Удивительная физика. Магия, из которой состоит мир - Феликс Фликер

времени атмосфера все гуще пропитывалась колдовством, и библиотека постепенно забыла о читателях. Книжные полки, некогда расставленные идеальными шеренгами, стали бессистемно передвигаться туда и обратно, образуя самые непредсказуемые конфигурации. Некоторые из них собирались в новые тематические группы, непостижимые для рационального ума. Некоторые держались парами, с интересом изучая книги друг друга, а собравшиеся в более крупные скопления высыпали свои рукописи, так что между ними образовывались беспорядочные кучи бумаг. В конце концов читатели, не в силах совладать с этим безумием, оставили библиотеку. Но это не означало, что ею никто не интересовался: при появлении Верианы в библиотеке где-нибудь наверняка поднялась тревога. Ей следовало предполагать, что за ней уже гонятся.

Вступив в библиотеку, Вериана тут же начала лавировать между быстро движущимися книжными шкафами, каждый из которых был в три раза выше ее. Огромные размеры библиотеки отражали громадность стоявшей перед ней задачи; нужно было действовать быстро. За годы исследований и тщательных размышлений Вериана нашла общие нити, вплетенные в повествования, хранившиеся в библиотеке. Вытягивая эти нити, она сплела их в своем сознании в понимание устройства библиотеки. Движения были подобны дрожи капель росы на пропитанной туманом паутине – всё непрерывно перемещалось, но никогда не сталкивалось. Каждая полка ощущала притяжение всех остальных и сама притягивала их. В каждый момент в их движении были свои закономерности, изменяющиеся, но навеки неизменные.

То перебегая между стеллажами, то прячась за ними, Вериана добралась до книги, обещавшей то запретное знание, которое и заставило ее преодолеть бессчетные лиги пути. Перед ней стоял тяжелый стол, казавшийся точкой жутковатого спокойствия посреди хаоса. На столе лежала одна-единственная большая книга, два фута шириной и несколько футов длиной. Пергаментный том в кожаном переплете был прикован к столу тяжелой цепью. Не теряя времени, Вериана принялась читать.

Никакая книга о колдовстве не будет полной без разговора о кристаллах. Они – природное воплощение магии: мы извлекаем из рыхлой, неоднородной земли эти поразительные твердые самоцветы с плоскими гранями, геометрически правильными кромками и острыми вершинами – артефакты, древние, как сам мир. В их сердце заключены невиданные цвета. Бывают кристаллы прозрачные и непрозрачные, кристаллы матовые, молочно-туманные или пыльные или кристаллы, кажущиеся тусклыми, пока при малейшем повороте в них не обнаружится ослепительный блеск. Они могут освещать темноту или флуоресцировать в неоновом свете буйной дискотеки. Кристаллы – это заклинания, которые произносят сами себя, замечательное стремление к самопроизвольному возникновению упорядоченности из беспорядка. Как же неупорядоченная земля порождает столь потрясающие симметричные формы?

Кристаллы льда (снежинки). Рисунок Олафа Магнуса (1490–1557)

Идея о том, что порядок возникает из хаоса, существует издревле. Греки и римляне считали, что исходно мир был хаосом; в скандинавской мифологии Имир, бывший первоначальным живым существом, исходно существовал в хаосе, имевшем вид пропасти. В Древней Месопотамии хаос и первоначальное творение символизировала богиня Тиамат; в Древнем Китае эту роль играл Хуньдунь – безликая сущность, которую иногда отождествляют с мифическим существом под названием Ди-цзян. В относящейся к IV веку до н. э. китайской «Книге гор и морей» (Шань хай цзин), бестиарии мифических существ, составленном, как утверждается, по рассказам шаманов и колдунов, возвращавшихся из потусторонних странствий, говорится, что Хуньдунь был четырехкрылым, шестиногим и безликим существом, походящим на «мешок». В одном из комментариев к этому тексту утверждается, что на самом деле смысл этого сравнения в том, что мешок не походит ни на что: изначальный хаос бесформен и слеп. Хотя мифологические верования в возникновение порядка из хаоса широко распространены, это не делает менее поразительными их осуществление в реальных материалах.

Кристаллы настолько важны, что мы соотносим этапы развития нашего вида с периодами их применения. Каменный век начался около трех миллионов лет назад, когда мы начали вытесывать инструменты из кремня (состоящего из мелких кристаллов кварца). Бронзовый век начался где-то после 6000 года до н. э., когда мы научились выплавлять бронзу: этот сплав меди с другими металлами (традиционно это было олово) также является кристаллом. Хотя тот факт, что металл может быть кристаллом, может показаться странным, на самом деле это скорее правило, чем исключение: почти все металлы относятся к кристаллам. По мере совершенствования нашего умения управляться с огнем мы начали обрабатывать металлы с более высокими температурами плавления, и около 1200 года до н. э. научились делать орудия из стали (кристаллизованного сплава железа с углеродом), то есть вступили в железный век.

Атомы, входящие в состав металлических кристаллов, отдают один или несколько электронов, которые образуют отрицательно заряженное море – приблизительно так же, как книжные полки древней волшебной библиотеки обменивались своими рукописями, в результате чего между ними возникало взаимное притяжение. Поэтому металлы хорошо проводят электричество и тепло. Причина, по которой они кажутся холодными на ощупь, заключается в том, что они отводят тепло от вашей руки. Равномерное распределение электронов означает, что металлы охотно изменяют форму, что делает их ковкими (легко обретающими новые формы и не ломающимися под ударами молота) и тягучими (легко вытягиваемыми в проволоку). Практические применения с самого начала были центральным аспектом наших отношений с кристаллами, и изучение их свойств составляло важную часть физики конденсированного состояния на ранних этапах ее развития. В наши дни мы постоянно используем их магию – от светодиодных светильников в наших жилищах и на улицах до жидкокристаллических дисплеев телефонов и компьютеров или лазерных диодов, передающих данные интернета по волоконно-оптическим кабелям. Вся электроника основывается на кристаллах – кремниевых микросхемах.

Вот как рассказывает о кристаллах мой друг Стивен Бланделл, профессор физики конденсированного состояния в Оксфордском университете: каждый кристалл образует свой собственный мир со своими собственными физическими законами – собственной скоростью звука и собственной скоростью света. В мире одного кристалла механическое сдавливание порождает электричество. В мире другого заряженные частицы движутся по кругу. Давайте отправимся в путешествие по этим мирам по примеру знаменитых оксфордских непосед – таких как Алиса из «Зазеркалья» или Лира из трилогии «Темные начала» Филипа Пулмана. В некоторых из этих миров мы познакомимся с новыми частицами; в других мы встретим старых друзей в новых обличиях. Мы попадем в миры, в которых магические способности обыденны, и вернемся из них с некоторыми из таких способностей: кристаллы научат нас видеть привычный нам мир в новом, волшебном свете. Та нить, следуя за которой мы пройдем сквозь эти миры, нить, связывающая их воедино, – это симметрия.

Симметрия – определяющее свойство кристалла. Я живо помню, в какое возбуждение привел меня в детстве кристалл висмута, который я увидел на обложке журнала. Он стал бы отличным дополнением к «Павлиньему музею»,