Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки - Роберт Криз

«…до того, как у меня появится возможность более внимательно изучить, насколько на ранее полученные данные оказывали влияние внешние воздействия, которые я в настоящий момент не могу измерить».

* * *

Несколько ранее в той же статье Кавендиш пишет, что один потенциальный источник воздушных потоков стал причиной «дефекта, который я намерен исправить в следующих экспериментах». Совершенно очевидно, что он рассматривал данный эксперимент как часть длительной непрерывной работы, некий итог определенного ее этапа на пути ко все большей точности. Он был полон идей по дальнейшему усовершенствованию своей методики.

Тем не менее случилось так, что Кавендиш больше ни разу не повторил своего эксперимента. Это сделали за него другие ученые. В течение всего следующего столетия самые разные исследователи воспроизводили его эксперимент с использованием разнообразных новых методов, пытаясь достичь большей точности, но результат их усилий был весьма ничтожен. Парадоксальным образом самой большой ошибкой в эксперименте, проведенном Кавендишем, оказалась крайне нехарактерная для него чисто математическая ошибка, на которую уже несколько лет спустя обратил внимание один из его коллег.

Однако в течение XIX столетия с этим экспериментом произошла странная вещь. Эволюционировала его цель. Вопрос средней плотности Земли утратил свою былую научную ценность в сравнении с константой в уравнении, которое в настоящее время описывает ньютоновский закон всемирного тяготения. В современных терминах ньютоновский закон формулируется следующим образом: гравитационная сила притяжения F между двумя сферическими телами, имеющими массу М1 и М2 и находящимися на расстоянии r друг от друга, находится в прямо пропорциональной зависимости от произведения этих масс, деленного на квадрат расстояния между ними и умноженного на константу, представляющую величину гравитационной силы, известную как G. Переводя сказанное на язык формул, получаем: F = GM1M2/r2. И хотя Кавендиш не знал ньютоновского закона в такой форме и важнейшая константа G не упоминается в его статье, физики спустя некоторое время поняли, что она относительно легко выводится из удивительно точного эксперимента Кавендиша. И в дальнейшем этот эксперимент проводился именно с этой целью, а не с целью определения плотности Земли. В 1892 году один из ученых, повторивших эксперимент Кавендиша, писал:

«Принимая во внимание универсальное значение постоянной G, мне представляется явным упрощением цели эксперимента считать его основным смыслом определение массы Земли, ее средней плотности или даже ее веса»74.

В 1870-е годы, через полвека после смерти Генри Кавендиша, при Кембриджском университете была на средства ректора Уильяма Кавендиша, дальнего родственника ученого, организована ныне знаменитая в научном мире Кавендишская лаборатория.

В настоящее время студенты продолжают проводить эксперимент Кавендиша, естественно, с применением значительно более современных технологий: например, для измерения отклонения шаров используется луч лазера, отражающийся от зеркал, прикрепленных к шарам. Проведенный правильно, данный эксперимент дает представление о величине той силы, которая удерживает всю материю, всю Вселенную. Исходя из числового выражения этой величины, можно с достаточной точностью описывать и прогнозировать поведение объектов, вращающихся вокруг Земли, движение планет в Солнечной системе, движение галактик с момента Большого взрыва и так далее.

Биограф Кавендиша Джордж Вильсон, весьма неоднозначно воспринимавший своего героя, писал:

«Он был одним из тех благодетелей своего народа, которые терпеливо наставляют человечество и служат ему и в ответ получают лишь неблагодарность: те, кого он облагодетельствовал, отворачивались от него из-за его холодности и насмехались над его странностями. Он не мог петь им сладких песен или создавать прекрасные вещи, которые могли бы приносить „вечное наслаждение“, он не мог трогать их души, разжигать в них страсти или же развивать в них чувство благоговения или сердечный пыл. Он не был ни Поэтом, ни Священником, ни Пророком, он был лишь холодным чистым Разумом, излучавшим свет ясности, озарявший собой все, куда бы он ни проникал, ничего не согревая при этом, – он был Звездой, по крайней мере, второй, если не первой величины на Интеллектуальной Тверди»75.

