Независимый бостонский альманах

“ЛАНДШАФТ ВСЕЛЕННОЙ” МЕЖДУ ЗНАНИЕМ И МЕЧТОЙ

21-03-2006

Валентин ИвановНедавно ко мне обратились с просьбой прокомментировать книгу Леонарда Сасскинда "Космический ландшафт: теория струн и иллюзия разумного начала". Я попытаюсь откликнуться на этот призыв, затронув не только собственно книгу Сасскинда, но тему существенно более широкую. Я совершенно согласен с Леонардом Сасскиндом в том, что существует водораздел в методах восприятия окружающего мира, только я бы передвинул начало этого водораздела чуть пораньше, чем у Сасскинда - к началу ХХ века. Забегая вперед, упомяну лишь главный тезис: начало ХХ века характеризуется тотальным кризисом в физике, который завершил фазу умозрительного восприятия мира и породил новый тип мышления, оперирующий объектами и их свойствами, которые не имеют прямых аналогов с привычными нам первичными образами и ощущениями поставляемыми нашими органами чувств. Известное ленинское определение: "Материя есть то, что, действуя на наши органы чувств, производит ощущения", следовало решительно выбросить на свалку, чтобы сохранить способность понимать смысл новых явлений и понятий, порождаемых этой самой объективной реальностью.

Как то, готовясь к одной из лекций, я составил небольшую табличку, которая отражает некоторые, наиболее существенные этапы эволюции воззрений на природу материи. Эту табличку я попытаюсь немного прокомментировать.

Автор

год

Суть открытия
Левкипп,Демокрит

V в до н.э.

Атомистическая гипотеза
Дальтон

1803

Закон кратных отношений для реакций газов
Эйнштейн

1905

Броуновское движение
Резерфорд

1911

Планетарная модель атома
Дирак

1928

Предсказание античастиц (позитрон)
Чедвик

1932

Ядро состоит из протонов и нейтронов
Вайнберг-Салам

1967

Теория электрослабого взаимодействия
Гелл-Манн

1969

Адроны и мезоны состоят из кварков

 

Обычно, излагая истоки атомистической гипотезы, в школьных учебниках упоминают Демокрита (460-370 гг до н.э.), как одного из величайших гениев древности, энциклопедиста, соразмерного по таланту с такими титанами как Платон и Аристотель. Диоген Лаерций (III в. н.э.) называет 7О его сочинений, в которых были освещены вопросы философии, логики, математики, космологии, физики, биологии, общественной жизни, психологии, этики, педагогики, филологии, искусства, техники и другие. Хотя собственно идея о существовании мельчайших, неделимых кирпичиков, из которых состоит все сущее, принадлежит учителю Демокрита Левкиппу, талантливый ученик внес в изначальную мысль столь много, что именно за ним и закрепилась слава основоположника.

Вот какую справку дает нам Интернет по поводу учения Демокрита об атомах (http://mathem.h1.ru/demokrit.html): Согласно Демокриту в мире существуют лишь два начала - пустота и атомы. Пустота безгранична. В пространстве во всех направлениях беспорядочно носятся атомы. Моделью их движения были для Демокрита пылинки, пляшущие в солнечном луче. Атомы обладают выпуклостями, углублениями, крючковатыми зацепками, благодаря которым они могут при столкновениях сцепляться, образуя более или менее устойчивые соединения. Сцепление большого числа атомов вызывает возникновение огромных вихрей, которые в конечном счете приводят к образованию миров. Причем более крупные атомы движутся в центр космоса, образуя Землю, а более мелкие стремятся к периферии. Земля же имеет форму барабана с вогнутыми основаниями; в начале она была невелика и вращалась вокруг своей оси, но потом, став плотнее и тяжелее, перешла в неподвижное состояние”.

