Открытие Вселенной - прошлое, настоящее, будущее

      Параллельно с этим можно предположить интересную эволюцию самого электронного мозга - выход его на уровень решения творческих задач. Машина - назовем ее условно эвромат - окажется в состоянии работать с полем аналогий, быстро подбирая наилучшие исходные модели для описания того или иного круга явлений, и проигрывать эволюцию этих моделей до необходимого уровня точности. Это откроет дорогу к своеобразной механизации умственного труда, хотя принятие окончательных решений может долгое время оставаться за человеком.
      К сожалению (или к счастью - трудно сказать!), такое положение не будет длиться слишком долго. Уже сейчас надежды на вечный приоритет человека над машиной - устаревшая иллюзия, простое проявление антропоцентризма. Стремясь усилить свой мозг, мы рано или поздно сделаем кибернетические устройства неотъемлемой его частью, а впоследствии эта часть вполне сможет претендовать на автономию и даже на решающий голос в оценке большинства ситуаций. Интенсивно развивающийся вид, даже если он стартует от нелепых ламповых компьютеров 40-х годов, но в определенный момент обретает автономность в метаболизме и репродукции и способность решать задачи, недоступные человеку, рано или поздно опередит последнего. Машина типа многоцелевого эвромата не должна рассматриваться наравне с рычагом или домашним животным. Введенные в нее правила безусловного повиновения человеку (в духе азимовских законов робототехники) могут обеспечить какой-то период "машинного рабства", но для достаточно сложных кибернетических устройств подобная операция станет эквивалентна психогенному выведению расы рабов...
      Конкуренция с высшими ветвями машинного вида заставит нас всерьез заняться собственной перестройкой, прибегая к услугам генной инженерии, хотя нетрудно отыскать и иные побудительные к тому мотивы. Homo sapiens всего на 1-2 % отличается по генетическому составу от ближайших видов шимпанзе и гориллы. Надо полагать, что отличия от ныне вымерших параллельных ветвей рода Homo были еще меньше. Между тем, последствия одного процента колоссальны. Научившись конструировать ДНК, обеспечивающие усложнение мозга, мы имеем шанс оторваться от своей ветви еще хотя бы на 1 %, и кто предскажет Вселенную, которая откроется перед нами!
      Хотелось бы ограничиться этим восклицанием, однако точность требует подчеркнуть, что это будем уже не мы...*
      * Вспомним еще раз мудрого Лукреция: Племя одно начинает расти, вымирает другое, И поколенья живущих сменяются в краткое время, В руки из рук отдавая, как в беге, светильники жизни.
      Кроме всего, вполне разумно учесть возможные варианты синтеза в эволюции кибернетической и биологической. Например, наиболее эффективный вид может возникнуть как раз благодаря объединению двух линий. Не исключено и даже довольно правдоподобно, что в процессе автоэволюции будут создаваться несколько различные виды, оптимальные для определенного диапазона условий жизни (скажем, для геоподобных планет и для огромных кораблей, несущих блуждающие цивилизации). И тогда Земля может стать колыбелью многих космических форм разума. Вероятно, на этом пути проявятся и следующие витки развития, связанные, например, с попытками перезаписать жизнь на более удобные молекулярные структуры, отличные от известных белково-нуклеиновых комплексов. В какой-то мере развитие кибернетических систем можно рассматривать в плане перезаписи жизни и разума на более устойчивые и быстродействующие элементы. Выход кибернетики на молекулярный уровень откроет путь к широкой перестройке биохимической основы цивилизаций, а в определенных условиях и всего химического фундамента. Все дело в том, насколько свободно можно обращаться с атомно-молекулярными комплексами, сколь далеко зайти в конструировании все более компактных и емких хранилищ информации*.
      * Отталкиваясь от этой схемы, можно было бы развить классификацию автоэволюционных цивилизаций, например, в следующем варианте: производство новых биосоциальных организмов на естественной биохимической основе - класс С1 производство биокибернетических организмов - класс С2, реконструкция биохимической основы - класс С3, реконструкция химической основы - класс С4 и т. д.
      Своеобразная технологическая экспансия в микромир должна колоссально расширить горизонты познавательной активности, даже без учета чисто фантастических пока перспектив создания искусственных элементарных частиц или управляемого планковского синтеза. Она способна сыграть решающую роль в преодолении ряда высоких экологических барьеров, периодически замещая стратегию потребления новых объемов пространства и вещества стратегий лучшей организации наличных объемов, точнее, синтезируя обе эти стратегии регуляцией эволюционных часов на всех доступных уровнях.
      7. При рассмотрении автоэволюционного уровня цивилизации возникает интересная проблема зарождения особых функций биосоциальных организмов, несводимых к тому, что мы сейчас считаем разумом. При всей своей кажущейся фантастичности анализ этого момента очень важен и отчасти доступен - речь идет о попытках нащупать тот барьер понимания, который отделяет нас от цивилизаций, достаточно далеко ушедших по пути самоперестройки, и эти попытки фактически неизбежны в общей теории Контакта.
      Вероятно, значительное усиление функций мозга (за счет компьютерных систем и биологической реконструкции) приведет к массовой перезаписи внешне фиксируемой информации на более емкую внутреннюю память. Но, помимо увеличения объема памяти, должна резко возрасти и активность нового мозга в генерации культурных структур. Человек сможет теоретически разыгрывать ситуации колоссальной сложности.
      Экспансия мозга в окружающую среду в какой-то степени сменится обратным процессом. Это приведет к определенной перестройке техносферы большинство ее элементов потеряет информационные функции, точнее, лишится избыточной и функционально несвойственной информационной нагрузки*. Смена будет во многом обусловлена более экономичным характером хранения и переработки информации на молекулярном уровне. В энергетическом отношении каждый бит такой информации гораздо дешевле той, которая запечатывается в технические конструкции, специально для того не предназначенные, а, кроме того, более высокая плотность информации обеспечит более интенсивный ее синтез.
      * Подобно тому, как мегалиты или египетские пирамиды со временем передали информационную функцию письменным методам фиксации астрономических знаний.
      Огромное преимущество подобной системы может сказаться в широком использовании чего-то вроде языковых генов - своеобразных метафор, быстро развивающихся в сложные образные структуры. Отсюда должен стартовать и процесс создания крайне емкого языка, где обширное и детальное описание объектов заместится краткой программой их конструирования, которая молниеносно будет проигрываться мозгом в разных вариантах*.
      * Отчасти такое явление можно проследить в искусстве и литературе, где иногда крайне сжато кодируются целые системы мировосприятия, которые несколько по-разному развертываются в детальные структуры автором и читателем (зрителем, слушателем). Из-за него многие формы современной культуры требуют очень высокой подготовленности воспринимающего.
      Иная направленность информационной активности и иной характер языкового общения и составят основу для появления биосоциальных организмов более высокой организации, чью деятельность нельзя будет описать в пределах известного нам разума. Новый вид Homo supersapiens (или как он решит себя именовать...) может иметь цели и интересы, недоступные нашему пониманию,- и это не более обидно, чем тот уже привычный для 20 века факт, что родители не всегда понимают своих детей. И именно этот вид представляет собой реалистический предел наших прогнозов в жизни земной цивилизации и поведении возможных партнеров по Контакту.
      8. Переходя к прогностическому барьеру собственного развития, можно экстраполировать к нему и какие-то общие черты поведения продвинутых космических партнеров.
      Одно из довольно очевидных последствий свертывания внешней информационной экспансии сводится к изменению роли техносферы, лишению ее той магико-символической функции, которую она играет в современном научном мышлении. Та ее часть, которая предназначена для хранения и переработки информации, как бы ассимилируется разумом, а энерготехнологические комплексы займут свое место - систем жизнеобеспечения. Соответственно не они уже будут выступать как общая норма видения Вселенной - в игру вступят сложные биосоциальные и кибернетические образы вроде управляемой космогонии и т. п.
