Текст книги "Шаровая молния"

Глава 3
Шаровая молния

Мне предстояло вплотную столкнуться с ней, потому что в следующем семестре должны были начаться занятия по атмосферному электричеству.

Курс атмосферного электричества преподавал доцент по имени Чжан Бинь. Лет пятидесяти, не высокий и не маленький, в очках, не толстых и не тонких, голос не громкий и не тихий, и лекции его не были ни замечательными, ни ужасными. Одним словом, совершенно средний человек, но только он слегка прихрамывал на левую ногу, хотя заметить это можно было, только если присмотреться внимательно.

В тот день я остался после занятий в лекционном зале один, если не считать Чжан Биня, который собирал свои вещи на кафедре и не замечал меня. Осеннее солнце бросало в зал золотистые лучи, слой золотистых листьев покрывал подоконник.

Встав, я подошел к кафедре.

– Профессор Чжан, я хочу задать вам вопрос, совершенно не связанный с темой сегодняшней лекции.

Смерив меня взглядом, профессор кивнул и снова переключил внимание на свои вещи.

– Это связано с шаровой молнией. Что вы можете о ней рассказать?

Я произнес слова, которые хранил в самых потаенных глубинах своего сердца, не смея высказать их вслух.

Оторвавшись от своих вещей, профессор поднял взгляд, но не на меня, а в окно на заходящее солнце, словно именно об этом я и спрашивал.

– Что именно вы хотите узнать? – помолчав, спросил он.

– Всё, – ответил я.

Чжан Бинь продолжал смотреть на солнце, купаясь в его лучах. Оно в это время было еще довольно ярким. Неужели ему не слепило глаза?

– Например, историческая справка, – подсказал я.

– В Европе первые упоминания относятся к Средним векам. В Китае относительно подробное описание сделал Чжан Цзюйчжэн во времена династии Мин. Однако первое строгое научное описание датируется лишь 1837 годом, и только последние сорок лет научное сообщество воспринимает шаровую молнию как природное явление.

– Есть какие-либо теории на ее счет?

– Есть, и много.

После этого простого предложения Чжан Бинь умолк. Он отвернулся от заходящего солнца, но не стал заниматься своими вещами, погруженный в глубокие раздумья.

– Какие теории являются наиболее распространенными?

– Большинство ученых сходятся в том, что шаровая молния – это вихрь плазмы, имеющей очень высокую температуру, чье быстрое внутреннее вращение порождает силу, уравновешивающую давление окружающей атмосферы, тем самым позволяя ей сохранять стабильность на протяжении относительно длительного времени.

– И?

– Другие считают, что это химическая реакция в обладающей высокой температурой смеси газов, благодаря которой поддерживается энергетическое равновесие.

– Больше вы ничего не можете рассказать? – спросил я.

Вытягивать из профессора Чжана ответы было все равно что пытаться сдвинуть тяжелый мельничный жернов, после каждого усилия едва перемещающийся на дюйм.

– Существует также теория уединенных волн малой длины, которая говорит, что шаровая молния порождается атмосферным мазером объемом несколько кубических метров… Мазер подобен лазеру, только гораздо менее мощному, который способен порождать в большом объеме воздуха локализированное магнитное поле, а также уединенные волны, образующие видимую шаровую молнию.

– Ну а самые последние теории?

– Их великое множество. Например, одна привлекла к себе определенное внимание благодаря работам Абрахамсона и Динниса из Кентерберийского университета в Новой Зеландии. Их теория гласит, что шаровая молния своим появлением в первую очередь обязана окислению тончайших сетей наночастиц кремния. Существует и много других теорий, и кое-кто даже верит в то, что это реакция холодного ядерного синтеза, проходящая в воздухе. – Профессор помолчал, но затем выдал новую информацию: – У нас в стране один ученый из Института исследования атмосферы Китайской академии наук выдвинул теорию атмосферной плазмы, которая начинается с уравнений гидродинамики, и предлагает модель векторного резонатора, которая при соответствующих граничных температурах теоретически способна породить в атмосфере плазменный вихрь, шаровую молнию. Его математические выкладки описывают необходимые и достаточные условия ее существования.

– А каково ваше мнение насчет этой теории?

