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

Красота – только первый укол

ужаса,

переносимый,

но как сердце зашлось,

оттого что мы поняли холод,

с которым она отстранилась,

чтоб нас не разрушить.

Р.-М. Рильке, из «Дуинских элегий» [15]

Маятник Фуко обладает тем, что можно назвать возвышенной красотой. Наряду с той разновидностью красоты, которой свойственны ясные и понятные образы и которая как бы объединяет нас со всей остальной природой, вызывая в нас чувство причастности к миру и благодаря этому некое удовлетворение, возвышенная красота пробуждает в нас тревогу, так как приводит нас в соприкосновение с высшей и пугающей силой. При столкновении с возвышенным мы начинаем воспринимать свое собственное существование как жалкое и ничтожное, а природа вдруг становится силой, чуждой человеку, непонятной и угрожающей.

Природа возвышенного в XVIII столетии исследовалась такими философами, как Эдмунд Бёрк и Иммануил Кант. Они были склонны скорее противопоставлять прекрасное и возвышенное, чем видеть в последнем разновидность первого. Бёрк писал, что переживание возвышенного вызывается ужасом, «ведущим принципом возвышенного». При столкновении с ужасным – а по Бёрку ужасное может быть не только созданием природы, но и творением рук человеческих, – наши обычные стратегии взаимодействия с миром дают сбой и в нас пробуждается «самое сильное чувство, какое только способен испытать разум». Но для переживания возвышенного (как, например, в случае с произведениями искусства) ужасное должно находиться от нас на безопасном расстоянии, поэтому мы не испытываем ощущения близкой и непосредственной опасности. Мы даже способны получить удовольствие от переживания такого рода, ибо чувствуем, что можем продолжать наше существование несмотря на присутствие ужасного и что способны найти в этом мире место и для себя. Это ощущение не только вызывает в нас некое особое чувство удовлетворения, но наполняет нас восторгом и энергией104.

Кант исследовал данную проблему вскоре после Бёрка. Немецкий философ различает два вида возвышенного. Первый вид – то, что Кант называет «математически возвышенным», – ассоциируется с восприятием грандиозных масштабов явления, как, например, переживание величия пирамид или собора св. Петра в Риме, вызывающих в нас ощущение того, что наше воображение неспособно охватить всю полноту увиденного. Второй вид – «динамически возвышенное» – ассоциируется с невероятно мощными силами:

«…Нависшие над головой, как бы угрожающие скалы, громоздящиеся на небе грозовые тучи, надвигающиеся с молнией и громами, вулканы с их разрушительной силой, ураганы, оставляющие за собой опустошения, бескрайний разбушевавшийся океан, падающий с громадной высоты водопад, образуемый могучей рекой, и т. д. превращают нашу способность к сопротивлению в нечто совершенно незначительное по сравнению с их могуществом»105.

С точки зрения Канта, наш разум пытается измерить и подчинить себе все перечисленное и все вообще в окружающем нас мире с помощью создания соответствующих категорий, однако в возвышенном мы сталкиваемся с собственной неспособностью вместить нечто в доступные нам категории и начинаем понимать, что все наши попытки подчинить себе это обречены на провал. Такое ощущение неприятно, но, с другой стороны, оно открывает наличие в нас самих некой силы (нашей собственной субъективности), которой подобные могущественные и разрушительные явления никогда не смогут коснуться, что, в свою очередь, приводит к ощущению прозрения и освобождения. В неприятном чувстве заключено особое – в определенном смысле извращенное – удовольствие, позволяющее нам осознать не столько посредством разума, сколько посредством эмоций человеческую свободу и человеческое превосходство над природой – качества, достойные самого глубокого почтения.

