Текст книги "На службе у войны: негласный союз астрофизики и армии"

Но еще важнее было то, что у себя в Йене они углубились в научные исследования и вскоре снова раздвинули пределы оптической технологии, совершив очередной прорыв в сфере «мирной» оптики, который, впрочем, мог иметь и военные перспективы[225]225
  Сайт фирмы «Цейсс»: «Хотя в 1920-х и в начале 1930-х преобладало производство инструментов для гражданского пользования, Йена никогда не теряла из виду и развитие инструментов военных: ведь тогдашние достижения в области точной механики и оптики были одинаково применимы и в мирных, и в военных целях». The Carl Zeiss Foundation in Jena, www.zeiss.com/ corporate/int/history/company-history/at-a-glance.html#inpagetabs-l.


[Закрыть]. В 1925 году в Мюнхене открылся первый планетарий, оснащенный первым в мире звездным проектором, разработанным и построенным фирмой «Цейсс». В 1930 году первый планетарий, тоже с цейссовским проектором, открылся в Америке, в Чикаго. А в 1933 году, когда под куполами планетариев от Стокгольма до Рима и Москвы публика восхищалась видом звездного неба, созданным проекторами Цейсса, вполне уже ремилитаризованная Германия ясно выразила свое недовольство мерами по ее разоружению, полностью порвав с Лигой Наций, этой высокоморальной общемировой ассоциацией, порожденной Версальским договором.

Что можно сказать о производстве оптического стекла в Америке в военное время? До вступления Соединенных Штатов в войну импорт оптического стекла обходился стране в полмиллиона долларов в год. Компания Bausch & Lomb, его главный местный производитель (четверть акций которой принадлежала Цейссу), едва ли производила тонну оптического стекла в месяц. И все же, вступив в войну, Америка обязалась поставлять союзникам тонну оптического стекла ежедневно. Во времена, когда граждане США отдавали военным свои бинокли, отечественные производители стекла тоже поднажали. Успех был достигнут во многом благодаря государственно-частному партнерству, но в отличие от британского подхода, предполагавшего поэтапное решение проблемы, основанное на добровольном сотрудничестве, американский вариант строился на директивно-вертикальном подчинении.

К концу весны 1917 года Совет национальной обороны направил на предприятия, производящие стекло, ученых из геофизической лаборатории Института Карнеги, специализировавшихся на соединениях кремния (кремний является основным компонентом обычного песка, из которого главным образом и делается стекло). Управление артиллерийско-технической службы Вооруженных сил присвоило научному руководителю этих работ Ф. Е. Райту звание подполковника. Таким образом, армия сама, как выразился позже Райт, взяла на себя роль «суда последней инстанции», что, по его мнению, в условиях войны было «действенной мерой». Итак, армия приняла управление на себя, ученые взяли под козырек, и заводы увеличивали производство всеми возможными средствами, с помощью других правительственных агентств (обычно добровольно, но иногда и с использованием средств принуждения). В условиях жесткого контроля сроков исполнения эксперты делали выбор в пользу «попроще, но побольше» – всего шесть типов стекла, пригодного для большинства инструментов, вместо широкого выбора, погони за инновациями и высоким качеством. Если в сентябре 1917 года США произвели более пяти тонн оптического стекла, то в декабре – уже более двадцати. В 1918 году общий объем производства стекла удовлетворительного качества для снаряжения оптических приборов достиг почти трехсот тонн; две трети этого количества пришлись на долю Bausch & Lomb[226]226
  Совет военной промышленности мобилизовал, координировал и регулировал производство; руководимый в течение последних восьми месяцев войны Бернардом Барухом, он перевел на военные рельсы примерно четверть промышленного производства США. Национальное бюро стандартов разработало новый тигельный материал, который выдерживал температуру плавления бариевого кронгласса; он использовался также и в тестировании стекла и готовых оптических инструментов. Геологическая служба США помогла обнаружить новые источники достаточно чистого кварцевого песка: см. Райт (F. Е. Wright, The Manufacture of Optical Glass), введение и таблица 1.


[Закрыть].

_______________

В ходе Первой мировой войны – в отличие от следующей – воздух поначалу еще не был стратегическим пространством, полем битвы. И еще много десятилетий оставалось до того времени, когда космос станет базой для слежения и разведки. Радио и воздухоплавание были еще в колыбели. Секретный альянс между астрофизиками и военными будет заключен только в преддверии новой мировой войны.

