Митио Каку более 25 лет занимает кафедру теоретической физики имени Генри Семата в Сити-колледже Нью-Йорка. Соавтор теории струнного поля утверждает, что практически каждый предмет в современной гостиной или больнице появился благодаря открытиям физиков . Фундаментальные исследования материи и энергии привели к созданию лазеров, транзисторов, интернета и аппаратов МРТ .
🍎 От падения яблока до промышленной революции 5:34
До Исаака Ньютона и Галилея люди объясняли движение предметов мистикой и антропоморфными образами. Аристотель полагал, что объекты замедляются, потому что «устают», и падают на землю, так как «стремятся» воссоединиться с ней . Ситуация изменилась в 1682 году, когда над Лондоном пролетела комета, вызвавшая массовые суеверия .
Исаак Ньютон в возрасте 23 лет разработал математический анализ, чтобы рассчитать траекторию движения Луны . Он доказал, что Луна находится в состоянии свободного падения, аналогично обычному яблоку, но не падает на землю из-за вращения по орбите .
Результаты работы Ньютона сформировали новую реальность:
- Законы механики позволили рассчитывать нагрузку на каждую деталь зданий, что сделало возможным строительство небоскребов .
- Второй закон Ньютона (F=ma) стал основой для создания паровых двигателей, локомотивов и фабрик .
- Третий закон движения (закон действия и противодействия) позволил проектировать ракеты для выхода в космос .
- Расчет второй космической скорости (25 000 миль в час) открыл человечеству путь за пределы земной гравитации .
Физика Ньютона фактически разрушила феодализм и инициировала промышленную революцию . Даже современные космические зонды, пролетающие мимо колец Сатурна или Нептуна, используют уравнения Ньютона XVII века, а не теорию относительности .
⚡ Электромагнитная революция и природа света 15:51
Второй фундаментальной силой, изменившей цивилизацию, стал электромагнетизм. Майкл Фарадей в XIX веке обнаружил, что движущийся в магнитном поле проводник создает электрический ток . Этот принцип лег в основу работы гидроэлектростанций, плотин и атомных реакторов .
Джеймс Клерк Максвелл математически объединил электричество и магнетизм во время Гражданской войны в США . Он вычислил скорость распространения электромагнитных волн и обнаружил, что она совпадает со скоростью света . Это открытие доказало, что свет является электромагнитной волной .
Последствия электромагнитной революции включают:
- Создание интернета, который стал катализатором экономического процветания .
- Миниатюризацию компьютеров до размера контактных линз, которые смогут распознавать лица и переводить иностранную речь в реальном времени .
- Производство чипов стоимостью в один цент, что позволит встраивать их в любые объекты .
- Разработку умных капсул с камерами для диагностики внутренних органов без хирургического вмешательства .
⚛️ Ядерная энергия и создание материи в гараже 23:03
Солнце и звезды работают за счет ядерных сил, которые бывают двух типов: слабые и сильные. Слабое взаимодействие отвечает за радиоактивный распад, а сильное удерживает протоны внутри атомного ядра . Уравнение Эйнштейна E=mc² объясняет, как энергия движения превращается в массу .
Митио Каку поделился личным опытом изучения этих сил в юности. В старшей школе он собрал в гараже ускоритель частиц мощностью 2,3 миллиона электрон-вольт . Для создания магнитного поля в 10 000 гаусс он использовал 22 мили медной проволоки, которую наматывал на футбольном поле . Установка потребляла 6 киловатт энергии и при запуске выбивала все пробки в доме .
Эксперименты с антиматерией привлекли внимание физика Эдварда Теллера, который помог Каку получить стипендию в Гарварде . Сегодня антиматерию получают в лабораторных условиях:
- Антиводород синтезирован в CERN (Швейцария) и Фермилабе (США) .
- Антигелий зафиксирован в Брукхейвенской национальной лаборатории .
- При столкновении материи и антиматерии происходит 100-процентная конверсия массы в энергию .
🎻 Теория струн: музыка Вселенной 29:23
Современная физика базируется на «Стандартной модели», которую ученые называют «самой уродливой теорией», несмотря на ее работоспособность . Она включает 36 кварков и 19 свободных параметров . Теория струн предлагает более элегантное решение, представляя все четыре силы природы как музыку вибрирующих нитей .
Согласно этой концепции, электрон или кварк — это лишь разные ноты, возникающие при вибрации крошечной «резиновой ленты» . Митио Каку разработал уравнение струнного поля длиной в один дюйм, которое претендует на роль «теории всего» .
Для подтверждения этих идей используется Большой адронный коллайдер (LHC) окружностью 17 миль . Ученые рассчитывают найти на нем не только бозон Хиггса, но и «спартицы» (суперчастицы) — более высокие музыкальные ноты вибрирующей струны .
🌌 Мультивселенная и темная энергия 32:35
Теория струн позволяет заглянуть в моменты до Большого взрыва, где уравнения Эйнштейна перестают работать . Вселенную можно представить как расширяющийся мыльный пузырь, на поверхности которого мы заперты . Теория струн допускает существование множества таких пузырей в мультивселенной .
Физика последних десяти лет радикально изменила представление о составе космоса:
- 73% Вселенной составляет темная энергия — энергия пустоты, которая расталкивает галактики .
- 23% Вселенной приходится на темную материю, удерживающую галактики от распада .
- 4% состава — это водород и гелий в звездах .
- 0,03% состава — тяжелые элементы, из которых состоят люди и планеты .
Митио Каку подчеркивает, что современные учебники ошибаются, утверждая, будто Вселенная в основном состоит из атомов . Мы являемся редким исключением в космосе, заполненном темной материей и энергией.
В далеком будущем, когда Вселенную ждет «Большое замерзание» и гибель всего живого, единственным способом выживания станет переход в другую, более теплую вселенную через кротовую нору . Теория струн дает математическую базу для расчета такой возможности, хотя для ее реализации потребуется энергия, значительно превышающая ресурсы современной цивилизации .
