Карл Саббаг - Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

За те долгие годы, что я интересовался наукой, в моей голове скопилась уйма фактов, анекдотов и любопытных случаев. Многие из них легли в основу очерков, из которых состоит эта книга.

Вам предстоит прочитать об авианосце, построенном из льда и опилок; о технике предсказания атомных взрывов на основе экстрасенсорных способностей; об ученом, которого удушило собственное изобретение; о даме-философе, которая убеждена: если бы в мире было больше женщин-ученых, наука двигалась бы по совершенно иному пути; о бедной негритянке, чьи раковые клетки сейчас находятся в тысяче лабораторий по всему миру; и о ядерном реакторе возрастом в два миллиарда лет. Вы найдете здесь ответы на вопросы, которыми, может, даже никогда и не задавались, например: почему по ночам небо темное? Почему, когда мы переводим взгляд, мир не движется? Действительно ли нам необходим мозг? Могут ли деньги принести счастье? Могут ли слепые видеть? В самом ли деле 1 + 1=2?

Однако эти очерки написаны не просто ради того, чтобы потешить публику. Многие из них помогут нам разобраться, как в действительности устроены астрономия и математика, биология и физика и каким образом ученые находят подтверждения выдвинутым гипотезам.

Например, чтобы ответить на вопрос, почему небо по ночам темнеет, которым человечество задается уже не одну сотню лет, требуется применить теорию о расширении Вселенной, сформулированную только в XX столетии. Вопрос, могут ли слепые видеть, относится к сфере новейших исследований в области нейрофизиологии. А открытие вещества, названного арсолом, помогает нам разобраться, по какому принципу ученые дают имена свеженайденным химическим соединениям.

Итак, внимание: пророчество. Через сорок тысяч лет в одной соседней планетной системе у граммофона (звуковоспроизводящего устройства, которое мы смутно помним благодаря фильмам середины XX столетия) соберется компания пришельцев. Они поднимут рычажок, и игла мягко опустится на пластинку, кружащуюся со скоростью 33 оборота в минуту. И тогда они услышат (если, конечно, у них будут уши, чтобы слышать) приветствие на аккадском языке, на котором говорили в Месопотамии примерно шесть тысяч лет назад.

Как и многие пророчества, оно звучит довольно странно. Но при этом имеет вполне логичное обоснование. В 1977 году НАСА[1] отправило в космос два космических аппарата: «Вояджер-1» и «Вояджер-2». В их задачи в основном входил сбор данных (включая фотографии) о Юпитере, Сатурне и их спутниках. Затем аппараты должны были продолжить путешествие и преодолеть гигантское расстояние, отделяющее нашу Солнечную систему от ближайших к ней звезд.

Каждый «Вояджер» был размером с небольшой автомобиль, и на борту его помимо прочего имелась так называемая фонографическая запись — ученые рассчитывали (или, во всяком случае, надеялись), что когда-нибудь в далеком будущем представители внеземной цивилизации наткнутся на один из «Вояджеров», отыщут необычный на вид диск и включат воспроизводящее устройство. Если они догадаются это сделать, то прослушают запись длительностью примерно один час, содержащую приветствия на многих языках Земли и разнообразные земные звуки, например шум автобуса и трактора, ржание лошади. На пластинке также были записаны 115 фотографий, среди которых есть портрет женщины с рожком мороженого и мужчины, поедающего кусок пиццы.

В 1977 году самой передовой технологией записи и воспроизведения звука была долгоиграющая пластинка. Первый патент на предшественника современных компакт-дисков будет выдан компании «Сони» лишь в 1980 году. Так что же станут делать инопланетяне через 40 000 лет — как минимум столько времени потребуется, чтобы «Вояджер» достиг ближайших звездных систем, — увидев круглую пластину с тончайшей резьбой, идущей по спирали от наружного края вовнутрь? Как они догадаются, что там записана информация о далекой планете и о том, чем занимались ее жители в 1977 году?

В качестве подсказки для пришельцев сотрудники НАСА изобразили на обложке пластинки граммофонный иглодержатель — вид сверху и сбоку. Снабдить инопланетян письменными инструкциями, понятное дело, невозможно, поэтому специалисты НАСА попытались изобразить всё при помощи схем: как работает иглодержатель, почему нужно, чтобы пластинка вращалась, какая нужна скорость вращения и как преобразовать черточки, считываемые иглой, в звуки или картинки. А чтобы инопланетяне не сомневались, откуда прибыл «Вояджер», умельцы из НАСА выгравировали карту, показывающую расположение Солнечной системы по отношению к 14 пульсарам, звездам со строго определенным периодом вращения, которые, скорее всего, должны быть известны пришельцам.

