Серия книг «Pop Science»
Новая серия книг «Pop Science» открыта следующими новинками:
1. Страх физики. Сферический конь в вакууме: легендарная книга Лоуренса Краусса переведена на 12 языков мира и написана для людей, мало или совсем не знакомых с физикой, чтобы они смогли победить свой страх перед этой наукой. «Страх физики» - живой, непосредственный, непочти-тельный и увлекательный рассказ обо всем, от кипения воды до основ существования Вселенной. Книга наполнена забавными историями и наглядными примерами, позволяющими разоб-раться в самых сложных хитросплетениях современных науч-ных теорий.
2. Парадокс. Девять великих загадок физики: что такое парадокс? Это феномен, который, на первый взгляд, кажется непостижимым с научной или логической точки зрения. Наука веками сталкивается с парадоксами, многие из которых значи-тельно продвинули ее вперед. Парадоксы, о которых рассказы-вает автор книги, профессор Аль-Халили, относятся к физике и астрономии. Они ставили в тупик многих величайших мыслителей и ученых.
Может ли кот одновременно быть и жив, и мертв? В самом ли деле Ахилл никогда не обгонит черепаху, независимо от того, как быстро он будет бежать? Каким образом человек может оказаться на десять лет старше собственного брата-близнеца? Прочитав эту книгу, вы получите истинное интеллектуальное удовольствие и даже обретете просветление!
Страх физики. Сферический конь в вакууме
Автор: Лоуренс Краусс
Когда кто-то на вечеринке узнает, что я физик, он либо немедленно меняет тему разговора, либо начинает расспрашивать меня о Большом взрыве, других вселенных, сверхсветовых двигателях, кварках, сверхпроводниках, суперструнах или суперколлайдерах. Даже те, кто честно признавались в том, что не любили физику в школе и никогда об этом не жалели, часто слушали рассказы о мистических явлениях, происходящих на переднем крае науки, как завороженные. Современная физика занимается решением многих космических проблем, о которых так или иначе размышляет любой человек. Однако часто физика представляется людям сложной, недоступной для понимания магией, открытой лишь посвященным, поскольку многие исследования лежат в областях, страшно далеких от их житейского опыта.
Но существует и более серьезное препятствие, мешающее многим понять, чем занимается современная физика. Физический подход к решению задач и используемый физиками язык не употребляются большинством людей в повседневной жизни. Для наблюдателей, лишенных присущего физикам особого взгляда на мир, разношерстный зоопарк физических явлений выглядит непонятным, а зачастую и пугающим.
Для того чтобы представить читателю современную физику в моем понимании, я решил не сосредоточиваться на описании конкретных физических теорий, а рассказать об инструментах, используемых физиками в их работе. Если кто-то захочет оценить сегодняшнее сос-тояние физической науки как с точки зрения интеллектуальной деятельности человека, так и с точки зрения ее роли в формировании нашей современной картины мира, то это гораздо проще сделать, имея некоторый начальный бэкграунд, дающий понимание того, как вся эта наука работает. Настоящая книга является не столько учебником по выживанию в джунглях, сколько руководством о том, что необходимо взять с собой в туристический поход, как обойти опасные скалы, где полюбоваться прекрасным видом и как безопасно вернуться домой.
Сами же физики способны продолжать современные исследования только потому, что они, главным образом, руководствуются теми же несколькими фундаментальными принципами, которые мы используем для изучения повседневной жизни. Физическая теория в нас-тоящее время занимается явлениями, происходящими на пространственно-временных масштабах, различающихся более чем на шесть-десят порядков - это означает, что отношение размеров самых крупных изучаемых физиками объектов к самым мелким выражается числом, состоящим из единицы и 60 нулей. Экспериментальные исследования, правда, распространяются на несколько меньший диа-пазон масштабов. Тем не менее на фоне всего этого зоопарка описание любого явления, сделанное одним физиком, обычно понятно другому, потому что при этом используется не более дюжины основных понятий. Никакая другая область человеческого знания не является настолько обширной и одновременно настолько легко формализуемой.
