Нил Тайсон - Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности
Если англичане навсегда оставили свой след в пространственных координатах на глобусе, основу системы исчисления времени – солнечный календарь – заложила римско-католическая церковь, под эгидой которой тоже велись некоторые научные исследования. Церковь побудила к этому не сама по себе жажда астрономических открытий, а стремление удержать дату Пасхи где-то в районе ранней весны. Это было так важно, что папа Григорий XIII основал Ватиканскую обсерваторию, где работали высокообразованные монахи-иезуиты, которые измеряли ход времени с непревзойденной точностью. Было решено, что Пасха приходится на первое воскресенье после первого полнолуния после весеннего равноденствия (для того чтобы Великий четверг, Страстная пятница и Пасхальное воскресенье никогда не попадали на какие-то особые дни по чужим лунным календарям). Это правило действует, если первый день весны приходится на март, где ему самое место. Однако юлианский календарь, который ввел еще Юлий Цезарь в Риме, оказался до того несовершенен, что к XVI веку в нем накопилось десять лишних дней, отчего первый день весны приходился на первое апреля, а не на двадцать первое марта. Високосный год, то есть каждый четвертый год, когда добавлялся дополнительный день, отличительная черта юлианского календаря, с течением столетий слишком сильно корректировал время и сдвигал Пасху все позднее и позднее.
В 1582 году, когда все исследования и подсчеты были закончены, папа Григорий убрал из юлианского календаря 10 никому не нужных дней, и по его распоряжению после 4 октября наступило сразу 15 октября. С тех пор церковь ввела следующую поправку: в каждый год, знаменующий конец столетия и не делящийся нацело на 400, дополнительный день не добавляется, хотя на самом деле этот год должен был быть високосным, и тогда лишние дни накапливаться не будут. Новый – григорианский – календарь в XX веке был еще раз откорректирован и стал еще точнее, так что ваш настенный календарь будет точным и через десятки тысяч лет. Так точно время еще никто не отсчитывал. Государства, враждебные католической церкви, например протестантская Англия и ее мятежные отпрыски – американские колонии, – не спешили принять эти перемены, однако в конечном итоге весь цивилизованный мир, в том числе и культуры, традиционно опиравшиеся на лунные календари, стали считать григорианский календарь стандартным для всех международных сношений – и в коммерции, и в политике.
* * *Вклад европейцев в научно-технический прогресс западной культуры начиная с зари промышленной революции столь велик и столь всеобъемлющ, что его можно заметить лишь со стороны: большое видится на расстоянии. Промышленная революция стала настоящим прорывом в нашем понимании энергии, и инженеры получили возможность изобретать невероятные способы преобразования одного вида энергии в другой. Результатом этой революции стала замена человеческой рабочей силы машинами, что в несколько раз повысило производительность труда в масштабах целых стран и впоследствии стало основой распределения богатства в мире.
Лексикон энергетики богат именами ученых, которые внесли свой вклад в ее изучение. В честь шотландского инженера Джеймса Ватта, усовершенствовавшего в 1765 году паровую машину, дано название физической величине, которая лучше всего известна даже за пределами научно-инженерных кругов. Практически на каждой электрической лампочке напечатан или его инициал, или фамилия целиком. Мощность лампочки в ваттах отражает темп потребления энергии, что связано с яркостью лампочки. Над усовершенствованием паровой машины Ватт работал, когда служил в Университете Глазго, который тогда был одним из самых плодовитых центров изобретательства в мире.
Английский физик Майкл Фарадей в 1831 году открыл электромагнитную индукцию – и это позволило создать первый электромотор. И то, что в его честь назвали фарад – меру способности устройства накапливать электрический заряд, – пожалуй, не слишком щедрая награда за такой огромный вклад в науку.
Немецкий физик Генрих Герц открыл в 1888 году электромагнитные волны, что сделало возможным радиосвязь, и его имя увековечено в названии единицы частоты и в ее метрических производных – «килогерц», «мегагерц», «гигагерц».
В честь итальянского физика Алессандро Вольта назван вольт, единица электрического потенциала. В честь французского физика Андре-Мари Ампера – единица электрического тока ампер. В честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля – джоуль, единица энергии. Перечислять можно еще долго.
Если не считать Бенджамина Франклина и его неустанные эксперименты с электричеством, американцы наблюдали этот плодотворный период в истории достижений человечества со стороны, поскольку были заняты – добивались независимости от Англии и строили экономику, основанную на рабовладении. Лучшее, что мы можем сделать сегодня, – это воздать промышленной революции должное в оригинальном «Звездном Пути». Шотландия – колыбель промышленной революции и родина главного инженера космического корабля «Энтерпрайз». Как его зовут? Разумеется, Скотти.