Профессор мягко покачал головой:

– Для доказательства теории достаточно лишь получить шаровую молнию в лабораторных условиях, однако до сих пор это никому не удавалось.

– Как часто у нас в стране наблюдались шаровые молнии?

– Довольно часто. Не меньше тысячи раз. Самый известный случай произошел в 1998 году, когда государственное телевидение снимало документальный фильм о борьбе с последствиями наводнения на реке Янцзы и в кадр случайно попала шаровая молния.

– И последний вопрос, профессор. В сообществе ученых, изучающих физические процессы в атмосфере, есть те, кто лично наблюдал шаровую молнию?

И снова профессор Чжан устремил взор в окно на заходящее солнце.

– Да.

– Когда это было?

– В июле 1962 года.

– Где?

– Пик Юйхуан на горе Тайшань.

– Вам известно, где сейчас этот человек?

Покачав головой, Чжан Бинь поднял руку и взглянул на часы.

– Вам нужно поторопиться в столовую, чтобы успеть на обед.

Собрав свои вещи, он покинул лекционный зал.

Догнав его, я наконец задал ему вопрос, не выходивший у меня из головы все эти годы:

– Профессор Чжан, вы можете себе представить похожий на шаровую молнию объект, который беспрепятственно проходит сквозь стены и мгновенно превращает в пепел человеческое тело, хотя жар от него не исходит? Есть упоминание об одной супружеской паре, которая была испепелена прямо в кровати, однако на постельном белье не осталось никаких следов от огня! Вы можете себе представить, как молния проникает в холодильник и мгновенно разогревает до готовности все замороженные продукты, при этом никак не влияя на работоспособность самого холодильника? Вы можете представить себе, как она сжигает дотла рубашку прямо на теле человека, а тот ничего не чувствует? Могут ли объяснить все это теории, которые вы только что перечислили?

– Ни одна из этих теорий не имеет доказательств, – не замедляя шага, сказал профессор.

– Ну а если мы выйдем за пределы физики атмосферных явлений, как вы думаете, в остальной физике и даже вообще во всей науке существует объяснение этому феномену? Неужели вам нисколько не любопытно? Ваша реакция поражает меня даже больше, чем само зрелище шаровой молнии!

Остановившись, Чжан Бинь впервые посмотрел мне в лицо:

– Вам доводилось видеть шаровую молнию?

– Я… я просто выразился образно.

Я не мог раскрыть свою самую сокровенную тайну этому бесчувственному человеку, стоящему передо мной. Общество поражено безразличием к загадкам естественного мира, несущим погибель науке. Если бы наука была свободна от подобных людей, как знать, быть может, человечество к настоящему времени уже достигло бы Альфы Центавра!

– Физика атмосферных явлений имеет большое прикладное значение, – сказал профессор. – Но шаровая молния является настолько редким явлением, что ни в международном стандарте защиты от молний IEC/TC-81, ни в китайском стандарте защиты строений от молний от 1993 года нет никаких упоминаний о ней. Так что на самом деле нет никакого смысла посвящать ей свои усилия.

Мне нечего было сказать такому человеку, как профессор Чжан Бинь, поэтому я поблагодарил его и ушел. Сказать по правде, для него шагом вперед было уже признание существования шаровой молнии. До того как научное сообщество в 1963 году официально признало ее существование, все свидетельства очевидцев списывались на галлюцинации. В тот год Роджер Дженнисон, профессор электроники Кентского университета, лично наблюдал шаровую молнию в нью-йоркском аэропорту; молния имела вид огненного шара диаметром около двадцати сантиметров, который прошел сквозь стену ангара, затем сквозь стоящий в нем самолет и, наконец, исчез за другой стеной.

В тот вечер я впервые искал во Всемирной паутине словосочетание «шаровая молния». Особых надежд я не питал, однако в конечном счете поиски дали мне больше сорока тысяч интернет-страниц. Впервые у меня было такое чувство, будто все человечество наблюдает за тем, чему я готовился посвятить всю свою жизнь.

* * *

Начался новый семестр, а затем как-то незаметно наступило знойное лето. Для меня лето имело еще одно значение: начнутся грозы, которые приблизят меня к Этому.

