Иллюзия реальности

Я люблю физику. Еще я люблю пиво. Недавно в Женеве я навестил своего сокурсника Кристиана, который принадлежит к гигантскому сообществу физиков CERN, и там неожиданно смог предаться сразу обоим моим удовольствиям. С бутылки Higgs Boson ale (Эль «Бозон Хиггса») на меня смотрел Питер Хиггс собственной персоной. 

Еще два года назад это было немыслимо, поскольку никто не знал, что такое бозон. Конечно, он не доказывает ни существование, ни отсутствие бога. Скорее, он стал недостающим звеном в теории физики. Ранее уже были найдены все другие частицы так называемой Стандартной модели физики частиц. Только «частицы Хиггса» злобно прятались и приводили в смятение тех, кто их искал.

Когда Макс Ледерман хотел назвать свою книжку Goddamn Particle («Проклятая частица»), издательство разрушило его планы, сделав заголовок The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? («Божественная частица: если Вселенная является ответом, то каков вопрос?»). К счастью или к сожалению, но доказательство существования всемогущего Бога нужно искать в другом месте. Потому что такое название имело чисто коммерческое значение. Так о чем же все-таки идет речь?

Ученые искали объяснение, почему некоторые частицы имеют массу, а другие – нет. Согласно cтандартной модели, именно механизм Хиггса наделял элементарные частицы материи массой. Никого не удивляет, что у частиц есть масса, удивление вызывает как раз ее отсутствие. Таковым, например, является фотон – частица света, из которой состоит все электромагнитное излучение. Идея этого механизма принадлежала не только Питеру Хиггсу. Примерно в то же время две другие группы исследователей предложили такой же механизм. Правильно эта частица должна называться частицей Хиггса, Энглерта, Броута, Гуральника, Хагена и Киббла – в общем, если бы мы захотели перечислить имена всех людей, причастных к работе по обнаружению этой частицы, ее название получилось бы очень длинным.

Идеей ее «отцов» было предположение, что существует поле (в настоящее время из практических соображений носящее имя Хиггса), которое наделяет некоторые частицы массой, а другие не наделяет. Это поле пронизывает все пространство, не имея при этом ни одного источника, в отличие, например, от электромагнитного поля, которое является производной электрического заряда. Из этого следует, что поле Хиггса всеобъемлюще, что его нельзя отделить от пространства.

Большинство частиц взаимодействует с этим полем и таким образом получает свою массу. Другие, такие как фотон, не получают. Из этого можно сделать два вывода.

Во-первых, элементарные «кирпичики» всех явлений сами по себе не обладают ни одним из тех качеств, которые мы воспринимаем. Они получают их только в результате взаимодействия, то есть через взаимозависимые условия.

Во-вторых, не существует никакого «ничего» или небытия.  Пространство не является пустым, но является потенциалом, возможностью, которая не только наделяет некоторые частицы массой – повсюду постоянно возникают пары частиц и античастиц, которые через короткий промежуток времени снова исчезают. Так называемая флуктуация (колебание, изменение) пустоты фактически означает, что пустота может создавать материю. Пониманию первого пункта поможет пояснение того, каким образом мы воспринимаем явления.

Все элементы мира явлений обладают такими чертами, как размер, вес и цвет. Вес является производным массы. Если доверять стандартной модели, элементарные частицы не имеют массы, но приобретают ее в результате взаимодействия с полем Хиггса. Не имеют они и размера, т. е. рассматриваются как точки – это означает, что у них нет внешних размеров. Не существует также, например, зеленых кварков или синих электронов. Цвет – это то, что возникает только в нашем мозге. Говоря коротко, мир, каким мы его воспринимаем, является продуктом нашего восприятия, сформированного посредством разделенности во времени и пространстве. Через органы чувств мы получаем сигналы, которые перерабатываются нашим мозгом и только тогда становятся тем, что мы распознаем как цвет, звук и запах.

Поэтому «хиггс» имеет с богом мало общего. И реакция христиан на результаты данных исследований носит скорее индивидуальный характер. На лицах буддистов друг за другом появляется широкая улыбка, когда современная физика почти напрямую цитирует объяснения исторического Будды, Сиддхартхи Гаутамы, о природе реальности. Так чем же является этот «хиггс»?

