Дао физики

Вне всякого сомнения, под Башней в этом отрывке подразумевается вся Вселенная. Полное взаимопереплетение составных частей Вселенной известно в буддизме Махаяны под названием «взаимопроникновение», «Аватамсака» не оставляет никаких сомнений относительно того, что такое взаимопроникновение представляет собой в высшей степени динамическое взаимодействие, которое имеет место не только в пространстве, но и во времени. Как говорилось выше, для пространства и времени характерно взаимопроникновение.

Ощущение взаимопроникновения в состоянии просветления может рассматриваться в качестве мистического видения абсолютной «бутстрап-ситуации», в которой все явления, происходящие во Вселенной, обнаруживают признаки гармонического единства. Такое состояние сознания уносит нас за пределы области рассудочного мышления, и мы видим, что все причинные обоснования бессмысленны, и место последних занимает непосредственное восприятие взаимозависимости всех вещей и событий. Таким образом, буддийская концепция взаимопроникновения оказывается более далеко идущей, чем любая научная теория, использующая положения философии бутстрапа. Тем не менее, современная физика располагает рядом моделей субатомных частиц, которые обнаруживают в высшей степени очевидное сходство с положениями буддизма Махаяны.

Если сформулировать идею бутстрапа в научных терминах, она неизбежно будет ограниченной и приблизительной, и основная причина приблизительности — это то, что в ней рассматриваются только сильные взаимодействия. Поскольку силы, принимающие участие в таких взаимодействиях, в сотни раз превышают силы электромагнитных взаимодействий и на много порядков — силы слабых и гравитационных взаимодействий, мы миримся с этой приблизительностью, и она нам не мешает. Таким образом, научный бутстрап имеет дело исключительно с сильновзаимодействующими частицами, или адронами, вследствие чего его часто называют «адронным бутстрапом». Эта модель, сформировавшаяся в контексте теории S-матрицы, ставит своей основной целью рассмотрение всех свойств адронов и их взаимодействий в качестве проявления требований самосогласованностн и внутренней последовательности. Единственные «фундаментальные законы», допускающиеся в эту модель — это перечисленные в предыдущей главе общие принципы построения S-матрицы, которые целиком и полностью обусловлены нашими методами наблюдения, а значит, представляют собой обязательный каркас всех научных исследований и моделей. Другие свойства S-матрицы могут быть временно постулированы в качестве «фундаментальных принципов», однако в конечном варианте теории они все равно должны будут превратиться в следствия из принципа самосогласованности. К числу таких постулатов относится, в частности, и утверждение о том, что все адроны образуют последовательности, которые могут быть описаны при помощи формул Редже (см. главу 17).

Исходя из принципов теории S-матрицы, гипотеза бутстрапа предполагает, что полностью построенная S-матрица — а с нею и все свойства адронов — определяется только общими принципами, так как существует только одна S-матрица, учитывающая все три принципа. Это предположение получает подтверждение благодаря тому факту, что физикам никогда не удавалось построить такую математическую модель, которая одновременно удовлетворяла бы требованиям всех трех принципов. Если принять точку зрения гипотезы бутстрапа, исходящей из того, что последовательная S-матрица обязательно должна учитывать все свойства и взаимодействия адронов, то причина неудачи физиков в построении удовлетворительной частично S-матрицы сразу же тоже становится понятной.

Взаимодействие субатомных частиц настолько сложны, что сейчас не представляется возможным сказать, насколько велика вероятность построения полностью самосогласованной S-матрицы, однако мы можем предвидеть появление ряда частных успешных моделей меньшего масштаба. Каждая из них будет посвящена отдельным разделам физики частиц, что сделает неизбежным использование некоторых необъяснимых параметров, отражающих ограниченность этих моделей, однако эти параметры могут получить объяснение в последующих моделях. Таким образом, постепенно все более значительное количество явлений будет получать достаточно полное освещение при помощи целой мозаики накладывающихся друг на друга моделей, число необъясненных параметров в которых будет постоянно уменьшаться. Таким образом, слово «бутстрап» относится не к какойто отдельной модели, а ко всей совокупности этих взаимозависимых моделей, ни одна из которых не имеет более фундаментального значения, чем все остальныеПо выражению Чу, «физик, способный принимать во внимание некоторое количество различных успешных частных моделей, не отдавая при этом предпочтения ни одной из них, может быть тут же признан последователем бутстрап-философии — бутстраппером» [14, 7].