Как-то раз меня совершенно неожиданно разыскал Чжан Бинь. Курс, который он нам читал, закончился еще в прошлом семестре, и я практически не вспоминал о нем.

– Чэнь, – начал профессор, – я услышал, что родителей ваших нет в живых и с деньгами у вас туго. У меня на лето намечен один проект, и мне нужен еще один ассистент. Не хотите этим заняться?

Я спросил у него, что это за проект.

– Речь идет о параметрической демонстрации громоотвода для железной дороги в провинции Юньнань, который в настоящий момент находится в стадии разработки. И есть еще одна цель. В новом государственном стандарте защиты от молний, который сейчас обсуждается, планируется заменить нынешнее единое значение наземной плотности вспышек, равное 0,015[4]4
  Среднегодовое количество вспышек молнии на квадратный километр. (Прим. переводчика.)


[Закрыть], на рассчитанные для каждого района исходя из конкретных местных условий. И мы ведем в Юньнане наблюдения.

Я согласился. Хоть богатым назвать меня было нельзя, денег на жизнь мне хватало, я согласился потому, что мне впервые предоставлялась возможность заняться практическим изучением молний.

Наша группа состояла из четырнадцати человек, которые были разделены на пять бригад, распределенных по большой территории, в нескольких сотнях километров друг от друга. В бригаде, в которой оказался я, было три научных работника, помимо водителя и техников, помогавших с проведением экспериментов: я, Чжан Бинь и студент последнего курса по имени Чжао Юй. Прибыв на место, мы поселились в окружной метеостанции.

На следующий день погода была хорошая, и мы приступили к практической работе. Когда мы переносили оборудование и приборы из машины в комнату, где был устроен временный склад, я спросил:

– Профессор Чжан, какие методы существуют для исследования внутренней структуры молнии?

Профессор внимательно посмотрел на меня, словно прочитав мои мысли.

– Судя по характеру нынешних инженерных работ, изучение структуры молнии не входит в число первоочередных задач. В настоящий момент приоритетом являются крупномасштабные статистические исследования.

Когда я заводил разговор на тему, имеющую хоть какое-то отношение к шаровой молнии, профессор пропускал мой вопрос мимо ушей. Очевидно, он терпеть не мог все, что не имело практической ценности.

Однако на мой вопрос ответил Чжао Юй:

– Их не так уж и много. В настоящее время мы даже не можем непосредственно измерить напряжение. Нам приходится рассчитывать его косвенно, исходя из измерений силы тока. Наиболее распространенным инструментом для изучения структуры молнии является… ну вот это. – Он указал на цилиндрический предмет в углу комнаты. – Это устройство магнитной записи, и оно используется для фиксации значений амплитуды и полярности тока, протекающего в молнии. Оно сделано из материала, обладающего высокой остаточной намагниченностью, и когда внутренний проводник вступает в контакт с молнией, по остаточной намагниченности можно рассчитать амплитуду и полярность. Эта трубка изготовлена из марганцево-кремниевого сплава, но бывают также пластмассовые, заполненные железным порошком.

– И мы будем использовать это устройство?

– Разумеется. Зачем же еще мы его сюда привезли? Но об этом после.

Первый этап нашей работы заключался в установке в исследуемой зоне системы определения количества молний, которая собирала бы сигналы от большого числа разбросанных по всему району датчиков молний и передавала данные в компьютер для автоматического составления статистики количества, частоты и распределения ударов молний. На самом деле эта система только осуществляла подсчет и фиксировала местонахождение и не собирала никаких физических характеристик, поэтому меня она нисколько не заинтересовала. Работа заключалась в основном в том, чтобы расставлять на местах датчики, а сделать это было непросто. В редких случаях, когда нам везло, мы закрепляли датчики на столбах электропередачи и ретрансляционных вышках, однако по большей части нам приходилось самим устанавливать высокие шесты. Через несколько дней рабочие стали постоянно жаловаться.

Ничто не интересовало Чжао Юя, и меньше всего – работа. Он старался увильнуть от нее при любой возможности. Первое время Юй восхищался красотами тропических лесов, но, когда новизна впечатлений прошла, он пал духом. И тем не менее общаться с ним было легко, и мы много беседовали.

