В настоящее время во многих странах, в частности, в СССР и США, используют гигантские ускорители частиц. Эти ускорители сообщают частицам энергию в сотни тысяч раз большую, чем та, с которой имел дело в своих опытах Андерсон. Некоторые современные ускорители имеют более 200 метров в диаметре и снабжены магнитами весом в тысячи тонн.[104]
Исключительное значение тех исследований, которые позволят осуществить эти новые ускорители, было подчеркнуто французским физиком Ф. Перреном в сентябре 1952 г. в следующих словах:
«Все это (т. е. новая возможность разрушения или построения атомных частиц. — П. Л.), находится еще в области теории. Однако теперь можно дать себе отчет о том огромном значении, которое это открытие, если оно подтвердится экспериментально, будет иметь с философской точки зрения.
Это будет действительно отрицание метафизики, которая приписывает творение мира сверхъестественному вмешательству».
По-видимому, мы уже стоим на пороге той эпохи, которую предвидел Энгельс, когда он в 1875 г. писал по поводу возрождения миров:
«Вопрос о том, что делается с потерянной как будто бы теплотой, поставлен, так сказать, в чистом виде лишь с 1867 г. (Клаузиус). Неудивительно, что он еще не решен; возможно, что пройдет еще немало времени, пока мы своими скромными средствами добьемся решения его. Но он будет решен; это так же достоверно, как и то, что в природе не происходит никаких чудес…».[105]
Космические лучи
Если экспериментальные доказательства возможности восстановления вещества благодаря превращениям излучения становятся все более многочисленными и убедительными, то все же остается открытым вопрос о том, где происходит во вселенной это восстановление. Мы остановимся на современных представлениях об этих процессах.
Если во вселенной действительно происходит процесс восстановления вещества, то этот процесс, возможно, сопровождается освобождением некоторого «вторичного» излучения. Именно как это «вторичное излучение» можно было бы истолковать поток частиц, приходящих на Землю в составе космических лучей.[106] Вот почему те ученые, которые занимаются вопросами эволюции вселенной, всегда уделяли большое внимание проблеме космических лучей.
Некоторые свойства космических лучей стали известны еще в начале этого века, но лишь гораздо позднее, с помощью наблюдений в стратосфере, было доказано их внеземное происхождение. Тщательное изучение показало, что космическое излучение распределено почти строго равномерно в пространстве, а также во времени, т. е. что практически нет преимущественного направления, в котором космические лучи приходили бы па Землю в большем количестве, и их интенсивность всегда одинакова в любой час и в любое время года. В частности, нет никакого максимума, соответствующего направлению на Солнце или на те или иные участки Млечного Пути.[107]
С другой стороны, энергия, переносимая этими лучами, огромна. Измерения, выполненные как на поверхности Земли, так и на очень больших высотах, показывают, что эта энергия в десятки раз больше той, которая посылается на Землю в виде света и тепла всеми звездами вместе взятыми (если не считать Солнца).
Несмотря на все усилия, физики еще не смогли придти к целиком удовлетворительному объяснению природы огромной энергии этого потока частиц. Вместе с тем, эта проблема имеет фундаментальное значение. Действительно, нельзя не видеть, что никакая космогоническая теория, касающаяся вселенной в целом, не может быть действительно полной, если она не дает приемлемого решения этой проблемы.
«Наши знания еще весьма недостаточны, чтобы предложить в связи с этим излучением нечто другое, кроме отрицательных выводов», — заметил недавно французский ученый П. Оже,[108] и действительно, в настоящее время представляется достоверным лишь то, что космические лучи не посылаются ни Солнцем, ни совокупностью звезд, образующих системы, аналогичные нашему Млечному Пути.
Если не следовать за полетом воображения некоторых сторонников теории расширяющейся вселенной, например Цвикки, Регенера и Леметра, для которых космические лучи были образованы в эпоху «сотворения мира», после чего начался их непрерывный круговорот в конечном и неограниченном мире (одной из моделей Эйнштейна), то необходимо предположить, что они или зарождаются в межзвездном пространстве или излучаются в пространство некоторыми особыми звездами, распределение которых в среднем является более равномерным, чем распределение звезд, окружающих нашу планету.
