Читаем Непознанное онлайн бесплатно

Ответ на вопрос, как мы живем, зависит от уровня научных познаний. Естественно, что все мы проявляем интерес к развитию науки. Бесчисленные специальные монографии посвящены различным разделам. В этой книге речь пойдет о новых результатах исследований. Но прежде зададимся вопросом, не упустили ли мы некоторые аспекты в нашем упоении прогрессом? Как это ни поразительно, однако и в самом деле мы кое-что забыли! Слишком многие проблемы остались без ответа. Речь идет о множестве более или менее повседневных явлений природы, о которых мы вроде бы знаем немало, но до конца не поняли их природу. Вот некоторые из проблем.

Не потому ли мы так мало знаем о вселенной, что полагаем, будто Земля в конечном счете наилучшее местечко в ней?

Неужели мы настолько беззащитны перед вулканами и землетрясениями, что не удосужились собрать о них достаточно сведений?

Может быть, мы удовлетворились умением предсказывать более или менее надежно погоду на завтра и поэтому не занимаемся активными исследованиями смерчей, гроз, ливней?

Может быть, кто-то верит Библии и поэтому перестал задавать себе вопрос, как появилась жизнь на Земле?

Или, может быть, мы не могли исследовать какие-либо явления, потому что не обладали соответствующими измерительными приборами?

Может быть, человечеству, не нашедшему ответы на эти вопросы, показалось, что поиски не стоят усилий, на них затраченных? Как бы там ни было, в настоящей книге делается попытка найти ответы на забытые вопросы, побудить к новым исследованиям.

Книга имеет и еще одну цель — я хотел бы разбудить интерес, а возможно, даже и любовь к повседневным явлениям природы. Мы живем в самой большой лаборатории, и природа ежечасно ставит перед нами новые эксперименты, мы являемся как бы свидетелями бесконечных опытов.

Нередко достаточно уметь наблюдать и размышлять над увиденным, чтобы понять происходящее, чтобы расширить наш кругозор. Каждому из нас может выпасть на долю радость открытия, восторг естествоиспытателя.

Наука находится пока еще в начале своего пути, и путь ее нередко сопровождается различными курьезами. Подчас появляются самые фантастические идеи, самые невозможные предположения, и находятся легковерные люди, подхватывающие нелепую идею. Ученым это кажется смешным, ибо они видят, что эти идеи противоречат законам природы.

Настоящая книга — рассказ о науке в ее началах, и, если читателя посетит при чтении муза задумчивости, та, что посещала автора при ее написании, он будет считать, что его цель достигнута.

Те положения науки, которые мы изучаем в школе, просты, упорядочены и лишены противоречий. Нас обучают системе правил и законов, мы полагаем, что они и отражают сущность природы. Позднее мы узнаем: они были упрощены или обобщены. Нам приходится основательно пересмотреть свои знания по многим дисциплинам, просто учиться заново. Наконец, мы узнаем о гигантском научном прогрессе, о явлениях, которым больше изумляемся, чем понимаем. Складывается впечатление, что мы живем в эпоху уникального научного прогресса.

У нас почти не остается времени поразмыслить, действительно ли новые познания увеличиваются в такой поразительной прогрессии и действительно ли все это так уж здорово. Нас подавляет обилие новых фактов, и мы присоединяемся к восторженному хору. В нашей памяти таятся остатки школьных истин и отдельно почерпнутые факты, своим грузом они заталкивают вглубь сомнения. Сейчас трудно точно установить, когда началось «массовое производство» естественных наук, однако мы знаем, кто произнес зажигательную фразу и дал новое направление исследованиям: «Нужно измерять, что может быть измеренным, и сделать доступным для измерения то, что пока неизмеримо». Это был итальянец Галилео Галилей.

Время Галилея также было отмечено обилием поразительных открытий. В Северном море обнаружили Шпицберген и остров Медвежий, Испания завладела Калифорнией, стали известны огромные просторы Канады. Был уже заселен остров Манхэттен, где позднее поднимется Нью-Йорк. При исчислении денег, размеров и весов переходят на метрическую систему. Изобретен микроскоп, который открывает мир мельчайших существ, перемещение крови в организме впервые понято как система кровообращения. Кеплер рассчитал законы, по которым движутся по орбите планеты. В Риме построен собор святого Петра. Франс Гальс, Рембрандт, Рубенс создают свои полотна, знаменуя новый расцвет искусства. Восстания крестьян в России, Франции, Австрии и даже в Китае потрясают устои существующего строя, идет Тридцатилетняя война, в истории появляются такие имена, как Густав Адольф Валленштейн, Ришелье и Кромвель.

