Джейкоб Броновски - Восхождение человечества

Это очень близкая мне тема. Я даже придумал для нее название: стратифицированная стабильность — то, что заставляет жизнь развиваться, пусть медленно и постепенно, но непрерывно, все больше и больше усложняясь. Это центральная проблема прогресса и эволюции. Теперь мы знаем, что это правило относится не только к жизни, но и к материи. Практически невозможно, чтобы в звездах образовался тяжелый элемент, например железо, или супертяжелый элемент, например уран, путем случайного соединения всех частей. Нет. В звезде водород превращается в гелий, на следующей стадии в другой звезде гелий соединяется с углеродом, с кислородом, с тяжелыми металлами, шаг за шагом мы проходим всю лестницу из 92 элементов.

Мы не можем повторить процессы, происходящие в звездах, потому что не в состоянии достичь тех огромных температур, которые необходимы для сплава большинства элементов. Однако мы уже поставили ногу на первую ступеньку лестницы и скопировали первый шаг — от водорода до гелия.

Конечно, трудно воссоздать температуру в недрах Солнца: она превышает 10 000 000 °C. Еще труднее сделать контейнер, который выдержал бы такую температуру хотя бы долю секунды.

Сегодня нет таких материалов. Контейнер для газа в таком состоянии может иметь только форму магнитной ловушки. Это новая физика — физика плазмы. Ее значение в том, что это физика природы. Теперь преобразования, проводимые человеком, не идут вразрез с ней, а повторяют те же самые шаги, которые природа предпринимает относительно Солнца и других звезд.

Бессмертие и смерть — контраст, которым я хотел бы закончить эту главу. Физика XX века — это бессмертное творение. Никогда человеческое воображение не поднималось до таких высот, даже когда люди возводили пирамиды, сочиняли «Илиаду», писали баллады или строили храмы. Ученые, открывшие эти законы, стали героями нашей эпохи. Менделеев, перебиравший карточки, Томпсон, опровергнувший теорию древних греков о неделимости атома, Резерфорд, превративший идею в планетарную систему, Бор, который сделал модель рабочей, Чедвик, открывший нейтрон, и Ферми, который использовал его для изменения ядра. И во главе этой славной когорты стоят основатели принципиально новых концепций — Макс Планк, который дал энергии атомную характеристику как материи, и Людвиг Больцман, которому больше, чем кому бы то ни было, мы обязаны тем, что атом стал для нас такой же реальностью, как наш собственный мир, который мы чувствуем и осязаем.

Кто бы мог подумать, что еще в 1900 году ученые воевали между собой не на жизнь, а на смерть, решая вопрос, существует атом или нет. Великий австрийский физик, механики философ Эрнст Мах на этот вопрос однозначно отвечал: «Нет». Его мнение разделял знаменитый немецкий химик Вильгельм Оствальд. И только один человек в этот критический момент, совпавший с рубежом столетий, настаивал на реальности атомов, опираясь на фундаментальную теорию. Это был Людвиг Больцман, памяти которого я хочу поклониться.

Больцман был вспыльчивым, необычным, тяжелым человеком, ранним последователем Дарвина, неуживчивым и конфликтным. Восхождение человечества колебалось на тонкой интеллектуальной грани, потому что если бы антиатомные доктрины возобладали, научный прогресс затормозился бы на десятилетия. И не только в физике, но и в биологии, которая зависела от нее. Больцман не просто шел наперекор другим. Он жил идеей реальности атома и умер, не отступившись от своего. В 1906 году, в возрасте шестидесяти двух лет, ученый, чувствуя себя изолированным и проигравшим, решил, что дальнейшее сопротивление бесполезно (хотя до признания его идеи оставалось совсем немного), и совершил самоубийство. Нам в память об этом великом человеке осталась его бессмертная формула:

S = KlnW,

выгравированная на могильном камне.

У меня не хватает слов, чтобы отдать должное красоте лаконичной и точной мысли гения, поэтому я посвящаю ей четыре первые строки поэмы Уильяма Блейка «Прорицания невинности»:

Цель естественных наук — воссоздать точную картину материального мира. Однако важнейшим открытием физики XX века стало доказательство того, что эта цель недостижима.

Попробую объяснить вышесказанное на хорошем конкретном примере — на примере человеческого лица. Представьте, что его изучает слепая девушка. Попробуем прислушаться к ее мыслям в момент, когда она обследует лицо своими чувствительными пальцами: «Я бы сказала, что человек очень немолод. Вероятнее всего, он — не англичанин, потому что у него слишком круглое лицо. Думаю, что он европеец, и скорее всего, выходец из Восточной Европы. На лице есть давние шрамы. Обладатель лица — не слишком счастливый человек».

Мы вместе со слепой девушкой изучали лицо Стефана Борграевича, который, как и я, родился в Польше. Его портрет написал польский художник Феликс Топольский. Очень интересно, что он пытался не столько передать сходство, сколько изучить черты лица, как будто на ощупь. Каждая морщинка, каждое пятнышко только усиливают изображение, не делая его совершенным и конечным, — таков художественный метод живописца.

Еще один способ изучения объектов — физика, которая в настоящее время очень продвинулась в этом направлении. Абсолютного знания не существует. Тот же, кто пытается его обрести — будь он ученый или священник, — рискует столкнуться с жестоким разочарованием. Вся информация несовершенна. Мы должны принимать это со смирением. Многозначность явлений, знаков и символов в буквальном смысле роднит человеческое существование с квантовой физикой.

Давайте изучим лицо человека, используя весь спектр электромагнитных излучений. Сформулирую вопрос: насколько мелкие и тонкие детали мы сможем рассмотреть, пользуясь самыми совершенными инструментами в мире?

Мы можем изучить не только те детали, что освещены видимым глазу светом. Джеймс Клерк Максвелл в 1867 году предположил, что свет представляет собой электромагнитные волны, и написал для них уравнения. Спектр видимого света располагается в пределах семи цветов радуги — от красных до фиолетовых лучей, подобно тому, как ноты образуют семиступенную октаву. Но подобно тому, как за пределами октавы остается еще множество звуков, существует и множество невидимых излучений за пределами самых длинных и самых коротких световых волн. Мы будем изучать их по очереди, словно морщинки на портрете.

Существование самых длинных из невидимых волн — радиоизлучения — в 1888 году доказал Генрих Герц, полностью подтвердив теорию Максвелла. Радар-сканер, работающий в диапазоне метровых волн, не увидит лица, если только мы не увеличим его до нескольких метров в поперечнике, как у мексиканских каменных статуй. Только уменьшив длину волны до долей метра, мы сумеем рассмотреть смутные очертания обычной человеческой головы.