Чтобы запасать топливо в дорогу, рассчитывать работоспособность электростанций, мощность батарей — для тысяч целей потребовалось знать, как энергия преобразуется из одного вида в другой. И это стало возможно благодаря установлению всеобщего закона сохранения энергии при переходах ее из одного вида в другой.
Физики занялись делом, сходным с исследованиями сообразительной мамы Монтигомо—Ястребиного Когтя из притчи Фейнмана, когда эта мама, разыскивая пропавшие кубики, измеряла повышение уровня воды в баке стиральной машины.
Надо было измерить и вычислить, сколько тепловой энергии нужно переделать в механическую, чтобы поднять килограммовую гирю на метровую высоту, сколько электрической энергии превратить в тепло, чтобы нагреть литр воды на один градус, и т. д. Все эти данные, извлеченные из бесчисленных экспериментов, занесены в справочники и энциклопедии. Без них не может обойтись ни наука, ни индустрия.
В наши дни закон сохранения энергии подтвержден для любых процессов. Двадцатый век присоединил к числу его подданных мощнейшую атомную энергию. Нет ни одного явления, где он нарушался бы, хоть и были случаи, когда некоторых ученых брало сомнение в его универсальности. Ныне сомнения отброшены.
Закон сохранения энергии — наиболее широкий из всех физических законов, он связывает самые разобщенные, казалось бы, события. Если бы он нарушился (что, конечно, невозможно), разразилась бы катастрофа, мир перевернулся бы, взорвался, сошел бы с ума!
Если исчезнет удивительность
Сейчас мы устроим такую катастрофу минимальными средствами, правда жульническую — с участием потусторонней нечистой силы.
Сперва оглянемся назад.
В этой книжке мы бежим от удивления падению. Хотим понять, почему с равной быстротой падают песчинка и жернов. Причина отыскана в конце второй главы: равенство тяжелой и инертной масс. Это была заметная веха в нашем бегстве. Однако объяснение показалось слишком формальным. Мы побежали дальше. По дороге заглянули в астрономию — взвесили Землю и Солнце, завернули в геофизику — раскопали клад золота, сделали солидный крюк в учение об энергии, где занялись забиванием гвоздя и разговорами о вечных движениях. Зачем это нам понадобилось?
Затем, чтобы набраться эрудиции, а главное, чтобы понять, как тесно связано свойство падения со всем миром, со всеми его законами. Это-то сейчас зримо раскроется в катастрофе, которую, по нашей воле, намеревается совершить сам дьявол.
Слушайте, какое он делает предисловие:
Все эти удивления, смею вас уверить, сплошная чепуха. Зачем удивляться? Зачем мучить себя бегством от удивлений? Надо уметь жить без тревог. Неужели вам не надоела возня с песчинками, жерновами и вечными двигателями? Куда приятнее не думать о них, а сыграть с приятелями в подкидного дурака...
Но мир-то, — говорю я, — он удивителен!
Пустяки, — отвечает мой собеседник, почесывая рог.— Я так забочусь о вашем покое, что за одну минуту переделаю мир в совсем не странный, в привычный и обыкновенный. Чтобы не было никаких удивлений.
Стойте, стойте! — кричу я, чувствуя, что он может натворить недоброе.— Не надо! Пусть мир останется по-прежнему удивительным!
Нет, надо! — отвечает он, и злобный огонь светится в его глазках.— Надо! — И он хлопает в ладоши, топает копытом и нехорошим, замогильным голосом орет: — Да сгинет удивительность падения! Приказываю тяжелым телам падать быстрее легких! Пусть падающие жернова обгоняют песчинки, а большие сосульки оставляют позади маленькие, когда падают. Да будет так, как человеку кажется естественным. Ну, а остальное пускай пока остается по-прежнему. Пока!..
В этот момент раздается шум. Я вижу в окно: разламываются дома, рушатся деревья, а облака, крутясь и распадаясь, смешиваются с землей. Звенят стекла, подо мной проваливается пол...
Охо-хо! — грохочет сатанинский голос.— Теперь вы не будете удивляться!..
