Текст книги "Возвращение чародея"

Автор книги: Владимир Келлер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 16 (всего у книги 16 страниц)

Законы сохранения и симметрия мира

Одним из очень интересных вопросов для физиков последних двух поколений был вопрос: существует ли какая-нибудь связь между другими общими свойствами Вселенной и законами сохранения? Оказывается, существует, и самая непосредственная – она основывается на симметриях мира во времени и пространстве.

Первая из симметрий называется «однородностью времени»; неважно, когда начинается какой-либо физический процесс (если не обращать внимания на удобства экспериментатора): природа не изменится часом или годом позже против первоначального момента. Вторая и третья симметрии относятся к пространству. «Однородность пространства» означает, что законы физики одинаковы во всех местах Вселенной – на Земле, на Сириусе, в районе созвездия Лебедь и т. д. «Изотропность пространства» означает, что в пространстве все направления равноценны (этим, между прочим, пространство отличается от времени, у которого есть одно привилегированное направление – вперед).

Выяснилось, что из каждого указанного свойства симметрии вытекает «свой» закон сохранения. Как показала еще в 1918 году немка математик Эмми Нетер, из однородности времени следует закон сохранения энергии, из однородности пространства – закон сохранения импульса, из изотропности пространства – закон сохранения момента импульса.

А что, если вдруг окажется, что свойства пространства – времени не таковы, как мы предполагаем? Нарушатся ли в этом случае наши законы сохранения?

Правильный ответ здесь, вероятно, таков: могут «разрушиться» лишь старые формулировки; потребуются новые формулировки. Принципы сохранения останутся, только выраженные точнее. Или они перейдут из категории точных принципов в категорию приблизительных. И все равно будут отражать постоянное в природе.

Хороший пример – недавняя сенсационная история с опровержением так называемого закона сохранения четности.

Этот закон был открыт для частиц микромира, основываясь на признании однородности и изотропности пространства, взятых вместе. Такое сочетание приводило к «зеркальной симметрии» – предположению, что законы природы не изменятся, если заменить все явления на их зеркальные отражения. Это значит, что, «правое» и «левое» равноценны. Ситуация напоминает ту, как если бы мы посмотрели на свое отражение в зеркале и вдруг узнали, что перед нами не зеркало, а окно. Мы увидим собственного двойника, только все, что у нас справа, – у него будет слева, и наоборот. Он будет повторять все наши действия «зеркально» и даже не почувствует разницы от того, что живет в «зазеркалье».

Так, во всяком случае, предполагалось, пока два американских физика Ли Дзун-дао и Янг Чжэнь-нин не открыли в 1956 году, что природа в некоторых случаях прекрасно разбирается, где правая, а где левая сторона: зеркальный распад некоторых частиц вовсе не совпадал с распадом «по сю сторону зеркальной плоскости». В природе обнаружилась несимметрия.

Это было убийством старого закона сохранения четности. Собственно говоря, кризис до конца не преодолен и поныне. Все же напряжение значительно разрядилось. Этим физика обязана советскому ученому академику Льву Давидовичу Ландау.

Ландау высказал идею, согласно которой нарушение симметрии наблюдается лишь потому, что вещество рассматривается отдельно от антивещества, то есть вещества, состоящего из частиц, противоположных тем, из которых состоит вещество нашей части мира. Инвариантность (неизменность) законов физических явлений восстановится, если зеркальное отражение сочетается с заменой частиц на античастицы, то есть если будет произведена, как говорят физики, «комбинированная инверсия». Если идея Ландау верна, то наш «зазеркальный человек» должен состоять не из протонов, нейтронов и электронов, как мы и все тела нашего мира, а из антипротонов, антинейтронов и позитронов.

Исследование законов симметрии мира продолжается, а это значит, что далеко не закончен еще и «свод законов сохранения».

Будущее сулит интересные находки, и, как знать, сколько удивительных сюрпризов еще встретим мы на этом продолжающемся пути.

Возвращение чародея

Почему-то многие убеждены, что чем человек взрослее, тем меньше для него чудес. Чудеса, мол, остаются в сказках, а взрослому они ни к чему. Умудренные пережитым, наученные опытом и знаниями, люди не верят больше сказкам.

Нет утверждения ошибочнее. В действительности волшебный мир у взрослого богаче. Ибо не сказка, а окружающая природа – главная обитель чудесного. Разве жил на свете сказочник, который напридумывал бы столько удивительных миров, такие необыкновенные превращения, какие есть на самом деле!

Взрослеть – значит умнеть (во всяком случае, большей частью). А чем человек умнее, тем лучше видит не только свое знание, но и свое незнание. Притягательная сила непонятного увеличивается для него, тайна все настойчивее манит возможностью разгадки.