Астрофизика – современная, рожденная на западе ветвь астрономии – не существует еще и полутора столетий. Ее повивальными бабками стали две технические инновации XIX века. Более известная из них, фотография – что буквально означает «светопись» – возникла из проводившихся без особой системы исследований свойств света, связанных с его способностью формировать изображения. Менее известная и более специализированная инновация, спектроскопия – искусство разбивать свет на составляющие его цвета, что дает богатую информацию о его источнике, – произошла из изучения получаемого при помощи призмы солнечного спектра и из открытия, что любое вещество излучает характерную именно для него уникальную комбинацию цветов. Сойдясь вместе, фотография и спектроскопия дали астрономам возможность записывать и анализировать любой свет, который телескоп мог собрать на небе.

Возникновение фотографии в 1830-е и 1840-е годы изменило как базовые правила представления результатов исследований, так и саму концепцию доказательства. Уже давно астрономам требовался убедительный способ регистрации их наблюдений. В XVII и XVIII столетиях они могли лишь рассказывать о том, что видели, писать об этом, сочинять анаграммы или делать зарисовки. Их слушателям приходилось верить их честному слову. Зарисовки были лучшим, что могли предложить ученые, но имели внутренне присущие ограничения. Когда человеческая рука, в которой зажат карандаш, пытается описать реакцию глаза на регистрируемые им фотоны, это описание неизбежно бывает подвержено ошибкам: человеческие существа, особенно сонные, с утомленными глазами, с неодинаковыми художественными способностями, не могут считаться надежными регистраторами. Галилей время от времени пытался обойти эту трудность, используя символы. В его сочинении Sidereus Nuncius («Звездный вестник»), отданном в печать в феврале 1610 года, зарисовки движений Юпитера и его крупнейших лун состоят просто из большого кружка с несколькими точками; звезды он изображал либо шестилучевыми «звездочками» (малых или средних размеров), либо шестиугольными «пряниками» с точкой посредине[227]227
  О рисунках Галилея см. «Sidereus Nuncius, Galileo Galilei (Facsimile)», Museo Galileo VirtualMuseum, catalogue.museogalileo.it/object/GalileoGalileiSidereusNunciusFacsimile.html. Пока Галилей в конце 1630-х не ослеп, его зрение, так же как и его инструменты, пользовалось непререкаемым авторитетом. Однако Иоганн (Ян) Гевелий, астроном и изготовитель телескопов в XVII столетии, не поддался гипнозу Галилеевой репутации. В своей книге о Луне «Селенография» он критикует изображение Луны, данное Галилеем в «Звездном вестнике»: «У Галилея не было достаточно хорошего телескопа, или же он не мог уделить достаточного старания этим своим наблюдениям, или, что наиболее вероятно, он просто был несведущ в искусстве рисования, которое так важно в этом деле – не менее, чем острое зрение, терпение и упорный труд». Ван Хелден (A. Van Helden, Telescopes and Authority…),
  pp. 15–18.


[Закрыть].

Наконец в середине XIX века на помощь пришло объективное регистрирующее устройство – камера. Используя один из многочисленных новых методов светописи, вы могли изобразить земной и небесные миры без искажений, вносимых глазом, рукой, мозгом или личными особенностями наблюдателя. Ваши личные особенности и ограничения больше не имели никакого значения – неважно, пользуетесь ли вы посеребренными хорошо отполированными медными пластинами, обработанными парами йода и ртутных соединений, или стеклянной пластинкой, покрытой желатином.

Один из изобретателей фотографии, Луи-Жак-Манде Дагер, и многие из его первых комментаторов интересовались главным образом искусством, в частности живописью, у которой, как они думали, чудодейственное механическое изобретение будет на службе, а может быть, ее и уничтожит. Один писатель прославлял дагеротипию как вещь «столь же бесценную для искусства, как ткацкий станок и паровая машина для промышленности и как механическая сеялка и паровой плуг для сельского хозяйства»[228]228
  Этот писатель еще говорит вот что: «Художникам не надо отчаиваться; их труд будет так же востребован, как и прежде, но на более высоком уровне: более тонкие категории вкуса и изобретательности будут призваны к действию с большей силой; а механические процессы – сокращены и усовершенствованы. Чем для промышленности и прикладных искусств является химия, тем станет и это открытие для изящных искусств; оно улучшит и облегчит процесс производства, облегчит труд производителя; оно не превзойдет и не заменит творца, но будет помогать ему и стимулировать его» – Spectator, Self-Operating Processes of Fine Art. The Daguerotype: The Museum of Foreign Literature, Science and Art 35 (Mar. 1839), 341–343; текст был помещен в сборнике «Daguerreian Texts: The First Two Years (1839–1840)», Daguerrian Society.


