Остров неопытных физиков (илл. Г. Валька)
Шрифт:
ПОСЛЕСЛОВИЕ
Дорогие юные читатели!
Вы прочли интересную и полезную книгу. Может быть, ваши представления о природе, как о чем-то, подчиняющемся стройным, простым законам, несколько поколебались? Может быть, вы начали задумываться над вопросом, почему в мире действуют именно эти, вполне определенные законы, а не какие-либо иные? Почему все происходит так, а не иначе? Не могут ли в других уголках Вселенной проявить себя иные законы, иные, чем на нашей Земле, в нашей солнечной системе?
Если подобные вопросы у вас возникли, то цель этой книги достигнута. Задача ее состоит в том, чтобы
Эту книгу я прочел с интересом. Мне показалось необходимым в своем послесловии несколько расширить круг вопросов, о которых говорится в книге. Захотелось показать, что нарушение или замена одних законов природы другими — это не праздный вымысел автора, а физически интересное и глубокое, хотя и элементарное, исследование. Оно помогает понять гармоничную «игру» сил природы и ее связь с нашей жизнью, с нашими понятиями и привычками.
Мы живем в огромном сложном мире. В мире, который управляется точными законами. Некоторые из этих законов нам известны уже давно, их изучают в школе: закон Архимеда, законы Ньютона, закон Ома, закон Паскаля… Другие были открыты сравнительно недавно — это законы строения микромира, законы квантовой механики, теория относительности. Наконец, несомненно, существуют и такие законы природы, которые еще никому не известны, никем не открыты, которые еще ждут своих Архимедов и Ньютонов.
Все наши представления об окружающем мире основаны на опыте, на здравом смысле, на способности людей обобщать этот опыт. Наблюдая явления природы, первобытный человек устанавливал первые наглядные закономерности: солнце всегда восходит в восточной стороне, воды стекают в низины и никогда реки не текут в гору, все камни тяжелы и тонут в воде. Знание таких наивных «законов» природы сообщало первобытному человеку почти магическую силу — он приобретал возможность предсказывать явление природы, предсказывать будущее.
Правда, эта магическая сила наивного знания терпела жестокое поражение, когда, например, такому самонадеянному «ученому» попадался кусок пемзы, которая, по всем данным, должна быть отнесена к камням и в то же время плавает в воде. Такое нарушение «закона» природы свидетельствует лишь о несовершенстве знания, о преждевременно сделанном обобщении. Подобный «закон» или не является вообще подлинным законом природы, или имеет ограниченное действие и может применяться лишь с теми или иными оговорками.
Сколь точны и незыблемы, сколь истинны известные нам законы природы? Это вопрос, над которым заставляет задуматься книга К. Домбровского «Остров неопытных физиков».
Живя в привычной, земной обстановке, мы не даем себе труда подумать над тем, что в других условиях, на других мирах не только жизнь, но и вообще любые формы существования материи могут быть совершенно иными, отличными от того, что мы наблюдаем на Земле.
В земных условиях мы встречаем три основных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное. Это и определяет тот круг явлений, которые прежде всего обращают на себя наше внимание.
Лишь в специальных установках мы получаем плазменное состояние вещества, которое в масштабах доступной нашему наблюдению Вселенной является наиболее распространенным. В плазме силы электромагнетизма иногда преобладают над силами молекулярной физики (трением) и силами давления и инерции, присущими обычной газовой динамике.
Другой пример: в особых звездах — так называемых «белых карликах» — над всем должна господствовать огромная, трудно поддающаяся воображению сила тяжести. И наоборот, космонавт, летящий вокруг Земли, живет в необычной для нас обстановке невесомости.
В различных условиях меняются соотношения и взаимосвязь между силами природы, материя развивается хотя и по одинаковым общим законам природы, но самыми разнообразными путями. И то, что сейчас представляется нам безусловно правильным, может оказаться при более подробном исследовании ошибочным или быть лишь частным случаем более общей закономерности.
Еще сравнительно недавно было широко распространено представление о так называемом круговом развитии материи. Предполагалось, что из газово-пылевых туманностей образуются звезды с планетными системами вокруг них. На планетах возникает и развивается жизнь, затем звезды постепенно остывают, энергия излучения рассеивается в пространстве. Потом эта рассеянная энергия где-то и как-то концентрируется, остывшие звезды сталкиваются, взрываются, превращаются в газово-пылевую туманность, и все начинается сначала.
Сейчас можно с уверенностью сказать, что если подобный кругооборот материи и осуществляется, то он не является главенствующим и определяющим судьбы развития материи в масштабах Вселенной.
Вопрос о происхождении Земли, о строении Вселенной всегда интересовал и интересует человечество. И это совсем не праздное любопытство. Знание основных законов, управляющих мирозданием, имеет первостепенное значение для всей нашей жизни, для развития материальных условий существования человека.
В древности астрономию изучали, в частности, для определения сроков посева и жатвы. Открытие Ньютоном закона всемирного тяготения сыграло решающую роль в развитии мореплавания. Законы механики Ньютона позволяют точно определять местонахождение судна в море. Без них мы никогда не сумели бы изучить нашу планету так, как мы ее знаем сейчас.
Логические следствия из основных законов механики объединили в одно целое самые отвлеченные представления о строении солнечной планетной системы и чисто практическую деятельность людей.
По мере расширения наших знаний мы вновь и вновь обращаемся к поискам основных законов, управляющих миром.
Развитие в прошлом веке кинетической теории газов привело к созданию гипотезы (научного предположения) о тепловой смерти Вселенной. Для того чтобы яснее понять, о чем идет речь, представим себе простой опыт.
Возьмем два баллона с газом или, чтобы было еще нагляднее, два стакана с водой. Пусть в одном стакане вода холодная, а в другом горячая. Если смешать холодную и горячую воду, холодный и горячий газ, то смесь будет иметь некоторую промежуточную температуру. Она не будет ни холодной, ни горячей. Это очевидно. И разделить снова воду или газ на горячую и холодную половины, так, чтобы в одном сосуде была горячая вода или газ, а в другом холодная, невозможно.
Так же невозможно придумать самопроизвольный процесс, который обеспечил бы, например, в одной половине комнаты высокую температуру воздуха, а в другой — низкую. Здесь имеется в виду не нагревание комнаты горячей печью, а именно самопроизвольный процесс, при котором в замкнутом, изолированном объеме газа общее количество теплоты распределилось неравномерно но объему. Таких процессов в природе нет. Температура всегда выравнивается.