Про эту вашу физику

Глава 7 Материя. Поля

Эту главу мы начинали писать много раз. Потом перечитывали и удаляли все к чертям. Потому что перед нами стояла задача впихнуть невпихуемое. То, что обычно называется кратким изложением в двенадцати томах, нам предстояло рассказать в трех словах с картинками. Полистав любимые мануалы по ядерной физике, всплакнув над недочитанными лекциями Фейнмана, мы взяли себя в руки, плеснули себе для храбрости из бара, и написали финальный вариант.

Рассказывать популярно о таком виде материи как поле — занятие практически бестолковое, потому что визуализировать оное или художественно его описать практически нереально. В нашем повседневном опыте поле нельзя потрогать, да и ощутить можно только косвенно, ничего при этом не понимая. Поэтому физики делают упор на много-много математики.

Тем не менее мы попытаемся немного осветить достижения нынешней науки в этой области ужасными аналогиями и примерами, из-за которых большинство физиков (и химиков!) уйдут в леса и пустыни жить отшельниками. Мы заранее просим у них прощения.

В классической физике полем называли что-то такое воздушное и невидимое, разлитое по пространству, в которое объект попадал и внезапно испытывал влияние «неведомых» сил. Например, если камень начинает падать с ускорением на землю, то он, видите ли, находится в гравитационном поле. А если железный шарик двигается к магниту, то он всего-навсего плавает в магнитном поле. Короче, поле — это что-то волшебное. Недаром в фантастической литературе сплошь и рядом встречаются защитные и магические поля для спасения сюжета.

Но в наши благословенные дни ученые решили от термина «поле» отказаться. Это понятие в свете квантмехов устарело, и нынче им пользуются физики в случаях, когда надо упростить суть явления (ну типа как мы говорим, «дай мне вон ту фигню» вместо «принеси, пожалуйста, степлер»). Еще слово «поле» говорят электрики, чтобы выглядеть солидно, им как-то сразу начинаешь больше доверять.

Вместо всего вот этого теперь используют словечко «взаимодействие». И оно содержит принципиально иной подход: разгадка в том, что вещественная материя может взаимодействовать между собой другой формой материи. И не только может, а постоянно это делает.

Поначалу все думали, что взаимодействие распространяется волнами, по поводу чего поспешили нарисовать всякие формулы волн и полей собранных из них, но потом Планк, как вы уже знаете, рассчитал, что поле можно измерять кусочками-квантами, Эйнштейн подтвердил, и вообще оказалось, что это не волны, а иногда совсем даже частицы. Для удобства ученые решили считать явление одновременно и частицей и волной, а чтобы никто не смеялся, они назвали явление по-умному — корпускулярно-волновым дуализмом.

Позже Фейнман с единомышленниками задвинули собственную версию происходящего, в которой взаимодействие (да и всё вещество микромира) — особая форма материи, которая не частица и не волна, но имеет свойства и того и другого. Собственно, с Фейнмана и началось отношение к полям как к видам взаимодействия.

О бытовых тонкостях дуализма мы расскажем в лекциях по квантовой физике. А сейчас вернемся в наши поля. На сегодняшний день физики обнаружили пять натуральных видов взаимодействий.

И начнем мы с первого вида взаимодействия — электромагнитного.

Изначально было две магии — магнитная и электрическая. Затем Максвелл поэкспериментировал с той и другой и объявил, что вообще-то это одно и то же; просто в разных условиях и ситуациях мы наблюдаем, то магнитный, то электрический эффект. Там еще потом и теория относительности затесалась, объясняющая, откуда берется поле у движущихся зарядов. Делов-то было, всего лишь ограничить скорость вещества во Вселенной. Но легче от этого открытия не стало.

Что же такое электромагнетизм? В самом простом случае, который нас собственно и интересует, это такое явление, при котором противоположно заряженные частицы притягиваются, а частицы с одинаковым зарядом отталкиваются. То есть электрон избегает другого электрона, но тянется к протону именно из-за электромагнитного взаимодействия.

Важная ремарка: ни мы и никто другой не знает, что такое заряд на самом деле. Мы наблюдаем заряды в виде взаимодействия заряженных частиц, но природа заряда науке пока не известна. Впрочем, если открыть интернет, то там найдутся те, кому всё понятно, у кого очевидными причинами заряда являются торсионные вихри, тороидальные сущности, эфирные осцилляции по вектору «взад-вперед» и так далее. Надеемся, вы уже понимаете, в какую сторону нужно разворачивать диван, встречая подобные открытия!

Но каким образом заряды притягиваются или отталкиваются? Оказывается, что между двумя частицами, находящимися на определенном расстоянии друг от друга, происходит что-то вроде обмена кое-чем материальным, а не эфирным. И в случае с электромагнитными силами обмен этот производится частицей-переносчиком, которая известна под именем «фотон».

Да-да, квант электромагнитного поля, частица электромагнитного взаимодействия — это старый добрый фотон, который летит с максимально возможной в этой Вселенной скоростью и излучается из каждой лампочки и звезды.

Чтобы представить, как именно происходит электромагнитное взаимодействие, возьмем игроков в бадминтон. Хорошая игра, расслабляет, нервничать не надо, движение какое-никакое. Профилактика геморроя опять же. Представьте, что вы (здоровый мужик) играете в бадминтон с таким же здоровяком. Пол у вас одинаковый (как заряд у двух электронов), и вы друг другу не очень симпатичны. Ваш воланчик — это фотон, который вы отбиваете ракетками. Чем ближе вы подбираетесь друг к другу, тем сильнее вы отбиваете воланчик, желая победить соперника, поэтому вам приходиться отступать, чтобы не проиграть партию. Две частицы с одинаковым зарядом, обмениваясь фотоном, расходятся подальше друг от друга, улавливаете?

А теперь наоборот! Если вы все тот же здоровый мужик, но играете в бадминтон с очаровательной дамой (две частицы с противоположными зарядами — электрон и протон), то, играя в бадминтон, вы слабее бьете по волану и непринужденно приближаетесь друг к другу, мечтая оказаться в интимной, так сказать, обстановке. Но вплотную, тем не менее, не подходите, потому что ракеткой можно получить по зубам — это больно, поверьте.

Фотоны, которые рождаются для взаимодействия между двумя заряженными частицами, называются «виртуальными». Грубо говоря, при обмене квантами поля немного нарушаются законы сохранения энергии, но экспериментально поймать фотон с поличным нельзя. Если мы вздумаем устроить виртуальной частице засаду, то она, взаимодействуя с приборами, превратится в обычную, и ничего противозаконного мы не обнаружим. Всё-таки там, на невероятно малых расстояниях, творится настоящая магия, отблески которой мы наблюдаем и ничего не понимаем.

Электромагнитное излучение существует не только при встрече частиц. Фотоны рождаются при распаде или столкновении массивных частиц (этим занимаются в коллайдерах) или во время ядерных реакций — вот почему опасна радиация: бодрые фотоны при распаде ядра вылетают наружу и разрушают ваши клетки как карточный домик. Когда говорят, что во время ядерной реакции выделилось некоторое количество энергии, вот эта «энергия» и есть фотоны — частицы электромагнитного взаимодействия.

Увы, не все в XXI веке знают, что фотон — это не только видимый свет, но он еще и радиоволны, ультрафиолет, а также — смертельное радиоактивное излучение (гамма-излучение). Клянемся лысиной Планка, что встречали людей, рассказывающих, что радиоволны и солнечный свет — это разные сущности ментальных планов тонких вселенных. Sic!

Однако вся разница в этих, казалось бы, настолько отличающихся физических явлениях лишь в длине волны (частоте) фотона. Если длина волны фотона БОЛЬШАЯ (то есть волна длинная), то у нас — радиоволна, если фотон колеблется чуть энергичнее (и соответственно длина волны меньше), то мы его видим в качестве света и его радужных цветов. Цвета — это всего лишь восприятие нашим глазом разных длин волн фотонов, причем очень ограниченное восприятие.

Если же длина волны фотона очень маленькая, а значит велика его частота и собственно энергия, то такой резвый фотончик запросто просветит вас насквозь (рентгеновские лучи — это тоже фотоны, ага).