Катастрофа в парке
Незадолго перед этим две подружки, храбрая Аня и робкая Таня, гуляли в Измайловском парке. Они беседовали о том о сем, а потом решили покататься на русских горках.
Здорово! — восклицала Аня, когда тележка катилась вниз.
Только немножко страшно! — говорила Таня и прижималась к подруге.
Не трусь! — подбадривала Аня.
И когда тележка поднималась, осмелевшая Таня отстранялась, чтобы, однако, вновь прильнуть к Ане на очередном спуске.
Обратите внимание на подчеркнутые слова. В них — суть.
Вдруг все вокруг неуловимо переменилось (это был тот самый момент, когда мой рогатый собеседник лишил мир удивительности и приказал тяжелым телам падать быстрее легких). Тележка полетела вниз гораздо стремительнее, чем раньше. Таня испугалась пуще прежнего, теснее прижалась к Ане. Из-за этого тележка помчалась еще скорее, потому что Аня и Таня, соединенные вместе, стали тяжелее, чем каждая по отдельности. Ведь обнявшись, они падали бы с большим ускорением, чем порознь. Так невесть откуда появилась у тележки дополнительная кинетическая энергия. Нарушился закон сохранения энергии! Несколько взлетов — и тележка вознеслась в небо, порвала оковы земного тяготения, устремилась куда-то в. сторону Луны. Печальна судьба Ани и Тани!
Быть может, убедительнее цирковой пример.
Двое акробатов прыгают на батуте. С некоторой высоты они падают в обнимку, а, оттолкнувшись от упругой сетки, летят вверх порознь. После дьявольского приказа ускорение падения циркачей будет больше, чем замедление подъема — в нервам, случае тяжелая масса акробатов увеличена за счет инертной, во втором, наоборот, инертная увеличена за счет тяжелой. Каждое падение быстрее, чем подъем. При каждом падении акробаты получают прибавку конечной скорости, следовательно, и кинетической энергии. Значит, каждый подъем выше, чем предыдущий. Попрыгав таким образом, циркачи пробивают купол и улетают к звездам.
Похожие невероятные события в мире, «лишенном удивительности», произошли повсюду. Везде нарушился закон сохранения энергии, воцарился хаос. Природа буйствовала. Планеты сошли со своих путей, звезды разбрызгали свое вещество. Вселенная взорвалась, погибла!
Все это я смог вам описать только потому, что на самом деле ничего подобного не было. Да и не могло быть, несмотря на колдовское могущество сатаны [5]. Ибо никаким чудодейством нельзя лишить природу ее неисчерпаемой удивительности.
Часть вторая УДИВЛЕНИЕ БЫСТРОТЕ
Глава 7. САМЫЙ БОЛЬШОЙ АКВАРИУМ
Сцена мироздания
Продолжая тему, начатую в третьей главе, я разговариваю с одним девятиклассником о движении и системах отсчета. Задаю ему вопросы:
В чем падают камни и пушинки?
В воздухе.
А если убрать .воздух?
В пустоте.
А что такое пустота?
Пустота — это то, что остается, если убрать воздух.
Откуда убрать?
Мой собеседник запинается, морщит лоб, потом говорит:
Ну, из какого-нибудь места. Отовсюду-то не уберешь...
Отлично! — говорю я.— Очень хорошо, что ты сказал «место». Объясни-ка мне теперь, что такое место.
Девятиклассник молчит. Он не знает, что такое место. А вы знаете?
Место — это часть пространства. Все, что происходит, происходит где-то, в каком-то месте, в какой-то части пространства. Ну вот, теперь надо объяснять, что такое пространство.
Пока скажем очень неопределенно: пространство — вроде сцены, на которой разворачиваются все события, процессы, явления нашего мира. Вне сцены нет спектакля. Вне пространства вообще ничего нет.
Теперь — серьезнее.
Философы-материалисты говорят: пространство есть форма движения материи. Соглашаясь с этим положением, физики прилагают его к своей науке. Для физика важно физическое и, в частности, механическое движение. А его изучение, его отсчет возможны только потому, что в нашем мире существует то, что мы называем расстояниями. Расстояния — это основа физического пространства. И чтобы измерять их, отсчитывать с их помощью механическое движение, строятся пространственные системы отсчета.