Высказывалось также предположение о существовании в обширных областях пространства исключительно протяженных электромагнитных полей, которые могли бы, действуя непрерывно, сообщать частицам наблюдаемую большую энергию. Но для того чтобы эту теорию обосновать, необходимо ее дополнить еще довольно произвольным предположением о существовании каких-то сложных процессов, приводящих, в частности, к сохранению той разности потенциалов, которую потоки электронов стремятся все время уничтожить. Таким образом, мы погружаемся здесь, по выражению П. Оже, в «настоящий научный романтизм».
Другая гипотеза была выдвинута около четверти века назад Милликеном. Хотя Милликен выступал после этого с громкими идеалистическими декларациями, но он является все же замечательным экспериментатором. В словах, которые мы ниже цитируем, мы встречаемся, к счастью, с экспериментатором, а не с философом-идеалистом.
Для Милликена «никакие атомные превращения, если это только не процесс формирования атомов, не могут привести к выделению такой энергии».[109]
В своих теоретических набросках того времени американский ученый не рассматривал, правда, вопрос о восстановлении вещества благодаря превращениям излучении, а лишь вопрос о появлении при некоторых условиях атомов с более сложной внутренней структурой (например, атомов гелия) в результате превращения атомов с более простой структурой (например, атомов водорода). Но, с другой стороны, он полагал, что при образовании еще более тяжелых атомов (кислород, кремний, железо) могут возникать космические лучи.
Мы снова встречаемся здесь с гипотезой, с помощью которой Бете объясняет природу источника лучистой энергии звезд. Но Милликен полагает, что данные явления, в частности, соединение четырех атомов водорода и образование атома гелия, могли бы также иметь место внутри туманностей в условиях довольно низкой температуры, если частицы там обладают «очень большой длиной свободного пробега».
Если это так, то атомы водорода должны присутствовать в областях пространства, удаленных от звезд. Это именно тот результат, к которому пришел Боуэн, когда он в 1928 г. окончательно разрешил загадку «небулия». Известно, что спектральный анализ света, излучаемого некоторыми туманностями или некоторыми весьма рассеянными скоплениями материи, позволял предположить о существовании в этих объектах неизвестного до сих пор на Земле химического элемента — «небулия». Боуэн же установил вполне определенно, что это таинственное световое излучение создается наиболее распространенными на нашей планете элементами: кислородом и азотом, но находящимися в особых условиях «в областях, которые отделены от звездных источников возбуждения световыми годами».[110]
Присутствие этих различных элементов делает, следовательно, гипотезу Милликена правдоподобной; конечно, этого еще недостаточно, чтобы доказать ее справедливость, поскольку данный факт, несомненно, может быть вполне объяснен также совсем другим путем.
С другой стороны, можно спросить, не была бы теория воссоздания вещества из атомов водорода, выдвигаемая американским ученым, еще более полной, если бы в нее был включен вопрос об образовании атомов в результате превращения излучения. После работ Андерсона и супругов Жолио-Кюри эта гипотеза представляется не такой уже неправдоподобной, как она казалась пятнадцать лет назад.
Как бы то ни было, но теория Милликена также приводит к отрицанию универсальности принципа Карно, так как по этой теории существование космических лучей свидетельствует о том факте, что некоторые области вселенной возвращаются в известном смысле в прежнее состояние. Правда, некоторые креационисты, как, например, Эддингтон, принимая, как и Милликен, что возникновение космических лучей есть следствие процесса построения тяжелых атомов из легких, пытаются показать, что эти явления не противоречат, по существу, второму началу термодинамики и что тепловая смерть вселенной все равно неизбежна. По нашему мнению, это значит смещать, искажать вопрос.
Существенное соображение было вполне определенно высказано самим Милликеном в ходе глубоких исследований, на которые мы уже ссылались. В умеренных, но справедливых выражениях он подчеркнул, что мы не имеем права на систематическое и умозрительное обобщение принципа Карно:
