ПРЕДИСЛОВИЕ
Вот уже второй раз именно на изломе веков, после бурной научной революции начала прошлого столетия, общественное мнение опять будоражат очень странные проблемы, колеблющие самые основы нашего мировоззрения:
— Что представляют собой темная материя и энергия, практически полностью заполняющие видимую часть Вселенной — Метагалактику?
— Как устроена самая пустая пустота, которую можно вообразить, — вакуум и почему в нем все время происходят очень странные процессы?
— Где лежат верхняя и нижняя границы размеров нашего мира и почему они все чаще соприкасаются на современном генеральном плане строения Мироздания?
— Существует ли единая теория абсолютно всех частиц и сил и не противоречит ли само ее существование фундаментальному философскому принципу бесконечного познания окружающей природы?
Вопросы, вопросы, вопросы… они возникают все чаще, становятся все острее, а ответы на них все неоднозначнее. Обычно такую ситуацию историки науки и философы связывают с первыми порывами грядущего урагана новых знаний, ломающего старые, отжившие представления, — научной революцией. Конечно, всякая научная информация, поток которой давно уже переполнил и продолжает захлестывать окружающий мир, по-своему интересна. Ее исследуют и анализируют множество специалистов, и она в любой момент может засиять настоящей сенсацией крупного открытия. Однако среди всех важных и необходимых наук есть фундаментальные, которые определяют основные направления прогресса человеческого общества. Так, часто можно услышать, что царицей наук является математика. Не будем оспаривать это мудрое изречение, а лишь добавим, что в современной науке, как и в современных цивилизованных странах, монархи царствуют, но не правят… Царствует в абстрактных высотах сложнейших формул и теорем математическая наука, а правит с ее помощью развитием естествознания иная научная дисциплина — физика.
Перед пытливыми молодыми умами сейчас открыто множество направлений, ведущих в фантастические дали науки будущего. И подавляющее большинство из них так или иначе связано с физикой: биофизика, геофизика, гидрофизика, радиофизика, астрофизика, космофизика, физикохимия, техническая и инженерная физика, квантовая физика, физика элементарных частиц, теоретическая физика и еще многие и многие подразделы этой поистине замечательной науки. Важно помнить простую истину: медицинские, биологические, химические, информационные и технические специальности изучают объекты и явления окружающего нас материального мира исключительно на основе знания физических закономерностей. Особенно наглядно видна роль физики в технике и электронике. Ведь такие ее чудеса, как персональные компьютеры, мобильные телефоны, Интернет, системы глобального позиционирования (поиска объектов с «маячками» со спутников), плазменные и жидкокристаллические телевизоры, искусственные органы вошли в наш быт всего лишь на протяжении одного поколения. Еще более поразительны достижения физической науки в промышленном и научном приборостроении: радиолокаторы, радиотелескопы, лазеры, синхрофазотроны и ядерные реакторы обязаны своим происхождением изначальным сравнительно простым физическим исследованиям.
Получается, что вне зависимости от профессии, возраста и образования современного человека в его культурный багаж обязательно должен входить некоторый минимальный объем физических сведений. Это крайне необходимо хотя бы для того, чтобы понимать общую структуру и смысл явлений в окружающей нас реальности. Иначе ведь просто очень неуютно чувствовать себя обделенным знанием среди современных образованных и интеллектуально развитых специалистов. Есть здесь и еще один аспект, кажущийся многим спорным, но во многом подтверждаемый реальным опытом. Это то, что постижение научных знаний, даже на самом популярном уровне, учит работать с потоком разнообразнейших сведений, ежесекундно обрушиваемых на нас СМИ. Проще говоря, постижение научного знания вырабатывает особый аналитический склад ума, логическое мышление и критическое отношение к действительности. Именно поэтому большинство скептиков, вооруженных методом критического осмысления окружающей действительности, редко попадают на удочку строителей финансовых пирамид, маркетинговых сетей и прочих аферистов, которых так много развелось в наше время.
Теперь уже читателю должно быть ясно, каким целям служит предлагаемая книга, чем-то напоминающая сборник репортажей с передовой научного фронта познания тайн природы, где каждая победа над неведомым расширяет круг знания, возвеличивая человеческий разум. Здесь доступно рассказывается не только о современном окончательном состоянии какого-либо научного вопроса, но и о неоднозначных поисках, ошибках, сомнениях искателей истины. Ведь подлинно интересно и увлекательно только то, что связано с победой над трудными научными проблемами, что не так-то легко и просто дается. Поэтому и настоящая наука начинается там, где кончается наше знание и начинается тернистый путь в неведомое. Отчасти эта книга и о том, как «делают науку», о поисках путей в неизведанное, о парадоксальных открытиях и таинственных загадках на пути к познанию природы.
Автор благодарит д-ра техн. наук, профессора, академика УАН Д. И. Корнеева, д-ра Уолтера Бабина (Канада), д-ра Амрит Среко Сорли (Словения), профессора В. А. Новикова (Латвия), д-ров В. М. Ваксмана и С. И. Доронина (Россия) за обсуждение профильной тематики. Особенно хочется отметить суровую, но конструктивную критику известного физика и популяризатора науки, академика РАН Э. П. Круглякова, возглавляющего Комиссию РАН по борьбе с лженаукой и фальсификацией научных исследований.
В оформлении книги использованы материалы с сайтов: http://enchgallery.com/fractals/fracthumbs.htm; http://cdsweb.cern.ch; www.nasa.gov; www.arm.ac.uk; www.ligo.caltech.edu; http://dataisnature.com; www.nature.web.
Современная лаборатория квантовой «алхимии», ЦЕРН, Женева, Швейцария
Наука будущего: проект космического исследовательского центра
ВВЕДЕНИЕ
ВОЗРОЖДЕНИЕ ФИЗИКИ
О сколько нам открытий чудных Готовит просвещенья дух И опыт, сын ошибок трудных, И гений, парадоксов друг, И случай, бог-изобретатель…
А. С. Пушкин Прежде чем рассказывать о чудесах современной науки, перелистнем несколько страниц истории. Минула эпоха античных мыслителей-метафизиков, прошел период противоречивых темных веков Средневековья, и на арену истории вышла новая наука Ренессанса — возрожденная физика. Среди нескольких предвестников современного научного подхода к окружающей природе — Николая Кузанского, Френсиса Бэкона, Николая Коперника, Джордано Бруно, Леонардо да Винчи выделяются имена величайших ученых в истории естествознания — Иоганна Кеплера и Галилео Галилея. Считается, и не без основания, что именно с работ Галилея началось развитие экспериментальной науки. Ведь именно этот ученый сумел замечательно соединить оригинальные мысленные эксперименты с движущимися телами и гениальные по своей простоте реальные опыты, которые может повторить любой, самостоятельно убедившись в справедливости предложенной физической модели.
