Текст книги "Наука в курьезах. Истории о необычных открытиях"

Шкатулка с секретом

Погода – благодатная тема для разговоров, особенно когда не о чем больше поговорить. Так давайте поговорим о погоде, но совсем по другой причине.

«Атмосферное давление 760 миллиметров ртутного столба», – длинноногая красавица сообщает нам с телеэкрана прогноз на завтра. И мы радуемся: зонтик не понадобится, денёк будет отличным! Всё это стало возможным благодаря кому итальянцу по имени Эванджелиста Торричелли.

Торричели прославился тем, что открыл… ничто. Пустоту, вакуум! До этого считалось, что «природа не терпит пустоты» – сам Аристотель был в этом уверен. А Торричелли сумел доказать, что она есть.

Эванджелиста Торричелли прожил недолгую, но богатую событиями жизнь. В молодости ему очень повезло в том, что его рукописи попали к Галилео Галилею (тому самому, который на самом деле не говорил «И всё-таки она вертится»), а главное, повезло в том, что Галилей их прочёл. И нашёл работы такими талантливыми, что сразу пригласил молодого учёного к себе.

Их совместная деятельность продолжалась всего три месяца: Галилею, увы, оставалось жить ровно столько. Но и тут Торричелли повезло (если можно так выразиться в данном случае) – именно ему великий герцог Фердинанд II предложил занять освободившуюся должность в университете, именно ему Галилей завещал перед смертью свои труды. В этих трудах многое было посвящено как раз атмосфере, и ученику оставалось всё до конца «обмозговать», продумать эксперимент и успешно провести его. Помните картинку знаменитого опыта Торричелли из учебника физики – трубка, чашка? Вот и оно, атмосферное давление.

Всё, что ни делал Торричелли, со временем разрасталось до невероятных размеров: трубка положила начало гидравлике и метеорологии (и прогнозам погоды, кстати); содружество нескольких учёных – коллег Торричелли – переродилось в известную Флорентийскую академию опыта. И ещё одно великое достижение было у него. Но стало оно великим секретом, который он унёс с собой в могилу.

Во Флоренции, в Музее истории науки хранится линза, сделанная Торричелли собственноручно. «И ангел был бы не в состоянии изготовить лучших сферических зеркал!» – такую хвастливую строчку нашли в его записях. Может быть, учёный просто пошутил? Этого вполне можно было ждать от такого весельчака и завсегдатая винных погребков! Но когда линзу, пролежавшую триста лет, проверили интерференционным способом, выяснилось, что насчёт ангела всё правда.

Способ проверки заключается в том, что линза кладётся на образец и вокруг точки соприкосновения появляются кольца, по форме которых судят о качестве оптики. Всё бы ничего, но метод этот был открыт никак не во времена Торричелли, не в семнадцатом веке, а уже в девятнадцатом. Выходит, учёный знал о нём?

«К крайнему моему сожалению, я не могу раскрыть мой секрет, так как великий герцог предписал мне молчать о нем…» – говорил Торричелли. Так оно по-видимому и было: Фердинанд щедро наградил Торричелли за открытие золотой цепью и медалью «За доблесть», но велел молчать. И тот молчал.

Уже лёжа на смертном одре (всего в 39 лет!), он послал к герцогу за шкатулкой, запирающейся на замок. Потом, оставшись наедине со своим душеприказчиком, указал ему, где хранятся рукописи, касающиеся изготовления линз. Документы были спрятаны в шкатулку, шкатулка заперта и отослана обратно герцогу, так серьёзно отнёсся Торричелли к своей тайне за семью печатями.

С годами заветная шкатулка потерялась. Когда издавали рукописи учёного, то среди них не было той самой, секретной. До сих пор неизвестно, где она и что конкретно в ней содержалось. Как неизвестно и то, где похоронен великий флорентиец, сумевший воспользоваться идеей, до которой оптика доросла только триста лет спустя…

Зато открытие вакуума быстро нашло своё признание. Отто фон Герике, бургомистр немецкого города Магдебург, сделался горячим поклонником Торричелли и сам проделал немало «фокусов» с пустотой. Особенно знамениты магдебургские полушария: это было настоящее шоу, когда на глазах у целой улицы две восьмёрки лошадей так и не смогли разъединить половинки металлического шара, из которого выкачали воздух.

