eucariot (eucariot) wrote in chto_chitat,
eucariot
eucariot
chto_chitat

Category:

Брайан Грин. Элегантная Вселенная

Физика — это классно. Это ещё в школе мне стало понятно. Получение новых знаний сопровождается получением удовольствия — это для меня стало очевидно только после окончания ВУЗа, когда этому процессу уже начала мешать фатальная лень. Самообразование — вещь довольно сложная, ибо скучно и тяжело. Осилить математический анализ Фихтенгольца в одного сродни подвигу. Но мало кому нужны глубокие знания в интересующих предметах, если это не ваш профиль. Чтобы утолить свою жажду знаний, можно поверхностно коснуться интересующих вещей. В этой публикации приведу пример потрясающей книги, которая картинно расписывает теорию струн.
Физика дальше гидро- и электродинамики для меня всегда была мистической частью науки. За гранью понимания, здравого смысла этот мир сжатых измерений, фантастических нейтрино, вибрирующих суперструн кажется фантазией в голове писателя или учёного.

Книга Брайана Грина «Элегантная Вселенная» раскрывает эту тему во всей красе. Читая, я поражался законам нашего мира и тому, как же глубоко копнули учёные. Книга значительно проясняет ситуацию, отвечает на многие вопросы. Меня теперь не пугают суперструны, многомерные вселенные, горизонт событий чёрной дыры, М-теория и прочее. Я знаю кун-фу про частицы и античастицы, про бозоны и спины. Но количество вопросов не уменьшилось, а даже наоборот. Отвечая на один вопрос, автор ставит несколько новых, предлагая новые теории, предположения.
Книга просто доставляет. Огромное количество практических примеров для каждой теории, исторический факты, жизненные моменты учёных, обстоятельства некоторых открытий. Читать тем интереснее, что автор сам учёный и порою описывает события своей жизни и я, как читатель, понимаю, что он пишет не о чём-то отдалённом и мало ему знакомом, как какой-нибудь журналист или блогер, вроде меня, а как непосредственный участник.
Грин, как хороший учитель или преподаватель, всё может объяснить на пальцах. «Эрнест Резерфорд однажды сказал, что в действительности, если вы не можете объяснить результат на простом, не отягощенном специальными терминами языке, это значит, что вы не понимаете его по‑настоящему» Сравнения очень абстрактные и в первый момент кажется, что автора повело совсем не в ту сторону и вместо прояснения ситуации, аналогия начинает вас запутывать, потому что ей отводятся порою несколько абзацев. Но чудесным образом потом эти примеры прекрасно отражают сущность теории или предположения. Мне кажется, надо обладать некой долей гениальности, чтобы на таких простых примерах показать теорию струн. Например пример описания энергии, которую несут микроволны в печи. Приведу лишь небольшой отрывок, не раскрывающий ответ:
«В 1900 г. Планк высказал удивительную догадку, позволившую решить эту головоломку и принесшую ему Нобелевскую премию 1918 г. по физике2). Для того чтобы понять решение Планка, представьте себе, что вы вместе с огромной толпой людей, «бесконечной» по количеству, ютитесь в огромном и холодном ангаре, принадлежащем скаредному домовладельцу. На стенке установлен затейливый цифровой термостат, который регулирует температуру. Узнав, сколько домовладелец требует в уплату за отопление, вы потрясены. Если термостат установлен на 15° С, каждый должен платить домовладельцу по 15 долларов. Если он установлен на 16° С, каждый платит по 16 долларов и т. д. Вы понимаете, что поскольку кроме вас помещение арендует бесконечное число съемщиков, как только отопление будет включено, домовладелец станет получать бесконечную сумму денег.
Однако, более внимательно прочитав правила оплаты, вы обнаруживаете лазейку. Ваш домовладелец очень занятой человек, он не хсчет терять время на отсчитывание сдачи, особенно бесконечному количеству отдельных съемщиков. Поэтому он устанавливает следующую систему оплаты. Те, кто могут выплатить точную сумму без сдачи, платят строго по счету. Остальные платят столько, сколько могут набрать имеющимися у них купюрами, но так, чтобы не нужно было давать сдачи».

