Георгий Гамов
Приключения Мистера Томпкинса
George Gamow
Mr. Tompkins in Wonderland, 1939 (The Mr. Tompkins Series #1)
Mr. Tompkins Explores the Atom, 1944 (The Mr. Tompkins Series #2)
Предисловие
Зимой 1938 года я написал короткий фантастический с точки зрения науки (но не научно-фантастический) рассказ, в котором предпринял попытку объяснить доступно для неспециалиста основные идеи теории искривленного пространства и расширяющейся Вселенной. Я решил, что для этого лучше всего сильно увеличить масштабы реально существующих релятивистских явлений и тем самым сделать их легко наблюдаемыми для героя моего рассказа — некоего Ц. Г. Х. Томпкинса [1], скромного банковского служащего, интересующегося современной наукой.
Рукопись я отослал в редакцию журнала «Harper's Magazine» и, как и все начинающие авторы, в скором времени получил ее обратно вместе с уведомлением об отказе. Попробовал было послать рукопись в редакции полдюжины других журналов — результат оказался таким же. Тогда я засунул рукопись в ящик своего письменного стола и забыл о ней.
Летом того же года мне довелось побывать на международном конгрессе по теоретической физике, происходившем в Варшаве под эгидой Лиги Наций. Как-то раз я разговорился там за стаканом превосходного потьского меда с моим давним приятелем сэром Чарлзом Дарвином, внуком того самого Чарлза Дарвина (автора «Происхождения видов»). Речь зашла о популяризации науки. Я поведал Дарвину о постигшей меня неудаче на поприще популяризации, и тот посоветовал мне в ответ:
— Знаете, что я вам скажу, Гамов? По возвращении в Соединенные Штаты разыщите свою рукопись и пошлите ее доктору Чарлзу Сноу. Он сейчас редактирует научно-популярный журнал «Discovery», выпускаемый издательством Кембриджского университета.
Так я и поступил. А через неделю пришла телеграмма от Сноу. В ней значилось: «Ваша статья будет опубликована в следующем номере. Присылайте еще». Вскоре в выпусках журнала «Discovery» одна за другой появились повести о мистере Томпкинсе, в которых популярно излагались теория относительности и квантовая механика. А затем я получил письмо от издательства Кембриджского университета, в котором мне предлагалось, дополнив уже вышедшие статьи несколькими новыми для большего объема, опубликовать повести о мистере Томпкинсе в виде отдельной книжки. Эта книжка под названием «Мистер Томпкинс в Стране Чудес» вышла в издательстве Кембриджского университета в 1940 г. и с тех пор выдержала 16 изданий. За первой книжкой последовало продолжение — «Мистер Томпкинс исследует атом». Вторая книжка вышла впервые в 1944 г. и с тех пор успела выдержать 10 изданий. Обе книжки были переведены на все европейские языки (кроме русского), а также — на китайский и хинди.
Недавно издательство Кембриджского университета решило выпустить обе книжки под одной обложкой и обратилось ко мне с просьбой обновить устаревший материал и добавить несколько историй о событиях, которые произошли в физике и смежных областях науки со времени выхода первых изданий моих повестей. Так, мне пришлось добавить истории о делении и синтезе ядер, стационарной Вселенной и увлекательных проблемах физики элементарных частиц. Весь материал вместе составил содержание этой книги.
Не могу не сказать несколько слов об иллюстрациях. Все иллюстрации к моим статьям, опубликованным в журнале «Discovery», и к первой книжке были выполнены художником Джоном Хукхэмом, наделившим Мистера Томпкинса определенными портретными чертами. Когда я написал вторую книжку, мистер Хукхэм удалился от дел и мне пришло в голову самому проиллюстрировать книжку в духе Хукхэма. Новые иллюстрации к предлагаемой читателю книге также выполнены мной. Стихи и песенки написаны моей женой Барбарой.
Георгий Гамов
Университет Колорадо, Боулдер, штат Колорадо, США
Моему другу и издателю Рональду Мэнсбриджу
Введение
С детства мы привыкаем к окружающему миру, каким он воспринимается нашими пятью чувствами; именно в детстве у нас формируются фундаментальные представления о пространстве, времени и движении. Наш разум вскоре настолько осваивается с этими понятиями, что впоследствии мы склонны считать единственно возможным наше основанное на них представление о внешнем мире и любая мысль об изменении этих понятий кажется нам парадоксальной. Однако развитие точных физических методов наблюдения и более глубокий анализ наблюдаемых соотношений привели современную науку к вполне определенному выводу о том, что ее «классические» основы оказываются совершенно несостоятельными, когда их пытаются применить к подробному описанию явлений, обычно недоступных наблюдениям, и что для правильного и непротиворечивого описания нашего утонченного опыта совершенно необходимо внесение некоторых изменений в фундаментальные понятия — пространство, время и движение.
