так далее).

Елена Лихачёва: То есть в данном случае волнует не столько объект, сколько поведение этого объекта в данных условиях.

Алексей Семихатов: Поведение объекта, законы поведения универсальны, но количество поведений неизмеримо, потому что можно задать такие условия, начать, они так и называются — начальные условия — начать с этого, можно начать с этого, можно запустить процесс с таких-то условий и подвергнуть его таким-то внешним воздействиям. Вот, в чем чудо, что эти законы оказались универсальными. Не нужно каждый раз… вообще, в идее, универсальные. И это, собственно, то, почему теоретическая физика, как наука, по-видимому, как я думаю, оказалась возможной. Потому что не нужно каждый раз изобретать отдельные, дифференциальные уравнения примерно одни и те же для целого класса процессов, или просто, одни и те же для некоторого класса процессов. Если мы говорим, конечно, о течении воды и полете света, то тут уравнения разные. Но для класса процессов они одни и те же, их просто нужно решать в разных условиях.

Елена Лихачёва: То есть, подождите, дайте, я сейчас сверю, правильно я вас поняла, вашу мысль, или нет. То есть, допустим, на примере звука, который вы сейчас привели. Звук по-разному себя ведет в комнате стеклянной, в комнате оловянной, деревянной, звукоизолируемой и так далее, и так далее. И в каждой из этих комнат он всегда будет вести себя одинаково, то есть если комната звукоизолирующая, сколько бы их ни было, этих комнат, он там всегда ведет себя универсально, но количество этих комнат может быть бесконечно веерно, да?

Алексей Семихатов: Их бесконечно много и, более того, пока звук распространяется из одной точки… вот, возьмите точку в середине комнаты и рядом с ней соседнюю: оттуда сюда он всегда идет одинаково. Эффекты разницы возникают, когда он доходит до стенок, начинает отражаться от стен, поглощаться, а вот сам по себе, само по себе дифференциальное уравнение — то, как он распространяется в каждую данную секунду — оно одно и то же. Точно так же движутся планеты. В чем, собственно, анекдот про яблоко, что Ньютон, значит, сидел, смотрел на Луну, сидел в своем замечательном саду, кстати, был совершенно отстегнутый чувак. Знаете про Ньютона, да? Чувак был совершенно, совершенно… Видимо, исключительно, один из самых гениальных людей, вообще, в истории человечества, видимо, был крайне неприятной личностью и совершенно, ну, по крайней мере, так про него пишут в серьезных книгах, и совершенно отстегнутый…

Елена Лихачёва: Но при этом еще и, как про него пишут, вор идей чужих…

Алексей Семихатов: А! О!

Елена Лихачёва: …Это, мне кажется, тема огромная…

Алексей Семихатов: Это огромная тема, это отдельно…

Елена Лихачёва: …Отдельная передача…

Алексей Семихатов: …Это спор Ньютона и Лейбница. Если спрашивать Лейбница, то — да, если спрашивать Ньютона, то…

Елена Лихачёва: Ньютона, то наоборот, да?

Алексей Семихатов: …То прямо наоборот, да.

Елена Лихачёва: Хорошо, вернемся к дифференциальным исчислениям и уравнениям.

Алексей Семихатов: Яблоко, если можно. Мы же должны дорассказать анекдот.

Елена Лихачёва: Ах, да, извините.

Алексей Семихатов: Нашим радиослушателям приятно слушать анекдоты. Про яблоко. Его, правда, все знают, это анекдот, извините за выражение, с бородой, кстати, не знаю, кто его придумал и когда он возник, что яблоко упало на голову Ньютона. Догадка состоит в том, что яблоко и Луна управляются одними и теми же законами, дифференциальное исчисление одно и то же, дифференциальное уравнение, простите. Вот точно так, как вы говорили, дифференциальное уравнение одно и то же. В него нужно подставить, в одно подставить массу яблока, в другое подставить массу Луны. В одно подставить начальное условие: яблоко висит на дереве, в другое подставить начальное условие: вот и сейчас Луна летит с такой-то скоростью. И после этого — чудо! — можно посчитать, как упадет яблоко на землю, понимаете? Взять лист бумаги, взять ручку и узнать, как упадет яблоко на землю. Достижение не слишком… через сколько, например, и как точно, достижение не слишком большое, но оно делается феерически, когда, то же самое вычисление, то же самое уравнение позволяет вам узнать, как движется Луна и, например, сказать…

Елена Лихачёва: Почему она не падает.

Алексей Семихатов: Во-первых, почему она не падает, во-вторых, а вдруг упадет…

Елена Лихачёва: И тогда как и с какой скоростью?

Алексей Семихатов: …И вообще, когда, собственно, к этому готовиться, и, в-третьих, когда, например, будет следующее затмение. А дальше оказались вообще чудеса. Дальше оказалось, что можно предсказать не только все затмения в будущем, но и узнать все, какие были в прошлом. И дифференциальное уравнение одно и то же, просто условия, нужно решать его один раз вперед во времени, другой раз — назад во времени. Во времена Ньютона чудо еще состояло в том, что земное и небесное тем самым оказались вещами одного и того же сорта. Ну, понимаете, да — земное и небесное? Сейчас, там, можно заплатить, сколько? 20 миллионов долларов, да? И взлететь…

Елена Лихачёва: Мне кажется, сейчас дешевле уже.

Алексей Семихатов: …Как космические туристы. Уже подешевело, да, видимо, будет очередь. Вот. Взлететь и посмотреть, значит, на все это своими глазами, там, со стороны как бы, туда, наверх, в космос. А вообще, земное и небесное тогда очень сильно разделялось, и была идея о том, что они подчиняются, вообще чему-то подчиняются, что небесное чему-то подчиняется, не говоря о том, что тем же законам, что на Земле — она была очень свежей. Смысл анекдота про яблоко, которое ударило Ньютона по голове, смысл в этом, что земное и небесное, в общем, ну, просто, начальные условия разные. Нужно решать уравнения с разными начальными условиями, уравнения-то одни и те же.

Вопрос падения Луны, который вы упомянули, дальше же выяснилось… дальше люди поставили, расширили этот вопрос: а вот как Солнечная система? Ведь дальше оказалось, что планеты летают вокруг Солнца, не только Луна летает вокруг Земли по тем же законам, но и планеты летают вокруг Солнца по тем же законам, по которым падает яблоко. Дифференциальные уравнения те же самые, решать только нужно с другими условиями: нужно сейчас засечь скорость Венеры и ее расстояние от Солнца, подставить в уравнение, решить его на бумаге, опять взять ручку, лист бумаги и решить. И вы узнаете, где будет Венера, в каком созвездии через сто, тысячу, миллион лет, как угодно. А дальше, прошло 100 лет, и люди стали задаваться тем же самым вопросом, как вы сказали — не упадет ли? А вообще, сколько это счастье будет продолжаться? В Солнечной системе это, мы… я просто напоминаю, о чем мы говорим. Мы говорим о том, как теоретическая физика достигла уровня парадигмы. Она стала объяснять… она включала в сферу того, что она объясняла, все больше и больше вещей. В частности, она включила в себя всю…

Елена Лихачёва: То есть выходила на все более всеобъемлющий уровень, правильно?

