За магнитите, леда и въпросите…

  Хората се оплакват, че науката в наши дни е станала прекалено абстрактна и неразбираема. Мнозина смятат, че физиката вече не отговаря на простичките въпроси за заобикалящия ни свят, които човек си задава, откакто съществува. Понякога тази критика е основателна, но разминаването се получава най-вече поради факта, че физиците днес се стремят да се доберат до основната, върху която е устроен светът, докато ние, обикновените хора, приемаме за мерило на истината житейския си опит, т.е. самия свят, какъвто го познаваме от ежедневието си.

По-долу съм превел част от едно интервю, което добре илюстрира сблъсъка между житейския опит и физиката и ни показва, че именно простите въпроси са най-дълбоки. То е проведено от телевизия ВВС през 80-те години, а интервюираният учен е прочутият физик Ричард Файнман. За тези, които за първи път чуват това име – Файнман е считан за един от най-забележителните умове на ХХ век. Брилянтен физик, нобелов лауерат и едновременно с това невероятно остроумен и с характерен нюх да обяснява увлекателно неща, които малцина осъзнават в дълбочина (лекциите му по физика, издадени преди около половин век, и до днес са задължително четиво за всеки, който иска да разбере тази наука). Така, ето и интервюто:

Интервюиращ (И.): Ако хванете два магнита и ги доближите един до друг, можете да усетите силата, която ги отблъсква. Обърнем ли единия, те ще се привлекат. Но защо всъщност усещаме тази  сила между магнитите?

Ричард Файнман (Р.Ф.): Какво имате предвид със „защо усещаме тази  сила между магнитите”?

И.: Е, между магнитите има нещо, нали? Усещането е като че ли между тях има нещо, което пречи да ги доближим близо.

Р.Ф.: Чуйте въпроса ми. Какво твърдите като казвате, че имате такова усещане? Разбира се, че го усещате. Но какво точно ви интересува?

И.: Искам да узная какво се случва между тези две парчета метал!

Р.Ф.: Отблъскват се.

И.: Но какво означава това, защо го правят, как го правят? Струва ми се, че това е напълно смислен въпрос.

Р.Ф.: Разбира се! Въпросът е чудесен. Но вижте, проблемът, когато питате защо се случва нещо, е как човек отговаря на този въпрос. Ето пример – леля Мини е в болница. Защо? Защото, като е излязла, се е подхлъзнала на леда и си и счупила бедрена кост. Това задоволява любопитството на хората. Но не би задоволило любопитството на някой, който е дошъл от друга планета и не знае защо човек със супена бедрената кост отива в болницата. Как ще отидеш, след като бедрената кост ти е счупена! Ами съпругът на леля Мини я е видял и се е обадил на болницата да изпратят линейка. Всичко това хората го подразбират, така че когато отговаряме на въпроса защо, трябва да се ограничим с някаква рамка на подразбирането. Иначе рискуваме непрекъснато да се питаме – защо. Защо съпругът се е обадил на болницата? Защото е загрижен за благополучието на жена си. Е, не всички съпрузи са загрижени за това – някои не се интересуват от жените си, когато са пияни или ядосани.

 Ето че започвате да придобивате едно много интересно впечатление за света с всичките му сложности. Ако се опитате да проследите причините за нещо, отивате все по-дълбоко и по-дълбоко, и то в различни насоки. Например питате „Защо се е похлъзнала на леда?” Ами ледът е хлъзгав. Всички знаем това, няма проблем. Но защо ледът е хлъзгав? Това е любопитно. Ледът е изключително хлъзгав. Много интересно. По какъв начин е хлъзгав? В този момент можете да кажете „Добре, любопитството ми е задоволено, ледът е хлъзгав – точка,” но можете и да продължите със защо ледът е хлъзгав. Тогава ще навлезете в друга история, тъй като всъщност няма много неща така хлъзгави като леда. Хлъзгави са предметите със смазка, но те са влажни и обмазнени. А пък ледът е твърд и въпреки това толкова хлъзгав!  В случая на леда, когато стъпите върху него, налягането (така казват), което създавате, моментално разтапя мъничка част от него, така че се получава една тънка водна повърхност, по която се хлъзгате. Защо това се случва само с леда, а не и с други вещества? Защото водата се разширява, когато замръзва, а налягането се опитва да премахне разширението, при което част от леда се разтапя. Налягането е отговорно за разтапянето, но други вещества, когато замръзват, се свиват и получават пукнатини, така че ако ги натиснем те предпочитат да си останат твърди.