[Закрыть]. Другие доказывали, что фотография знаменует смерть живописи. Скоро фотография фактически освободит художников от всех еще оставшихся у них обязательств фиксировать визуальную реальность, расчистив тем самым широкий путь таким художникам-модернистам, как Гоген, Ван Гог и Пикассо, не говоря уж о ранних фотографах-художниках, как Джулия Маргарет Камерон. В то время как ученые восприняли фотографию как инструмент для сбора данных и устранения субъективного впечатления наблюдателя от явления, художники приняли ее как еще один хороший способ передачи субъективных впечатлений, видений, возникающих в воображении, самой сути своего взгляда на мир.

Среди пионеров и энтузиастов фотографии было несколько выдающихся ученых. Уильям Генри Фокс Тэлбот, который в 1834–1835 годах изобрел светочувствительную бумагу, был обладателем золотой медали Королевского общества по математике и членом Королевского астрономического общества[229]229
  Фокс Тэлбот был также автором первой книги, иллюстрированной фотографиями: The Pencil of Nature (1844–1846).


[Закрыть]. Другой англичанин, сэр Джон Фредерик Уильям Гершель, президент Королевского астрономического общества, в 1839 году пустил в оборот сам термин «фотография». Он же в 1860 году придумал и слово «снимок» (snapshot), ввел в фотографический обиход выражения «позитив» и «негатив», открыл, что гипосульфит натрия – прозванный для краткости «гипо» – можно использовать для закрепления фотографического изображения (то есть для того, чтобы лишить фотоэмульсию чувствительности к свету), познакомился с Фоксом Тэлботом, переписывался с Дагером – в общем, с самого начала настолько глубоко погрузился в занятия новоизобретенной техникой светописи, что теперь тоже считается одним из изобретателей фотографии.

В первые месяцы существования фотографии еще большим влиянием, чем сэр Джон Гершель, пользовался французский астроном и физик Франсуа Араго, директор Парижской обсерватории, секретарь Французской академии наук и после революции 1848 года временно исполнявший в правительстве обязанности министра по делам колоний и военного министра. Он был еще и знаменитым публицистом. 7 января 1839 года, действуя в роли представителя и научного консультанта Дагера, Араго выступил в Академии с сообщением об изобретении дагеротипии. Это был волнующий момент для науки, искусства, коммерции, национальной гордости и многого другого. «Мсье Дагер, – сказал Араго, – изобрел особые покрытия, на которых оптическое изображение оставляет идеальный отпечаток, – покрытия, на которых каждая черточка объекта визуально воспроизводится с невероятной точностью и тонкостью, вплоть до мельчайших деталей».

Араго также утверждал, что новой технике «суждено вооружить физиков и астрономов исключительно ценными методами исследований». Вместе с двумя известными физиками того времени Араго пытался – правда, неудачно – получить изображение Луны, направив лунный свет на экран, покрытый хлоридом серебра. Тогда, по настоянию нескольких членов Академии, Дагер сумел все же «спроецировать изображение Луны, построенное самой обыкновенной линзой, на одну из своих специально подготовленных пластинок, на которой оно оставило отчетливый белый отпечаток», и таким образом стал «первым, кто произвел вполне различимое химическое изменение при помощи световых лучей от спутника Земли»[230]230
  Араго (Arago, Fixation des images…): p. 6; Вокулер (G. de Vaucouleurs, Astronomical Photography), pp. 13–16. Двумя сотрудниками Араго в эксперименте по фотографированию Луны были Пьер-Симон Лаплас и Этьен-Луи Малюс (участвовавший во вторжении Наполеона в Египет). Дагера поощряли и стимулировали в его работе три знаменитых физика и астронома – Араго, Жан-Батист Био и Александр фон Гумбольдт, – которых де Вокулер называет «тремя его (Дагера) доверенными лицами в стенах Академии».


[Закрыть]. На современного человека это изображение не произведет большого впечатления, но для зрителя середины XIX века оно было поистине потрясающим. Любой, кто имел какое-то представление о химии или физике, теперь бросился экспериментировать с дагеротипией.

