А в начале нашего века В. Брюсов в стихотворении "Мир электрона" (этот маленький шедевр датирован 13 августа 1922 года) писал - смотри эпиграф к этой главе - про электроны, где скрыты целые вселенные и живут существа, подобные нам. Вот продолжение этого стихотворения:
Их меры малы, но все та же
Их бесконечность, как и здесь;
Там скорбь и страсть, как здесь, и даже
Там та же мировая спесь.
Их мудрецы, свой мир бескрайний
Поставив центром бытия,
Спешат проникнуть в искры тайны
И умствуют как ныне я...
Как относиться к подобным представлениям? Объявить вздором, нелепицей? Давайте не будем торопиться с выводами. Ученые уже много раз показывали, как относительны понятия "большого" и "малого".
Эстафета великих открытий
В 1915 году была создана общая теория относительности.
Было показано, что геометрические свойства пространства реального мира существенным образом зависят от того, как распределена в нем материя. Другими словами, было установлено: окружающий нас мир, подобно изогнутому листу бумаги, обладает кривизной, и эта кривизна связана с гравитационным полем.
Простой пример. Мы привыкли, так учит в школе геометрия Эвклида, что сумма углов треугольника равна 180 градусам, или, если углы измерять в радианах, равна числу я. Но это верно лишь для Эвклидовой геометрии.
В неэвклидовых - сумма углов треугольника может быть и больше (пространства с положительной кривизной) и меньше (пространства е отрицательной кривизной) числа п.
По Эйнштейну, вид геометрии в конечном итоге определяет плотность вещества, распределение материи в пространстве. Если плотность достаточно велика, то, скажем, отношение длины окружности к диамзтру перестает быть равным я. Это отношение может даже стать равным нолю, а изучаемая система при этом превратится... в крохотную точку.
В 1922 году ленинградский математик А. Фридман, анализируя уравнения общей теории относительности, сделал сенсационное открытие. (Широта интересов А. Фридмана поразительна: он имел звание летчика - в 1914 году добровольцем ушел на фронт и получил за храбрость "Георгия",- занимался теорией бомбометания, метеорологией - в 1925 году с научной целью поднялся в аэростате на рекордную для того времени высоту 7400 метров... А. Фридман любил повторять слова Данте: "Вод, в которые я вступаю, еще не пересекал никто".
Жаль, что этот так много обещавший ученый скончался так рано: в Крыму, куда он приехал отдыхать, он заразился брюшным тифом и умер в возрасте 37 лет.)
А. Фридман обнаружил, что уравнение Эйнштейна имеет решения, которые описывают необычный мир - замкнутый. Под действием гравитации в отдельных участках Вселенной материя может "схлопнуться", образовав самозамкнувшееся пространство.
Как представить себе это необычное явление?
Возьмем шар и вообразим, что мы из землян превратились в "сферян", ползающих по поверхности шара и ничего не подозревающих о существовании третьего измерения.
Поверхность сферы образует особый двухмерный мир.
Он замкнут и в то же время безграничен - ведь по поверхности шара можно двигаться в любом направлении, не опасаясь наткнуться на какую-то неодолимую преграду.
Сферяне не догадываются о трехмерности их мира.
Но они могут ставить опыты и, допустим, решили опытным путем проверить, безгранична или же ограниченна их Вселенная. Они начинаю! чертить на поверхности сферы окружности. И вот, к их великому удивлению, длина окружности, все возрастая по мере удаления от того места, где находятся сферяне-экспериментаторы, достигает максимума (на экваторе), а затем (поразительно!) начинает неуклонно уменьшаться, вплоть до ноля.
Это бы и означало для сферян, что их мир замкнут.
Самосхлопывающийся мир Фридмана устроен подобным же образом. Только мы, люди, возможно, "ползаем"
по поверхности уже не трех-(сферяне), а некого четырехмерного шара.
