Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей - [137]

Все перечисленное, как и еще большее число неупомянутых явлений, связанных с движением, заслуживает подробного знакомства, для которого совсем не остается места на этих прогулках; от движения во внешнем космосе мы переходим, минуя близкий нам «земной» масштаб, к движению внутри вещей, определяющему их свойства и даже само их существование.

Часть 4 Внутренние прогулки

Прогулка 9 Измельчение в незнание

Маршрут:Растворенное движение и атомы. – Пыльца, Сфинкс и случайные блуждания. – Градусы раздробленного движения. – Равенство возможностей. – Вероятности: организованное незнание. – Мера и цена незнания. – Беспокойная сестра энергии. – Свобода, равенство и братство: последствия. – Неубывать иль нет? – Широко образованный демон. – Следы преступления Уилера. – Расфасовка света. – Квант действия.

Главный герой:незнание

Растворенное движение и атомы. Воздух вокруг нас состоит примерно на 78 % по объему из азота и на 21 % из кислорода. Элементарные «куски» и того и другого – молекулы, которые сами по себе не являются ни «воздухом», ни вообще газом, – быстро движутся. Это движение ничем не регулируется, но вы не ожидаете, что 78 % объема с одной стороны вашей комнаты займет азот, а 21 % объема с другой стороны – кислород (как при этом поведут себя другие компоненты воздуха, занимающие по объему менее одного процента, едва ли будет в фокусе вашего внимания на фоне уже произошедшего). В несуразном мире, где такое могло бы время от времени случаться, у всех обитателей, дышащих кислородом, наверняка развились бы интересные биологические приспособления. Сложнее было бы и с использованием любого вида огня: поддержание устойчивого пламени требовало бы специального перемешивания воздуха. Зато подобное «саморазделение» происходило бы не только по составу, но и в отношении других величин, нарушая привычный порядок вещей: средне нагретые области делились бы на горячие и холодные (или иногда на очень горячие и очень холодные), в том числе внутри жидких и твердых тел.

В нашей Вселенной то, что смешивается, смешивается навсегда, а движение тел, касающихся друг друга, дробится и «проваливается» вглубь материи. Движение бильярдных шаров в идеале (приближение к которому делает реквизит все более дорогостоящим) перераспределяется между ними без потерь в момент соударения, а далее сохраняется; в реальности же движение в конце концов «исчезает», шары останавливаются[162]. Движение соударяющихся «податливых» предметов исчезает почти сразу: автомобиль на испытательном полигоне, встречая препятствие типа стены, деформируется и перестает двигаться. Любое движение вокруг нас, если его специально не поддерживать, останавливается из-за трения, но при ближайшем рассмотрении оказывается, что энергия движения никуда не делась, а только изменилась в качестве: она «раздробилась» на множество крохотных порций, распределенных по ничтожно малым частям, из которых сложены не только автомобили и стены, но и все вещи вокруг нас, а кроме того, и мы сами. Достаточно с силой потереть ладони друг о друга, чтобы ощутить эту энергию. Энергия прячется во всех окружающих вещах – она присутствует там всегда, но извлечь ее «обратно», реорганизовав движение мельчайших деталей для совершения чего-то полезного, непросто.

Внутри окружающих нас тел движение находит «дно», проваливаться ниже которого – дробиться еще сильнее – некуда. В обычных условиях это «дно» составляют атомы и молекулы. Их так много, что самым первым, определяющим их свойством становится именно их массовое поведение, на фоне которого не так уж и важно, что собой представляет каждый из них. Принимая на себя или в себя движение, простые составляющие материи могут двигаться поступательно, обмениваясь энергией и количеством движения при столкновениях, как если бы они были бильярдными шарами; и/или вращаться, как если бы они были твердыми волчками; и/или испытывать колебания одних своих частей относительно других, как если бы эти части были соединены чем-то вроде пружин; и/или дергаться туда-сюда вблизи фиксированного положения, как если бы они были прикреплены к чему-то на резинке; и/или… Тот факт, что при определенных условиях они делают всё это, «как если бы» они были чем-то привычным, только сильно уменьшенным, не означает, что они этим и являются; но инерция мышления заставляет переносить на них картину типа «бильярдных шаров, только очень маленьких», поэтому каждое открытие свойств, никак в эту картину не укладывающихся, оказывается вызовом нашим когнитивным возможностям.

Еще в начале XX в. не так мало видных представителей научного и философского сообщества (Мах, Оствальд и, например, Менделеев в редакции своих «Основ химии» 1906 г.) относились к идеям атомизма с осторожностью, если не сказать скепсисом: притом что атомистическая гипотеза позволяла хорошо объяснить многие факты, ненаблюдаемость самих атомов – возможно, как тогда считалось, принципиальная ненаблюдаемость – вносила путаницу в статус этих концептуально удобных логико-математических конструктов. Вот эмоциональное описание происходившего:

Кто бы мог подумать, что не когда-нибудь, а в 1900 г. люди будут сражаться, можно сказать, насмерть из-за вопроса, реальны ли атомы. Великий философ Эрнст Мах в Вене сказал «нет». Великий химик Вильгельм Оствальд сказал «нет». Но один человек на этом судьбоносном изломе столетий отстаивал реальность атомов, опираясь на прочный фундамент теории. Это был Людвиг Больцман… Возвышение человечества зависело в тот момент от зыбкого равновесия воззрений, потому что, если бы идеи антиатомизма в самом деле восторжествовали, наше движение вперед затормозилось бы на десятилетия, а возможно, и на сотню лет