Питер Эткинз - Десять великих идей науки. Как устроен наш мир.

• Название: Десять великих идей науки. Как устроен наш мир.
• Автор: Питер Эткинз
• Жанр: Математика
• ISBN: 978-5-17-051198-3, 978-5-17-050272-1, 978-5-271-19820-5, 978-5-271-19821-2

Эта книга предназначена для широкого круга читателей, желающих узнать больше об окружающем нас мире и о самих себе. Автор, известный ученый и популяризатор науки, с необычайной ясностью и глубиной объясняет устройство Вселенной, тайны квантового мира и генетики, эволюцию жизни и показывает важность математики для познания всей природы и человеческого разума в частности.

---

Фальсифицируема ли теория струн? К настоящему моменту она еще слишком неопределенна и не способна дать достаточно хороших предсказаний для того, чтобы судить об этом. Но предположим, что это не так: предположим, что будущая версия М-теории примет форму, в которой предсказываются массы всех фундаментальных частиц, все значения фундаментальных констант и структура пространства-времени, но не предлагается абсолютно никакого иного эксперимента для независимой проверки. Теория не была бы фальсифицируемой, поскольку она точно предсказывала бы все известные фундаментальные свойства Вселенной, и я подозреваю, что мы сформировали бы мнение, согласно которому она является обоснованной и, разумеется, прославленной как апофеоз достижений науки.

Что же будут делать ученые, когда в один прекрасный день ОТВ будет создана и предскажет все известные свойства Вселенной? Некоторые обратят свой взгляд в других направлениях и приложат усилия к усовершенствованию полученной финальной теории. Это даст им работу на вечные времена, при условии, что цивилизация продолжит существование. Но найдутся, однако, и другие, те, кто будет обеспокоен проблемой самосогласованности финальной теории, ибо они будут иметь в виду теорему Гёделя и ее негативные последствия для возможности решения этой проблемы (глава 10). Те же, кого самосогласованность не волнует, будут не спать ночи в тревоге о том, что невозможно доказать единственность финальной теории. Они даже могут обнаружить внешне совершенно иную общую теорию всего, которая будет иметь в точности те же самые следствия, но математический вид их будет не таким как в конкурирующей теории, а значит, их Вселенная будет совершенно отличной от того, что до сих пор о Вселенной предполагалось. Ну что ж, наука есть наука.

Благодарности

Мне приятно выразить благодарность за прочтение частей этой книги и руководство моим умом и пером следующим моим коллегам:

Professor Richard Dawkins, FRS (University of Oxford),

Professor Sir Roger Penrose, OM, FRS (University of Oxford),

Professor Sir Martin Rees, FRS (University of Cambridge),

Professor Sir Michael Berry, FRS (University of Bristol),

Professor Lane Hughston (Kings College, London),

the Revd John Polkinghorne, KBE, FRS (University of Cambridge),

Professor Michael Rowan-Robinson (Imperial College, London), and

Professor Alex Wilkie (University of Oxford).

Их дружеский, мудрый и поддерживавший меня вклад неоценим. Я признателен моему коллеге Найджелу Уилсону, FBA, за перевод надписи на фронтисписе. Мне также приятно поблагодарить за руководство и мудрую поддержку моего редактора Майкла Роджерса.

Иллюстрации

Почти все иллюстрации я нарисовал сам, но многие из них основаны на опубликованных работах других авторов. Поэтому мне приятно выразить благодарность авторам следующих вдохновлявших меня источников:

1.3, 1.7 Encyclopedia Britannica. 15 edn.

1.5, 1.6, 1.9, 1.12 Douglas Futuyama, Evolutionary biology, Sinauer, Sunderland, Mass., 1998.

1.10 Roger Lewin, Human evolution: An illustrated introduction. Blackwell Science, Oxford, 1999.

2.2, 2.3 David Suzuki, Anthony Griffiths, Jeffrey Miller, Richard Lewontin, An introduction to genetic analysis. W.H. Freeman, New York, 1989.

2.9 Life: the science of biology. William Purves, Gordon Orians, and Craig Heller, Sinauer, Sunderland, Mass., 1992.

2.11, 2.16 M. Krawchak and J. Schmidtke, DNA fingeprinting. Bios, Oxford, 1998.

2.13 C.K. Mathews and K.E. van Holde, Biochemistry, Benjamin/Cummins, Menlo Park, 1996.

4.13 Roger Penrose, The emperor's new mind. Oxford University Press, 1989.

5.1 William Brock, The Fontana history of chemistry. HarperCollins, London, 1992.

8.3 NASA, СОВЕ Science Working Group; Ap. J. Lett., 354, L37, 1990.

8.7 Bradley Carroll and Dale Ostlie, An introduction to modern astrophysics. Addison-Wesley, Reading, Mass., 1996.

8.11 Brian Greene, The elegant universe. Vintage, London, 2000.

9.3, 9.4 Thomas Banchoff, Beyond the third dimension. Scientific American Library, W.H. Freeman & Co., New York, 1990.

