Жизнь в невозможном мире: Краткий курс физики для лириков - [15]

Мой кров — убог. И времена — суровы.

Но полки книг возносятся стеной.

Туг по ночам беседуют со мной

Историки, поэты, богословы.

И здесь их голос, властный, как орган,

Глухую речь и самый тихий шепот

Не заглушит ни зимний ураган,

Ни грохот волн, ни Понта мрачный ропот.

Это — из «Дома поэта» М. Волошина. Я нередко ощущаю нечто подобное, хотя и мучает мысль: а захотели бы беседовать со мной эти титаны прошлого? Мысль о моем «варварстве» преследует меня. Тут я расхожусь с нашим веком, который провозгласил, что всяк человек хорош такой, какой он есть, и нечего зря мучиться, пытаясь стать на вершок выше ростом. Have fun! Твой единственный долг перед обществом — потратить свои деньги и тем стимулировать экономику. The rest is up to you, just do not be judgemental. Порой у меня возникает ощущение, что времена Бюхнера и Молешотта вернулись.

Примерно в то же время (это был пятый курс) мы стали ездить на «базу», где нам раз в неделю читали лекции и готовили нас к дипломной работе. Как я уже говорил, базой у нас был Институт физики высоких давлений АН СССР («Давильня»), Там я познакомился со своим будущим научным руководителем Александром Федоровичем Барабановым, который сыграл в моей жизни немалую роль.

От решения задачек, ответы на которые были уже известны, я готовился перейти к решению задач, ответы на которые не знал никто. Я готовился вступить в настоящую науку. Область, привлекавшая меня в физике более всего, была связана с глубинными свойствами вещества, с тем, как вещество организовано. Вопросы эти издавна принято связывать с атомистической теорией.

Три медитации

Слово «атом» и его судьба (подтвердила ли физика учение Демокрита?)

Есть несколько совершенно общих вопросов, на которые стремится ответить физика и которые могут заинтересовать думающего человека, не обладающего в этой области специальными познаниями. Вопросы эти старые и в классической форме восходят к древним грекам, которые оставили нам свои варианты ответов.

Вопрос 1. Есть ли что-то постоянное в окружающем нас сложном и изменчивом мире?

Вопрос 2. Можно ли свести сложное к простому?

Из множества ответов на эти вопросы наиболее известен в современном мире ответ, данный древними материалистами Демокритом и Левкиппом: «Есть только атомы и пустота».

Медитация 1. Атомы

В более пространном изложении утверждение Демокрита и Левкиппа можно переформулировать таким образом: все сложные предметы складываются из более простых так, что цепочка упрощений обрывается на неких далее неделимых объектах («атом» по-гречески означает «неделимый»). Число видов таких неделимых предметов конечно. Атомы неразрушимы, существовали всегда и будут продолжать существовать. Они и есть то постоянное и вечное, о котором говорится в первом вопросе. Можно ли свести сложное к простому? Да, можно, атомы и есть то простое, к которому все сводится.

На протяжении почти двух с половиной тысяч лет эта теория, продолжая привлекать ученых своей простотой, не получала никакого экспериментального подтверждения, но вот наконец на рубеже XIX-го и XX веков такие подтверждения, казалось бы, начали поступать. Правда, то, что ныне называют атомами, было принято за неразрушимое по ошибке — роль атомов, как их понимали древние греки ныне играют объекты, называемые «элементарными частицами», но смысл, казалось бы, остался прежним. Если уж совсем придираться, то до самых элементарных из элементарных частиц мы еще не добрались — но вот построим новый ускоритель и, может быть, доберемся… Думаю, что так интерпретируют происходящее в физике многие неспециалисты и так бы интерпретировал это, наверное, и я, если бы не занимался этими вещами вплотную.

Дерзну утверждать, что при неком сходстве терминологии (тут и там употребляется термин «атомы») картина мира, представленная древними материалистами, и картина мира, даваемая современной физикой, радикально расходятся. И дело здесь совсем не в деталях, правильного воспроизведения которых, безусловно, нельзя было ожидать от Левкиппа, Демокрита и Эпикура, а в самом духе.

Чтобы понять, в чем тут дело, обратимся к какому-нибудь популярному применению атомистической теории. Давайте сыграем в игру и опишем в атомистических терминах, например, воду. Описание выйдет такое. Для невооруженного глаза вода выглядит как нечто непрерывное и сплошное, но с помощью разных приборов можно установить, что эта видимость обманчива и при более пристальном рассмотрении непрерывность переходит в дискретность. Примерно так, как однородные с виду фотографии в газетах для внимательного глаза оказываются состоящими из множества точек. В случае воды эти точки есть молекулы Н₂0, которые, однако, также оказываются сложными образованиями. А именно: в каждой молекуле два атома водорода (химический символ Н) связаны с одним атомом кислорода О. Атомы тоже не просты; каждый из них состоит из отрицательно заряженного электронного «облака» и ядра. Ядро, в свою очередь, состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов. Протоны и нейтроны состоят из кварков и т. д. Мы верим, что этому делению есть предел, хотя мы его еще не обнаружили.