Физика на невъзможното
- Автор: Каку Мичио
- Язык: болгарский
- Переводчик: Антон Даскалов
- Жанр: Классическая проза
Электронная книга - «Физика на невъзможното». Краткое содержание книги:
Предстои ви да разберете:
Как оптиката и електромагнетизмът един ден ще ни дадат възможност да насочваме потока светлина около предмети — като вода, заобикаляща речен камък, — за да станат те невидими за наблюдателя.
Как реактивни ракети, лазерни платна, двигатели с антиматерия и наноракети един ден биха ни отвели до близки и далечни звезди.
Как телепатията и психокинезата, смятани доскоро за псевдонауки, някой ден ще се превърнат в реалност с напредъка на нанотехнологиите, ядрено-магнитния резонанс, компютрите и суперпроводимостта.
Защо машината на времето, макар и съвместима със законите на квантовата физика, може да бъде построена единствено от невероятно напреднала цивилизация.
Мичио Каку детайлно анализира всяка висока проектотехнология и научните основания, на които тя стъпва. „Физика на невъзможното“ повежда читателите на хипнотично пътешествие в света на науката, което провокира, забавлява и просвещава.
Толкова много предложения за машини с вечен двигател били представени на Американското бюро за патенти и търговски марки (USPTO), че то отказало да издаде патент за подобно устройство, докато не бъде представен работещ модел. В някои редки случаи, когато патентните проучватели не можели да открият никакъв очевиден дефект в един модел, бивал издаден патент. USPTO твърди: „С изключение на случаите, включващи вечен двигател, обикновено Бюрото не изисква модел, който да демонстрира начина на действие на едно устройство.“ (Тази вратичка в закона е позволила на безскрупулни изобретатели да убеждават наивни инвеститори да финансират техните изобретения, тъй като твърдели, че USPTO е признало официално тяхната машина.)
Стремежът към конструиране на машина с вечен двигател обаче не е безплоден от научна гледна точка. Тъкмо обратното — въпреки че изобретателите така и не са създали машина с вечен двигател, огромният обем на времето и енергията, вложени в изграждането на такава приказна машина, е накарал физиците да проучат внимателно естеството на топлинните машини. (По същия начин безплодното търсене от алхимиците на философския камък, който може да превръща оловото в злато, е спомогнало за откриването на някои от основните закони на химията.)
Например през 60-те години на XVIII в. Джон Кокс разработил часовник, който можел наистина да работи вечно, тъй като се захранвал с енергия от промените в атмосферното налягане. Промените във въздушното налягане задвижвали барометър, който после въртял стрелките на часовника. Този часовник работел наистина и той съществува и до днес. Часовникът може да работи вечно, защото енергията се извлича отвън под формата на промени в атмосферното налягане.
Машини с вечен двигател като тази на Кокс накрая накарали учените да изкажат хипотезата, че такива машини биха могли да работят вечно само ако енергията бъде внесена в устройството отвън, т.е. ако общото количество на енергията бъде запазено. Тази теория накрая довела до формулирането на Първия закон на термодинамиката — който гласи, че общото количество на материята и енергията не може да бъде създадено или унищожено. Накрая били постулирани трите закона на термодинамиката. Вторият закон гласи, че общото количество на ентропията (безредието) винаги се увеличава. (Грубо казано, според този закон топлината тече спонтанно само от по-горещи към по-студени места.) Третият закон гласи, че никога не можете да достигнете абсолютната нула.
Ако сравним Вселената с игра и целта на тази игра е да се извлича енергия, то тогава трите закона могат да бъдат перифразирани така:
„Не можете да получите нещо за нищо.“ (Първи закон)
„Не можете дори да избягате.“ (Втори закон)
„Не можете дори да излезете от играта.“ (Трети закон)
(Физиците обичат да твърдят, че тези закони не са задължително абсолютно верни през цялото време. Независимо от това досега не е било откривано отклонение от тях. Всеки, който се опита да опровергае тези закони, трябва да се противопостави на провеждани старателно в течение на векове научни експерименти. Ще разгледаме накратко възможните отклонения от законите.)
Трите закона, които спадат сред върховните постижения на науката на XIX в., са белязани както от трагедията, така и от триумфа. Една от основните фигури при формулирането на законите, великият германски физик Лудвиг Болцман, се самоубил до известна степен заради полемиката, която разпалил при формулирането.
Болцман бил нисък, недодялан човек с изпъкнал гръден кош и огромна, лесоподобна брада. Неговата страховита и свирепа външност обаче давала невярна представа за раните, които той получавал, докато защитавал идеите си. Въпреки че физиката на Нютон била поставена на здрави основи през XIX в., Болцман знаел, че тези закони никога не са били прилагани строго върху спорната концепция за атомите — концепция, която все още не била приета от мнозина водещи учени. (Понякога забравяме, че само преди един век е имало легиони учени, които са настоявали, че атомът е само умно измислена джунджурия, а не нещо, което съществува наистина. Атомите са толкова невъзможно малки, твърдели те, че вероятно изобщо не съществуват.)
Нютон показал, че механични сили, а не духове или нечие желание, са достатъчни за определяне на движението на обектите. След това Болцман извел елегантно много от законите за газовете чрез едно просто допускане: че газовете са съставени от атоми, които, подобно на билярдни топки, се подчиняват на законите на силите, формулирани от Нютон. Според Болцман една камера, в която има газ, прилича на кутия, изпълнена с трилиони съвсем малки стоманени топки, като всяка от тях отскача от стените и от всяка друга съобразно Нютоновите закони за движението. В един от най-големите шедьоври на физиката Болцман (и независимо от него Джеймс Кларк Максуел) показали по математически път как това просто допускане може да доведе до смайващи нови закони и да създаде цял нов дял във физиката, наречен статистическа механика.