А ну-ка, догадайся!
Шрифт:
Мы же должны исходить из предположения о том, что идеальный лист Мёбиуса имеет нулевую толщину.
Плоская фигура, начерченная на идеальном листе Мёбиуса, напоминает фигуру, начерченную чернилами, которые проходят сквозь бумагу, делая контур видимым с двух сторон: она начерчена одновременно с двух «сторон» листа, а не только с одной «стороны», как бы погружена в его поверхность нулевой толщины.
Вернувшись в исходное положение после обхода листа Мёбиуса, такая фигура переходит в свое зеркальное отражение. Разумеется, при повторном обходе она вновь принимает свой первоначальный вид. Аналогичным образом астронавт, вернувшись из кругосветного путешествия в пространстве с кручением, оказался бы зеркальным двойником самого себя и, лишь совершив повторное кругосветное путешествие, смог бы «прийти в себя».
Если
17
Gardner M.Sixth Book of Mathematical Games from Scientific American. — San Francisco, 1971.
18
Эбботт Э.Флатландия. БюргерД. Сферландия — M.: Мир, 1976.
Возможно, вам понравится фантастический рассказ Г. Уэллса«История Платтнера» — о человеке, побывавшем в четвертом измерении и вернувшемся на Землю своим зеркальным двойником — с сердцем, расположенным справа.
Превратившись в своего зеркального двойника, астронавт чувствовал бы себя вполне нормально, но все вокруг казалось бы ему как бы отраженным в зеркале: надписи были бы выполнены зеркальным шрифтом, движение автомашин из правостороннего превратилось бы в левостороннее.
Многие физики считают, что зеркальное отражение вещества было бы антивеществом, которое аннигилировало бы при соприкосновении с обычным веществом. Если это действительно так, то наш астронавт не смог бы вернуться на Землю: как только его корабль вошел бы в верхние слои атмосферы, раздался бы взрыв!
Могут ли в нашей Вселенной существовать галактики из антивещества? Может быть, огромные вселенные, состоящие из антивещества, лежат за пределами нашей Вселенной? Современная космология пока не знает ответов на эти вопросы.
У каждой элементарной частицы есть античастица.
Она почти неотличима от частицы, за исключением того, что ее электрический заряд (если таковой имеется) и некоторые другие свойства имеют противоположный знак. Многие физики считают, что античастица наделена структурой, зеркально-симметричной структуре частицы. Вещество, состоящее из античастиц, называется антивеществом.
При столкновении частицы с античастицей происходит аннигиляция.
Большинство специалистов по космологии считают, что Вселенная состоит только из вещества, но некоторые полагают, что отдельные галактики могут состоять из антивещества. Распознать такие галактики трудно, так как свет, идущий от них, был бы неотличим от света, испускаемого обычными галактиками. Высказывалась также гипотеза, что после Большого взрыва, которым, по-видимому, ознаменовалось рождение нашей Вселенной, вещество и антивещество разделились, образовав две Вселенные: «космон» и «антикосмон», которые, отталкиваясь, разлетелись с огромной скоростью.
Представление о Вселенной, разделенной на две зеркально-симметричные части, лежит в основе многих научно: фантастических романов, По поводу антивещества и аналогичных проблем см. брошюру Янга Ч.«Элементарные частицы» [19] ; мою книгу «Этот правый, левый мир» [20] и книгу известного шведского физика и астрофизика Ханнеса Альфвена«Миры — антимиры» [21] .
19
Янг Ч.Элементарные частицы. Краткая история некоторых открытий в атомной физике. — М.: Атомиздат, 1963.
20
Гарднер М.Этот правый, левый мир. — М.: Мир, 1967.
21
Alfven H.Worlds — Antiworlds. Antimatter in Cosmology. — San Francisco, 1966,
4. ВЕРОЯТНОСТЬ
Парадоксы о случайном и ставках
Теория вероятностей играет настолько важную роль в современной науке, что ей непременно будет отводиться все большее место в элементарных курсах математики. Многие (начиная еще с Цицерона) видят в теории вероятностей путеводную нить, которая позволяет постичь хаос повседневной жизни. С утра и до вечера мы живем, подсознательно заключая пари о вероятности исхода того или иного события, крупного или незначительного.
Если квантовую механику считать последним словом в физике, то в основе всех фундаментальных законов природы лежит случай.
В теории вероятностей чаще, чем в большинстве других областей математики, встречаются результаты, противоречащие интуиции, а против решений иных задач восстает здравый смысл.
Представьте себе, например, что вы вызвали лифт. Казалось бы, кабина с равной вероятностью может прийти и снизу, и сверху.
Как ни парадоксально, те, кто так считает, заблуждаются. Вы пришли в незнакомую вам семью, где растут четверо детей. Казалось бы, с наибольшей вероятностью можно ожидать, что у счастливых родителей два мальчика и две девочки. Но те, кто так думает, также заблуждаются.
Приводимые ниже простейшие понятия теории вероятностей помогут вам постичь, почему при одновременном бросании 3 игральных костей шансы на выигрыш ниже шансов на проигрыш и почему различные удивительные совпадения в действительности не так уж удивительны (о последних речь пойдет в следующей главе).
Парадоксы для этой главы я отбирал, следя за тем, чтобы их можно было легко понять и промоделировать с помощью таких доступных «подручных средств», как монеты или игральные карты. Каждый из собранных в главе парадоксов решается путем перебора всех возможных исходов даже в тех случаях, когда задача допускает более простое и изящное решение. Избранный мной более громоздкий подход позволяет глубже и основательнее разобраться в существе задачи.