Почему, например, светит Солнце? Не вдаваясь в подробности: от огромной температуры на Солнце ядра водорода посредством сложной термоядерной реакции объединяются в ядра гелия. Эта реакция сопровождается потерей энергии, часть которой в виде солнечного света мы и видим каждый день.

Мало кто знает, но сейчас вокруг нас столько устройств, использующих электромагнитное излучение, что возникает проблема электромагнитной совместимости, когда, например, ваш умный холодильник может мешать wi-fi или bluetooth-передаче. Фотоны — вокруг нас, и даже если бы вы сломали всю технику, то они все равно прилетают и будут прилетать к нам из космоса — спасения от электромагнитных волн нет. Впрочем, любителей шапочек из фольги это никогда не останавливало.

Искренне надеемся, что после вышесказанного мир стал чуть более понятен. Но на этом чудеса материи не заканчиваются.

Пытливые умы, читающие наши россказни очень внимательно, могут спросить: позвольте, если частицы с одинаковым зарядом отталкиваются, то почему же положительно заряженные протоны в ядре не разлетаются к чертям, и в мире не наступает конец света?

На самом деле это чертовски хороший вопрос, и ученые в прошлом веке им серьезно озадачились. Им нечего не оставалось, как предположить, что в ядрах существуют некие силы, которые удерживают протоны вместе вопреки электромагнитному отталкиванию. Догадка была озвучена еще в 1930-х годах, но только к 1970-м годам гипотеза превратилась в хорошую проверенную теорию.

Ученые оказались правы. Такие частицы как протоны состоят из кварков, и между кварками на очень близком расстоянии возникает второй вид фундаментального взаимодействия, названный сильным.

В ядре атома гелия электрическая сила отталкивания между двумя протонами составляет 22.5 килограмма, но ее запросто «побивает» иной тип взаимодействия. Теперь понятно, почему сильное взаимодействие называется сильным (название, кстати, не слишком удачное, особенно в русском языке, в иноземном языке используют слово strong).

Сильное взаимодействие примерно в тысячу раз сильнее электромагнитного. Так как же протоны преодолевают отталкивание?

Дело в том, что взаимодействие, как уже сказано, происходит не между самими протонами, а между их составляющими — кварками. Это кварки постоянно и очень активно обмениваются частичками-волнами (квантовая физика, увы), называемыми глюонами (от английского слова «клей», между прочим). Обмен глюонами происходит не только между своими кварками в протоне, но и с кварками соседнего протона. Дружба семьями, понимаете ли, не разлей вода! И кстати, чем дальше вы пытаетесь «раздвинуть» кварки, тем сильнее становится взаимодействие (внимание, умное слово — «конфайнмент»). В какой-то момент энергия, которую вы прилагаете для разрыва кварков, станет настолько большой, что природа прекратит издевательство и создаст из накачанных энергией глюонов новую пару «кварк-антикварк», в итоге рождается новая частица, какой-нибудь мезон, а там уже электромагнитные силы перехватывают эстафету. Умно! На сегодняшний день ученые не очень хорошо понимают, как это работает: эксперименты и еще раз эксперименты. Но ничего — то ли еще будет.

Раздел физики с жутким названием «квантовая хромодинамика» насчитывает восемь типов глюонов, в то время как трудяга фотон — один на все случаи жизни. А всё потому, что кварков много, и одного типа глюона на них всех маловато, физики таким образом могут рассуждать о восьми видах глюонных (цветных) полей — как вам такой поворот?

Глюоны как и фотоны не имеют массы, а их существование было впервые подтверждено на коллайдерах в конце 70-х годов прошлого века. Это был успех! А физика микромира становилась все безумнее и безумнее.

Что ж, казалось бы, все проблемы физики ядра решены. Ага, щас! Ученые внимательно изучали распад некоторых частиц и заметили, что там в результате не хватает каких-то мельчайших миллиардных долей энергии. Святые угодники, у нашего бухгалтера миллионы в балансе не сходится, и она одной правой выравнивает перекос, рисуя пару нулей. А тут несущественная разница: подумаешь, электрон вылетает не с той скоростью. Но ученые на то и ученые. Видите ли, известный всем нейтрон порой ни с того ни сего разваливается на протон, электрон и нейтрино. Причем, как мы знаем из предыдущей лекции, он не состоит из этих запчастей — упомянутые частицы возникают в процессе распада. Если сильное взаимодействие удерживает кварки внутри частицы так, что глюонное поле не порвать, какого лешего происходит?