Маятник Фуко демонстрирует возвышенное в науке. У него есть нечто общее с экспериментом Эратосфена, измерявшего окружность Земли, о которой было известно, что она имеет некую величину, или с экспериментом Галилея с наклонной плоскостью, который послужил толчком к созданию математического закона, или с ньютоновскими опытами с призмой, выявившими некую новую особенность нашего мира. Во всех научных экспериментах есть нечто возвышенное, так как они доказывают, что природа бесконечно богаче тех концепций и методов, с помощью которых мы пытаемся ее постичь. Однако маятник Фуко высвечивает возвышенное особым способом, демонстрируя ограниченность человеческого восприятия, или, точнее, отсутствие прямого соответствия между нашим восприятием и реальным действием законов природы.

Связь между маятником Фуко и возвышенным в его различных проявлениях, представленных в работах философов – от Бёрка и Канта до Умберто Эко, помогает нам осознать причины популярности изобретения французского ученого и то, почему оно продолжает завораживать наших современников. Эксперимент Фуко завораживает и удивляет совсем не потому, что доказывает нам факт вращения Земли, и не потому, что на основе маятника Фуко впоследствии был изобретен гироскоп – незаменимый навигационный инструмент. Он завораживает нас по сей день потому, что открывает глубокие и подчас непостижимые истины о самом феномене восприятия. Действительно ли, «видя», как смещается плоскость колебаний маятника, мы «понимаем», что на самом деле движется Земля? Или же благодаря маятнику и объяснительной табличке рядом с лестницей мы начинаем – в самом прямом смысле слова – «видеть» движение Земли? В любом из этих двух вариантов наука побеждает восприятие, как бы вытесняя его в первом случае и корректируя во втором.

Или же, может быть, при взгляде на маятник Фуко наше восприятие направляется и перестраивается не столько самим созерцанием раскачивающегося маятника, сколько объяснениями, которые его сопровождают; авторитетом людей, делающих эти объяснения; понятностью моделей, которые нам демонстрируются; тем, как эти модели интегрируют всю известную нам информацию, и так далее? Но если наше восприятие может быть кардинальным образом «перевоспитано», как в данном случае, сразу же возникает вопрос: какие еще тайны окружают нас и точно так же от нас пока сокрыты? Что еще во внешнем мире мы неспособны увидеть из-за особенностей нашей психологии восприятия? Какие удивительные открытия готовит нам эта область? Если вас волнуют подобные вопросы, значит, вы переживаете то, что философы называли «возвышенным».

Рис. 17. Аппарат Роберта Милликена

Глава 8. Вид на электрон

Милликен и капля масла

Когда американский физик Роберт Милликен (1868–1953) выступал с традиционной нобелевской лекцией после вручения ему Нобелевской премии в 1923 году, все присутствующие были абсолютно уверены, что ему на самом деле удалось увидеть электроны. «Тот, кто видел этот эксперимент, – сказал Милликен, имея в виду опыт, за который он получил Нобелевскую премию, – в самом буквальном смысле видел электрон»106.

Упрямое стремление Милликена убедить всех, что с помощью его эксперимента можно в самом прямом смысле увидеть элементарные частицы, отчасти объяснялось неким защитным рефлексом – последствием ощутимой психологической травмы, возникшей в результате спора с другим ученым, выразившим сомнение в ценности проведенных изысканий. Однако утверждение Милликена, что он способен видеть электроны, имело несколько иные основания, нежели утверждение Фуко, что с помощью его маятника можно увидеть, как вращается Земля. И причиной тому было удивительное сопровождение эксперимента, которое Милликену удалось создать в своей лаборатории.

* * *

Милликен приступил к длительной серии экспериментов с электронами в 1907 году. Почти сорокалетний физик к тому времени более десяти лет преподавал в Чикагском университете, успел жениться и стать отцом троих детей. И хотя Милликен был автором нескольких весьма авторитетных учебников, самостоятельных важных исследований у него практически не было, и ему очень хотелось внести собственный вклад в науку. Для этого он обратился к проблеме измерения электрического заряда отдельного электрона. В своей автобиографии Милликен писал:

«Всех интересовала величина заряда электрона, так как электрон, вероятно, самая фундаментальная и постоянная сущность во Вселенной, хотя она до того времени не была измерена с точностью, равной хотя бы ста процентам [то есть с величиной неопределенности, равной измеряемому явлению]»107.