Мичио Каку - Физика будущего

Первое взаимодействие, или первая сила, — это гравитация, которая удерживает нас на поверхности земли, не дает Солнцу взорваться и придает стабильность Солнечной системе. Второе фундаментальное взаимодействие — электромагнитная сила, которая освещает наши города, вращает двигатели, питает лазеры и компьютеры. Третье и четвертое взаимодействия — это слабые и сильные ядерные силы, которые не позволяют распасться ядрам атомов, зажигают звезды на небесах и порождают термоядерный огонь в центре нашего Солнца. Все четыре фундаментальных взаимодействия были открыты в Европе.

Каждый раз, когда физикам удавалось обнаружить и понять действие одной из этих сил, история человечества меняла свой ход, и Европа идеально подходила для исследований и обретения новых знаний. Исаак Ньютон, наблюдая падение яблока и видя Луну в небе, задал себе вопрос, который навсегда изменил историю цивилизации: если яблоко падает, то почему не падает Луна? Блестящее озарение, посетившее его в возрасте 23 лет, помогло понять, что яблоко заставляют падать на землю те же силы, что управляют движением планет и комет в небесах. Ньютон сумел применить только что придуманную им новую математику — дифференциальное и интегральное исчисление — для расчета траекторий движения планет и спутников и первым расшифровал небесную механику. В 1687 г. он опубликовал «Начала» — книгу, которая, пожалуй, принадлежит к числу важнейших научных трудов в истории человечества, оказавших наибольшее влияние на его историю.

Что еще важнее, Ньютон ввел в обиход новый способ мышления и законы механики, по которым можно рассчитать движение любых тел через действующие на них силы. Человек перестал быть беспомощной игрушкой демонов и неведомых духов; теперь объекты двигались по строгим законам под действием четко определенных сил, которые можно было измерить и покорить. Возникла ньютонова механика, пользуясь которой ученые могли точно предсказать поведение машин; пришел черед парового двигателя и паровоза. Сложную динамику паровых машин и станков теперь, согласно законам Ньютона, можно было систематически разложить — винт за винтом, рычаг за рычагом. Так что закон тяготения, открытый Ньютоном, в значительной степени проложил путь европейской Промышленной революции.

Затем в XIX веке, опять же в Европе, Майкл Фарадей, Джеймс Клерк Максвелл и другие открыли второй вид фундаментального взаимодействия — электромагнетизм. Это событие тоже произвело в науке настоящую революцию. Томас Эдисон, построив генераторы на станции «Перл-стрит» в Нижнем Манхэттене и электрифицировав первую в мире улицу, открыл дорогу электрификации всей планеты. Сегодня из космоса ночная Земля выглядит очень празднично: целые континенты усеяны яркими пятнами освещенных городов. Любой инопланетянин, увидев это, мгновенно понял бы, что земляне поставили электромагнетизм себе на службу. Мы остро ощущаем свою зависимость от него всякий раз, когда в системе происходят сбои и мы на какое-то время остаемся без электричества. В одно мгновение мы оказываемся отброшенными в прошлое больше чем на 100 лет и попадаем в мир без кредитных карточек, компьютеров, электрических лампочек, лифтов, телевидения, радио, Интернета и т. д.

Наконец, ядерные силы, также открытые европейскими учеными, в настоящее время вновь меняют мир вокруг нас. Мы сегодня получили возможность не только раскрывать тайны небес и источники энергии звезд, но и заглянуть внутрь самих себя; медицина давно уже не обходится без физических знаний, связанных с ядерными силами: это различные виды томографии — и магнитно-резонансная, и аксиальная, и позитронно-эмиссионная; радиотерапия; ядерная медицина. Ядерные взаимодействия правят бал внутри атома и управляют заложенными там колоссальными силами, а потому могут в конце концов определить судьбу человечества. Что ждет нас: процветание и неограниченная энергия ядерного синтеза или смерть в ядерном аду?

Удачное сочетание социальных перемен и овладения четырьмя типами фундаментальных взаимодействий вывело Европу на лидирующие позиции в мире. Но технологии динамичны, они то и дело меняются. Они рождаются, развиваются, расцветают и гибнут. Чтобы понять, как конкретные технологии в ближайшее время изменят мир, полезно посмотреть, как они подчиняются некоторым законам эволюции.

В развитии массовых технологий, как правило, можно выделить четыре основных этапа. В этом несложно убедиться, взглянув на историю бумаги, водопровода, электричества и компьютеров. На первом этапе продукты этой технологии обходятся так дорого, что их неусыпно охраняют. Бумага в виде папируса, изобретенная древними египтянами, и позже бумага, придуманная китайцами, тысячи лет назад были настолько драгоценны, что один папирусный свиток могли охранять десятки жрецов. Эта технология, хотя и была примитивной, дала мощный толчок развитию древней цивилизации.

Второй этап для бумаги наступил около 1450 г., когда Гутенберг изобрел способ печати подвижными литерами. Появились первые «личные книги»; человек мог приобрести для себя книгу, содержавшую мудрость не одной сотни древних свитков. До Гутенберга во всей Европе едва насчитывалось 30 000 томов, а к 1500 г. книг было уже девять миллионов; доступные книги оживили интеллектуальную жизнь Европы и стали мощным стимулом для Возрождения.

Но около 1930 г. для бумаги начался третий этап, когда ее стоимость упала невероятно. Возникли личные библиотеки, один человек мог владеть сотнями книг. Бумага превратилась в обычный потребительский товар, ее стали продавать тоннами. На этом этапе бумага была везде и нигде, она невидима и вездесуща. Теперь же мы находимся на четвертом этапе, когда бумага стала вопросом моды. Мы украшаем свой мир бумагой всевозможных расцветок, форм и размеров. Огромную часть городской свалки составляет именно бумага. Бумага прошла путь от тщательно охраняемой драгоценности до мусора.

То же можно отнести и к водопроводу. В древности, на первом этапе, вода была настолько драгоценна, что одним колодцем приходилось пользоваться целой деревне. Так продолжалось тысячи лет, и только в начале XX в., на втором этапе, постепенно начал появляться настоящий водопровод. После Второй мировой войны для водопровода начался третий этап, вода стала дешевой и доступной все более увеличивающемуся среднему классу. Сегодня вода находится на четвертом этапе, это вопрос моды; вода доступна в самых разных формах, размерах и приложениях. Мы украшаем свой мир водой в виде фонтанов и всевозможных инсталляций.