26.04.2017 г.
Недоумение и физика невозможного
Утром мама неожиданно вспомнила, что 22 апреля в Жуковском прошёл финальный этап городской научной конференции. Зашла на сайт конференции посмотреть мой результат. Ещё в феврале я защищал свою работу перед жюри конференции, это был 2-й этап. А до защиты свою работу я представил ребятам в классе. Меня очень волнует фантастика. А фильм «Звёздные войны» я знаю наизусть. Но меня всегда интересовало, что в этом кино чистая выдумка, а что основано на реальных достижениях науки. О великом Эйнштейне я знал от мамы. Зимой она прочитала книгу Уолтера Айзексона «Альберт Эйнштейн». Что-то пересказывала мне, когда мы гуляли, что-то зачитывала. Но вот книгу Митио Каку «Физика невозможного» мы с ней читали вместе от корки до корки. Последние главы «взорвали» моё сознание: параллельные миры, «кротовые норы», антиматерия. Эта книга и послужила основой моего исследования. Мы так много перелопатили всякого материала, смотрели документальные фильмы. И я созрел! Моя работа называлась «Невозможное возможно». Мне ребята задавали много вопросов! Конечно, всех интересовала машина времени, полёты в гиперпространстве. Я решил в своём «Дневнике» привести полный текст своего исследования. Вот этот текст.
«Последние два года были временем моего страстного увлечения фэнтези и научной фантастикой. И фильмы, и книги для меня – это материал, из которого я строю свой воображаемый мир. В моём мире есть всё: и звёздные корабли, способные летать быстрее света, и параллельные Вселенные, и машины времени. Люди в моём мире разговаривают на уровне мысли. Вы посчитаете меня чудаком, фантазёром, начитавшегося всякой всячины, но я вам возражу. Когда-то люди лишь мечтали о ковре-самолёте, а сегодня уже изучают космос, мечтали о сапогах-скороходах, а сегодня не мыслят жизни без машин, мечтали о блюдечке с золотой каёмочкой, а сегодня в некоторых домах по нескольку телевизоров. Вот я и попытался разобраться, на каком уровне развития находится современная наука и что из современной фантастики всего лишь несбыточная мечта, а что может стать явью.
Итак, цель моего проекта: познакомиться с современными научными открытиями в области физики. Помог мне в этом разобраться учёный-популяризатор Митио Каку и его книга «Физика невозможного». Но прежде, чем на ваш суд я представлю свой проект, мне необходимо вас подготовить и разобраться с понятиями, на которые буду опираться. На конференции я не стану об этом рассказывать, поскольку буду ограничен семиминутным регламентом. Но сейчас мне важно вам это проговорить. И очень надеюсь на вашу помощь. В конце проекта я хотел бы, чтобы вы задали мне «каверзные» вопросы в рамках моей темы. Ответив на ваши вопросы или не ответив, я пойму, готов или не готов защитить проект перед комиссией конференции. Для начала, что такое физика. Физика − наука о простейших и общих законах природы, о материи, о её строении и движении. Физику мы будем изучать в седьмом классе. Но уже сейчас многие из вас знают, что такое гравитация. Думаю, что кто-то из вас смотрел фильм с таким названием. Итак, гравитация − притяжение, всемирное тяготение. Её открыл Исаак Ньютон. В основе земной физики лежат законы Ньютона. А вот в космосе его законы не работают. В космосе действуют законы, открытые Великим Эйнштейном. Помимо этого, физика изучает атомы. Это важное понятие в моей работе. О них чуть подробнее. Ещё в Древней Греции философы задумались, из чего состоит мир. Один из них, Демокрит, не имея никаких инструментов исследования вещества, догадался, что любое вещество состоит из атомов. Как он рассуждал? Примерно так. Если взять любое вещество и начать его делить, подобно торту, то в конце концов можно дойти до крохотной далее неделимой частицы. Эту частицу назвали атом. Мало кто знает, что наша буква «А» в греческом языке называется альфой и является приставкой НЕ, а корень -том– означает ДЕЛИМОЕ, все же вместе означает НЕДЕЛИМОЕ, т.о., атом – это неделимая частица. Только в XX веке учёным при помощи оборудования удалось доказать, что все вещества состоят из атомов. Но! И дальше истинное чудо науки, атом оказался делимым! Внутри этой частицы есть ядро, которое состоит из протона – положительно заряженной частицы (все имели дело с батарейками, и все знают, что у неё есть положительный полюс и отрицательный). Итак, протон − положительно заряженная частица, а электрон, который вращается вокруг ядра – отрицательно заряжен. Но это не всё! Как вам кажется, а протон далее делим? Чтобы его поделить понадобилось строительство большого адронного коллайдера. В год рождения большинства из нас, в 2007 г., коллайдер был построен в Европе. Кучку протонов в коллайдере на скорости света столкнули друг с другом. И обнаружили, что внутри протона куча всего интересного. Всевозможные элементарные частицы. И стали их называть: кварки, фотоны, лептоны и даже нашли маленькую частицу, которую назвали бозон Хиггса, или частица Бога. Все эти частицы упорядочили и получили Стандартную модель, такая таблица, которая должна объяснить все загадки нашего мира. Ещё, предупредил я ребят, буду использовать такое понятие, как углеродные нанотрубки. Стенка такой трубки составляет всего один атом. Но крепость величайшая!
Далее я рассказал, что такое лазер. Долго объяснять не пришлось, потому что каждый с ним сталкивался. У многих учителей есть лазерные указки, в магазине лазерные лучи у кассиров считывают информацию о товаре, много детских игрушек имеют лазеры. Итак, лазер − это устройство, создающее узкий пучок интенсивного света. Я думаю, этой информации достаточно, чтобы осветить мою тему.
В своей книге «Физика невозможного» Митио разделил «невозможное» на три категории. Итак, по порядку. К 1-й категории невозможного относят технологии, которые сегодня невозможны, но они не нарушают известных законов природы. К этой категории относятся телепортация, телепатия, телекинез, невидимость, создание звездолётов.
К этой же категории относится и создание защитного силового поля. «Поднять щиты!» − так звучит приказ капитана корабля «Энтепрайз» Кирка в моём любимом фильме «Звёздный путь». Щит – это силовое поле, охраняющее корабль. Это непроницаемый барьер, отражающий лазерные лучи и ракеты. Вы спросите, зачем землянам нужны такие щиты? Во-первых, ими бы воспользовались военные, чтобы защититься от пуль, ракет. Во-вторых, при помощи силового поля можно было бы строить мосты, дороги, небоскрёбы. Более того, под пологом такого поля можно было бы строить города на дне океанов. Фантастика? Не совсем. Чтобы создать защитное силовое поле потребуется несколько слоёв: 1-й – плазменный (каждый из нас имеет дома плазменный телевизор); 2-й слой – завеса из лазерных лучей, который также, как и плазма, будет нагревать и испарять проходящие объекты; 3-й – углеродные нанотрубки. Толщина стенки такой трубки в один атом, но они при этом прочнее стали. Таким образом, у учёных есть все основания думать, что силовое поле – это не выдумка фантастов, а открытие ближайшего будущего.
Следующая «невозможность» − это «Звезда смерти». «Звезда смерти» – колоссальное оружие размером с хорошую Луну. Выстрелив в упор в беззащитную планету, «Звезда смерти» может полностью уничтожить её. Но возможно ли в действительности создание такого оружия? В настоящее время учёные пытаются воспроизвести процессы, которые происходят в космосе при формировании звезды. Поначалу звезда – это громадный шар из водорода. Затем гравитационные силы сжимают газ. Температура вырастает до 50-100 млн. градусов. Ядра водорода начинают слипаться друг с другом. Выделяется энергия. Это и есть источник, из которого звезда черпает свою энергию. Если люди научатся управлять такой энергией, то «Звезда смерти» − это не миф.
