Свен Ортоли - Ванна Архимеда: Краткая мифология науки

• Название: Ванна Архимеда: Краткая мифология науки
• Автор: Свен Ортоли
• Издательство: Колибри
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-98720-046-9

Никола Витковски — профессор физики, издатель и редактор, известный во Франции своей популяризаторской деятельностью в научной сфере, написал эту книгу вместе со Свеном Ортоли — физиком и журналистом, освещающим научные вопросы для самых юных читателей.

В «Ванне Архимеда» собраны привычные нашему слуху, знакомые со школьных лет эмблемы научного мира, парящего в заоблачных высотах: «Эврика!» Архимеда, яблоко Ньютона, таблица Менделеева, НЛО, Франкенштейн, черные дыры, змея Кекуле, кот Шрёдингера, — про что-то из этого мы читали тысячу раз, про другое приблизительно знаем, откуда взялось, про третье несомненно где-то слыхали, только никак не вспомнить, когда и что именно…

Что на самом деле кроется за этими обыденными выражениями? Ортоли и Витковски раскрывают множество интригующих секретов, наглядно демонстрируя, как зарождается научная легенда и насколько тесно связаны две, казалось бы, противоположные крайности — наука и мифология.

---

Но все же согласимся с их существованием, чтобы можно было проводить наше сравнение. Достаточно терпеливый наблюдатель (ему потребуется несколько миллионов лет) увидит, как звезда, в десять раз тяжелее нашего Солнца, превращается в красного гиганта по мере того, как у нее внутри кончается водород. По естественной логике событий в дело пойдет гелий, но потом иссякнет и он. До сих пор энергии реакций ядерного синтеза хватало, чтобы уравновешивать силу тяжести ядер, но по исчерпании запаса гелия ничто не сможет больше противодействовать их гравитационному падению. Звезда быстро сожмется до сферы радиусом 30 километров со средней плотностью около 1015 граммов на кубический сантиметр (кубик с ребром длиной в локоть будет весить миллиард тонн). Внутри нее пространство-время искривится до такой степени, что даже свет, несмотря на скорость 300 тысяч километров в секунду, не сможет выбраться за ее пределы. «Горизонтом» такой черной дыры называют сферу, внутри которой скорость, необходимая для преодоления силы притяжения, превышает скорость света.

«Паломино» тем не менее смог бы приблизиться к ней без большого риска. Трое физиков[42] посчитали: релятивистские эффекты дадут себя почувствовать на расстоянии не более десяти радиусов дыры. По большому счету до того никаких отклонений от заранее вычисленной орбиты команда корабля не заметила бы. Это означает, например, что, если бы неведомая сила заменила Солнце черной дырой, планеты Солнечной системы не сдвинулись бы ни на йоту. Конечно, тогда было бы совсем ничего не видно, но это уже другая история.

Если, приблизившись к черной дыре, на «Паломино» решат направить к ней исследовательский челнок, то на достижение горизонта ему понадобится, с точки зрения оставшихся на корабле, бесконечное количество времени. Внутри же челнока, напротив, время путешествия будет конечным и даже покажется весьма непродолжительным: всего за десять тысячных секунды элементарные частицы, некогда составлявшие челнок, а теперь безнадежно разрозненные, достигнут самого сердца сингулярности.

Одним словом, черная дыра математиков и физиков ничуть не напоминает гигантский пылесос, в котором застывает время и исчезает пространство. И если у неспециалистов возникает такой образ, то виновата в этом не теория, а ее восприятие по милости плохо ее переваривших безымянных популяризаторов. Прежде всего — и в этом нет ничего удивительного — зачарованность черными дырами прекрасно вписывается в общую картину интересов читательской публики, не изменившихся с XIX века. От Камилла Фламмариона до Стивена Хокинга (не забудем и Хуберта Ривза со Стивеном Вайнбергом) — авторов книг по астрономии, пользующихся успехом в книжных магазинах, теперь уже не счесть.

Чтобы понять одну из причин этого успеха, достаточно однажды летней ночью погрузиться в созерцание Млечного Пути. Еще одну мы унаследовали от халдеев, а также древних греков и всех тех, кто задавался вопросом, как звезды влияют на наши судьбы. Астрология и астрономия имеют общее происхождение и общую историю, словно две сестры, по сей день не слишком далекие друг от друга. Из более или менее известных примеров, подтверждающих эту близость, упомянем лишь случайную оговорку Франсуа Миттерана, повлекшую мучительные мгновения позора, прежде чем успокоились его слушатели, к которым он обратился с похвалой за достижения в астрологии[43]. У греков это слово означало просто «наука о звездах», независимо от того, является ли она сугубо описательной или же толкует о влиянии звезд на человеческую судьбу. Второе значение превалировало над первым и в конце античной эпохи, и в конце Средневековья, когда широкое распространение получала вера стоиков в Божественную природу звезд. В такие периоды астрологи, чутко откликаясь на потребности развивающегося рынка, разворачивались в сторону предсказательной астрологии, торопясь извлечь из нее побольше прибылей, а наблюдения оставляли астрономам. Среди последних, впрочем, немало находилось тех (например, великий Кеплер), кто уделял часок-другой составлению гороскопов: надо же как-то пополнять семейный бюджет.