В начале июля от имени комиссии, уполномоченной оценить целесообразность предоставления Дагеру пожизненной правительственной пенсии в обмен на его разрешение представить его открытие миру, Араго докладывал палате депутатов, что дагеротипия по потенциальному разнообразию и значению своих приложений встанет в один ряд с телескопом и микроскопом:

Мы без колебаний заявляем, что химические реагенты, открытые г-ном Дагером, ускорят прогресс одной из тех наук, которые в наибольшей степени делают честь человеческому духу С помощью нового метода физик сможет отныне перейти к определению абсолютной интенсивности света; он будет в состоянии сравнить различные виды света по производимому ими относительному действию. Если явится необходимость, одна и та же фотографическая пластинка даст ему представление об ослепительности лучей Солнца, в триста тысяч раз более слабых лучей Луны или лучей, посылаемых звездами[231]231
  Араго (F. Arago, Report), pp. 21–22. Подобные утверждения еще раз были высказаны Араго месяц спустя: Араго (F. Arago, Le daguerreotype), pp. 18–22.


[Закрыть].

К 19 августа вопрос о пенсии Дагеру был решен положительно и Араго объявил обо всех деталях процесса. Теперь любой желающий овладеть дагеротипией мог просто следовать инструкциям[232]232
  О британской стороне этой истории, см. Вуд (R. D. Wood, The Daguerreotype Patent…), pp. 53–59.


[Закрыть].

Первый впечатляющий дагеротип небесного тела появился в начале 1840 году. Это изображение Луны диаметром в один дюйм получил с экспозицией в 20 минут с крыши здания в Нью-Йорке физико-химик Джон Уильям Дрэпер. В 1845 году, экспонируя посеребренную пластинку в течение всего одной шестидесятой доли секунды, два французских физика – Леон Фуко и Арман Ипполит Луи Физо – получили вполне приличный снимок Солнца. В 1850 году два бостонца – Джон Адамс Уиппл, профессиональный фотограф, и Уильям Крэнч Бонд, первый директор обсерватории Гарвардского колледжа, дагеротипировали Вегу, шестую по яркости звезду ночного неба, экспонируя свою пластинку сто секунд. На следующий год другой профессиональный фотограф, Иоганн Юлиус Берковски, совместно с директором Королевской обсерватории в Кёнигсберге (Пруссия), получил с экспозицией в восемьдесят четыре секунды дагеротип полного солнечного затмения. Астрофотография уверенно начала свой путь.

Тем временем изобретатели упорно работали над тем, чтобы сделать процесс фотографирования более удобным и простым. На протяжении нескольких лет одноразовый позитивный дагеротип сделался анахронизмом – его сменила стеклянная пластинка, покрытая светочувствительной эмульсией, фиксированное изображение на которой было негативным. Это нововведение открыло новую эру фотографической воспроизводимости. В 1880 году на смену ручным работам по изготовлению светочувствительных пластинок и пленок пришла механизация: в Рочестере, штат Нью-Йорк, открылась компания Eastman Dry Plate & Film Company. К концу этого десятилетия фотография стала необходимым инструментом каждого астронома[233]233
  «Несмотря на эти быстрые успехи, большинство профессиональных астрономов пренебрегало фотографией. Фотографические процессы, использовавшиеся в те времена, были токсичными, неточными и неэффективными» – см. Хиршфелд (A. W. Hirshfeld, Picturing the Heavens), p. 38. Два из многих прекрасных обзоров раннего периода астрономической фотографии: Вокулер (G. de Vaucouleurs, Astronomical Photography) и Ланкфорд (J. Lankford, The Impact of Photography…), pp. 16–39. О воспроизводимости см. эссе Walter Benjamin «The Work of Art in the Age of Mechanical Reproduction», 1937.


[Закрыть].

___________________

По сравнению с фотографией спектроскопия – вторая «повивальная бабка» астрофизики – может показаться слишком мудреным предметом, доступным лишь посвященным. Ее рождение не было отмечено торжественными фанфарами и восхищенными газетными публикациями.

Как только телескоп сделался стандартным инструментом астронома, множество людей стало тратить огромное количество времени на поиски на небе еле заметных световых пятнышек. Эти пятнышки наносили на карты, оценивали их яркость и цвет, вносили во все более и более пухлые каталоги звезд, туманностей и комет. Работа казалась неисчерпаемой. Но ни одна звездная карта ничего не говорит о том, из чего состоят звезды, каков их «жизненный цикл», как они развиваются. Для того чтобы это понять, надо знать особенности химии и физики звезд. Вот тут-то на сцену и выходит спектроскопия.