Нас здесь будут интересовать не столько детали теории гениального грека, сколько метод его “познания”, для иллюстрации которого я все же добавлю описание некоторых важных, на мой взгляд, деталей. Во-первых, атомы отличаются друг от друга размерами и формой. Есть совершенно сферические, продолговатые, плоские, гантелеобразные и прочие. Самые тонкие из них могут проникать куда угодно, это атомы души. Атомы огня колючие и угловатые. Во-вторых, атомы, по-определению, неделимы, но не элементарны, так как имеют дополнительные части – крючочки, которыми зацепляются друг за друга. В связи с этим возникает ряд интересных вопросов: Сколько крючочков у разных атомов? Что если один или несколько крючочков обломаются при многократных сцеплениях и расцеплениях? Существуют ли “совершенно новые” атомы со всеми целыми и хорошо заостренными крючочками и “старые, потертые атомы”, которые вяло сцепляются друг с другом по причине частично обломанных или затупленных крючочков? Вы сами легко можете продолжить список этих интересных для всякого исследователя вопросов. В-третьих, разнообразие атомов у Демокрита бесконечно, что является достаточно странным для претендентов на базовые кирпичики всего сущего. Скажем, уже во времена Демокрита гораздо более популярной являлась теория происхождения всего сущего из композиции всего четырех основных стихий в нужных пропорциях: воздуха, воды, земли и огня.

Я полагаю, что никто из читателей особенно не удивится, если я выскажу гипотезу о том, что и сама идея атомизма, и все ее многочисленные детали Демокритом высосаны из пальца, ибо никакие данные того времени не могли подтвердить или опровергнуть любую из выдуманных им деталей столь удивительной теории. Нам еще повезло, что древние греки разбавляли свое вино водой наполовину. Если бы Демокрит употреблял более крепкие напитки, а в особенности если бы он покуривал грибки, рекомендованные доном Хуаном, хорошим приятелем Карлоса Кастанеды, клянусь, его теория была бы намного красочней и интересней.

Проживай я в эпоху мрачного средневековья, после доброй порции рейнского вина в приличной таверне, я бы построил теорию, в которой все элементарные составляющие вещества – это черти с рогами, которые отличаются друг от друга не только длиной и количеством рогов, но и шерстистостью, которая при обильном выделении пота путем прилипания значительно увеличивает роговую и хвостовую” составляющие сцепляющей силы атомов. Доброму католику должно быть хорошо известно, что при смешивании многих, на первый взгляд достаточно добропорядочных веществ выделяются жутко зловонные газы, что с очевидностью подтверждает простую лемму: это черти пер..., прошу прощения, мадам,- “газоотделяют” свою наиболее вредную сущность. Не возводите гневно очи, добрый падре! Я Вас хорошо понимаю. Вы спрашиваете: “Если Господь создал весь сущий мир, как мог он основу сущего создать из чертей?”. Я Вам отвечу, добрый господин, что я и не утверждал, будто ВСЕ СУЩЕЕ состоит из одних чертей. Едкий хлор и особенно сера – несомненно! А как же ладан и ароматические эссенции? Вот где добрые ангелы с белоснежными крыльями несут свою трудную службу на благо всех достославных христиан. А все вонючее от дьявола, провалиться мне на этом месте, если я хоть толику погрешил перед святой истиной.

Однако, вернемся к более современным концепциям познания мира. Собственно познание начинается с задавания вопросов. Кто-то весьма мудро заметил, что правильно сформулированный вопрос наполовину содержит в себе ответ. Я полагаю, что все многообразие вопросов можно свести к трем их основным типам. Первый, самый элементарный вид вопроса выражается словом ЧТО: Что это? (к объекту); Что происходит? (к явлению). Эти вопросы – классификационные. Ответить на них, значит среди всей нашей системы знаний найти правильную полочку, куда и следует положить новый объект или явление, предварительно наклеив на него классификационный ярлычок. Качественное описание объекта, объяснение “на пальцах” сути явления осуществляется путем перечисления его свойств, а также нахождения на полочках уже известных объектов и явлений со сходными свойствами. Пример: “ЧЕРЕПАХИ отряд пресмыкающихся. Имеют (исключая кожистую черепаху) костный панцирь, срастающийся с позвонками и ребрами. 12 семейств, в т. ч. пресноводные черепахи, сухопутные черепахи, морские и др.; ок. 230 видов”. Кто скажет, что такой ответ не содержит никаких знаний об объекте? Однако, этот тип ответа отражает, как правило, научно-популярный уровень, не требующий специальных знаний.