Ответственным за причины этой трагедии назначили новый вид взаимодействия, который, конечно же, назвали еще оригинальнее: слабым взаимодействием. Описать его механизм задачка не из легких, поэтому мы, как обычно, пропустим матчасть. Скажем лишь, что там та еще мелодрама с кварками и лептонами, в результате которой частицы превращаются в другие частицы, отчего дружная семейка ссорится и разъезжается подальше друг от друга. Всё это происходит на расстояниях еще более коротких, чем при сильном взаимодействии. А за перенос взаимодействия ответственны три частицы-переносчика, название которым не придумали, и среди ученых они известны как векторные бозоны (с положительным зарядом W+, с отрицательным зарядом W- и без заряда Z0). Вон там наш художник нарисовал картинку для тех, кто любит мыльные оперы.

Снова важное замечание, чтобы вы понимали парадоксальность полей. Масса нейтрона составляет примерно 1 ГэВ (это электрон-вольты, в них измеряют одновременно массу и энергию). А масса векторных бозонов почти в сто раз больше. W-бозон имеет массу около 80 ГэВ, а Z-бозон — 90 ГэВ. Замечаете несоответствие законов сохранения? Опять же по этой причине такие частицы называются виртуальными: они мгновенно рождаются и исчезают незамеченными. И только на коллайдерах или в космических лучах (всякий мусор летящий от звезд) при столкновениях происходит срыв простыней, и массы бозонов возможно зафиксировать и посчитать. Поэтому слабое взаимодействие долго не могли обнаружить экспериментально.

Кроме того, слабое взаимодействие нарушает глубинные законы симметрии — это касается того, что с какого-то перепугу электронам важно в какую сторону лететь при распаде нейтронов — отчего у физиков шевелятся волосы на голове, и они реально боятся, что есть небольшой, но серьезный шанс переписать всю физику заново. Хотя с другой стороны косяк в симметриях может объяснить кое-какие непонятки в создании Вселенной (типа вопросов, куда делась антиматерия и так далее) и объясняет, зачем нам нужен бозон Хиггса.

Несмотря на то, что слабое взаимодействие мало известно обывателю, лишь благодаря ему наше Солнышко ласково светит в небе (слабое взаимодействие участвует в той самой хитрой реакции превращения 4-х ядер водорода в ядро гелия).

Когда-то давно ученые объединили магнитное и электрическое взаимодействия в одно — электромагнитное. А к настоящему времени мегамозги предлагают объединить сразу все три вышеописанных взаимодействия в один тип.

Они уже смогли свести электромагнитное и слабое в единое — электрослабое взаимодействие. Экспериментально выяснилось, что на высоких энергиях, когда всё очень горячее и быстрое, слабое и электромагнитное взаимодействие сливаются в единую силу. Грубо говоря, фотон и бозон слабого взаимодействия становятся неотличимы.

Теперь остается втиснуть в эту компанию сильное взаимодействие, но пока получается не очень, уравнения не сходятся, погода не лётная, денег мало и так далее. Для прорыва нужные кое-какие недоказанные явления и допущения. А очень хочется взять и предъявить миру Теорию Великого объединения!

Предполагается, что исторически различия во взаимодействиях стали проявляться по мере развития Вселенной. Когда случился Большой Взрыв — взаимодействие было всего одно, но Вселенная бодренько разлеталась, потихоньку остывала, и взаимодействия начали оформляться в те виды, что мы знаем сейчас. Как три близнеца с возрастом приобретают индивидуальные черты — один остался худым, второй — качок-спортсмен, а третий жрал булки и растолстел.

В общем финальная формула произошедшего ждет своих эйнштейнов и фейнманов — вот уже и коллайдер построили, а гения всё не видно. Читатели наших лекций, мы и вся наука надеемся на вас!