Каждый химический элемент, каждая молекула – каждый атом кальция или натрия, каждая молекула метана или аммиака, неважно, в каком месте Вселенной эта частица находится, – поглощает и излучает свет одним только ей присущим образом. Каждый электрон в атоме кальция и каждая электронная связь между атомами в молекуле метана совершают точно такие же колебания и вибрации, как соответствующий электрон и электронная связь в любом другом атоме кальция или молекуле метана, и при каждом таком колебании или вибрации поглощается и излучается ровно одно и то же количество энергии. Эта энергия проявляется во Вселенной как свет с определенной длиной волны. Соедините вместе все колебания электронов в атоме или молекуле, и вы получите их электромагнитную «подпись», их собственную и уникальную разноцветную радугу. Спектроскопия и есть способ, которым астрофизики регистрируют и анализируют эту радугу.

Предыстория спектроскопии начинается с 1666 года, когда Исаак Ньютон показал, что видимый «белый» солнечный свет, если его пропустить через призму, разделяется на непрерывный спектр из семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового (школьники запоминают эту последовательность с помощью предложения «каждый охотник желает знать, где сидит фазан»). На протяжении пары следующих столетий исследователи на нескольких континентах шли по следам Ньютона. В 1752 году шотландец Томас Мелвилл обнаружил, что, когда он сжигал щепотку морской соли (то есть натрия) и направлял свет этого пламени через щель на призму, на выходе он получал четкую ярко-желтую линию; спустя два с половиной века натрий станет главным ингредиентом желтых уличных газовых фонарей. В 1785 году житель Пенсильвании Дэвид Ритенхауз придумал способ получать спектры без помощи призмы: экран, сделанный из натянутых волосков, плотно уложенных параллельно друг другу и образовывающих ряд щелей, тоже разлагал пучок света на составляющие его лучи с разными длинами волн. В 1802 году англичанин Уильям Хайд Волластон нашел, что спектр Солнца содержит не только семь цветов, увиденных Ньютоном, но и семь темных линий или промежутков между ними. Стало понятно, что видимый свет содержит большой объем скрытой информации. К этому добавились сделанные двумя годами раньше открытия инфракрасных и ультрафиолетовых лучей: оказалось, что и сам свет может быть скрытым от человеческого зрения.

Еще лет десять спустя Йозеф фон Фраунгофер, немецкий физик и первоклассный стекловар, посвятивший свою жизнь изготовлению объектива настолько свободного от искажений, насколько это вообще возможно, произвел прорыв в исследовании спектра Солнца. В 1814 году он решил поместить перед объективом призму и посмотреть, что получится, если пропустить солнечный свет через обе эти среды. Он увидел сотни темных спектральных линий, еще более темных, чем те, что в 1802 году наблюдал Волластон. В экспериментах с разными сортами стекла, которыми Фраунгофер занимался в течение следующих нескольких лет, эти линии в спектре всегда оставались на одних и тех же позициях. Сегодня в солнечном спектре известны десятки тысяч «фраунгоферовых линий». Они темные потому, что свет, который должен был бы заполнить спектр на этих длинах волн, поглощается более холодными, расположенными на больших высотах внешними слоями атмосферы Солнца. И наоборот, некоторые яркие линии, обнаруживаемые в спектрах раскаленных газов в лабораторных экспериментах, появляются в результате того, что на этих длинах волн происходит излучение, а не поглощение света.

Но Фраунгофер не ограничился тем, что прилежно зарисовал систему линий в солнечном спектре. Он еще заметил, что положение двух ярких желтых линий в спектре раскаленного натрия точно соответствует положению двух наиболее заметных темных линий солнечного спектра. Больше того, он обратил внимание на то, что спектр Солнца очень похож на спектры солнечного света, отраженного от планет. С другой стороны, оказалось, что не только Солнце, но и каждая яркая звезда имеет свою собственную, отличную от всех других, картину линий. Так что можно, пожалуй, сказать, что Фраунгофер сделал первый настоящий спектроскоп.

Свет всегда был предметом жарких споров и передовых исследований. На протяжении большей части XIX века его фундаментальная природа ускользала от ученых. Состоит ли он, как утверждал Ньютон, из корпускул или из волн? Распространяется ли он в заполняющей все пространство податливой невидимой среде? С какой скоростью? Связан ли он с электричеством? С магнетизмом? В середине XIX века спектроскопия еще не существовала как самостоятельная наука, но вскоре стала таковой – в основном благодаря сотрудничеству двух профессоров Гейдельбергского университета, физика Густава Кирхгофа и химика Роберта Бунзена (который, кстати, лишь усовершенствовал, но вовсе не изобрел бунзеновскую газовую горелку). В конце 1850-х они занялись

общей работой, которая не дает нам обоим покоя. <…> Найдено средство определять состав Солнца и неподвижных звезд с той же точностью, с которой мы определяем присутствие серной кислоты, хлора и т. д. с помощью наших химических методов. Этим методом состав субстанций на Солнце можно определять столь же легко, как и на Земле[234]234
  Письмо Бунзена сэру Генри Роскоу от 15 ноября 1859 года, цит. по Уикс и Лестер (М. Е. Weeks and Н. М. Leicester, Discovery of the Elements), p. 598.


