Читать «Остров знаний. Пределы досягаемости большой науки» онлайн - страница 3

Некоторые приборы и инструменты расширяют границы видимого нами мира, включая в него очень далекие и очень маленькие объекты. Они позволяют нам увидеть крошечные бактерии, электромагнитное излучение, субатомные частицы и взрывы звезд, находящихся в миллиардах световых лет от нас. Высокотехнологичные устройства помогают врачам видеть опухоли в наших мозгу и легких, а геологам – находить подземные месторождения нефти. Тем не менее любая технология наблюдения или измерения имеет ограниченные точность или охват. Весы показывают значения массы предмета с точностью до половины своего минимального деления. Если каждая засечка на весах обозначает одну унцию, то вам не удастся определить вес предмета с точностью больше половины унции. Абсолютно точных измерений не существует. Каждое измеренное значение указывается в существующих для него границах точности и с учетом «планки погрешностей», то есть масштаба допустимых ошибок. Точные измерения – это просто измерения с меньшей планкой погрешностей или высоким уровнем достоверности. Идеальные безошибочные измерения попросту невозможны.

Рассмотрим более сложный пример, чем весы, – ускоритель частиц. Такие приборы предназначены для изучения состава материи, для поиска самых маленьких элементов, из которых строится все сущее в мире. В ускорителях частиц активно используется знаменитая формула Эйнштейна Е = mc². Они превращают энергию движения быстрых частиц в новые кусочки материи. Для этого используется довольно жесткий способ – сталкивание частиц, движущихся практически со световой скоростью. Как еще ученые могли бы рассмотреть, к примеру, что находится внутри протона? В отличие от человеческих органов протоны нельзя разрезать. Вот почему ученые сталкивают протоны друг с другом на больших скоростях, а затем исследуют обломки. Если бы у нас не было острых ножей и мы хотели бы изучить содержимое апельсина, мы могли бы воспользоваться тем же способом – разгонять фрукты до высокой скорости, сталкивать друг с другом и изучать разлетающиеся в стороны мякоть, сок и семена. При этом чем выше была бы скорость апельсинов, тем более ценными стали бы результаты эксперимента. Например, после одного столкновения мы узнали бы, что внутри апельсинов есть семена. Еще несколько столкновений на больших скоростях – и семена бы раскололись. В этом и состоит весь принцип: чем выше энергия столкновения, тем глубже мы можем заглянуть внутрь материи.