Нереальная реальность. Путешествие по квантовой петле - [9]

Рис. 1.3. Альберт Эйнштейн

Как ему это удалось? Идея была на удивление простой. Ее мог бы найти любой, начиная с Демокрита, обладай он эйнштейновской проницательностью и необходимым знанием математики, позволяющим выполнить не самые простые вычисления. Вкратце суть идеи заключалась в следующем: если мы очень внимательно наблюдаем за мелкими объектами вроде пылинок или частиц пыльцы, которые окружены неподвижным воздухом или жидкостью, мы заметим, что они подрагивают, как бы пританцовывая. В результате они движутся случайными зигзагами и медленно перемещаются, постепенно удаляясь от стартовой точки. Такое перемещение частиц в жидкости называется броуновским движением в честь Роберта Брауна, биолога, который подробно описал его в XIX веке. Типичная траектория такой танцующей частицы изображена на рис. 1.4. Она выглядит так, будто крошечная частица получает случайные толчки с разных сторон. На самом деле она не «будто», а в действительности получает толчки. Она дрожит, поскольку сталкивается с отдельными молекулами воздуха, которые налетают на нее то справа, то слева.

Рис. 1.4. Типичное броуновское движение

Ключевая мысль состоит в следующем. Число молекул в воздухе колоссально. В среднем частица получает столько же толчков слева, сколько и справа. Если бы молекулы воздуха были бесконечно малыми и бесконечно многочисленными, воздействия толчков справа и слева уравновешивались бы и в каждый момент взаимно компенсировали друг друга, в результате чего частица не двигалась бы. Но конечность размеров молекул – тот факт, что имеется лишь конечное, а не бесконечное их число – приводит к возникновению флуктуаций (это ключевое слово). Иначе говоря, столкновения никогда не уравновешиваются точно, они сбалансированы лишь в среднем. Представьте на мгновение, что молекул очень немного и они велики по размеру: очевидно, пылинка будет получать толчки лишь изредка, сначала справа, потом слева… Между столкновениями она будет значительно смещаться в ту или другую сторону, подобно мячу, по которому бьют мальчишки, играющие в футбол. С другой стороны, чем меньше молекулы, тем короче становятся интервалы между столкновениями и тем лучше уравновешиваются толчки с разных сторон. А смещения пылинки становятся менее значительными.

Оказывается, проделав кое-какие математические выкладки, можно по величине наблюдаемых движений частицы определить размеры молекул. Как я уже упоминал, Эйнштейн сделал это в возрасте 25 лет. Из наблюдений за движением частиц пыльцы в жидкости и по расстояниям, на которые им удавалось переместиться от своей исходной позиции, он определил размеры демокритовских атомов – элементарных кирпичиков, из которых состоит вещество. Спустя 2300 лет он нашел доказательство гениальной идеи Демокрита: материя зерниста.

Природа вещей

Также людьми позабыт возвышенный будет Лукреций,

Только когда и сама сгинет однажды Земля.

Овидий[19]

Я часто думаю, что утрата работ Демокрита во всей их полноте – это величайшая интеллектуальная трагедия, вызванная гибелью древней классической цивилизации. Взгляните на список его трудов, приводимый в сноске[20]. Трудно не прийти в уныние, осознавая, что нами потеряна огромная часть древних научных представлений.

До нас дошли все труды Аристотеля, следуя которому восстанавливалась западная мысль, но ничего из Демокрита. Возможно, если бы сохранилось всё написанное Демокритом и ничего из трудов Аристотеля, интеллектуальная история нашей цивилизации сложилась бы благоприятнее…

Однако столетия доминирования монотеизма не оставили возможности для выживания демокритовского натурализма. Свертывание античных школ вроде тех, что процветали в Афинах и Александрии, а также уничтожение всех текстов, не согласующихся с христианскими идеями, было всеобъемлющим и систематическим в период жестоких антиязыческих репрессий после эдиктов императора Феодосия, который в 390–391 годах объявил христианство единственной и обязательной религией империи. Торжествующее христианство еще могло смириться с Платоном и Аристотелем, язычниками, верившими в бессмертие души и существование Перводвигателя. Но не с Демокритом.

Тем не менее существует текст, переживший катастрофу и дошедший до нас во всей своей полноте. Благодаря ему мы кое-что знаем об античном атомизме и, сверх того, можем почувствовать дух науки той эпохи. Это блистательная поэма De rerum natura («О природе вещей») древнеримского поэта Лукреция.

Лукреций твердо держится философии Эпикура, который был учеником ученика Демокрита. Эпикура больше интересовали этические, нежели научные, вопросы и ему недоставало демокритовской глубины. Местами он трактует атомизм Демокрита несколько поверхностно. Но в целом его представления о естественном мире соответствует представлениям великого философа из Абдеры. Лукреций переложил в стихотворную форму мысли Эпикура и атомизм Демокрита, благодаря чему часть этой глубокой философии была спасена от интеллектуальной катастрофы Средних веков. Лукреций воспевает атомы, моря, небеса и природу. В своих блестящих стихах он формулирует философские вопросы, научные идеи и изысканные аргументы.