Однако Стандартная Модель, разобравшая, что из чего состоит и что откуда берется в физике частиц и взаимодействий, хорошо работала, если бы ее не спрашивали, а что такое масса, которая в Модели принята как сама собой разумеющаяся без всяких объяснений. С энергией, которая эм цэ в квадрате, добавляющей массу объекту, всё понятно, но оставался неучтенный кусочек, который никак не объяснялся, как бы физики не пыжились. Кроме того, эксперименты показали, что в результате распада частиц, скажем, те же электроны предпочитали одно направление полета другому. Это называлось нарушением симметрии и выглядело как большой косяк в мироздании и грозило ядерной физике огромным фейлом, после которого она могла бы и не оправиться.

Для ответа на этот вопрос один особо умный физик по фамилии Хиггс со своими коллегами частично «воскресил» идейки конца XIX века об эфире, который заполняет всё и везде. И он заявил, что на самом деле существует еще одно поле, пронизывающее всю Вселенную вдоль и поперек, имеющее специальный заряд, отличный от нуля (или, как иногда говорят, ненулевой вакуум), от которого всё в мироздании слегка перекашивает.

И вот, значит, откуда берется масса: поле Хиггса мешает кварку или бозону двигаться с ускорением. Степень сопротивления ускорению — и есть масса. Как ложка в жбане с медом. Аналогия весьма некорректная с точки зрения истины, но очень наглядная для обывателя. Некоторые частицы, например, фотоны, не замечают поле Хиггса и преспокойно летят через него без торможения — у них параметры настроены особым образом, и им плевать на «мировой эфир». Поэтому фотоны и некоторые другие частицы — безмассовые. А частицы, которые в силу своего строения взаимодействуют с полем, начинают тупить. И чем сильнее взаимодействуют, тем больше у них масса.

Гипотезу можно объяснить и так, что все элементарные частицы предполагаются безмассовыми, а их энергия покоя это потенциальная энергия в поле Хиггса. Протоны, например, не элементарные частицы, их масса покоя это энергия глюонных полей между кварками. Поэтому помним, что масса массе рознь. Физики словом «масса» называют, если нам не изменяет память, четыре или пять различных явлений природы. И они понимают, когда какое используется, а мы — нет. Будьте бдительны!

Между прочим, один британский министр заявил, что презентует бутылку шампусика тому, кто объяснит механизм Хиггса в двух словах. Некий Д. Миллер с товарищами выиграли приз, предложив объяснение, что если вы, менеджер низшего звена (верхний кварк) пришли на корпоратив и хотите пройти через комнату с людьми (поле Хиггса), то вы без особых затруднений это сделаете — кому вы там нужны, признайтесь. А вот если через комнату с гостями пойдет ваш босс (в оригинале — Маргарет Тэтчер — истинный кварк), то все внимание будет приковано к нему, все будут приставать с вопросами, поздравлениями и формальностями, и босс замедлится, приобретя «массу».

Если вы более-менее поняли, что мы писали выше, то вы уже догадались, что частичка поля Хиггса, его квант, и есть тот самый неуловимый (как обычно, виртуальный) бозон Хиггса, с которым все носятся последние десятки лет. А неуловимый он потому, что для его непосредственного наблюдения в нашем макромире требуется вкачать в вездесущее поле хороший шмат энергии. Для открытия бозона Хиггса на коллайдере надо столкнуть протоны с чудовищной скоростью, тогда есть вероятность, что произойдет кое-что интересное. Самое забавное, что квант поля Хиггса взаимодействует с этим же полем и точно так же приобретает массу — поэтому бозон Хиггса очень тяжелый.

Это я вам только слегка намекнул на происходящее, а по факту там такая заумь творится, что хочется плакать от бессилия понять всё и сразу.

Хиггс предложил гипотезу в 1964 году. Над ним смеялись и крутили пальцем у виска. Стивен Хокинг даже спорил с одним экспериментатором на сто баксов, что бозона Хиггса не существует. И вдруг в 2012 году ученые неожиданно сошлись во мнении, что некоторая подозрительная частица, которую регистрируют на коллайдере с начала года, таки и есть бозон Хиггса, во всяком случае ее масса и происхождение соответствовали ожидаемым. Это была победа!

