Читать книгу За кулисами профессии. Сборник рассказов - Елена Горовая - Страница 8

Магия физики огромна! Для тебя открывается реальный мир с его законами, изменить которые не под силу человеку. Зато он может их познавать, понимать, предугадывать. А самое главное чудо состоит в том, что природа – едина. И те законы физики, которые люди открывают на Земле, оказываются справедливыми в любой точке нашей Вселенной, если совпадают условия, при которых их открыли и сформулировали. Например, законы Ньютона. Это вообще классика! Ну кто не знает: Всякое действие имеет (вызывает) равное противодействие»? Или вот еще «Всякое уединенное тело сохраняет состояние покоя, покуда другое тело своим действием не выведет его из этого состояния»?

А принцип относительности движения или покоя? Это так будоражит наш ум! Вот я сейчас, сидя за ноутбуком на своей даче одновременно совершаю движение с огромной, между прочим, скоростью 3328 км/ч! Круто? Вы, конечно, не ожидали! Но это так.

Я нахожусь на своей вращающейся планете. И вы тоже! Линейная скорость вращения земной точки на моей географической широте составляет 950 км/ч. Скорость Сапсана 250 км/ч. Скорость Airbus A320, которыми вы все летали, при взлете 276 км/ч, а крейсерская скорость этой же машины 840 км/ч.

Вы не забыли еще вот о чем? Наше транспортное средство под названием «Земля» летает (крутится, если хотите) вокруг Солнца. И это еще плюс 30 км/с или 108 км/ч. Суммируем: 950+108 = 1058 (км/ч).

И это не всё! Солнышко не стоит на месте. Оно движется вокруг центра нашей Галактики (Млечный Путь, если давно учились в школе) со скоростью 230 км/с, что составляет примерно 830 км/ч. Суммируем: 1058 +830 = 1888 (км/ч!)!!! Вас еще не укачало?

И наконец, наша Галактика вместе остальными галактиками Местной группы движутся в направлении большого скопления Девы со скоростью близкой к 400 км/с или 1440 км/ч.

У нас в итоге: 1888 +1440 = 3328 км/ч. Мелочиться не будем. Остановимся на значении 3300 км/ч. Как говорил Лев Ландау: «Главное в физике – это умение пренебрегать».

Теперь вы понимаете абсурдность утверждения о том, что мы мало двигаемся? Куда ж еще?

С чем можно сравнить такую скорость? Интернет дает сведения об американском стратегическом бомбардировщике «Валькирия» со скоростью 3300 км/ч. Но на этот супербомбардировщик простому человеку с улицы не попасть, надо пройти медицинский, психологический отбор, несколько лет учебы в воздушной академии и… Вуаля! Поехали! По-гагарински!

А тут всякий человек с момента рождения или примерно на 9 месяцев раньше уже сам себе пилот! Как там еще в одной песне? «Нас бьют, мы летаем!» Или летим. Все время. Постоянно.

(Сделаю некоторые оговорки для физиков. Да, известно, скорость – величина векторная. И лишь в некоторых случаях сложение двух скоростей равноценно сложению модулей данных скоростей. Именно этот вариант использовался в данном случае для объяснения принципа сложения скоростей по Галилею. Тот же самый подход можно встретить во многих книгах, популяризирующих физику)

Есть особые законы природы. Это законы сохранения. Их ровно семь. Удивительно! (Изучая природу, впечатляешься магии этого числа.) В школе вы слышали о четырех законах сохранения. Они еще называются фундаментальными. Почему? Потому что они верны всегда! Конечно, если система замкнута. По крайней мере ни один человек в мире не смог обнаружить обратного. Попробуйте, может именно у вас это получится. Однако!

Эти законы дают представление о неуничтожимости и несотворимости движущейся материи. Материю нельзя уничтожить и нельзя создать. Она может лишь менять форму (масса переходит в энергию, а энергия в массу). Невозможно остановить движение материи, это все равно, что остановить время.

Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому, так ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте… Сей всеобщий естественный закон простирается и в самые правила движения, ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает. М. В. Ломоносов.

Тут вам и закон сохранения массы, и заряда, и импульса.

Послушайте!

Ведь, если звезды зажигают —

Значит – это кому-нибудь нужно?

А ведь и правда, кто зажигает звезды? Сколько звезда будет «гореть»? Сколько еще будет светить Солнце, не затронет ли энергетический кризис и его?

