Как видите, в настоящее время любой частице, составляющей атом, отвечает своя дырка в пустоте — своя античастица. Поэтому, вообще говоря, мыслимо представить себе атом, ядро которого построено из антипротонов и антинейтронов, а электронная оболочка — из позитронов. Это антиатом. А если вместе собраны неисчислимые мириады таких антиатомов? Они образуют вещество, составленное из дырок, — то, что принято называть антивеществом.
Атомы и антиатомы имеют вполне тождественное строение. Свет, рентгеновские лучи, радиоволны они излучают и поглощают совершенно одинаково. По этой причине издалека, через пустое пространство, мы никакими способами не сумели бы отличить вещества от антивеществ. Те и другие строго равноправны. И равноправие это вытекает из самых основ теории, из равноправия плюса и минуса перед квадратным корнем в релятивистском выражении энергии.
В результате принципиально невозможно доказать, что мы с вами состоим из атомов, а не из антиатомов. Сказать, что частицы нашей природы не являются дырками в пустоте, нельзя, как нельзя утверждать, что, например, у мыши хвост находится слева от туловища. Дело лишь в точке зрения, в условии рассуждений, Ведь сами понятия дырок и частиц относительны.
Позитрон, к примеру, можно считать частицей, а электрон — дыркой в ненаблюдаемом фоне позитронов. И никакими опытами невозможно определить, из чего «состоит» пустота — из электронов или из позитронов. Мы согласились называть себя состоящими из вещества и считать пустоту океаном протонов, нейтронов, электронов— вещественных частиц, энергия которых меньше, чем нуль. Согласились, только и всего. Дальнейшие домыслы были бы попросту незаконны. Не мудрено поэтому, что равноправие вещества и антивещества проявляется буквально в каждом свойстве.
И вот, несмотря на это абсолютное «юридическое» равенство, оба эти вида весомой материи — непримиримые враги. Они не терпят присутствия друг друга, как порох не выносит факела. Что это значит?
Представьте себе, что из антивещества построена какая-то далекая планета, и космический корабль, стартовавший с Земли, мчит к ней на всех парах. Вот он приблизился к цели, сейчас прикоснется к чужой почве... Что произойдет при таком прикосновении? Гигантский, невообразимо мощный взрыв — более сильный, чем взрыв тысяч водородных бомб. Дотронувшись до роковой планеты, космический корабль мгновенно исчезнет, целиком превратится в излучение.
В чем причины катастрофы?
Каждый протон, каждый нейтрон, каждый электрон, из которых состоят атомы корабля, при соприкосновении с антипротонами, антинейтронами и позитронами планеты сделают то же, что бильярдные шары, подкатившиеся к лузам. Частицы провалятся в античастицы — эти дырки в пустоте. Весь корабль низвергнется в незримую пучину небытия, в вакуум, увлекая с собой равное по массе количество материала чужой планеты и вызван неимоверную световую вспышку.
На языке науки этот процесс носит название аннигиляции[11]. Вещество и антивещество взаимно поглощают друг друга, освобождая дотоле скрытую в них энергию. Причем выделение ее происходит в точном соответствии с эйнштейновской формулой
В лабораторных условиях микроскопические копии подобных катастроф наблюдались и воспроизводились многократно. Физики каждый день видят, как превращаются в свет позитрон и столкнувшийся с ним электрон. Неизбежно аннигилируют, преобразуясь в невидимый свет, антипротоны с протонами, антинейтроны с нейтронами. Словом, предсказания Дирака получили в наши дни полное подтверждение.
Бегло и вкратце мы проиллюстрировали кое-какие выводы из научных воззрений основоположника релятивистской квантовой теории. Конечно, многое осталось вне нашего поля зрения. Слишком уж трудно изложить эти вопросы достаточно популярно. Но, пожалуй, мы вправе задать вопрос: в какой мере описанные воззрения все-таки соответствуют истине, подлинной природе вещей? Нельзя ли как-нибудь иначе истолковать рождение и аннигиляцию пар? Ведь, честно говоря, чересчур парадоксальными выглядят все эти частицы отрицательной энергии, незримые океаны сплошной материи вместо вакуума.
Очень трудно спорить с Дираком.
Пока не нашлось ни одного факта, противоречащего его взглядам. Наоборот, в последние годы найдено еще одно веское подтверждение им. Тонкими и сложными опытами удалось доказать, что пустота подвержена действию электрического поля, изменяет свое состояние вблизи электрически заряженных тел. Вакуум способен электризоваться, что свидетельствует о его материальной структуре.
И тем не менее сегодня физики считают, что картина природы, нарисованная английским ученым, — не единственно возможная.
Сила дираковских представлений в том, что они предсказали новые факты. Но теперь, задним числом, эти факты удается истолковать и по-иному. Разработана, к примеру, теория, обходящаяся без отрицательных энергий. Но зато в ней появляется... отрицательное время. Электрон, движущийся «против времени», оказывается позитроном — словно на киноэкране, когда кинопленка со съемкой поведения электрона пущена наоборот— с конца к началу. Попробуйте-ка уяснить себе это! Приходит на ум пословица: «хрен редьки не слаще». Движение в отрицательном направлении времени не уступает по парадоксальности отрицательным энергиям. Между тем математический аппарат новой теории в ряде случаев удобнее, чем дираковский, и им охотно пользуются физики-теоретики.
Надо сказать, что в современной теоретической физике иной раз весьма трудно представить себе, какой именно конкретный процесс кроется за лесом математических абстракций. Модель явления построить порой нелегко, но для развития науки это совершенно необходимо. Недаром Эйнштейн частенько говаривал: «Ни один ученый не мыслит формулами». Вот почему развитие дираковской модели мира следует расценивать как крупнейший успех науки.
Разумеется, модель Дирака не претендует на исчерпывающее объяснение физического «остова» природы, а дает лишь общие, грубые очертания, оставляя нетронутыми бесчисленные детали.
Наконец, нельзя не отметить, что и в дираковской системе взглядов есть некоторые противоречия, сложные нерешенные проблемы. Быть может, освободит науку от них и какая-то иная более близкая к истине физическая картина мира.
Так или иначе, но задача истолкования сущности вакуума, за решение которой первым взялся Дирак, одна из основных в физике наших дней. И прав был этот ученый, иронически заметив на одной из своих лекций: «Если вы не можете правильно описать пустоту, как вы можете описать что-либо более сложное!»
Неисчерпаема природа. Диковинные законы управляют ее глубинными явлениями. Но наука уверенно зондирует ее тайны. Человеческий разум постигает то, что новичку кажется непостижимым. Давно прошли времена, когда физики уподобляли атомы крохотным бильярдным шарикам и считали пустоту пустой. Нет, с обыденными мерками и привычками не подойдешь к объяснению недр материи. Пытаться делать это — все равно, что чинить часы кувалдой. Тончайшие эксперименты, виртуознейшая логика теоретических выводов пришли на смену старым примитивным суждениям человека о мире.
И, как всегда, дальняя цель непрекращающегося похода за знание — выход в -практику, в технику, стремление людей к овладению неисчислимыми богатствами, которыми одарила их природа.
Антивещество и в этом направлении дает пищу для небезынтересных раздумий.
А ведь и в самом деле человек когда-нибудь помчится к звездам. Если сегодня летает вокруг Солнца искусственная планета, если завтра люди высадятся на Луне, а послезавтра на Марсе, то потом, глядишь,