[Закрыть].

В 1859 году Бунзен и Кирхгоф придумали способ накладывать спектр света, испускаемого натриевой лампой, на спектр солнечного света, подтвердив при этом подозрения Фраунгофера о связи между двумя замеченными им в спектре Солнца темными линиями и двумя ярко-желтыми линиями натрия. Отныне и навсегда была установлена связь между лабораториями химиков и веществом, заполняющим самые дальние уголки Вселенной. За последовавшие несколько лет, сжигая различные вещества на бунзеновской горелке и пропуская свет этого пламени через спектроскоп собственной конструкции,

Кирхгоф и Бунзен методически регистрировали системы линий, создаваемых известными элементами, открыли несколько новых и дали возможность своим ученикам и другим исследователям открывать их еще и еще.

Когда Бунзен и Кирхгоф в 1860 году начали публиковать результаты своих трудов, незадолго перед этим скончавшийся французский философ Огюст Конт, наверно, перевернулся в гробу: в 1835 году во втором томе своего шеститомного «Курса позитивной философии» он без тени сомнения провозгласил невозможность получения какой-либо химической информации о звездах (получение физической информации он, правда, допускал, но в крайне ограниченном объеме):

Мы понимаем возможность определения их формы, расстояний до них, их размеров и движений; в то же время мы никогда при помощи какого бы то ни было метода не узнаем ни их химического состава, ни минералогической структуры, ни, тем более, природы каких-либо высокоорганизованных существ, которые, возможно, обитают на их поверхности, <…> Я настаиваю на своем мнении, что любое представление об истинной температуре на звездах будет навсегда скрыто от нас[235]235
  Приведено в переводе на английский язык у Хирншоу (J. Hearnshaw, Auguste Comte’s Blunder), p. 90.


[Закрыть].

__________________

Если бы Конт оказался прав, астрофизики не существовало бы. Но вскоре после выхода в свет второго тома его главного сочинения спектроскопические открытия, касающиеся космических окрестностей Земли, начнут лавинообразно умножаться. Скоро спектры можно будет уже не только наблюдать, но и фотографировать, несмотря на трудности, связанные с тем, что на любой длине волны надо собрать достаточно фотонов, чтобы линия зарегистрировалась на фотоэмульсии. Астрофотографы будут снимать ранее невиданные и даже непредставимые атрибуты далеких небесных тел. За тридцать лет до его получения на Земле в спектре Солнца будет открыт и назван в честь греческого бога Солнца Гелиоса новый элемент гелий. И в 1887 году – спустя сорок лет после того, как два бостонца в течение ста секунд дагеротипировали Вегу, – два брата-француза, Поль-Пьер и Матье-Проспер Анри, потратят всего 20 секунд, чтобы сфотографировать звезду, в десять тысяч раз более слабую[236]236
  Вокулер (G. de Vaucouleurs, Astronomical Photography), pp. 35, 49– У инструмента братьев Анри была апертура 13 дюймов. Чтобы сфотографировать звезду 10-й величины, им требовалось 20 секунд; для 16-й величины нужна была экспозиция в восемьдесят минут. В 1885 году, применяя длинные экспозиции, братья Анри открыли туманность вокруг Плеяд, никем до тех пор не замеченную, хотя эта область неба тщательно исследовалась астрономами в течение десятилетий. См. также: «Obituary Notices: Associate: Prosper, Henry», Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 64 (Feb. 1904), 296-98.


[Закрыть].

