Краткая теория времени - [3]
В середине университетского обучения я почувствовал, что я в тупике, почувствовал горечь от того, что мечты, охватившие было половину планеты, вот-вот развеются. У меня не было никаких мыслей насчет того, что делать со своей жизнью дальше. Взять курс на восхождение по социальной лестнице, зарабатывать деньги и подбирать крохи власти – такие перспективы внушали лишь тоску. Это не для меня. Но оставался целый мир, который я мог исследовать, и за облаками мне виделись бескрайние просторы.
Я уже имел дело с научными исследованиями и открыл в них пространство свободы, простор для приключений, столь же необычайных, сколь и древних. До тех пор я учился ради экзаменов и, главное, ради отсрочки от службы в армии. Но постепенно предмет изучения начал меня интересовать, а вскоре и вовсе захватил.
На третьем году изучения физики в программе появляется «новая» физика, то есть науки XX века: квантовая механика и общая теория относительности. Это были завораживающие идеи, чрезвычайно важные революции в научном знании, которые изменяли само ви́дение мира и опрокидывали старые представления, включая те, что считались наиболее устоявшимися. Благодаря им понимаешь, что мир не таков, каким мы его видим. Учишься смотреть на вещи совсем другими глазами. Отправляешься в чудесное путешествие в области мысли. Так я перескочил с прерванной культурной революции на продолжающуюся революцию в мышлении.
Посредством науки я открыл для себя образ мыслей, который сначала устанавливает правила, в рамках которых понимается Вселенная, а потом преображает эти правила. Этот свободный поиск познания меня очаровал. Подталкиваемый собственным любопытством и еще, возможно, тем, что Федерико Чези, друг Галилея и визионер-пророк современной науки, называл «естественным желанием знать», я погрузился, сам того не замечая, в вопросы теоретической физики.
Мой интерес к ним возник, таким образом, в силу случайности и под воздействием любопытства, а не в результате сознательного выбора. В лицее мне хорошо давалась математика, но что меня больше всего привлекало, так это философия. Если в университете я решил изучать не ее, а физику, то лишь потому, что, испытывая презрение к общепризнанным учреждениям, считал философские проблемы слишком важными, чтобы обсуждать их на занятиях.
Итак, когда моя мечта о строительстве нового мира разбилась при столкновении с реальностью, я влюбился в науку, говорившую о бесконечном множестве новых миров, которые еще предстояло открыть, и дававшую мне возможность двигаться по свободному и светлому пути исследований всего того, что нас окружает. Наука стала для меня компромиссом: я не отрекался от желания перемен и приключений, она позволяла мне сохранить свободу мыслей и быть собой, минимизируя для меня конфликт со средой. Даже более того, я участвовал в том, что люди вокруг одобряли.
По-моему, в немалой степени интеллектуальный труд или творческая деятельность основаны на подобном маневре. Они дают прибежище тем, кто иначе пошел бы против норм общества. В то же время общество нуждается в людях такого типа, поскольку его состояние – динамическое равновесие: на него действуют, с одной стороны, силы, которые отвечают за его сохранение и стабильность и мешают беспорядку разрушить все, что уже построено, а с другой – желание перемен и жажда справедливости, которые стремятся ввести преобразования, заставляют общество развиваться и продолжать прогрессивное движение. Без этой воли к переменам цивилизация никогда бы не достигла того состояния, в котором пребывает сейчас. Мы по-прежнему поклонялись бы фараонам. На мой взгляд, любопытство и жажда перемен, особенно сильные в юности и проявляющие себя в каждом поколении, – это главный источник развития в обществе. Рядом с охранителями порядка, поддерживающими стабильность, но сдерживающими ход исторического развития, должны быть люди, живущие мечтой и устремляющиеся вперед, к открытию новых территорий, к оригинальным идеям, к необычным способам видеть и понимать реальность. Нынешний мир – результат мысли и созидательных усилий тех, кто был способен мечтать. Только новые сферы воображения могут породить будущее.
В этой книге рассказывается о нескольких этапах пути, который я прошел, следуя за своим любопытством и фантазией. Она об очаровании идей и о друзьях, которых я встретил на этом пути.
1. Необыкновенная проблема: квантовая гравитация
На четвертом курсе университета я наткнулся на статью английского физика Криса Ишема о квантовой гравитации. В статье говорилось, что остается нерешенной фундаментальная, лежащая в основании современной физики проблема, связанная с определениями времени и пространства, то есть базовых структур мира. Я с жадностью читал эту статью. Многого я не понял, но меня заворожил вопрос, освещенный в ней. Вот какова эта проблема в главных чертах.
Плачевное состояние фундаментальной физики
В великой научной революции XX века различается два крупных эпизода: с одной стороны, квантовая механика, с другой – общая теория относительности>[1]. Прекрасно описывающая микроскопический мир квантовая механика перевернула наше представление о материи. Теория относительности, точно объясняющая действие притяжения, радикально изменила наши познания о времени и пространстве. Эти две теории получили широкое подтверждение на практике и сделали возможным развитие современных технологий.
