Подписка на канал и лайк мотивируют меня делать более качетвенный контент.
Философия науки
Если бы какой-нибудь известный учёный XVII или XVIII столетия на- подобие Исаака Ньютона или Галилео Галилея волею случая попал в современный нам мир, то он бы очень удивился количеству учёных. Наука - процесс познания тайн природы и систематизация их - ранее была занятием довольно малой части населения - той, которой не приходилось подолгу работать только чтобы прокормить семью. Сейчас же всё изменилось. И вместе с тем, что наука теперь в какой-то мере преподносится нам даже в школе, изменилась сама философия, сам подход к проведению эксперимента и его теоретическому описанию.
Что я хочу сказать? Дело в том, что если среднестатистический че- ловек, окончивший 11 классов школы, увидит какую-нибудь формулу из одной из главных книжек для всех теоретических физиков (хотя бы России) - тома Ландау-Лифшица (10 томов), то всё желание читать дальше научную статью у него улетучится мгновенно. А если этот человек откроет какую-нибудь математическую энциклопедию (что я однажды сделал по незнанию), то от увиденного у него ещё и волосы дыбом встанут.
У здравомыслящего человека сразу же возникают вопросы - что это? Зачем так сделано? Почему научные тексты выглядят так внушительно и пугают «заумными» словами? Может быть, я просто не достаточно умён? Может быть, лишь люди с техническим складом ума могут разобраться с физикой, математикой, биологией, химией и другими точными науками? В этой небольшой статье я приведу своё мнение, почему науку делают сложной, а также попробую подтвердить его конкретным примером.
Учёные тоже люди
Как я уже писал выше, в XXI веке учёных стало намного больше, чем их было 200-300 лет назад. Однако, открою Вам «секрет» - это не значит, что люди стали умнее или более технически развитыми. На самом деле, сейчас мы гораздо больше, чем раньше, стали понимать, как мало на самом деле мы знаем. Иными словами - иллюзия понимания процессов, по которым устроена наша Вселенная, становится всё более очевидна.
Лучше всего, конечно, высказал это Сократ, круги знания которого цитируются в наше время повсюду (цитата взята здесь):
Говорят, что ученик как-то сказал Сократу: «Учитель, почему Вы так часто говорите "не знаю"? Я, Ваш ученик, говорю "не знаю" гораздо реже». В ответ Сократ нарисовал два круга - большой и маленький, и сказал: «Внутри большого круга то, что знаю я, внутри маленького- то, что знаешь ты. На границе большого круга - то, чего не знаю я, на границе малого круга - то, что не знаешь ты. Как видишь, я не знаю гораздо больше, чем ты».
Человечество исследует глубокий космос, огромные скорости, микроскопические объекты и даже то, что вообще нельзя представить, но можно математически описать. Но при этом, мало кто на самом деле понимает, что он вообще делает. Математические значки, которые учёные рисуют на бумаге или на доске, были изначально придуманы для упрощения, для того, чтобы сложные на словах конструкции становились красивыми и краткими, будучи написанными на бумаге. Но вот, что случилось - теперь именно этот формализм становится тяжёлым препятствием для людей, которые хотят просветиться, но не хотят перед этим пройти полный курс математического анализа.
На самом деле, учёные тоже люди, они не любят быть неправыми, не любят, когда им указывают на ошибки, хотя хороший учёный обязательно прислушивается ко всем. Возможно, научный формализм - это «проверка на своего» - преграда для тех, кто мог бы задать неудобный вопрос, поскольку им не очевидно то, что очевидно тебе, но ты не можешь этого доказать.
Бозон Хиггса
Ладно, пора заканчивать со всеми этими философскими рассуждения- ми и переходить к настоящей науке. В этот раз я затрону, как Вы уже
поняли, тему бозона Хиггса.
В 2012 году, на Большом Адронном Коллайдере, находящемся в ЦЕРНе, на границе между Швейцарией и Францией, была найдена новая частица, с массой в 125 раз больше протона. Сразу же была выдвинута догадка о том,что частица есть объект, существования которого было предположено за почти 50 лет до этого Хиггсом.
Перед тем, как перейти к тому, почему я вообще заговорил в статье с таким названием именно про бозон Хиггса, давайте сначала разберёмся, что это. Для начала, что значит вообще понятие «элементарная частица»? Такой, казалось бы, простой вопрос на самом деле не имеет тривиального ответа. Дело в том, что это понятие к настоящему времени уже устарело, но всё ещё используется, поскольку учёные - люди консервативные и ленивые, а потому, если дело заходит о переименовании чего-либо, то у них опускаются руки - ведь придётся переписывать столько научных трудов, накопленных за огромное число лет.
Изначально под элементарной частицей понималось что-то недели- мое, то, что нельзя представить в виде более мелких составляющих. Так, считали элементарными протон, нейтрон и т.д. Но затем было показано, что эти «неделимые» частицы сами состоят из меньших частиц - кварков. В этой статье про кварки я говорить не буду, однако уже на этом этапе (1964 год) стало понятно, что то, что мы считали мельчайшим ранее, таковым не является. Именно поэтому сегодня крайне осторожно говорят о неделимости чего-либо, ведь, быть может, даже электрон состоит из чего-то более мелкого (но это вряд ли).