Алексей Семихатов: Да, и эта инерция, собственно, мы вернемся к тому, с чего мы начали, эта инерция и привела к идее Теории Всего. Но сначала был хороший разгон. Сейчас можно обсуждать, там, получится или не получится Теория Всего, но разгон был абсолютно феерический.

Елена Лихачёва: Следующий скачок после Ньютона когда?

Алексей Семихатов: А следующий прекрасный скачок — это вопрос об устойчивости Солнечной системы. Казалось, что она не может быть устойчивой, что… вот, если запустить все эти планеты, они, ведь тоже… ведь не только Солнце притягивает, а Юпитер притягивает Землю, Марс притягивает Землю, чуть-чуть, но притягивает, и все это расшевелится. И казалось, что требуется Господне вмешательство, нужна рука Господа, которая будет протягиваться. И когда они сильно собьются с орбиты, вот чего-нибудь, начнется какая-нибудь там каша, значит, ага, это сюда, это сюда, поправили и снова запустили. И говорят, что, когда Лаплас представил свой труд Наполеону, Наполеон сказал ему, что "гражданин Лаплас, говорят, что в вашей теории не нашлось…"

Елена Лихачёва: Места божественному провидению…

Алексей Семихатов: "…Места Божественному промыслу, Божественному вмешательству". — "Я не нуждался в этой гипотезе", — ответил Лаплас. Это был гимн теоретической физики, на самом деле, с современной точки зрения, что она стала заменять собой все, в том числе, и Бога, что, если мы верим в то, что законы существуют, то остается сделать, ну, более или менее, две вещи: угадать эти законы (их ниоткуда нельзя вывести, их можно только угадать, понимаете?)

Елена Лихачёва: Что значит — угадать?

Алексей Семихатов: Угадать. Ну вот, Ньютон сидел и угадал.

Елена Лихачёва: Это что, некий такой, коллективный разум, который готовится, готовится, потом…

Алексей Семихатов: Нет, это отдельный человек на основе, что такое то, что называется educated guess — отдельный человек, образованный и гадающий не на кофейной гуще, а на основе опыта, образования, знания, собственных ошибок, собственных успехов и так далее. Он сидит и думает…

Елена Лихачёва: А дальше — просто пальцем в небо тыкает…

Алексей Семихатов: Вы знаете, да. Тот закон, который написал Ньютон, и другие замечательные вещи, которые писали потом, мы о них еще расскажем, они, строго говоря, логически решительно ниоткуда не следуют. Ньютон сказал: "Вот так", после чего из этого закона следовало: планеты притягивают друг друга вот так (была формула), отсюда следовало дифференциальное уравнение для поведения и оно прекрасно описывало все, что происходит. Значит, заключает наш позитивистский ум, значит, то, что он предложил — верно. Он просто его доугадывал. Значит, развитие теоретической физики состоит из двух элементов: нужно угадать закон, то есть угадать уравнение и, второе — его решить.

Алексей Семихатов: Значит, вы спросили про следующий шаг, который наступил после Ньютона.

Елена Лихачёва: После Ньютона, да.

Алексей Семихатов: Мы упомянули Лапласа, который…

Елена Лихачёва: Ой, извините, можно, я вас прерву?

Алексей Семихатов: Конечно, в любой момент.

Елена Лихачёва: Вы сказали, что дальше человечество стало задумываться над тем, почему Луна не падает и действительно ли она не падает и когда это счастье кончится. И мы как-то этот повесили момент…

Алексей Семихатов: Да.

Елена Лихачёва: Перед тем, как мы перейдем к следующему скачку, давайте, вот, эту мысль доразовьем.

Алексей Семихатов: Значит, вопрос о том, падает Луна или не падает, решался долго. Решили, что, в общем, вроде, не падает. Выяснили почти все, но не все-все-все. Я бы так сказал: выяснили все-все, но не все-все-все. Вот, где-то вот так вот. Так же точно выяснили о том, что сама Солнечная система, понимаете, да? Луна — это всего лишь вокруг Земли, а Солнечная система — это Солнце огромное…

Елена Лихачёва: …И вокруг него…

Алексей Семихатов: …Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн… Эти исследования привели к совершеннейшему эффекту чудесному, который, в двух словах, выглядел так. Представьте себе дядьку, который сидит в кабинете и три года пишет какие-то формулы.

Елена Лихачёва: Это вы сейчас кого имеете в виду?

Алексей Семихатов: Сейчас скажу. И потом он зовет к себе астронома, говорит: "Иди сюда. У тебя есть труба? Вот направь ее в такую точку неба — увидишь там планету, которую до сих пор никто не видел". Так были открыты дальние планеты Солнечной системы. Их не было видно. А известные планеты, ну, например, Сатурн или Уран, когда он стал уже открыт, должны были летать, как все верили, по тем самым законам Ньютона. Они и летали по законам Ньютона, и астрономы проверяли эти наблюдения, то, что они летают именно так. Дальше произошло то, что всегда происходит в науке, в физике в частности. Все были удовлетворены, пока не повысилась точность эксперимента. Появились лучшие телескопы, стали делать лучше измерения и так далее. И выяснилось, что они летают, вроде бы, по закону Ньютона, но чего-то они себе позволяют лишнего: немножко туда, немножко сюда, чуть опережают, чуть отстают, чуть в сторону, потом возвращаются. В целом — да, этого сначала даже не заметишь, но когда ты начинаешь измерять точнее, ты видишь, что происходит какая-то фигня.

Елена Лихачёва: Так что же тут паровозом было? Качество эксперимента, качество измерительных приборов…

Алексей Семихатов: Вот, вот, заметьте, заметьте, заметьте…

Елена Лихачёва: …Или теория на бумаге?

Алексей Семихатов: Качество измерительных приборов само по себе ни к чему бы, ни привело, нужно было сравнить то, что наблюдалось, с идеей. Первична была идея, с моей точки зрения. О том, что она должна летать по эллипсу, в фокусе которого находится Солнце, с учетом влияния Юпитера и других планет. Этот эллипс уже немножко не совсем эллипс. Это все было учтено. Никаких компьютеров, дядьки сидели и долго вычисляли все это на бумаге, вот прямо ручкой на бумаге в кабинете, не глядя ни на какое небо. Таблицы только брали.

Идея была первой, а дальше выяснилось, что мир не укладывается буквально под эту идею.

Елена Лихачёва: Что-то не хватает?

Алексей Семихатов: Вопрос в том — менять идею или искать объяснение в самом мире, а идею сохранить. Этот вопрос каждый раз встает, он встал при возникновении теории относительности, при возникновении квантовой механики. Он стоит и сейчас. Менять саму идею или искать в рамках старой идеи объяснение.

Елена Лихачёва: Тем самым переходя на новый уровень.

Алексей Семихатов: Ну вот — да, если удастся перейти, понимаете? Это задним числом видно, что перешли на новый уровень, и все здорово, а когда вы вовлечены в этот процесс, это уже вам никакой не новый уровень, это вам катастрофа. Вы верите в что-то, и выясняется, что то, во что вы верите…

Елена Лихачёва: Это целая парадигма существования ломается на глазах.

Алексей Семихатов: Оно ломается, и фиг знает, что происходит на самом деле. Это потом, через 20-30 лет: "Ага, вот мы тогда перешли на новый уровень". А поверьте для участников этот процесс крайне мучительный.