Красота, которую создавал Генри Кавендиш, была совершенно иного порядка. Инструмент, которым он пользовался, был не слишком привлекателен внешне, процесс творчества – однообразен и утомителен, а математический аппарат – чрезвычайно сложен. Однако благодаря своей бескомпромиссной методологической четкости (вспомните, как тщательно Кавендиш выявлял источники возможных ошибок и заменял незначительные, казалось, части оборудования, пока не добился нужной ему цели) эксперимент Кавендиша представляет собой, пожалуй, исключительный пример особой, строгой красоты.

Интерлюдия Наука в популярной культуре

Если честно, то упоминавшаяся выше гэльская баллада о Маскелайне не имеет никакого отношения ни к науке вообще, ни к эксперименту в Шихаллионе в частности, ни даже к последовавшей за экспериментом вечеринке. Баллада была написана скрипачом, присутствовавшим на упомянутой вечеринке, и повествует о его скрипке («мое богатство и моя любовь»), которая сгорела в пожаре, устроенном пирующими. Маскелайн появляется в балладе лишь потому, что обещал подарить музыканту новую скрипку и выполнил свое обещание.

Короче говоря, баллада служит еще одним примером пропасти, отделяющей естественные науки от массовой культуры. В кино, к примеру, наука предстает по большей части лишь как предлог для чего-то еще – погони, детективной истории или конфликта добра со злом, сама же наука отодвигается на задний план. Персонажи-ученые, как правило, представлены довольно ограниченным набором довольно поверхностных стереотипных ролей: умный, но злобный негодяй или рассеянный чудак, очень хорошо разбирающийся в своей науке, но совершенно не приспособленный к жизни и неспособный к нормальному человеческому общению. В таких фильмах, как «Инопланетянин» и «Всплеск», холодные и бесчувственные ученые едва не становятся виновниками гибели беззащитных героев.

Подход искусства и массовой культуры к науке и научной проблематике чрезвычайно важен, ведь популярное искусство – это важнейший форум, на котором общество формулирует и обсуждает свои главнейшие устремления и опасения. Неспособность искусства и массовой культуры адекватно изобразить научные проблемы вызывает определенную тревогу, учитывая, насколько глубоко и прочно наука проникла в современную жизнь. Постоянно воспроизводимые стереотипы науки как холодной и чуждой простому человеку заставляют воспринимать ее как враждебную и потенциально опасную. Конечно же, подобный подход исключает любой поиск красоты в науке, так как мешает пониманию того, насколько тесно наука связана со всем красивым и чудесным в нашем мире.

Даже у тех людей искусства, которые берутся за научную тематику с самыми благими намерениями, изображение науки в художественном произведении вызывает значительные трудности. Если вы считаете, что восприятие красоты в научном эксперименте требует особой подготовки, обратите внимание на некоторые произведения искусства, вдохновленные наукой. Много примеров подобных произведений можно было найти в 2003 году на выставках, посвященных пятидесятой годовщине открытия структуры ДНК. Они спровоцировали обозревателя The New York Times Сару Боксер на колкость: «Подобно самой ДНК, искусство, ей посвященное, также требует расшифровки». Воспринимать произведения, представленные в некоторых галереях, писала Боксер, это то же самое, что прослушивать музыкальные произведения в сопровождении голоса, постоянно шепчущего вам на ухо, что означает только что исполненная часть. «Если вы хотите понять связи ДНК, – продолжает Боксер, – вам следует очень многое прочесть»76.

Театр – великолепное место для интеграции науки в искусство, если принять во внимание, насколько сложные человеческие коллизии он способен изображать. Но даже на сцене историческая и научная истины часто искажаются, чтобы сделать ситуацию более «правдоподобной» или привлекательной для зрителя. В качестве примера можно привести пьесу немецкого драматурга Хайнара Киппхардта «Дело Роберта Оппенгеймера» (1964). Пьеса основана на стенограммах знаменитых «оппенгеймеровских слушаний» 1954 года, в ходе которых руководитель Манхэттенского проекта пытался вернуть себе право работы с секретными материалами. Оппенгеймер был лишен этого права, поскольку нажил себе много врагов активным сопротивлением планам создания водородной бомбы, а также из-за того, что когда-то исповедовал левые взгляды. Кипхардт зачем-то выдумал заключительную речь Оппенгеймера и внес другие коррективы, против которых решительно возражал сам Оппенгеймер (в дальнейшем ученый совместно с одним французским режиссером работал над «исправлением» пьесы Кипхардта, однако исторически точный вариант оказался совершенно безжизненным).