Об этой книге

¹ Иногда предмет статьи можно однозначно привязать к конкретному году (как, например, формулу дрейка). В других случаях выбран год достижения значительного успеха, о котором в статье может и не говориться. Если идея вызревала в течение определенного времени, и в ее развитие внесли свой вклад несколько человек, мы можем написать, например, просто «1880-е годы» или даже «XX век». Таким образом, временные диаграммы не всегда представляют собой хронологическую линейку (хотя по большей части это так).

Одна из открытых нами великих истин — тот факт, что мы живем в упорядоченной вселенной — вселенной, чье устройство доступно человеческому разуму. Предприятие, именуемое наукой, отличается от прочих попыток толкования вселенной тем, что оно не ищет абсолютной истины, а использует метод, дающий все более точные представления физической реальности. Научный метод начинается с вопроса: «Почему нечто происходит так, а не иначе?» Ученый исследует, проводя систематические наблюдения и измерения, ищет взаимосвязи и аномалии. Когда складывается структура, формулируется объяснение. Чем более общее объяснение найдено, тем больше новых явлений оно позволит предсказать. Ученый продолжает проводить наблюдения и измерения, проверяя справедливость этих предсказаний. Если объяснение выдержит все проверки, результатом станет закон природы. Настоящая книга — ваш путеводитель по этим законам.

Законы природы не всегда называют «законами». Ученые не всегда заботятся о терминологической точности, и закон может быть также известен как «теория», «правило», «модель» или «принцип», или, отражая тот факт, что законы часто формулируют на языке математики, как «отношение» или «уравнение». Подозреваю, что то, называют ли то или иное утверждение законом, связано скорее с причудами истории, чем с логикой науки. Совершенно нетрудно представить себе, например, что в какой-нибудь иной вселенной явление фотосинтеза называется «законом преобразования энергии профессора Бурлиума». Соответственно, в этой книге вы найдете толкования природных явлений, обычно не называемые «законами», но обладающие той же глубиной и способностью объяснять происходящее в природе.

Предполагается, что каждая статья автономна и понятна сама по себе, поэтому некоторые объяснения и сведения можно найти в нескольких статьях. Книга не рассчитана на прочтение «от корки до корки», в нее надо заглядывать за конкретной информацией, откладывать, а потом заглядывать снова. Если какая-то статья покажется вам интересной, вы можете почитать связанные с ней статьи, названия которых выделены. Каждая из них поведет вас глубже в сеть знаний, составляющую наше научное представление о вселенной. Все статьи об одной и той же области науки помечены цветными закладками одного и того же цвета над заголовком каждой статьи. Одна из этих категорий называется «Взгляд в прошлое». Это идеи, оказавшиеся вытесненными или дискредитированными, но нашедшие тем не менее свое место в истории науки. В качестве дополнительных ориентиров можно использовать временные диаграммы, показывающие как предмет статьи хронологически связан с предметами родственных статей. В конце книги дана хронологическая справка, помещающая все статьи в единый исторический контекст. Также в конце книги даны объяснения терминов, составляющих основу словаря науки.

Составление списка статей для этой книги было, как всегда в таких случаях, вопросом индивидуальных предпочтений. Составляя этот список, я легко мог представить себе, как критики будут спрашивать с обвинительными нотками в голосе: «Почему же вы включили X, а У не включили?» Даже такая объективная на первый взгляд вещь, как перечисление законов природы, на деле оказывается подвластна субъективным критериям. Чтобы предупредить хотя бы некоторые из вопросов «почему?», хочу объяснить, как отбирались статьи.

Во-первых, некоторые статьи отобрали себя сами, имея несомненное право на описание в книге про законы природы. закон Шарля, устанавливающий взаимосвязь между температурой и давлением газа, используется физиками и химиками уже четвертое столетие. Это, несомненно, «закон природы», как это понятие ни определяй. Такого рода законы, конечно, все включены, за исключением только тех, что не настолько известны, чтобы оказаться в предметном указателе стандартного университетского учебника. Как я уже говорил, некоторые прочно утвердившиеся «законы» природы называются иначе без особой на то причины. Многие из них автоматически пополнили собой список статей.

Другая группа статей отражает важнейшую историческую взаимосвязь между научным поиском с одной стороны и экспериментом и наблюдением с другой. Чтобы подчеркнуть важность этой связи и дать читателю чувство исторической перспективы, в книге описаны важнейшие эксперименты и наблюдения, и им обычно посвящены отдельные статьи. Таким образом, в книгу попали, например, статьи про опыт резерфорда, давший экспериментальное подтверждение существования атомных ядер, и эксперимент ван хельмонта, показавший, что растения наращивают биомассу, извлекая вещества из воздуха, а не из почвы.

Наконец, несколько статей оказались в списке просто потому, что, по мнению автора и редакторов, они могли заинтересовать людей, читающих книги о законах природы. В эту категорию попали серьезные статьи о математике, например, теорема гёделя о неполноте, такие необычные статьи, как критерий красоты, и просто интересные материалы, в число которых входят статьи про закон

мёрфи и три закона робототехники.

Все вместе статьи книги составляют карту наших сегодняшних представлений о физической вселенной, от большого взрыва до

проекта «геном человека».

Джеймс Трефил Фейрфакс, Вирджиния

ЗАКОНЫ