Эти исторические вехи приходятся на время жизни математика Галилео Галилея, родившегося в Пизе. Талантливый молодой человек решает различные проблемы физики, не привлекая пока что внимания широкой публики: определяет законы падения предметов, развивает науку укрепления крепостей, увлекается астрономией. Но он хорошо знает, когда надо выйти на авансцену, и излишней скромностью не страдает. Его час пробил, когда он услышал о новом изобретении — подзорной трубе. Вскоре и в руках Галилея появляется простая, составленная из двух частей подзорная труба. Ее-то он и демонстрирует потрясенному совету города Венеции — с большим эффектом с колокольни собора святого Марка. Завернутая в красно-белую материю длинная труба очень нравится горожанам, и Галилей не упускает возможности наглядно разъяснить значение этого изобретения для флота и армии представителям могучей морской державы. Более того, он дарит инструмент совету, и теперь он знаменитость: становится пожизненным профессором, а его оклад удваивается, не говоря уже о разных почестях.

Что это — игра на публику? Конечно же, не Галилей изобрел подзорную трубу, но разве в этом дело? Главное, он был в курсе новейших открытий, увидел возможности, которые они давали, и позаботился об их реализации. В настоящее время мы знаем, что сочетание этих трех компонентов само по себе — достижение.

До определенного момента, а именно до 21 августа 1609 года, ни один астроном не наблюдал небо в подзорную трубу! Ни Тихо Браге, ни Кеплер, ни даже Коперник! Эта заслуга целиком принадлежит Галилею. Что же он увидел? На Луне есть горы и долины, вокруг Юпитера вращаются четыре спутника, существует значительно больше звезд, чем мы знали до сих пор.

Коперник был прав, Земля действительно вертится вокруг Солнца.

Галилей и в дальнейшем сделал целый ряд значительных открытий, но главная его цель остается прежней: подтвердить правильность той картины мироздания, которую построил Коперник; сегодня мы назвали бы его усердным пропагандистом достижений современной астрономии.

А в 1633 году ответный удар наносит противник — инквизиция. Галилей арестован, один за другим следуют четыре допроса, ему угрожают пытками, а ученый знает, что это такое: в этой же церкви, куда его посадили, 33 годами раньше приговорили к смерти еретика Джордано Бруно, и он был сожжен живым на костре. Конечно, Галилей известный ученый, но он уже немолод, ему 69 лет. Ладно уж. И вот произносится во всеуслышание клятва верности теории (все присутствующие знают, что она ложна), согласно которой Земля есть неподвижный центр системы планет.

Остается добавить еще две даты: 1835 год (то есть спустя 202 года), когда основной труд Галилея вычеркивается наконец из списка запрещенных работ, а через 335 лет (в 1968 году) на конгрессе лауреатов Нобелевской премии по физике в Линдау на Боденском озере кардинал Кениг сообщил, что церковь рассматривает вопрос о «реабилитации» Галилея. Однако в этой «реабилитации» уже никто не нуждается, идеи Коперника о вселенной и без того уже признаны всем миром.

Но гораздо более важным с нынешней точки зрения оказался призыв Галилея подвергнуть измерениям все, что есть в природе. С того времени на нас выливается поток все новых, все более уточняющих результатов, бесконечное количество фактов, ведь легче и проще вычислять, чем постигать сущность явлений. Если раньше полагали, что суть вещей можно понять благодаря нескольким экспериментам и глубокому их осмыслению, то теперь нередко предпочитают собрать побольше различных данных, а пусть кто-нибудь другой попробует их осмыслить. Эта точка зрения, как правило, ошибочна. Постепенно мы убеждаемся, что огромная масса накопленных измерений остается мертвым грузом, не имеющим значения для естествознания. Ниже мы увидим, как мало знаем о повседневных явлениях природы, несмотря на прилежную регистрацию их.

Начнем с того, чего мы не знаем о космосе, о мире вокруг нас. Когда датский астроном Тиге Браге, имя которого, как правило, известно нам в латинизированной форме — Тихо Браге, в 1576 году построил обсерваторию, то в его «Замке неба» на острове Хвен в Зунде имелись только большие «квадраты» — приборы для измерения углов. С их помощью определяют направление движения созвездий. Если Браге без всяких инструментов собрал достаточно данных о вселенной, чтобы составить близкое к идеям Коперника представление о нашей солнечной системе, то этим можно только восхищаться. После смерти Браге Кеплер по этим данным сможет вывести названные его именем законы движения планет! Но чего мы этим достигли? Немногим больше, чем древние люди, которые поэтично выразили свое представление о происхождении нашего мира в легендах и мифах. Чтобы понять явление, необходимо знать, как оно возникло, а об этом нам ничего не говорят ни законы движения планет Кеплера, ни наблюдения Галилея.

