Мы живем в «Матрице». Все кругом только кажется вечным и вещественным, но на самом деле все это неправда. Частицы, даже элементарные, отнюдь не постоянны и не незыблемы. Мы убедились в том, что в космическом вакууме частицы и античастицы создаются из ничего и почти тут же исчезают снова.

Во вселенной, где царит квантовая неопределенность, говорить о какой-то отдельной частице попросту бессмысленно. Лучше представьте себе огромный рой электронов, который неутомимо летит по вселенной единой массой. В целом – или квантово-механически – трудно сказать с уверенностью, где кончается один электрон и начинается другой. Вот мы и не будем этого говорить. А будем описывать «электронность» вселенной как поле.

Вселенная, даже если она на вид пустая, полна полей. Это слово вы, конечно, и без меня знаете, однако для физика оно напоено особым смыслом. Поле – это как джедайская Сила. «Она окружает и пронизывает нас, она связывает Галактику воедино». С некоторыми полями мы уже знакомы. Великий вклад в науку Джеймса Клерка Максвелла состоял в описании электромагнитных полей. Вот как об этом писал Эйнштейн:

Как всем известно, Эйнштейн показал, что электромагнитное поле – это не какая-то невидимая вязкая жижа, его можно разделить на частицы. Вы их знаете, это фотоны. Подобно тому как молекулы воды и волны на воде – это две стороны одной медали, фотоны и электромагнитное поле – два разных способа представить себе одно и то же. Какой мы его видим, зависит от контекста. При видимом свете – таком, к которому приспособлены наши глаза – мы можем пересчитать отдельные фотоны. Если длина волны больше, перед нами радиоволны. Однако на фундаментальном уровне это одно и то же.

На свете есть и гравитационное поле, и поля других фундаментальных сил. О них достаточно широко известно и часто говорят. А вот беседы об «электронном поле» слышишь довольно редко. Однако же мы в нем просто тонем.

Свое поле есть у каждой частицы. На самом простом уровне поле говорит вам, сколько частиц находится в той или иной области пространства и с какой скоростью они двигаются.

А если вам хочется стать искушеннее, представьте себе, что поле – это батут, на котором прыгает компания гиперактивных детишек. С каждым прыжком по батуту расходится рябь. Не отрывайте от нее взгляда. Если бы у нас были соответствующие математические формулы, чтобы описать эту рябь, она дала бы нам всю необходимую информацию о частицах, мельтешащих во вселенной – и об их плотности, и об импульсе, и обо всем прочем.

С практической точки зрения прыжки вверх-вниз в случае, скажем, электромагнетизма похожи на колебания электрона. На этом основана работа радиопередатчика.

Однако аналогия эта несовершенна. Батут – это двумерная поверхность, а мы живем в трехмерном пространстве. Если вы в состоянии точно представить себе, как трехмерный батут колеблется в четырехмерном пространстве, значит, вы – борг.

Бросьте в пруд горстку камушков, и вы увидите, что при помощи одной лишь интерференции возникших в результате волн можно получить крайне сложные узоры. Даже воображение напрягать не нужно. Все, что вы видите, – не более чем собрание колоссального количества электромагнитных волн, наложившихся друг на друга и спроецированных вам в глаза. Звук устроен точно так же за тем исключением, что его проецируют в уши.

На первый взгляд кажется, будто понятие поля не такое уж и важное. Подумаешь – ну, были у нас десятки разных фундаментальных частиц, берем и заменяем их десятками разных фундаментальных полей. Умничка, физика!

Однако в мире полей проявляются симметрии, которые на примере частиц увидеть невозможно. Нескольких простых полей достаточно, чтобы описать практически все частицы во вселенной.

Вы, возможно, полагали по наивности, будто нам понадобится 61 поле, по одному на каждый вид частицы, на цвет, спин и все прочее. Шестьдесят одно поле – это, конечно, очень много кропотливой работы, особенно если каждое из них подчиняется своему закону и все эти законы придется выводить. С другой стороны, разумно предположить, что частицы-правши и частицы-левши должны вести себя примерно одинаково, поэтому, возможно, нам удастся воспользоваться некоторыми полями по два раза и сэкономить усилия. Ну и еще стоить вспомнить идею Уилера, согласно которой позитрон выглядит точь-в-точь как электрон, движущийся обратно во времени. Электроны и позитроны – это одно и то же поле.

Иначе говоря, некоторые частицы так похожи друг на друга, что очевидно, что слеплены они из одного теста. Электроны и позитроны, частицы со спином вверх и со спином вниз – у них много общего: масса, общий спин, количество заряда. Так что нечего удивляться, если окажется, что все они представляют собой одно и то же поле. Можно исколесить множество дорог в попытках разведать, как выглядела бы вселенная, заполненная одним лишь электронно-позитронным полем.