На сегодняшний день принято говорить, что элементарной будет та частица, которую нельзя разделить на более мелкие, даже если она и состоит из чего-то мельче (про то, почему протоны нельзя делить, можно прочитать вкратце здесь). Теперь, что такое «бозон» и почему тот, который мы обсуждаем сейчас называют «Хиггса»? На вторую часть вопроса ответить легко - просто именно Питер Хиггс в 1964 году предсказал его существование. А вот бозонами называют некоторый класс частиц, обладающих целым спином.
Вот тот случай, когда определение чего-то запутывает нас ещё больше. Мы хотели просто узнать про бозон Хиггса, о котором несколько лет назад говорили по всем новостям, чуть ли не из каждого утюга, а теперь нужно ещё понимать, что такое какой-то спин. Но так как эта статья - не научная, а просто познавательная, то и я дам не научное определение, а такое - житейское (кому нужно более научное - почитайте здесь).
Спин
Вообще, элементарные частицы не обладают какой-то структурой. Это мы со школы привыкли думать, что электрон - это такой маленький шарик, а протон - шарик чуть побольше. Не тут-то было, это вообще непредставимые человеку вещи. Они одновременно материальны и нематериальны, мы даже не можем сказать в каждый конкретный момент, где сейчас находится, к примеру, электрон атома кремния, имеющегося в материнской плате Вашего компьютера. Однако, в некотором приближении, можно считать, что это всё-таки шарики, просто эта модель не учитывает всего происходящего (к этому вернёмся в заключении). А как известно, шарики могут вращаться. Так вот - спин - это характеристика«вращения» частицы. Если он целый, то есть равен -1, 0, 1 и т.п., то частица - бозон, в случае же дробных, полуцелых, спинов - фермион.
Если спин целый, то частица, после полного оборота, возвращается в первоначальное состояние (любят приводить пример с карандашом, заточенным с одной стороны - если его повернуть на 180°, то он не вернётся в изначальное состояние, его нужно довращать ещё). С полуцелым спином всё хуже. Если взять спин 1/2, то это значит, что нужно два оборота на 360°, чтобы вернуться в позицию до вращения. Житейским примером будет четырехтактный двигатель (модель), который возвращается в начальное состояние при повороте коленвала на 720°.
Конечно, не забываем, что все эти слова - лишь обработка модели, не совсем хорошо описывающей действительность, но достаточно для первого уровня абстракции. Формулируя всё в том же виде, что и раньше, скажем, что у бозона Хиггса спин равен нулю - а значит он похож на точку, то есть он как бы «со всех сторон одинаковый».
Так как устроен мир?
Современная физика сталкивается с множеством пока что не разрешённых проблем. Многие ошибочно считают (я сам слышал эти слова от одного достаточно уважаемого человека - одного из проректоров Московского исследовательского медицинского университета), что в физике уже всё открыто. К сожалению (или, к счастью), это не так. Одна из важнейших таких проблем - теория гравитации. Все знают про Ньютона и его закон всемирного тяготения, который он (возможно) осознал, увидев упавшее яблоко, но мало кто понимает, почему тела с массой вообще притягиваются. Есть Общая Теория Относительности Эйнштейна (но не будем о ней в этой статье) - это один подход, а есть поле Хиггса, и это другой.
Бозон Хиггса - мелкая частичка поля Хиггса - поля, которое даёт массу всем телам и частицам в мире, которые её имеют. Как это понять? Часто приводится следующая аналогия: рассмотрим несколько пёрышек, разложенных на дне тарелки. Если потрясти тарелку, то пёрышки разлетятся во все стороны, как будто бы у них нет массы, на самом деле она, конечно, есть, но очень мала. А теперь нальём в тарелку воду или какую-нибудь другую жидкость, а затем потрясём всё как раньше. Тогда мы увидим другую ситуацию - пёрышки не станут разлетаться, они теперь стали более инертными.
Также можно представлять и поле Хиггса. Оно «разлито» по миру и обеспечивает вообще понятие массы.
Заключение
Итак, почему же учёные так любят всё усложнять? Ответ на самом деле прост - иначе модели, которыми они пользуются, не будут восприниматься всерьёз. Все современные достижения науки и техники основаны на упрощённых, виртуальных, не очень хорошо описывающих мир структурах, которые, однако, с достаточной точностью могут что-то описать. Достаточно же чуть-чуть усложнить модель, как вдруг расчёты становятся намного сложнее или даже совершенно невозможными. Поэтому и приходится работать с тем, что есть и усложнять простые, по сути своей, модели, просто надстраивая над ними более сложный математический аппарат.
Скажу теперь пару слов о структуре текста. В нём присутствует несколько ссылок на интернет-ресурсы. Хочу Вам сообщить, что эти ресурсы я считаю одними из самых понятных и интересных, сам изредка читаю, что там пишут. Пролистните парочку, может быть что-нибудь понравится.