С 2013-го года бозон Хиггса был признан научным сообществом. В те годы его еще называли «Частицей Бога» (так пошутил один писатель, который вообще-то назвал его «Чёртовой частицей», но редактор не пропустил). Вы не поверите, но существуют альтернативно образованные люди, которые услышав выражение «частица бога», считают, что ученые доказали существование Творца. И это не троллинг, они реально в это верят, и их не переубедишь даже сунутыми под нос распечатками статистики столкновений в коллайдере. Не будьте такими, котаны!

Ну, и наконец, пятое взаимодействие, известное в нашей Вселенной, которое не лезет ни в какие ворота — это гравитация.

Ранее в предыдущих темах мы уже объясняли, что гравитация — это не сила, а простая и понятная деформация четырехмерного пространства-времени и, казалось бы, причем здесь квантовое взаимодействие?

Поэтому-то общая теория относительности и квантовая физика не дружат, и каждая считает другую за идиота. Гравитация в квантовой физике вроде как слон в посудной лавке. В общем случае гравитационное взаимодействие — это очень слабое взаимодействие. Любой магнит на соответствующих размерах и расстояниях сильнее силы притяжения Земли. Что уж тогда говорить о силах внутри атомов.

Если начать рассматривать гравитацию как поле, в его квантовом смысле, то физики начинают рвать на себе волосы и рыдать навзрыд. Ничего не сходится. Происходит это отчасти потому, что классические теории гравитации представляют собой манипуляции с геометрией пространства-времени. А квантовые теории кладут бозон на время и пространство, рассматривая его как декорации. Если же начать квантовать время и пространство, то расчеты превращаются в бесконечную ленту умных значков, в которых исследуются многомерные системы, антимасса, время наоборот и другие нехорошие вещи.

На данный момент физики решили считать, что существует частица-переносчик гравитационного поля, в некотором роде «ответственная» за деформацию пространства, она не имеет массы и движется со скоростью света. Частицу назвали гравитон, и с тех пор ее ищут, но она, похоже, еще более неуловима чем бозон Хиггса. Гравитон удачно вписывается в картину мира во всяких мозговыносящих гипотезах типа теории супер-струн или М-теории, но для этого нужно доказать, что струны существуют, а с этим пока совсем грустно.

Хорошим подтверждением гравитона явилось недавнее экспериментальное обнаружение гравитационных волн. Ведь там, где есть волны, там есть и кванты, смекаете?

Между прочим, Хокинг, который проиграл сто баксов в споре о бозоне Хиггса, смог придумать прикольный механизм, когда квантовая механика вместе с гравитацией заставляют черную дыру «испаряться». Причем объяснение Хокинга не лишено здоровой логики — осталось только слетать к черной дыре, поставить там аппаратуру и наблюдать, идет ли «пар» из черной дыры. Как говорится, как только так сразу!

Проблема гравитации и гравитона для ученых — тот еще кошмар, чем больше про это думаешь, тем эпичнее сочиняются гипотезы. Знаете, какая теория славно бы все объяснила? Ряд фантазеров склоняется к тому, что наша вселенная находится на четырехмерной поверхности внутри многомерной вселенной. Представьте, что вы в своем трехмерном мире держите в руках глобус, на котором существует двумерный плоский мир: там живут жуки, ничего, не знающие про верх и низ. Вот и в нашей четырехмерной вселенной (три пространственных измерения и одно временное) действуют все виды взаимодействий, описанные выше.

Кроме гравитации. Она приходит к нам на поверхность из многомерной сверх-вселенной. Гравитация очень мощная сила, мощнее всех наших известных сил. Однако она такая крутая только у себя в сверх-вселенной. А по факту обычная многомерная геометрия распределяет моменты силы так, что нашей поверхности достается лишь слабое эхо чудовищной силы (она как бы «размазана» по всем доступным измерениям), и мы наблюдаем лишь жалкое подобие гравитации, которую на Земле превосходит даже обычный магнит. На данный момент шансов доказать эту гипотезу почти нет, но идейки имеются. Если на коллайдере таки обнаружить гравитон, то с помощью хитрых выводов и следствий, связанных с прогнозируемой внезапной потерей им массой, можно доказать, что полученная частица является проекцией многомерной частицы на нашей трехмерной реальности. Это, конечно, многое объяснит, но и физика уже никогда не будет прежней. К несчастью или к счастью, гравитон по сей день не обнаружен. Может, человечество еще не готово к таким знаниям. За миллиард лет до конца света, если вы понимаете, о чем мы.