Карло Ровелли – итальянский физик-теоретик, специалист в области квантовой гравитации, автор нескольких научно-популярных книг. В “Сроке времени” он предлагает неожиданный взгляд на такой, казалось бы, привычный нам всем феномен, как время. Время, утверждает он, не универсальная истина, а иллюзия, это просто наше ощущение последовательности событий, их причинно-следственных связей. Время есть форма нашего взаимодействия с миром. Тайна времени, вероятно, в большей степени связана с тем, что такое мы сами, чем с тем, что такое космос.
«Карло Ровелли – это человек, который сделал физику сексуальной, ученый, которого мы называем следующим Стивеном Хокингом». – The Times Magazine Что есть время и пространство? Откуда берется материя? Что такое реальность? «Главный парадокс науки состоит в том, что, открывая нам твердые и надежные знания о природе, она в то же время стремительно меняет ею же созданные представления о реальности. Эта парадоксальность как нельзя лучше отражена в книге Карло Ровелли, которая посвящена самой острой проблеме современной фундаментальной физики – поискам квантовой теории гравитации. Упоминание этого названия многие слышали в сериале “Теория Большого взрыва”, но узнать, в чем смысл петлевой гравитации, было почти негде.
Карло Ровелли – физик-теоретик, внесший значительный вклад в физику пространства и времени, автор нескольких научно-популярных книг. Он работал в Италии и США, а сейчас возглавляет исследовательскую группу по квантовой гравитации в Марселе. «Семь этюдов по физике» мгновенно стали бестселлером в Италии и переведены на несколько десятков языков. В этой книге Ровелли кратко и увлекательно рассказывает о самых потрясающих открытиях революции, произошедшей в физике в XX веке, и о вопросах, все еще ждущих своего разрешения.
В последние годы вышла на передний рубеж науки и начала бурно развиваться физика элементарных частиц. Она ставит перед собой самую дерзновенную цель — познать наиболее сокровенные тайны природы, познать законы, управляющие миром, который не увидишь ни в какие микроскопы. Одни из этих законов уже познаны. Другие — наиболее таинственные, а потому и самые важные — ждут своего открытия. Эти открытия неразрывно связаны с поиском новых частиц. В последние годы «охота» за частицами приняла неведомый до сих пор размах.
Перед вами первая книга на русском языке, почти целиком посвященная остывающим реликтам звезд, известным под именем белых карликов. А ведь судьба превратиться в таких обитателей космического пространства ждет почти все звезды, кроме самых массивных. История открытия белых карликов и их изучение насчитывает десятилетия, и автор не только подробно описывает их физическую природу и во многом парадоксальные свойства, но и рассказывает об ученых, посвятивших жизнь этим объектам Большого космоса. Кроме информации о сверхновых звездах и космологических проблемах, связанных с белыми карликами, читатель познакомится с историей радиоастрономии, узнает об открытии пульсаров и квазаров, о первом детектировании, происхождении и свойствах микроволнового реликтового излучения и его роли в исследовании Вселенной.
Ученик великого Э. Ферми, сотрудник Ф. Жолио-Кюри, почетный член Итальянской академии деи Линчей Бруно Понтекорво родился в Италии, работал во Франции, США, Канаде, Англии, а большую часть своей жизни прожил в России. Бруно Понтекорво известен как один из ведущих физиков эпохи «холодной войны». В то время, как главы государств мечтали о мировом господстве, которое им подарит ядерное оружие, лучшие ученые всего мира боролись за «ядерное равновесие» и всеми возможными способами старались не разрывать прочные научные связи, помогавшие двигать науку вперед.
Эта книга поможет вам понять, как устроен окружающий мир и чем занимается физика как наука. Легким и неформальным языком она расскажет о физических законах и явлениях, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни.
Гравитационные волны были предсказаны еще Эйнштейном, но обнаружить их удалось совсем недавно. В отдаленной области Вселенной коллапсировали и слились две черные дыры. Проделав путь, превышающий 1 миллиард световых лет, в сентябре 2015 года они достигли Земли. Два гигантских детектора LIGO зарегистрировали мельчайшую дрожь. Момент первой регистрации гравитационных волн признан сегодня научным прорывом века, открывшим ученым новое понимание процессов, лежавших в основе формирования Вселенной. Книга Говерта Шиллинга – захватывающее повествование о том, как ученые всего мира пытались зафиксировать эту неуловимую рябь космоса: десятилетия исследований, перипетии судеб ученых и проектов, провалы и победы.
В книге, одним из авторов которой является известный американский физик Г. Гамов, в доступной и увлекательной форме рассказывается о достижениях на стыке физики и биологии. Данная книга рассчитана на учащихся старших классов и студентов начальных курсов университетов самых разных специальностей.