В прошлый раз, когда я писал о «Физике невозможного» мне несколько раз указали на «Элегантную Вселенную», как пример отличной научно-художественной публицистики, а «Физику невозможного» принижали. Бесспорно, я согласен, с первым утверждением, но, друзья, это книги разных несколько направлений. Если обсуждаемая сейчас призвана уменьшить пробелы в наших знаниях о теории струн, квантовой механике, принципах относительности, то «Физика невозможного» рассказывает о практической неограниченности возможностей человека и науки. Её целью не было раскрыть завесу над теорией струн, но её аппарат и инструменты понадобились Митио Каку для объяснения некоторых невозможностей. Впрочем в таком восприятии книги мог быть виноват и я сам, уделив факту описания теории много внимания. Обе книги по-своему ценны и интересны.

«Элегантная Вселенная», несмотря на свой внушительный объём (300 страниц) остаётся интересной и ненапрягающей (в плане техничности или интересности, а не напряжения мозгов) вплоть до последних глав. Там начинается уже довольно специфичная речь. Чтобы её понять, нужно вчитываться и обладать некоторым общим, но чуть более глубоким пониманием теории. Мне здесь пришлось сделать усилие, чтобы дочитать и понять написанное. Но ещё большее усилие пришлось сделать позже на последних страницах, где очень развёрнуто и пространно описывается будущее нашей науки, какое оно неопределённое. Есть ли некая общая теория или нет и насколько современная наука готова к революциям.

В целом чтиво более, чем интересное и, если вам не безразличны схемы функционирования нашего мира, то ещё и полезное.
Под конец хотелось бы привести несколько крайне абстрактных построений автора этой книги:
«Жизнь в Линляндии сильно отличается от той, к которой мы привыкли. Например, знакомые нам тела просто не могут поместиться в Линляндии. Сколько бы усилий вы ни прилагали, пытаясь изменить форму тела, вам ничего не удастся сделать с тем очевидным фактом, что у вас есть длина, ширина и высота, т. е. пространственная протяженность в трех измерениях. В Линляндии нет места для таких экстравагантных конструкций. Хотя ваш мысленный образ Линляндии может быть по‑прежнему связан с длинным, похожим на нить объектом, существующим в нашем пространстве, вспомните, что вы должны думать о Линляндии как о вселенной – это и есть вселенная. Как обитатель Линляндии вы должны помещаться в ней. Попробуйте представить себе это. Даже если у вас будет тело муравья, вы не поместитесь в вашу вселенную. Вы должны сплющить ваше муравьиное тело, чтобы оно выглядело подобно телу червяка, а затем сдавливать его еще и еще, пока у него совсем не останется толщины. Чтобы жить в Линляндии, вы должны быть существом, у которого есть только длина.
Теперь представьте, что у вас есть по глазу на каждой стороне вашего тела. В отличие от глаз человека, которые могут вращаться в глазницах, чтобы иметь обзор в трех измерениях, ваши глаза, глаза линляндца, навсегда зафиксированы в одном положении, каждый из них направлен вдоль единственного измерения. Это не является анатомическим ограничением вашего нового тела. Нет, вы и все другие линляндцы понимаете, что поскольку в Линляндии только одно измерение, здесь просто нет другого направления, в котором могли бы смотреть ваши глаза. Вперед и назад – вот и все направления, которые существуют в Линляндии».

