Книга Бытия. Общая история происхождения - Гвидо Тонелли

Соединенные Штаты, еще несколько десятилетий назад бывшие безусловным лидером в этой области, уступают свои позиции и соглашаются играть вторые роли. Совершенно иначе ведут себя азиатские тигры, причем не только Япония, но и Южная Корея и прежде всего Китай.

Инвестиции в фундаментальные исследования в Китае растут год от года. С 2000 по 2010 год эти инвестиции удвоились, и сейчас Китай тратит на исследования и развитие больше, чем вся Европа. Он также запустил амбициозную программу космических исследований, включающую орбитальную научную станцию и исследовательскую миссию на Луну. Каждый год в Китае открываются новые университеты и крупные исследовательские центры.

Правящий класс страны понимает, что инвестиции в фундаментальную науку позволят стране войти в мировую технологическую элиту. Но их планы еще амбициознее: они хотят не просто участвовать, они решили, что должны стать первыми в том роде деятельности, который считают стратегически важным для сверхдержавы, рассчитывающей повести за собой весь мир.

Не случайно азиатский гигант предлагает для физических исследований строительство Кольцевого электрон-позитронного коллайдера (CEPC), установки, очень похожей на FCC: в кольцевом тоннеле протяженностью 50–70 километров расположится “фабрика хиггсовских бозонов” – электрон-позитронный ускоритель с энергией столкновений до 240 ГэВ, который позже будет перестроен в протонный ускоритель, способный производить столкновения в пучках с энергией до 50–70 ТэВ в системе центра масс.

Эта установка будет построена в холмистом районе Циньхуандао[17], известном как “китайская Тоскана”, недалеко от моря и в трехстах километрах от Пекина. Рытье тоннеля в Китае обойдется значительно дешевле, чем в Европе, и китайцы, кажется, собираются покрыть самостоятельно большую часть этих расходов.

Таким образом, реализация плана FCC начинается в тот самый период, когда по Европе катится волна кризисов и разногласий, но этот план дает ей шанс на великие дела. Если наш континент намерен продолжать играть ключевую роль в инновациях и в познании мира и не собирается уступать другим лидерство в стратегических областях фундаментальной физики, то FCC – самый подходящий для этого случай.

Вот так изучение процессов, давших начало нашему миру 13,8 миллиарда лет тому назад, переплетается с научными, техническими и даже политическими проблемами наших дней.

День 3

Рождение бессмертных

Только что произошло болезненное событие, навсегда отделившее слабое взаимодействие от электромагнитного, но на первый взгляд ничего не изменилось. Заполнившую все электрослабую пустоту нельзя было увидеть и некому было пощупать. Однако кружащие повсюду точечные объекты – компоненты царящего безумия и хаоса – предупреждают о грядущих переменах.

Теперь иначе определяется поведение каждого из них, назначается его роль, определяются функции. И вдруг в этой неупорядоченной и невнятной системе воцаряется какой-то строгий порядок, пока еще невидимый, но уже вскоре приводящий к необратимым трансформациям. За все покрывающей завесой явной анархии множественных взаимодействий уже рождается тонкая организующая сеть иерархий. И с этого момента трансформации становятся глубже. Последовательность неотвратимых событий приведет некоторые элементарные компоненты к конденсации в стабильно организованные формы. Это зародыши материального мира, они склеиваются в те самые кирпичики, которые нам так хорошо знакомы и из которых скоро будет построена грандиозная конструкция.

Вселенная уже достигла размеров в сто миллиардов километров, и ее непрестанное расширение продолжается. Ее температура хотя и быстро падает, но все еще измеряется тысячами миллиардов градусов. В беспорядочной суете ее компонентов чувствуются возникшие различия поведения и появление некоторой регулярности. Еще через несколько мгновений, с падением температуры, самые легкие из кварков застынут, образовав новое особое состояние. В нем кварки и глюоны оказывались связаны в сложную и потрясающую систему, занимая дискретную порцию вакуума – такой удобный домик, собственное пространство, словно предназначенное для того, чтобы приютить три кварка и определенное число глюонов, настоящий частный луна-парк для элементарных компонентов, свободно кружащихся друг вокруг друга и то и дело сталкивающихся среди виртуальных частиц, которые связывают их в хаотично перемещающиеся комочки. Условия настолько благоприятны для них, что в таком состоянии они останутся навсегда. Это первые протоны, и, хотя их внутренняя структура довольно сложна, они так компактно уложены и хорошо организованы, что практически бессмертны. Множество других форм организации материи нестабильно, и они переходят во что-то другое через какое-то время – от долей секунды до миллионов лет. Другое дело протон: для него средняя продолжительность жизни настолько велика, что за 13,8 миллиарда лет почти ни один и не распался.

Вселенная по-прежнему раскалена, но уже скоро она попадет во власть “гения холода”, которая уже не будет ограничена временем, как в опере “Король Артур” Генри Пёрселла. Великий композитор эпохи барокко позволяет своему герою покинуть ледяную усыпальницу, укрытую слоем вечного снега: его будит сила природы, которой не существует во Вселенной. В окружающем нас ледяном пространстве весна не настанет. Персефона, дочь Деметры, похищенная владыкой Аида, съела все зерна граната и больше не сможет выйти на поверхность.

В этом негостеприимном месте нет ничего, что было бы приспособлено к нему лучше протонов. Словно первичные ноты будущего звукового ряда, они должны будут со временем сложиться в целые симфонии. Эти первичные ноты, сочетаясь друг с другом немыслимым количеством способов и отталкиваясь от неизбежной новизны, лежащей у истока всех последующих трансформаций, откроют путь самым неожиданным вариациям и обнадеживающим репризам.

То конкретное значение массы, которое благодаря своему электрослабому взаимодействию с вакуумом приняли электроны, позволит им закрепиться на устойчивых орбитах вблизи первых протонов, и тогда станет возможным образование атомов и молекул. Таким образом возникнут гигантские газовые туманности, из которых смогут родиться первые звезды, а за ними – галактики, а там и планеты, и солнечные системы, и первые живые организмы, становящиеся все сложнее и сложнее, пока наконец, в последний миг, не появимся мы. Эта череда волшебных звуков – только начало. Оставайтесь послушать!

Самая совершенная из жидкостей

От Большого взрыва прошла микросекунда (10–6, или одна миллионная, секунды), температура превышает десять тысяч миллиардов градусов, и вся Вселенная кипит каким-то странным веществом. Что-то похожее на плазму; это еще одно греческое слово, которым обозначается одна из разновидностей желе, а точнее, что-то пластичное[18]. Мы так называем, например, ионизованный газ: если нагреть его до такой степени, что от атомов оторвутся все их электроны, получится нечто электрически нейтральное, хотя в действительности состоящее из свободных частиц с противоположными зарядами. Но в этой первичной плазме смешаны вовсе не ионы с