Еще одна константа

Мы еще в школе привыкли, что в уравнения многих физических законов входят в виде числовых коэффициентов так называемые фундаментальные постоянные, или мировые константы. Но в природе наряду с упорядоченностью, гармонией всегда есть беспорядок, мир случайных событий. Ударьте, допустим, по кирпичу молотком. Любой скажет, что в том, как он треснет, расколется, нет закономерности. Тут все зависит случайным образом от удара.

Но вот эксперименты, проведенные недавно говорят об обратном. Правда, ученые не били молотком по кирпичу, а изучали длительную прочность различных материалов. При этом они обратили внимание на странное повторение результатов. Независимо от материала, быстрое разрушение любого образца начиналось при деформировании всякий раз после того, как отношение размеров трещин к расстоянию между ними приближалось к значению 3,5. Случайность? Работы ученых показывают, что здесь действует не случайность, а некоторая четкая закономерность. Были проанализированы размеры кусков горной породы, раздробленной подземными взрывами, частиц торфа, измельченного различными способами, размеры блоков земной коры, полученные с помощью съемок из космоса.

И во всех случаях оказалось, что существуют «преимущественные» размеры тех частей, на которые распадается целое — твердый материал. Причем найденные величины этих преимущественных размеров складываются в иерархический ряд, описываемый геометрической прогрессией с знаменателем, близким к 3,5.

Такое же соотношение было обнаружено и в распределении масс и размеров малых тел Солнечной системы — спутников и астероидов. Говорит ли это о том, что астероиды — остатки распавшейся когда-то планеты или, наоборот, на наших глазах образуется новая планета? Ведь объединение, консолидация отдельных частиц в крупные блоки тоже может происходить по закону геометрической прогрессии.

Почему же материалы с самыми различными физико-химическими свойствами ведут себя так сходно, причем независимо от масштаба явления? Надежных объяснений пока нет. Высказывается предположение, что приблизиться к пониманию причины можно, рассматривая твердый материал как систему отдельных элементов, находящихся каждый в своем энергетическом состоянии — от стабильного до неустойчивого. Когда происходит деформирование, то есть при поступлении энергии извне и взаимодействии элементов друг с другом, их свойства так же, как и свойства всей системы, будут изменяться. Эти изменения, приводящие к неустойчивости системы, носят сходный характер для любых масштабов. Но в таком случае непонятно, откуда берется «первичный» масштаб?

Новая постоянная нашла неожиданное применение и в геологии. На нашей планете то поднимались и опускались континенты, отступало и наступало море, периодически менялся климат. Глобальные циклы, менявшие лик планеты, состояли, в свою очередь, из более коротких периодов, а те — из еще более кратковременных. Соотношение между ними также близко к 3,5.