Весь этот проект являет собой победу надежды над научными прогнозами. Что уж говорить об инопланетянах, если даже реакцию людей из далекого будущего на такую пластинку предсказать сложно. Технический прогресс движется вперед семимильными шагами, так что невозможно даже вообразить, насколько мир 42 000 года будет отличаться от того, каким он был в 1977-м. Может быть, люди разберутся, для чего нужен иглодержатель (как и рассчитывало НАСА), а может, решат, что это какой-то поезд, движущийся по закрученным спиралью рельсам. Или просто вытащат пластинку из конверта и начнут кидать ее друг другу на манер фрисби (популярное в середине XX века, а ныне почти забытое развлечение). Да и то лишь в случае, если у людей к тому времени останутся глаза и способность разбираться в схемах. Но кто знает, какими органами чувств будут обладать разумные формы жизни где-то там во Вселенной и смогут ли они понять, для чего нужна эта пластинка? На каком уровне будут находиться их технологии и инженерная мысль и будут ли они в состоянии изготовить иглодержатель, вращающий механизм, регулятор скорости и динамик? И будут ли у них глаза, чтобы видеть, и уши, чтобы слышать, когда они запустят свой небесный проигрыватель?

Идея послать в космос набор с инструкциями «как собрать воспроизводящее устройство» кажется смешной уже сейчас, в эпоху, когда звуки и изображения хранятся на жестких дисках, чья вместительность с каждым годом возрастает в десять раз, а айподы способны хранить звуковую запись длительностью не один час, как пластинка на «Вояджере», а 80 суток. Эти новейшие технологии легли в основу более «свежего» космического проекта — спутника под названием «КЕО», который планируется запустить на орбиту в 2011 году[2]. «КЕО» сможет нести на борту любое количество посланий от каждого жителя Земли, который пожелает принять участие в проекте. Послания эти будут записаны на специальные стеклянные DVD, защищенные от радиации. Стоит ли говорить, что на борту также будут находиться инструкции, как соорудить DVD-плеер? Не менее очевидно, что всего через несколько лет такая система записи и считывания информации может устареть, как сейчас выглядит устаревшей пластинка, улетевшая на «Вояджере». Но, в отличие от небольшого объема информации на пластинке с «Вояджера», емкость дисков на «КЕО» позволит записать и сохранить в сжатом виде послание длиной до четырех страниц от каждого жителя Земли.

Однако не все полагают этот способ установить контакт с внеземными формами жизни таким уж удачным. Еще во времена запуска «Вояджера» ведущий британский радиоастроном профессор сэр Мартин Райл выступил с протестом против программы НАСА, заявив, что, дав о себе знать и обозначив свое точное местонахождение во Вселенной, мы предоставим инопланетянам (в случае, если они вынашивают коварные намерения или просто проголодались) шанс на уничтожение человечества — разумеется, при условии, что к тому времени, как они прилетят, будет кого уничтожать. Но уже в 1977 году подобные опасения казались анахронизмом. Любая внеземная цивилизация, будь она хоть сколько-нибудь разумной, узнает все необходимое о быте землян, просто посмотрев научно-популярные программы Дэвида Аттенборо[3] и прочую продукцию земного телевидения. Решат ли они в итоге заглянуть в гости или сочтут, что Землю лучше облетать стороной, — это еще вопрос.

В 1991 году британская художница Корнелия Паркер создала инсталляцию под названием «Холодное темное вещество: картина взрыва». Способ создания был такой: она забила садовый сарай всяким барахлом, найденным у себя, а также в сараях ее друзей, а потом договорилась с британскими военными, чтобы те все это взорвали. Паркер собрала обломки и соединила в инсталляцию, изображающую сарай через миг после взрыва, когда стены и содержимое разлетаются в разные стороны.

Ученые обожают так называемые мысленные эксперименты, когда новые идеи могут возникнуть в процессе проведения воображаемого опыта, который было бы очень сложно или вовсе невозможно осуществить в реальности. Один из вариантов мысленного эксперимента с сараем Паркер — представить, как обломки разлетаются, а потом заставить их двигаться обратно, чтобы они вернулись на свои исходные места, снова соединившись в сарай и его содержимое. Подобного рода воображаемые процессы ученые-космологи устраивают со Вселенной и получают при этом удивительные результаты.