Суперсила - [2]
Как уже говорилось, книга Дэвиса касается самых передовых рубежей науки, и даже подготовленный читатель вряд ли может рассчитывать в одинаковой мере усвоить все затронутые в ней вопросы. Хочется надеяться, что это не охладит его интереса к предмету. А тем, кто желает быть в курсе новостей науки, следует обратиться к научно-популярной периодике, в первую очередь к журналам “Наука и жизнь”, “Природа”, “В мире науки”. Специалистам смежных с физикой областей можно порекомендовать отдельные статьи в журнале “Успехи физических наук”, а также книгу Л. Б. Окуня “Физика элементарных частиц” (М.:Наука, 1984), в которой дан обзор основных достижений и проблем физики элементарных частиц.
Книга П. Девиса адресована широкой читательской аудитории, прежде всего тем, кто так или иначе соприкасается с физикой в процессе учебы или работы. Ее с неослабевающим вниманием прочтут все, кто интересуется физикой, фундаментальными проблемами науки, ее достижениями и путями развития. Научно-популярные книги такого рода способны помочь молодым людям найти свое призвание, привлечь талантливую молодежь к решению актуальных проблем современной науки, без чего трудно представить себе ее ускоренное развитие и высокий темп научно-технического прогресса.
Е. М. Лейкин
Вступление
Наблюдающийся в последнее время подъем общественного интереса к фундаментальной физике – одно из самых необычных социальных явлений нашего времени. Что же такое есть в физике с ее, казалось бы, непонятными формулами и загадочной терминологией, если она привлекает внимание широкой аудитории? Дело, как мне кажется, в замечательной способности физики объяснять окружающий мир и в глубокой таинственности многих разделов “новой физики”. Физика, единственная среди естественных наук, претендует на роль всеобъемлющей дисциплины, предметом изучения которой является Вселенная в целом. Физика позволяет с единых позиций подойти ко всем объектам Вселенной – от элементарных частиц, составляющих атомы, до самых крупных астрономических структур. Способность физики обнаруживать единство в странном и загадочном мире, окружающем нас, не может не воодушевлять.
В этой книге я рассказал о том, что можно было бы назвать величайшим триумфом новой физики, – о полной теории Вселенной, включая ее происхождение. Начало этой поразительной перспективе было положено серией существенных продвижений в нашем познании сил, точнее взаимодействий, управляющих природой. Последние исследования свидетельствуют о существовании некой главенствующей суперсилы, различными проявлениями которой служат все известные нам взаимодействия. Новые открытия проложили путь к радикально новой концепции единой Вселенной, рожденной в результате чудовищного катаклизма, в котором под действием суперсилы из первичного горнила возникли все физические системы.
Этот переворот в нашем понимании Вселенной происходит ныне. И сейчас, когда я пишу эти строки, приходят сообщения о новых успехах и открытиях в исследовании тех вопросов, о которых пойдет речь в дальнейшем. Преждевременно объявлять новые смелые идеи твердо установленными, но общее представление быстро получает признание ученых, работающих в области фундаментальной физики. Я написал эту книгу, желая поделиться с широкой общественностью тем восхищением и энтузиазмом, которые вызывают у меня поразительные достижения современной физики. Хотя многие из ее концепций трудны для понимания и далеки от повседневных реалий, я старался излагать их по возможно и непринужденно, языком, доступным для неспециалиста.
Работая над книгой, я продолжал с пользой для себя многочисленные плодотворные дискуссии с друзьями и коллегами.
Многое в содержании книги отражает прекрасные мысли и суждения, рожденные в этих беседах. Я особенно признателен моим ближайшим коллегам по университету в Ньюкасле Стивену Беддингу и Иану Моссу, оказавшим мне большую помощь в выяс-нении технических деталей. Существенную помощь и информацию я получил также от Алана Гута и проф. Мартина Риса.
В книге нередко встречаются очень большие и очень малые числа. Для их записи удобнее пользоваться специальными обозначениями степеней числа 10:
10^n означает единицу, за которой следует n нулей.
Например,
один миллион = 10^6= 1 000 000
один миллиард = 10^9 = 1 000 000 000
один триллион = 10^12 = 1 000 000 000 000.
Аналогичным образом,
10^-n означает единицу, деленную на 10n.
Например,
одна миллионная = 10^-6 = 1/1 000 000
одна миллиардная == 10^-9 == 1/1 000 000 000
дна триллионная == 10^-12 == 1/1 000 000 000 000
и т.д.
1. Вселенная раскрывает свои тайны
Рассказы о приключениях любят все. Одна из самых захватывающих приключенческих историй всех времен развертывается ныне в таинственном мире фундаментальной физики. Действующие лица ее – ученые, а цель их поисков превосходит самое смелое воображение: речь идет не больше и не меньше как о “ключе” к Вселенной.
Важнейшее научное открытие нашего века состоит в том, что окружающий нас физический мир существовал отнюдь не всегда. У науки нет более увлекательной задачи, нежели объяснить, как возникла Вселенная и почему она устроена так, а не иначе. Думаю, что за последние годы в решении этой проблемы достигнуты определенные успехи. Впервые за всю историю человечества мы располагаем разумной научной теорией всего сущего. Это поистине революционный беспримерный прорыв в нашем понимании окружающего мира, который оставит глубокий след в развитии представлений человека о Вселенной и его месте в ней.
Жизнь физика, историка науки и крупного научного администратора Сергея Ивановича Вавилова (1891–1951) необычна. Возможно, при взгляде из XXI века уже не слишком значительными покажутся и его научные достижения, и его героическая, подвижническая деятельность в качестве президента Академии наук (которая к тому же пришлась на годы позорного разгрома генетики и других подобных идеологических кампаний). Однако недавно впервые опубликованный личный дневник, который академик Вавилов тайно вел на протяжении долгих лет, открывает новое удивительное измерение его интеллектуальной жизни.
Прочитав эту книгу, вы не только пополните свои знания в области физики, но и, возможно, измените отношение к этому предмету, если раньше не очень-то его жаловали. Порой вы даже будете раздосадованы тем, что раньше этого не замечали и не применяли. А удивляться есть чему, поскольку физика буквально пронизывает нашу жизнь; она поистине вездесуща и объясняет многие явления и процессы, от приготовления пиццы, тостов и попкорна, до образования жемчужин, вращения Земли и строительства кораблей для плавания во льдах.
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.
Исаак Ньютон возглавил научную революцию, которая в XVII веке охватила западный мир. Ее высшей точкой стала публикация в 1687 году «Математических начал натуральной философии». В этом труде Ньютон показал нам мир, управляемый тремя законами, которые отвечают за движение, и повсеместно действующей силой притяжения. Чтобы составить полное представление об этом уникальном ученом, к перечисленным фундаментальным открытиям необходимо добавить изобретение дифференциального и интегрального исчислений, а также формулировку основных законов оптики.
Статья из «Успехи физических наук» т. XXV. вып. 4.