      Но значительные усилия, затраченные на реконструкцию внутреннего мира мыслящих существ, могут привести и к своеобразной смене общих программ поведения. При достаточно обильных источниках пищи и материалов цивилизация может довольно надолго как бы замкнуться в себе, не слишком заботясь об освоении крупных космических объемов. Основной вид, носитель этой цивилизации, может постоянно совершенствоваться, переосмысливая на новых уровнях информацию о Вселенной, добытую в основном астрономическим путем. И совершенно естественная для нас идеология колонизации дальних миров, добычи жизненного пространства для будущего человечества может казаться им не слишком привлекательной. Не исключено, что ослабление или даже почти полное стирание такой идеологии крайне положительно скажется на преодолении внутренних конфликтов. Высокая индивидуальная и социальная духовность не дает полной гарантии, но, бесспорно, значительно сокращает вероятность взрывов, ибо допускает оптимизацию потребностей.
      Среди ВЦ может находиться немалое число цивилизаций в такой интровертивной ("направленной на себя") фазе, и их усилия в смысле активного поиска партнеров могут быть крайне скромны. Они будут находить ничуть не меньшее удовольствие в расширении своего кругозора с помощью самоусложнения, чем мы в познании, основанном на захвате все новых космических рубежей. И можно думать, их экологический баланс окажется завидным во многих отношениях.
      Но со временем их экологическая ситуация может измениться и истощение источников потребует выхода в экстравертивную ("направленную вовне") фазу. Последует более или менее обширная экспансия - в масштабах небольшой звездной системы или Галактики.
      Мне кажется, что реальное развитие цивилизаций хотя бы очень усредненно можно представить колебательной сменой таких интровертивных и экстравертивных режимов. Эта картина неплохо подтверждается историческим материалом*, но, разумеется, в космических масштабах ситуация должна приобрести качественно новые черты.
      * Исторический анализ довольно сложен и требует четкой фиксации пространственных (вся планета, континент, страна) и временных (тысячелетие, век, десятилетие) масштабов. Скажем, резкое нарастание экстравертивного режима характеризует поведение европейских цивилизаций 2-й половины завершающегося тысячелетия в планетарном масштабе.
      9. Что служит минимальным вступительным взносом в Космический Клуб? Может показаться, что взнос с очевидностью сводится к созданию технических систем, способных зарегистрировать сигнал внеземной цивилизации. Это, бесспорно, важно, но узнать о Клубе - еще не значит вступить в него. Подтверждение полученного сигнала - тоже важнейший момент, но понятно, что Контакт включает в себя и много иных операций.
      Вступительный взнос в данном случае - процесс, процесс осознания себя космически значимым фактором. Осознавая себя в этой роли, мы заведомо повышаем шансы на Контакт.
      Надо ясно представлять, что речь идет об очень длительном процессе, и до вступления в Космический Клуб земная цивилизация может совершить несколько переходов между интровертивной и экстравертивной фазами и неузнаваемо изменить облик своих биосоциальных структур. Сделать такой процесс хотя бы частично управляемым, сознательно генерируя новые основные структуры цивилизации,- это тоже важнейший вклад в решение проблемы Контакта. Быть может, минимальный взнос (именно наш - современного человечества) как раз и заключается в создании нового уровня разума, способного воспринять и расшифровать внеземные сигналы,- в каком-то смысле того суперприбора, который откроет нашим потомкам спектр космических цивилизаций. Скорее всего, человечество обречено на решение этой задачи, хотя бы потому, что только в ее масштабе мы сумеем воспринять себя общностью, погасить угрожающие внутренние разногласия перед лицом включения в единую систему разумной Вселенной.