Демонстрация опыта с магдебургскими полушариями

Сказка о трёх невесомых

В нашем представлении пустота – это когда ничего нет. А когда ничего нет, это мало кому нравится. Должно же быть хоть что-нибудь! Потому приходится это «что-нибудь» придумывать самим. Примерно и так рождаются гипотезы!

У гипотезы есть шанс превратиться в теорию, если она подтвердится фактами. Но далеко не каждая из них удостаивается такой чести, потому что гипотеза чаще всего похожа на сказку: так же красива, захватывающа и так же неправдива.

Но сказка ложь, да в ней намёк! Поэтому слушайте… Давным-давно появились на свет три красивых гипотезы о невидимых и невесомых субстанциях. Несмотря на их невесомость, роли им предназначались очень даже весомые. А звалась эта троица очень красивыми именами: эфир, флогистон и теплород.

Эфир придумали первым. Ещё в античности всё окружающее удобно делили на четыре стихии: землю, воду, воздух и огонь. И всё было просто и понятно – до поры до времени. А потом Аристотелю понадобилось добавить некий «пятый элемент» в мировое пространство, которое казалось ему без этого элемента каким-то незаконченным. С его лёгкой руки эфир пронизал собою и землю, и воду, и воздух, и огонь, и с того времени поселился в науке надолго. Кардинально менялись мнения относительно его свойств и вообще того, зачем он нужен, но поскольку никто его не отменял, жил он себе и жил.

Гипотеза эфира оставалась бы гипотезой, если бы не начались попытки его обнаружить. Вот уж и Ньютону пришёл черёд задаться вопросом: если его закон тяготения работает, то чем при этом занят эфир?

«Гипотез не измышляю!» – уверял Ньютон, предпочитающий сказкам быль. Но несмотря на убеждения, ему всё-таки пришлось придумать гипотезу, по которой эфир проникает сквозь все тела и стремится к Земле, увлекая их за собой. Вроде бы, понятное объяснение тяготению, если бы не один нюанс: эфир должен тогда устремляться и ко всем остальным телам, а не только к Земле. Придумывать гипотезу о том, почему так происходит, было для Ньютона уже чересчур. Он высказывался то за эфир, то против – словом, непростые у них были отношения. И эфир продолжал своё победное шествие дальше сквозь века.

Он сделался подходящей средой для электричества, магнетизма, передачи света. Его поклонниками были Гюйгенс и Лоренц, Кельвин и Менделеев; его воспевали в стихах как нечто грандиозное и прекрасное.

 
Нет меры и предела нет
Эфиру, коим мир одет.
 

Это строчки Вильгельма Кюхельбекера. Увы, предел всё-таки наступил. Началом конца послужило предположение Пуанкаре о том, что эфир если и есть, то обнаружить его не удастся. Что за субстанция такая – ни взвесить, ни измерить! Теория относительности Эйнштейна поставила в этом вопросе довольно жирную точку, и скоро гипотеза была признана ошибкой.

Но эфир не собирался сдавать позиции так легко! Нет-нет да и проскальзывал он, всепроникающий, в людские умы. Так в 1931 году в Большую Советскую Энциклопедию просочилась статья под названием «Эфир мировой», где оный рассматривался как ещё не решённая физикой проблема. Над статьёй весело посмеялись в ленинградском Физтехе, после чего редакция энциклопедии получила ироничную фототелеграмму (это такой предок факса), подписанную Ландау, Гамовым и ещё несколькими физиками: «Прочитав Ваше изложение в 65-м томе, с энтузиазмом приступаем к изучению эфира. С нетерпением ждём статей о теплороде и флогистоне». Текст сопровождался карикатурой: авторы изобразили ночной горшок с надписью «эфир» среди мусора на помойке. Шутникам потом здорово досталось по партийной линии, но эфир всё же был выброшен из науки окончательно.

А наша сказка продолжается, и в ней появляются новые герои. А также старые – снова ирландец Роберт Бойль. Кто вспомнит закон Бойля – Мариотта, тому «пятёрка»! Судя по этому закону, Бойль довольно быстро разобрался в газах и ни в какое существование эфира не верил. Но с твёрдыми телами дело обстояло хуже, особенно когда их поджигали. Объяснить, что с ними в это время происходит, всегда было сложно (и вообще огонь с незапамятных времён внушал мистический страх). Поэтому, когда придумали ещё одну невесомую и незримую субстанцию – флогистон, отвечающий за горение, Бойлю она вполне пришлась по душе.