Второй тип вопросов выражается словом КАК. Ответ на него требует построения логической или математической модели, содержащей количественное описание связей параметров самого объекта со свойствами или параметрами других объектов или явлений окружающего мира. Это уже уровень специалиста, который должен владеть аппаратом формального преставления свойств объекта и его связей, например, аппаратом дифференциальных уравнений. Здесь мы употребим “умный” термин – феноменологическая модель. Смысл же его достаточно прост. Исследуя, к примеру, свойства воды, мы по отношению к каждому из видов деятельности с этим объектом можем измерить внутренне присущие ему свойства: вязкость, плотность, электропроводность, теплоемкость и т.п. Все эти многочисленные данные можно представить графиками зависимостей одних параметров от других при ограничениях на свойства остальных параметров. Например, зависимость вязкости жидкости от температуры при постоянном давлении дает нам полезную информацию для проектирования сложных машин, в которых вода является теплоносителем. В большинстве таких случаев на практике нам совершенно не понадобятся знания об атомно-молекулярной структуре воды, ибо в феноменологических моделях вода выступает как некая сплошная среда, снабженная набором вышеуказанных физических констант.

Самый сложный из вопросов выражается словом ПОЧЕМУ. Ответ на этот вопрос раскрывает причинно-следственные связи объектов и явлений. Связи по горизонтали отражают свойства взаимодействия данного объекта с другими, которые могут менять какую-либо характеристику объекта, но не его структуру. Связи по вертикали устанавливают причину появления данного объекта и возможности превращения его в какие-то другие объеты вследствие взаимодействий. Например, мы можем спросить: “Почему у фосфора температура плавления 44 градуса, а кипения – 282 градуса?”. Ответить на этот вопрос без знания атомной структуры данного вещества невозможно. Построение подобной структуры требует выделения и обоснования системы постулатов, на которых основывается теория строения атомов, поэтому такие модели называют аксиоматическими. Их создание – привилегия мета-специалистов (теоретиков).

В качестве курьезного примера построения методологии знания приведу следующий случай. Более 30 лет тому назад мне в руки попалась научно-популярная книжка профессора А.И. Китайгородского, на первых страницах которой уважаемый профессор физики разъясняет, как следует правильно формулировать ответы на экзаменах. Задают, скажем, вопрос: “Почему тела при нагревании расширяются”? Многие студенты бойко начинают объяснять, что температура тела – это средняя кинетическая энергия его атомов. Чем выше температура, тем сильнее атомы толкают друг друга в случайных столкновениях, “раздвигая таким образом среднее расстояние между ними. –Неверный ответ,- вопиет профессор,- правильный ответ должен быть: “потому что это фундаментальное свойство материи”. Прочитав сие, я на некоторое время впал в ступор, ибо, по моему разумению, таким образом профессор Китайгородский дал универсальный ответ на ВСЕ вопросы, имеющие отношения к природе. –Почему протоны ядра, имеющие одинаковые положительные заряды, не разлетаются друг от друга со страшной скоростью? Вы говорите: “Потому что силы ядерного взаимодействия их с нейтронами компенсируют электромагнитное расталкивание”? –Двойка Вам, неуч. Правильный ответ: “потому что это фундаментальное свойство материи”. Видите, как все просто!