Ко 2-й категории Митио Каку отнёс технологии, которые недавно всерьёз были выдвинуты учёными. Реализация их может растянуться на тысячи лет. К этим изобретениям относится машина времени. Мне нравятся фильмы о путешествии во времени такие, как «Терминатор: Генезис», «Петля времени», «Назад в будущее» и другие. Я прочитал много книг о путешествии во времени, настолько много, что заразился мыслью, как было бы здорово совершить путешествие в эпоху Александра Македонского или заглянуть за завесу будущего. Возникает естественный вопрос: машины времени – это реальность или вымысел? Время – одна из величайших загадок Вселенной. Я недавно задумался, почему в пространстве мы можем двигаться в любом направлении, а во времени – только вперёд. А что будет после меня? Ужасно интересно: доживёт ли человечество до того дня, когда Солнце погаснет?.. С точки зрения Ньютона, путешествия во времени невозможны. В физике Ньютона время течёт прямолинейно. Одна секунда на Земле равняется одной секунде в любой точке Вселенной. Но Великий Эйнштейн опроверг такой взгляд на мир. Он сравнил время с извилистой рекой, которая в одном месте течёт медленнее, а в другом быстрее. На скорость времени влияет гравитация. Чем она сильнее, тем время течёт медленнее, и наоборот. Поэтому наши космонавты, отрываясь от земли, живут во времени, которое идёт медленнее, чем на поверхности земли. Так, российский космонавт Сергей Авдеев провёл на орбите 748 суток и переместился в будущее на 0,02 секунды. Ещё физики всерьёз уверены, что в будущее можно летать при помощи Чёрной дыры. Время около неё замедляется. Поэтому, пока звездолёт будет летать вокруг Чёрной дыры в течение года, на Земле пройдёт 100 лет. Вернувшись, астронавты попадут в будущее.
К невозможностям 3-го класса относится изобретение вечного двигателя; открытие закона, который поможет предвидению будущего. Рассмотрим вероятность предвидеть будущее.
В каждой религии существуют те, кто может предвидеть будущее. Оракулы Древней Греции, пророки христиан и мусульман. В XVI веке жил знаменитый предсказатель Нострадамус. В XX веке Вольф Мессинг, известный ясновидящий. Но можно ли при помощи строгих научных экспериментов доказать, что некоторые люди способны видеть будущее? Физика Ньютона полностью отвергает возможность предвидения. Железное правило причины и следствия никогда не нарушается. Но теория Эйнштейна допускает разные состояния вещества. И всё же многое в этой теории очень неясно. Таким образом, предвидение будущего исключается в обозримом будущем.
И в заключении. Возможно, всегда будут существовать вещи, лежащие за пределами возможностей нашей науки. Но мне кажется, что мир познаваем. И ближайшие годы могут стать самыми интересными. Возможно, как в начале XX века Эйнштейн открыл новую физику, которая не вписалась в традиционную физику Ньютона, так и XXI век сделает рывок и откроет новые горизонты. Я верю, они ждут нас!».
В общем, как-то так. Конечно, я немного растерялся при вопросе, каких я ещё знаю популяризаторов науки. Стал, как столб. Забыл Стивена Хоккинга. И книги его читал, и художественный фильм о нём смотрел «Вселенная Стивена Хоккинга», и документальное кино с его участием. А тут растерялся. На другие вопросы, правда, ответил. Когда меня спросили, кем я хочу стать, опять растерялся: вопрос мне показался некорректным, потому что давно известно, что нет успеха в замысле, открытом посторонним. А тут сидят женщины, которых я первый раз видел. Я даже «Дневнику» не могу открыться: кем я хочу стать. Потому что каждый раз, когда я говорю родителям об этом, они меня останавливают, чтобы я мечтал о более реальном и выбросил эту чушь из головы. Так что пришлось врать, что я хочу стать астрофизиком. Нет, не им! А разве только астрофизикам интересна Вселенная и всё, что с ней связано?
Мама всё сняла на видео. Держался я неплохо. Мама после конференции меня поддержала, сказала, что это опыт. Нужно его накапливать. Где ещё найти подобную площадку? Я надеялся, что хотя бы диплом участника мне дадут. Но мама зашла на сайт конференции и сообщила, что ничего. Меня даже не было в числе участников! Номинация называлась «Я познаю мир». Даже не знаю, чем в следующий раз можно удивить жюри конференции?..