Флогистон по-гречески означало воспламеняемый. Эта «огненная материя» должна была прятаться во всех горючих веществах и выделяться при сжигании. Всё опять-таки очень просто: возьмём дерево; дерево есть зола плюс флогистон; развели костёр, флогистон вышел, зола осталась!

Придумал эту удобную штуку немецкий химик и врач Георг Эрнст Шталь. А развенчал знаменитый Антуан Лавуазье, доказав, что главная роль в сжигании принадлежит всё-таки кислороду.

Георг Эрнст Шталь (1659–1734)

Но Лавуазье не был бы Лавуазье, если бы проделал всё это тихо и скромно. Напротив, он созвал к себе множество гостей и устроил над несчастным флогистоном и его автором показательный судебный процесс. Сам хозяин и ещё несколько человек нарядились судьями, «обвиняемого» загримировали под Шталя, а одному молодому юноше досталась роль Кислорода и право зачитать приговор. Флогистон был приговорён к смерти путём сожжения (какая ирония), и жена Лавуазье, наряженная в хитон, привела приговор в исполнение – бросила книгу Шталя в камин.

Между тем Лавуазье ещё не знал, что умерщвив флогистон, он при всех своих заслугах сам сделается автором новой нелепой гипотезы – о теплороде.

Теплород в нашей невесомой троице самый младший, родившийся появился позже всех. Объяснял он собою процессы нагревания и охлаждения: если тело является теплым, то это значит, в нём больше теплорода, если оно остывает – содержание теплорода в нём уменьшается. «Теплород может пройти даже через стекло», – писал Роберт Бойль, которого теперь вполне устраивал теплород, как до этого флогистон.

С теплородом распрощались в конце девятнадцатого века, без показательных судов. Всего лишь установили, что существуют молекулы и их движение.

«Горячительные» волны

Чтобы подогреть обед, никакой теплород в наши дни не нужен. Открыл дверцу микроволновки, сунул тарелку и через минуту готово, приятного аппетита! А начиналась история СВЧ-печей с того, что изобретатель Перси Лебарон Спенсер однажды остался без обеда.

Какая работа без хорошего перекуса? Шоколадный батончик всегда был припасён в кармане у Спенсера: не получишь вовремя калорий – много не изобретёшь.

Хотя на этот раз Спенсер не собирался ничего изобретать, он был занят своей работой в компании Raytheon Corporation, где трудился инженером. С трудоустройством Спенсеру, можно сказать, повезло, потому что образования у него не было практически никакого (рано осиротевший, он даже школу толком не окончил, правда, это не помешало ему получить в своей жизни сто пятьдесят патентов). Хозяин фирмы разглядел в молодом инженере оригинальный ум, и не ошибся.

Компания занималась научно-техническими разработками в области радиоэлектроники. Начинали с радиоприёмников, но времена наступили тревожные и главными клиентами компании сделались военные. Министерство обороны Великобритании из соображений безопасности решило производить радиолокаторы в США, и Raytheon получила заказ на изготовление их основного компонента – магнетронов.

Благодаря таланту Спенсера производство магнетронов росло с удивительной скоростью: если раньше в день выпускалось от силы семнадцать штук, то теперь – больше двух тысяч! Но всё когда-нибудь заканчивается, закончилась и война. Пришло время придумывать что-то новое, мирное, причём довольно быстро. Потенциал у компании был большой, и все дружно занялись поиском новых идей.

О микроволнах к тому времени уже было известно. Их пытались использовать для сушки табака, древесины, мануфактуры, но Спенсеру пришла в голову идея получше.

Потом он рассказывал всем, что это случилось во время обычных испытаний магнетрона в лаборатории. Вернее, по их завершению, когда Спенсер собирался подкрепиться после тяжких трудов и полез в карман за шоколадным батончиком. Шоколадка оказалась расплавленной.

Никакого источника тепла поблизости не было, и Спенсеру оставалось только одно – грешить на излучение от магнетрона. Тут-то и родилась идея приспособить воинственное изделие для гражданских целей, а именно для разогрева продуктов. Но сначала нужно было во всём хорошенько убедиться. Прихватив авоську, Спенсер помчался в гастроном… Зёрна кукурузы перед излучателем запрыгали и превратились в великолепный попкорн, а сырое яйцо завибрировало да и взорвалось, облепив испытателя вязким желтком. Картофель, индейка и готовые сэндвичи прошли экзамен успешно.

