Ульрих Вальтер - Сумасшедший мир физики. Астронавт Ульрих Вальтер объясняет почти всё
Перевод с немецкого выполнил Сергей Борич по изданию: Ulrich Walter. Die verrückte Welt der Physik: Astronaut Ulrich Walter erklärt fast alles. – Komplett-Media.
Die Verrückte Welt der Physik – Astronaut Ulrich Walter erklärt fast alles by Prof.
Dr. Ulrich Walter. All Rights Reserved.
First published in German Language by Verlag Komplett-Media GmbH, 1st edition 2022.
www.komplett-media.de
Translated into the Russian Language by arrangements with Maria Pinto-Peuckmann, Literary Agency, World Copyright Promotion, Kaufering, Germany.
E-Mail: [email protected]
© Сover design by Favoritbuero, Munich and Komplett-Media, Munich, Germany
© Перевод, и издание на русском языке. ООО «Попурри», 2023
От нашего мира можно сойти с ума!
«Наша страсть к познанию вечна».
Эти слова Альберта Эйнштейна (1879–1955) знакомы всем нам. И мы уверены, что если человечество будет достаточно долго что-то исследовать, то когда-нибудь все поймет. Но этому не суждено случиться, и на то есть ряд причин.
В 1931 году австрийский математик Курт Гёдель (1906–1978) доказал свою теорему о неполноте, в соответствии с которой мир никогда не будет полностью познан. Все дело в том, что существуют научные положения, которые не могут быть ни доказаны, ни опровергнуты. Таким образом, на некоторые вопросы относительно мироздания (и простые, и заковыристые) мы никогда не получим однозначного ответа. Одному из таких вопросов я посвящаю последнюю главу «Границы науки».
Наша способность к пониманию определяется опытом познания окружающего мира. Мы можем интуитивно понять, почему ударом молотка можно разбить стекло (молоток твердый и тяжелый, а стекло хрупкое), и достаточно часто наблюдали нечто подобное. Но почему резиновый мяч, который весит столько же, сколько и молоток, не разбивает оконное стекло, хотя брошен в него с той же скоростью? Ответ на этот вопрос очевиден: потому что мяч мягкий.
Но почему между мягким и твердым предметами такая существенная разница? Наука говорит на этот счет следующее: потому что F = m · ∆v/∆t.
Это второй закон Ньютона. И здесь заканчивается понимание у тех, кто не занимается наукой. Моя задача состоит в том, чтобы читатели осмысливали происходящее хотя бы на этом уровне. Объяснение таково: если предмет, наткнувшись на оконное стекло, притормаживает, то его скорость v снижается слишком быстро. Столкновение приводит к тому, что движение вперед чересчур быстро сменяется отскоком назад. Математически изменение скорости выражается символом ∆v. Если предмет «твердый», то изменение скорости происходит в течение нескольких микросекунд, таким образом, ∆t ≈ 1/100 000 с. А вот мягкий мяч при столкновении сжимается, и этот процесс длится несколько дольше, мяч отскакивает от стекла через несколько миллисекунд. Следовательно, для него ∆t ≈ 1/100 с. Второй закон Ньютона говорит, что возникающая сила F при прочих равных условиях столкновения будет тем больше, чем меньше времени требуется на отскок.
Из этого следует, что твердые предметы при столкновении производят бо́льшую силу, чем мягкие. И если эта сила при воздействии на стекло превышает силу, связывающую атомы между собой, то стекло разбивается. По этой же причине стакан, падая на кафельный пол, разлетается на осколки, а при падении на подушку остается целым.
Переходим на следующий уровень понимания: почему существует второй закон Ньютона? Причина в том, что все тела в нашем мире обладают инерцией. Что такое инерция и откуда она берется? Она возникает благодаря полю Хиггса (см. главу «“Божественная” частица Хиггса»). А что такое поле Хиггса? На данный момент этого не знает ни один человек. Очевидно, с каждым новым уровнем понимания объяснения становятся все сложнее, поэтому в конце концов наступает момент, когда уже ни у кого нет объяснений. И тогда помогают лишь математические формулы, которые, конечно, подтверждаются экспериментами, но уже недоступны человеческому пониманию.