На этом мы заканчиваем краткое описание материи нашей Вселенной, в которой еще много тайн (одна темная материя чего стоит или «кипящий» квантовый вакуум). Хотим добавить для любознательных, что частицы вещественной материи называют общим словом — фермион, а частицы взаимодействий — бозонами.

То есть фотоны, глюоны, гравитоны — это все бозоны. А нейтроны, электроны, протоны — фермионы. И у них там свои тёрки между собой (смотрите принцип запрета Паули в качестве домашнего задания).

Короче, господа и дамы, сидим и ждём. Стандартная Модель, в общем и целом, ничего себе теория, но с каждым годом новые открытия на коллайдере подкидывают ей различные нерешаемые гадости. Поэтому рано или поздно родится очередной Эйнштейн и, наконец, расскажет человечеству Теорию Всего (так ее называют оптимистичные физики).

Несмотря на то, что к концу лекции у неискушенных читателей слегка прояснилось в одном месте, и в то же время возникло ощущение, что непонятного на самом деле стало больше, хотим заметить и тем самым слегка перечеркнуть все вышесказанное. Мы-таки наврали ради упрощения, что поля устарели. Их по-прежнему воспринимают как поля, и даже выдвигают такие крутые штуки как Единое теория поля и тому подобное. И читатель обязательно раздраженно спросит, так что же такое бозон и что такое поле — это разные вещи или нет? Давайте мы очень аккуратно, пугаясь собственной тени, поясним. Эти вещи все-таки разные. С точки зрения физики поле существует везде (там, где оно может и должно быть), оно даже бывает нулевым и все равно существует — здравствуй, квантмех (за подробностями далее). В этом поле по некоторым причинам возникают возмущения — их называют волнами. Самое слабое из возможных возмущений называют квантом, и воспринимают как частицу или бозон из-за особенных свойств, которыми такая частица отличается от фермионов.

Представьте себе водную гладь — лужицу на вашем столе. Она ровно покрывает поверхность в каждой точке. А теперь подуйте на воду. Возникает возмущение, волна, обладающая энергией. Вы только что создали аналог аналога бозона. Пример не имеющий ничего общего с реальностью микромира, но дающий представление о различии в понятиях. Убедительно просим вас не воспринимать такую волну как морскую или звуковую. Это совершенно другое явление, чем-то напоминающее волну, и мы в следующих главах попробуем все вместе разобраться в этом. Главная ошибка всех современных фриков, лжеученых, квантовых магов и эфирщиков в том, что они понимают слово «волна» буквально. Мол, раз есть волна, значит есть среда для ее распространения. Это не так. Поле, бозоны, кванты существуют сами по себе и, как мы узнали из названия главы, являются особой распространенной формой материи. Живите с этим.

Да, это сложно, но, спешим заверить, ученые сами не могут внятно объяснить происходящее без тонн символов из своей высшей математики. А все потому, что наука в первую очередь описывает явление, которое наблюдает, и уже потом, если получится, раскрывает его суть. В случае с полями мы наблюдаем, регистрируем, измеряем и даже используем в быту. Но четкое окончательное понимание от нас, увы, ускользает, настолько микромир чужд нашим обывательским представлениям. Вы смотрите на формулы и вам кажется, что до вас дошло, наконец, как это все работает и устроено, но стоит отвести взгляд, и вас снова ужасает непознаваемость жизни, вселенной и вообще. Такие дела. Во всяком случае Фейнман честно предупредил, что если вы не понимаете квантовую физику, то это нормально. Никто не понимает.

В следующей лекции мы расскажем еще кое-что о ткани мироздания. О, вы будете удивлены, ведь речь пойдет о вакууме. Трепещите, горе-философы: ничто — тоже вид материи. До встречи на наших безумных уроках!