Защо водата се разширява, когато замръзва, а други вещества – не? Не отговарям на въпроса, който ми зададохте, но пък ви казвам колко труден е въпросът защо. Трябва да имате представа какво ви е потребно да узнаете и можете да разберете, и какво – не. Ще забележите в моя пример, че колкото повече питам защо, толкова по-навътре отивам и толкова по-интересно става. Можем да отидем и още по-далеч: „Защо тя е паднала, когато се е подхлъзнала?” Това е свързано с гравитацията, включва планетите и всичко останало. Както и да е! Нещата продължават в същия дух. И когато ме питате защо два магнита се отблъскват, има много различни нива, на които това може да се обясни. Зависи дали сте студент по физика или обикновен човек, който не знае нищо. Ако сте някой, дето въобще не знае каквото и да било за тази работа, всичко, което мога да кажа, е че магнитната сила ги отблъсква и вие усещате това.

Ще ми отвърнете: „Това е доста странно, тъй като в други обстоятелства не усещам сила като тази”. Когато завъртите единия магнит те се привличат. Това е аналогична сила, електрична сила, която пък е част от един също така чудат въпрос. Вие въобще не се обезспокоявате от факта, че когато поставите ръката си на облегалката на стол, той ви отвръща със сила, която я отблъсква. Като се вгледаме в това взаимодействие, откриваме, че в действителност същата тази сила (в случая електрична, а не точно магнитна) е виновна за отблъскването. Електричната сила на отблъскване пречи на ръката ви да премине през облегалката, защото тя е съществена между телата на микроскопично ниво. Има и други сили, свързани с електричните взаимодействия. Оказва се, че магнитната и електричната сила, чрез които ми се ще да обясня отблъскването между телата, стоят в основата на много неща, които всички ние приемаме за даденост. Знаете, че ръката ви не може да мине пред облегалката, приели сте го за даденост. Но ако разгледаме отблизо защо това е невъзможно, ще видим, че се дължи на същите сили на отблъскване като при магнитите. Въпросът, който трябва да се обясни, е защо при магнитите тази сила се чувства на по-голямо разстояние от обикновено. Това е свързано с факта, че в желязния магнит всичките електрони се въртят в една посока, подреждат се, и така ефектът от силата толкова се увеличава, че можем да го усетим на достатъчно голямо разстояние. Тази сила  съществува непрекъснато, в действителност тя е широкоразпространена и е основополагащата сила на всичко. Е, мога да отида и по-далеч, ако трябва да съм по-точен, но на едно по-ниско ниво трябва да приемете това за един от елементите на света – съществуването на магнитно привличане, електрично привличане, магнитно отблъскване…

 Не мога да обясня това привличане чрез нещо друго, което ви е известно. Например, ако кажа, че магнитите се привличат, все едно че са свързани с ластик, ще ви измамя. Защото те не са свързани с ластик. И бързо ще се оплета. После ако сте достатъчно любопитен да ме попитате защо ластикът се стреми да възварне първоначалната си форма, аз ще започна да ви разяснявам нещата от гледна точка на елекричните сили, които са точно това, което на първо място се опитвах да обясня с ластика. Виждате, че с пример като този, ви мамя много лошо. Така че няма да ви отговоря защо магнитите се привличат един друг, мога само да кажа, че това е, което те правят. И че това е един от елементите на света – електрични, магнитни, гравитационни сили и някои други. Ако бяхте студент, щях да продължа нататък, щях да ви кажа, че магнитните и електричните сили са свързани много дълбоко, че връзката между гравитационната сила и електричните сили остава неизвестна, и така нататък. Но не е добре да обяснявам силата между магнитите чрез нещо, с което сте добре запознат, защото аз самият не я разбирам чрез едно такова нещо.

Видеото на това интервю, можете да изгледате тук: