Сiм основних урокiв з фiзики
Карло Ровеллi
Цi уроки створенi для тих, хто знае мало або зовсiм нiчого не знае про сучасну науку. У них подано експрес-огляд найцiкавiших аспектiв великоi революцii, що вiдбулась у фiзицi в ХХ столiттi, а також запитань i таемниць, якi ця революцiя вiдкрила людству. Адже наука показуе не тiльки шляхи до кращого розумiння свiту, а й величезний обсяг невiдомого…
Карло Ровеллi
Сiм основних урокiв з фiзики
© Carlo Rovelli, 2015
© Hemiro Ltd, видання украiнською мовою, 2016
© Книжковий Клуб «Клуб Сiмейного Дозвiлля», переклад i художне оформлення, 2016
First published in Italian under the title Sette brevi lezioni di fisica by Carlo Rovelli, 2015
Передмова
Цi уроки створенi для тих, хто знае мало або зовсiм нiчого не знае про сучасну науку. У них подано експрес-огляд найцiкавiших аспектiв великоi революцii, що вiдбулась у фiзицi в ХХ столiттi, а також запитань i таемниць, якi ця революцiя вiдкрила людству. Адже наука показуе не тiльки шляхи до кращого розумiння свiту, а й величезний обсяг невiдомого.
Перший урок присвячений загальнiй теорii вiдносностi Альберта Ейнштейна, «найпрекраснiшiй з теорiй». Другий – квантовiй механiцi, в якiй розглядаються найбiльш таемничi аспекти сучасноi фiзики – що й досi лишаються нерозкритими. Третiй урок присвячено космосу: архiтектурi Всесвiту, який ми населяемо; четвертий – елементарним частинкам. На п’ятому уроцi ми розглянемо квантову гравiтацiю. У шостому уроцi йдеться про ймовiрнiсть iснування чорних дiр i про iх випромiнювання. У заключному роздiлi книжки ми помiркуемо, чи можливо зрозумiти наше iснування, описавши свiт з точки зору фiзики.
Цi уроки – серiя статей, опублiкованих автором у недiльному додатку до iталiйськоi газети «Sole 24 ore» («Сонце. Протягом 24 годин»). Я хотiв би подякувати, зокрема, Армандо Маcсарентi за вiдкриття в нiй спецiалiзованих сторiнок, присвячених науцi. Це дае змогу висвiтлювати багато життево важливих питань.
1. Найпрекраснiша з Теорiй
В юностi Альберт Ейнштейн майже цiлий рiк вештався без певноi мети. Ви не дiстанетесь нiкуди, не гаючи часу, – дрiбничка, про яку зазвичай забувають батьки пiдлiткiв. Альберт вiдмовився вiд освiти в Нiмеччинi, бо не витримав строгих правил закладу, де навчався, i жив у Павii iз сiм’ею. Це був початок ХХ столiття, який в Італii збiгся з початком промисловоi революцii. Альбертiв батько, iнженер, працював на будiвництвi електростанцii, першоi на Падуанськiй рiвнинi. Альберт читав Канта, а iнодi, як вiльний слухач, вiдвiдував лекцii в унiверситетi Павii: для задоволення, без реестрацii та необхiдностi непокоiтися про iспити – от так i формувався майбутнiй визначний вчений!
Згодом Альберт Ейнштейн вступив до Цюрiхського унiверситету i поринув у вивчення фiзики. У 1905 роцi вiн вiдправив три статтi до найпрестижнiшого наукового журналу того часу, «Annalen der Physic». Кожна з них була гiдна Нобелiвськоi премii. У першiй Ейнштейн доводив, що атоми справдi iснують. У другiй – закладав першооснови квантовоi механiки. У третiй – виклав свою першу теорiю вiдносностi (вiдому в наш час як «спецiальна теорiя вiдносностi»), пояснивши, яким чином для рiзних людей час плине не однаково: двое близнюкiв рiзняться за вiком, якщо один з них подорожував на великiй швидкостi.
Ейнштейн прокинувся знаменитим i одразу ж отримав вiд рiзних унiверситетiв пропозицii щодо працевлаштування. Але Альберта щось турбувало: попри негайне визнання теорiя вiдносностi не вiдповiдала знанням про гравiтацiю, а саме уявленням про те, яким чином речi падають. Ейнштейн усвiдомив це, пишучи статтю, в якiй мав узагальнити свою теорiю; вiн зацiкавився питанням, як сумiстити з новою концепцiею вiдносностi закон всесвiтнього тяжiння, сформульований батьком фiзики, Ісааком Ньютоном. Ейнштейн з головою поринув у проблему, але для ii вирiшення знадобилося десять рокiв – десятилiття шалених дослiджень, спроб, плутанини, помилкових статей, генiальних i хибних iдей.
Нарештi, у листопадi 1915 року, Ейнштейн пiдготував до друку статтю, що являла собою повне розв’язання задачi: нову теорiю гравiтацii, яку вiн назвав «загальна теорiя