В апреле 1887 года созванный Французской академией наук Астрографический конгресс, на который прибыли ученые из девятнадцати стран, зарегистрировал официальный брак фотографии и астрономии. За девять дней, проведенных в Париже, делегаты договорились об организации международной кампании: на основе двух главных принципов – использования стандартных инструментов и стандартной методики – не только получить полную фотографическую карту неба, но и составить точный каталог двух миллионов звезд. Это была амбициозная задача – ведь среднее количество видимых невооруженным глазом звезд ненамного больше 6000. В качестве стандартного инструмента был выбран тот, что разработали братья Анри. Уже на следующий год американский астроном, физик и пионер воздухоплавания Сэмюэль П. Лэнгли напечатал книгу «Новая астрономия». Правда, это название понравилось не всем. Как писал один педантичный астрофизик XIX века, «новая астрономия, в отличие от старой, которой мы обязаны умению плавать по морям, предвычислять приливы и ежедневно измерять время, не может похвалиться никакой материальной пользой, которую мы могли бы извлечь из нее для наших ежедневных потребностей»[237]237
  Сэмюэль Лэнгли был первым обладателем медали Генри Дрэпера и основателем Смитсонианской астрофизической лаборатории. О новизне и приведенном высказывании сэра Уильяма Хаггинса см. Мидоуз (A. J. Meadows, The New Astronomy), pp. 59, 70.


[Закрыть].

Новой астрономии понадобился новый журнал и новая организация. В 1895 году вышел первый номер «Астрофизического журнала, международного обзора спектроскопии и астрономической физики» (The Astrophysical Journal). Спустя четыре года несколько групп исследователей неба объединилось в Астрономическое и астрофизическое общество Америки. Под усеченными названиями – «Астрофизический журнал» и Американское астрономическое общество – они процветают и сегодня.

___________________

У нас, современных астрофизиков, в распоряжении телескопы, которые собирают в 70 000 раз больше света, чем труба Галилея, и спектрометры, способные зарегистрировать присутствие водорода в галактике, отстоящей от нас на несколько миллиардов световых лет. Мы вооружены множеством вспомогательных инструментов и методов: адаптивной оптикой, цифровыми приемниками, суперкомпьютерами, устройствами, которые экранируют ослепительный свет материнских звезд и позволяют зарегистрировать обращающиеся вокруг них планеты, методами отделения сигнала от шума. Но при всех инновациях, при всей сложности технологий перед астрофизиком XXI века стоит все та же главная и столь же трудная, как и прежде, задача, которую решал и Галилей: собрать максимальное количество света от исключительно слабого и далекого объекта, а затем извлечь из этого света как можно больше информации. Различие заключается в том, как именно современный астрофизик – и современный военный – обрабатывает собранный им свет.

Почти все, что нам известно о природе и поведении объектов Вселенной, астрофизики получают из анализа света. Большинство космических объектов и событий, которые мы наблюдаем, материализовались очень давно, и свет, который собирают наши телескопы, пришел на Землю после долгого – до 13 миллиардов лет – пути во Вселенной. Наблюдаемая Вселенная простирается почти на 900 000 миллиардов километров, а общие ее размеры еще намного больше. Астрофизики обречены на непреодолимый отрыв от объектов своего исследования – большинство этих объектов навсегда останутся вне пределов досягаемости; с Земли их в лучшем случае, хоть и с огромным трудом, можно только разглядеть. Их нельзя воссоздать в лаборатории, они извергают колоссальную энергию, и они недоступны воздействию. В подавляющем большинстве случаев они могут наблюдаться только ночью. Крайне непросто достичь их в их естественной среде, а если они находятся вне Солнечной системы, с ними пока вообще невозможно войти в соприкосновение или оставить на них какие-то следы. Хоть мы и зачарованы космосом, у нас нет никакой надежды завладеть им из-за безбрежных пространств, которые для этого надо преодолеть: даже когда мы просто хотим узнать что-нибудь о движениях звезды, мы анализируем не саму эту звезду даже не ее изображение, даже не спектр света, из которого состоит изображение этой звезды, а только смещения картины полос в этом спектре. Непростой путь.

Поэтому астрофизикам пришлось овладеть приемами нелинейного мышления, методами получения косвенных решений. Стать учеными и вообще специалистами по решению трудных задач. Но физики могут построить еще большую вакуумную камеру или ускоритель частиц. Химики могут очистить ингредиенты реакции, изменить температуру, применить новый катализатор. Биологи могут экспериментировать с организмами, рожденными и выращенными в лаборатории. Врачи могут задавать вопросы своим пациентам. Специалисты по поведению животных могут часами наблюдать за развитием отношений в группах их любимцев. Геологи могут исследовать овраги или добывать образцы пород. И только астрофизикам приходится искать другие пути, никогда не забывая о том, что мы лишь пассивная сторона в этой «игре в одни ворота».

Однако иногда мы прерываем уединение в наших лабораториях и кабинетах и возвращаемся в этот мир, становясь при этом несколько более агрессивными – благодаря взаимовыгодному сотрудничеству с военными. Множество значительных достижений в нашем понимании Вселенной оказалось побочным продуктом государственных инвестиций в средства ведения войны, так же как множество новейших инструментов разрушения стали результатом прогресса в астрофизике.

