Журнал «Если» - «Если», 2009 № 06

На работы Хэмлина я наткнулся случайно — мне нужна была статья американского астрофизика Фрица Цвикки, опубликованная в тридцать четвертом году в малоизвестном журнале. В электронном каталоге библиотеки я этот журнал нашел, но одновременно получил названия статей, авторы которых ссылались на работу Цвикки. Всего три за все годы, причем две принадлежали какому-то Хэмлину, работавшему здесь, в Кембридже. Третьим на статью Цвикки сослался Джеффри Бербидж много лет спустя. И все. Статья замечательная. По сути, Цвикки предсказал то, что мы сейчас называем темной материей. Описал проявления абсолютно точно и даже название придумал — скрытая масса. Если бы он опубликовал статью в «Astrophysical Journal», эффект наверняка получился бы иным.

Мне стало любопытно, что это за Хэмлин такой. Он на работу Цвикки сослался еще в тридцать шестом, значит, она показалась ему интересной, привлекла внимание. В каталоге были ссылки, но самих статей в электронном виде я не обнаружил и обратился к библиографу. Вы не поверите, Сара, но я оказался первым, кто затребовал этот том «Записок Научного общества Кембриджского университета» после тысяча девятьсот тридцать девятого года! Почти три четверти века журнал простоял на полке никому не интересный и никем не востребованный.

Когда я прочитал первую статью Хэмлина, у меня дух захватило… Вы знаете, что такое фермионы? Это элементарные частицы, которые вращаются особым образом. Квантовый мир — там всё порциями, как в ресторане. Заряды — порциями. Пространство — порциями, как ни странно это выглядит. Время, представляете — тоже порциями, квантами. И вращение элементарной частицы квантуется, не может она вращаться так, как ей хочется. Только определенным образом. Это называется спином. Спин — вращение, да. И спин бывает не всякий. У фотона, световой частицы, спин равен нулю. У нейтрино тоже. Есть спин, равный половинке. Есть — единичке. Полутора. Двум. Двум с половиной. Только по половинке, так это устроено. У электрона спин равен половинке целого, а у нейтрона — единице. Энрико Ферми в середине двадцатых годов описал, как должны взаимодействовать друг с другом частицы с полуцелым спином. С таким: половинка, полтора, два с половиной. А Эйнштейн тогда же рассчитал, как взаимодействуют частицы, чей спин целый — ноль, единица, двойка…

Оказалось, что эти частицы очень по-разному себя ведут. Частицы, описанные Ферми, их назвали фермионами, не могут быть одинаковыми, все они хоть чем-то непременно должны друг от друга отличаться. Если одинаковые энергии, то разные координаты. Или скорости. Представьте комнату, где много-много полочек. Каждая полочка — особое состояние частицы. Так вот, два фермиона ни при каких обстоятельствах не могут оказаться на одной полочке. Если полочка занята, фермион обязательно займет другую полочку, пусть соседнюю, рядом, но не ту же самую — там для него места нет.

Есть другой тип частиц, описанный Эйнштейном и индийским физиком Бозе, эти частицы назвали бозонами. Так вот, бозоны друг друга не чураются и могут занять одну и ту же полочку. На одной полочке — в одном квантовом состоянии — могут оказаться миллионы бозонов. Или триллион. Сколько угодно.

Это квантовая физика, а Хэмлин занимался космологией, далекими галактиками, Вселенной. Казалось бы, что ему бозоны? Как говорил Остап Бендер, «к Госстраху, который я на данный момент представляю, это никакого отношения не имеет». Бендер — это… Как вам сказать… Для русской литературы он примерно, как граф Калиостро для… Нет, Калиостро — немного не то, извините. По-моему, нигде, кроме русской литературы, нет такого персонажа, как Бендер.

Да. Казалось бы, где фермионы с бозонами, а где галактики и Вселенная? Представьте, Сара, как я удивился, когда в статье Хэмлина прочитал такие слова: «Поскольку каждая частица описывается своей волновой функцией, то и ансамбли частиц, в том числе Вселенная, тоже могут быть описаны волновыми функциями. Следовательно, Вселенная представляет собой либо фермион, либо бозон». Дальше Хэмлин очень изящно выводит и решает уравнения, а потом делает заключение: «Вселенная может быть описана волновой функцией Шрёдингера, как частица, подчиняющаяся статистике Ферми-Дирака».

Но это не все! Хэмлин пишет, и я представляю, что сказал об этой фразе рецензент. Цитирую по памяти, конечно: «Поскольку Вселенная — фермион, то отсюда с неизбежностью следует, что определенные классы объектов могут существовать лишь в единственном числе, поскольку возникновение множества (начиная с эн, равного двум) таких объектов (классов объектов) нарушает статистику Ферми-Дирака, которой подчиняется…» Там очень длинное предложение, я точно не помню. Вы уловили смысл? Простите, я не должен был спрашивать, я и сам сначала не уловил. Но когда вчитался… Понимаете, я тоже занимаюсь подобными вещами, но это сейчас, в начале двадцать первого века! А тогда, семьдесят лет назад…