В общем, хозяину фирмы идея понравилась. Оценив возможности новинки, он решил открыть направление по разработке печей на основе микроволн. Разогревать пищу в три раза быстрее, чем обычно, и без возни с маслом и сковородками – да это просто мечта хозяек! Но первыми покупателями стали не хозяйки, а снова военные. Может быть, потому, что печка весила около 300 кг, была размером с добрый холодильник и стоила как добрый автомобиль? Но в армейских столовых, в самолётах и на кораблях это было вполне применимо. И название первому изделию тоже дали милитаризованное – Radarange, чтобы подчеркнуть серьёзность разработки. А хозяйкам следовало набраться терпения, пока печь не получит более удобную конструкцию. Хотя – немного опередим события – хозяйки далеко не сразу оценят преимущества прибора и сложится так, что несмотря на все рекламные и маркетинговые ходы, несмотря на улучшение внешнего вида печек, развивать это направление в компании перестанут.

А пока пытались «раскрутить» СВЧ-печи, предлагая их, прежде всего, для ресторанного бизнеса. Была нанята команда специалистов по продажам, а для наглядной демонстрации – девушки двухметрового роста (чтобы печки рядом с ними казались поменьше). Придумали и первые рецепты приготовления блюд с помощью микроволн и выпустили первую книжку.

Одна из первых микроволновых печей

Но, видимо, время для перемен ещё не настало. Производство микроволновок в итоге перешло в дочернюю компанию и уже там дела пошли гораздо лучше. А сейчас – вряд ли есть хоть одна кухня без современной компактной и удобной печки.

Наука для самолётопоклонника

Главный принцип – не дурачить самого себя.

А себя как раз легче всего одурачить.

Ричард Фейнман

Под научность в этом мире маскируются многие вещи. Но на самом деле они носят уничижительные приставки «псевдо», «анти», «лже», «квази». Для запудривания наших мозгов имеется куча средств, однако время всё расставляет по местам, и всякие френологии, астрологии и прочие хиромантии сами себя обрекают на пополнение коллекции курьёзов.

Официальной науке тоже не повредит честность – таков совет нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана. Послушаем его историю, это интересно.

Жители крохотных островов Меланезии и Микронезии в Тихом океане в жизни не представляли, что такое технический прогресс, торговля, коммерция. Но когда исследователи-этнографы прибыли в середине двадцатого века на острова для изучения местных нравов, то увиденное просто поразило их. Среди зарослей были построены… аэродромы. Взлётные полосы освещались факелами, по краям высились какие-то будки и вышки – всё из дерева, соломы и листьев. Лианы явно имитировали проложенные кабели.

Туземцы вели себя тоже странно: время от времени начинали маршировать с палками, повторяя какие-то заклинания, а один изображал диспетчера, надевая на голову подобие шлемофона из кокосовой скорлупы.

Цивилизованные гости не знали, что и думать. Уж не инопланетяне часом побывали здесь? Но всё разъяснилось, когда они заметили, что аборигены пишут на своих телах буквы, очень похожие на USA.

Оказывается, война коснулась и этих затерянных островов. Они оказались удобны для использования в качестве перевалочной базы и на их берега начали приземляться самолёты, высаживаться солдаты. Жизнь островитян изменилась: с самолётов сбрасывали грузы, которые перепадали и им, и это пришлось аборигенам по нраву. Они увидели продукты, одежду, обувь, всякие бытовые принадлежности – прямо с неба падали нужные вещи!

Аборигены решили: это дары богов. Казалось, всесильными белые люди имеют какую-то связь с божествами, и все их действия – это магические ритуалы для получения ящиков с подарками. Но с окончанием войны необходимость в океанских базах отпала, и в джунгли перестали падать посылки, а белые люди покинули острова.

Похоже, туземцы мириться с этим не захотели. Ведь надо было снова бороться за жизнь и добывать себе пропитание! И подумали они, что для привлечения грузов нужны подходящие идолы. Так появились пальмовые вышки, бамбуковые антенны, начались в племени «дежурства» и «построения»… Надежда, что в небе опять послышится шум авиамотора, не угасала.

