Разделяя материю на все более мелкие частицы, физики вдруг обнаружили нарушение закона сохранения массы. Оказалось, что масса целой элементарной частицы всегда меньше суммы масс частиц, ее составляющих.
Здравый смысл говорит нам: если мы разрежем яблоко пополам, то каждая половина будет в два раза меньше и легче целого плода. Сложим обе половины – и снова получим целое яблоко. И не может быть такого, чтобы каждая половинка весила больше целого яблока. Но это в макромире, а вот в мире элементарных частиц по-другому.
Например, протон состоит из трех кварков. А масса каждого кварка, по расчетам, во много раз превышает массу протона!!! Что же получается, «толстые, пухлые» кварки залезли в «худенький» протон? Именно так!
Впрочем, это неудивительно. В силу эквивалентности массы и энергии, доказанной Эйнштейном в теории относительности (Е = mс>2, где Е – энергия, m – масса, а с – скорость света), дефект массы[57], который явно выражен в примере с протоном и кварками, восполняется выделением соответствующего количества энергии.
В самом деле, из 1 грамма кварков, будь они у нас в руках, можно получить лишь 0,05 грамма протонов. Остальные 95 % массы кварков выделяются в виде огромного количества энергии, эквивалентной сжиганию 2500 тонн нефти!
Вот и получается: в микромире вместо старого принципа «большое состоит из малого» действует противоположный закон – «малое слагается из большого»!
Создав в 1915 году общую теорию относительности, Эйнштейн показал, что геометрические свойства пространства реального мира существенным образом зависят от того, как распределена в нем материя. Другими словами, было установлено: окружающий нас мир, подобно изогнутому листу бумаги, обладает кривизной, и эта кривизна связана с гравитационным полем.
В условиях гравитации (распределения массы с некоторой плотностью) пространство-время приобретает «кривизну», которая изменяет его свойства по сравнению со свойствами евклидового пространства. Словом, все определит плотность вещества.
Например, отношение длины окружности к ее радиусу, известное нам всем как число «пи», может меняться в зависимости от плотности материи. Если она достаточно велика, то это отношение может даже стать равным нулю! То есть изучаемая система превратится в точку.
В 1922 году ленинградский ученый Александр Александрович Фридман, анализируя выведенные Эйнштейном уравнения общей теории относительности, сделал сенсационное открытие. Он обнаружил, что уравнения Эйнштейна имеют решения, которые описывают полностью замкнутый мир. Под действием гравитации в отдельных участках Вселенной материя может «схлопнуться», образовав самозамкнувшееся пространство [5].