Я вам сообщу по секрету, наше Солнце находится в самом расцвете своих звездных сил. А средняя продолжительность жизни такой звезды, как наша, составляет 10 млрд лет. Поэтому оно будет светить еще 5 млрд лет точно. Ну, а дальше, как карта ляжет! Однако человечеству не прожить на Земле 5 млрд лет. И дело здесь не в плохой экологии. Через 1 млрд лет на нашей планете условия станут невозможными для жизни. Дело в том, что Солнце каждые 100 тысяч лет наращивает яркость на 1%. Поэтому океаны испарятся, а атмосферное давление и влажность невероятно повысятся.

Вы все еще боитесь Covid-19? Тогда скорей за физику, и сразу отпустит!

Наконец, расскажу еще об одном чуде.

Уже теперь и второклассники знают (а может и не знают). Проходят, в общем, на уроке. Но мне все-таки кажется, что все мимо да мимо проходят, не заходя! Вещи им сообщают серьезные, но так быстро меняются темы, как картинки за окном, будто вы едете на Сапсане.

Итак, полезно помнить о том, что все тела состоят из молекул. Воздух, вода и стена вашей комнаты, тоже состоят из этих маленьких частиц. Между молекулами стены есть тоже промежутки. Интересная штука получается, если сравнить размеры молекул и размеры промежутков между ними. Промежутки всегда больше, чем молекулы. То есть там пустое пространство. А теперь возьмите тело человека. Оно тоже состоит из молекул, разделенных промежутками. Вы понимаете, к чему я веду? Вы видели фантастические фильмы, где некий «терминатор», проходит сквозь стены?

Но вы тоже можете попробовать переместиться через твердую среду! И помогут вам те самые межмолекулярные промежутки, которые есть у вас, у «терминатора» и у стенки. То есть физика не возражает против этого события.

Физика трактует понятие «событие» несколько более прозаично, чем люди, не имеющие к ней отношения. Хотя справедливости ради надо заметить, что, если вы пройдете через стену, это и в самом деле будет «событие». В любом смысле!

А дальше у вас появляется вопрос: КАК? Как это сделать? Если честно, пока никто не знает. Но что-нибудь придумаем! Не мы, а юное поколение. Вся надежда на тех, кто в школу ходит!

Вообще-то, все самое до жути интересное, необычное в этой науке начинается с современной физики. Это физика 20 века. Ее основа – квантовая теория, ОТО (Общая теория относительности), СТО (Специальная Теория относительности). Но, если вы изучали физику только в средней школе, то вряд ли вы успели вкусить, хотя бы краешком, ее научные заманухи и изюминки. Я имею в виду не кошку Шредингера, хотя ее последнее время просто растиражировали. Хочу напомнить о парадоксах близнецов и Ольберса, о демонах Лапласа и Максвелла, о квантовой запутанности, о путешествиях во времени, о параллельных мирах и кротовых норах. Список можно продолжать очень долго!

В общем, как говорил Нильс Бор: «Если тебя квантовая физика не напугала, значит, ты ничего в ней не понял». Нильс Бор был удостоен Нобелевской премии в 1922 г.

После того, как Эрнесту Резерфорду стало известно, что ему присуждена Нобелевская премия в 1908 г., он сказал: «All science is either physics or stamp collecting». Все науки делятся на физику и коллекционирование марок. В каждой шутке есть доля истины.

«Существует только одна наука – физика, всё остальное – общественная работа». Данная мысль была высказана американским биологом Джеймсом Уотсоном – Нобелевская премия по физиологии и медицине за открытие структуры молекулы ДНК в 1962 г.

Да, это тот самый ученый, который в 2019 году был лишен почетных званий и потерял работу в лаборатории Колл Спринг Харбор, за свои высказывания, которые генетик делал в отношении способностей людей белой и черной рас, основываясь на результатах своих исследований. Они были признаны расистскими. Как видите, свобода слова, даже основанная на научных фактах, не всегда приветствуется, даже в западном мире.

А вот замечательные фразы о физике моего земляка, также лауреата Нобелевской премии в 1962 году, Льва Ландау. Его юмор мне импонирует совершенно.

«Науки делятся на естественные, неестественные и противоестественные».

«Физик стремится сделать сложные вещи простыми, а поэт – простые вещи – сложными».

Лев Давидович не любил, когда при нем произносили слово «учёный», называя так человека, который занимается научными исследованиями. Ландау в таком случае реагировал следующей репликой: «Ученым бывает только кот!»

Самое удивительное, что эти выдающиеся люди, да и многие другие, занимающиеся наукой и здесь неупомянутые, настолько интересные личности, что о них написаны книги, сняты фильмы. Мне повезло дважды посмотреть на сцене БДТ им. Товстоногова чудный спектакль о Нильсе Боре и его любимом ученике Вернере Гейзенберге. Называется пьеса «Копенгаген». Ее написал в 1998 г. английский драматург Майкл Фрейн.