Каждый день, вернувшись вечером в город, Чжан Бинь удалялся к себе в комнату и с головой погружался в результаты дневной работы, поэтому Чжао Юй, пользуясь возможностью, тащил меня посидеть в одном из местных заведений. Как правило, электричества на той улице не было, и огоньки свечей, мерцающие в окнах деревянных домов, возвращали меня в эпоху, когда еще не было никаких атмосферных явлений, никакой физики и даже самой науки, и я на какое-то время забывал действительность. Как-то раз мы сидели, слегка захмелевшие, в маленьком зале, освещенном свечами, и Чжао Юй сказал:

– Если те, кто живет в лесу, увидели бы твою шаровую молнию, они дали бы какое-нибудь замечательное объяснение.

– Я спрашивал у местных, – сказал я. – Им уже давно известно это явление, и у них уже есть ему объяснение. Фонарики призраков.

– Разве этого недостаточно? – спросил Чжао Юй, расплетая пальцы. – Оно просто прекрасно. Все твои резонаторы уединенных волн и теории плазмы не добавят к этому ничего. Современный мир любит все усложнять, а я не люблю сложность.

– Потрясающая жизненная позиция! – презрительно фыркнул я. – Профессор Чжан – единственный, кто тебя терпит.

– Не говори мне о Чжан Бине, – пьяно махнул рукой Чжао Юй. – Он из тех, кто, уронив ключи, не станет искать их там, откуда донесся звук. Вместо этого он возьмет мел, расчертит комнату на квадраты и начнет проверять их один за другим…

Мы оба расхохотались.

– Такие люди, как он, годятся только для работы, которую в будущем будут выполнять исключительно одни машины. Для них творческое воображение не имеет никакого значения, и они прикрывают свою посредственность усердием и дисциплиной. Ты же сам знаешь, в университете полно таких. Тем не менее, обладая достаточным временем, ты все равно найдешь ключи, осматривая один квадрат за другим, поэтому этим людям удается преуспевать на своем поприще.

– И что обнаружил профессор Чжан?

– Кажется, он возглавлял научно-исследовательский проект по созданию материала для защиты от молний линий высокого напряжения. Как выяснилось, материал этот весьма эффективно отводил молнии. Нанесение его на высоковольтные провода устранило бы необходимость пускать поверху защитный провод. Однако стоимость оказалась чересчур высокой, и в крупных масштабах это вышло бы гораздо дороже традиционного защитного провода. Так что в конечном счете никакого практического значения открытие не имело, и Чжан лишь написал несколько работ на эту тему и получил второй приз на региональной выставке научно-технических достижений. И только.

* * *

Наконец работы подошли к тому этапу, который я ждал: сбор физических характеристик молний. Мы установили несколько устройств записи, подключенных к громоотводам, на магнитный носитель и после каждой грозы забирали те, в которые попала молния, тщательно следя за ними, бережно обращаясь и не поднося близко к линиям электропередачи и другим источникам магнитного поля, чтобы не воздействовать на их чувствительность, влияющую на остаточную намагниченность. Затем с помощью переносного измерителя напряженности поля (по сути, компаса, указывающего силу и направление магнитного поля поворотом стрелки) мы фиксировали значение, после чего размагничивали устройство и возвращали его на место ждать следующую молнию.

Сама работа была такой же нудной и однообразной, как и прежде, но меня она очень интересовала, поскольку в конце концов мне впервые представилась возможность проводить количественные измерения молнии. Лентяй Чжао Юй это заметил и стал отлынивать еще больше, и дело дошло до того, что в отсутствие Чжан Биня он просто сваливал всю работу на меня и отправлялся ловить рыбу на ближайшую речку.

Как показывали устройства записи на магнитный носитель, сила тока в молнии составляла в среднем примерно десять тысяч ампер, в пике достигая больше ста тысяч; это означало, что расчетное напряжение составляло миллиард вольт.

– Как можно использовать такие экстремальные физические условия? – спросил я у Чжао Юя.