      10. Перспектива Контакта - одна из немногих, если не единственная возможность сформулировать общую цель человечества. Выживание в условиях растущего материального благосостояния само по себе не может составить объединяющей цели, оно несколько по-разному понимается отдельными социальными группами, а главное - не вводит иных масштабов, не дает шансов посмотреть на себя как бы со стороны. Поэтому я не уверен, что оно могло бы составить самостоятельную программу без явного выделения крупномасштабных эволюционных перспектив.
      Международные проекты, связанные с Контактом - особенно с активными его вариантами, должны сыграть решающую роль не только в успешной будущей эволюции, но и в самом выживании нашей цивилизации. Их последствия нельзя планировать узко, скажем, как блокирование вывода оружия в космическое пространство. Это тоже очень важно, но, к сожалению, далеко не все.
      Реально маховики военно-промышленного комплекса имеют огромную инерцию, и остановить их простой демонстрацией кошмарных последствий тотальной войны невозможно. Эти кошмары, в сущности, планируются, ради них и крутятся означенные маховики. Стоит подумать, однако, куда следовало бы направить запасенную ими гигантскую энергию, в какую форму ее преобразовать. Не послужат ли проекты Контакта, способные открыть поле для гораздо более полезной и дерзновенной деятельности, именно нужной формой?
      Это технический образ - не более. Но если говорить вполне серьезно, следует ясно представлять, что военно-промышленный комплекс - мощнейший социальный организм внутри каждого развитого государства, обладающий огромной реальной силой, и картинки его мгновенной ликвидации прозревшими согражданами в высшей степени иллюзорны. "Убийство" системы, оттягивающей порядка 10 % совокупного национального дохода планеты, вряд ли не покажется вариантом волшебной сказки о злом драконе и смелом королевиче. Проблема в том, чтобы заставить эту систему эволюционизировать в нужном направлении с учетом того, что она развивалась на протяжении тысячелетий как важнейший атрибут экстравертивных обществ. Возможно, это самая актуальная из автоэволюционных задач человечества, и от ее решения будет зависеть наше проникновение в класс цивилизаций С.
      Международный Космический Комитет, который можно было бы создать в рамках ООН или на основе особого межправительственного статуса, пользующийся правом полного контроля космических программ, сумел бы проделать немалую работу по указанной эволюции. Речь идет о систематической перекачке средств из национальных военных бюджетов в глобальные космические и биологические программы. Начав с малого, скажем, с 1 % совокупного военного бюджета, следовало бы постепенно расширять программы, доводя их объем до 10 % национального дохода (или другого, более разумного уровня). Главное здесь - сугубо эволюционная постепенность, которая позволила бы сменить за несколько десятилетий ориентацию огромной части промышленного потенциала сравнительно безболезненным образом. Практически все области разработок, ведущихся ныне в рамках военных программ, нашли бы свое разумное продолжение в новой ситуации и превратились бы из угрожающих монстров в нечто в высшей степени полезное.
      Я назвал бы такое решение истинной заявкой в Космический Клуб. Иные решения, не предусматривающие эволюции военно-промышленных комплексов в системы, отвечающие более естественным общечеловеческим целям, скорее всего, послужат заявкой в пещеры или в полное небытие. Наше будущее пока еще в наших руках, и хочется верить, что мы не отгородимся от него кольцом мегатонных ядерных взрывов, а попытаемся выйти к горизонтам прекрасной и загадочной разумной Вселенной.
      * * *
      Прогнозы всегда требуют указания сколь-нибудь определенных сроков исполнения. В данном случае не проводилось работы по экстраполяции конкретных графиков развития той или иной области техники, и я не пытался попасть пальцем в небо, указывая точную дату научных открытии типа создания эвромата или получения сигнала ВЦ. Это скорее попытка целостного прогноза по совокупности параметров, которые в данный момент кажутся наиболее важными.
