Уроки современной физики. Урок первый, повествующий о том для чего нужна физика.

физика

…Вы спрашиваете, какие изменения внесла физика в представления современного человека? Чему научили не только те открытия, свидетелями которых мы были сами, но и те, что произошли давно, но лишь в наши дни получили правильную оценку? Я думаю, что здесь можно ответить вопросом на вопрос: ну, а что дает человеку современное искусство? Что оно — средство времяпрепровождения или что-то большее, способное заметно влиять на человеческое поведение? Если задуматься над этими вопросами, то, быть может, тогда яснее станет, что значит наука для человечества…

Говоря очень общими словами, наука дает человеку ощущение собственного могущества, веру в собственные возможности не только познать окружающий мир, но и поставить на службу силы неизвестные дотоле или даже враждебные. Но чтобы открыть новое, надо задавать природе правильно поставленные вопросы — вопросы, на которые существует ответ. А для этого нужно овладеть искусством задавать вопросы.

Например, со времен Ньютона философы и физики спорили, что такое свет — частицы или волны? А в XX веке спор перекинулся и на электрон. В 1924 году де Бройль зародил сомнение: может быть, и электрон — в каком-то смысле волна? В то время всякому, так сказать, здравомыслящему человеку должно было быть очевидно, что на этот вопрос обязан существовать ответ, причем одно исключало другое: или частица, или волна. Конечно, было очень непросто понять, что в такой постановке вопрос правомерен, как вообще весьма трудно отрешиться от привычных, повседневных понятий.

На рубеже веков многие люди думали, что физика практически закончена и человек познал все, что можно познать. Наука же похожа на странствия Данте по сферам рая: за каждой сферой познания открывается новая; и признаки завершения науки всегда служили предвестниками новых ее взлетов. Так было и с приходом XX столетия: произошел перелом, наступила эра нового знания. Были созданы теория относительности, квантовая механика, позднее развилась наука о свете, увенчавшаяся квантовой электродинамикой, изучение атомного ядра легло в основу атомной энергетики, изучение гидродинамики, аэродинамики послужило фундаментом в освоении космоса…

Вероятно, это первый урок, который дала физика, да и вообще наука, — наше знание не статично, оно развивается и конца мы никогда не увидим; всякая развивающаяся картина позволяет упростить то, что мы знаем, и, с другой стороны, проникнуть в более тонкие, более серьезные детали.

Вот это непрерывное стремление вперед, расширение возможностей, неуспокоенность, — наверное, самые яркие особенности, свидетельствующие о влиянии науки на человека…

…Посмотрим, что же присуще развитию физики последнего десятилетия. Пожалуй, самое своеобразное — это сближение противоположностей. С давних пор физики, вернее естествоиспытатели, интересовались двумя объектами (если так скромно можно назвать целые миры). Первый объект — это вся Вселенная, устройство все больших и больших ее частей, связь между ними. И, самое главное, в наше время у Вселенной появилась история: мы стали узнавать, как все это живет, эволюционирует. Двигаясь по лучу зрения вглубь неба, мы видим все более ранние стадии развития Вселенной и в идеале сможем прочесть ее историю по тому, что мы наблюдаем на разных расстояниях от нас.

В этом заключен еще один урок: ничего или почти ничего не уничтожается. Если говорят, что рукописи не горят, то с еще большим основанием можно сказать, что и история не уничтожается: Как кольца на срезе дерева хранят сведения о погоде, как углерод-14 записывает дату его гибели, так и Вселенная хранит в себе свою биографию. В глубинах Вселенной мы видим остатки Большого взрыва, мы видим взрывающиеся и сталкивающиеся галактики, удивительные объекты — квазары, яркость которых превосходит яркость галактик. И все это выстраивается в цепочку последовательных событий, передавая нам историю Вселенной.

Второй «объект», над которым издавна размышляли естествоиспытатели, — микромир. Из чего сделано, из чего состоит ближайшее наше окружение, а в конечном счете — и далекие звезды? Очень долго атомы были, скорее, предметом изучения философии, никаких экспериментальных возможностей их исследования не существовало. Их называли атомами, корпускулами, монадами, однако это были объекты без структуры и без истории. Но пришел конец XIX — начало XX века, и человек стремительно проник в мир атомов, а позже — и в мир ядра. Здесь, как и во Вселенной, можно уходить далеко вглубь, обнаруживая все новые и новые объекты, получившие странные, может быть, даже смешные имена: бозоны, кварки, глюоны и даже випы и зипы — совсем как у лесных гномов. Эта система оказалась очень сложной, но подчиненной законам, в которых человечество постепенно разбирается.

Вроде бы здесь не видно истории. Мы просто обнаруживаем все меньшие и меньшие частицы материи, познаем их ценой крупных и дорогих экспериментов, развивая очень трудные и замысловатые теории. В конце концов, мы научаемся связывать открытые явления друг с другом и даже предсказывать, что можно «увидеть» на ускорителях неимоверной энергии, которые войдут в строй через десяток лет.

Наши предки считали очевидным, что чем меньше объекты, тем проще они устроены. Но оказалось, все обстоит много интереснее. Спускаясь, словно по ступеням, в недра вещества, переходя ко все меньшим масштабам длины и времени, мы обнаруживаем, что в этих глубинах таятся разгадки раннего состояния Вселенной. Смотря, что происходит в системе, когда ее размеры крайне малы, когда плотность становится чрезвычайно большой, мы приближаемся к пониманию того, что было с веществом в состоянии, близком к Большому взрыву, в котором «родилась» наша Вселенная.

Сейчас для нас ясно: нельзя отделить развитие мегамира от свойств микромира. История Вселенной пишется на языке микромира. Астрофизики стали крупными специалистами в элементарных частицах, а теории элементарных частиц все чаще и чаще проверяются на моделях Вселенной. Этот процесс весьма поучителен, он исполнен огромной философской значимости. Демонстрация единства явлений, на первый взгляд, совсем далеких, противопоставленных друг другу, единства локальных и глобальных свойств, — яркий урок, преподнесенный нам природой, и о нем мы не должны забывать во всей многогранной нашей жизни.

Знания нельзя упорядочить, их нельзя уложить в единый ряд, сказав, что раньше, что позже или даже что проще, а что — сложнее. Наверное, одна из главных неудач нашей школы состоит в том, что учение в ней построено по локальному принципу, глобальный же взгляд на природу остается где-то за пределами и учебника и урока.

Автор: Я. А. Смогородинский.

P. S. О чем еще думают британские ученные: о том, что в последнее время физика вновь начинает пользоваться все большей популярностью среди абитуриентов, стремящихся поступить на физические факультеты. Но прежде чем поступать в тот или иной вуз, очень важно посмотреть отзывы о вузах Москвы, Питера и других городов, чтобы поступить в самый сильный и лучший вуз.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *