Терри Пратчетт - Наука плоского мира IV: Судный день
Впрочем, такое объяснение не дает полной картины оно не объясняет, откуда берется пыль, и не отвечает на более сложные вопросы почему, к примеру, голубой цвет кажется голубым. Если вы в принципе хотите получить исчерпывающее объяснение какого-либо явления, творение станет для вас отличным решением. Теология действительно может дать ответ на любой вопрос. Более того, мириады религий и верований, существующих на планете, предлагают огромный выбор ответов, любой из которых поможет вам достичь удовлетворения, если ваша настоящая цель отыскать причину, которая избавит вас от необходимости задавать вопрос о голубом цвете неба. Приписывать его божеству все равно что перефразировать ответ в духе «потому что потому».
Азимов отмечал, что, дав согласие на установку молниеотводов, церкви в большей степени способствовали продвижению науки, а не теологии. Следуя этому образу мышления, мы пытаемся изложить научное или, по крайней мере, рациональное обоснование первопричин, а также многих других вопросов. Думминг Тупс самый рациональный из всех волшебников, но даже ему приходится действовать в невыгодных условиях. Хотя в общем и целом ему все-таки удается одержать победу и объяснить Круглый Мир, не прибегая к помощи магии, даже несмотря на то, что магия механизм, лежащий в основе большинства явлений Плоского Мир составляет его базовую точку зрения.
Многие люди, а, возможно, даже большинство, не отличаются рациональностью своих убеждений. По сути они верят в магию, в сверхъестественное. Они рациональны во многих других отношениях, но в то же время позволяют миру, который они рисуют в своих желаниях, затуманивать их суждение по отношению к миру, который окружает их в действительности. Во время подготовки к выборам американского президента в 2012 году несколько кандидатов от республиканской партии, ранее согласившихся с выводами фундаментальной науки, в конечном счете отказались от своих слов. Известный сторонник республиканской партии выступал против какого бы то ни было регулирования рынка, исходя из того, что оно «создает помехи для Божьего плана в отношении американской экономики». Более радикальные представители правого крыла высказываются против мер, направленных на смягчение климатических изменений, но не из-за того, что не верят в изменение климата, а из-за того, что чем раньше мы разрушим планету, тем раньше произойдет второе пришествие Христа. Армагеддон? Мы тебя ждем!
Попытки первоочередного использования рациональных методов объясняются, в частности, тем, что большая часть явлений, происходящих в нашем Круглом Мире, как оказалось, не требуют никакого волшебства. Более того, многие явления, которые раньше казались магическими, в настоящее время выглядят вполне логичными и без привлечения сверхъестественных сил например, гром; впрочем, того же нельзя казать об американской экономике, которая ставит в тупик и самих экономистов. А потому, объясняя происхождение чего бы то ни было в этой книге, мы в меру своих возможностей будем придерживаться рационального образа мышления, каким бы сложным он ни оказался. При всем при этом нам бы хотелось знать, пользуются ли молниеотводами приверженцы «Христианской науки»[52], которые будучи наставлены в том, что эти деяния противоречат Божьей воле считают грехом трансплантацию органов и даже переливание крови.
Даже сегодня природа гроз, вероятно, остается для нас большей загадкой, чем вы себе представляете.
Около двадцати лет тому назад астронавты космического шаттла «Атлантис» разместили на орбите спутник, гамма-обсерваторию Комптон (ГОК). Гамма-излучение так же, как и свет, представляет собой электромагнитную волну, но отличается намного большей частотой. Так как энергия фотона пропорциональна его частоте, общая энергия такого излучения довольно велика. ГОК была спроектирована для обнаружения гамма-лучей, испускаемых отдаленными нейтронными звездами и остатками сверхновых; казалось, что где-то была допущена страшная ошибка, потому что обсерватория стала сообщать о продолжительных импульсах гамма-излучения, источником которых была Земля.
Это казалось нелепым. Источником гамма-лучей служат электроны и другие частицы, ускоренно движущиеся в вакууме. Но никак не в атмосфере. А значит, с ГОК было явно что-то не так. На самом же деле никакой ошибки не было. Обсерватория функционировала идеально. Но атмосфера Земли каким-то образом генерировала гамма-излучение.
