Рис. 44. Дождь из примерно 100 частиц, образовавшийся в космических лучах, случайно попадает в пузырьковую камеру. Прямые следы принадлежат частицам, которые попали в камеру из ускорителя
В мире частиц могут происходить не только такие процессы их рождения и гибели, которые обнаруживаются на фотографиях пузырьковых камер. Важное место среди явлений субатомного мира занимают процессы возникновения и аннигиляции виртуальных частиц, участвующих в обменных процессах и существующих недостаточно долго, чтобы быть обнаруженными. Возьмем, например, возникновение двух пионов в результате столкновения протона и антипротона. Пространственно-временная диаграмма данного процесса будет выглядеть так (рис. 45). (Не забывайте, что время на этих графиках имеет направление снизу вверх!)
Рис. 45. Пространственно-временная диаграмма столкновения
На этой диаграмме изображены мировые линии протона (р) и антипротона (), которые сталкиваются в некоторой точке пространства-времени, уничтожая друг друга и образуя два пиона (π+ и π—). Но это не полная картина. Взаимодействие между протоном и антипротоном можно представить в виде обмена виртуальным нейтроном, как показано на рис. 46.
Рис. 46. Взаимодействие протона и антипротона
Точно так же процесс, зафиксированный на рис. 46 (нижний рисунок), приводящий к образованию четырех пионов в результате столкновения протона и антипротона, тоже может быть представлен в виде более сложного обменного процесса, в ходе которого происходит образование и аннигиляция трех виртуальных частиц: двух нейтронов и одного протона (рис. 47).
Рис. 47. Обменный процесс с образованием и аннигиляцией трех частиц
Соответствующая фейнмановская диаграмма будет выглядеть так (рис. 48)[218].
Рис. 48. Фейнмановская диаграмма процесса
Все эти примеры показывают, что следы на фотографиях пузырьковой камеры могут дать только общее представление о взаимодействиях частиц. Реальные процессы включают более сложную последовательность обменов. Если же мы вспомним о том, что каждая из частиц, принимающих участие во взаимодействии, постоянно испускает и поглощает виртуальные частицы, картина станет бесконечно сложной. Так, протон периодически испускает и поглощает нейтральные пионы, иногда испускает π+ и превращается в нейтрон, который через некоторое время снова поглощает π+ и вновь превращается в протон. На графиках Фейнмана это выражается в том, что мировая линия протона заменяется другой (рис. 49).
Рис. 49. Диаграммы Фейнмана, показывающие, как протон испускает и вновь поглощает виртуальный пион
В ходе этих виртуальных процессов исходная частица может на короткое время совсем исчезнуть, как на диаграмме (см. рис. 49 b). Возьмем другой пример: процесс, в котором отрицательный пион распадается на нейтрон (n) и антипротон (), аннигилирующиеся при последующем столкновении и превращающиеся в исходный пион (рис. 50).
Рис. 50. Возникновение виртуальной пары нейтрон-антипротон
Важно понимать, что все эти процессы подчиняются законам квантовой теории, а следовательно, являются тенденциями или вероятностями, а не реальностью. Каждый протон может быть охарактеризован с точки зрения вероятности его существования в форме различных пар: «протон плюс π0», «нейтрон плюс π+» и т. д. Перечисленные выше процессы — простейшие примеры виртуальных взаимодействий. Гораздо более сложные паттерны возникают, когда виртуальные частицы порождают другие виртуальные частицы, создавая целую сеть виртуальных взаимодействий[219]. В книге «Мир элементарных частиц» Кеннет Форд приводит сложный пример такого процесса, в ходе которого происходит образование и аннигиляция 11 виртуальных частиц. По его словам, эта диаграмма — изображение одной из подобных цепочек явлений, на первый взгляд ужасное, но соответствующее действительности. Каждый протон время от времени принимает участие в этом танце творения и разрушения (рис. 51)[220].
Рис. 51. Цепочка виртуальных взаимодействий по Форду
Форд — не единственный физик, использовавший выражения «танец творения и разрушения», «танец энергии». Представления о танце и ритме приходят в голову при попытке представить себе поток энергии, преобразующейся в различные динамические структуры, или частицы. Современная физика показала, что движение и ритмичность принадлежат к числу основных свойств материи, и вся материя, независимо от того, где она находится — на Земле или в космосе, — всегда участвует в непрекращающемся космическом танце.
