Репортаж с ничейной земли. Рассказы об информации
Шрифт:
Как проникнуть в этот мир? Может быть, следовало попросить в Новом Городе микроскоп, позволяющий увидеть молекулу? Очевидно, такой микроскоп там есть, да что толку! В поле зрения его попадут отдельные молекулы, а жизнь микромира такова, что в каждом ее эпизоде принимают участие миллиарды частиц. Если бы вам довелось смотреть на футбольное поле сквозь замочную скважину и в вашем поле зрения находилось бы одновременно не более трех игроков, вы все же получили бы некоторое представление о ходе футбольного матча. Тем более что недостающие фрагменты матча вы можете дополнить воображением - в вашей памяти запечатлелось немало футбольных встреч. Но мир, в котором живут только молекулы, вам совершенно неведом, и в данном случае даже фантазия
Есть и другой путь. В физике существует кинетическая теория газа. Эта теория позволяет выразить законы движения молекул в виде формул, графиков и таблиц. Глядя на эти формулы и кривые, физик может представить себе, как в пространстве, заполненном газом, движутся одновременно миллиарды частиц. Но то физик... Он знает высшую математику. Он умеет видеть движение в неподвижных графиках и значках. А как же быть нам?
А вот как.
Давайте построим маленькую батисферу, величиной с молекулу, и отправимся на ней «в плавание», или, если хотите, в своеобразный «полет».
– Что за нелепая фантазия?
– поморщится, прочитав эти строки, какой-нибудь ученый педант.
– Зачем писать о том, чего никогда не было и не будет?
А почему не было? Подобные вещи уже случались. Правда, не в жизни, а на страницах популярных книг. Не знаю, как тому ученому, а мне лично с раннего детства полюбилась увлекательнейшая повесть Яна Ларри «Приключения Карика и Вали». Она заставляет взглянуть на мир иными глазами: в букашках, которые казались такими ничтожными, она позволяет распознать опасных врагов или верных друзей. Сколько ярких и увлекательных подробностей из жизни насекомых донес до нас ее автор! А ведь не случись героям повести стать существами иного масштаба, они никогда в жизни не побывали бы там, где им довелось побывать. Всему виной эта странная жидкость... Достаточно было лишь по очереди прикоснуться губами к таинственной склянке, чтобы в следующее мгновенье уже мчаться с головокружительной скоростью, едва удерживаясь на гибком теле стремительной стрекозы...
Так изобретенная автором жидкость помогла героям его повести проникнуть в необычный и неведомый мир. Может быть, следуя их примеру, мы сумеем побывать в гостях у молекул? Правда, нам придется пойти еще дальше: стать меньше, чем были Карик и Валя, еще в миллиарды раз. Что делать! Мир, куда мы хотим проникнуть, имеет такие масштабы: в кубике воздуха с ребром в 4 тысячных миллиметра умещается столько молекул, сколько людей населяет весь земной шар!
Итак, мы намечаем маршрут. На карте он выглядит просто: надо разместиться в батисфере, находящейся в безвоздушном отсеке сосуда, затем через клапан проникнуть внутрь сосуда с газом, пересечь облако газа и вылететь через клапан с противоположной стороны. Казалось бы, куда проще? Секундное дело. Кто мог думать, что столько неожиданных событий произойдет на этом коротком пути!
Вот мы заняли место внутри батисферы и подаем команду на старт. Специальная катапульта, задав начальную скорость, направила нас к первому клапану. Он открылся и, пропустив батисферу, тут же захлопнулся вновь. Осталось пересечь пространство сосуда и вылететь через второй клапан. Но что это?
Прямо навстречу движется какое-то тело. Оно угрожает врезаться в батисферу. Катастрофа неминуема... Удар - и мы, резко изменив направление, отлетаем к стенке сосуда. Снова удар - и мы уже отброшены в другую сторону. Удары сыплются градом. Наша маленькая батисфера мечется из стороны в сторону, мы потеряли всякую ориентировку, мы уже не знаем, какой из двух клапанов должен выпустить нас наружу, не можем сказать, где верх, а где низ. А удары следуют непрерывно, и вокруг нас происходит то же: с бешеной скоростью молекулы летят навстречу друг другу, ударяются и отскакивают в разные стороны, чтобы через мгновенье столкнуться вновь. Неужелй не будет конца этому хороводу? Но ведь так мы никогда не достигнем цели!
Так и хочется крикнуть
Зачедо мы променяли увлекательный Новый Город на этот однообразный, бессмысленный мир? Цель наша ясна: мы хотим понять энтропию.
Ученые, которым впервые удалось познать тайны этого мира, не имели в распоряжении фантастической батисферы. У них не было и микроскопа, который хоть краешком глаза позволил бы им заглянуть в' этот мир. Они могли лишь догадываться о том, что здесь происходит, и строить теории, опираясь на эти догадки.
«В этом мире царят случайности» - таково было одно из первых предположений, высказанных выдающимся ученым прошлого века Джемсом Максвеллом. Каждое столкновение - это случайное событие, но в течение одной секунды на долю любой из молекул такая случайность выпадает много миллиардов раз. И каждый раз она меняет направление полета. Где окажется она в следующую секунду? Никто не может этого предсказать. Вот почему наш современник, основоположник кибернетики Норберт Винер, проникнув мысленным взором в хаотический мир молекул и сравнивая методы исследования этого мира с законами небесной механики, искренне восклицает:
– Астрономия - идеально простая наука!
Солнечная система - и кубик газа. С раннего детства мы с трепетным чувством смотрели в безграничные дали вселенной, испытывая благоговение перед наукой, способной открывать законы движения целых миров. Но вот появились методы исследования случайных процессов, и законы классической механики, открытые великим Ньютоном, превратились в начальную ступень познания материального мира. Используя законы Ньютона, можно предсказать с абсолютной точностью, что 11 августа 1999 года в 11 часов 8 минут по Гринвичу произойдет солнечное затмение в Западной Европе, а 16 октября 2126 года в 11 часов солнечное затмение будет наблюдаться в Москве. Но никакие из существующих методов не дают возможности предсказать даже за сотую долю секунды, в какой части кубика окажется хотя бы одна из молекул газа.
А впрочем, кого волнует судьба одинокой молекулы? Наука нашла другие методы, позволяющие оценивать одновременное движение бесчисленного множества частиц. Ученые смогли увидеть в этом движении не только хаос нескончаемой пляски, но и незыблемый строгий закон. Для этого им пришлось использовать известное в математике понятие вероятности, применить статистические методы, позволяющие найти общую закономерность очень многих событий, и ввести новое понятие, получившее название «энтропия». Однако не рано ли об энтропии? От простых законов Ньютона к сложной сущности энтропии человеческий гений проделал долгий, трудный и весьма извилистый путь...
Тайны невидимого движения
Представим себе на секунду то далекое время, когда еще не знала вселенная ни Земли, ни Солнца, когда вся наша солнечная система была хаосом мельчайших частиц.
«А разве было такое время?» - спросит ктонибудь из читателей.
Было. Нам Земля и Солнце кажутся вечными, а в масштабах вселенной вся их история - всего лишь короткий миг. Но откуда известно людям, что было в те невообразимо далекие годы? Как могли они выскочить за пределы своего мира, ограниченного временем и пространством, и оглянуться на миллиарды лет назад? Им помог разум. Неустанно изучая свою маленькую планету и окружающее пространство, человек познает законы, которым подчинена вся вселенная. К числу таких законов относится закон сохранения энергии, установленный в середине прошлого века.