Если упоминания о Демокрите еще не утомили Вас, читатель, позвольте мне еще раз вернуться к нему и задаться вопросом: “Так гений он, предвидевший одну из фундаментальнейших истин за 24 века до первых ее экспериментальных подтверждений, или просто неуемный фантазер”? Простите меня, но я склоняюсь ко второй версии. За эти самые 24 века были сформулированы тысячи гораздо более правдоподобных гипотез и теорий, сведения о которых сохранились в древних свитках и манускриптах. По-моему, Демокрит – это случайный счастливчик, который выиграл миллион долларов в лотерею. Судите сами, в моей табличке указано, что лишь в 1803 году Джон Дальтон, исследуя состав окислов азота, открыл закон кратных отношений, согласно которому, если зафиксировать массу азота, то в различных условиях массы прореагировавшего кислорода относятся друг к другу как 1:2:3:4:5, что по современным данным соответствует образованию соединений N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5. Это было первым фактическим подтверждением гипотезы существования элементарных кирпичиков вещества атомов. Кратность же этих отношений предполагает, что таких кирпичиков не может быть бесконечно много, как у Демокрита, ибо в таком случае их массы могли относиться друг к другу в любом отношении. Другое существенное подтверждение было получено столетием позже при исследовании броуновского движения. Теория броуновского движения была построена А.Эйнштейном. Описание этого эффекта в школьных учебниках выглядит завораживающе просто. В обыкновенную воду следует добавить чернил и посмотреть на то, что происходит в микроскоп. Мельчайшие красящие частицы чернил испытывают случайный толчки и мечутся как мелкие жулики при облаве на одесской барахолке. Ясное дело, что толкать их могут, например, еще более мелкие объекты, невидимые под микроскопом. Подозрения падают опять на атомы, но строго доказать это удалось Жану Батисту Перрену лишь в 1908 году. Виртуозность техники этого эксперимента прекрасно описано в книге А.А.Матышева “Атомная физика. Ч.1”, изданной С-ПбГУ в 2004 г.

Открытие знаменитым российским химиком Д.И. Менделеевым периодической системы химических элементов в 1869 году несомненно является величайшим продвижением человеческой мысли в понимании свойств элементарных микрообъектов вещества. Это открытие заложило фундамент классификации элементов (отвечая на вопрос “Что?”) и прояснило множество ответов на вопрос “Как?”. Однако, оно породило больше новых вопросов типа “Почему?”, на которые никто, включая и самого Менделеева, не мог дать вразумительных ответов. Аксиоматика строения атома была неизвестна. Например, почему в классификации есть 8 четких периодов? Почему элементы 1-го и 7-го периодов наиболее химически активны, а элементы 8-го периода вовсе не вступают в химические реакции? Почему в 1-й строке таблицы не 8, а всего 2 элемента – водород и гелий? Почему атомные веса элементов имеют не точно кратные отношения? Изотопы, говорите? Но что такое изотопы? Были у Менделеева и явные заблуждения, в которых он довольно долго упорствовал. Мы-то с вами не читали оригинальные рукописи Менделеева, а Александр Матышев их читал, и потому не испытывает к величайшему русскому химику должного пиетета. К примеру, у Менделеева в таблице присутствовал “самый главный нулевой элемент.

Одной из важных вершин атомистики является планетарная модель атома Э. Резерфорда, представленная научному миру в 1911 г. Эта модель заменила собой прерыдущую модель Дж.Дж. Томсона “пудинг с изюмом”. Притягательным свойством этой модели является ее наглядность. Подобно планетам, вращающимся вокруг солнца, в модели Резерфорда легчайшие отрицательно заряженные частицы электроны вращаются вокруг тяжелого положительно заряженного ядра, состоящего из протонов, которые почти в 2000 раз тяжелее электронов. Заряды протона и электрона равны по абсолютной величине, а число протонов равно числу электронов, поэтому атом в нормальном состоянии электрически нейтрален. Еще один интересный факт приводится в школьных учебниках. Оказывается, атом практически пустой. Если бы атом был размером со здание Большого Театра, его ядро было бы размером со спичечную головку. В этой модели для нас нет никаких парадоксальных элементов. Соударение атомов и молекул происходит по тем же законам, что и соударение биллиардных шаров, с точным соблюдением законов сохранения энергии и импульса. С другой стороны, орбиты электронов напоминают орбиты планет, поскольку в обоих случаях движение происходит в центрально-симметричном поле. Даже формулы для сил, удерживающих планеты и электроны на орбите, сходны, с заменой притягивающихся масс планет и солнца на притягивающиеся заряды электронов и ядра. Существенная разница лишь в масштабах. Солнечная система доступна прямым наблюдениям в течение нескольких тысяч лет, в то время как увидеть атом совсем не просто из-за его крайней малости. И вот тут-то начинается пренеприятнейшая закавыка…

