Мир, полный демонов: Наука — как свеча во тьме
Шрифт:
Более того, разработанная Фарадеем и Максвеллом теория поля оказала огромное влияние на концепцию атомного ядра, на квантовую механику и представление о тонкой структуре материи. Объединив электричество, магнетизм и свет во взаимосвязанных математических уравнениях, Максвелл вдохновил физиков на дальнейшие поиски единства физического мира в целом. Отчасти эти усилия объединить все силы, в том числе гравитацию и ядерные взаимодействия, оказались успешными, отчасти еще только начинаются. Максвелла с полным правом можно именовать родоначальником физики новой эры.
Современные представления о безмолвном мире, где работают просчитанные Максвеллом вектора переменного электрического и магнитного поля, Ричард Фейнман подытоживает в следующих словах:
Попытаемся вообразить, как выглядят электрическое и магнитное поле в данный момент, в пространстве этого лекционного зала. Прежде всего, здесь действует постоянное магнитное поле, происходящее от потоков внутри Земли. Это постоянное магнитное поле Земли. Далее нерегулярные, почти статичные электрические поля, порождаемые трением людей о сидения, соприкосновением рукавов с подлокотниками кресел.
Другие магнитные поля возникают из-за колеблющихся токов в электропроводке. Эти поля изменяются с частотой 60 циклов в секунду синхронно с генератором на электростанции на плотине Гувера. Интереснее электрические и магнитные поля, меняющиеся с гораздо большей частотой. Например, пока луч света проходит от окна до пола и от стены к стене, на его пути возникают крошечные электрические и магнитные поля, движущиеся со скоростью 300 000 км/с. Существует также инфракрасное излучение — от теплых тел к холодной доске. И не будем забывать ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и радиоволны — все они проходят сквозь эту комнату.
Через помещение проходят электромагнитные волны, несущие музыку джаз-банда. Другие волны, модулируемые цепочкой импульсов, передают картины событий, которые происходят в других частях света, или демонстрируют, как воображаемая таблетка аспирина растворяется в воображаемом желудке. Чтобы доказать реальность этих волн, всего-то и требуется — включить электронное оборудование, которое превратит их в картины и звуки.
Если мы углубимся в детали, пытаясь анализировать малейшие колебания, то вспомним и о малюсеньких электромагнитных волнах, которые доносятся к нам с огромного расстояния. Сейчас тут имеются, например, маленькие всплески, гребни которых разделены десятками сантиметров, а явились они, преодолев миллионы километров, с борта космического корабля «Маринер», который только что прошел мимо Венеры. Эти сигналы передают информацию о планетах (информацию, которая, в свою очередь, получена из электромагнитных волн, движущихся от планет к космическому кораблю).
И есть совсем незаметные электрические и магнитные поля, порожденные волнами, которые возникли миллиарды лет тому назад в дальних галактиках, в неведомых уголках Вселенной. Мы установили это, «заполнив пространство прослушкой» — построив антенны величиной с этот зал. С их помощью были обнаружены радиоволны из тех районов Вселенной, которые недоступны для крупнейшего оптического телескопа.
Да и функция оптических телескопов сводится все к тому же улавливанию электромагнитных волн. «Звезды» — экстраполяция той единственной физической реальности, с который мы соприкасаемся: мы вычисляем их, тщательно изучая сложнейшие колебания электрических и магнитных полей, достигающих Земли.
И список можно продолжить: поля, порожденные ударившей в десятках километров от нас молнией, поля заряженных космических частиц, проносящихся через комнату, и многое, многое другое. Какая сложная штука — окружающее нас электрическое поле!
Если бы королева Виктория созвала своих советников и министров и распорядилась срочно изобрести радио и телевидение, едва ли кто-нибудь из них мог бы предугадать, какой путь поведет от открытий Ампера, Био [136] , Эрстеда и Фарадея, четырех векторных уравнений и решения сохранить ток замещения в вакууме. Полагаю, в 1860 г. проект «Вестминстер» не осуществился бы. А тем временем, сам по себе, руководствуясь лишь любопытством и почти ни гроша не стоя властям, ботан набрасывал свои формулы и даже не догадывался, к какому технологическому прорыву они приведут. Застенчивый, не умеющий вести себя в обществе мистер Максвелл вряд ли замахнулся бы на «общественно полезные» изобретения, а решись он, правительство разъяснило бы ему, над чем следует работать, а над чем не стоит, и не помогло бы его исследованиям, а сорвало бы их.
136
Жан-Батист Био (1774-1862) — знаменитый французский физик, геодезист и астроном.
Но под конец жизни Максвелл и впрямь удостоился аудиенции у королевы Виктории.
