Ричард Докинз - Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Хотя мы не можем видеть атом, и хотя мы не можем расщепить его, не превратив во что‑то ещё, это не значит, что мы прекращаем исследовать его содержимое. Как я объяснял в главе первой, когда учёные не могут увидеть что‑то непосредственно, они предлагают модель, на которую объект мог быть похож, и они тестируют эту модель. Научная модель — это способ представить себе то, какими могли быть вещи. Поэтому модель атома — это мысленная картина того, каким бы он мог быть внутри. Научная модель может казаться полётом фантазии, но это не так. Учёные не останавливаются на выдвижении модели: они идут дальше и тестируют её. Они говорят, «Если бы модель, которую я вообразил, была бы верной, мы могли бы ожидать увидеть в реальном мире то‑то и то‑то». Они предсказывают, что получится, если вы проведёте практические эксперименты и сделаете определённые измерения. Успешная модель та, предположения которой верны, особенно если они подтверждаются экспериментом. И если предположения оказываются верны, то мы надеемся, что это значит, что модель является действительностью, или, по крайней мере, частью действительности.

Иногда предположения оказываются неверны, и поэтому учёные возвращаются и исправляют модель, или придумывают новую, затем продолжают её испытывать. Другими словами, процесс представления модели и затем испытывания её — что мы называем «научным методом» — имеет гораздо больше шансов получить реальный результат, чем даже наиболее образный и красивый миф, созданный для того, чтобы объяснить то, что люди не понимали и часто не могли понять.

Ранней моделью атома была так называемая модель «Пудинг с изюмом», предложенная великим английским физиком Дж. Дж. Томсоном в конце 19–го века. Я не буду описывать её, потому что она была заменена более успешной моделью Резерфорда, впервые предложенной тем самым Эрнстом Резерфордом, который расщепил атом, который приехал из Новой Зеландии в Англию работать учеником Томсона и позже сменил Томсона на посту профессора физики в Кембридже. Модель Резерфорда, которую позднее уточнил, в свою очередь, ученик Резерфорда, знаменитый датский физик Нильс Бор, рассматривала атом как крошечную, миниатюризированную солнечную систему. В центре атома — ядро, которое содержит большую часть его материала. И есть крошечные частицы, названные электронами, со свистом летающие вокруг ядра по «орбите» (хотя слово «орбита» может вводить в заблуждение, если вы думаете о нем, как о планете, вращающейся вокруг солнца, потому что электрон не маленький круглый предмет в определённом месте).

В модели Резерфорда/Бора, которая, вероятно, отражает реальную истину, удивительно то, что расстояние между ядрами очень велико по сравнению с размером ядра, даже в плотном куске твёрдого вещества, такого как алмаз. Ядра сильно разбросаны. Это тот момент, к которому я обещал вернуться.

Помните, я говорил о том, что кристалл алмаза — гигантская молекула, созданная из атомов углерода, похожих на солдат в строю, но в трёхмерном строе? Что ж, теперь мы можем улучшить нашу «модель» кристалла алмаза, придав ей масштаб — то есть, ощущение того, как размеры и расстояния в нем связаны друг с другом. Предположим, что мы представляем ядро каждого атома углерода в кристалле не солдатом, а футбольным мячом с электронами на орбите вокруг него. В этом масштабе соседние мячи в алмазе были бы на расстоянии более чем в 15 километров.

15 километров между мячами будут содержать электроны на орбите вокруг ядра. Но каждый электрон, в нашем «футбольном» масштабе, намного меньше, чем комар, и эти миниатюрные комары сами удалены на несколько километров от мячей, которые они облетают. Поэтому понятно — и удивительно — что даже твёрдый алмаз представляет собой почти полностью пустое место!

То же самое справедливо для всех пород, независимо от их прочности и твёрдости. Это верно для железа и свинца. Это также верно даже для самой твёрдой древесины. И это относится к вам и ко мне. Я уже говорил, что твёрдое вещество сделано из атомов, «упакованных» вместе, но «упакованных» здесь означает что‑то довольно странное, потому что сами атомы — главным образом пустое место. Ядра атомов расположены настолько далеко друг от друга, как если бы два футбольных мяча разделяло расстояние в 15 километров, а между ними летали бы несколько комаров.