• Но где пролегает граница между макромиром и микромиром? Особый интерес вызывают макроскопические объекты, которые ведут себя по законам квантового мира. Пример тому — КОНДЕНСАТ БОЗЕ-ЭИНШТЕЙНА (см. «3 - С», 4/1997), крохотное облачко из миллионов атомов, которое ведет себя буквально как один огромный атом. Этот феномен предсказал в середине 1920-х годов Альберт Эйнштейн, анализируя расчеты, которые проделал индийский физик Шатьендранат Бозе. Данный конденсат интересен и с технической точки зрения. Он может стать элементом КВАНТОВОГО КОМПЬЮТЕРА. Такого рода компьютеры, — предполагается, что они войдут в обиход в XXI веке, — гораздо эффективнее современных вычислительных машин (см. «3 — С», 10/2000,6/2003).
Актуальность исследований конденсата показывает следующий факт. В октябре 2005 года Нобелевскую премию в области физики получили американские ученые Рой Глаубер и Джон Холл и их немецкий коллега Теодор Хенш. В год Эйнштейна они были удостоены награды, так сказать, за исследование эффектов, связанных с конденсатом Бозе-Эйнштейн а, а именно за вклад в развитие лазерного спектроскопирования.
Дело вот в чем. Нобелевский лауреат 2001 года и один из открывателей конденсата Бозе-Эйнштейна Вольфганг Кеттерле показал, что от конденсата можно «отщипывать» кусочки. Это позволит построить атомный лазер, который будет генерировать излучение вещества, а не света. Конденсат представляет собой идеальную вещественную волну, подобно тому как лазерный свет — идеальную электромагнитную волну. Отдельные его атомы можно описывать волновой функцией, как и когерентный свет. Однако длина волны атомов значительно меньше, чем длина световой волны. Поэтому с помощью атомного лазера можно создавать самые крохотные структуры, перемещая атомы с точностью до нанометра. Это открытие принесет ощутимый прогресс в нанотехнологии. Преимущество атомных лазеров перед традиционной светооптикой заключается в их чрезвычайно высокой точности. «Применение атомного лазера, — говорит Теодор Хенш, — это, насколько мне известно, самый точный метод, с помощью которого можно манипулировать атомами».
• Не все понятно и в макромире. Нельзя не поразиться тому, что мы не можем адекватно объяснить некоторые простейшие феномены, например, поведение кофе в чашечке, когда помешиваем его ложкой, подливая туда молоко. Возникали бы эти завихрения лишь в чашечках кофе! Нет, те же самые вихревые турбулентные потоки порой вгоняют в ужас пассажиров самолета. Завихрения возникают и в реках, и в облаках. Как сказали бы ученые, они представляют собой «самоорганизующуюся систему». Почему же ТУРБУЛЕНТНЫЕ ПРОЦЕССЫ с таким большим трудом поддаются расчету? Потому что мы имеем дело с хаотическим, нелинейным поведением. Остается надеяться, что в XXI веке эта задача будет разрешена.
• Загадкой остается и ПРИРОДА ТВЕРДЫХ ТЕЛ, обусловливающая такие их неожиданные свойства, как магнетизм или сверхпроводимость (см. «3 — С», 3/2004). Ученые по-прежнему не могут объяснить, почему некоторые твердые тела иногда утрачивают электрическое сопротивление. Как взаимодействуют при этом электроны и атомы кристаллической решетки? Если же отсутствует теория, то как создать идеальные сверхпроводящие материалы? Проблема в том, что внутри твердого тела — громадное количество частиц. Например, в кристалле размером с кусочек сахара содержится больше атомов, чем звезд в Млечном Пути. Описать подобную систему нельзя даже с помощью самых мощных компьютеров. Приходится прибегать к упрощенным расчетным моделям, которые дают лишь приблизительные решения. Очевидно, какого-то прогресса поможет достичь нанотехнология — одно из важнейших направлений науки XXI века (см. «3 - С», 5/2002).
Вопросы, вопросы, вопросы... Мы плохо представляем себе положение дел в физике сто лет назад, в канун великого открытия Эйнштейна (подробнее о современных доказательствах его теории читайте «3 — С», 1/2002). Тогда казалось, что после XIX века — века открытий, века Максвелла и Фарадея, Кельвина и Гельмгольца — в этой науке почти не осталось тайн. Профессия физика превращалась на глазах современников в нечто рутинное.
Однако именно в последующие десятилетия были созданы и обшая теория относительности, и квантовая механика. Но и эти прозрения не исчерпали таинственной сущности физики. Прежние проблемы разрешились, но появились десятки других. С каждым новым открытием ученые приближаются все к новым загадкам, феноменам, которые не поддаются объяснению. Непонятное подстерегает нас и в космической дали, и в глубинах материи, и в повседневной жизни. Только за последнее десятилетие были сделаны два важнейших открытия: обнаружены топ-кварки