Той факт, що зараз ми вважаємо ці картини красивими, означає, що ці художники перемогли свою добу: їхній новий спосіб бачення і сприйняття світу став нашим світом і нашим баченням. Те, що сто років тому видавалося потворним, зараз може бути прекрасним. Мені подобається визначення, яке дав один критик, сучасник Матісса, назвавши його поборником потворності. А колекціонер Лео Стайн хоч і охарактеризував його портрет мадам Матісс — «Жінку в капелюсі» — як «найогидніша мазанина, яку я лише бачив», усе-таки придбав картину!

У ХХ столітті художники використовували готові речі — часом шокуючі, наприклад пісуар Марселя Дюшана (який він назвав «Фонтан») чи його «Мона Ліза» із зухвалим написом «L.H.O.O.Q.». Дюшан був великим визволителем; після нього дозволено все! Він хотів перевернути наше уявлення про мистецтво.

Після Ван Гога, Гогена, Матісса і Дерена неможливо сприймати колір так, як раніше, а після Енді Воргола — бляшанку супу «Кемпбелз» чи образ Мерилін Монро.

Новаторські витвори мистецтва можуть бути красивими, навіть прекрасними, але зазвичай — спершу точно — вони спантеличують і навіть видаються потворними. Справжня краса новаторського твору, хай який він негарний на перший погляд, у його значенні. Новий спосіб бачення світу не схожий на добре знайоме тепле ліжко, а радше на пробуджуючий холодний душ. Як на мене, він заряджає енергією, бадьорить і звільняє.

Так само я ставлюся до новаторства в галузі фізики. Щоразу, коли наука робила наступний крок у глиб раніше не видимої чи оповитої туманом території, наше бачення світу назавжди змінювалося.

Багато дивовижних відкриттів, про які я розповів, спершу глибоко спантеличували вчених. Їх математичне обґрунтування може неабияк налякати. Але сподіваюся, що, знайомлячи вас із де­яки­ми найважливішими досягненнями, я зміг показати, які вони захопливі й красиві. Так само як Сезанн, Моне, Ван Гог, Пікассо, Матісс, Мондріан, Малевич, Кандинський, Бранкузі, Дюшан, Поллок і Воргол прокладали нові шляхи, кидаючи виклик світу мистецтва, Ньютон і всі, хто йшов після нього, дали нам по-новому побачити світ.

Фізики-новатори початку ХХ століття — зокрема Анрі Антуан Беккерель, Марія Кюрі, Нільс Бор, Макс Планк, Альберт Ейнштейн, Луї де Бройль, Ервін Шредінгер, Вольфганг Паулі, Вернер Гейзенберг, Поль Дірак, Енріко Фермі — висунули теорії, що підривали столітні, якщо не тисячолітні, уявлення науковців про реальність. До появи квантової механіки ми вважали, що частинка — це частинка, яка підкоряється законам Ньютона, а хвиля — це хвиля, яка підкоряється іншим законам. Тепер ми знаємо, що всі частинки можуть поводитись як хвилі, а всі хвилі — як частинки. Тому дискусія фізиків ХVII століття про те, що таке світло — частинки або хвилі (якій, здавалося, поклав край у 1801 році Томас Юнг, висловившись на користь хвиль — див. розділ 5), тепер неактуальна, бо це і те й інше.

До появи квантової механіки вважалося, що фізика детермінована, тобто якщо сто разів провести той самий дослід, ми щоразу одержуватимемо той самий результат. Тепер ми знаємо, що це не так. Квантова фізика має справу з імовірністю, а не визначеністю. Цей факт настільки вражає, що навіть Ейнштейн так його й не визнав. «Бог не грає в кості» — його знамениті слова. Що ж, Ейнштейн помилявся!

До появи квантової механіки ми вважали, що положення частинки та її імпульс (добуток її маси та швидкості) можна, в принципі, одночасно визначити з будь-якою точністю. Це те, що нам кажуть закони Ньютона. Тепер ми знаємо, що насправді все інакше. Хоч як це нелогічно, але що точніше ми можемо визначити положення частинки, то більшою буде похибка для її імпульсу. Це так званий принцип невизначеності Гейзенберга.

