"Почему левое становится правым, а верх так и остаётся верхом?" Казалось бы, ерунда. Но если вдуматься... "Инопланетянам не объяснишь без фотографии". После этих вопросов физикам пришлось пересмотреть некоторые законы. А всё началось с одного человека, который просто любил задавать странные вопросы. Мартин Гарднер. Его имя почти не известно, но без него... квазикристаллов бы не случилось. Теории струн - кстати тоже. И понимания того, почему двойник в зеркале - это не совсем ты, - тоже. Он не делал открытий. Он просто держал перед учёными зеркало. И они вдруг видели то, мимо чего проходили годами.
Ключ первый: зеркало, в котором путаются физики
В 1964 году Гарднер пишет книгу с почти детективным названием - «The Ambidextrous Universe» («Этот правый, левый мир» в русском переводе). Начинается она с простого: смотрим в зеркало. Почему левая рука становится правой, а верх не становится низом? Почему у нарвала бивень закручен именно влево? И главное - если мы когда-нибудь встретим инопланетян, как мы объясним им, где лево, а где право?
«Представьте, что мы общаемся с цивилизацией из другой галактики по радио, - писал Гарднер. - Мы не можем показать им фотографию. Как передать понятие "левое", не используя общий объект?»
Этот феномен назвали Проблемой Озмы. И ответ на Проблему Озмы лежал в квантовой физике - в эксперименте, который через несколько лет после выхода книги доказал, что природа сама нарушает симметрию. Слабые взаимодействия «помнят», где лево, а где право. Оказалось, что Вселенная вовсе не равнодушна к зеркальности - у неё есть свой «отпечаток». И этот факт, обнаруженный благодаря простому вопросу, лёг в основу современной физики элементарных частиц.
Ключ второй: кости, которые ломают математику
В 1970 году Гарднер публикует колонку о нетранзитивных кубиках. Обычные кости транзитивны: если А больше В, а В больше С, то А больше С. Но Гарднер показывает кубики, которые ведут себя как «камень, ножницы, бумага»: А выигрывает у В, В у С, но С - у А.
Нетранзитивными называют отношения, которые не удовлетворяют классическому принципу транзитивности: из условий A > B и B > C не следует, что A > C.
Пример нетранзитивности: отношение «есть» в пищевой цепи: волки едят оленей, олени едят траву, но волки не едят траву.
Думаете математический курьёз? Как бы не так. Сегодня нетранзитивность находят везде: от бактерий до экономических стратегий. Принцип, описанный Гарднером, оказался фундаментальным свойством реальности. В мире, где всё казалось бы выстроено по строгому ранжированию, вдруг обнаруживаются замкнутые циклы превосходства.
Ключ третий: мозаика, ставшая Нобелевской премией
В 1977 году Гарднер знакомит читателей с работой Роджера Пенроуза - странными мозаиками из ромбов, которые могут замостить плоскость бесконечно, но никогда не повторяются. У них есть ось симметрии пятого порядка, что считалось невозможным для кристаллов.
«Научные игры часто оказываются пророческими», - заметит потом физик Ханс фон Байер.
Через семь лет после статьи Гарднера, Дан Шехтман открывает квазикристаллы - реальные структуры с запрещённой симметрией. В 2011 году он получает Нобелевскую премию. А начиналось всё с колонки в научно-популярном журнале. Гарднер не просто популяризировал - он создавал мост, по которому изящная абстракция переходила в лабораторию и превращалась в новый класс материалов.
Четвёртый ключ, о котором мало кто знает
Гарднер был не только популяризатором математики - он, собственно, и основал целое движение скептиков. В 1952 году выходит его книга «Причуды и заблуждения во имя науки» - безжалостный разбор лженаучных теорий. Гарднер формулирует пять признаков «учёного-отшельника»:
- Считает себя гением.
- Считает коллег болванами.
- Видит заговор.
- Атакует Эйнштейна вместо Ньютона (зависит от эпохи).
- Изобретает свой собственный язык.
Эти критерии работают до сих пор. Проверьте любого современного «альтернативщика» - все пять пунктов совпадут. Гарднер показал, что лженаука - это не просто ошибка, это особая оптика, зеркальное искривление, в котором привычные нормы выглядят перевёрнутыми. И в этом зеркале он видел то же, что и в математике: паттерн, который можно описать и обезвредить.
Пятый ключ: флексагоны, с которых всё началось
Всё началось с игрушки. В 1956 году Гарднер увидел флексагон - бумажную ленту, сложенную так, что она неожиданно меняла грани. Он написал статью. Потом ещё одну. И ещё. Так родилась колонка Mathematical Games, которая выходила четверть века и воспитала целое поколение математиков.
«Он не тащил вас в эту дверь, не орал "учись, дубина!", - пишет один из его читателей. - Он просто держал дверь открытой. Для каждого».
Флексагон стал метафорой всей жизни Гарднера: он постоянно поворачивался к нам новой гранью, и на каждой грани - загадка, которая оказывалась дверью в неизведанное.
Так что же такое зеркальная симметрия Гарднера?
Если собрать все ключи вместе, вырисовывается странная картина. Гарднер снова и снова показывал: симметрия - это не просто «левое равно правому». Это сложная игра, в которой:
- природа нарушает зеркальность (эксперимент Ву);
- математика нарушает транзитивность (нетранзитивные кубики);
- кристаллы нарушают периодичность (мозаики Пенроуза);
- люди нарушают логику (лжеучёные).
Мир не симметричен. И Гарднер был тем, кто научил нас видеть эту асимметрию. Он не просто открывал двери - он показывал, что за каждой дверью скрывается лабиринт, и только тот, кто готов заблудиться, сможет найти выход к новому знанию.
Вместо послесловия
22 мая 2010 года Мартин Гарднер ушёл от нас, но он оставил после себя десятки книг, сотни статей - и множество ключей от потайных дверей сознания, о существовании которых мы даже не подозревали.
P.S.
Если вы когда-нибудь ловили себя на мысли, что мир устроен сложнее, чем кажется, - вы уже немного Гарднер. А если после этой статьи захотелось почитать что-то ещё, залезть в те самые «потайные двери» - значит, мы сработали не зря.
Поделитесь в комментариях, с каких книг началось ваше знакомство с математикой или физикой. Или просто напишите, какая из «гарднеровских» дверей показалась вам самой интересной. Алгоритмам, говорят, это полезно, а нам - просто приятно.
Источники
- Троицкий вариант — Наука: «Позиции белых и черных по принципу «камень, ножницы, бумага» — поиск: "Троицкий вариант нетранзитивные кубики"
- Научная библиотека СКФУ: Гарднер М. «Этот правый, левый мир» — поиск: "Гарднер этот правый левый мир"
- Fantlab.ru: Некролог Мартину Гарднеру — поиск: "Мартин Гарднер некролог fantlab"
- WorldScience.cn: «От математических игр до квазикристаллов» — поиск: "Гарднер Пенроуз квазикристаллы"
- Российская педагогическая энциклопедия: Гарднер Мартин — поиск: "Российская педагогическая энциклопедия Гарднер"
- Wikireading.ru: «Отшельники и чудаки» (о книге Гарднера «Причуды и заблуждения...») — поиск: "Гарднер причуды и заблуждения отшельники"
- Wikipedia: The Ambidextrous Universe — поиск: "The Ambidextrous Universe Gardner"
- Инфоурок: Презентация о Мартине Гарднере — поиск: "Мартин Гарднер презентация инфоурок"