В издательстве «Манн, Иванов и Фербер» вышла книга «Алиса в стране наук», созданная совместно с Политехническим музеем. Историк науки и научный журналист Дмитрий Баюк, популяризатор математики и преподаватель Константин Кноп и кандидат биологических наук и преподаватель Татьяна Виноградова увлекательно объясняют события из «Алисы в стране чудес» с точки зрения трех наук — физики, математики и биологии.

Александр Туров

главный редактор издательской программы Политехнического музея

«Книга Кэрролла „Алиса в стране чудес“, как известно, полна научных парадоксов. Нам стало интересно, что думает об этих парадоксах современная наука. Может ли на самом деле существовать улыбка без кота? Что будет, если в буквальном смысле провалиться сквозь землю? Ну и так далее. Сначала мы в музее придумали выставку „Алиса в стране наук“ (она прошла пару лет назад и пользовалась огромным успехом), а потом стали думать дальше — и так родилась эта книга.

Почему мы решили взять мнения именно физика, биолога и математика? Это как раз понятно. Биология — это про нас самих, физика — про устройство мира, в котором мы живем, а математика — про законы, которые управляют мирозданием. Так что наши три автора, можно сказать, представляют все науки разом! Каждый писал свой раздел, но им удалось каким-то совершенно удивительным образом настроиться друга на друга, поймать волну, так что из трех разных ученых получился как бы один замечательный автор. Мы очень гордимся тем, что наша „Алиса“ — не просто очередная переводная детская книга, а наш собственный просветительский проект, демонстрирующий в том числе и современное состояние российской науки».

Отрывки из книги «Алиса в стране наук»

«А она все падала и падала. Неужели этому не будет конца?»


Физика

Погнавшись за Белым Кроликом, Алиса провалилась в колодец и полетела вниз. Но почему именно вниз? Что за сила влекла ее? Сила собственной тяжести — скажете вы. И будете правы. Но только отчасти. На самом деле, кроме Алисы, в этой истории задействовано куда более массивное тело — наша планета. Но почему тяжесть Земли как-то влияет на тяжесть Алисы? С какой стати Земля делится этим качеством с окружающими ее телами?

Великому английскому ученому Исааку Ньютону (1642 — 1727) удалось пролить свет на этот вопрос. Наблюдая за небесными телами и изучая законы движения, он понял, что все тела — неважно где, на Земле или в космосе — притягиваются друг к другу! Эту идею Ньютон сформулировал в виде закона всемирного тяготения, согласно которому все материальные тела притягиваются друг к другу, а сила их притяжения зависит от массы этих тел и расстояния между ними. Именно эта сила удерживает Луну на орбите нашей планеты и не дает ей улететь в открытый космос. Эта же сила заставляет яблоко падать на землю, а Алису лететь вниз в колодце. <…>

«Помолчав, она начала снова:

— А не пролечу ли я всю Землю насквозь?»


Биология

Итак, Алиса летит сквозь Землю. Кого она встретит на своем пути? Ну кроме Кролика, естественно...

В самом начале, когда Алиса летит сквозь почвенный слой, жизни вокруг нее полно. В одном кубическом метре почвы могут обитать до 1 014 (100 000 000 000 000) организмов! В первую очередь это бактерии, одноклеточные водоросли, грибки и простейшие. Но есть и многоклеточные существа: от мельчайших насекомых-коллембол до дождевых червей и даже кротов. Но это все на первых метрах пути. А дальше что?

На глубине двух-четырех метров могут встречаться норы животных, например сурков или африканских голых землекопов, и корни растений. (Некоторые, правда, запускают корни и глубже. Например, верблюжья колючка может искать с их помощью влагу на глубине 15 метров.)

До глубины 1,5–2 километра нора может пересечь какую-нибудь пещеру с ее обитателями: летучими мышами, подземными членистоногими (паукообразными и насекомыми), слепыми рыбами и рачками в пещерных озерах. На юге Европы можно было бы встретить и слепую амфибию протея. Но пещеры на Земле все же редки, и шанс, что нора пройдет через них, невелик. Так что? Получается, вокруг не будет больше никого? Оказывается, будет. <…>

«Они рисовали мышеловки, месяц, математику, множество... Ты когда-нибудь видела, как рисуют множество?»


Математика

В математике множество — это любая совокупность объектов, ни один из которых не повторяется. Какие именно объекты входят в множество (являются его элементами), неважно: это могут быть буквы, цифры, слова... Красный, желтый, зеленый — это множество цветов светофора. Понедельник, вторник... воскресенье — множество дней недели. Мышеловка, месяц, математика, множество — множество слов, которые произнесла Соня... А можно ли в самом деле нарисовать множества?

Знаменитый математик Леонард Эйлер еще в XVIII веке придумал рисовать множества с помощью кругов, но популярным этот способ стал только после выхода в 1881 году книги Джона Венна «Символическая логика». Сегодня такие рисунки множеств называют диаграммами Венна — в честь автора. <…>

«— А вы можете исчезать и появляться не так внезапно? А то у меня голова идет кругом.

— Хорошо, — сказал Кот и исчез — на этот раз очень медленно. Первым исчез кончик его хвоста, а последней — улыбка; она долго парила в воздухе, когда все остальное уже пропало».


Физика

Улыбка, висящая в воздухе, когда сам кот уже исчез, — это так называемый логический парадокс, то есть противоречие, ведь улыбка — это выражение лица (морды), а значит, без лица (морды) существовать не может (заметим, что улыбающийся кот — сам по себе парадокс: где это вы видели улыбку на кошачьей морде?). Парадоксы в науке очень полезны, потому что показывают, что научная теория, в которой они обнаруживаются, может оказаться ложной (как, строго говоря, всякая теория). И хотя это еще не повод немедленно от нее отказываться, но уже повод задуматься о новой теории, в которой такого парадокса не возникнет. <…>