Поначалу считалось, что это излучение возникает на высоте около 80 км, то есть намного выше облаков. Как раз в это время было обнаружено, что на такой высоте встречаются спрайты необычные вспышки света, по форме напоминающие огромных медуз. Считалось, что они представляют собой непредвиденное последствие молний, которые возникают в нижележащих грозовых облаках. Во всяком случае, тот факт, что спрайты служат источником гамма-лучей или, по крайней мере, имеют к ним отношение, казался очевидным. Теоретики нашли несколько объяснений; наиболее вероятное из них состояло в том, что лавины электронов, созданные под действием молний, сталкивались с атомами в атмосфере, образуя спрайты и гамма-лучи. Электроны могли двигаться с околосветовой скоростью и запускать цепную реакцию, при которой каждый электрон в результате столкновения с атомом выбивает из него новые электроны.
С 1996 года физики занимались украшением этой теории и предсказывали энергетический спектр гамма-лучей. Предсказания сошлись с данными ГОК, подтвердив тем самым, что источник излучения действительно располагался на очень большой высоте. Казалось, что все замечательно.
Пока не наступил 2003 год.
В том году Джозеф Дуайер, который находился на земле, во Флориде, и занимался измерением рентгеновского излучения молний, зафиксировал колоссальный всплеск гамма-излучения в вышележащих грозовых облаках. Энергетический спектр этого всплеска в точности совпадал со спектрами лучей, которые, как считалось ранее, возникали на гораздо большей высоте. Но даже после этого никому не пришло в голову, что источником лучей, обнаруженных ГКО, были грозовые тучи ведь их энергия была слишком велика. Энергия, необходимая для движения лучей в атмосфере, была неправдоподобно большой.
В 2002 году NASA запустило спутник под названием RHESSI (Солнечный спектральный телескоп высоких энергий им. Рувима Рамати) для наблюдения гамма-лучей, испускаемых Солнцем. Дэвид Смит поручил студентке Лилиане Лопес просмотреть данные на предмет фактов, подтверждающих существование источников гамма-лучей на Земле. Всплеск происходил раз в несколько дней, намного чаще, чем показывали наблюдения ГОК. Благодаря этому новому инструменту, удалось собрать более полную информацию об энергетическом спектре ее анализ показал, что эти гамма-лучи преодолели значительное расстояние в атмосфере. Фактически их источник был расположен на высоте около 15–25 километров, то есть совпадает с верхней границей типичного грозового облака. По мере накопления новых данных стало все сложнее отрицать тот факт, что грозовые облака в огромных количествах генерируют гамма-излучение. Спрайты, с другой стороны, таким свойством не обладают.
Каким образом в грозовых облаках возникает излучение с такой высокой энергией? Ответ пришел прямиком из «Звездного Пути» антиматерия. При контакте материи и антиматерии происходит взаимная аннигиляция, которая сопровождается энергетическим всплеском при этом масса практически полностью превращается в энергию. Корабли Звездного флота используют антиматерию в качестве топлива. Ее самая распространенная форма позитрон, или антиэлектрон, который естественным образом возникает в ходе радиоактивного распада и регулярно используется в медицинских ПЭТ-сканерах (позитронно-эмиссионная томография). Однако антивещество естественного происхождения встречается редко, а грозовые тучи не слишком известны своими радиоактивными атомами. Тем не менее, довольно веские доводы говорят о том, что гамма-излучение, возникающее в грозовых облаках, имеет отношение к позитронам.
Идея такова. Электрическое поле, расположенное внутри облака, в нижней части заряжено отрицательно, а в верхней положительно. Такое поле способно время от времени создавать уходящие электроны с высокой энергией. Благодаря отрицательному заряду, эти электроны отталкиваются от нижней части поля и притягиваются к верхней иначе говоря, движутся вверх. Далее они сталкиваются с атомами в молекулах воздуха и создают гамма-излучение. Если такое излучение затрагивает другой атом, оно может сгенерировать позитронно-электронную пару. Электрон продолжает двигаться вверх, в то время как положительно заряженный позитрон движется вниз под действием притяжения к нижней части поля. По ходу движения он сталкивается с атомами воздуха, выбивая из них новые электроны и процесс повторяется снова. При этом опять-таки возникает цепная реакция, которая распространяется в стороны, охватывая целые гряды грозовых туч.
