Написать текст

Больше, чем физика. Часть 10. Отрицательная масса

Александр Чушков



Как известно, драконов не существует. Эта примитивная констатация может удовлетворить лишь ум простака, но отнюдь не ученого; банальность бытия установлена слишком давно и не заслуживает более ни единого словечка. Гениальный Цереброн Эмдеэртий, атаковав проблему методами точных наук, установил, что имеется три типа драконов: нулевые, мнимые и отрицательные. Все они, как было сказано, не существуют, однако каждый тип — на свой особый манер.

(Станислав Лев «Кибериада»)


Изучая природу, учёный, если это настоящий учёный, обязательно будет подходить к той черте, за которой начинается невозможное. И, если это настоящий учёный, то он, конечно, будет стараться заглянуть в это невозможное. Но, поскольку он — настоящий учёный, то он вынужден будет признать, что в этом самом невозможном его наука бессильна.

Физика даёт прекрасный набор инструментов для изучения возможного, но для невозможного все эти инструменты непригодны. Для невозможного нужно что-то другое, что лежит за пределами физики. Поэтому физика невозможное не изучает. Физика честно говорит: «это лежит за пределами моей компетенции». А если кто-то, выдавая себя за учёного, начинает объяснять невозможное с помощью физики, или какой-то другой естественной науки, то можно смело утверждать, что перед нами не учёный, а шарлатан.

А кто же тогда может изучать невозможное? У кого есть необходимый для этого набор инструментов? Таким набором инструментов может обладать художник. Художник в широком смысле слова. Многие, наверное, знают, что слово «артист» с латыни переводится как «художник», и означает не только того, кто пишет картины, а любого творческого человека. В украинском языке есть аналогичное слово: «митець», то есть, человек искусства. Человек искусства со своим художественным восприятием мира может ориентироваться в том, что лежит за гранью возможного.

Но у артиста, у художника другая беда, он не знает туда дороги. Ведь, чтоб попасть в невозможное, надо пройти путь по возможному, а возможное лежит в компетенции учёного, а не художника. Выходит, что художник может попасть в невозможное только случайно. И такие случайные попадания туда, такие прогулки по невозможному для него могут быть весьма опасными. Тут можно вспоминать судьбу Гоголя, Достоевского, Булгакова — для каждого из них проникновение в невозможное не прошло безболезненно. Для того чтобы входить в невозможное и выходить из него без тяжёлых последствий, надо хорошо знать дорогу туда и обратно. А дорогу эту знают учёные, в первую очередь, физики. Значит, чтобы соприкасаться с невозможным, надо хорошенько освоиться в возможном.

Вообще, что у нас получается? У нас есть учёные, которые знают дорогу в невозможное и обратно, но не знают, как ориентироваться в невозможном, и есть художники, которые умеют там ориентироваться, но не знают туда дороги. Такая вот засада. Поэтому главной интеллектуальной задачей XXI века я считаю создание такого познавательного аппарата, который соединит науку и искусство. А главной педагогической задачей XXI века я считаю создание такой системы образования, которая сможет готовить людей развитых всесторонне, владеющих как научным подходом, так и художественным чутьём. Если сейчас есть деление людей на технарей и гуманитариев, или, как ещё говорят на физиков и лириков, то в будущем каждый уважающий себя человек должен стать и физиком, и лириком одновременно.

Собственно для этого я и создаю данный цикл.

В прошлый раз, говоря об объектах абсолютного холода, я сказал, что такие объекты должны состоять не из молекул, а из чего-то принципиально другого, обладающего принципиально иными свойствами. О каких свойствах идёт речь? Прежде всего, о массе.

Температура, как мы помним, это — мера энергии молекул, из которых состоит тело. А энергия движения молекул, или их кинетическая энергия зависит от двух параметров: от скорости и от массы. От скорости в большей степени, чем от массы. Зависимость кинетической энергии от массы — линейная, а зависимость кинетической энергии от скорости — квадратичная. То есть, если массу увеличить вдвое, то и кинетическая энергия возрастёт вдвое, а если скорость увеличить вдвое, то кинетическая энергия возрастёт в четыре раза. А если втрое, то — в девять раз, вчетверо — в шестнадцать, и так далее, — это квадратичная зависимость.