Несколько таких частных моделей уже сформулированы. Они доказывают, что программа бутстрапа будет, по всей видимости, выполнена не в таком уж далеком будущем. Что касается адронов, то самой значительной проблемой, стоявшей перед теорией S-матрицы и гипотезой бутстрапа, всегда был анализ строения кварков, имеющий невероятно большое значение для изучения сильных взаимодействий. До недавнего времени бутстрап-подход не позволял объяснить поразительные закономерности, наблюдающиеся в этой области, что было основной причиной недоверия ученого сообщества к бутстрапу. Большинство физиков предпочитало использовать кварковую модель, которая обеспечивала если не последовательное объяснение, то, по крайней мере, достоверное описание этих закономерностей. Однако за последние шесть лет ситуация резко изменилась. Несколько важных достижений в теории S-матрицы привели к значительному продвижению вперед, которое позволило придти к тем же выводам, которые составляют основное содержание кварковой модели, но без необходимости постулировать действительное существование физических кварков (см. главу 17), Среди сторонников теории S-матрицы эти открытия встретили горячую поддержку и взрыв энтузиазма, и физики, по всей видимости, будут попросту вынуждены коренным образом изменить свое отношение к бутстрап-подходу в субатомной физике.

Взгляд на адроны, характерный для теории бутстрапа, часто описывают при помощи весьма двусмысленной фразы: «Каждая частица содержит в себе все остальные частицы». Не следует, однако, делать из этого вывод, что каждый адрон действительно содержит внутри себя все остальные адроны — содержит в том смысле, в каком это понимает классическая, статическая механика. Адроны не столько содержат, сколько «включают», или «затрагивают» друг друга в динамическом, вероятностном понимании, характерном для теории S-матрицы: каждый адрон является потенциальным «связанным состоянием» всевозможных состояний частиц, в результате взаимодействия которых может образоваться интересующий нас адрон (см. Послесловие).

В этом смысле все адроны представляют собой сложные структуры, состоящие, опять же, из адронов, причем ни один из них не может быть признан более фундаментальным, чем все остальные. Силы притяжения, при помощи которых образуются такие структуры, проявляются в форме обменов частицами, причем частицы, принимающие участие в обменных процессах, тоже оказываются адронами. Таким образом, каждый адрон может выступать в трех различных амплуа: быть сложной структурой, входить в состав другого адрона в участвовать в обмене между компонентами вещества, воплощая в последнем случае часть сил, поддерживающих делимость структуры. Ключевым понятием в этом описании является «кроссинг». Целостность каждого адрона обеспечивается за счет обмена другими адронами через кросс-канал, причем каждый из этих последних, в свою очередь, сохраняет свою целостность благодаря силам, частично порожденным первым, исходным адроном. Таким образом, каждая частица принимает самое активное участие в существовании других частиц, «каждая частица помогает порождать другие частицы, которые, в свою очередь, порождают ее» [16. 93). Так порождает сам себя весь набор адронов; он как бы стягивает воедино самого себя, при помощи обратных связей (первичное значение английского слова «bootstrap» — обратная связь"). Таким образом, основное положение бутстрапфилософии сводится к тому, что механизм бутстрапа, отличающийся значительной сложностью, еще и очень жестко детерминирован, что означает, что он может функционировать только одним определенным образом и никак иначе. Другими словами, существует лишь один потенциально возможный набор адронов, а именно тот, с которым мы имеем дело в действительности.