Как социальная группа астрофизики не разделяют милитаристского подхода к решению проблем. Редко можно увидеть астрофизика, который рассуждает примерно так: «о’кей, я сделаю то-то и то-то, и когда-нибудь этим смогут воспользоваться военные» или «надеюсь, военные сделают то-то и то-то, а я когда-нибудь этим воспользуюсь». Нет, связь здесь более фундаментальная, она глубже скрыта в природе астрофизики и возможностей астрофизических инструментов. Космос – наше поле деятельности – это новая высота, новый командный пункт, новый фактор военной силы, новая сфера контроля – хотя вообще-то не такая уж и новая. Космос сделался политизированным и милитаризованным с момента начала гонки за выход в него.

Постоянно возникающие взаимосвязи между трудами небесными и военными не остались незамеченными ни учеными, ни политическими аналитиками. В своей вышедшей в 1981 году книге «Космические открытия» Мартин Харвит, бывший в 1987–1995 годах директором Смитсоновского Национального музея авиации и космонавтики[238]238
  Харвит оставил свой пост под политическим давлением в мае 1995 года: причиной его отставки были возражения против выставки, планируемой по случаю пятидесятой годовщины атомной бомбардировки Хиросимы. В число экспонатов выставки предполагалось включить материалы о последствиях бомбардировки. Острая критика со стороны некоторых общественных движений, в том числе «Американского легиона» и «Ассоциации ВВС», привела к тому, что выставка не состоялась. См. Галлахер (Е. J. Gallagher, History on Trial), www.lehigh. edu/%7Eineng/enola.


[Закрыть], отмечает пять поворотных точек в истории астрономии: изобретение телескопа, рождение астрономии космических лучей, радиоастрономии, рентгеновской астрономии и, наконец, бывшее тогда свежей новостью открытие удаленных гамма-вспышек. Из всего этого только первые шаги радиоастрономии не имели никакого отношения к военным делам. Далее Харвит указывает, что открытия новых явлений часто происходили с использованием оборудования, изначально предназначенного для военных нужд. Британский политолог Майкл Дж. Шин высказывает сходные мысли в своей книге 2007 года «Международная космическая политика»: «Космос всегда был милитаризован. Милитаристские соображения лежали в основе первых попыток выхода в космос. И сегодня ситуация ничуть не изменилась»[239]239
  Харвит (М. Harwit, Cosmic Discovery), рр. 13–17, 20; Шин (М. J. Sheehan, The International Politics…), p. 2.


[Закрыть].

Много написано о создании атомной бомбы. Отношения между физикой и войной ясны: политический лидер и генерал хотят создать угрозу для врага или уничтожить его; разрушение требует энергии; физик – эксперт по вопросам материи, движения и энергии. Бомбу изобретает именно физик. Но, чтобы поразить цель, необходимо указать ее точное местоположение, однозначно ее идентифицировать и отслеживать, если она движется. Здесь в игру вступает астрофизика. Астрофизики в ней не являются ни главными действующими лицами, ни их сообщниками – они играют роль пособников войны. Мы не проектируем и не изготовляем бомбы. Мы не рассчитываем величину ущерба, который нанесет взрыв бомбы. Мы занимаемся расчетом того, как звезды нашей галактики саморазрушаются путем термоядерных взрывов, – и эти вычисления могут помочь тем, кто разрабатывает и делает термоядерные бомбы.

Сфера нашей деятельности огромна. Мы понимаем в траекториях и орбитах, и поэтому без нас не обойтись при запусках и космических кораблей, и космического оружия. Мы мастера в искусстве и технике анализа изображений, особенно на пределе чувствительности аппаратуры, – и вот наши методы оказываются жизненно необходимыми для наведения на цель и интерпретации размытых и искаженных изображений. Мы разбираемся в отражении и поглощении света, поэтому на наших работах основана вся индустрия «самолетов-невидимок». Мы можем отличить астероид от спутника-шпиона по разности длин волн света, который они поглощают и отражают. Мы можем распознать – по их излучению – молекулы, из которых состоят те или иные небесные тела. Мы сможем первыми заметить вторжение пришельцев, если они внезапно появятся вблизи нашей планеты. Мы умеем распознавать спектральные признаки естественных явлений: столкновений, взрывов, ударов, магнитных бурь, ударных волн и звуковых хлопков – и способны отличить эти признаки от искусственно вызванных явлений, возможно, опасных и катастрофических.