Маркус Чоун - Чудеса обычных вещей. Что обыденная жизнь рассказывает нам о большой Вселенной

• Название: Чудеса обычных вещей. Что обыденная жизнь рассказывает нам о большой Вселенной
• Автор: Маркус Чоун
• Издательство: Ломоносовъ
• Жанр: Научпоп
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-91678-095-6

Маркус Чоун — британский ученый, журналист и писатель, один из лучших популяризаторов науки сегодняшнего дня. Мало кто умеет так, как он — просто, доходчиво, с легким юмором, — рассказать о сложнейших научных представлениях, будь то принципы квантовой механики или космологические концепции.

В своей новой книге «Чудеса обычных вещей» Маркус Чоун демонстрирует удивительный, обманчиво простой принцип знакомства с миром современной физики: он берет самые обычные вещи и явления и заставляет их рассказывать о тайнах мироздания, о загадках микро- и макромира.

Под пером Маркуса Чоуна обыкновенное оконное стекло повествует о вероятностях, управляющих Вселенной. Капелька крови на пальце, оставшаяся после укола, делится впечатлениями о процессах, происходящих в глубинах звезд. А заурядная электрическая лампочка и доски пола под ногами превращаются в парадоксальные, загадочные предметы, которые, оказывается, в принципе не должны существовать!

Маркус Чоун (р. 1959) — в прошлом радиоастроном, успешно работавший в Калифорнийском технологическом институте; ныне — постоянный автор журнала «Нью сайентист», теле- и радиоведущий, популяризатор науки.

---

Маркус Чоун Чудеса обычных вещей. Что обыденная жизнь рассказывает нам о большой Вселенной

Карен и Джо, с любовью.

Маркус

Вступление

В одном мгновенье видеть вечность,
Огромный мир — в зерне песка,
В единой горсти — бесконечность
И небо — в чашечке цветка.

Уильям Блейк. Из «Песен невинности»[1]

Идея этой книги проста: взять до боли знакомые черты обыденной жизни и показать, каким образом эти черты, в свете современных научных представлений, могут поведать нам глубочайшие истины о природе реальности; прочитать космические письмена на белой бумаге повседневности. Иначе говоря, если вспомнить слова Уильяма Блейка, увидеть «огромный мир в зерне песка». Или в падающем листе. Или в розе. Или же в ночном небе, усеянном звездами…

Например:

— ваше отражение в оконном стекле расскажет вам о потрясающих научных открытиях, о том, что в глубинах Вселенной все подчиняется случайности, а все происходящее в конечном счете не имеет причины;

— тот факт, что железо повсюду — и в машинах, на которых мы ездим, и в основе зданий, где мы работаем, и даже в крови, что бежит по нашим венам, — предполагает, что где-то в глубинах космоса должна иметься печь, раскаленная до температуры 4,5 миллиона градусов;

— тот факт, что на Земле нет пришельцев — ни праздно ошивающихся на улицах, ни летающих в небесах, подобно ангелам, ни материализующихся и дематериализующихся, как команда «Энтерпрайза», — говорит вам о том… Да, собственно, мы толком не знаем, о чем же он говорит. Быть может, мы — первый разум, существующий в нашей Галактике, даже во всей Вселенной, страдающий от ощущения космического одиночества из-за того, что на Земле не с кем больше поговорить. А может, сама Вселенная настолько опасна, что способна уничтожить любую расу, свободно гуляющую по космосу, прежде чем ей удастся подобраться к нам. Этот факт — отсутствие пришельцев — одно из тех повседневных наблюдений, для которых ваше объяснение, честно говоря, будет ничем не хуже моего.

Мысль написать о том, что окружающий мир может рассказать нам о Вселенной, пришла ко мне в тот период, когда, выпустив одну книгу, я занимался ее рекламой, а к следующей еще не приступил. Когда пишешь, ты пребываешь в состоянии «всё или ничего». В процессе работы я веду большей частью затворническую жизнь, и компанию мне составляют лишь мои золотые рыбки — Георг и Рег (была еще Лаура, но, к сожалению, пока писалась эта книга, она ушла в мир иной). Однако в короткий период между книгами — тот самый рекламный период — я, словно оправившись после болезни, постоянно бываю на людях, меня будто несет вихрь общительности. Навыки, требуемые для рекламы произведения, коренным образом отличаются от тех, которые нужны для написания книги. Когда я даю интервью радийщикам, в моем распоряжении всего несколько минут, за которые я должен сказать нечто такое, что засядет в умах слушателей. Выступая с публичными лекциями перед читателями, я отдаю себе отчет, что у большинства в аудитории, возможно, нет научной подготовки. И вот, во время одного из таких выступлений, я неожиданно для себя (хотя это была вполне очевидная вещь) осознал, что, беседуя с неспециалистами, я стремлюсь прицепиться к какому-нибудь повседневному наблюдению, а затем увязать его с серьезной физической проблемой, которой оно служит примером.