Что произошло с планетами, когда выяснилось, что дальняя, последняя из известных планет Солнечной системы, Уран, например, она летает не совсем так. Задались вопросом: "А что если за ним есть еще одна планета, которую мы не видим? Как она, — слушайте внимательно, — как она должна летать, чтобы влиять именно таким образом? Чтобы нарушать эти законы Ньютона, так как мы их ожидаем, именно таким образом?"

Елена Лихачёва: Исходя из теории, которую мы имеем на данный момент.

Алексей Семихатов: Исходя из тех же самых, тех же самых уравнений Ньютона. Из тех же самых, в рамках той же самой парадигмы, ничего менять не надо. То есть предположить существование новой сущности там. Это задача обратная. Для тех, кто решает, задача такая: "Вот планета, вот ее скорость, скажу, как она летает". А здесь виден ее эффект: "Узнай, кто дает такой эффект".

Так вот, там дальше длинная история, потому что вычислять было трудно, долго. Одни делали академическую карьеру, другие воспитывали детей, третьи женились, разводились, покупали дома, и так далее, и, в общем…

Елена Лихачёва: Некому.

Алексей Семихатов: Нет, было кому, но как обычно, суета. В результате, в общем, пока не дошло до того, что у одного хорошего астронома был неплохой аспирант, и они вместе, сейчас выражаясь современным языком, они в какую-то ночь решили все-таки посмотреть туда, куда предсказывали вычисления. Планету нашли в ту же ночь. Нептун был открыт, вот как только решили посмотреть. Ну и так далее. Это абсолютно колоссальное, понимаете, это предсказание. Видите, вы силой мысли, руководствуясь идеей, предсказываете то, что до сих пор не наблюдалось. Это действительно так.

Елена Лихачёва: Идея потянула за собой…

Алексей Семихатов: В этом смысле так.

Елена Лихачёва: …То, что мы увидели в реальности.

Алексей Семихатов: В этом смысле теоретическая физика совершенно идеалистическая наука. Она перестает казаться идеалистической, когда вы переходите в область вещей более практических, переезжаете в Лос-Аламос, например.

Елена Лихачёва: Расшифруйте.

Алексей Семихатов: Это американский ядерный проект, создание атомной бомбы, к которому были привлечены крупнейшие лучшие физики-теоретики.

То же самое происходило в Советском Союзе. Абсолютно то же самое. Лучшие силы, лучшие умы были привлечены к решению этой идеи. Значит, выражаясь словами Фейнмана, гениального физика ХХ века, который в частности молодость свою провел в Лос-Аламосе и, по ряду рассказов, неплохо там оттягивался, научившись вскрывать сейфы секретные и так далее.

Елена Лихачёва: Даже так?

Алексей Семихатов: Да. Есть замечательная книга, я не собираюсь ее сейчас рекламировать. Но пугал, значит, секьюрити, охрану тем, что он, руководствуясь опять же, той же теоретической идеей, что тот, кто устанавливает код на сейфе, больше всего боится забыть этот код, значит, он должен руководствоваться какой-то идеей. Дальше эту идею осталось угадать. Не с первого раза, но после нескольких проверок. А поскольку теоретическая физика, как мы уже сказали, это, по крайней мере, наполовину или на какую-то часть, значительную, наука об угадываниях того, что происходит вокруг, то вот он сумел угадать целый ряд кодов.

Елена Лихачёва: Задача стоит следующая: "Что человек может не забыть? Дай-ка я угадаю веер вот этих возможностей его".

Алексей Семихатов: Да. Чем человек должен руководствоваться…

Елена Лихачёва: Руководствоваться, чтобы не забыть.

Алексей Семихатов: Не забыть этот код,

Елена Лихачёва: Да.

Алексей Семихатов: Который должен быть достаточно длинным, с другой стороны, быстро воспроизводим.

Елена Лихачёва: Существует какое-то количество вариантов: мой день рождения, день рождения жены и т.д. и т.п.

Алексей Семихатов: Чем он может руководствоваться? Число есть. Потом он тоже не дурак, он захочет немножко сделать так, чтобы это было не банально и так далее. То есть тут ты угадываешь за человека, а когда ты угадываешь законы Вселенной, ты угадываешь их за Господом Богом. Господь Бог вот устроил вот такой сейф с таким вот кодом, запустив Вселенную. Это у меня просто метафора, потому, что не знаю, как по-другому сказать.

Елена Лихачёва: А классная!

Алексей Семихатов: И ты, значит, угадываешь, расшифровываешь вот этот код.

Вот возвращаясь к взрыву, очень хотелось узнать, с какой силой долбанет. Никто, никогда этого не делал. И по выражению Фейнмана, важна критическая масса, урана должно быть достаточно много в одном месте, тогда происходит большой "бах". Значит, когда у вас в одной руке кусок урана, и в другой руке кусок урана, у вас в руках — два куска урана. Если вы руки сводите вместе, то получается нечто мало похожее на кусок урана. Получается воронка в полкилометра диаметром. И предсказать, до какой температуры здесь все разогреется, какой силы будет ударная волна в 100 метрах, в 1 километре, в 10 километрах, предстояло исходя из чего?

Только представьте себе задачу. Вот это классическая задача теоретической физики. Вы знаете свойства урана. Откуда? Из эксперимента. Да, люди там подвергали свою жизнь опасности, получая облучение в те далекие от нас уже сейчас времена.

Елена Лихачёва: Но с ним работали.

Алексей Семихатов: Они с ним работали. Экспериментаторы. Про него постепенно, примитивными по нынешним временам средствами, вырабатывая эти средства, тоже что-то угадывая, мучаясь, отделяя экспериментальный шум от настоящего эффекта, узнали про него, сколько там нейтронов, сколько там протонов, как там, чего там? Но, понимаете, это такая вещь, которую нельзя посмотреть через микроскоп никак. Все сведения косвенные. Все данные о ядре урана косвенные. В каком-то смысле — косвенные.

Елена Лихачёва: То есть единственный вариант проверить это — сделать это.

Алексей Семихатов: Так вот нужно было… Нет, до этого хотелось рассчитать с какой силой долбанет, когда вы соберете этих ядер этих достаточно много в одно и то же место.

И, насколько я знаю, все, конечно, ошиблись. И в Америке, и у нас в стране, но ошибка была не в десять, не в сто раз, ошибались всего лишь там, в 3-5, ну, может быть, там семь раз. Это совсем не так плохо, если учесть, что вещь была абсолютно новая. Этого никогда…

Елена Лихачёва: Никто не делал.

Алексей Семихатов: Никогда раньше не происходило. Да.

Елена Лихачёва: Маленький такой промежуточный вопрос: мы пропустили следующий скачок после Ньютона, с ним были связаны?..

Алексей Семихатов: Мы пропустили.

Елена Лихачёва: Давайте все-таки вернемся и договорим.

Алексей Семихатов: Мы — абсолютно. Мы же не ставили задачу обозреть все исторически, но раз уж…

Елена Лихачёва: Но хотя бы основные скачки мы должны сегодня обозреть.

