Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Вы путешествовали по космосу, царству всего очень большого – мегамиру.

Вы перемещались в мире сверхскоростей так быстро, насколько это было возможно.

Но вы не имеете понятия о микромире: том мире, из которого в действительности состоит материя. Может быть, золото сделано из маленьких кирпичиков?

Почему окружающие нас материалы так не похожи? Почему золото отличается от сыра? Почему при комнатной температуре мы не становимся жидкими, как вода?

С ухмылкой, решив предпочесть науку деньгам, вы разрезаете золото на две равные части, чтобы посмотреть на него изнутри.

В отличие от некоторых сортов сыра (но не всех), внутри слиток имеет тот же цвет, то же отсутствие запаха и все то же самое, что и снаружи. Тем не менее вы разрезаете одну из половинок еще на две части, потом еще на две и еще на две, лихорадочно ища какие-то изменения во все уменьшающихся по размеру кусочках.

Похоже, что золото не меняется.

Можно подумать, что нарезать его можно вечно, но нет, ничего подобного. После двадцати шести или двадцати семи попыток у вас остался тончайший возможный кусок золота. Разрезав его еще раз, все равно вы получите что-то, но оно точно не будет золотом.

Такое неразложимое количество золота, мельчайший кусок которого тем не менее остается золотом, ученые называют атомом золота.

Заметьте, хотя может показаться, что разрезать что-то надвое двадцать шесть раз подряд не так много, это не так. Вам было бы довольно трудно осуществить это в обычных условиях. Чтобы дать вам общее представление о том, как данный опыт выглядит на другом примере, можно, вырвав страницу из этой книги и сложив ее пополам двадцать шесть раз, получить толщину высотой около 14 километров. Аналогичный пример, скажем, взять гору на 50 % выше Эвереста и разделить ее наполовину двадцать шесть раз, тогда в конечном итоге останется что-то такое же тонкое, как страница книги.

Только с помощью лучших современных технологий можно рассмотреть атом золота.[31]

А как насчет свинца, серебра или углерода?

Любой другой чистый элемент вместо золота привел бы к тому же итогу: сократив вдвое легко помещающийся на ладони кусок двадцать шесть раз подряд – плюс-минус один или два раза, – вы в конечном итоге увидите атом, который нельзя больше разложить, не получив что-то, отличающееся от исходного материала. Впрочем, сыр не является чистым материалом. Но он тоже состоит из прилепленных друг к другу атомов. Вся известная материя во Вселенной состоит из атомов.

Так из чего же сделаны сами атомы?

Вы еще не можете сказать, но у вас уже есть догадка, что они заполнены более мелкими компонентами, и эти крошечные кусочки одинаковы для всех атомов во Вселенной. Очень скоро вы отправитесь в их мир, но я уже могу сказать, что, так как количество этих мельчайших компонентов различается от одного атома к другому, то чистые материалы имеют очень разные свойства, а следовательно, как всем известно, стоимость. Любой биржевой брокер, конечно, задастся вопросом вашего психического здоровья, если вы попытаетесь обменять килограмм ртути (стоимостью около 23 фунтов стерлингов) на килограмм золота (около 26 тысяч фунтов) или плутония (около 2,6 миллиона фунтов, в зависимости от рынка) на том основании, что все они сделаны из одинаково структурированных атомов.

Так что же они такое, эти атомы? Что придает созданным из них материалам такие различные свойства и формы? И почему, если все сделано из одного и того же, масло можно разрезать ножом, а алмаз нет?

С такими роящимися в вашей голове вопросами вы идете за молоком к кофе.

По дороге к холодильнику вы автоматически захватываете с собой магнитик в виде пальмы, чтобы прилепить его к остальным, но, когда он выскальзывает из ваших пальцев, прыгнув прямо на металлическую дверцу, вы замираете на месте.

До сих пор такое поведение магнита было вам достаточно хорошо знакомо.

Но не более того.

Как магнитам это удается?

Как холодильник узнал о приближении магнита? Или это магнит знал о холодильнике? Или они оба? Или это просто волшебство?

Насколько вы знаете, вы никогда не видели никаких взаимодействий магнита и холодильника.

Ни одна призрачная рука не высовывалась из одного из них, хватая и притягивая другого к своей поверхности.

Но, может, вы просто были не слишком внимательны.

Вы отлепляете магнит от холодильника и рассматриваете тыльную сторону грубо обработанной пальмы. Насколько можно утверждать, темная поверхность плоская.

Сосредоточившись и крепко зажав магнит между большим и указательным пальцем, вы прижимаетесь щекой к двери холодильника, пристально разглядывая воздух и поднося магнит все ближе к дверце.

Он уже в нескольких сантиметрах от нее.

Вы что-то чувствуете.

Силу.

Сила притяжения тянет магнит к холодильнику. Или холодильник к магниту. Или обоих друг к другу. Трудно сказать.

Но в воздухе нет ничего. Абсолютно точно. Вы не видите ни малейшего намека на что-нибудь такое, что могло бы объяснить, как они узнают о присутствии друг друга.

Теперь магнит уже в полсантиметре от холодильника, и сила притяжения становится намного сильнее.

Вам даже трудно удерживать магнит на месте.

И все еще ничего не видно.

Вы разжимаете руку. Магнит выпрыгивает из пальцев в направлении двери, куда и прилипает, настолько же обрадованный новым соседством, как и вы охвачены любопытством.

Веками множество мужчин и женщин удивляло это странное притяжение. Что-то потустороннее, не так ли? Магнит выпрыгнул из рук. До его прикосновения к холодильнику ничего не происходило, и еще там присутствовала сила. То же думали и наши предки, наблюдая за магнитами, так что, хотя у них и не было холодильников, они стали говорить о пугающем дальнодействии, чтобы описать то невидимое, что заставляет магниты работать.

На самом деле, немного напоминает гравитацию.

Никто не может видеть гравитацию.

Когда Ньютон придумал свою удивительную формулу для описания того, как объекты во Вселенной притягиваются друг к другу, он понятия не имел, что именно отвечает за обнаруженную им гравитационную силу. Зато это открыл Эйнштейн около века тому назад. Гравитация является не силой, а падением, утверждал он. Падением вниз по кривым пространства-времени.

Так с магнитами происходит то же самое? То есть магниты тоже создают крутые кривые в пространстве-времени?