Вместе с тем расхождения между понятиями, основанными на обыденном здравом смысле, и понятиями, введенными современной физикой, пренебрежимо малы, пока речь идет о нашем повседневном житейском опыте. Но стоит лишь нам вообразить иные миры, в которых действуют такие же физические законы, как в нашем собственном мире, но с другими числовыми значениями физических констант, устанавливающих пределы применимости старых понятий, как новые (правильные) представления о пространстве, времени и движении, к которым современная наука пришла в результате долгих и кропотливых исследований, становятся достоянием обычного здравого смысла. Можно утверждать, что в таких мирах даже первобытный дикарь был бы знаком с принципами теории относительности и использовал бы их на охоте и для удовлетворения других повседневных потребностей.
Герой историй, с которыми вы познакомитесь в этой книге, переносится во сне в несколько таких миров, где явления, обычно недоступные нашим чувствам, усиливаются до такой степени, что их можно наблюдать как события повседневной жизни. В фантастических, но вполне реальных («правильных») с научной точки зрения снах нашему герою помогает старый профессор физики (на дочери которого по имени Мод наш герой в конце концов женится), просто и доходчиво объясняющий необычные явления, наблюдаемые героем в мире теории относительности, космологии, квантовой механики, атомной и ядерной физики, теории элементарных частиц и т. д.
Надеемся, что необычные путешествия мистера Томпкинса помогут интересующемуся читателю составить более ясное представление о том реальном физическом мире, в котором мы живем.
Глава 1
Ограничение скорости
В тот день все банки были закрыты — выходной, и мистер Томпкинс, скромный служащий солидного городского банка, встал позже обычного и не спеша позавтракал. Пора было позаботиться о досуге, и мистер Томпкинс решил, что было бы неплохо сходить на дневной сеанс в кино. Развернув утреннюю газету на той полосе, где публиковалась информация о развлечениях, он углубился в изучение репертуара кинотеатров. Ни один из рекламируемых фильмов не показался мистеру Томпкинсу достаточно привлекательным. Он терпеть не мог всю эту голливудскую дребедень с нескончаемыми любовными историями, разыгрываемыми популярными кинозвездами. Вот если бы нашелся хотя бы один фильм с сюжетом, заимствованным из реальной жизни, быть может, с примесью чего-нибудь необычного или даже фантастического! Но таких фильмов — увы! — не было. Неожиданно внимание мистера Томпкинса привлекло небольшое объявление в самом углу газетной полосы. Местный университет доводил до сведения всех желающих, что в его помещении будет прочитан цикл лекций по проблемам современной физики. Ближайшая лекция состоится сегодня вечером и будет посвящена теории относительности Эйнштейна. Вот это стоящее дело! Мистеру Томпкинсу частенько приходилось слышать, что во всем мире едва ли дюжина людей по-настоящему понимают теорию Эйнштейна! А что если он, мистер Томггкинс, станет тринадцатым? Ясное дело: он непременно отправится на лекцию. Это как раз то, что ему нужно! Когда мистер Томпкинс вошел в большую университетскую аудиторию, лекция уже началась. Все помещение было битком набито студентами (в основном это были молодые люди), с неподдельным интересом внимавшими высокому седобородому человеку у доски, который пытался объяснить аудитории основные идеи теории относительности. Из слов лектора мистер Томпкинс понял только, что основной пункт теории Эйнштейна — существование максимальной скорости — скорости света, которую не может превзойти ни одно движущееся материальное тело, и что это обстоятельство приводит к весьма странным и необычным следствиям. Правда, профессор заметил, что, поскольку скорость света составляет 300000 километров в секунду, релятивистские (т.е. связаннее с теорией относительности) эффекты едва ли могут наблюдаться в явлениях повседневной жизни. Что же касается природы этих необычных эффектов, то понять ее было несравненно труднее, и мистеру Томпкинсу показалось, что все, о чем говорит лектор, противоречило здравому смыслу. Он попытался мысленно представить себе сокращение измерительных стержней и странное поведение часов — эффекты, которых следовало бы ожидать при движении со скоростью, близкой к скорости света, но тут голова его медленно склонилась на плечо.