Это явление назвали карго-культом (от английского «поклонение грузу») или религией самолётопоклонников. Объяснить аборигенам, что дело вовсе не сверхъестественных силах, оказалось невозможно. А когда на острова время от времени прибывал кое-какой гуманитарный груз от ООН – они ещё больше убеждались: вот что значит правильно молиться!

Карго-культ

И знаменитый физик Ричард Фейнман однажды придумал забавную аналогию. С такими самолётопоклонниками он сравнил некоторый тип учёных. Когда эти люди занимаются исследованиями, то всё выглядит вроде бы и правильно, и научно, но только по форме, а не по сути. Самолёты у них всё равно не приземляются – полезного результата нет! Превратиться в такого самолётопоклонника очень легко, если не совсем понимаешь, зачем вообще занимаешься своим делом.

Корчеватель мозга

О любом научном достижении люди должны как-то узнать. Для этого его нужно описать словами (желательно понятными), а слова опубликовать. Журналы, печатающие такие серьёзные статьи, под эту серьёзность и «заточены»: вашу рукопись тщательно изучат и дадут на неё отзыв-рецензию. А вам останется только надеяться, чтобы рецензия оказалась положительной. И вот, наконец, свершилось: получен долгожданный ответ из редакции! Дрожащей рукой жмёте левую кнопку мыши, открываете письмо и – да, есть! Ваша статья принята к публикации в солидный журнал. Теперь всем станет известно и о вас, и о вашем открытии. Ну, а если и не всем, тоже неплохо: вы набираете себе «плюсик» к предстоящей защите.

Однако и на старуху бывает проруха. Журнал может оказаться не таким уж солидным, да и сама статья – не такой уж настоящей…

Не так давно в Массачусетском технологическом институте написали программу для генерации псевдонаучных текстов. Вообще, любой научный текст может показаться простому смертному, мягко говоря, полным непонятностей. А если за дело берётся компьютер и в случайном порядке компонует всякие термины, получается удивительной красоты абракадабра.

С помощью той программы была создана псевдонаучная статья. Чего стоило одно только название: «Корчеватель: алгоритм типичной унификации точек доступа и избыточности». Программа, имеющая в памяти огромное количество научных фраз, составила их на первый взгляд даже связно, но по смыслу даже два соседних предложения не перекликались между собой.

И вот такая сага о корчевателе была переведена на русский язык – для пущего эффекта тоже с помощью программы – автоматического переводчика. А потом ради шутки разослана в редакции научных изданий.

Шутка была даже не то чтобы не замаскирована как следует, а наоборот, полна намёков на то, что это шутка. В ссылках на литературные источники были расставлены потешные фамилии, в изложении то и дело фигурировало слово «случайный», а в конце так называемый автор поблагодарил за помощь самого себя и даже… разработчиков генератора случайных текстов.

Казалось, поддаться на всё это очень сложно. И всё-таки один журнал поддался!

Кстати, подобный опыт история науки уже знала. В 1996 году профессор из Нью-Йорка Алан Сокал, написал и направил на рассмотрение в престижный постмодернистский журнал свою работу «Нарушая границы: к трансформативной герменевтике квантовой гравитации». Текст был таким ироничным и претенциозным, что даже не разбирающиеся ни в постмодернизме, ни в физике могли заподозрить в нём подвох, а редакторы – вообще отвергнуть как непрофессиональный бред. Но материал напечатали, а после этого Сокал признался в своей шутке. Шутка многих дискредитировала.

Статья о корчевателе тоже была опубликована – в издании, редакционный совет которого составляли весьма уважаемые люди. Предварительно был получен полноценный отзыв, где работу оценили как высоко актуальную и отметили чрезвычайную научную новизну. Нет, были, конечно, и замечания – стилистические недочёты (ну, не все компьютеры в совершенстве владеют великим и могучим!). Особенно не понравились фразы вроде этой: «Метафорически, наш подход превращает кувалду связей базы знаний в скальпель». Говорят, потом один из массачусетских авторов программы-генератора даже обижался: по его мнению, со стилем как раз был полный порядок.

Алан Сокал

Для журнала последствия корчевателя были серьёзными, но функционирует он и по сей день. А сам корчеватель уже превратился в символ научной бессмыслицы.