Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок

Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок

В книге Стива Строгаца представлен увлекательный обзор того, как происходит спонтанное упорядочение ритмов в природе. Автор затрагивает широкий спектр научных и математических вопросов, но основное внимание уделяет феномену синхронизации, который наблюдается в свечении светлячков, ритмичном биении сердец, движении планет и астероидов. Используя для иллюстрации своих глубоких идей интересные метафоры и жизненные ситуации, Строгац создал настоящий шедевр, который погружает читателя в восхитительный мир научных открытий. Книга будет полезна всем, кто интересуется естественными науками и хочет лучше разобраться в устройстве окружающего мира. На русском языке публикуется впервые.

Жанры: Физика, Научно-популярная литература, Зарубежная образовательная литература
Цикл: Не является частью цикла
Год публикации: 2017

Читать онлайн Ритм Вселенной. Как из хаоса возникает порядок


Научный редактор Александр Минько

Издано с разрешения автора при содействии Brockman, Inc.


Все права защищены. Никакая часть настоящего издания ни в каких целях не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, будь то электронные или механические, включая фотокопирование и запись на магнитный носитель, если на это нет письменного разрешения издателя.


© Steven Strogatz, 2004

© Перевод на русский язык, издание на русском языке, оформление. ООО «Манн, Иванов и Фербер», 2017

* * *

Посвящается Арту Уинфри, наставнику, источнику вдохновения и другу


Предисловие

В сердце Вселенной ощущается постоянное, неуклонное биение: звучание синхронизированных циклических процессов. Это биение буквально пропитывает природу на всех уровнях, начиная с атомного ядра и заканчивая космосом. Каждый вечер вдоль приливных рек Малайзии тысячи светлячков собираются в мангровых лесах и мерцают в унисон, причем в их среде нет какого-либо лидера или внешнего источника, который задавал бы ритм этого мерцания. Триллионы электронов маршируют в ногу в сверхпроводнике, обеспечивая совершенно беспрепятственное прохождение тока по нему: сопротивление сверхпроводника оказывается равным нулю. В Солнечной системе гравитационный синхронизм может приводить к выбрасыванию огромных валунов из пояса астероидов в направлении Земли: считается, что катастрофическое столкновение одного такого метеорита с Землей погубило динозавров. Даже человеческое тело представляет собой симфонию, поддерживаемую скоординированным срабатыванием тысяч клеток, задающих ритм сокращений сердца человека. В каждом случае эти «подвиги» синхронизма происходят спонтанно, как если бы сама природа проявляла сверхъестественное, необъяснимое стремление к порядку.

С давних пор это явление представляет для ученых неразрешимую загадку: существование спонтанного порядка во Вселенной ставит их в тупик. На первый взгляд, законы термодинамики диктуют обратное: подчиняясь им, природа должна была бы неуклонно деградировать в сторону все большего беспорядка, все большей энтропии. Однако мы наблюдаем вокруг себя множество величественных структур – галактики, клетки, экосистемы, людей, – которым удается каким-то образом собирать самих себя. Эта загадка не дает покоя научному сообществу и в наши дни.

Лишь в очень немногих ситуациях у нас есть понимание того, каким образом порядок возникает сам по себе. Первой из таких ситуаций был особый вид порядка в физическом пространстве, связанный с идеально повторяющимися структурами. Это тот вид порядка, который возникает, когда температура воды опускается ниже точки замерзания и триллионы молекул воды спонтанно образуют жесткий симметричный кристалл льда. Однако объяснение порядка во времени оказалось более проблематичным. Даже простейший вариант, когда одни и те же события наступают одновременно, оказался трудноуловимым. Это тот порядок, который мы называем синхронизмом.

Поначалу может показаться, что здесь, вообще говоря, нечего объяснять. Вы можете договориться со своим приятелем встретиться в ресторане, и если оба вы достаточно пунктуальны, то ваше появление в ресторане будет синхронизированным. Столь же тривиальный вид синхронизма запускается реакцией на какой-либо общий стимул. Стая голубей, напуганных громким звуком из выхлопной трубы автомобиля, поднимется в воздух практически одновременно, причем в течение какого-то времени они могут даже синхронно взмахивать своими крыльями, однако это происходит лишь потому, что все они одинаково реагируют на один и тот же звук. Невозможно ведь подозревать, что голуби каким-то образом договорились между собой о ритме взмахов крыльями; к тому же синхронность их действий пропадает уже спустя несколько секунд после взлета. Другие виды кратковременного синхронизма могут возникать по чистой случайности. Воскресным утром колокола двух разных церквей могут случайно зазвонить в одно и то же время, и этот синхронизм будет поддерживаться в течение какого-то (непродолжительного) времени, после чего они начнут звонить вразнобой. Еще одна возможная ситуация: сидя в своем автомобиле на перекрестке в ожидании разрешающего сигнала светофора, вы можете заметить, что указатель поворота автомобиля, стоящего впереди вас, мигает практически синхронно с указателем поворота вашего автомобиля – и так может продолжаться в течение нескольких секунд. Такой синхронизм является чистой случайностью и его обсуждение не представляет для нас никакого интереса.