Наука владеет тремя путями, позволяющими ответить на вопрос о происхождении вещей.

Первый заключается в том, что мы изучаем объект во всех возможных аспектах. Если его нынешняя форма и состав — следствие имевших место ранее событий (если здесь применим закон причины и следствия), то мы можем проникнуть в прошлое объекта исследования. Пример: на поле с глинистой почвой мы нашли камень. Он явно занесен сюда. Камень плоский и округлый. Он имеет отшлифованные края. Его отшлифовал песок или вода. Но поскольку камень плоский, значит, песок, которым он отшлифован, принесен водой, а не ветром. Внутри камня обнаруживаются остатки маленьких раковин, значит, камень возник в те времена, когда эти существа еще жили. Камень из известняка, значит, он возник в меловой период истории нашей Земли, то есть ему около 185 миллионов лет. Остатки раковин позволяют установить и то, насколько теплым (или холодным) было море, где жили раковины и образовалась каменная масса. Таким образом, мы узнаем причины возникновения камня, а поскольку перечисленные факты сами имеют определенную причину, мы узнаем нечто и о других событиях. Как раз такой метод — попытки разгадать историю происхождения по нескольким каменным осколкам — используется в последние годы на Луне, и не без успеха.

Если попытка измерить возможно большее количество деталей, по которым делаются важные выводы, не дает результатов, следует попробовать второй путь: с максимально допустимой точностью измеряют детали на возможно большем количестве объектов исследования. Суммируя результаты, можно сделать выводы, позволяющие понять строение, становление и историю объекта исследования. Пример подобных исследований — постоянный поиск астрономами новых звездных миров.

Оба метода исследования идеальны, однако на практике ни один из них не оказывается достаточным. Наука всякий раз сталкивается с тем, что первый путь страдает неточностью измерений, а для второго не хватает подходящих объектов. Большинство исследователей принимают компромиссные решения, используя оба метода. Но совместить их не всегда оказывается возможным, а подчас и просто невозможно объединить друг с другом.

Задаваясь вопросом о происхождении мира, мы никак не можем воспользоваться третьим методом. Им часто пользуются химики: они пытаются искусственно создать исследуемый объект и проверить таким образом наши представления о его происхождении и свойствах. К сожалению, а может быть, к счастью, мы не можем пока создать новой вселенной в наших ретортах. (Правда, астроном может объявить о предстоящей лекции на университетской доске: «Упражнения по строению вселенной. Только для студентов старших семестров», а шутник подпишет внизу: «Не натворите бед», но здесь речь идет лишь о математических расчетах физики звездных систем.)

Таким образом, через три с половиной века после Галилея мы все еще задаем себе вопрос: как возникла наша вселенная? Предлагаются две взаимоисключающие теории. Одна из них гласит:

Вначале весь космический материал представлял собой нечто целое, затем произошел взрыв, в результате которого и был создан звездный мир.

Другая теория утверждает:

Вселенная с самого начала была такой, какой мы ее видим: звезды, их плотность, их перемещения в пространстве.

Приверженцы первой теории говорят об «изначальном хлопке» (big bang по-английски), об огненном шаре, который содержал частицы нашего мира и антимира, в котором материя превратилась в излучение и из которого возник известный нам космос. Согласно этой теории уже через две секунды после взрыва при температурах порядка 10 миллиардов градусов образовались протоны и нейтроны, из которых в последующие 11 минут (время распада свободных нейтронов) за счет захвата этих частиц образовались атомные ядра тяжелых элементов. Примерно через 10 тысяч лет возникли атомы водорода и гелия. Если принять время расширения вселенной равным примерно 10 миллионам лет, то за это время отдельные участки газа, который вначале равномерно заполнял мир, начали объединяться. Из этих газовых облаков образовались системы туманностей или звездные системы. В ходе развития нашей туманности большая часть первоначального газового облака трансформировалась в звезды; часть массы, связанной притяжением звезд, вновь распалась и была возвращена в межзвездную материю.

Некоторые исследователи осмеливаются даже предположить, что когда-нибудь весь процесс начнет протекать в обратном порядке, что восстановление и распад сменяют друг друга, что вселенная осциллирует.

Малоутешительная картина! Само представление о том, что наш мир возник с изначального взрыва и когда-нибудь прекратит свое существование в обратном процессе, не очень-то приятно, а уж идея, что этот процесс повторяется снова и снова, и вовсе напоминает кошмарный сон: это ведь значило бы, что Земля начинает и вновь прекращает свое существование и род человеческий вместе с ней. Может быть, и каждый из нас рождается заново на новой Земле.