– Использовать? – презрительно произнес тот. – Энергия ядерного взрыва или ускорителя элементарных частиц значительно выше, однако ее нельзя использовать так, как ты предполагаешь. Атмосферные явления – это нечто обыденное, однако ты хочешь придать им загадочности. Я придерживаюсь обратного: я привык брать нечто священное и превращать это в обычное. – Сказав это, он уставился на сочную зелень влажного тропического леса, окружающего метеостанцию. – Слушай, если хочешь, продолжай и дальше гоняться за своей таинственной шаровой молнией. Я же буду наслаждаться обычной жизнью.

Его обучение подходило к концу, и у него не было ни малейшего желания оставаться в университете.

* * *

Начался новый семестр, занятия продолжились, и я принял участие еще в нескольких проектах Чжан Биня, внеклассно и на каникулах. Временами методичная дотошность профессора выводила меня из себя, но в остальном найти с ним общий язык было легко, и под его руководством я набрался огромного практического опыта. И, что самое главное, его специализация соответствовала стоящей передо мной задаче.

Поэтому, когда пришло время думать о продолжении учебы в магистратуре, я выбрал в качестве руководителя профессора Биня.

Как я и предвидел, тот был решительно против моего выбора шаровой молнии в качестве темы дипломной работы. Во всех остальных вопросах профессор был уступчивым; в частности, он терпел такого ленивого студента, как Чжао Юй, однако в данном вопросе он не хотел идти ни на какие уступки.

– Молодежь не должна тратить время на то, что не существует, – решительно заявил Чжан Бинь.

– Существование шаровой молнии признано научным сообществом. Вы считаете ее плодом воображения?

– Замечательно, я еще раз повторю свои собственные слова. Какой смысл заниматься тем, что не включено в международные стандарты и государственные положения? Пока вы учились на младших курсах, вы могли вести свою собственную тему, используя основные научные подходы, но теперь, когда вы собираетесь получить звание магистра, это уже неприемлемо.

– Но, профессор Чжан, в настоящее время физика атмосферных явлений уже стала самостоятельной наукой. И помимо чисто технических приложений, ее задача заключается в том, чтобы лучше понять окружающий мир.

– Однако в нашей стране приоритетом является служение задаче экономического развития родины.

– Даже так, если бы при разработке мер защиты от молний нефтехранилища Хуандао была бы принята в расчет шаровая молния, катастрофы 1989 года удалось бы избежать.

– Причина пожара в Хуандао до сих пор неизвестна, можно лишь строить догадки. Исследование природы шаровой молнии также строится на одних догадках. Впредь вы будете избегать в своих исследованиях таких туманных тем.

Спорить дальше не имело смысла. Я был готов посвятить всю свою жизнь этой задаче, и мне во что бы то ни стало требовалось продолжить обучение. Поэтому я уступил Чжан Биню и взял в качестве темы дипломной работы системы компьютерной защиты от молний.

* * *

Два года спустя обучение в магистратуре завершилось гладким и ничем не примечательным итогом.

Если честно, за эти два года я многое узнал от Чжан Биня; мне изрядно помогли его техническое мышление, богатый опыт экспериментальных исследований и широкая эрудиция. Но, как я понимал еще три года назад, профессор был не в силах помочь мне найти то, что мне требовалось больше всего.

Зато я многое узнал о личной жизни Чжан Биня: жена его давно умерла, детей у него не было, и много лет он жил один, практически ни с кем не общаясь. Его унылое, однообразное существование мало чем отличалось от той жизни, которую вел я сам, но, как мне казалось, для этого требовалось наличие важной цели, «страстного увлечения чем-либо», говоря словами моего отца, или того, что шесть лет назад красивая девушка в библиотеке назвала «смыслом жизни». Чжан Бинь, не имея цели в жизни, не имея увлечений, механически проводил свои прикладные исследования, видя в них не удовольствие, а необходимость. Слава и деньги его также не интересовали. Если это действительно было так, жизнь представляла для него сплошное мучение, поэтому я в определенном смысле ему сочувствовал.

Однако я понимал, что еще не готов приступить к разгадке тайны. Нет, все те знания, которые я получил за шесть лет учебы, только заставили меня еще острее осознать собственное бессилие перед лицом Этого. Сначала мои усилия были сосредоточены в первую очередь на физике, но затем я обнаружил, что сама физика представляет огромную загадку, итогом которой ставилось под сомнение само существование нашей вселенной. А если предположить, что в природе шаровой молнии нет ничего сверхъестественного, для того чтобы ее понять, понадобятся лишь основополагающие физические принципы: уравнений Максвелла и уравнений Навье-Стокса[5]5
  Уравнения Максвелла – фундаментальные уравнения классической макроскопической электродинамики, описывающие электромагнитные явления в произвольной среде. Уравнения Навье-Стокса – дифференциальные уравнения движения вязкой жидкости (газа). (Прим. переводчика.)


[Закрыть] будет вполне достаточно (лишь впоследствии я осознал, какими наивными и поверхностными были мои первоначальные представления). Однако по сравнению с шаровой молнией все известные явления электромагнетизма и гидродинамики были простыми. И если шаровая молния действительно является сложной структурой, которая находится в устойчивом равновесии и подчиняется основным законам гидродинамики и теории электромагнитного поля, для ее объяснения потребуется невероятно сложная математика, точно так же, как простые правила для черных и белых камней описывают го, самую сложную игру на свете.

Следовательно, я почувствовал, что мне нужно: во-первых, математика, во-вторых, математика и, в-третьих, снова математика. Для того чтобы раскрыть тайну шаровой молнии, безусловно потребуются сложные математические инструменты, непокорные, словно необъезженный мустанг, и хотя Чжан Бинь считал, что мои математические способности значительно превосходят то, что обыкновенно требуется для физики атмосферных явлений, я сознавал, что еще очень далек от уровня, необходимого для исследования шаровой молнии. Как только дело доходило до сложных электромагнитных и гидродинамических структур, математические описания становились просто жуткими, с участием запутанных уравнений в частных производных, переплетающихся подобно закрученному лабиринту, полному смертельных ловушек.

Осознав, что до того, как приступить к своим исследованиям, мне еще нужно очень многое узнать, я понял, что не могу покинуть университет, и решил поступить в аспирантуру.

У моего научного руководителя профессора Гао Бо была солидная репутация, докторскую диссертацию он защитил в Массачусетском технологическом институте. Вначале меня привлекло к нему его прозвище – Метеор, которое, как я выяснил впоследствии, не имело никакого отношения к шаровой молнии и, вероятно, в первую очередь было обусловлено его острым умом и живым характером. Когда я предложил в качестве темы диссертации шаровую молнию, Гао Бо тотчас же согласился, и тут уже у меня возникли сомнения: для этого проекта потребуется мощный эмулятор молний, однако во всей стране такой был только один, и я не мог и мечтать о том, чтобы получить к нему доступ. Однако Гао Бо со мной не согласился:

– Послушайте, вам потребуются только карандаш и лист бумаги. Вы собираетесь создать математическую модель шаровой молнии. Она должна быть внутренне цельной, инновационной, безукоризненной в математическом плане и реализуемой на компьютере. Считайте это чисто теоретической работой.

Однако у меня по-прежнему оставались сомнения.

– Примет ли комиссия работу, в которой начисто отсутствуют экспериментальные исследования?

– А черные дыры принимают? – махнул рукой профессор. – До настоящего времени нет никаких прямых свидетельств их существования, однако вы только посмотрите, как далеко продвинула астрофизика эту теорию и сколько народа кормится за счет нее! По крайней мере, шаровая молния существует! Не беспокойтесь, если ваша диссертация будет удовлетворять всем моим требованиям, однако комиссия ее не примет, я подам в отставку, и мы покинем к черту этот университет!

Я решил, что Гао Бо является полной противоположностью Чжан Биня, и даже чересчур – я не собирался заниматься чистой теорией. И все-таки мне нравилось, что он мой руководитель.

Я решил использовать перерыв перед началом занятий для того, чтобы съездить в свой родной город и навестить соседей, помогавших мне. Я чувствовал, что в будущем мне вряд ли представится возможность побывать дома.

Когда поезд подходил к вокзалу Тайань, у меня заколотилось сердце, так как я вспомнил рассказ Чжан Биня о физике, наблюдавшем шаровую молнию на пике Юйхуан. Я сошел на полпути и отправился на гору Тайшань.