Так вот, какими должны быть масса и скорость молекул, чтобы их кинетическая энергия, а, следовательно, и температура тела, из них состоящего, была отрицательной? Либо у этих молекул должна быть отрицательная масса, либо — мнимая скорость. Но мнимые числа — это такая математическая абстракция, что представить себе мнимую скорость даже я не могу, при всём моём воображении, а вот отрицательная масса — это, хотя и невозможное, но такое, что можно себе представить.

Прежде всего, что такое масса? Те, кто совсем не знают физики путают массу с весом, но я надеюсь, что тут таких нет. Итак, масса — это мера инертности (не путать с инерцией!). У каждого физического тела есть такое неотъемлемое свойство как инертность. Инертность — это свойство тела сохранять своё состояние. Либо это состояние покоя, неподвижности, либо наоборот — состояние движения. К примеру, мячик сдвинуть легко, а шкаф тяжело. Велосипед остановить легче, чем грузовой автомобиль. Это есть инертность. А количественная мера инертности называется массой. Масса тела может быть больше, может меньше, но она всегда больше нуля. Следовательно, и инерция тела всегда положительная.

А что значит, отрицательная масса, если таковая где-то будет обнаружена? Это означает, что тело обладает отрицательной инертностью. Как выражается положительная инертность? Мы мячик толкаем, он катится, мы препятствуем его движению, он останавливается. Это — естественно, это — положительная инертность. Значит, как будет вести себя тело с отрицательной инертность и отрицательной массой? Оно будет вести себя строго наоборот: мы его толкаем вперёд, оно движется назад, мы его пытаемся остановить, оно разгоняется. Таких тел, тел с отрицательной инерцией обнаружено не было, и, вполне возможно, что в нашей Вселенной таких тел не существует. А вот за пределами Вселенной…

Если вспомнить мои предыдущие выпуски, то в них я несколько раз пытался заглянуть за границы нашей Вселенной, за границы возможного. Когда я говорил о горизонте событий, о чёрных дырах, о сверхсветовых скоростях, об обратном течении времени и, наконец, о температурах ниже абсолютного нуля.

Так вот, из чего должно состоять тело с отрицательной массой? Не из молекул, а из чего-то принципиально другого, из частиц, масса которых тоже — отрицательная. Но если масса частиц — отрицательная, значит, и их кинетическая энергия — тоже отрицательная (если кто помнит, формулу кинетической энергии — mv2/2). Но если их кинетическая энергия — отрицательная, значит, и мера средней кинетической энергии таких частиц, то есть, температура — тоже будет отрицательная. Вернее, это будет уже не совсем температура, поскольку такое тело состоит из не совсем молекул.

Ещё интересно поразмыслить о том, как будут вести себя такие не совсем молекулы, ведь у них будет отрицательная инертность, значит, при взаимных столкновениях они будут двигаться не так, как обычные молекулы. И притягиваться между собой и отталкиваться они будут совершенно ненормальным образом. Какие структуры смогут образовывать такие частицы, об этом вы можете пофантазировать самостоятельно.

А пока остановимся ещё на одной физической величине, которую так же называют массой. Странно, не правда ли? Две физических величины, а называются одинаково? Бывает ли такое? Оказывается, бывает. Есть масса, которая является мерой инертности, а есть и другая масса, которая является мерой другого неотъемлемого свойства тела — мерой гравитации. Гравитации я уже частично касался, когда говорил о чёрных дырах. Вот теперь остановимся на ней поподробнее.

Подпишитесь на наш канал в Telegram, чтобы читать лучшие материалы платформы и быть в курсе всего, что происходит на сигме.

Автор

Александр Чушков
Александр Чушков
Подписаться