Отчасти по этой причине моя книга такая тонкая. Инструменты, которыми пользуются физики, малочисленны, и хотя для освоения их в совершенстве необходима ученая степень, для того чтобы просто понять, как они работают, не нужен увесистый фолиант. В каждой из шести глав (разумеется, если вы купите эту книгу) вы найдете обсуждение одной из ключевых идей, направляющих физиков в их на-учном поиске. Чтобы проиллюстрировать эти идеи, я подобрал примеры, в каждом из которых я, подобно музыканту, играющему гамму, поднимаюсь от основ до вершин. Подбор примеров может показаться эклектичным, но, концентрируясь в начале главы на том, где мы находимся, я стараюсь в конце привести читателя к пониманию того, куда мы идем.
Кроме того, по этой причине я взял на себя смелость представить наиболее современные концепции. Некоторые читатели с облегче-нием вздохнут, встретив знакомые идеи, хотя кому-то они могут показаться не вполне понятными. Некоторые из представленных концепций, являясь фундаментальными, в то же время никогда ранее не были представлены в популярной литературе. Но это не важно. Я не собираюсь тестировать на вас новые дидактические методики. Мне хотелось бы дать читателю ощутить скорее вкус физи-ки, нежели ее содержание. Я думаю, что для не-ученых понимание физики важнее, чем знание каких-то конкретных ее приложений.
Самое главное, что в физике существуют замечательные связи между отдельными фрагментами картины мира, лежащие под поверх-ностью живописного полотна. Именно эти связи образуют ткань физики. Нет большей радости для ученого, чем обнаружить очередную такую связь и проверить ее экспериментально. В конце концов это и делает физику наукой, и, если вы заинтересуетесь ею всерьез, перед вами откроются поистине безграничные перспективы.
Наконец, я хочу подчеркнуть, что физика - это такая же творческая интеллектуальная деятельность человека, как искусство и музыка. Физика формирует наш культурный опыт. Не берусь судить, чтó из современного культурного наследия будет более всего востребовано грядущими поколениями, но уверен, что игнорирование культурного аспекта нашей научной традиции было бы серьезной ошибкой. В конце концов именно наука формирует наше представление об окружающем мире и о нашем месте в нем. Научная безграмотность се-годня тождественна бескультурью. А главная добродетель культурной деятельности - будь то искусство, музыка, литература или науки - это обогащение нашей жизни. Через культуру мы испытываем радость, волнение, воспринимаем красоту, приобщаемся к тайнам мироздания. Единственное, что, на мой взгляд, действительно отличает науку от других вещей в этом списке, это более высо-кий уровень образования, необходимый для того, чтобы получать от нее удовольствие. Для большинства физиков главным личным оправданием их деятельности является именно получение удовольствия, радости от открытия новых закономерностей и ощущение красоты, проявляющейся в сочетании разнообразия явлений физического мира и простоты лежащих в его основании законов. Так что, с позволения Эрики Йонг, эта книга посвящена вопросу: способен ли обычный человек, преодолев предубеждения, получить истинное удовольствие от физики? Надеюсь, что да.
Более подробно с книгой можно ознакомится на сайте издательства
Оглавление
Отрывок
Книга доступна только в бумажном виде.
Парадокс. Девять великих загадок физики
Автор: Джим Аль-Халили
Парадоксы предстают перед нами во всем своем разнообразии. В то время как некоторые из них - незамысловатые логические задачи с небольшим потенциалом для исследования, иной парадокс может оказаться только вершиной айсберга целой научной отрасли. Многие можно решить путем внимательного разбора допущений, лежащих в их основе (одно или даже несколько могут быть ложными). Строго говоря, такие парадоксы вообще не стоит так называть, поскольку задача, к которой найдено решение, уже не может считаться парадоксом.
Настоящим парадоксом называется утверждение, которое приводит к порочному кругу (круговой аргументации, противоречащей самой себе) или описывает ситуацию, невозможную с точки зрения логики. Но существует тенденция употреблять слово «парадокс» в более широком контексте, включающем то, что я предпочитаю называть мнимым парадоксом. У таких головоломок есть решение. Иногда эти парадоксы содержат уловку или хитрый ход, который специально должен сбить читателя или слушателя с правильного пути. Стоит раскрыть этот трюк - и противоречие или логическая абсурдность исчезают. Другая разновидность мнимого парадокса представляет собой утверждение и выводы из него, которые, хотя изначально и выглядят абсурдно или по меньшей мере противоречат интуиции, при более внимательном рассмотрении перестают казаться таковыми, даже если следствия из них все еще выглядят несколько нео-жиданно.
Кроме того, существует категория парадоксов в физике. Все (или почти все) такие парадоксы можно решить с помощью фундамен-тальных научных знаний. Именно об этой разновидности парадоксов я хочу поговорить в книге.
Итак, давайте вначале вкратце рассмотрим, что такое настоящий логический парадокс, просто чтобы разобраться, о чем я не собираюсь вам здесь рассказывать. Настоящий парадокс - это утверждение, сформулированное таким образом, что образуется порочный круг, из которого действительно нет никакого выхода.
Вот, к примеру, простое утверждение: «Это высказывание ложно». Думаю, при первом прочтении эти слова выглядят довольно неза-мысловато. Но подумайте о значении этой фразы, как только вы вникнете в следствия из нее - логический парадокс станет очевиден. Могут ли три простых слова вызвать настоящую головную боль? Если да, я бы поспорил, что это забавная разновидность боли, сама по себе парадоксальная, которой вы, без сомнения, с садистским удовольствием поделитесь с родными и друзьями.
Как видите, утверждение, гласящее, что «Это высказывание ложно», объявляя себя ложью, само по себе должно быть ложью, а следо-вательно, оно не ложно - в таком случае оно правдиво, что означает, что оно на самом деле ложно, что означает, что оно не ложно - и так далее по бесконечному кругу.
Существует множество таких парадоксов, но эта книга не о них.
Вместо этого я расскажу вам о своих излюбленных загадках и головоломках в науке, каждая из которых известна как парадокс, но при внимательном взгляде на проблему под правильным углом уже не может называться парадоксом. Хотя на первых порах они противо-речат здравому смыслу, каждый раз оказывается, что в их аргументации не учтен какой-то трудноуловимый аспект физики, приняв во внимание который, мы выбиваем одну из опор, на которых стоит парадокс, и все его величественное здание рушится. Несмотря на найденные решения, многие из них продолжают называться парадоксами. Частично виной тому печальная известность, которую они приобрели, когда были впервые сформулированы (до того как мы выяснили, где же кроется ошибка). Кроме того, преподнося их таким образом, мы получаем полезные инструменты, с помощью которых ученые постигают некоторые довольно сложные идеи. Еще дело в том, что их разгадывание доставляет массу удовольствия.
Многие загадки, о которых мы поговорим, на первый взгляд действительно производят впечатление настоящих, а не мнимых пара-доксов. Дело вот в чем. Возьмем, к примеру, упрощенную версию знаменитого парадокса путешественника во времени: что, если бы вы вернулись во времени в прошлое и убили более молодую версию самого себя? Что случится с вами - убийцей? Вы выскочите из реаль-ности, поскольку не позволили самому себе вырасти? В этом случае вы так и не достигли возраста, в котором стали убийцей, путешест-вующим во времени; кто же тогда убил более молодую версию вас? Старший вы имеете безупречное алиби: вы никогда не существо-вали! Итак, если вы не дожили до путешествия назад во времени и убийства младшего себя, то вы не убили младшего себя, а значит, дожили до того возраста, когда отправились назад во времени и убили себя, значит, вы сделали это, значит, вы не дожили - и так далее. Выглядит как идеальный логический парадокс. Физики пока не исключили полностью возможность путешествий во времени, разумеется, только в теории. Так как же нам выбраться из порочного круга этого парадокса? Данный конкретный случай я разберу в главе 7.
Не все мнимые парадоксы требуют для своего решения научных знаний. Чтобы это продемонстрировать, я посвятил главу 1 несколь-ким мнимым парадоксам, которые поддаются решению с использованием одного лишь здравого смысла и логики. Что я имею в виду? Представьте себе простой статистический парадокс, в котором довольно легко сделать неверный вывод, исходя из базовой корреляции: известно, что в городах с большим количеством церквей обычно выше уровень преступности. Звучит довольно парадоксально, если только вы не считаете, что церковь поощряет преступность и беззаконие, что звучит довольно сомнительно независимо от вашего отношения к религии и морали. Но разгадка очень проста. Для городов с большим населением естественным образом характерны как большее количество церквей, так и более высокие абсолютные показатели преступности.
То, что B следует из A и C следует из A, не означает, что C следует из B и наоборот.
Вот еще один пример простой головоломки, которая при первом прочтении кажется парадоксальной, но объяснение устраняет эту парадоксальность. Ее мне изложил несколько лет назад мой коллега и близкий друг профессор физики из Шотландии. Он заявил, что «всякий шотландец, приезжающий на юг, в Англию, повышает средний показатель IQ обеих стран». Суть заключается вот в чем: поскольку все шотландцы заявляют, что они умнее англичан, то всякий шотландец, проживающий в Англии, повысит средний уровень IQ ее обитателей, однако покидать Шотландию - настолько глупая затея, что лишь самые глупые из шотландцев пойдут на такое, тем самым слегка повышая средний показатель IQ по Шотландии. Как видите, на первый взгляд это утверждение звучит довольно пара-доксально, однако благодаря простой логической аргументации находится прекрасное решение - хоть и неубедительное с точки зрения англичан, конечно.
После того как мы немного позабавимся в главе 1, разобрав несколько хорошо известных парадоксов, которые можно решить без прив-лечения науки, мы перейдем к девяти парадоксам физики, которые я отобрал для вас. Сформулировав очередной парадокс, я буду вскрывать его истинную природу. Я покажу, как парадоксы рассеиваются словно дым, стоит только обнажить лежащую в основе логи-ку, которая оказывается ошибочной, либо объяснить, почему на самом деле они не представляют собой проблему. Все эти парадоксы довольно интересны, поскольку дают пищу для ума, а также потому, что у них есть решение. Чтобы парадокс перестал быть парадок-сом, нужно знать, куда смотреть, где искать ахиллесову пяту, которую можно осторожно прощупать, вооружившись углубленным пониманием науки.
Названия некоторых парадоксов вам знакомы. К примеру, парадокс кота Шрёдингера, заключающийся в том, что несчастное животное закрыли в герметичной коробке, и, пока мы ее не откроем, кот будет одновременно и жив и мертв. Менее известный, но все же знако-мый многим демон Максвелла - мифическое существо, заседающее в другой герметичной коробке; оно, похоже, способно нарушать второй закон термодинамики, упорядочивая содержимое этой коробки. Чтобы понять эти парадоксы и их решения, понадобится неко-торая научная подготовка. Так что я поставил перед собой задачу как можно четче и без лишней суеты изложить вам эти научные идеи, чтобы вы смогли по достоинству оценить выводы из них, не погружаясь в глубины математического анализа, термодинамики и кван-товой механики.
В этой книге я собрал также несколько парадоксов из университетского курса теории относительности, который я преподаю вот уже 14 лет. К примеру, идеи Эйнштейна о пространстве и времени стали плодородной почвой для таких логических головоломок, как парадокс шеста и сарая (также известен как парадокс амбара и жерди), парадокс близнецов и парадокс убитого дедушки. В других же парадок-сах, например в тех, которые касаются кота и демона, по мнению некоторых, уже давно пора с чувством выполненного долга поставить точку.
Когда я подбирал претендентов в свой список величайших загадок физики, то не ставил целью изложить самые главные нерешенные проблемы науки (какова природа темной материи и энергии, из которых состоит 95 % Вселенной, или что было (если вообще было) до Большого взрыва). Это чрезвычайно трудные и глубокие вопросы - их решение ученым еще только предстоит отыскать. Кое-какие из этих загадок (например, состав темной материи, на которую приходится большая часть массы галактик), вполне возможно, будут реше-ны в ближайшем будущем, если мы продолжим совершать новые захватывающие открытия с помощью ускорителей частиц, подобных Большому адронному коллайдеру. Другие же загадки, такие как точное описание того, что было до Большого взрыва, может быть, так и не будут решены никогда.
Чего я хотел добиться в этой книге, так это составить достаточно широкую и толковую выборку. Все парадоксы, о которых мы будем говорить, имеют отношение к глубоким вопросам природы времени и пространства, а также характеристик Вселенной в очень больших и очень малых масштабах. Некоторые из них предсказывают теории, которые на первый взгляд кажутся очень странными, но прояс-няются, если внимательно разобраться в идеях, лежащих за ними. Давайте-ка посмотрим, не получится ли у нас положить конец всем этим парадоксам, а в процессе, дорогой читатель, получим массу удовольствия от расширения кругозора.
Более подробно с книгой можно ознакомиться на сайте издательства
Оглавление
Отрывок
Для читателей этого блога скидка 25% по купону - Pop Science
По факту оплаты бумажной книги отправляем на e-mail электронные версии книг, при покупке электронной книги - все доступные версии отправляются пользователям.
Источник: https://geektimes.ru/company/piter/blog/271886/