Прости меня, драгоценнейший читатель, если я с настойчивостью педанта рискну напомнить тебе хорошо известные или наоборот, давно и прочно забытые элементарные истины из школьного курса физики. Галилео Галилей (1564-1642), первый в истории человечества физик-экспериментатор сформулировал принцип относительности, носящий его имя. Согласно этому принципу, в природе существует один, специально выделенный тип движения, а именно – равномерное и прямолинейное движение, которое не может быть зафиксировано никакими экспериментальными измерениями внутри закрытой комнаты, поскольку это движение, называемое инерциальным, означает, что весь объем, движущийся инерциально, никак не взаимодействует со всем остальным миром. Если же таковое взаимодействие имеет место в любой форме, то на на наш объем или объект действует со стороны этого мира внешняя сила, происходит обмен энергией объекта с внешним миром, и движение уже не может оставаться равномерным и прямолинейным. Прекрасно! А теперь попытаемся применить этот принцип к движению электрона вокруг ядра. Орбита электрона замкнута, значит она не является прямой линией. Из этого следует, что электрон должен обмениваться энергией с внешней средой. Как же электрон может это сделать? Поскольку его удерживает на орбите электромагнитная сила, электрон должен излучать электромагнитные волны (фотоны). Надо сказать, что само явление излучения электронами фотонов хорошо известно и изучено. Называется оно синхротронным излучением. Излучая фотоны, электроны на орбите непрерывно теряют энергию, поэтому они требуют непрерывной подпитки, осуществляемой в ускоряющих промежутках циклических ускорителей.

Простите!- воскликнет дотошный читатель,- но ведь в таком случае и планеты, вращаясь вокруг Солнца по замкнутым орбитам, должны излучать гравитационные волны, вследствие чего они должны упасть на Солнце, а мы ничего такого не наблюдаем. И он совершенно прав: планеты обязательно упадут на Солнце, только не скоро – через миллиарды лет, если только человек своей неуемной деятельностью не поможет им сделать это намного раньше. Дело в том, что порция энергии, теряемая за один оборот, согласно теории, зависит от частоты вращения в 4-й степени. Для планет эти потери заметны за миллиарды лет, для электронов в накопительных кольцах за минуты, а для электрона в атоме... Простейший подсчет, который можно найти в том числе и в процитированной книге Матышева, показывает, что электроны любого атома должны упасть на ядро за время, меньшее чем 1 микросекунда. Словом, наш прекрасный мир должен за очень краткий хлопок недвусмысленно прекратить свое существование. Но ведь он продолжает существовать без каких-либо существенных изменений, пока мы тут с вами лясы точим, и девушки улыбаются все более и более загадочно – вот в чем парадокс, господа!

Было от чего ведущим физикам мира прийти в уныние уже в начале ХХ века. Я сознательно не стал здесь фокусироваться на еще более ранних парадоксах с измерением скорости света, которые в 1905 году привели к опубликованию специальной теории относительности А. Эйнштейном, поскольку на эту тему написаны горы книг, а опровергать Эйнштейна стало любимым занятием целой когорты людей, в той или иной мере сопричастных к физике. Впервые парадокс устойчивости атома был разрешен датским физиком Нильсом Бором в 1912 г. Так же как и в случае с теорией относительности, требующей парадоксального мышления, чтобы вообразить 4-мерное пространство-время вместо привычных и наглядных умозрительных объектов, идеи Бора требовали отказаться от старой, привычной логики, чтобы понять суть происходящего, ибо никаких аналогий с прежними наблюдаемыми конструкциями здесь не существовало.

