Виктор Вайскопф - Наука и удивительное [Как человек понимает природу]

Но она может иметь и другое значение. Огромность Вселенной, наличие миллиардов звезд и пространства между ними служат необходимыми условиями развития материи, т. е. для превращения простых, неупорядоченных частиц в атомы и молекулы и наконец в крупные совокупности, образующие животных и мыслящие существа. Участки, в которых материя принимает более дифференцированную форму, очень немногочисленны и являются избранными. Их следует рассматривать как наиболее развитые и выдающиеся места Вселенной, места, где материя смогла полнее всего использовать свои возможности. Поэтому мы находимся в очень привилегированном и центральном положении, так как Земля — одно из таких мест. Могут существовать другие места, где развитие пошло еще дальше, но на Земле развилась жизнь в мыслящие существа. В мыслях этих существ отражается природа.

Но это не простое отражение. В мозгу человека внешние впечатления не просто регистрируются, они создают представления и понятия. Это отпечатки внешнего мира в человеческом мозгу. Поэтому нет ничего удивительного в том, что после долгого периода поисков и ошибок некоторые из представлений и понятий, выработанных человеком, постепенно приближаются к фундаментальным законам, управляющим миром, и какая-то часть наших представлений правильно отражает истинное строение атомов и истинное движение звезд. Природа в образе человека начинает познавать самое себя.

Мы будем измерять все величины в метрической системе, как это делают ученые и все люди в большинстве стран, за исключением Англии и США. Введением этой полезной системы мер мы обязаны французской революции; достойно сожаления, что она не принята в странах английского языка.

Единицей длины служит метр, приблизительно равный расстоянию от кончика носа до конца вытянутых рук. Согласно научному определению основателей системы, метр должен равняться одной сорокамиллионной окружности Земли. Они не могли проводить свои измерения с достаточной точностью и сделали очень небольшую ошибку. Но мы пользуемся их исходным метром. Сантиметр — это одна сотая часть метра, он примерно равен диаметру мелкой монеты. Миллиметр — тысячная часть метра, он близок к толщине монеты. Километр — тысяча метров, «короткая» миля, или 3300 футов.

Движение планет по небу казалось странным потому, что они перемещаются не просто с востока на запад, как Луна, а описывают сложные петли. Именно это запутанное движение по небесному своду и объяснил Коперник, исходя из простой кинематики движения планет по окружности вокруг Солнца. ( Прим. перев .)

Если выразить изменение направления в градусах, например считать его равным а , и пройти n метров, то расстояние до дерева составит 57 n / a . Чем меньше а, тем дальше от нас находится дерево.

Вместо того, чтобы писать числа с многими нулями, мы будем в этой книге пользоваться общепринятым научным обозначением через так называемые «степени десяти». Так, 10 14означает десять в четырнадцатой степени, т. е. десять, умноженное само на себя четырнадцать раз, или единицу в первом знаке с четырнадцатью нулями после нее. В этих обозначениях миллион, например, записывается в виде 10 6.

Когда мы говорим, что расстояние до Сириуса составляет 10 14 км , это не означает, что оно точно равно этой величине. Мы указываем только «порядок величины». Оно может равняться и 2/3 и 3/2 от 10 14 км . Для специальных научных целей расстояние до Сириуса нужно знать значительно точнее, и оно действительно известно очень точно, но в данном случае в этом нет необходимости. Для нас сейчас неважно, удален ли Сириус от нас на 1/2·10 14 км или на 2·10 14 км . При определении протяженности пространства нас интересует только порядок величины.

Цвет, который имеет Солнце при наблюдении с очень больших расстояний, легко найти, рассматривая некоторые искусственные спутники. Они сделаны из отражающего металла и поэтому имеют такой же цвет, что и Солнце.

Напомним, что источник света кажется в 100 раз слабее, если он находится в 10 раз дальше. Вообще, он кажется в х раз слабее, если он в √ х раз дальше.

Этот пример может привести к ошибочному выводу, что свет, испущенный в направлении, противоположном движению удаляющегося источника, Имеет меньшую скорость, чем в случае покоящегося источника. Конечно, пули, вылетающие из удаляющегося ружья, приходят к нам с меньшей скоростью, чем пули из покоящегося.

Свет всегда распространяется с одной и той же скоростью (300 000 км/сек ), независимо от того, испущен ли он покоящимся или движущимся источником. Поведение света управляется законами теории относительности, которая в этой книге не рассматривается. Однако следствие, выведенное из нашего примера, все же остается в силе: ослабление света происходит не за счет уменьшения скорости, а за счет потери интенсивности. Она обращается в нуль при удалении источника со скоростью света. ( Прим. перев .).

Химические элементы — это материалы, из которых построены все вещества. Элементами являются железо, золото, кислород, сера, углерод и т. д. Мы узнаем о них гораздо больше в гл. III. Явление радиоактивности значительно подробнее рассмотрено в гл. VII.

Атомным весом элемента называется вес его атома, выраженный через вес наиболее легкого атома — водорода. Атом Rb весит в 85 раз больше атома водорода.

Здесь мы пользуемся отрицательными степенями, чтобы выразить очень малые числа. 10 -1означает 0,1; 10 -2означает 1/10· 1/10 = 1/100; 10 –11означает 1/10·1/10… и так одиннадцать раз. Еще можно сказать, что 10 -11= 0,00…1 с одиннадцатью нулями, считая нуль, стоящий перед запятой.

По английской терминологии биллион = 10 9.

Можно указать интересные исключения из этого правила, которые показывают, как легко ошибиться при неверном подходе. В природе существует некоторое количество быстро распадающихся веществ. Однако все они представляют собой «дочерние продукты» медленно распадающихся элементов. Вот что это значит. Иногда продукт радиоактивного распада сам радиоактивен и превращается в какой-то третий элемент. Такой продукт называется «дочерним».

Если распад первого идет очень медленно, а распад второго, дочернего, быстро, в природе всегда будет наблюдаться быстрый распад, следующий за медленным.

Вероятность взрыва обычной звезды, такой, как Солнце, не очень велика. Это случается один раз за несколько миллиардов лет. Последний взрыв в нашем окружении (в радиусе 1000 световых лет) произошел в 1750 г.