Достаточно пролистать гороскопы в женских журналах, чтобы понять, сколь далека современная астрология от романтических фантазий. Профессиональная жизнь, любовь, спортивная форма — вы сразу окунетесь в повседневность, в практические дела. Астрология, которая могла бы укрепиться в противовес холодной и рациональной (внешне) науке, напротив, торопится собезьянничать черты своей могущественной сестры. А та тоже с радостью рядится в чужие одежды, поскольку в глазах доверчивой публики она способна предсказывать движение кометы или будущее звезд. К тому же, будучи озабочена выяснением нашего происхождения, она оказывается не лишенной и элементов сказки, которых так не хватает современной астрологии.

При таком положении дел нам остается только выяснить, почему же в сказочном зверинце современной астрономии, среди красных гигантов, белых карликов, нейтронных звезд, квазаров и прочих пульсаров, черные дыры бьют все рекорды популярности.

Контракт, подписанный одним каталонским художником в XV веке, предписывает, чтобы на картине среди черных чертей обязательно попадались также красные и зеленые. Отсюда можно заключить, как утверждает Жан Минуа в своей книге «Церковь и наука», что так пожелал заказчик, но кроме того, что в христианстве черный цвет — это цвет дьявола. Даже если воздержаться от утверждения, что черная дыра призвана заменить в нашем воображении ад, очень соблазнительно взглянуть на нее как на всепожирающего Ваала-Молоха («космическими каннибалами» обозвала черные дыры газета L'Express). Особенно интересны его мифические атрибуты: он поглощает свет и останавливает время. Кажется, будто именно в этой характеристике черных дыр скрыты главные страхи нашей эпохи. «Железными дорогами, — писал Генрих Гейне в 1850 году, — пространство уничтожено, и нам не осталось ничего, кроме времени». Спустя полтора века объект, вызывающий беспокойство, изменился: вместо пространства — пространство-время. Мы основали индустриальную цивилизацию, где процесс инноваций непрерывен, а мир искривлен, поскольку техника в нем эволюционирует быстрее, чем культура. Все нам говорит, что будущее — это настоящее, потому что, как констатирует философ Поль Вирильо, «скорость уничтожает время». Нам хвалят достоинства прямого эфира по СNN (и не важно, что продолжительность «настоящего» прямого эфира на этом американском канале не превышает шестидесяти минут в сутки) и «реального времени» в Интернете. Если верить рекламе «Хронопоста»: «Мы хозяева времени». Hic et nunc[44] нет ли в этом вездесущем обещании мгновенности намека на ужасающее, вечно длящееся мгновение черной дыры?

Бабочка Лоренца

Среди самых модных концепций в науке последних лет фигурирует «хаос». Записные поклонники уравнений знают, что это многозначное слово подразумевает странное поведение некоторых «нелинейных динамических систем», то есть невозможность предвидеть развитие явления, хотя оно и описывается уравнениями, детерминистскими донельзя. Априори предсказуемые, некоторые физические явления перестают следовать какому-либо закону и становятся хаотическими. Простой маятник может «сойти с ума» под действием бесконечно малого возмущения, а Солнечная система, служащая образцом регулярности, на самом деле пребывает в состоянии неустойчивого равновесия: через несколько миллионов лет она будет напоминать известный рекламный ролик одного газированного напитка, в котором планеты скачут с большим неистовством, чем тинейджеры шестидесятых. Не говоря уж о хаотической природе земной атмосферы — мы ежедневно получаем доказательства в виде ошибочных прогнозов погоды. Об этом еще в 1902 году писал в своей книге «Наука и гипотеза» Анри Пуанкаре: «На одну десятую градуса больше или меньше в такой-то точке… и циклон разразится здесь, а не там». А русский математик Колмогоров не преминул развить это любопытное наблюдение, хотя и не смог прийти к наглядным выводам по причине отсутствия достаточно мощного компьютера.

Именно метеорологу Эдварду Лоренцу довелось в 1972 году продемонстрировать возникновение знаменитого «детерминистского хаоса», немедленно давшего заметный толчок всем разделам науки. Менее известно, что он вторгся также в литературу и кино — но не через поголовное увлечение нелинейной динамикой, а благодаря удачной метафоре, ее символизирующей. Желая проиллюстрировать, как совершенно незначительное возмущение может столкнуть систему в хаотическое поведение — физики замысловато называют такое свойство системы «чувствительностью к начальным условиям», — Лоренц выступил с докладом, озаглавленным (впрочем, не им) так: «Может ли бабочка в Бразилии взмахом крыла вызвать смерч в Техасе?» Что там смерч — эта бразильская бабочка повлекла за собой целую бурю на страницах журналов и газет, ибо верно говорят, что хороший пример порой важнее, чем длинный расчет. «Эффект бабочки» стал обязательным элементом любой попытки научной популяризации — идет ли речь о лирическом отступлении внутри научной статьи или о сценарии рассчитанного на успех кинофильма. Так, герой Роберта Редфорда в «Гаване» Сидни Поллака озадачивает свою партнершу рассказом о способности стрекозы у побережья Китая вызвать ураган в Карибском море, а математик из «Парка юрского периода», предсказывая катастрофу, ссылается на китайскую бабочку, послужившую причиной бури над Нью-Йорком.