Логика Бора была такова. Есть, господа, кроме привычного равномерного и прямолинейного движения еще один вид движения, также не требующий затрат энергии на его поддержание. Вспомним привычные нам качели. Если их подталкивать, согласуясь с ходом их естественного движения, то для компенсации потерь энергии, связанных с наличием трения, потребуются минимальные затраты. Если бы удалось трение свести к нулю, то качели качались бы вечно, вовсе не требуя затрат на поддержание движения. Проделаем с ними несколько мысленных экспериментов. Во-первых, качнем качели настолько сильно, чтобы им хватило энергии перескочить через самую верхнюю точку. Тогда они будут просто вращаться вокруг оси. Пассажира из люльке хорошо бы предварительно удалить или хотя бы пристегнуть, чтобы потом совесть не замучила. Второй шаг состоит в том, чтобы уменьшить трение, продумав оптимальный способ подвески люльки к оси вращения и поместив аппарат в вакуум, чтобы не заботиться о сопротивлении среды. То, что при этом получилось, в физике принято называть математическим маятником или осциллятором. Самое важное отличие движения осциллятора от инерциального движения состоит в том, что прямолинейное равномерное движение возможно с любой допустимой скоростью, а минимальная частота вращения осциллятора однозначно определяется произведением массы груза на длину маятника. Важно отметить, что свободные колебания осциллятора возможны не только с этой частотой, называемой основной, но и с кратными ей частотами, называемыми гармониками.

Теперь после всех наших предварительных рассуждений и мысленных экспериментов осталось сделать последний логический шаг, заметив, что вращающийся вокруг ядра электрон и есть осциллятор, а без затрат энергии он может вращаться лишь в том случае, если, сделав полный оборот, он придет в начальную точку в той же самой фазе, в которой он начал движение. Ясно, что теперь не каждая мыслимая орбита обладает таким свойством, а лишь те орбиты, на которых длина их кратным образом совпадает с длиной волны собственных колебаний осциллятора. Множество таких орбит образует дискретный спектр издучения при переходах электронов с одной орбиты на другую, который давно уже изучался экспериментаторами, но не находил никакого разумного объяснения. Лишь слегка усложнив модель Бора введением дополнительного параметра – собственного момента вращения электронов, называемого спином, мы получаем полную модель любого атома.

Что же наиболее парадоксального в рассуждениях Бора? То, что электрон должен быть волной. Позднее оказалось, что подобными волновыми свойствами обладают все элементарные частицы, а не только электрон. Модели таких “волн материи” были построены Луи де Бройлем, а длина волны оказалась обратно пропорциональна массе частицы. Не уловили парадоксальности? Тогда зайдем с другого конца. Классическим объектом для изучения движения в механике является камень или снаряд, положение которого (траектория) однозначно описывается значениями координат объекта как функции времени. А теперь подойдем к пруду и бросим этот камень на середину. Когда камень коснется поверхности воды, от него побежит волна, которая будет иметь идеально круговою форму, пока она не добежит до берега и не создаст смесь бегущих к берегу и отраженных от него волн. Вопрос на засыпку: “Где находится волна в данный момент времени?”. Не знаете? Правильно. И я не знаю, потому что вопрос бессмысленен. Волна не есть локальный объект, подобно камню, размерами которого можно пренебречь по сравнению с характерными размерами его траектории, считая камень точечным объектом.

Позвольте!- воскликнет сообразительный читатель, но в таком случае невозможно сказать определенно и где находится электрон, раз он обладает волновыми свойствами. И он будет совершенно прав, этот гениальный пацан, подобный Нильсу Бору, ставшему лауреатом нобелевской премии только за то, что он первым об этом догадался. Теперь осталось решить, как может электрон одновременно быть частицей (локальным объектом) и волной (не локальным объектом). А никак. К этому просто нужно привыкнуть, назвав сие явление корпускулярно-волновым дуализмом для пущей важности. Для того, чтобы объект обладал одновременно взаимноисключающими свойствами нужно еще немного поднапрячься. Оставаясь частицей, электрон оказывается не имеет траектории в старом, привычном для нас смысле, поскольку его волна” - это не совсем та волна, которую мы можем наблюдать на глади пруда, она – есть волновая функция, которая описывает лишь вероятность нахождения электрона в заданной точке. А вот если мы усредним распределение такой вероятности по объему, то мы получим воображаемую линию, которую можно условно называть траекторией объекта частица-волна. Круто, да, пацаны! Чтобы разобраться, тут нужен стакан... и не пустой... и, скорее всего, не один. Но это только сначала. После первого стакана тебе покажется, что ты уже что-то улавливаешь, а после третьего обычно вопросов просто не остается. Так вот физики мира и находили постепенно консенсус. И ведь ничего, привыкли со временем.

