Холодильник Эйнштейна

Похоже, живые организмы используют комбинацию самопроизвольного формирования структур, описанного Тьюрингом, и принципа позиционной информации Уолперта, чтобы создавать мириады форм, которые мы видим в живом мире. Что касается кистей наших рук, биологи полагают, что механизмы Тюринга создают лекало для пяти пальцев, а градиент морфогенов Уолперта придает каждому отдельному пальцу характерную форму. Иными словами, у нас на руках по пять пальцев благодаря системе Тьюринга, но наши большие, указательные, средние, безымянные пальцы и мизинцы выглядят по-разному благодаря принципу позиционной информации. Свидетельством триумфального возвращения идей Тьюринга о формировании эмбрионов на арену биологии развития можно считать тот факт, что вскоре после публикации статьи о формировании пальцев Льюис Уолперт, в прошлом раскритиковавший подход Тьюринга, дал интервью, в котором признал его состоятельность и назвал Тьюринга “гением”.

Наука о развитии зародышей сама по-прежнему находится в зародыше. Тем не менее мы приближаемся к тому, чтобы установить, как формируются сердечные клапаны, легкие и другие органы. В грядущие десятилетия открытия в этой области, возможно, помогут найти методики лечения болезней и врожденных пороков, об излечении которых сегодня нам приходится только мечтать.

Некоторые критики утверждают, что ученые в своем стремлении объяснить все на свете сводят чудеса Вселенной к уравнениям и химическим реакциям. На это я отвечу так: выйдите однажды на пляж и посмотрите сквозь пальцы на волны и песчаные дюны. Вспомните, что в основе всего этого лежат одни и те же фундаментальные законы природы. Вспомните, что все эти чудесные структуры появляются в результате затрат свободной энергии и начинаются с крошечных несовершенств.

Глава 19

Горизонт событий

Бекенштейн и Хокинг первыми отправились в далекую страну и нашли там золото.

Физик-теоретик Леонард Зюскинд

Ваша идея настолько безумна, что, возможно, верна.

Физик Джон Уилер своему студенту Джейкобу Бекенштейну

К 1970-м годам термодинамика проделала долгий путь. Ее начала легли в основу развития биологии, химии, инженерии и физики. Но одна область науки держалась до конца: считалось, что на дальних рубежах космоса наблюдаются феномены, которые единственные во Вселенной не подчиняются законам термодинамики. В частности, их поведение, казалось, противоречило второму началу, гласящему, что энтропия замкнутой системы, такой как наша Вселенная, всегда увеличивается. Такое поведение демонстрировали объекты, оправдывающие самые смелые предсказания общей теории относительности Эйнштейна, — черные дыры.

Черные дыры — это странные области пространства, куда может упасть что угодно, но откуда (почти) ничто не может выбраться.

Эти странные сущности представляют собой следствие главной работы Альберта Эйнштейна, общей теории относительности, опубликованной в ноябре 1915 года. Она должна была развить идеи специальной теории, которая показывала, что произойдет, если считать законы физики одинаковыми для всех наблюдателей, с какой бы скоростью они ни двигались. Однако специальная теория относительности не рассматривала следствия того же предположения при движении наблюдателей, если скорости их меняются. Как создать согласованные законы физики для всех наблюдателей, даже если их скорость растет или если, что особенно важно, они движутся под влиянием гравитации? Именно такой вопрос стоял перед общей теорией относительности.

Эйнштейн понимал, что необходимо заменить теорию тяготения Исаака Ньютона, опубликованную в 1687 году. Необходимо было также сделать еще более странным определение пространства и времени, предложенное в специальной теории. Чтобы интуитивно понять новое представление о реальности, нам стоит воссоздать в своем воображении один из самых знаменитых мысленных экспериментов Эйнштейна, пришедший ему в голову в 1907 году и ставший, как ученый отметил впоследствии, “счастливейшей мыслью в [его] жизни”.

Представьте физика Алису, которая находится в камере без окон в глубинах космоса, вдалеке от гравитационного воздействия звезд и планет. Она плавает по камере, не чувствуя притяжения ни в одну из сторон. Когда Алиса пытается взвеситься, привязав весы к подошвам своих ног, она не оказывает на эти весы давления. Следовательно, весы фиксируют нулевой вес: Алиса невесома.