В конце XVIII века промышленная революция шла уже полным ходом – и Великая французская революция тоже. Французы воспользовались случаем и избавились не только от аристократии, они еще и ввели метрическую систему, чтобы стандартизировать целое болото разрозненных мер и весов, в котором вязли и наука, и торговля. Члены Французской Академии наук первыми в мире занялись изучением формы земного шара и гордо провозгласили, что это удлиненный сфероид. На основании этих знаний они определили метр как одну десятимиллионную расстояния по поверхности Земли от северного полюса до экватора через – что бы вы думали? – Париж. Эта мера длины была стандартизирована как расстояние между двумя рисками на особом бруске из платиново-иридиевого сплава. Французы изобрели и многие другие десятичные стандарты, которые (за исключением десятичного угла и десятичного времени) в конечном итоге переняли все цивилизованные страны в мире, кроме США, западноафриканской страны Либерии и политически нестабильной тропической страны Мьянма. Первые артефакты этой кампании за десятичную систему хранятся в Международном бюро мер и весов, расположенном, естественно, в предместье Парижа.
* * *С конца 30-х годов XX века США стали центром разработок в области ядерной физики. Интеллектуальный капитал Америки существенно прирос из-за исхода ученых из фашистской Германии. Однако финансовый капитал шел из Вашингтона, поскольку правительство стремилось опередить Гитлера и первыми создать атомную бомбу. Работа над ней получила название «Манхэттенский Проект», поскольку первые исследования велись на Манхэттене, в Лаборатории им. Пупина при Колумбийском университете.
Вложения в науку, сделанные во время войны, оказали на сообщество физиков-ядерщиков самое благотворное воздействие и в мирное время. С 30-х до 80-х годов XX века именно американские ускорители были самыми мощными и производительными в мире. Ускорители – гоночные трассы для частиц, позволяющие разглядеть фундаментальную структуру и исследовать поведение вещества. В них создаются лучи субатомных частиц, которые разгоняются до околосветовых скоростей в тщательно выстроенном электрическом поле, налетают на другие частицы и разносят их в клочки. Потом физики разбирают эти клочки и таким образом находят признаки существования самых разных новых частиц, а иногда даже открывают новые физические законы.
Американские физические лаборатории стяжали заслуженную славу. Даже те, кто от природы не разбирается в физике, слышали о самых известных – это Лос-Аламос, Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса, Брукхейвенская лаборатория, Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли, Фермилаб, Окриджская национальная лаборатория. В этих лабораториях ученые открывали новые частицы, получали новые химические элементы, дополняли недавно возникшую «стандартную модель» элементарных частиц и за все это получали целую коллекцию Нобелевских премий.
Американский след в этой эпохе в истории физики навеки запечатлен в нижних строках таблицы Менделеева. Элемент номер 95 называется америций, номер 97 – берклий, номер 98 – калифорний, номер 103 – лоуренсий, в честь американского физика Эрнеста Орландо Лоуренса, изобретателя первого ускорителя частиц, а номер 106 – сиборгий, в честь Гленна Теодора Сиборга, американского физика, в чьей лаборатории при Калифорнийском университете в Беркли открыли десять новых элементов тяжелее урана.
* * *Чем больше ускоритель, тем выше энергия, которую в нем можно получить, посягая на стремительно отступающую границу между известным и неизвестным во Вселенной. Космологическая теория Большого Взрыва предполагает, что когда-то Вселенная была очень маленьким и очень горячим болотом из высокоэнергичных субатомных частиц. Построив мощный коллайдер («сталкиватель») частиц, ученые могли бы воссоздать условия, существовавшие в первые мгновения жизни нашего космоса. В 80-е годы прошлого века, когда американские физики предложили создать такой ускоритель (впоследствии его называли «Сверхпроводящий Суперколлайдер»), конгресс был готов его финансировать, а министерство энергетики – шефствовать над ним. Создали проект. Началось строительство. В Техасе прорыли кольцевой туннель окружностью в 87 километров (это как окружность города Вашингтона). Физики сгорали от нетерпения, когда же можно будет заглянуть за очередной космический рубеж. Однако в 1993 году стало невозможно отслеживать перерасход средств, конгрессу надоели фискальные сложности, и он отозвал 11 миллиардов, выделенные на проект. Нашим народным избранникам, наверное, и в голову не приходило, что, отказавшись от Суперколлайдера, они заставили Америку уступить пальму первенства в экспериментальной физике частиц.