Вот, скажем, мой учитель по философии, незабвенный Игорь Серафимович Алексеев, как приучал нас к дуализму материи – объекта, который содержит одновременно свойства вещества (локального объекта) и энергии (не локального объекта)? Вообразите себе, что Вы варите гороховый суп. В начальной фазе Вы имеете кастрюлю, в которую наливаете воду (не локальный объект), ставите на печь и засыпаете в нее горох (дискретное множество локальных объектов). Сможете ли Вы определенно сказать: это - горох, а вот это – вода? Уверяю вас, что сможете, если вы не накурились предварительно тех самых грибков дона Хуана, о которых я уже упоминал здесь. Начинаем варить. Под действием температуры верхний слой горошины покрывается микротрещинками, в которые проникает вода, разрыхляя тем самым этот слой. По мере нагревания разрыхленный слой проникает все глубже, а затем от набухшей горошины отваливаются микрочастицы, и вода становится мутной от их наличия. Если долго кипятить, в конце концов вы получите совершенно однородную массу. Теперь снова спрошу вас: Это вода? –Нет,- ответите вы. –Может быть, это горох? –Тоже нет. Правильный ответ: “это материя, и притом вкусная”.

Теперь поняли суть метода? Трудность восприятия совершенно новых, необычных понятий объясняется свойствами человеческой психики, которая всегда ищет опору на то, что уже стало привычным и обыденным, используя для этого мощный механизм аналогий. Однако, с аналогиями есть такая беда, что, сопоставляя новый объект с каким-либо уже хорошо известным, мы по умолчанию наделяем этот новый объект всей совокупностью свойств старого объекта, в то время как любая аналогия имеет пределы разумного, за которыми эти свойства уже не имеют сходства. Так оказалось, что электрон - это вовсе не биллиардный шар, только маленький и заряженный, а нечто совсем иное, не имеющее зримых аналогов.

Общепринятым является, например, разделение знаний на обывательские (основанные на стереотипах, мифах и предрассудках) и научные (формализованные и аксиоматизированные). В качестве альтернативы научному знанию нередко сопоставляют веру в Бога или в неведомые космические силы, сверхразум и т.п. В таком случае величайшие ученые человечества, которые одновременно были и верующими людьми, часто вызывают нечто вроде снисходительного прощения: и у великих людей бывают мелкие недостатки и слабости. Чтобы проиллюстрировать, что связь между научным мировоззрением и верой не столь проста, я позволю себе прокомментировать некоторые интересные мысли из книги английского физика П. Девиса “Суперсила”, которая была опубликована издательством Glenister Gavin Ltd. в 1984 году (русский пер., М.: “Мир”, 1989). В этой книге автор, исследуя динамику развития Вселенной в начальные моменты после Большого Взрыва, упоминает, что плотность материи в начальный момент (~10-23 сек.) была столь высока, что сама материя представляла собой совершенно однородный энергетический бульон, в котором не было никаких отдельных объектов или частей, затем в этом расширяющемся бульоне побежала рябь первичных элементарных возбуждений, называемых X-частицами. По мере расширения и падения плотности энергии Вселенная прошла фазы рождения кварков, затем элементарных частиц и античастиц, потом появились атомы, молекулы, а далее из газовых туманностей стали образовываться звезды и планеты. На этапе существования однородного бульона не существовало пространства, поскольку не было отдельных частей. Из за отсутствия отдельных объектов не существовало и времени, поскольку время появляется только тогда, когда с чем-то что-то происходит. Раз нет времени, нет и причинности, поскольку связь между причиной и следствием подразумевает выстраивание последовательности событий во времени. Если это так, то в принципе нельзя установить причину образования Вселенной. Теперь осталось последнее логической звено. Две фразы: “Вселенная появилась в результате Большого Взрыва из ничего (точки)” и “Вселенную создал Бог одной своею непознаваемой человеком волей” - означают логически одно и то же, только сказанное разными словами для разного уровня понимания. Разница лишь в том, что смысл первой фразы более или менее понятен лишь современному образованному человеку, в то время как смысл второй был понятен и неграмотному пастуху 3 тысячи лет назад. Сами понимаете, за 3 тысячи лет существенным образом изменились и сами языки, и понятия, выражаемые этими языками, как элементами культуры, непрерывно создаваемой и модифицируемой человечеством. Может быть теперь атеистам станет понятнее, что Тора и Библия вовсе не были написаны темным и малопонятным языком. Просто за последние 2 тысячи лет понятия и слова, их выражающие, изменились радикально, а книги остались теми же. Образованные атеисты ведь тоже верующие люди, только они верят в такие смехотворные по своей ценности постулаты, к примеру, как “сумма углов треугольника в евклидовой метрике равна 180 градусам”.

