глубже и яснее.
Проиллюстрируем это на нескольких примерах.
…Сложнейшей из наук называют часто физику. В действительности основных законов физики очень мало и они просты (правда, простотой, предполагающей постепенное, шаг за шагом, изучение многих необычных явлений и углубление в мир идей, кажущихся зачастую несовместимыми со здравым смыслом). Можно понять известного американского исследователя Ричарда Фейнмана, заметившего недавно, что «успехи современной физики объясняются, быть может, ее легкостью».
Возьмем, например, такие разделы физики, как свет и электричество. Во многих учебниках они излагаются как самостоятельные, не связанные между собой разделы. На самом деле между ними есть глубокая, открытая еще сто лет назад связь. Сперва ее выявили через теорию электромагнитного поля, позднее установили и еще одну связь — через так называемую квантовую механику — главу физики, возникшую в значительной степени под влиянием учения о свете.
Особенно наглядно связь между электричеством, светом и квантовой механикой может быть продемонстрирована при помощи «простого» (увы, только воображаемого) опыта, для которого нам понадобится всего три предмета: пластмассовая школьная линейка, тиски и кошачья (или другая подходящая) шкурка.
Зажмем линейку в тиски, потрем ее выступающий конец шкуркой, чтобы вызвать электростатический заряд, и приступим к опыту. Он будет заключаться в том, чтобы придавать чем угодно — пальцем, палочкой и т. д. — линейке колебательные движения. Частоту, то есть число колебаний в единицу времени (лучше всего в секунду, тогда это будут просто герцы, сокращенно
Всякое периодическое движение электрического заряда порождает электромагнитные волны той же частоты, что и движение. Наша линейка станет излучателем электромагнитных волн. Постепенно увеличивая число колебаний, мы обнаружим любопытную смену явлений.
Начнем с 50 или 60
Поднимем частоту сразу до миллиона герц (или одного мегагерца, сокращенно
В диапазоне от 430 до 700 миллионов
Сейчас мы станем увеличивать колебания излучателя и дальше, но прежде отметим про себя, что, начиная от широковещательного диапазона и вплоть до света (включая невидимую ультрафиолетовую область), излучения внешне особенно походили на волны в буквальном смысле слова. Недаром говорят: «Работает радиостанция на
Увеличивая колебания излучателя, мы попадем в область рентгеновых лучей и гамма-лучей. Частота, соответствующая этим волнам (как и другим, о которых мы только что говорили), указана в таблице электромагнитного спектра. Показатель степени — это число нулей, которое надо поставить после единицы, чтобы получить частоту в герцах. Все волны названного диапазона «вырабатываются» на различных установках (рентгеновские аппараты, молекулярные и квантовые генераторы, ускорители частиц и т. д.).
А уж следующие в таблице самые высокочастотные из известных нам волны люди вырабатывать пока не могут: с ними ученые имеют дело лишь в лучах, приходящих из таинственных глубин Вселенной, так и называемых «космические лучи».
Для последних групп волн характерно то, что по своим внешним проявлениям они похожи больше на частицы, чем на волны. Поэтому на практике ученые говорят о них чаще именно как о
Итак, к чему же мы пришли, проделав опыт с заряженной линейкой? К тому, что, хотя и наблюдались разные эффекты (поле, волны, частицы), в действительности они одной природы. Только разные частоты отличали их. Электричество, свет, квантовый эффект «превращения» волны в частицу — здесь мы везде имеем дело с одной физической реальностью, именуемой электромагнитным полем.
Много общего можно найти и между другими разделами физики, часто изображающимися в учебниках как совокупность фактов, распиханных по главам, словно по ящикам, стоящим рядом, но отделенным один от другого непроницаемыми стенками. В лучшем случае после долгого объяснения предмета по старым правилам здесь говорят вдруг, что все это неверно, что все надо переучивать по-новому (хорошо еще, если эти новые представления как-то разъясняются). Отсюда «трудность» изучения физики, на самом деле только кажущаяся трудность.
Обратимся к химии. Когда Дмитрий Иванович Менделеев открыл периодический закон элементов, сразу резко упростилось изучение неорганической химии. Стало также ясно, что не только на Земле, но и во всей Вселенной число простейших элементов не может превышать вполне определенного количества (не очень сильно отличающегося от сегодняшнего итога: 104). Ученые получили блестящую возможность предсказывать существование и свойства еще не открытых элементов и соединений.
Другое великое открытие в химии, сделанное Александром Михайловичем Бутлеровым, — так называемая структурная теория Бутлерова — навело порядок в органической химии. Теперь обе химии на наших глазах сливаются в одну, и эта общая химия стучится в дверь физики, с тем чтобы занять в ней место на правах раздела.
Пример из астрономии. По Аристотелю и Птолемею, Земля — «пуп» Вселенной, а звезды и планеты с бешеными скоростями вращаются вокруг нее. Нельзя сказать, что эта точка зрения не давала никакой возможности правильно рассчитывать движения звезд и планет. Расчеты производились, но до чего они были трудны! Греческие философы учили, что орбиты планет возникают в результате сложных круговых движений по системе окружностей. Для описания орбиты Марса, например, требовалась добрая дюжина окружностей различного вида. Но вот после долгих утомительных вычислений Иоганн Кеплер сформулировал свои простые три закона движения небесных тел. И что же, орбиты всех планет (и спутников этих планет) астрономы стали находить быстро и чрезвычайно точно. Восторжествовал подход, казалось бы, более сложный — планеты движутся вокруг Солнца, — но в действительности это не усложнило, а облегчило решение задачи.
Развитие наук внешне очень напоминает развитие больших городов. И те и другие растут и в чем-то усложняются, ко вместе с тем в них растут организация и порядок. В городах все улучшающаяся система дорожных знаков и сигнализации облегчает ориентировку; в науках отыскиваются какие-то единые, общие принципы, и это облегчает их изучение.
Везде, где вмешивается человеческий разум, Сложность движется вперед рука об руку с Простотой.
Поясним это с помощью аналогии.
Представим себе следующее. Человек вырос в глухой таежной деревушке и вдруг впервые в жизни оказался на московских улицах. Понять его переживания легко. Никакая сказка наяву не потрясет так