Алексей Семихатов: После Ньютона там был абсолютный триумф, когда открывались планеты, рассчитывались кометы, Галлей не наблюдал свою комету, он просто сообразил, что комета, наблюдавшаяся раньше, — это одна и та же комета, и смог чего-то посчитать с помощью тех же законов. И предсказал, когда она прилетит в следующий раз. Она и прилетела с точностью до двух лет или до года, потому что вычисления были не очень точные, а потом все это поставил на поток. Устойчивость Солнечной системы, открытие планет…

Елена Лихачёва: Очередной триумф теоретической физики.

Алексей Семихатов: Заметьте, что с заметно более практическим акцентом, это вопрос о том, что когда вы запускаете Юрия Гагарина, вам хотелось бы, чтобы перегрузка была бы в каких-то пределах, чтобы ракета вышла на такую-то орбиту, а главное, чтобы потом, когда она войдет в атмосферу, она вошла бы под нужным углом, чтобы перегрузка не зашкалила за 20 G. С другой стороны, чтобы атмосфера не выкинула бы вас куда-то вообще к Луне, ну, и, в общем, много чего другого. Это ровно те же самые задачи. Там они осложнены тем, что вы должны описывать как эта штука трется о воздух, но эти задачи решались тогда же. Это тоже большой успех ньютоновской механики.

Но еще до этого, о чем мы частично уже говорили, люди полезли в микроскопические вещи, открыли электрон, никому не нужная вещь. То, что сейчас у нас электроника везде, электроника, когда была открыта, была абсолютно бессмысленная, ненужная, какая-то там частица, которая где-то там летает и вообще непонятно, зачем она нужна. То есть, попросту говоря, не зачем не нужна. Дальше выяснилось, что у этих микроскопических веществ, странные свойства, и наоткрывали там много всего, то, что называется квантовой механикой. О ней можно отдельно говорить, в частности она ответственна за тот запрет, запрет на нагревание провода. Квантовая механика ответственна, о ней нет возможности говорить сколь-нибудь подробно. Такая забавная такая наука, которая действует на микроуровне.

Елена Лихачёва: Это будет тема отдельной передачи.

Алексей Семихатов: Вот. Дальше, по пути возникла еще теория относительности.

Елена Лихачёва: Здесь можно чуть подробнее?

Алексей Семихатов: Да. Теория относительности, как бы, не то, чтобы она отменила Ньютона. Во-первых, их — две. Теории относительности две.

Елена Лихачёва: Они уживаются?

Алексей Семихатов: Есть которая — специальная. Плохой перевод "специальная". Лучше говорить "частная". Специальная означает, что она относится к частному кругу явлений, к более специальным ситуациям, к более частным. А потом возникла общая теория относительности, Эйнштейн там долго мучился. Она не то, чтобы отменила закон Ньютона, она просто сказала, что закон Ньютона — это вот ровно та самая вещь, о которой мы уже говорили, как нужно модифицировать, не только искать новые факты, чтобы объяснить явления в рамках старых идей.

А иногда вот невозможно найти факты. И нужно искать новые идеи. Оказалось, что законы Ньютона, строго говоря, не верны. Они верны лишь тогда, пока тела наши, этого всего лишь "пуля, выпущенная из ружья", или Луна, или планета. Земля, кстати, движется вокруг Солнца с довольно большой скоростью — 30 с небольшим километров в секунду. В секунду 30 километров. Это маленькая скорость на самом деле по сравнению со скоростью света.

Елена Лихачёва: Так.

Алексей Семихатов: И действуют законы Ньютона. Во всей Солнечной системе, почти, кроме Меркурия, который летает очень быстро вокруг Солнца.

Елена Лихачёва: Там, где действует взаимное притяжение и еще куча разных других законов.

Алексей Семихатов: Действует притяжение и действуют те самые законы поведения — это те самые законы Ньютона. Дальше оказалось, что их нужно модифицировать. Они неверны, когда тела начинают летать быстрее. Они хороши, только есть более общие, более правильные законы, которые действуют при любых скоростях, например, для скорости 0,9 скорости света.

Там закон Ньютона, если вы будете считать в соответствии с правильным законом Эйнштейна и, соответственно, законом Ньютона, вы получите абсолютно разные вещи. Но если вы считаете одно и то же явление по Эйнштейну, и по Ньютону, когда скорость эта 0,01 или еще лучше 0,001 скорости света, а еще лучше 0,0001, — это как раз вот самое быстрое, что у нас бывает, то вы разницы просто не заметите. То есть вы можете пользоваться или Ньютоном или Эйнштейном. С принципиальной точки зрения лучше Эйнштейн, но Ньютон проще. И результат будет практически одним и тем же.

Однако с фундаментальной точки зрения, конечно, очень важно, что на самом деле законы вот такие, как их поправил Эйнштейн, и не только с фундаментальной, потому что дальше выясняется, все-таки есть явления — Меркурий ближе всего к Солнцу, движется быстрее всего и движется по Эйнштейну. Разница в двух эффектах уже заметна. Разница в предсказании его поведения по Ньютону, и в предсказании его поведения по Эйнштейну, она становится заметной, очень маленькой, но заметной.

Делали специальные экспедиции, люди ездили в Южную Америку. Сэр Артур Эддингтон, чтобы там что-то померить во время затмения, как там чего движется, и экспериментальное подтверждение. Дальше выясняется, что когда вы действительно что-то очень быстро делаете, очень быстро двигаетесь, а во Вселенной есть такие места и были такие периоды в жизни Вселенной, там нужно, конечно, пользоваться теорией относительности.

Елена Лихачёва: То есть, другими словами, если я на Земле с яблоками — то Ньютон, если я пролетаю со скоростью света мимо черной дыры — то там Эйнштейн.

Алексей Семихатов: О, стопроцентно! Там стопроцентно Эйнштейн, более того, есть, конечно, промежуточные случаи, когда вы все-таки не со скоростью света, и не прямо вокруг черной дыры, слава Богу, хотелось, чтобы вы с нами оставались подольше. Но там, конечно, Эйнштейн. И это просто развитие тех же идей, в какой-то степени тех же, какие были у Ньютона, на гораздо более широкую сферу применимости. Понимаете? То есть опыт, расширился опыт.

Елена Лихачёва: То есть именно что выход на новый уровень.

Алексей Семихатов: Да, расширился опыт. Для яблока, Луны и даже Юпитера, и даже Урана, было достаточно чисто Ньютона. Для Меркурия оказалось уже не совсем, ну вот чуть-чуть недостаточно.

Елена Лихачёва: Даже в рамках Солнечной системы уже оказалось недостаточно.

Алексей Семихатов: Уже. Первая планета Меркурий, из-за того, что она ближе всего к Солнцу, быстрее всего летает. А дальше, когда вы выходите, вы расширяете опыт. И понимаете, когда жизненный опыт расширяется, иногда приходится пересматривать собственные взгляды на жизнь. Согласитесь с этим, вот у нас есть, наверное, молодые слушатели.

Елена Лихачёва: Желаю им пересмотреть.

Алексей Семихатов: Желаю им…

Елена Лихачёва: Несколько раз за свою жизнь хотя бы.

Алексей Семихатов: Желаем вовремя, вовремя…

Елена Лихачёва: Это правда.

Алексей Семихатов: …Воспринимать экспериментальные факты из жизни, и пересматривать некоторые, но не все взгляды на жизнь, не кардинально. Эта метафора, то есть, она относится к науке.

Елена Лихачёва: Можно все, но как-то дозировать надо, не все сразу.