«Самая счастливая идея Эйнштейна объясняет, как сделать это. Чтобы понять ее, вообразим, что сейчас 2050 г. и вы являетесь главным экспертом ФБР по взрывчатым веществам. К вам обращаются с отчаянной мольбой срочно исследовать объект, который, по‑видимому, является бомбой изощренной конструкции, заложенной в самом центре Вашингтона. Поспешив на место действия и осмотрев бомбу, вы видите, что сбылись ваши самые худшие предчувствия – бомба является атомной и имеет такую мощность, что даже если поместить ее глубоко под землю или на дно океана, последствия от взрыва будут опустошительными. После внимательного изучения детонирующего устройства вы видите, что обезвредить его невозможно и, более того, оно содержит защиту нового типа. Бомба смонтирована на весах. Как только показания весов изменятся более чем на 50 % от того значения, которое они показывают сейчас, бомба взорвется. Изучив часовой механизм, вы видите, что в вашем распоряжении осталась всего неделя. От ваших действий зависит судьба миллионов людей – что же делать?
Итак, смирившись с тем, что на земле и под землей нет безопасного места, где можно было бы взорвать бомбу, вы приходите к выводу, что остается только один выход: необходимо запустить ее в космос, где взрыв не причинит ущерба никому. Вы высказываете эту идею на совещании вашей команды в ФБР, и почти немедленно молодой сотрудник перечеркивает этот план. «В вашем предложении есть серьезный изъян, – говорит ваш ассистент Исаак. – Когда устройство будет удаляться от Земли, его вес начнет уменьшаться, поскольку гравитационное притяжение со стороны Земли будет ослабевать. Это означает, что показания весов внутри устройства уменьшатся, что приведет к детонации задолго до того, как бомба удалится на безопасное расстояние». Прежде чем вы успеваете полностью осмыслить это возражение, в разговор вмешивается другой молодой человек. «На самом деле здесь есть еще одна проблема, которую нам следует обсудить, – заявляет ваш другой ассистент Альберт. – Она столь же важна, как та, на которую указал Исаак, но является более тонкой, поэтому следите внимательно за моим объяснением». Желая взять минуту на размышление, чтобы обдумать возражение Исаака, вы пытаетесь отмахнуться от Альберта, но если уж он начал говорить, остановить его невозможно.
«Для того чтобы запустить устройство в открытый космос, мы должны поместить его на ракету. Чтобы улететь в космическое пространство, ракета должна ускориться, поэтому показания на весах увеличатся, и взрыв снова произойдет преждевременно.Основание бомбы, которое стоит на весах, будет давить на весы сильнее, чем когда оно находится в покое. Это похоже на то, как ваше тело прижимается к сиденью автомобиля при разгоне. Бомба „вдавится" в весы точно так же, как ваша спина в спинку сидения. Под давлением показания весов увеличиваются, и это приведет к взрыву, как только увеличение превысит 50 %».
Вы благодарите Альберта за его комментарий, но мысленно откладываете его в сторону, поскольку по своим последствиям оно совпадает с замечанием Исаака, и безрадостно констатируете, что для того, чтобы убить идею, достаточно одного выстрела, и наблюдение Исаака, которое, несомненно, является правильным, уже сделало это. Без особой надежды вы спрашиваете, есть ли еще идеи. В этот момент Альберта посещает озарение. «Хотя, взвесив все еще раз, – продолжает он, – ваша идея вовсе не кажется мне безнадежной. Замечание Исаака о том, что сила тяжести уменьшается при подъеме в космическое пространство, означает, что показания весов будут уменьшаться. Мое наблюдение, состоящее в том, что ускорение ракеты при движении вверх заставит устройство давить на весы сильнее, означает, что показания весов будут увеличиваться. В итоге это означает, что в каждый момент следует поддерживать ускорение на таком уровне, чтобы эти два эффекта нейтрализовали друг друга! А именно, на ранних стадиях подъема, пока ракета ощущает полную мощь земного тяготения, она может ускоряться не очень сильно, так, чтобы оставаться в границах пятидесяти процентного допуска. По мере того, как ракета будет удаляться все дальше от Земли, а сила ее притяжения будет ослабевать, мы должны увеличить ускорение для того, чтобы скомпенсировать это ослабление. Увеличение показаний весов из‑за ускорения может быть сделано в точности равным уменьшению показаний из‑за ослабления гравитационного притяжения. Это означает, что в действительности можно сделать так, чтобы показания весов совсем не менялись!»

«Согласно этой радикальной гипотезе, пространство не является просто пассивной ареной событий во Вселенной; форма пространства изменяется под влиянием присутствующих в нем тел.
Это искривление, в свою очередь, влияет на другие тела, движущиеся вблизи Солнца, которые теперь будут перемещаться по деформированному пространству. Используя аналогию с резиновой пленкой и шаром для боулинга, можно сказать, что если мы поместим на пленку шарик и придадим ему начальную скорость, его траектория будет зависеть от того, присутствует ли в центре пленки массивный шар для боулинга. Если шара для боулинга там нет, резиновая пленка будет плоской, и шарик будет двигаться по прямой. Если шар для боулинга присутствует, он будет искривлять пленку, и шарик будет двигаться по искривленной траектории. Если мы придадим шарику соответствующую скорость и направим его в соответствующем направлении, он будет совершать периодическое движение вокруг шара для боулинга (если игнорировать действие сил трения), т.е. фактически «выйдет на орбиту». Наш язык способствует применению этой аналогии к гравитации.
Солнце, подобно шару для боулинга, искривляет структуру окружающего его пространства, а движение Земли, как и движение шарика, определяется этой кривизной. Если скорость и направление движения Земли имеют подходящие значения, она, подобно шарику, будет вращаться вокруг Солнца».

Интересного прочтения!
Tags: Г, Грин
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Comments allowed for members only

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 14 comments