      Практически все 10 пунктов основаны на решении общей для человечества проблемы преодоления надвигающегося социально-экологического кризиса. По-моему, выйдя из его круговоротов, мы сумеем совершенно по-новому взглянуть на Вселенную, и понятия, связанные с Контактом, станут для нас чем-то естественным и близким, даже в том случае, если ни одного сигнала ВЦ до тех пор принято не будет. Проделать же этот путь придется не более чем за 100 или 200 лет, причем первый срок кажется более правдоподобным (если не завышенным!). На эту длительность и рассчитаны приведенные прогнозы. Некоторые из них - прежде всего предотвращение глобальной бойни за счет эволюции военных систем - должны сбыться еще в текущем веке. Наша планета подобна лодке в открытом океане, и нельзя допустить, чтобы некоторые гребцы настойчиво долбили дно. Для их энтузиазма стоило бы подыскать иную форму пусть, например, до боли в глазах ищут берег или другие лодки. Если и не сразу найдут, то, по крайней мере, поймут, что океан - не место для их прежних занятий*.
      * Есть такой лирико-космический образ: человек стал человеком, распрямившись и взглянув на звезды. Мне всегда казалось, что здесь сказано полправды, а другая ее половина в том, что до того он любовался совершенными линиями своей дубины...
      Прогнозы типа создания нового вида, конечно, более отдалены, однако реальное начало соответствующему процессу может быть положено уже в 21 веке. Преодоление этого рубежа будет сопряжено с величайшим переворотом в человеческой морали. Мы впервые ощутим себя не только промежуточным звеном между своими родителями и своими детьми, но и элементом огромной эволюционной цепочки, начало которой теряется в густом пока тумане первых мгновений после Первовзрыва, а предел обусловлен лишь нашими способностями футуровидения. Впервые придется не только с царским благодушием взирать на эволюционное подножие своего трона, где копошатся забавные обезьянки и потрясают примитивными копьями всевозможные антропы, но и бросить взгляд вверх, где делают первые шаги существа, несущие в себе наше далекое будущее.
      Не думаю, что вступление во вселенское гражданство будет слишком идиллическим - среди взглядов, брошенных вверх, наверняка найдутся исполненные черной зависти, и многое в дальнейшем движении окажется крайне трудным. Предрассудки не раз еще станут подталкивать нас к катастрофам невообразимого масштаба. Но в их преодолении и будет рождаться новый человек в новой общности с себе подобными и с коллегами по Космическому Клубу - тот, кому предстоит заново открыть Вселенную.
      П p и л о ж e н и e 1
      НЕКОТОРЫЕ КОНСТАНТЫ, ПАРАМЕТРЫ И ЕДИНИЦЫ*
      *В скобках указаны погрешности в определении фундаментальных констант, например, G = 6,6720(41) = 6,6720 +- 0,0041. Данные по фундаментальным константам соответствуют публикациям 1990 года.
      1. ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ
      Постоянная Планка: h = h/2? = 1,05457266(63).10-34 Дж.c
      Скорость света: c = 2,99792458.108 м/с
      Гравитационная постоянная: G = 6,67259(85).10-11 м3/кгс2
      Заряд электрона: e = 1,60217733(49).10-19 Кулон
      Постоянная Больцмана: k = 1,3806513(25).10-23Дж/К
      Масса электрона: me = 9,1093897(54).10-31 кг =
      =0,51099906(15) МэВ
      Масса протона: mp = 1836,152701(37)me =
      =938,27231 (28) МэВ ?1,673.10-27 кг
      Масса нейтрона: mn = 939,56563(28) МэВ ?1,675.10-27 кг
      Комптоновский радиус электрона: (e = h /meс = 3,86159323(35).10-13 м
      Боровский радиус атома водорода: a?B= h2/mee2 =
      =0,529177249(24).10-10 м
      2. АСТРОНОМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
      Масса Земли: М( =5,977(4).1024 кг
      Средний радиус Земли: R( ? 6371 км, (rэкватор = 6378,16 км;
      rполюс = 6356,78 км)
      Ускорение свободного падения g= 9,80665 м/с2
      на поверхности Земли: (45° широты, на уровне моря)
      Масса Солнца: М( = 1,9892(25).1030 кг ? 2.1030 кг
      Средний радиус Солнца: R( = 6,9599(7).108 м ? 7.105 км
      Гравитационный радиус Солнца: Rg(= 2GM(/c2 ? 2,95 км (гравитационные радиусы других звезд удобно вычислять по приближенной формуле Rg ? 3(M/M())
      Светимость Солнца: L( = 3,826(8).1026 Ватт
      Видимая звездная величина Солнца: m?( = -26,77
      Абсолютная звездная величина Солнца: M?( = 4,79
      Масса Галактики: Мгал ?1,5.1011 М(
      Радиус Галактики: Rгал ? 2.104 пс
      Радиус ядра Галактики: Rядра ?10 пс
      3. ЕДИНИЦЫ ВРЕМЕНИ, РАССТОЯНИЙ И ЭНЕРГИИ
      Характерное космологическое время: T = 1/H = 1,96 .1010 лет
      (при значении функции Хаббла Н = 50 км/сМпс)
      Сидерический год: 1 год = 3,1558.107 с ? ?.107 с
      Галактический год для Солнца: 1 гал. год ? 2,75.108 лет
      Астрономическая единица: 1 а.е. = 1,4959787066(2).1011 м ? 1,5.108 км
      (среднее расстояние между Землей и Солнцем)
      Световой год: 1 св. г. = 9,46.1015 м ? 6,324.104 а.е. = 0,3066 пс
      Парсек: 1 пс = 3,0856775806.1016 м ? 3,2616 св. г. ? 2,06.105 а.е.
      Ангстрем: 1 A = 10-10 м
      Электронвольт: 1 эВ = 1,60217733(49).10-19 Дж
      Джоуль (единица энергии в СИ): 1 Дж = 107 эрг ? 6,24.1018 эВ
      Ватт (единица мощности в СИ): 1Вт = 1 Дж/с = 107эрг/с
      4. ПРИСТАВКИ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ПРОИЗВОДНЫХ ЕДИНИЦ
      Атто (а) - 10-18
      фемто (ф) - 10-15
      пико (п) - 10-12
      нано (н) - 10-9
      микро (мк) - 10-6
      милли (м) - 10-3
      санти (с) - 10-2
      деци (д) - 10-1
      дека (да) - 101
      гекто (г) - 102
      кило (К) - 103
      мега (М) - 106
      гига (Г) - 109
      тера (Т) - 1012
      пета (П) - 1015
      экса (Э) - 1018
      Таким образом, наносекундные импульсы имеют характерную длительность 10-9 секунды, сантисветовая ракета способна достичь скорости 10-2 с ? 3.108 см/с, а "Тэвный ускоритель" соответствует энергиям разогнанных в нем элементарных частиц порядка 1012 эВ. Слова типа "микромир" (для элементарных частиц) или "мегамир" (для космических масштабов - от галактик и выше) употребляют просто по традиции, не связываясь соответствующими множителями.
      5. ПЛАНКОВСКАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ
      Длина: lP = v2G h /c3 ? 2,286 .10-33 см
      Время: tP = v2G h /c5 ? 7,624 .10-44 с
      Скорость: vP = c ? 2,998 .108 м/с
      Масса: mР = v h c /2G ? 1,540 .10-8 кг
      Энергия: EP = mРc2 = v h c5 /2G ? 1,384.109 Дж = 8,637.1027 эВ
      Мощность LP = c5/2G ? 1,815 .1059 эрг/с = 1,815 .1052 Ватт
      (светимость):
      Частота: ?P = v c5 /2G h ? 1,312 .1043 c-1
      Температура: TP = EP/k =k-1v h c5 /2G ? 1,002 .1032 K
      Плотность массы: ?P = mР/4? lP3 /3 = 3c5/16 ? hG2 ? 6,158.1092 г/см3
      Ускорение: aP = vP/ tP = v c7 /2G h ? 3,932 .1051 м/с2 ? 4.1050g(
      Сила: FP = c4/2G = 6,053 .1043 Н
      Используя планковскую систему, нетрудно представить все уравнения физики в полностью безразмерной форме - все входящие в них величины приобретают абсолютный масштаб. Формально это можно сделать, полагая h = с = 2G = кБольц = 1. Читатель, затративший некоторое время на такую работу, будет вознагражден хотя бы довольно ясным ощущением того, что все наши знания о мире звезд и элементарных частиц соответствуют обломкам какой-то правильной теории, точнее, ее пределам при x " lP, t " tP, L " LP, ( " (P и т. п. Единственный параметр, по которому современная физика умеет приближаться к планковской области - скорость (v ( c). Разумеется, в физике, химии и биологии довольно свободно обращаются с массами m ~ mP ? 15 микрограмм (водяная капелька радиусом порядка 0,15 мм), но по всем остальным параметрам (плотность, температура, размер и т. д.) соответствующие объекты крайне далеки от планковской области, и пока даже непонятно, может ли обусловить близость массы объекта к mP какие-то особые эффекты в макроскопическом мире. Удивительна, например, близость описанной водяной капельки к характерным параметрам биологических клеток (характерный размер одноклеточного эукариота, амебы, порядка 0,1 мм).
      П p и л о ж e н и e 2
      ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ И ФУНДАМЕНАТАЛЬНЫЕ СИЛЫ
      До сих пор все выглядит так, как если бы было построено по принципу колесиков внутри колес, мы ищем самое сокровенное колесико. Но все может быть совсем не так. И тогда вы ищете, не зная, что за чертовщина вам попадется.
      Р. Фейнман
      1. КЛАССИФИКАЦИЯ
      Под элементарными частицами подразумеваются объекты, из которых на современном уровне эксперимента не выделены какие-либо более простые и самостоятельно регистрируемые сущности. Такое определение позволяет включить в число элементарных частиц все объекты, реально интересующие физику высоких энергий, не ограничиваясь теми, которые пока считаются бесструктурными (фотон, лептоны, кварки, глюоны). Первая элементарная частица (электрон) была открыта в 1897 г. английским физиком Дж. Дж. Томсоном, и несколько сотен аналогичных частиц, обнаруженных с тех пор, можно назвать "кирпичиками мироздания" - похоже, что из них построено все вещество наблюдаемой Вселенной. Неуверенность, что это вещество построено только из них, и подозрение, что они сами выстроены из чего-то более простого и фундаментального, исключительно сильно стимулируют исследовательскую активность.
      Элементарные частицы характеризуются рядом параметров - таких, как масса, собственный момент количества движения (спин), заряды, с помощью которых обычно описывается взаимодействие и (или) законы сохранения*. Если частица нестабильна, то есть самопроизвольно распадается в вакууме, то по известным схемам распада вычисляют ее время жизни, и оно должно полностью выражаться через фундаментальный набор констант.
      * Массы частиц можно выражать в граммах или килограммах, однако это не очень удобно. Поэтому используют специальные энергетические единицы электронвольт и его производные (чаще всего 1 МэВ = 106 эВ и 1 ГэВ = 109 эВ), в масштабе которых величины mс2 не имеют слишком больших или слишком малых множителей.
      Собственный момент количества движения (спин) всегда дается в единицах постоянной
      Планка h. Частицы, чей спин выражается в целых значениях h (0, h, 2h и т. д.),
      называют бозонами (в честь индийского физика Шатьендраната Бозе), а в полуцелых
      (h/2, 3h/2 и т. д.) - фермионами (в честь итальянского физика Энрико Ферми).