Ум – это свеча, озаряющая ночь Неведомого. Когда все ясно, ее можно бы и не зажигать: свеча горит ярко в ночи, а на фоне Солнца ее лучи тускнеют. Только так уж получается, что всегда «все ясно» одним лишь глупым: Солнце сидят и они, а безбрежная чернота окружающего пространства для них сокрыта.

Когда-то на Земле царило беспредельное всеведение. Чудес не было никаких. Для существ, живущих на Земле, все было элементарно просто: трава, вода, хищник, детеныш, которого надо защищать. Потом появился человек. С умения видеть ночь началось умение озарять ее лучами света и надежды. Человек оторвался от животных, научившись трудиться и удивляться призракам. И не в том суть, что они его пугали, а в том, что пробуждали в нем непокорный дух, стремление рассеять тени мрака.

Великая истина бытия в том, что все, что было с родом, так или иначе повторяется и с индивидом.

Человек раскрыл впервые осмысленно глаза, и тотчас к нему приходит добрый чародей. Как на заре веков, он вновь раскидывает над вспыхнувшим сознанием шатер волшебных грез. И вновь, как некогда перед отцом и дедом, переливаясь красками, проходят перед юным человеком картины дивных сказок, вновь зовут куда-то издалека родные голоса.

Нет, не в одной реальности – в Стране Несбыточного тоже – формируется человек. Три первые свои открытия делает он там: во-первых, что не сила, а находчивость сильнее; во-вторых, что закономерность правит миром и, в-третьих, что истина вечна, «давным-давно» ее уж знали.

Конечно, он этого еще не понимает. Но не о первом ли говорит обычная ситуация – бедный, но разумный успешно борется с могучим, но тупым! Не о втором ли – обязательная победа добра над злом. Не о третьем ли – убедительность для малыша морали сказки, придуманной, возможно, тысячу лет назад.

На добрую, подготовленную почву падают потом зерна научных истин: вектор «больше», чем скаляр; все строго следует естественным законам; человек правильно видит природу, и то, о чем он догадался раньше, стало составной частью истины на последнем рубеже.

Вот так и соединяются грезы с жизнью. Тот, кто поверил еще сказке, что сила в разуме, потом и вооруженный знаниями будет ценить не грубый натиск на природу, а умное ее преобразование. Второй закон всех сказок – «победа правильного над неправильным» – закон и жизни: где бы ни работал человек, он должен постоянно помнить это и стараться никогда ни в чем не совершать ошибок. Третья сказочная идея – «истина вечна» – уж не такая сказочная. Было бы иначе – каждому поколению пришлось бы заново открывать все истины науки: люди двигались бы не вперед, а, скорее, пожалуй, пятились к пещерам предков.

Наука не отвергает сказки, ока ее лишь дополняет, развивает и делает еще прекраснее. Наука – это та же сказка, но научившаяся читать, считать, потом и решать сложнейшие уравнения.

Чародей возвращается с наукой. Мир грез не иссякает для человека.

Кое-что обо всем этом я и рассказал в своей книге.

Я пытался, как мог, наделить душу юного читателя мечтами, разум – мыслями, а сердце – воспоминаниями.

Содержание

Как человек учился изучать природу

Бесстрашие ка заре… 5

Как ищут истину… 7

Великая сила «пустяков»… 11

Ненасытность науки… 14

Труднее или легче сегодня изучать науку?… 18

Ненасытность разума… 24

Открытия не умирают… 28

Наукой должны заниматься только честные, добрые люди… 31

Как приближенные представления о движении становились все точнее

Почерк природы… 36

Истинность предметных представлений… 40

Аристотель и Галилей… 44

«Быстрый разумом»… 48

Законы Ньютона… 49

«Покорный вектор» – величайшее изобретение человечества… 60

Тяготение в элементарном смысле… 69

«Вождь Великой Относительности»… 73

Ограниченность классической механики… 75

Как познавались законы и открывались тайники энергии

Путаница и разъяснение понятий… 80

Превращение энергии… 85

Красный цвет… 90

Три качества… 93

Спектр энергии… 98

Беспорядок, который нас пугает, а должен бы, напротив, радовать 111

Как в новых формах возродилось древнее учение о четырех стихиях

Облака – начало и примитив всего… 118

Твердое – первое состояние вещества… 126

Жидкое – второе состояние вещества… 132

Газообразное – третье состояние вещества… 138

Плазменное – четвертое состояние вещества… 140

Волшебный вкус квинтэссенции… 143

Как человеческая мысль преодолела барьер невидимого мира

Масштабные эффекты… 150

Три бесконечности учения о мерах… 156

В мире квантов… 157

С. И. Вавилов и предвидение открытий… 169

Рубиновая молния… 171

За символами математики… 185

Человек, теория относительности и космос… 190

Как законы сохранения подняли престиж неизменного в природе

Постоянное в потоке… 196

Галерея генералиссимусов… 199

Законы сохранения и симметрия мира… 202

Возвращение чародея… 204