Мы упомянули о частицах Хиггса, о поле Хиггса и о механизме Хиггса. Для того чтобы понять отношения между ними, необходимо более глубоко погрузиться в физику. В результате механизма Хиггса частицы сами по себе, без какой-либо массы, обретают ее посредством взаимодействия с полем Хиггса. Поля в квантовой физике имеют характер квантов – это значит, что они являются не потоками непрерывного взаимодействия, но потоком пакетов. Эти полевые пакеты сами являются частицами. Выражаясь точнее, волновыми частицами. В случае трех из четырех сил природы удалось доказать существование так называемых частиц обмена. Лишь недавно при помощи измерения моделей гравитационных волн в микроволновом излучении фона удалось доказать, что гравитация также является квантовым полем.

Частицы Хиггса – это самые маленькие кванты поля Хиггса. Поскольку поле Хиггса является всеобъемлющим и пронизывает все, это напоминает давнюю дискуссию в физике о концепции эфира – невидимой среде, в которую могли бы быть погружены все планеты и явления. Теория относительности вытеснила эфир из физики, поскольку не признавала никаких абсолютных рамок соотношения, ведущих, например, к тому, что в каком бы направлении и с какой бы скоростью мы ни двигались, в силу вступали бы те же самые законы природы.

Однако в связи с тем, что поле Хиггса не имеет ни источника, ни направления, оно не отрицает теорию относительности.

В отличии от него, электрическое поле, соединяющее электрические заряды, направлено из пункта А в пункт Б. Это значит, что, как бы мы ни перемещались в пространстве, поле Хиггса не изменяется, и поэтому во всей Вселенной нет ни одной привилегированной точки покоя. Не направленная ни в одну сторону – используя язык математики, скалярно – природа поля такова, что частицы вступают с ним во взаимодействие без трения, т. е. без затрат энергии.

Частица Хиггса имеет удивительно большую массу, 125 ГэВ/c², поэтому так трудно было ее измерять – особенно как частицу, которую в космосе можно легко упустить из виду. Для сравнения: протон, ядро атома водорода, имеет массу 938 МэВ/c². То есть «хиггс» имеет массу большую, чем 130 протонов. Это значит, что большинство частиц в поле Хиггса обладают меньшей массой, чем частица Хиггса. Хотя пустота не содержит слишком много тяжелых частиц Хиггса, ей приписывается огромная энергия. Объясняется это тем, что «хиггс» является возбужденным состоянием поля Хиггса. Поэтому частицы Хиггса в их первоначальном состоянии могут иметь намного меньшую массу, а энергия поля Хиггса не должна быть такой мощной. Частица Хиггса существует не дольше 10-22 секунд. Этот момент настолько короткий, что выходит за рамки человеческого представления.

В завершение еще несколько слов о бозоне. Все частицы можно поделить на две части: фермионы и бозоны. Благодаря очень тонкой разнице (такой, как внутренний импульс к вращению – спин) они ведут себя совершенно по-разному. Но что должно было бы вращаться в случае частиц, не обладающих массой? Спин не имеет ничего общего с вращением, которое мы знаем. Бозоны – это футбольные фанаты, фермионы – снобы. Бозоны позволяют плотно прижиматься к себе другим бозонам, которые взвинчены так же сильно, как и они сами. Фермионы привередливы, не хотят быть ни с кем таким же, как и они, и держат дистанцию. Поле состоит из множества одинаковых частиц – бозонов. В свою очередь, материя требует структуры – атомы и молекулы, таким образом, состоят из фермионов. Поэтому можно варить пиво под названием «Higgs Boson Ale» (эль «Бозон Хиггса»), в то время как для фермионов больше соответствовало бы шампанское Fermion Champagne – Brut du Quark («Шампанское Фермион – брют дю-кварк»), безусловно, с изысканной королевской этикеткой.

Доктор Рене Штаритцбихлер

Доктор Рене Штаритцбихлер – буддист с 1997 года. Обучался физике в Гамбурге, а когда представилась возможность, в одиночку объехал на велосипеде Канаду, Африку и Индию. Защитил дипломную работу в DESY (Немецкий электронный синхротрон), а докторскую в Институте  биофизики Макса Планка. С тех пор проводит исследования и разрабатывает методологию в области биофизики, основанной на компьютерах; последнее время занимается исследованиями рака.

По материалам журнала Diamentowa Droga. Перевод с польского: Любовь Праневич.

Этот текст был опубликован в 29 номере журнала «Буддизм.ru»