К примеру, в 2008 году на Эдинбургском международном фестивале науки мне нужно было высветить основной парадокс, который приводит нас к квантовой теории (это лучшее на сегодняшний день описание микроскопического мира атомов и их составляющих). Недолго думая, я указал на лампу накаливания, горевшую в аудитории, и объявил, что световые волны, исходящие из нее, примерно в пять тысяч раз больше, чем сами атомы. Затем я достал из кармана спичечный коробок и сказал: «Давайте вообразим, что я открываю этот коробок, а из него выезжает сорокатонный грузовик. Вот на что похож свет, изливающийся из лампочки».

А затем в один прекрасный день лампочка вспыхнула в моей собственной голове. Я задумался: почему бы мне не написать книгу, в которой каждая глава, опираясь на какое-нибудь простое ежедневное наблюдение, покажет, какая поразительная глубинная реальность скрывается за этим наблюдением? Вот так, простенько и со вкусом. Как же я не додумался до этого раньше? Внезапно я увидел, как все вещи, о которых я хотел написать, собираются в единое целое. Их словно бы соединила мощная связующая нить.

Я испытал невероятное возбуждение. Но тут же забеспокоился — не повторю ли я самого себя? Тем не менее у меня есть надежда, что, хотя я и возвращаюсь к вещам, о которых говорил в предыдущих книгах, например в «Волшебной печи» (1999) или в той, что называется «Квантовая теория не может вам навредить» (2007), на сей раз я сделаю рассказ более глубоким и представлю вещи в новом свете. Хороший пример этому — загадка, которой уже более четырехсот лет: почему ночью небо темное? Как и 99 процентов астрономов, я склонен был полагать, что чернота ночного неба говорит нам следующее: Вселенная не существовала вечно, а зародилась, и доказательство того, что все началось с Большого взрыва, было у нас перед глазами каждую ночь, на протяжении всей истории человечества, нам только не хватало смекалки, чтобы понять это. По-моему, я даже писал об этом в книге «Зарница Творения» (1993). Теперь же я понимаю, что полуночная тьма говорит нам совсем не об этом. Большинство астрономов не правы. И, как ни странно, первым из всех людей на свете, кто уловил проблеск истины, был Эдгар Аллан По.

Еще одна тема, к которой я здесь возвращаюсь, с тем чтобы сказать больше и лучше, — бесконечное разнообразие мира, в котором мы живем. В конечном счете этим разнообразием мы обязаны принципу Паули, который запрещает электронам сидеть друг на друге и, таким образом, отвечает за то, что существует много видов атомов, а не только один. Я знал, что в книге «Квантовая теория не может вам навредить» мое объяснение было неполным. Я сумел показать, как природа позволяет двум, казалось бы, неразличимым частицам проявлять две отчетливо различимые манеры поведения: либо стадную, либо асоциальную. Затем я сообщил, что природа пользуется обеими возможностями. Частицы с определенным типом «спина» получаются асоциальными — например, электроны, — тогда как частицы с другим типом спина — допустим, как фотоны — ведут себя как стадо. Но вот что я не пояснил: какое, черт побери, отношение имеет спин к поведению, выбираемому частицей?! Я дал только половину объяснения. В свое оправдание могу сказать, что самому Вольфгангу Паули[2], предложившему принцип запрета в 1925 году, потребовались пятнадцать лет, чтобы объяснить, каким образом спин увязывается с «общественным» или «антиобщественным» поведением частиц. Лишь в 1940 году он сформулировал свою теорему о связи спина со статистикой. Поэтому я не считаю, что я так уж плох. Однако надеюсь, что здесь, в этом своем сочинении, я смог дать исчерпывающее объяснение — такое, какого не существует, насколько я знаю, ни в одной другой книге. Все это должно показать, что мое собственное понимание различных вещей и явлений постоянно развивается и что в моих книгах я не только пытаюсь поведать читателям то, что знаю, но и сам всячески стараюсь как можно лучше разобраться в этих вещах и явлениях, дабы удовлетворить собственное любопытство.

Да, я говорю о том, насколько важно для нас разнообразие природы и насколько значительна картина темного ночного неба, но помимо этого я рассуждаю и о другом: сложность нашего мира сообщает нам не только то, что Бог играет в кости со Вселенной (у Эйнштейна эта идея вызывала глубокое отвращение), но также то, что, если бы Он этого не делал, никакой Вселенной не было бы вообще. Я также размышляю о том, как получилось, что однонаправленность времени — причина, по которой мы становимся старше, а не молодеем, — возникла, судя по всему, тогда же, когда «включилась» гравитация, — примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Это открытие совершил американский астрофизик Ларри Шульман (р. 1941), пока я писал свою книгу. И еще я описываю открытие Стивена Хокинга, также сделанное, пока я работал над этой книгой: тот факт, что мы живем в не-квантовом мире, в мире, в котором ни один человек никогда не пройдет сквозь две двери одновременно, подразумевает, что в прошлом наша Вселенная претерпела взрывное, сверхбыстрое расширение. Это, безусловно, одно из самых поразительных заключений, к которым нас подталкивает повседневная практика, и вместе с тем оно подчеркивает, насколько уникален гений Хокинга. В книге есть еще много чего другого, однако вступление и так получилось слишком длинным. Надеюсь, вы получите удовольствие от чтения.