Алексей Семихатов: Золотые слова. Не все.

Елена Лихачёва: Иначе можно переломаться.

Алексей Семихатов: Не все. Вот именно. Преемственность какая-то должна сохраниться. Ровно то же самое происходит в науке. По мере расширения опыта, выясняется, что то, что вы привыкли, оно уже тут не действует. То же самое с квантовой механикой: когда вы проникает в область очень-очень маленького, выясняется что, там своя история, ее можно отдельно обсуждать, наверное, сегодня у нас времени на это нет. Там замечательные законы, которые как бы отменяют то, к чему мы привыкли. На самом деле то, к чему мы привыкли…

Елена Лихачёва: Ну, поясните хотя бы без погружения в эту тему. Просто "в первом приближении" поясните, в чем там суть.

Алексей Семихатов: Вы кладете в тарелку апельсин и уходите. Вы ожидаете, что дом не трясется, землетрясения нет, что апельсин, когда вы придете вечером, останется лежать в тарелке. В квантовой механике и апельсин, и тарелка очень маленькие. На самом деле, апельсин — не апельсин, и не яблоки в вазе, а нейтроны и протоны, например, в ядре урана. Выясняется, что часть их лежит вне тарелки. Их никто не вынимал, и никто не подходил и не переносил их через край тарелки, они через тарелку просочились. Это кажется абсолютно невероятным, но, в принципе, такое могло бы случиться и с апельсином. Только вероятность этого процесса такая, что ждать его нужно много больше, чем возраст Вселенной. То есть это то, что чего никогда не происходит с "большими", из-за того что, он тяжелый и большой по сравнению с некоей величиной, называемой постоянной Планка. А опыт, который нам дан, даже в том, что вы видите под микроскопом, он все-таки такой, где таких глупостей не происходит. Но если вы лезете еще глубже, в устройство мира, то выясняется, что там происходят такие чудеса, и это не чудо, а это просто мир устроен таким образом.

Запрет на это в обычной жизни, то, что из этого стакана вдруг на столе будут появляться капли этой же воды. Стакан нигде не дырявый.

Дальше выясняется, что это происходит по удивительным законам, сам характер законов меняется. У вас нет средств сказать, когда вы оставили утром апельсин в тарелке, вечером он будет в тарелке или он будет вне тарелки? Вот если вы будете повторять опыт тысячу раз, тогда есть средство сказать, что в 253 случаях он будет лежать вне тарелки. Но про каждый отдельный случай у вас нет возможности сказать, он ничем не руководствуется. Эйнштейну, кстати, это страшно не нравилось. Он говорил, что: "Господь не играет в кости". Он употреблял ту же самую метафору про Творца, просто чтобы выразить свое восхищение, как я понимаю, восхищение вот этим устройством мира и возможностью постичь его и угадывать. Он тем самым сомневался в том, правильно ли угадали законы квантовой механики, угадали ли их все? Действительны ли они такие? Действительно, ставлю кавычки: "Господь запустил Вселенную именно с такими законами для маленьких частиц". Но они вроде бы, действительно, такие. А в обычной жизни это не происходит по причине того, что у нас предметы большие и для больших ожидать это крайне маловероятно.

Елена Лихачёва: Значит, это та самая частица, которая имеется в виду в квантовой механике?

Алексей Семихатов: Любая.

Елена Лихачёва: А, любая.

Алексей Семихатов: Любая маленькая частица, например, электрон.

Елена Лихачёва: Так.

Алексей Семихатов: Она ведет себя по законам, которые совсем не ньютоновские. Они так и называются — "неньютоновские", а квантово-механические.

Елена Лихачёва: Кроме того, что она частица, она еще какую-то характеристику получает в этом контексте?

Алексей Семихатов: Ну да. Частица, а слово "частица" здесь, когда мы говорим про важные уточнения, когда мы говорим про вот эти мельчайшие частицы, мы переносим на них наш обыденный опыт. Они уже…

Елена Лихачёва: То есть частица — это объект какой-то.

Алексей Семихатов: Нет, они уже не частица, частица так себя вести не может. Это вранье. Я вас, конечно, обманул. Я вас обманул, когда сказал, что апельсин просочится через тарелку. Апельсин, как частица, этого никогда не сделает, потому, что и вы, и я знаем, что частица сделать этого не может. И, нужно вынуть, либо тарелку наклонить, либо разбить, либо приподнять его или чем-то выдавить, ударить, подуть на него. Либо много-много маленьких муравьев должны придти и должны его унести к себе в гнездо.

Елена Лихачёва: То есть, эта частица, она одновременно еще и нечто…

Алексей Семихатов: Это не частица. На самом деле те, которые маленькие, это непонятно что. Говорится, что это одновременно и частица, и волна. Понять это достаточно трудно. И надо воспринимать, что это… Вы знаете, если смотреть на теоретическую физику с очень близких мне идеалистических позиций, то это решение некоторого уравнения. Вот то, что называется частицей — волной, это решение некоторого уравнения. Уже не уравнения Шредингера, простите, уже не уравнение Ньютона, а уравнение Шредингера, был такой сексуальный маньяк, который написал абсолютно гениальное уравнение. Шредингер угадал свое уравнение, оно ниоткуда не следовало.

Елена Лихачёва: И в чем там суть?

Алексей Семихатов: В том, что его решения, этого уравнения, ведут себя таким странным, не свойственным апельсинам образом. Они могут, находясь внутри стакана, вдруг оказаться снаружи.

Елена Лихачёва: То есть, это такой апельсин, который умеет ходить, как ему вздумается, на ногах такой.

Алексей Семихатов: Это апельсин, который умеет… Это апельсин, который никогда не является, строго говоря, апельсином. Это какая-то дышащая субстанция, которой как-то все время немножко неймется. И из-за того, что ей неймется, она может там, вот например, взять и пройти через то, что называется потенциальный барьер. Тарелка, в которой он лежит, называется по-научному потенциальным барьером. Слово барьер означает, что у тарелки есть бортики, а потенциальная означает, что у нее низ этой тарелки, там лежать естественней, чем вскарабкаться на бортик. Так вот он не карабкается через бортик, он туннелирует, то, что называется туннельный эффект. Он проходит сквозь тарелку.

Так вот атомная бомба, возможно, вообще явление радиоактивности — это апельсин, вылезающий из тарелки. Весь разговор о том, что мы для радиоактивных атомов, там период полураспада, и так далее, и так далее. Это разговоры о количестве апельсинов, которые вы найдете к вечеру, вылезшими из тарелки. Если эти апельсины, вылезшие из тарелки, а у вас на столе стоит много тарелок, способны попадать в соседние тарелки, точно так же, просочившись туда, то может оказаться, что они начнут шевелить лежащие там апельсины, и когда вы придете вечером домой, вместо вашего дома будет воронка полкилометра в диаметре.

Так происходит ядерный взрыв. Вы должны собрать достаточно много тарелок, только не с апельсинами и уже не тарелок, а ядер нужного радиоактивного изотопа, и они ведут себя таким смешным образом. Им неймется, и частички, слагающие ядро, нейтроны и протоны неконтролируемым образом просачиваются, не перелезают через верх, а просачиваются наружу из ядра. И, когда их собирается достаточно много, они просачиваются с такой скоростью, что происходит "большой бах".

Они инициируют то, что называется цепная реакция. Это абсолютно, понимаете, Шредингер, значит, у него в жизни были довольно узконаправленные интересы, он, кстати, в 1944 году уехал из близких к Германии стран, он австриец, уехал в Республику Ирландию. Не все знают, что республика Ирландия во время Второй мировой войны занимала нейтралитет, она была нейтральна, она не воевала ни на чьей стороне, поэтому до сих пор в Дублине кафедра Эрвина Шредингера. Это великий человек — за одну-единственную вещь. Он сделал кое-что еще, но одной вещи достаточно. Он угадал то уравнение, которое описывало вот эту странную субстанцию, это вовсе не уравнение Ньютона, это абсолютно отдельное угадывание. Но понимаете, в каком-то смысле, преемственность, с одной стороны, все классические законы отменились, апельсины, мы знаем, обычные через тарелку не просачиваются, но с другой стороны, метод познания остался. Нужно угадать уравнение, а потом его решать. И в частности задача про сверхпроводимость, про то, как сделать так, чтобы провода не грелись. Эта задача — решение уравнений Шредингера, только в очень сложных условиях, их очень много надо решить одновременно, когда агенты в разных уравнениях разговаривают друг с другом. Из-за этого решить, понимаете, мы не можем взять и представить готовые решения, их просто очень трудно решить. А закон их как бы известен, и закон — уравнения Шредингера.

Вот мы ответили на вопрос: "Кто поправил Ньютона?", Эйнштейн и Шредингер.

Современная теоретическая физика в очень высокой степени, полагается на симметрии, потому что каким-то образом "Господь запустил Вселенную", заложив в нее, по-видимому, глубокие принципы симметрии. Не в смысле того, что у человека правая и левая половина похожи, а в том смысле, что вот это зеркало ставится где-то в духовном пространстве. Что если есть что-то, то у этого чего-то есть что-то на него похожее.

Елена Лихачёва: Скажите, пожалуйста, вот это угадывание Шредингера — это был первый шаг к теории всего-всего?

Алексей Семихатов: Шредингер ничего про это не говорил, это был первый шаг, там был не только Шредингер, там был Дирак и Гейзенберг, а также и другие, которые с разных сторон это рассматривали, но, может быть, поучительно оказалось потом, задним числом, что они действительно, шли к Теории Всего.

Это видно по тому, что произошло с Дираком. Дирак угадал, знаете что? Отгадайте, что угадал Дирак, — уравнения Дирака. Уравнения Дирака — это абсолютно фундаментально. Шредингер угадал уравнения Шредингера, Ньютон угадал законы Ньютона. Дирак угадал уравнения Дирака. Он в своей книжке пишет, что: "Вот, я подумал, надо бы так, но так не получалось, а вот так бы было бы хорошо. И вот я сделал, вот. И вот — да". Теперь смотрите, два тезиса. Первое — какую задачу поставил Дирак? Правильно говорить Дирак, но я часто не могу себя сдержать и говорю Дирак, потому что уследить за собой невозможно. Дирак поставил перед собой следующую задачу: описать электрон. Причем так его описать, чтобы учесть случаи, когда он движется очень быстро, со скоростью близкой к скорости света, как мы говорили. Он написал это уравнение. Отличное уравнение. Стал его решать. Оказалось, что решений примерно в два раза больше, чем ожидалось, и половина из этих решений описывают электрон.

Елена Лихачёва: А другая половина?

Алексей Семихатов: О, неизвестно. Она описывает то, чего в природе нет. Этого нет в природе, оно неизвестно, оно описывает какую-то странную вещь со странными свойствами. В природе этого нет.

Елена Лихачёва: Скажем так, оно есть в природе, но его нет в нашем понимании природы.

Алексей Семихатов: Ну, нет, может уравнения неправильные, понимаете, может неправильные уравнения. Понимаете, если я сейчас возьму и что-нибудь напишу, и многие люди это стараются делать, потом выясняется, что прекрасно, конечно, и уравнение красивое, только…

Елена Лихачёва: Теория хорошая.

Алексей Семихатов: Только к миру отношения не имеет. Все прекрасно.

Елена Лихачёва: Второй вариант, что в мире это все-таки есть…

Алексей Семихатов: Ну да.

Елена Лихачёва: Но мы этого пока не знаем.

Алексей Семихатов: Да, это был позитрон, открытый через несколько лет.

Елена Лихачёва: На опережение, угадывание.

Алексей Семихатов: Вы понимаете, это же некое чудо. Человек руководствуется угадыванием, для того чтобы описать некую экспериментальную данность.

Что такое вообще уравнение в математике? Это рафинированный логический анализ, рафинированный, доведенный до высокого уровня логический анализ.

Дальше выясняется, что из существования электрона и того свойства, что его нужно описывать при больших скоростях, что он может летать со скоростью близкой к скорости света, и что там действуют законы Эйнштейна, следует, что его может описать только таким уравнением, у которого есть еще другие решения, описывающие что-то другое. Это другое оказывается позитроном, тем самым, предсказано существование позитрона, и Дирак за это получил Нобелевскую премию.

Конечно, я спрямляю, конечно, все задним числом, при взгляде назад, все кажется более гладким, чем оно было. Дирак думал, что это, он мучился, он думал, что оно описывает протон. Потом оказалось, что он не может… Известная частица такая была протон, вторая, какая в каком-то смысле симметрична электрону. А потом оказалось, что он не может описывать протон, и были годы (года два, что ли, прошло) сомнений и непониманий, и потом открыли позитрон. Оказалось, что, да, половина решения описывает электрон, половина описывает позитрон. И это, пожалуй, в наибольшей степени является предысточником желания построить теорию всего. Тот факт, что логический анализ данных, позволяет заглянуть гораздо дальше, чем сами эти данные. Позитрон могли бы еще сколько-то лет не открывать, а он уже как бы существовал на бумаге у Дирака, просто в этом уравнении.

Ну а что, если… Дальше логический, естественный такой ход: "А что если вообще, я еще поугадываю, и вообще угадаю уравнение вообще для всего?" Конечно, нужно знать о каких терминах. Что значит "для всего?" Хорошо бы знать из чего мир состоит. Сейчас мы говорим о фундаментальном, мы углубляемся в структуру мира. Электрон — одна из элементарных частиц, и мы углубляемся внутрь атомного ядра, там протоны и нейтроны, а внутри протонов и нейтронов кто?

Алексей Семихатов: Кварки. А знаете, как они туда попали?

Елена Лихачёва: Так?

Алексей Семихатов: Вопрос неправильный, как они туда попали? Что такое кварки?

Елена Лихачёва: Они туда попали?

Алексей Семихатов: Фраза риторическая. Как люди догадались, что они там сидят? С помощью учебника математики. После открытия позитрона, экспериментального, был известен протон, нейтрон, электрон, позитрон. Потом возникла отдельная красивая история, как открыли нейтрино.

Существование нейтрино предположили, чтобы не нарушался один из известных законов. В эксперименте нарушался закон. А давай предположим, что он не нарушается? А есть еще один агент, который за это в ответе.

Елена Лихачёва: Как с Меркурием. Он как-то так себя ведет странно, видимо, там должно быть еще что-то другое.

Алексей Семихатов: Что-то еще есть, так же как с дальними планетами, как с Нептуном, Ураном.

Елена Лихачёва: Это как с уравнением, не решается, надо чего-то туда…

Алексей Семихатов: Надо чего-то там добавить,

Елена Лихачёва: Тогда заработает, может быть. Так.

Алексей Семихатов: Я сбился с мысли.

Елена Лихачёва: Открытие нейтрино.

Алексей Семихатов: После того, как открыли позитрон, открыли нейтрино, стали открывать другие частицы, у них там странные имена: пи-мезон, лямбда-гиперон, они живут, как правило, очень коротко.

Елена Лихачёва: Это все кварки?

Алексей Семихатов: Нет, это не кварки, это частицы, которые возникают при столкновениях протонов и быстро распадаются в другие. И возникла дурацкая такая картина, причем с годами она складывалась, но мы проникли вглубь микромира и почему-то, не понятно, почему, мы верим в то, что на фундаментальном уровне фундаментальных сущностей будет не много. Понимаете, у нас странный идеализм: мы хотим объяснить многое через малое. Менделеев объяснил все химические элементы своими… Сейчас там порядка сотни химических элементов, во времена Менделеева их было меньше известно.

Елена Лихачёва: Мы просто не готовы внутренне к бесконечному разнообразию?

Алексей Семихатов: Золотые слова: мы не готовы к бесконечному разнообразию. И почему-то природа нам потакает в этой нашей блажи.

Елена Лихачёва: Может, они просто дозировано выдает нам информацию, чтобы мы с ума не сошли?

Алексей Семихатов: Тогда вам придется написать уравнение, описывающее того, кто эту информацию выдает. Дальше выяснилось, что по мере того, как… опять-таки, развивается экспериментальная база: строят больше ускорителей, бабахают больше энергии, частиц все больше и больше, и их уже не 5, не 10, ни 15, не 20, не 50, а 100, 150, 200 — это, не побоюсь этого слова, бардак, потому что эстетически как-то не симпатично, понимаете? Мы — на фундаментальный уровень, а они плодятся.

Елена Лихачёва: А там — хаос какой-то?

Алексей Семихатов: А там хаос.

Елена Лихачёва: Мы-то думали, что там выстроенная система.

Алексей Семихатов: А там — да. Значит, теперь что, точно как вы сказали. Но давайте подумаем, все-таки они в какую-то систему выстраиваются или нет? А, да, выстраиваются. Значит, они, по некоторым свойствам группируются в группы. Они разные, но кое-чем похожи, как бы родственники ,семейство. Люди в одной семье имеют общие привычки, некоторые — совместное проживание, некоторые — общий бюджет. В общем, что-то, они группируются в семейство. В первом семействе — восемь, во втором семействе — 15 частиц. В третьем — еще сколько-то. И таким образом все вот это многообразие группируется в такие семейства. И ясно, что по мере того, как мы будем увеличивать энергию в ускорителях, мы будем открывать члены все более многочисленных, так сказать, более высоких семейств. В следующем семействе их будет еще больше, еще больше, и так далее. Открывается учебник математики на нужном месте с абстрактным названием "Теория представления групп", с абстрактным названием "Теория представления специальной унитарной группы SO3". Там эти семейства — они просто там приведены. Вот они! Они просто там имеют другое название, представление этой группы. За одним маленьким исключением.

Елена Лихачёва: Каким?

Алексей Семихатов: В математической книжке семейства начинаются с самого простого, где всего три элемента, а в природе они начинаются со следующего семейства, того, где восемь элементов. Абсолютно ни откуда не следующий шаг. Раз математики так для нас поработали, почему для нас не известно? Логики здесь никакой нет, это, опять-таки, элемент угадывания. А давайте предположим, что члены того семейства, которые математически обусловлены, что они тоже существуют в природе. А дальше, в том же учебнике математики, написана странная вещь: что когда вы берете членов вот этого первого семейства, где три элемента, вы, их определенным образом перемножая друг с другом, моете породить все остальные семейства, вообще все. И это причина, по которой все сложено из кварков. Причина по которой все эти… Эти три элемента — это три кварка, это кварки. Они не были открыты экспериментально вот так сходу, они были сначала предсказаны как математическая модель и как попытка привести в соответствие учебник математики с картиной…

Елена Лихачёва: Систематизировать?

Алексей Семихатов: Да. И выяснилось, что та систематизация, которую мы вывели из эксперимента, она кем-то уже была сделана в математике, исходя из совершенно других принципов. Так может быть, тот принцип, который собственно, лежит в основе учебника математики, он управляет этой частью мира? Но тогда должны существовать и члены самого первого семейства, которых три. А в математической книжке написано, что у этого триплета ,у этой тройки ,у нее удивительное свойство.

Елена Лихачёва: Так и хочется сказать: "У этой троицы".

Алексей Семихатов: Они умеют складывать из себя все остальное. Ну и дальше выясняется, что… Давайте предположим, что все элементарные частицы сложены из этих кварков.

Елена Лихачёва: Из этих трех.

Алексей Семихатов: Из этих трех. И сейчас нет людей, которые в этом сомневаются. Дальше выясняется. Что огромное количество фактов из жизни ускорителей, конечно, когда вы сталкиваете, описываются тем, что на самом деле сталкиваются не протоны, а сидящие внутри кварки. А эти кварки перераспределяются в пи-мезоны, в гипероны, и так далее. Весь тот зоопарк и тот хаос, который был до этого — это законы, по которым сидящие внутри кварки разговаривают друг с другом при столкновениях, когда они берутся за руки, и вместе выскакивают наружу, и это воспринимается как пи-мезон. Потом связь рвется, и там нечто еще важное происходит, и они распадаются во что-то еще. Вот как сказать… Понимаете, каким образом… Что такое кварки? Это физическая сущность или математическая? Из того, как они были открыты — это вообще какой-то математический… это казус. Понимаете? Это даже не уравнение.

Это, кстати, тенденция современной физики — то, что руководящий принцип этой классификации это принцип симметрии. Современная теоретическая физика в очень высокой степени полагается на симметрии, потому что, каким-то образом, "Господь запустил Вселенную" (опять-таки, я ставлю… открываю, а потом закрываю кавычки), заложив в нее, по-видимому, глубокие принципы симметрии. Не в смысле того, что у человека правая и левая половина похожи, а в том смысле, что это зеркало ставится где-то в духовном пространстве, что если есть что-то, то у этого "чего-то" есть что-то на него похожее, что эти семейства управляются определенными законами, они, в каком-то смысле симметричны, в каком-то смысле, в более высоком смысле, все более многочисленные семейства повторяют… Это реализация одной и той же симметрии. Значит, кварк возник как идея о том, что в основе мира лежит симметрия. И дальше выяснилось, что много всего другого. Что сами по себе уравнения, на самом деле… Более глубокий взгляд на вещи, чем уравнения. Мы говорили об уравнениях Ньютона, Шредингера, Эйнштейна. Что сами по себе уравнения фактически уже следуют из того, что вы постулируете симметрию, которая тут действует. Значит, вы говорите, что этот класс явлений описывается такой-то симметрией. Как с уравнением, вы должны ее правильно угадать. Исходя из опыта, вы говорите: "Да, похоже, что вот это симметрия". То, что с опытом расходится, либо как кварки там должно найтись, либо мне нужно мою теорию, если никак не находится, как-то чуть-чуть… Я угадал похоже, но не совсем правильно. И вот когда я говорю, что рафинированный логический анализ позволит узнать структуру мира, современный взгляд на фундаментальном уровне примерно такой: исследования симметрий изощренными математическими средствами, быть может, укажет на ту симметрию, которой подчиняется все происходящее во Вселенной на микроуровне. Какое уж уравнение получится — это то уравнение, которое будет позволять эта симметрия. Понимаете?