У спеціальній теорії відносності Ейнштейн стверджував, що простір і час утворюють єдину чотиривимірну реальність — простір-час. Він допускав, що швидкість світла незмінна (300 000 кілометрів за секунду). Навіть якби хтось наближався до вас у надшвидкому поїзді, що рухається на половині швидкості світла (150 000 кілометрів за секунду), світячи вам фарами в обличчя, швидкість світла для вас обох була б однаковою. Логічно було б подумати, що оскільки поїзд наближається до вас, то, бачачи спрямоване на вас світло, ви маєте додати 300 000 і 150 000 й отримати в підсумку 450 000 кілометрів за секунду. Але нічого подібного — якщо вірити Ейнштейну, 300 000 плюс 150 000 все одно буде 300 000! Мабуть, ще більше закипав мозок від його загальної теорії відносності, яка повністю переосмислювала сили, що утримують разом астрономічний Всесвіт, стверджуючи, що гравітація викривлює матерію простору-часу, зміщує орбіти, вздовж яких рухаються тіла, й навіть змушує світло відхилятися в згаданому викривленому просторі-часі. Ейнштейн показав, що ньютонівську фізику потрібно серйозно переглянути, й відкрив шлях до сучасної космології — Великого вибуху, розширення Всесвіту й чорних дір.

Коли я в 1970-х почав викладати в МТІ, то більше наголошував на тому, що фізика — красива й надзвичайно цікава, а не на подробицях, які все одно минуть повз увагу студентів. Пояснюючи кожну тему, я намагався по змозі пов’язати матеріал зі світом студентів — щоб вони побачили речі, про які раніше не замислювалися, але які були на відстані витягнутої руки. Щоразу, як студенти щось запитують, я кажу: «Чудове запитання». Останнє, що вам потрібно, — змусити їх відчувати себе дурними порівняно з вами.

У моєму курсі з електрики й магнетизму є один дуже цінний для мене момент. Більшість семестру ми потроху підкрадаємося до рівнянь Максвелла, які з приголомшливою елегантністю описують зв’язок між електричними й магнітними явищами — різними виявами електромагнітного поля. У тому, як ці рівняння говорять одне з одним, є якась неймовірна розкіш. Їх неможливо розділити. Разом вони утворюють єдину теорію поля.

Тому я відображаю ці прекрасні рівняння за допомогою проектора по всій аудиторії. «Подивіться на них, — кажу я студентам. — Вдихніть їх. Впустіть їх у свій мозок. Тільки раз у житті ви можете вперше усвідомити значення всіх рівнянь Максвелла — довершених, надзвичайних і взаємопов’язаних. Більше це ніколи не повториться. Ви змінилися назавжди. Ви втратили цноту». На честь цього важливого дня в житті студентів, коли вони досягли цієї інтелектуальної вершини, я приношу на лекцію шістсот нарцисів — по одному для кожного студента.

Через багато років, уже давно забувши подробиці рівнянь Макс­велла, студенти пишуть мені, що пам’ятають день нарцисів — день, коли вони по-новому поглянули на світ, який я відзначив квітами. Для мене це найвищий рівень викладання. Мені значно важливіше, щоб студенти запам’ятали красу побаченого, ніж щоб вони могли повторити те, що я написав на дошці. Головне не матеріал, який ти викладаєш, а таємниці, які ти розкриваєш.

Моя мета — допомогти їм полюбити фізику й поглянути на світ іншими очима, на все життя! Ти розширюєш їхній горизонт, і вони ставлять запитання, яких раніше не ставили. Річ у тім, щоб відкрити світ фізики так, аби поєднати його зі щирим зацікавленням студентів навколишнім світом. Саме тому я намагаюся показувати студентам ліс, а не вилазити з ними на кожне дерево. Саме це я намагався зробити й у цій книжці. Сподіваюся, вам сподобалась наша подорож.

Подяки

Ця книжка так би й залишилася нездійсненною мрією без розуму, далекоглядності, ділових якостей і моральної підтримки нашої надзвичайної літературної агентки Венді Стротман. Вона звела нас обох, знайшла для книжки правильного видавця, прочитала чорнові варіанти багатьох розділів як професійна редакторка, дала книжці назву й допомогла нам зосере­дитися на результаті. Також ми щасливі приймати її вірну дружбу, що підтримувала нас протягом роботи над проектом.

Важко переоцінити внесок нашої редакторки Емілі Лус, чиє бачення книжки виявилося заразним, а надзвичайна увага до стилю оповіді багато чого навчила нас обох. Попри величезний тиск індустрії, що часто змушує видавців робити все швидко заради отримання прибутку, Емілі наполягла на якісному редагуванні книжки, постійно домагаючись від нас більшої виразності, плавніших переходів і чіткішого фокусу. Завдяки її таланту й наполег­ливості книжка стала значно кращою. Також ми вдячні Емі Раян за майстерну коректуру рукопису.