Под знаком кванта - Леонид Иванович Пономарёв
Каждый день население Земли увеличивается на 200 тыс. человек (2 человека в секунду) и в течение последних 300 лет каждые 35 лет число людей удваивается. Несложный подсчет показывает, что при таком темпе размножения всего через полторы тысячи лет общая масса людей должна превысить массу самой Земли. Абсурдность этого вывода очевидна, и это означает, что в ближайшие годы должны произойти качественные изменения в образе жизни людей: при любом подсчете ресурсов Земли она не может прокормить более 10—12 млрд, человек — втрое больше, чем сейчас. Но и в этом случае ископаемого органического топлива хватит еще на 300—500 лет — и не более. Это — по самым оптимистическим оценкам, и, похоже, человечество еще не готово сделать из них правильные выводы. Одно ясно: без ядерной энергии — будь то энергия деления урана или энергия синтеза изотопов водорода — у человечества нет длительных перспектив сохранить нынешний уровень своего развития. И наш долг перед будущими поколениями не в том, чтобы сберечь для них в неприкосновенности запасы угля и нефти, а в том, чтобы передать им более высокую культуру, которая со временем поможет найти новые пути и новые источники энергии. В противном случае, как бы бережно мы ни расходовали природные запасы, рано или поздно мы будем вынуждены возвратиться в доиндустриальную эпоху, сократив при этом свою численность в 10—20 раз.
В последние годы со страниц научно-фантастических повестей как-то сами собой исчезли звездолеты, астронавты и космические одиссеи. Малость Земли и абсолютная ограниченность ее ресурсов не позволят человеку покинуть свою голубую планету. Перед лицом этой земной правды тускнеют космические грезы: сейчас у человека нет задачи важнее, чем сохранить себя как биологический вид.
Солнце на Земле
«Если действительно внутриатомная энергия в звездах поддерживает огонь в их гигантских топках, то мы, по-видимому, оказываемся намного ближе к осуществлению нашей мечты об овладении этой скрытой мощью для процветания человеческого рода или для его самоубийства»,— писал Артур Эддингтон в 1920 г. Всего через 32 года его предсказание сбылось: взорвав водородную бомбу, человек впервые зажег солнце на Земле.
К сожалению, предвидение Эддингтона сбылось лишь наполовину: пока что мы можем использовать энергию синтеза ядер только как орудие самоубийства. Нам остается надеяться, что со временем мы сумеем укротить термоядерный взрыв и обратим его на благо человечества.
О проблеме управляемого термоядерного синтеза, о магнитном удержании плазмы в термоядерных реакторах и о грандиозных перспективах термоядерной энергетики написано много и подробно. Прошло около 40 лет с того дня, когда впервые появилась надежда «поймать солнце в магнитную бутылку». Эта цель до сих пор не достигнута, но тысячи исследователей во всем мире не оставляют надежды достигнуть однажды сказочной долины Эльдорадо с ее неисчерпаемыми запасами термоядерной энергии.
Кванты вокруг нас
С развитием цивилизации труд становится эффективнее, досуг — изощреннее, а знания — обширнее. В современной системе знаний квантовая механика занимает особое место: ни одна физическая теория до сих пор не объясняла такого широкого и разнородного круга явлений и не добивалась столь блестящего согласия с экспериментом. Это неудивительно: всё вокруг нас и мы сами построены из атомов.
Сидя у телевизора, мы не задумываемся над тем, что его трубка работает лишь благодаря туннельному эффекту, а мы видим изображение на ней только потому, что в нашем глазу родопсин — особое вещество, подобное хлорофиллу, улавливает кванты света и трансформирует их в энергию импульсов зрительного нерва. Привычно щелкая затвором фотоаппарата, мы не вспоминаем об удивительной последовательности фотохимических реакций, позволяющих «остановить мгновенье». И в утренней спешке, мельком взглянув на электронные часы, не все догадываются, что всё их устройство основано на квантовых эффектах. (Вспомним: всего 400 лет назад Галилей открыл законы качания маятников, отсчитывая удары собственного пульса.)
Любые свойства вещества: его цвет, твердость, температуру плавления, магнитные и электрические характеристики, нельзя понять и предсказать без квантовой теории. Квантовая химия без всяких дополнительных гипотез позволила понять природу химической связи атомов в молекулах, квантовая теория конденсированных сред объяснила сверхпроводимость и свойства полупроводников, без которых не было бы ни современного телевидения, ни авиалайнеров, ни космических полетов. И всегда, когда мы хотим понять истинно глубокое явление природы — будь то работа атомного котла или деление клетки,— мы неизбежно переходим на язык квантовых иероглифов. Быть может, это и есть родной язык Природы, знание которого современному человеку необходимо так же, как его далеким предкам — понимание языка диких животных.
«Ученье без размышления — потеря времени» размышление без обучения опасно.»
Конфуций
«Печальна жизнь того, кто лишь мудр.»
Вольтер
«Я не знаю откуда я, куда иду и даже кто я.»
Эрвин Шрёдингер
Размышления
ГЛАВА 19
Возникновение научного метода. Сущность и развитие научного метода. Истинность и полнота научной картины мира. Наука и человечество. Границы научного метода. Наука и искусство. Будущее науки.
ГЛАВА 19
Пан
«Человечество околдовано неудержимым движением науки, и только искусство способно вернуть его к реальности»,— сказал однажды Бернард Шоу с присущим ему блеском.
Могущество современной науки поражает даже искушенный ум: она расщепила атомное ядро, достигла Луны, открыла законы наследственности... Но в обстановке всеобщего восхищения не всегда понимают, в чем суть научного метода, истоки его силы, и, тем более, не представляют его границ.
Недавно один физик в пылу спора заявил: «В принципе, для описания даже такой сложной системы, как человек, достаточно знать закон Кулона и уравнения квантовой механики». Такие утверждения в науке — не новость. Чтобы поднять Землю, Архимеду было достаточно рычага, а Лаплас брался предсказать будущее мира, если ему дадут начальные координаты и импульсы всех частиц во Вселенной. И хотя такая вера в законченность и всемогущество науки всегда привлекательна, полезно все-таки помнить предостережение Роджера Бэкона (1214—1294), которое сегодня так же верно, как и семьсот лет назад: «Если бы человек жил в смертной юдоли даже тысячи веков, он и тогда бы не достиг совершенства в знании; он не понимает теперь природы мухи, а некоторые самонадеянные доктора думают, что развитие философии закончено!»
Ослепление успехами