Вам будет интересно
Эта книга способна в корне изменить ваше отношение к математике. Она состоит из коротких глав, в каждой из которых вы откроете для себя что-то новое. Вы узнаете насколько полезны числа для изучения окружающего мира, поймете, в чем прелесть геометрии, познакомитесь с изяществом интегральных исчислений, убедитесь в важности статистики и соприкоснетесь с бесконечностью. Автор объясняет фундаментальные математические идеи просто и элегантно, приводя блистательные примеры, понятные каждому.На русском...
Читать онлайн
В книге А. Ф. Трутнева «Таинственная гравитация» представлен новый взгляд на сущность одного из самых загадочных явлений природы – гравитации. В ней смоделирована система взаимодействия материи и пространства, и на её основе описаны механизмы гравитационного взаимодействия материальных тел, удаленных на большие расстояния друг от друга, связи самогравитации с выделением материальной энергии, рождения новых химических элементов в недрах звезд, возникновения и распространения гравитационных волн....
Читать онлайн
Прозрение наступит только тогда, когда раскроется вся правда о Земле и о тех, кто ее населяет. Книга дополняет наши знания новыми сведениями и напрямую говорит о том, чем все по-настоящему завершится, если человечеством не будет предпринято решительных шагов в нужном направлении....
Читать онлайн
Если в конечном итоге нашей Вселенной суждено погибнуть, способны ли мы переместиться в другую? Этот вопрос, занимающий в последние десятилетия умы космологов всего мира, в центре книги «Параллельные миры» известного физика и блестящего популяризатора науки Митио Каку. Другая вселенная, пишет он, может находиться в миллиметре от нас, но она недосягаема, поскольку существует в гиперпространстве, за пределами наших четырех измерений. Как покорить это гиперпространство, мыслимо ли это? Такую возмож...
Читать онлайн
Не беда, что физика – мудреная наука. Без сложных формул и вычислений авторы рассказывают, как долго и упорно люди шли к изобретению голографии и лазеров, без которых бы эта наука, скорее всего, не состоялась. В книге читатели смогут найти множество практических советов как в домашних условиях создать голографическую лабораторию, самостоятельно собрать одночастотный полупроводниковый лазер и успешно изготавливать качественные голограммы....
Читать онлайн
Эту книгу называют философским завещанием Эрвина Шредингера. В ней изложено мировоззрение ученого-естественника, который оказал значительное влияние на развитие современной физики.Все возможно ровно до тех пор, пока не сделан выбор.Представьте, что у вас есть ящик с радиоактивным ядром и емкостью с ядовитым газом. Вероятность того, что ядро распадется и приведет в действие механизм, открывающий емкость, составляет 50 %. Если в этот ящик поместить кота и закрыть его, возникнет парадокс Шредингера...
Читать онлайн
Теория поглощения антиматерии расширяет наши знания о возникновении вселенной и открывает новые горизонты для фундаментальных научных исследований. В третьем издании книги опубликованы дополнительные данные, подтверждающие эту теорию, а также приведены сведения об экологически чистом, неиссякаемом источнике энергии, которая может быть использована как в мирных целях, так и для разработки нового вида оружия массового уничтожения, так называемой, квантовой бомбы. 3-е дополненное издание....
Читать онлайн
Современная наука родилась сравнительно недавно – всего четыре века назад, в эпоху Великой научной революции. Причины этой революции и отсутствие ее неевропейских аналогов до сих пор не имели признанного объяснения. А радикальность происшедшего ясна уже из того, что расширение и углубление научных знаний ускорились раз в сто.Эта книга рассказывает о возникновении новых понятий науки, начиная с изобретения современной физики в XVII веке и до нынешних стараний понять квантовую гравитацию и рождени...
Читать онлайн
В основу этой книги легли лекции автора для студентов физико-математического факультета по разработанному им спецкурсу «Физика и экология»Обсуждается экологическая ситуация в мире и России в связи с развитием научно-технической революции, с позиций физики анализируются физические процессы в атмосфере, гидросфере и литосфере и влияние на них деятельности человека.Рассматривается использование достижений современной физики в решении глобальных экологических проблем, эффективном использовании приро...
Читать онлайн
За двадцать лет практики известный петербургский врач-онколог и руководитель онкологического центра Клиники высоких медицинских технологий имени Н. И. Пирогова Андрей Павленко провел более двух с половиной тысяч операций. В марте 2018 года Андрей узнал о том, что у него рак желудка третьей стадии. Вместе с благотворительным порталом «Такие дела» он запустил проект «Жизнь человека», где на протяжении года публично рассказывал историю своей болезни. В этой истории стерлась грань между врачом и пац...
Читать онлайн
Книга рассчитана на широкий круг читателей. Учит любви к своей Родине, воспитывает нравственность, показывает силу настоящей любви между людьми. Трудное детство и отрочество главного героя в довоенном Донбассе, участие юноши в ВОВ, учёба и погоны офицера МГБ, борьба с бандами в районах г. Шауляй в Литве, настоящая любовь к литовской девушке и трагический финал. В основе произведения лежит судьба реального человека....
Читать онлайн
«Квазар» – сердце творческой галактики Ларисы Пэйсинг, сборник содержащий подборку стихотворений из ее поэтической трилогии – «Сверхновая», «Априори» и «Призма».Автор представляет эксцентричную лирику стихотворного космизма, харизматичного восприятия реальности.Читатель окунется в просторы эклектичного творчества, пропитанного присущей автору эстетикой и изящностью.«Квазар» освещает веру в благое совершенствование человечества, погружая читателя в уникальный мир поэтического «мыслительства»....
Читать онлайн
Поэзия – весьма существенная грань творчества Владимира Симонова. Можно отметить, что проявленная творческая самореализация Автора и начиналась со стихов. Стихи и песни помимо романов, сценариев и философских эссе достойно представляют палитру творчества Владимира Симонова. «Трудно быть Богом, легко пустотой, познал я, что это одно и то же, я не хочу ничего итожить, пока не насытился Красотой.». В книгу «Forte поперёк комфорта» включены стихи 1997–1998 годов....
Читать онлайн