Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Некоторые жидкости «вязкие», как патока. Вязкая жидкость течёт, но настолько медленно, что хотя очень вязкая жидкость, в конце концов, заполнит нижнюю часть сосуда, это займёт много времени. Некоторые жидкости настолько вязкие — текут настолько медленно — что с тем же успехом могут считаться твёрдыми телами. Подобные вещества ведут себя как твёрдые тела, даже при том, что они состоят не из кристаллов. Пример — стекло. Говорят, что стекло «течёт», но настолько медленно, что должны пройти столетия, чтобы заметить это. Так что, с практической точки зрения, мы можем считать стекло твёрдым.

Твёрдое тело, жидкости и газы — названия, которые мы даём трём обычным «фазам» материи. Многие вещества способны быть всеми тремя, при разных температурах. На Земле метан — газ (часто называемый «болотным газом», потому что он всплывает из болот; иногда он загорается, и мы видим его как блуждающие огоньки). Но на большом и очень холодном спутнике Сатурна, называемом Титан — целые озера жидкого метана. А если бы планета была ещё холоднее, на ней могли бы быть «скалы» из замёрзшего метана. Мы думаем о ртути как о жидкости, но это просто означает, что она — жидкость при обычных температурах на Земле. Ртуть является твёрдым металлом, если её оставить вне помещения арктической зимой. Железо — жидкость, если вы нагреете его до достаточной температуры. И действительно, глубоко в центре Земли располагаются моря жидкого железа, смешанного с жидким никелем. Насколько я знаю, вполне могут существовать очень горячие планеты с океанами жидкого железа на поверхности, и, может быть, со странными существами, плавающими в них — хотя в последнем я сомневаюсь. По нашим стандартам, точка замерзания железа весьма горяча, так что на поверхности Земли мы обычно встречаем его как «холодное железо»[1]

а вот точка замерзания ртути весьма холодна, так что мы обычно встречаем ртуть как «живое серебро» (жидкость). На другом конце шкалы температур, и ртуть, и железо становятся газами, если вы их достаточно нагреете.

Внутри атома

Когда мы пытались представить деление материи на мельчайшие частицы, в начале этой главы, мы останавливались на атоме. Атом свинца — это мельчайший объект, который мы можем назвать свинцом. Но можем ли мы подвергнуть атом ещё большему делению? И действительно ли атом свинца выглядит как очень маленький кусочек свинца? Нет, он не выглядит очень маленькой частицей свинца. Он не похож ни на что. Потому что атом настолько маленький, что не виден даже в очень мощный микроскоп. Конечно, вы можете разделить атом на ещё более мелкие частицы, но то, что мы получим, не будет являться тем же самым элементом, причины этого мы скоро узнаем. Более того, это очень трудно сделать, и это высвободит огромное количество опасной энергии. Вот почему для некоторых людей фраза «расщепить атом» звучит настолько угрожающе. Это было сделано знаменитым новозеландским учёным Эрнестом Резерфордом в 1919 году.

Хотя мы не можем видеть атом, и хотя мы не можем расщепить его, не превратив во что-то ещё, это не значит, что мы прекращаем исследовать его содержимое. Как я объяснял в главе первой, когда учёные не могут увидеть что-то непосредственно, они предлагают модель, на которую объект мог быть похож, и они тестируют эту модель. Научная модель — это способ представить себе то, какими могли быть вещи. Поэтому модель атома — это мысленная картина того, каким бы он мог быть внутри. Научная модель может казаться полётом фантазии, но это не так. Учёные не останавливаются на выдвижении модели: они идут дальше и тестируют её. Они говорят, «Если бы модель, которую я вообразил, была бы верной, мы могли бы ожидать увидеть в реальном мире то-то и то-то». Они предсказывают, что получится, если вы проведёте практические эксперименты и сделаете определённые измерения. Успешная модель та, предположения которой верны, особенно если они подтверждаются экспериментом. И если предположения оказываются верны, то мы надеемся, что это значит, что модель является действительностью, или, по крайней мере, частью действительности.

Иногда предположения оказываются неверны, и поэтому учёные возвращаются и исправляют модель, или придумывают новую, затем продолжают её испытывать. Другими словами, процесс представления модели и затем испытывания её — что мы называем «научным методом» — имеет гораздо больше шансов получить реальный результат, чем даже наиболее образный и красивый миф, созданный для того, чтобы объяснить то, что люди не понимали и часто не могли понять.