Елена Лихачёва: То есть, подождите, нахождение этого уравнения будет означать, что мы можем связать микромир и макромир понятным для нас способом и объяснить?..

Алексей Семихатов: Мы сможем его в принципе связать, мы будем знать фундаментальные законы движения самого маленького, самого малюсенького и то, каким образом…

Елена Лихачёва: Это соотносится с макромиром, да?

Алексей Семихатов: В принципе, да, но вот когда мы лезем в такую глубь, мы все-таки удаляемся от макромира за одним-единственным исключением, за тем самым исключением, когда крайности смыкаются. Вы знаете, бывает и такое. Мы уже обращались к молодым слушателям, теперь обратимся к более старшим слушателям, они точно знают, что иногда вещи совершенно противоположные оказываются одним и тем же. Значит, когда вы изучаете эту микроскопическую структуру Вселенной, вот там где кварки, самую мелкомасштабную, и, с другой стороны, колоссальную структуру Вселенной на масштабах скоплений галактик и вообще как бы Вселенной в целом, выясняется, что эти вещи не настолько уж независимые. Вселенная, родившаяся из большого взрыва или того, что было вместо него, она в какой-то момент… то, что происходило тогда, определило, как симметрия, которая реализовывалась тогда.

Елена Лихачёва: Подождите, а может с другого конца найти?..

Алексей Семихатов: Определило как существование кварков, так и структуру Вселенной в целом. Вот Теория Всего — это попытка угадать ту симметрию, которая вероятно действовала в момент, очень близкий к рождению Вселенной, и по законам которой получились и кварки (там не только кварки, электрон, например, такие-сякие нейтрино и фотон), и структуру галактик, именно такое распределение материй во Вселенной, общие изотропные свойства Вселенной, и так далее.

Елена Лихачёва: То есть, другими словами, задача стоит угадать то самое уравнение, согласно которому получили ту Вселенную, которую мы получили.

Алексей Семихатов: Золотые слова! Только технически важным элементом является угадать симметрию этого уравнения. Мы говорили о том, что есть разница между уравнением Ньютона и уравнением Эйнштейна. Одни подправляют другие. Эту же разницу можно выразить в том, что в ньютоновском мире действует одна симметрия, а в эйнштейновском мире — более правильная. Более точная симметрия нашего мира, которая при больших скоростях, она немножко другая. И выясняется, что в современной теоретической физике, (так уж получилось, то ли так устроен мир, то ли так устроен наш способ восприятия этого мира) как только мы поймем правильную симметрию, управляющую этим классом явлений, мы более-менее однозначно пишем уравнение после этого. Нельзя написать уравнение, которое нарушает эту симметрию. Уравнение должно уважать постулированную симметрию.

Елена Лихачёва: Извините, а вдруг симметрия — это всего лишь наш способ на данном этапе нашего развития видеть мир? А вдруг нет?

Алексей Семихатов: На этот вопрос нет ответа. Потому что я сравниваю свои теоретические построения с тем, что даст адронный коллайдер. Адронный коллайдер — это тоже мой способ видеть мир, только с помощью очень большого и очень дорогого микроскопа, за 10 с лишним миллиардов евро, лежащего в земле. Вы знаете, с какой скоростью там пролетает пучок?

Елена Лихачёва: 11 оборотов в секунду?

Алексей Семихатов: 11 тысяч с чем-то оборотов в секунду.

Елена Лихачёва: Ну, я оговорилась просто.

Алексей Семихатов: По кольцу порядка 27 километров. Значит, еще раз: там 30 километров кольцо, секунда — раз, 11 тысяч с чем-то раз он пролетел по этому кольцу. Это очень большой микроскоп. По законам квантовой механики, чтобы посмотреть малое, вам нужно разогнаться сильно, и это нужно не для того, чтобы забрать всю энергию лежащей рядом Женевы (если бы они не питались отдельно, то в Женеве гас бы свет), а для того чтобы посмотреть на очень мелкое. А посмотреть на очень мелкое, по законам той самой квантовой механики, можно только если вы их столкнете друг с другом. И вот адронный коллайдер… зачем, собственно, его построили? Может быть, уже подводя итог нашей передаче, можно сказать, что вот этот рафинированный анализ симметрий математический, он много куда привел. Он предсказал уравнение Дирака. Дирак руководствовался симметриями, когда писал свое уравнение. Он привел к предсказанию кварков, многому другому. Но дальше выяснилось, что когда мы хотим расшириться еще дальше, у нас недостаточно опытных данных, а математических теорий может быть несколько. Понимаете, симметрия, распространяемая с непосредственного опыта чуть дальше, может распространиться вот таким способом, то есть известная мне симметрия может обобщиться вот в такую, а может и вот в такую. И выбрать нельзя, пока нет опыта.

Елена Лихачёва: Пока не будет эксперимента.

Алексей Семихатов: Нужен эксперимент. Коллайдер — это способ…

Елена Лихачёва: Это эксперимент, который может подтвердить или это, или это.

Елена Лихачёва: Последний вопрос: как вы думаете, когда это состоится? Может быть, есть уже промежуточные результаты?

Алексей Семихатов: Не знаю, будем ждать. Интригующая ситуация, и поскольку эксперимент сложный, все достаточно опосредовано, там мощный коллектив, который делает это на очень высоком уровне и объявляет о результатах только тогда, когда они получили статистическое подтверждение. Там очень непрямое наблюдение, это достаточно сложный опосредованный процесс. Но, при всей колоссальной экспериментальной сложности, идеологически цели очень просты, задача очень проста — выбрать, дать критерии выбора между несколькими симметриями, которые, по чисто математическим причинам, каждая из них могла лежать в основании мира, вот узнать какая именно.

Елена Лихачёва: То есть, правильно я понимаю, адронный коллайдер служит для того чтобы объяснить теорию мира или теорию всего-всего, ну, может быть, не всего-всего-всего хотя бы в первом приближении?

Алексей Семихатов: Прекрасное слово про первое приближение.

Елена Лихачёва: Уже завтра на нашем сайте будет расшифрована эта программа, будет текст целиком. Если вам удобней слушать, можете слушать, скачивать. В общем, как хотите, все опции доступны. Пишите там же в комментариях, о чем бы вы хотели услышать в ближайшие месяцы. Напоминаю, начатый сегодня цикл посвящен физике. Ваши мнения, ваши идеи, ваши вопросы для меня чрезвычайно важны. Я постараюсь по возможности оперативно вам ответить. До встречи в следующий понедельник в 22.10. Помните, любопытство — не порок, а думать никогда не поздно. Счастливо.

Алексей Семихатов — доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник сектора теории элементарных частиц Физического института им. П.Н. Лебедева РАН.

Елена Лихачёва — радиоведующая «Финам FM», искусствовед и педагог по образованию.

Передача «В первом приближении»
Радио «Финам FM»
21.11.2011.