Радиус замкнутого мира зависит от его массы. Чем масса больше, тем больше и радиус, вмещающий эту массу "вселенной".
Замкнутый мир с массой, равной массе Солнца, имел бы радиус всего около 300 метров. А вот размер замкнутого мира с массой, близкой к массе известной нам части нашей Вселенной, составляет уже что-то около 10^23 -10^24 километров. Чтобы пересечь такой мир, световому лучу потребовалось бы более 10 миллиардов лет!
Свойства очень больших замкнутых миров практически не отличаются от свойств "плоского" (с Эвклидовой геометрией), не обладающего кривизной мира. И его жителям трудно догадаться о замкнутости их Вселенной и о том, что есть еще и другие, неведомые им миры.
Различные р: ткнутые миры полностью отделены друг от друга. Никакой связи между ними быть не может. По отношению ко всем остальным каждый из замкнутых миров является "абсолютным ничто", точкой, лишенной размеров, массы и всех других мыслимых физических свойств. Но для живущих в этом замкнутом мире существ их собственный мир - это бескрайняя Вселенная.
Вот так и возникает близкое соседство между нолем и бесконечностью!
В этой эстафете великих научных откровений следующий шаг, уже в наши дни, сделал академик М. Марков. Он высказал идею о том, что если замкнутую систему "подпортить" внесением электрического заряда, то она "откажется" быть полностью замкнутой. Возникнут (они, видимо, более часты в природе) "полузамкнутые миры", которые отличаются от замкнутых тем, что связаны с "внешним" пространством тонкой "горловиной".
Внутри горловины поле тяготения настолько велико, что Даже свет не в состоянии вырваться наружу. Снаружи же полузамкнутый мир должен казаться точечных размеров элементарной частицей.
Вот так и родилась мысль о том, что для "внешнего"
наблюдателя, возможно, вся наша Вселенная с недоступными галактиками, с миллиардами звезд и планет, Вселенная с ее холодом беспредельности, так пугающей и принимающей человека, - все это, может быть, лишь крохотная частица размерами, допустим, с электрон!
Подобные частицы в честь Фридмана М. Марков назвал "фридмонами".
Проделки гравитации
Фридмоны - не порождение ли это фантазии ученых, подобной фантазии поэтов? Вовсе нет! Без всяких натяжек и дополнительных, гипотез система уравнений Максвелла - Эйнштейна содержит, оказывается, фридмонные решения.
Но как же это все-таки может быть? Как может Вселенная разместиться в электроне? Как быть с понятиями "большое" и "малое"?
Действительно, ситуация непростая. Какой критерий избрать для сопоставления размеров Вселенной и элементарной частицы? Ведь абсолютного эталона нет, все относительно. Мы, люди, все меряем по себе: то, что больше нас,- велико, что меньше - мало. Но правомерен ли такой подход? Да и наши-то истинные размеры, каковы они?
Может быть, более прав поэт Н. Заболоцкий, у которого есть такие строки:
Но для бездн, где летят метеоры,
Ни большого, ни малого нет,
И равно беспредельны просторы
Для микробов, людей и планет.
Но оставим общие рассуждения. Обратимся к физике и математике, к тому, что получил М. Марков.
М. Марков родился в 1908 году в селе Малыщше на Тамбовщине. Его отец был первым председателем сельского Совета в селе. Образование Маркова началось в церковно-приходской школе, но среднюю школу он кончал в Москве, и в 1926 году уже был студентом физфака МГУ. А в 1933 году была опубликована его первая научная работа: тогда его интересовала квантовая химия.
Сейчас М. Марков - один из ведущих советских физиков-теоретиков, Герой Социалистического Труда, крупный специалист по теории элементарных частиц, автор известных трудов: "Гипероны и К-мезоны" (1958), "Нейтрино" (1964), "О природе материи" (1976). В последней работе он проявил себя не только крупным физиком с мировым именем, но и недюжинным, глубоким философом.