если поменять заряд электрона на положительный, получится позитрон, по всем другим параметрам идентичный электрону. Спонтанные нарушения симметрии играют важнейшую роль в истории Вселенной, которую рассказывают нам специалисты по физике элементарных частиц и космологии. В процессе, аналогичном росту кристалла из жидкости, бозон Хиггса нарушает симметрию Вселенной, что придает массу всем тем элементарным частицам, у которых она есть. Речь идет о так называемом механизме Андерсона – Хиггса, и сначала Филип Уоррен Андерсон понял его в контексте физики конденсированного состояния, а уже затем этот механизм получил более общее применение. Но эти грандиозные идеи далеки от срединной области простых смертных, и мы больше не будем говорить о таких вещах (ну разве что немножко в главе VIII).

Вообще же можно сказать, что физика является изучением симметрии в некоем более поэтическом смысле. Физика стремится рационализировать мир и ищет в нем всеобщие связи. Конденсация воды в ее критической точке описывается той же математикой, что и развитие магнетизма. Это тоже своего рода симметрия: можно заменить воду на магниты, и математическая модель будет выглядеть так же. В этом смысле поиски скрытых связей, которыми заняты физики, – это поиски симметрии.

Идеально плоские грани кристаллов и геометрия их поверхностей являются обыденным проявлением их идеально регулярного атомного порядка, так же как множество их волшебных свойств – от явных чудес вроде свечения, которое возникает, если встряхнуть кристалл, до того вполне обыденного факта, что при нажатии на одну сторону кристалла сдвигается весь кристалл. Еще более прекрасным кажется мне то обстоятельство, что эта регулярная периодическая структура порождает целый мир эмерджентных квазичастиц, которые не могут существовать вне кристаллов.

Некоторые из них могут быть совершенно новыми. Фононы, частицы звука, не способны существовать без среды, в которой они могут распространяться. Другие могут быть старыми знакомыми в новых обличьях. Фотоны, частицы света, перемещаются в кристаллах медленнее, и другие частицы могут двигаться быстрее их. В результате получается потусторонний голубой свет черенковского излучения. Исходно этот эффект был предсказан для элементарных частиц, движущихся быстрее света, еще до того, как Эйнштейн объяснил, что их существование невозможно. Такова магия физики конденсированного состояния: было предсказано поразительное явление; было показано, что в нашем мире оно невозможно; но затем выяснилось, что оно все же возможно – но в другом мире. Этот мир был открыт внутри кристаллов.

Есть ли какие-нибудь пределы тому, что может существовать в этих иных мирах? Задача волшебников – выявлять скрытые закономерности внутри хаоса. Но как это делать, если разрешено все? По счастью, оказывается, что существуют некоторые правила, объединяющие все возможные миры. Давайте же продолжим наше путешествие и познакомимся поближе с некоторыми из этих законов, действующих во всех вселенных, какие только можно себе представить.

IV

Размышления о движущей силе огня

Читая открывшуюся перед ней огромную книгу, Вериана начала познавать тайную историю мира:

«Если плыть на закат от самой западной точки на карте, можно найти архипелаг, острова которого составляют самый отдаленный – и самый магический – уголок мира. Там вечно царит приятный, теплый климат. Дождей выпадает довольно для поддержания достаточного и разнообразного рациона островитян: там растут фрукты и овощи, но также и некий корень, любимый местными жителями за свои опьяняющие свойства. В каждом селении, коих на большинстве островов по нескольку, есть свой узлодел. Повседневные обязанности деревенского узлодела в основном касаются изготовления рыболовных сетей, латания парусов или связывания бамбуковых бревен для прибрежных хижин. Время от времени ему также может быть поручено создание новых узлов, которые обычно требуются при разработке новых технологий (яркий пример таковых – ветряные мельницы). Создатели новых узлов распространяют сведения о них по островам; более привычных нам областей мира они порой не достигают годами. При разработке нового узла часто требуется несколько обсуждений, в которых вместе с узлоделом участвуют и другие жители селения: чтобы узел получил распространение, он должен быть достаточно понятным. Некоторые узлы, в которых сочетаются практичность, полезность, эстетическая привлекательность и простота, удостаиваются редкой чести считаться истинно прекрасными.

Когда узлоделы собираются вместе, они могут часами напролет развлекать друг друга узловыми головоломками с множеством причудливых петель и прочих причуд, ставящих в тупик даже самых опытных мастеров. Одно из излюбленных их состязаний посвящено взлому замков – ибо это умение также считается частью искусства узлодела. В начале состязания каждый узлодел получает несколько сцепленных друг с другом замков, которые он должен вскрыть как можно быстрее; каждый вскрытый замок прицепляют к замкам, которые должен вскрыть соперник…»

Пределы могущества волшебника

Могущество волшебника никогда не бывает безграничным. Будь он даже самым могущественным существом своей вселенной, волшебник обычно вынужден считаться с ограничениями, наложенными миром, в котором он обитает. Например, в «Волшебнике Земноморья» магические способности ограничивает необходимость знать истинные имена вещей.

Каковы же законы мира? И что их изучение говорит нам о материи? Алхимики пытались превращать одни вещества в другие и достичь бессмертия, создав эликсир жизни. Обычно считается, что алхимики потерпели в этом неудачу, хотя алхимия привела к появлению химии, которая вполне способна превращать многие вещества во многие другие. Алхимия потерпела неудачу в том смысле, что она не определила пределы возможного: если вы пытаетесь осуществить допустимое превращение одного вещества в другое, это химия; если недопустимое – это алхимия, и у вас ничего не получится. Медь в ярь-медянку? Можно. Свинец в золото? Нельзя. Яйца в омлет? Можно. Омлет в яйца? Нельзя.

По счастью, правила действуют в этой игре, даже когда мы не знаем, что играем в нее. Обозревая классические стихии, мы рассмотрели воду, воздух и землю. Но огонь – стихия трансформации, ибо огонь есть энергия, огонь создает хаос, а энергия и хаос – это основополагающие принципы, управляющие миром и его преобразованиями. Эти принципы выражены в трех с половиной «началах» (законах) термодинамики. Законы эти управляют всем, от клеток до звезд и всего того, что находится между ними, но истоки их следует искать в практических аспектах срединной области. Начало этим законам положил зарегистрированный в 1698 году патент Томаса Севери на «Новое изобретение для подъема воды и создание движения на любом заводе посредством движущей силы огня». Впоследствии он привел к созданию паровой машины.

Я вполне понимаю, что для большинства читателей в паровой машине нет ничего особенно вдохновляющего. Даже в произведениях жанра стимпанк[45] часто бывает не слишком много пара (и не слишком много панка), а основное внимание уделяется шестерням, очкам-консервам