Сэм Кин: Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева

В течение прошлого века МБВМ трижды приказывало свезти в Париж все национальные эталоны килограммов для контрольной калибровки, но в ближайшем будущем этого делать не планируется.

Если быть точным, в основе работы цезиевых часов лежит явление сверхтонкого расщепления электронов. Тонкое расщепление электронов можно сравнить с полутоновым интервалом в музыке, а сверхтонкое – с разницей в четверть или даже в восьмую часть тона.

В наши дни цезиевые часы остаются мировым стандартом отсчета времени, но на практике их все чаще заменяют рубидиевыми часами, поскольку они компактнее цезиевых и их удобнее перевозить. Рубидиевые часы часто доставляют в разные уголки планеты для сравнения и координации стандартов времени в разных регионах мира, точно как международный эталон килограмма.

В библейском мифе о пире Валтасара эти таинственные слова огненными буквами выступили на стене царских покоев. Пророк Даниил объяснил их как знак скорой гибели царя Валтасара и заката его царства. В переносном смысле фраза «мене, текел, упарсин» употребляется как синоним грозного предзнаменования. – Прим. пер.

Примерно в то же время, когда Эддингтон исследовал константу альфа, великий физик Поль Дирак взялся за популяризацию идеи об изменчивых константах. На атомном уровне электрическое притяжение между протонами и электронами превращает гравитационное притяжение между ними в микроскопическую величину. Эта разница составляет около 10 40– непостижимые 10 000 триллионов триллионов триллионов раз. Кроме того, Дирак интересовался тем, как быстрые электроны проносятся через атомы, и сравнивал эти доли наносекунды со временем, которое требуется лучам света для пересечения всей Вселенной. О чудо! – эта разница также оказалась равной 10 40. Неудивительно, что чем более пристально Дирак изучал эту проблему, тем более явными становились подобные соотношения: размер Вселенной по сравнению с размером электрона, масса Вселенной по сравнению с массой протона и т. д. Кроме того, Эддингтон также высчитал, что общее количество протонов и электронов во Вселенной составляет 10 40в степени 10 40. Дирак и другие физики пришли к выводу, что существует какой-то неизвестный физический закон, благодаря которому все эти соотношения оказываются одинаковыми. Единственная проблема заключалась в том, что в основе некоторых соотношений лежали изменяющиеся величины – например, размер расширяющейся Вселенной. Чтобы сохранить равенство этих соотношений, Дирак предложил радикальную идею: возможно, гравитационная сила со временем ослабла. Единственный вариант непротиворечивого объяснения этого феномена заключался в том, что гравитационная постоянная g уменьшилась.

Идеи Дирака достаточно быстро были признаны несостоятельными. Среди важнейших его просчетов, на которые указывали другие ученые, был и следующий: яркость звезд тесно связана с величиной g, и если допустить, что в прошлом g была значительно выше, то на Земле бы не было океанов – они бы просто выкипели под действием аномально яркого Солнца. Но поиски Дирака вдохновили других исследователей. На пике этих исследований в 1950-е годы один ученый даже предположил, что все фундаментальные константы постепенно уменьшаются. Это, в свою очередь, означало бы, что не Вселенная увеличивается, как принято считать, а напротив, Земля и сами люди уменьшаются! Вся история с изменчивыми константами напоминала историю алхимии: даже если допустить, что в рамках алхимии ставились настоящие научные эксперименты, их очень сложно отделить от мистицизма. Ученые порой вспоминают об изменчивых константах, когда требуется объяснить те или иные космологические тайны, возникающие с наступлением новых эпох в развитии науки. Например, одной из таких тайн является гипотеза ускоряющейся Вселенной.

Эти исследования подробно описаны в статье Джона Уэбба – одного из австралийских астрономов, работающих в этой области. Статья вышла в апрельском выпуске журнала Physics World за 2003 год и называется Are the Laws of Nature Changing with Time? («Изменяются ли законы природы с течением времени?»). Кроме того, в 2008 году мне довелось взять интервью у Майка Мёрфи – коллеги Уэбба.

В других экспериментах, связанных со значением константы альфа, ученые не раз задавались вопросом, почему физики из разных лабораторий во всем мире так и не могут окончательно согласовать скорость распада определенных радиоактивных атомов. Такие эксперименты совершенно просты, поэтому непонятно, из-за чего у разных исследовательских групп получаются разные результаты. Но подобная разница фиксируется при распаде атомов самых разных элементов: кремния, радия, марганца, титана, цезия и т. д.