Основная тема спектакля – вина ученого за открытия, которые могут принести человечеству трагедию, гибель. Немец Гейзенберг, занимался исследованиями реакций ядерного распада и двигался к получению урановой бомбы для гитлеровской армии. По одной из версий он сознательно тормозил исследования, чтобы не допустить к применению это страшное оружие в планах Гитлера. Встреча двух великих физиков происходит в оккупированном Копенгагене в 1941 году. О чем говорили датский и немецкий физики, учитель и ученик, мы не знаем доподлинно. Но эта встреча повлияла на исход создания атомного оружия. Немцы не успели до конца войны, американцы вырвались вперед.

Помог ли Гейзенберг перебраться в Америку своему учителю из захваченной Дании, поделившись «урановыми» секретами, этого мы не узнаем. Но в 1943 г. Бор оказался в штатах и присоединился к работе ученых, создававших бомбу для Америки. Они тоже не сделали ее быстро. В августе 1945 года они сбросили свои бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. Но проекты под кодовыми названиями «Little Boy» (Малыш) и «Fat Man» (Толстяк) американские ученые могли завершить и раньше. И тогда Малыш мог весной 1945 года спалить дотла какие-то города Германии. Гейзенберг ведь именно этого опасался, поэтому колебался, раскрывать ли научные секреты Бору, за которым могла стоять американская разведка.

Этот спектакль очень глубокий, трагичный, психологичный и философичный. Он раскрывает нравственные проблемы, которые сопровождают современные научные исследования.

В естественных науках собственные драмы, детективные истории, кризисы, моменты триумфа. Это и борьба теорий (корпускулярная и волновая теория света), и мировоззренческие войны – сколько поломанных судеб, жизней отдано за становление гелиоцентрической системы мира.

В 2019 г вышел на экраны фильм «Война токов» (The Current war) о работах Эдисона и Вестингауза, которые вели ожесточенную борьбу за право электрифицировать и осветить города Америки. Один продвигал постоянный ток (Эдисон), другой – переменный (Вестингауз). Эдисон, чтобы выиграть конкурентный поединок не гнушался никакими средствами. Его соперник оказался более порядочным, и при этом его проект победил.

Мы используем переменный ток около 150 лет. Потому что у него преимущества над постоянным: переменный ток легче производится и передается на большие расстояния, легче трансформируется (повышается и понижается напряжение), энергия переменного тока легче преобразуется в механическую (работа электродвигателя), меньшие потери при передаче.

История физики полна неожиданных поворотов, и многим физикам нельзя отказать в превосходном чувстве юмора, самоиронии. Возьмите хотя бы вот эту злую, но как по мне – в корне справедливую, ироничную шутку: «Женщина-физик – уже не женщина и не физик». И я на нее не обижаюсь. Что, наверное, и доказывает верность тезиса! Времена меняются, меняются суждения о гендерных отличиях и взаимоотношениях. Скоро, думаю, эту фразу будут воспринимать с позиций сексизма. А пока это всего лишь шутка!

Отто Штерн, лауреат Нобелевской премии 1943 года: «Если этот абсурд, который только что опубликовал Бор верен, я брошу кафедру физики». «Абсурд», оказался верен!

Поль Дирак, Нобелевская премия 1933 г.: «Мы просто замучились с теорией Бора». Альберт Эйнштейн о теории Бора: «Это наивысшая музыкальность в области мысли». И Нобелевская премия 1921 года.

С музыкой у физиков особенные отношения. Это не только посещение концертов серьезной классики. Многие знаменитые физики не в шутку владели каким-то музыкальным инструментом. Гейзенберг прекрасно играл на фортепиано, Эйнштейн – на скрипке, Фейнман – на бонго, Бозе – на флейте.

Пауль Эренфест: «Работа Бора… приводит меня в отчаяние: если формулу Бальмера можно получить таким образом, то я должен выбросить всю физику на свалку и сам отправиться туда же». Да, и так бывает! Десяток людей долгим кропотливым трудом, эмпирически получают целую серию формул излучения, а потом находится один умник – Бор, который пишет красивую теорию, из которой легко получаются все предыдущие формулы на счет раз-два!

О красоте физической науки можно говорить бесконечно. Только подумала о бесконечности, сразу выстроилась цепочка ассоциаций: бесконечность – Вселенная – Эйнштейн – о человеческой глупости. Это очень известная фраза: «Есть две бесконечные вещи: Вселенная и человеческая глупость. Впрочем, насчет первой я не уверен».