Представления восточных мистиков о постоянно меняющейся Вселенной имеют много общего с теориями современной физики, и неудивительно, что для выражения своего интуитивного восприятия природы мистики тоже используют картину танца. Прекрасный пример такого рода мы находим в книге Александры Давид-Неель[221] «Путешествие в Тибет», в описании встречи автора с ламой, говорившим о себе как о «властелине звука» и изложившим свои взгляды на природу материи.
Все вещи… суть скопления атомов, которые танцуют и посредством своего движения рождают звуки. Когда ритм их танца изменяется, рождаемый ими звук тоже претерпевает изменения… Каждый атом постоянно поет свою песню, а звук рождает в этот момент времени плотные и тонкие формы[222].
Сходство этого подхода с мировоззрением современной физики становится еще более очевидным, если мы вспомним, что звук — волна с определенной частотой, которая меняется вместе с изменением звука, а частицы — современный эквивалент старого понятия «атомы» — тоже представляет собой волны, частота колебания которых соответствует их энергии. Согласно теории поля, каждая частица действительно «вечно поет свою песню», ритмически порождая энергетические паттерны (виртуальные частицы) в виде «плотных и тонких форм».
Идея космического танца наиболее глубоко и ярко воплотилась в индуизме в образе танцующего бога Шивы. Шива, одно из древнейших и самых почитаемых божеств Индии, со множеством перерождений, — Король Танца. Согласно верованиям индуистов, жизнь — часть всеобщего ритмического процесса создания и разрушения, смерти и воскрешения, а танец Шивы символизирует ритм вечной пульсации жизни и смерти, характеризующийся бесконечной цикличностью. Вот что пишет об этом Ананда Кумарасвами.
Во время ночи Брахмана природа неподвижна и не может танцевать до тех пор, пока этого не захочет Шива. Он возбуждается в своем экстазе, и Его танец пронизывает неподвижную материю волнами несущего пробуждение звука. И вот материя тоже начинает танцевать, окружая Его всем своим великолепием. Танцуя, Он поддерживает существование многообразных явлений природы. По истечении времени, всё еще продолжая танцевать, Он уничтожает в огне все формы и названия и снова дает Природе отдых. Это поэзия и в то же время наука[223].
Танец Шивы символизирует не только последовательные циклы творения и разрушения, но и ритм повседневных рождений и смертей, который в индуизме считается основой любого бытия. В то же время Шива напоминает нам, что многообразие мира — майя, не фундаментальная материя, а изменчивая иллюзия, и он продолжает создавать и растворять формы жизни в бесконечном своем танце. Генрих Циммер[224] утверждает, что его движения — резкие и грациозные — рождают космическую иллюзию. Его стремительно движущиеся руки, ноги и изгиб тела порождают беспрестанное сотворение-уничтожение Вселенной, в которых смерть полностью уравновешивает жизнь, а исчезновение становится закономерным исходом всякого возникновения[225].
Индийские скульпторы X–XII вв. создали много бронзовых изображений исполняющего космический танец Шивы с четырьмя руками, чьи удивительно симметричные и в то же время экспрессивные движения передают идею ритмичности и единства проявлений жизни. Каждому жесту Шивы индуистская традиция приписывает особое символическое значение. В правой верхней руке бог держит бубен, символизирующий первозданный звук творения; на левой верхней ладони мы видим пламя, означающее разрушение. Симметрия двух верхних рук олицетворяет динамическое равновесие процессов созидания и разрушения в мире, которое еще более очевидно при взгляде на отрешенное лицо Шивы, находящееся на одинаковом удалении от обеих рук и воплощающее идею о том, что противоположность между созданием и умиранием исчезает и переходит в новое качество. Вторая правая рука воздета в успокаивающем жесте «не бойся», символизирующем состояние защищенности, умиротворенности и покоя, а вторая левая рука указывает на приподнятую ступню, что значит освобождение от чар майи. Шива изображается танцующим на теле поверженного демона, олицетворяющего человеческое невежество, которое необходимо победить в себе тем, кто находится на пути к духовной свободе.
Танец Шивы, по словам Ананды Кумарасвами, представляет собой «яснейший образ божественной деятельности, которым по праву могли бы гордиться любая религия и любое искусство»[226]. Поскольку божество является персонификацией Брахмана, его деятельность проявляется в мириадах воплощений Брахмана в этом мире. Танец Шивы — это танцующая Вселенная, бесконечный поток энергии, пронизывающей бесчисленное множество паттернов, которые сливаются друг с другом.