9.8, 9.13, 9.15, 9.16 John Wheeler, A journey into gravity and spacetime. Scientific American Library, W.H. Freeman&Co., New York, 1990.

10.1 Georges Ifrah, The universal history of numbers. Harvill Press, London, 1998.

Примечания

1

Построенный из дерева гофер, ковчег был 300 локтей в длину, 50 локтей в ширину и 30 локтей в высоту; локоть — длина руки от локтевого сгиба до кончиков пальцев, около 45 сантиметров).

2

«Бигль» имел 27 метров в длину и 7 метров в ширину в средней части судна, что примерно эквивалентно 15×4 «дарвинов».

3

Я говорю «практически неповрежденным», потому что даже если во время мейоза, происходящего в середине гена, возникнет случайная поломка ДНК, шаг рекомбинации восстановит этот ген в новом геноме.

4

Не совсем так, энтропия в конце концов уничтожает и информацию. — Прим. пер.

5

Размышления в кресле, связанные с экспериментом, конечно, чрезвычайно продуктивны и являются ядром научного метода.

6

Различная окраска глаз бесхвостых кошек не связана с их бесхвостостью.

7

Вальдейер был щедр на названия, слово «нейрон» тоже изобрел он в 1891 г.

8

Во время написания этого текста хорошо известная электронная энциклопедия все еще сообщает, что это число равно двадцати четырем.

9

Здесь я не имею права иронизировать: в общую комнату моего собственного колледжа в Оксфорде женщины не допускались до 1970-х гг.

10

Фотографию этой двойной спирали можно найти на сайте:

http://www.planetware.com/photos/scv/rvatms3.htm.

11

Вся информация о Ньютоне, какую только можно пожелать, есть на сайте:

http://www.newton.cam.ac.uk/newton.html.

12

Более полно, Philosophiae naturalis principia mathematica или Математические принципы натуральной философии.

13

Энергия притяжения между Солнцем и Землей дает огромный вклад 5,3×1033 Дж в полную энергию, таким образом, нельзя пренебрегать потенциальной энергией гравитации, даже несмотря на то, что сама гравитация довольно слаба.

14

Две культуры.

15

КПД (т.е. отношение совершенной работы к подведенному теплу) идеального теплового двигателя, работающего в диапазоне температур Tгор. и Tхол., где значения температуры выражены в абсолютной шкале Кельвина, определяется как  1 − Tхол./Tгор..

16

Более точно, он сказал: «Невозможен никакой циклический процесс, единственным результатом которого было бы извлечение тепла из резервуара и полное превращение его в работу».

17

Вы являетесь эквивалентом 100-ваттной лампочке, это значит, что вы высвобождаете энергию (накопленную при потреблении пищи) со скоростью приблизительно 100 Ватт в секунду. Если окружающая среда имеет температуру 20° C (или 293 К), то вы повышаете энтропию со скоростью 0,3 Дж/К в секунду.

18

Более формально: энтропия любой изолированной системы либо не изменяется, либо увеличивается в ходе любого процесса.

19

Работу можно найти на сайте: http://xxx.lanl.gov и в поддиректории gr-qc.

20

Коран. 21:30.

21

По юлианскому календарю (или 1 марта по григорианскому).

22

Гален из Пергама (129-199), записи о Поликлите.

23

Несущественная и неуместная дополнительная информация: отец Максвелла Джон при рождении был просто Клерком, но приобрел имя Максвелл, унаследовав имение в Киркудбриджшире от своих предков Максвеллов.

24

Это название Гелл-Манн почерпнул из буддизма, философию которого счел убедительной. Восьмеричный путь — это путь Будды, состоящий из восьми ступеней, который, избегая двух крайностей — чувственного сладострастия и самоистязания, — ведет к просветлению и освобождению от страданий. — Прим. пер.

25

Европейский центр ядерных исследований. — Прим. пер.

26

Преобладание правшей в человеческой популяции (что в гораздо меньшей степени развито у других животных) может иметь эволюционное происхождение в тенденции, присутствующей у матерей человеческих детенышей держать их с левой стороны и успокаивать звуком материнского сердцебиения. Такие матери могут более успешно манипулировать предметами свободной правой рукой, и быть поэтому более предпочтительными для естественного отбора. В попытке отделить давление современной культуры от врожденных тенденций проводились исследования средневековых скелетов. Конкурирующая теория утверждает, что праворукость возникла из необходимости дать место в мозгу для развития эволюционно благоприятной речевой функции.