Он готовился к этой встрече с большим волнением, прикидывал, как объяснить научные загадки непосвященному, но королева не слишком-то заинтересовалась, и аудиенция вскоре закончилась. Максвелл так и не удостоился рыцарского звания, как и четверо других его великих современников — Майкл Фарадей, Чарльз Дарвин, Поль Дирак [137] и Фрэнсис Крик [138] . Лайелю [139] Кельвину [140] , Дж. Дж. Томсону [141] , Резерфорду [142] , Эддингтону [143] и Хойлу в этом отношении повезло больше. Максвелла нельзя было даже упрекнуть в разногласиях с Англиканской церковью: он был полностью привержен тогдашнему традиционному христианству, многих даже превосходил набожностью. Наверное, все дело в том, что он — ботан.
137
Поль Дирак (1902-1984) — английский физик-теоретик, один из создателей квантовой механики.
138
Фрэнсис Крик (1916-2004) — британский нейробиолог. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине.
139
Чарльз Лайель (1797-1875) — основоположник современной геологии. В 1848 г. был посвящен в рыцари, в 1864 г. получил титул баронета.
140
Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824-1907) — британский физик и механик. В 1866 г. Томсон возведен в дворянское звание, в 1892 г. королева Виктория пожаловала ему пэрство с титулом «барон Кельвин».
141
Джозеф Джон Томсон (1856-1940) — английский физик, открывший электрон, лауреат Нобелевской премии по физике. Посвящен в рыцари в 1908 г.
142
Эрнест Резерфорд (1871-1937) — британский физик, лауреат Нобелевской премии по химии, «отец» ядерной физики. В 1914 г. удостоен дворянского титула.
143
Артур Эддингтон (1882-1944) — английский астрофизик, в 1930 г. посвящен в рыцари.
Средства массовой информации, эти орудия просвещения и развлечения, которые обязаны Джеймсу Клерку Максвеллу своим существованием, ни разу, насколько мне известно, не запустили даже минисериала, посвященного жизни и деятельности их благодетеля. А попробуйте-ка вырасти в Америке и ничего не узнать о жизни и делах Дэви Крокетта [144] , Билли Кида [145] или Аль Капоне!
Максвелл рано женился, но в этом браке не было детей, вероятно, и любви особой не было: вся страсть Максвелла сосредотачивалась на ученых занятиях. Этот пророк новой эпохи скончался в 1879 г., не дожив до 47 лет. Популярная культура почти забыла его имя, но его увековечили астрономы, с помощью радара открывающие иные миры: его именем названа высочайшая горная цепь на Венере. Обнаружили ее, посылая с Земли радиоволны, которые отражаются от Венеры и порождают еле слышное эхо.
144
Дэви Крокетт (1786-1836) — американский офицер, политик, пионер освоения Запада, персонаж фольклора США.
145
Билли Кид (1859-1881) —легендарный американский бандит.
Не прошло и ста лет с тех пор, как Максвелл предсказал существование радиоволн, а мы уже начали поиск радиосигналов от инопланетных цивилизаций. С тех пор мы провели немало поисков (кое о каких я уже рассказывал) в надежде обнаружить переменные электрические и магнитные поля, преодолевающие огромные межзвездные пространства. Их могли бы посылать разумные существа, которые совершенно не похожи на нас внешне и биологически, но и в их истории случился свой Джеймс Клерк Максвелл.
В октябре 1992 г. в пустыне Мохаве и в Пуэрториканской карстовой долине начались многообещающие, упорные, всеохватывающие поиски внеземного разума (проект SETI). Впервые такая программа организована и осуществляется NASA. В течение десяти лет предстояло изучить весь небосвод: небывалая доныне плотность проверки и чувствительность приборов. Если хоть с одной планеты, вращающейся вокруг любой из 400 млрд. звезд галактики Млечного пути, кто-нибудь посылает нам радиосигнал, у нас появился шанс услышать этот голос.
Но не прошло и года, как конгресс прекратил финансирование. Проект SETI — не первоочередной важности, не так уж интересен, а денег съедает много. Но ведь каждая цивилизация в человеческой истории жертвовала часть своих ресурсов на разгадку величайших тайн Вселенной, и трудно вообразить более существенную тайну, чем вопрос, одиноки ли мы во Вселенной. Подобный сигнал — даже если мы никогда не сможем расшифровать его содержание — раз и навсегда изменит наши представления о Вселенной и о самих себе. А уж если бы мы смогли разобрать послание технологически продвинутой цивилизации, то и практическую пользу получили бы неизмеримую. Проект SETI вовсе не был узкоспециальной программой, он пользовался поддержкой и научного сообщества, и популярной культуры. Все были, по вполне понятным причинам, заинтересованы, очарованы этим поиском. И не такая уж дорогая это затея — достаточно сократиться на один военный вертолет в год.