Основы реальности. 10 фундаментальных принципов устройства Вселенной - [63]

Я очень старался подчеркнуть: наука учит нас тому, что есть, а не тому, что должно быть. Наука может помочь нам достичь выбранных целей, но не выбирает цели за нас. Тем не менее в послесловии я бы хотел проложить мостик между цельным взглядом на мир, который приобрел наш герой, и нравственной позицией. Их связь не будет научно доказана. Ее ценность — в гармоничности.

Как известно, взгляды на мораль со временем изменились — здесь я говорю с позиции представителя американской культуры начала XXI века. Основываясь на согласии и опыте, люди постепенно отказались от старых взглядов и приняли новые. Таким образом, будет справедливо сказать, исходя из опыта и консенсуса, что новые взгляды — улучшенные варианты старых. Многие люди в древности считали рабство само собой разумеющимся, но теперь оно осуждается почти повсеместно, как и расизм, сексизм, агрессивный национализм и жестокость к животным. Общая тенденция этой нравственной эволюции — расширение круга эмпатии. В результате прогресса мы пришли к выводу, что все люди, как и вообще все другие живые существа, ценны и достойны глубокого уважения — не менее чем мы сами. Когда мы рассматриваем себя как материальную структуру, круг нашего родства оказывается, естественно, очень широким.

Вот продолжение кредо Эйнштейна:

Этот оптический обман — своего рода тюрьма для нас, ограничивающая нас миром собственных желаний и привязанностей к нескольким близким людям. Наша задача — освободиться из этой тюрьмы, расширив круг сострадания, чтобы охватить все живые существа и всю природу в ее красоте.

Эти задачи освобождения и эмпатии неотделимы от понимания основ науки. Это понимание помогает нам их достичь. Вселенная — странное место, и мы живем в ней все вместе.

Приложение

В приложении я хочу кратко осветить некоторые важные вопросы, дополняющие основной текст, — те, которые, как мне представляется, либо непосредственно к рассказу не относятся, либо, учитывая дух этой книги, слишком сложны.

МАССА КАК СВОЙСТВО

В поведении частицы масса играет двоякую роль: определяет как ее инерционные свойства, так и гравитационное взаимодействие. Инерция тела — мера сопротивления изменениям его движения. Тело с большой инерцией стремится двигаться с неизменной скоростью, если только к нему не приложить значительную силу. Сила притяжения частицы определяет универсальное ускорение, обусловленное ее взаимодействием с другими частицами. Чем больше ее масса, тем больше сила притяжения.

Масса каждого вида элементарных частиц имеет определенное значение, и для разных частиц оно обычно разное. По-видимому, эти значения не укладываются ни в какую простую схему. Многие ученые пытались объяснить их, но успеха не достигли[143].

Масса некоторых наиболее важных элементарных частиц, включая фотоны, глюоны и гравитоны, равна нулю, но это не значит, что они не обладают инерцией и не являются источниками гравитации. Позвольте мне объяснить этот парадокс: как следует из моего опыта, он вызывает затруднения у думающих учеников.

Масса дает вклад в силу как инерции, так и гравитации, но это не единственный фактор. В частности, движущаяся частица обладает большей инерцией, и сила притяжения, с которой она действует на другие частицы, больше по сравнению с покоящейся частицей. В самом деле, теория относительности учит нас, что не масса, а энергия «ответственна» за инерцию и гравитацию. В соответствии со знаменитой формулой Эйнштейна E = mc² энергия и масса покоящейся частицы пропорциональны. Значит, для определения инерции и силы притяжения можно использовать любую из этих величин — они взаимозаменяемы. Когда тела движутся медленно и их скорости малы в сравнении со скоростью света, при определении энергии формула E = mc² остается хорошим приближением. Мы не делаем существенную ошибку, утверждая, что инерция и сила притяжения пропорциональны массе.

Однако для тел, скорость которых близка к скорости света, формула E = mc² неприменима. Это не значит, что Эйнштейн сплоховал, но использовать следует более сложную, общую формулу, полученную им же. Она показывает, что, хотя масса фотонов равна нулю, их энергия нулю не равна, а следовательно, у них есть инерция и они создают гравитационные силы.

ЗАРЯД КАК СВОЙСТВО

Электрический заряд частицы определяет интенсивность, с которой она вступает в электромагнитные силовые взаимодействия. О природе этой силы рассказывается в основном тексте. Здесь мы остановимся на самом электрическом заряде как свойстве элементарных частиц.

Два факта об электрическом заряде делают работу с ним особенно легкой и приятной. Во-первых, это аддитивность: полный заряд нескольких объектов можно вычислить, просто сложив их заряды. А во-вторых, полный заряд изолированной области пространства неизменен независимо от того, что происходит внутри этой области. Заряд можно изменить, только внеся туда что-то или убрав, но не переставляя объекты внутри области или сталкивая их друг с другом.

Аддитивные и сохраняющиеся величины воплощают то, что мы интуитивно называем веществом. Они складываются и не теряются. Без преувеличения, на них можно положиться.