Обратимся теперь к идеям, изложенным в книге Леонарда Сасскинда. Для начала процитируем небольшой отрывок из его интервью с Дж. Брокманом: “Постепенно физики и космологи приходят к тому, чтобы рассматривать наши 10 миллиардов световых лет, как исчезающе маленький "кармашек" громадной Мегавселенной. В это же самое время физики-теоретики предлагают теории, которые понижают наши привычные законы природы до крошечного уголка гигантского "ландшафта" математических возможностей. Этот "ландшафт" возможностей является математическим пространством, представляющим все возможные окружающие обстановки, позволяемые теорией. Каждая возможная окружающая обстановка обладает своими собственными физическими законами, элементарными частицами и константами природы. Некоторые окружения похожи на наш с вами уголок "ландшафта", но немного от него отличаются. В них могут существовать электроны, кварки и все обычные элементарные частицы, но гравитация может быть в миллиард раз сильнее. В других окружениях гравитация такая же как наша, но электроны тяжелее, чем атомные ядра. Третьи могут иметь сходство с нашим миром, за исключением интенсивной отталкивающей силы (называемой космологической константой), разрывающей атомы, молекулы и даже галактики. И даже размерность пространства не является неприкосновенной. Области "ландшафта" описывают мир 5,6,...,11 измерений”.

Скажите, уважаемый читатель, Вам не показалось, что между размышлениями о судьбах Вселенной современного физика-теоретика и упомянутыми в самом начале статьи теориями Демокрита об атомах с крючочками много общего? Скажем, безудержность фантазии, не стесняемая необходимостью как-то обосновать или хотя бы пояснить, в каком именно “кармашке” Вселенной гравитация в миллион раз сильней, и почему возможны только 10500 отличных друг от друга видов окружающей обстановки. Я еще понимаю, почему темной материи” в нашей Вселенной в 7 раз больше, чем обычной, а “темная энергия” вообще составляет 90% от полной энергии Вселенной. Тому есть уже не одно подтверждение. С одной стороны, существование “темной материи позволяет объяснить, почему по мере расширения Вселенной, скорость разбегания галактик не уменьшается, а наоборот возрастает. С другой стороны, “темная материя” позволяет объяснить столь сильное нарушение баланса между количеством частиц и античастиц во Вселенной, в то время как константа нарушения четности измеряется сейчас с большой точностью, и рекордные измерения как раз были проделаны в СЛАКе пару лет назад. Таким образом “темная материя” может взаимодействовать с обычной лишь силами гравитации и слабого взаимодействия, но не электромагнитным образом, потому она и оставалась “темной”, не видимой нашим глазам и оптическим приборам в течение столь длительного времени. Но вот крючочкам Демокрита я предпочел “рогато-хвостовое сцепление” чертей. Это уже вопрос эстетики, а не науки.

20 марта 2006 г.

Комментарии

Добавить изображение



Добавить статью
в гостевую книгу

Будем рады, если вы добавите запись в нашу гостевую книгу. Будьте добры, заполните эту форму. Необходимой является информация о вашем имени и комментарии, все остальное – по желанию… Спасибо!

Если у вас проблемы с кириллическими фонтами, вы можете воспользоваться автоматическим декодером AUTOMATIC CYRILLIC CONVERTER.

Для ввода специальных символов вы можете воспользоваться вот этой таблицей. (Латинские буквы с диакритическими знаками вводить нельзя!)

Ваше имя:

URL:

Штат:

E-mail:

Город:

Страна:

Комментарии:

Сколько бдет 5+25=?