Отсюда следует, что время, вопреки мнению Ньютона, не абсолютно: то есть нельзя обозначить время события таким образом, чтобы все с этим согласились. Наоборот, у каждого наблюдателя должна быть собственная мера времени, и два наблюдателя, движущиеся относительно друг друга, получат разные оценки времени.
Для проверки этой теории в кругосветный полёт были отправлены очень точные атомные часы. По возвращении оказалось, что они чуть-чуть отстали от таких же часов, остававшихся на Земле и находившихся всё время в одном и том же месте. Это означает, что если постоянно летать вокруг Земли, то можно продлить себе жизнь!
Однако этот эффект очень незначителен (примерно 0,000002 секунды за один оборот), и его запросто можно свести на нет, если постоянно питаться той едой, которой кормят в самолётах!
Более сложные процессы описываются более сложными диаграммами Фейнмана, включающими в себя более одной виртуальной частицы. Вот, например, диаграмма с двумя виртуальными фотонами и двумя виртуальными электронами:
Для того чтобы полностью описать ту или иную реакцию частиц, необходимо бессчётное количество разнообразных диаграмм. К счастью, учёные научились получать очень хорошие приближения, используя лишь простейшие диаграммы. Ниже показано, что могло бы произойти на Большом адронном коллайдере при столкновении протонов! Буквами
Тёмная сторона Вселенной
Один из самых простых вопросов, какие могут прийти в голову человеку, звучит так: из чего состоит наш мир?
В античную эпоху греческий философ Демокрит предположил, что всё сущее построено из мельчайших неделимых частиц — атомов. И он оказался прав, однако за последние две тысячи лет выяснились кое-какие подробности.
Всё, что есть в нашем мире, состоит из сочетаний 92 различных видов атомов, то есть элементов периодической системы — водорода, гелия, лития, бериллия, бора, углерода, кислорода и так далее до урана (номер 92). Растения, животные, горы, полезные ископаемые, воздух, которым мы дышим, и всё, что есть на планете Земля, состоит из этих 92 элементов. И мы знаем, что и остальные планеты Солнечной системы, и само наше Солнце, и другие звёзды тоже состоят из этих же 92 химических элементов. Мы хорошо изучили атомы и здорово наловчились переставлять их туда-сюда, получая всё что угодно — в том числе и мою любимую жареную картошку! Химия — это, по сути дела, и есть наука о том, как строить из атомов всё что угодно; этакое «Лего», где вместо деталек — атомы.
В наши дни уже известно: за пределами Солнечной системы есть что-то ещё, что нас окружает непостижимо огромная Вселенная с миллиардами галактик, в каждой из которых миллиарды звёзд и планет. Из чего же состоит эта Вселенная? Тут-то и начинаются сюрпризы. Наша Солнечная система, другие звёзды и планеты состоят из атомов; но, предположив, что остальная Вселенная тоже состоит из них, мы ошибёмся. Она состоит из очень странных вещей — тёмной материи и тёмной энергии, — о которых мы пока что знаем гораздо меньше, чем об атомах.
Начнём с цифр: если говорить о Вселенной в целом, то 4,5 % её составляют атомы, 22,5 % — тёмная материя, а 73 % — тёмная энергия. На минутку отклонившись от темы, заметим, что меньше десятой части атомов образует звёзды, планеты или, например, живые организмы; остальные же атомы существуют в виде газа, слишком горячего для того, чтобы образовывать небесные тела.
Итак, тёмная материя. Откуда мы вообще о ней узнали? Что она собой представляет? И почему мы не находим её ни на Земле, ни даже на Солнце?
Мы знаем, что она есть, потому что сила её притяжения удерживает вместе нашу Галактику, Туманность Андромеды и все остальные большие структуры во Вселенной. Видимая часть Туманности Андромеды, как и всех прочих галактик, располагается в середине очень большого — в десять раз больше этой видимой части — шара из тёмной материи; астрономы называют этот шар галактическим гало. Если бы не притяжение тёмной материи, большинство звёзд, солнечных систем и всего остального, что есть в галактиках, просто разлетелись бы по космосу куда попало, и это было бы очень плохо.
Пока что мы не знаем точно, из чего состоит тёмная материя (примерно так же обстояло дело и у Демокрита, который правильно догадался про атомы, но не знал, как они устроены). Однако кое-что мы всё-таки знаем.
Частицы тёмной материи, в отличие от атомов, не состоят из протонов, нейтронов и электронов: это совершенно иная форма материи! Не удивляйтесь: человечеству понадобилось почти 200 лет, чтобы открыть все химические элементы, а со временем было обнаружено много новых форм атомной материи.
Поскольку тёмная материя не состоит из атомов, она не обращает на них никакого внимания — как и они на неё. Больше того, частицы тёмной материи не интересуются даже другими частицами тёмной материи. Физик сказал бы так: частицы тёмной материи взаимодействуют с атомами и между собой очень слабо, если вообще взаимодействуют. Поэтому, когда наша и другие галактики сформировались, тёмная материя оставалась в очень большом и рассеянном галактическом гало, в то время как атомы сталкивались друг с другом и оседали в центр этого гало, постепенно образуя звёзды и планеты, состоящие почти полностью из атомов.
Выходит, звёзды, планеты и мы с вами состоим не из тёмной материи, а из атомов именно из-за этой «застенчивости» частиц тёмной материи.
Тем не менее частицы тёмной материи носятся вокруг нас: в любой момент времени в любой чайной чашке найдётся минимум одна такая частица. И это подсказывает, как можно проверить одну смелую гипотезу. Частицы тёмной материи, конечно, «застенчивы», но всё же способны время от времени оставлять вполне заметный след в очень-очень чувствительном детекторе частиц. Поэтому физики построили большие детекторы и разместили их под землёй (защищая от космического излучения, бомбардирующего поверхность Земли), чтобы выяснить, действительно ли гало нашей Галактики составляют частицы тёмной материи.
Ещё более захватывающая идея — самим создать частицы тёмной материи в ускорителе частиц, превратив энергию в массу по знаменитой формуле Эйнштейна
— Европейский совет по ядерным исследованиям.
ЦЕРН был основан в 1954 году. Уже более полувека в нём исследуют элементарные частицы, в том числе с помощью коллайдеров (ускорителей).
В 1990 году учёный и ЦЕРНа Тим Бёрнерс-Ли придумал Всемирную паутину — технологию, позволявшую физикам ЦЕРНа быстро и легко обмениваться информацией. Сейчас эта «паутина» действительно стала всемирной, и очень многие не представляют себе жизни без неё.