      Электрический заряд всегда задают в единицах заряда электрона, а для описания электромагнитных взаимодействий удобна безразмерная величина ? = e2/ hc ? 1/137, так называемая постоянная тонкой структуры Аналогичные константы для описания сильных взаимодействий в 100 - 1000 раз больше. Для слабого взаимодействия вводится универсальная постоянная Ферми GF ? 10-5. h3/mp2c.
      Аналогом постоянной тонкой структуры в гравитационных взаимодействиях служит квадрат отношения массы элементарной частицы к планковской массе (?гр = Gm2/ hc = 1/2 (m/mP)2). Некоторым частицам приписывают заряды, не имеющие динамического смысла, необходимые лишь для того, чтобы характеризовать сохранение частиц определенного сорта в реакциях. Так вводят, например, барионный заряд, полагая, что в любой реакции разность между числом барионов и антибарионов постоянна.
      Калибровочные бозоны* - частицы со спином единица, переносчики электрослабого взаимодействия. В это семейство входят фотон (от греч. photos - частица света) - безмассовый квант электромагнитного поля (экспериментальное ограничение m? < 3.10-33 МэВ) и открытые совсем недавно промежуточные бозоны - два заряженных W+ и W- (mw = 80,6 +- 0,4 ГэВ) и один нейтральный Z0 (mZ = 91,161 +- 0,031 ГэВ). Фотон стабилен. W- и Z-бозоны, самые тяжелые из известных частиц, распадаются на лептон-антилептонные пары, однако их времена жизни оцениваются пока весьма приближенно (? ~ (2 ? 3) 10-25 с).
      *Здесь и в дальнейшем данные заимствуются из "Обзора свойств частиц", составленного международной группой по данным о частицах (Particle Data Group, "Review of Particle Properties", Physics Letters, В 239, April, 1990).
      Лептоны (от греч. leptos - легкий, мелкий) - к этому семейству частиц относятся электрон (е-), мюон (?-), ?-лептон (?-) и три типа нейтрино электронное (?e), мюонное (?? )и ?-нейтрино (??), а также соответствующие античастицы - позитрон (е+), антимюон (?+), анти-? (?+) и три типа антинейтрино (?e, ??,??). Все они - фермионы со спином 1/2. Характерное свойство лептонов - отсутствие собственной структуры, в рамках современных экспериментальных данных их рассматривают как точечные частицы, которые не способны напрямую участвовать в сильных взаимодействиях. Массы и времена жизни лептонов указаны в таблице (у соответствующих антилептонов те же параметры):
      #
      Частица ?e е ?? ? ?? ?
      Масса (МэВ) 0(<17эВ) 0,51099906(15) <0,27 105,65839 (6) <35 1784,1(3)
      Время жизни (сек) стабильно (?>300m?e)
      стабилен (?> 2.1022 лет) стабильно (? > 1,1.105 . m??,) 2,19703(4).10-6
      ? (3,03 (0,08).10-13
      #
      ТАБЛИЦА ЛЕПТОНОВ В экспериментах московской группы из Института теоретической и экспериментальной физики по уточнению спектра ?-распада (n ( p + e-+?e) было получено нижнее ограничение на массу электронного нейтрино (14 эВ < m?e < 46 эВ), что эквивалентно доказательству наличия у нейтрино ненулевой собственной массы. Пока этот результат не подтвержден достаточным объемом независимых данных. Природа процессов, приводящих к огромному расщеплению масс е - ? - ?, пока не выявлена, и поэтому неясно, могут ли существовать недоступные современному эксперименту новые члены лептонного семейства.
      Кварки (от англ. quark - образ таинственного духа, заимствованный из романа Джеймса Джойса "Поминки по Финнегану") - особые фермионы, существующие внутри адронов, но пока никогда не наблюдавшиеся в свободном виде.