«Эврика» 1962. НЕИЗБЕЖНОСТЬ СТРАННОГО МИРА

Релятивистская частица

Заряженная частица работает своим электрическим полем. С его помощью взаимодействует она с электронами встречных атомов, отрывая их от ядер. Чем медленнее летит частица, тем больше возникает ионов, тем толще след. Но, стало быть, и траты ее больше — скорее иссякает богатство. А его и так было сравнительно немного: энергия медленной частицы невелика. Она сумеет выстроить хоть и массивный, но короткий тоннель. Это результат ее бедности и щедрости.

И вот частица быстрая миллиардерша, подобно протону из Дубны. Пролетая с огромной скоростью, успеет ли она вообще сколько-нибудь заметно поработать своим полем на единице пути? Успеет ли она потратить хоть немного своей громадной энергии на создание ионов? Тоннель, конечно, окажется очень длинным: энергии для трат у частицы сколько угодно — миллиарды электроновольт. Но не обрекает ли ее богатство на скупость? Не будет ли она, тратить из-за быстроты так мало, что тоннель выстроится кисейный, совсем прозрачный, еле различимый? Зачем тогда подставлять туманную камеру под космические лучи, где особенно интересны как раз частицы высоких энергий?

Конечно, теория относительности должна объяснить 1— почему же следы таких сверхскоростных частиц все-таки отлично видны в камере Вильсона. Именно такие частицы ощутимо демонстрируют наблюдателю в земной лаборатории, относительно которой они так быстро движутся, возрастание своей массы от скорости, замедление собственного хода времени и сокращение собственного масштаба длины. Оттого-то эти быстрые частицы называют релятивистскими — они целиком живут во власти законов теории относительности (а «относительный» по-латыни — «релятивус»).

Электрическое поле заряженной частицы окружает ее со всех сторон, как земная атмосфера окружает Землю, и частице вовсе не нужно ударять атом «в лоб», чтобы оторвать от него электрон. Частица задевает атомы своим электрическим полем, когда они толпятся вдоль трассы ее полета. Так жар раскаленной болванки обжигает еще на расстоянии.

Но есть невидимая граница, за которой жар не опасен. Есть невидимый предел, за которым поле летящей частицы становится таким слабым, что уже не может сорвать электрона с мимо идущего атома 1— не может превратить атом в ион.

Вообразите, что на болванку дует сильный ветер: за ветром к ней можно подойти ближе, но зато с боков надо будет теперь держаться от нее подальше: облако жара сплющится, но раздастся в стороны.

И вот летит через газ релятивистская частица. Не изменяет ли огромная скорость и поле частицы так же, как массу, течение времени, масштаб длины? Этого следует ожидать из самых общих соображений: поле тоже вполне материально, и силы его не могут не зависеть от свойств пространства и времени. Эта зависимость сложна, однако физики ее, конечно, расшифровали.

Обнаружилось, что электрическое поле летящей частицы сплющивается в направлении полета, но зато раздается в стороны, как жар болванки, на которую дует встречный ветер. Когда скорость мала по сравнению со скоростью све^ та, такое сплющивание совсем незаметно, как незаметно и увеличение массы тела при малой скорости. Но у релятиви- стских частиц окружающее их поле электрических сил превращается, по выражению одного физика, «в лепешку» — в уплощенный, зато широкий диск. И чем выше скорость, тем шире лепешка.

Атомы газа должны держаться подальше от трассы релятивистской частицы — ее «жар» может обжечь и отда-< ленных зевак. А так как атомы ведь не знают, что летит такая гостья, они не сторонятся. Вот и получается, что, хотя частица очень торопится, она успевает наработать достаточно ионов, чтобы создать за собою не кисейно прозрачный, но достаточно плотный тоннель из тумана.

Это маленький пример совершенно реального вмешательства теории относительности в лабораторную работу исследователей «первооснов материи».

Масса изменчива — относительна. Она зависит от скорости. Энергия обладает массой. Масса таит в себе огром* ную энергию. С этими истинами полувековой давности веб уже освоились, или примирились, или свыклись: очень уж внушительны доказательства — водородная бомба, гиганты- ускорители, атомный ледокол!

Но об изменчивости пространственно-временных отношений в природе многие еще думают втайне на манер героини одного юмористического и грустного писателя. «А, — подумала она, — ерунда! Лукавая математика, отвлеченные штуки, никому это всерьез и не нужно...»

Пока люди не нырнули на фотонной ракете в межзвездное пространство, пусть хоть скромная земная туманная камера ответит с улыбкой: «Нет, товарищи, оказывается, не ерунда!»

Только теперь я понимаю, сколько лишних вопросов задавал на Арагаце и в Ереване, мороча голову занятым людям, эксплуатируя их профессиональную терпеливость, южную приветливость и восточное гостеприимство.

Я не знаю теперь, что мне делать с их ответами — куда девать даже интереснейшие детали их работы? А главное -т- я не знаю теперь, как справиться здесь с этими деталями? И еще — я совсем не уверен, нужны ли они здесь вообще?

Специалисты любого дела живут в беспокойном море подробностей. Неспециалисты в этом море мгновенно тонут.- Приходилось ли вам слышать, как разговаривают о шахматах гроссмейстеры и мастера? «Ход а5 впервые встретился в 1902 году в партии Чигорина против неизвестного сеансера, но позже Алехин показал, что в меранском варианте...» Нет-нет, если вы хотите узнать, что за штука шахматы, да вдобавок испытать наслаждение от игры, не обращайтесь к мастерам и гроссмейстерам. Вы ощутите не столько величие предмета, сколько свою ничтожность.

Слушая в Дубне, на Арагаце, в Москве разговоры физиков о космических лучах и элементарных частицах, я с отчаянием чувствовал, как иду ко дну в глубоком море подробностей. Давние университетские годы казались никогда и не бывшими. Но отсталость так или иначе можн<? было еще ликвидировать, упущенное — наверстать. Хуже было другое: современная физическая картина мира на глазах покрывалась сетью трещин и трещинок, как стенная старинная роспись. Или — как водная гладь покрывается мелкой рябью, переставая быть зеркалом, ясно отражающим небо, берега, окрестный мир...

Сначала все казалось равно важным. Груз подробностей рос. Рушилась надежда когда-нибудь вынырнуть на поверхность. Я, в самом деле, переставал видеть цело£ за частностями, напуганный их обилием и сложностью. Так отпугивают книги с дотошными комментариями, когда на каждой странице три строки основного рассказа и сорок строк петита непролазных дополнений и разъяснений. Основное ускользало; из лабиринта трещин и трещинок не было выхода.

Такова современная наука. На ее удивительной почве любой вопрос и вопросик разрастаются в ветвистое дерево: факты, факты, факты — проверенные и спорные; догадки, гипотезы, теории — состоятельные и несостоятельные; таблицы, кривые, фотографии, ссылки, имена, имена, имена — известные и неизвестные... Меня отпугивало то, что было в действительности силой науки наших дней, залогом ее успехов, причиной стремительности ее роста: множественность усилий ученых, интернациональность их связей, раз- ветвленность и широта исканий.