Свен Ортоли - Ванна Архимеда: Краткая мифология науки

• Название: Ванна Архимеда: Краткая мифология науки
• Автор: Свен Ортоли
• Издательство: Колибри
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-98720-046-9

Никола Витковски — профессор физики, издатель и редактор, известный во Франции своей популяризаторской деятельностью в научной сфере, написал эту книгу вместе со Свеном Ортоли — физиком и журналистом, освещающим научные вопросы для самых юных читателей.

В «Ванне Архимеда» собраны привычные нашему слуху, знакомые со школьных лет эмблемы научного мира, парящего в заоблачных высотах: «Эврика!» Архимеда, яблоко Ньютона, таблица Менделеева, НЛО, Франкенштейн, черные дыры, змея Кекуле, кот Шрёдингера, — про что-то из этого мы читали тысячу раз, про другое приблизительно знаем, откуда взялось, про третье несомненно где-то слыхали, только никак не вспомнить, когда и что именно…

Что на самом деле кроется за этими обыденными выражениями? Ортоли и Витковски раскрывают множество интригующих секретов, наглядно демонстрируя, как зарождается научная легенда и насколько тесно связаны две, казалось бы, противоположные крайности — наука и мифология.

---

Гика цитирует разнообразные источники — Пачоли, Евклида, Пифагора, — но в действительности он обходится исследованиями намного более поздними и исключительно немецкими: философа Адольфа Цейзинга, утверждавшего в 1870 году, что красота — это пропорция (разумеется, золотая), поскольку «прекрасное — это гармония, объединяющая единое с разнообразием»; физика Густава Фешнера, апостола экспериментальной эстетики, показавшего, что для подавляющего большинства людей прямоугольник со сторонами, находящимися в золотой пропорции, красивее любого другого прямоугольника; наконец, отца Дезидериуса Ленца, монаха-бенедиктинца, до безумия увлеченного геометрией и преподававшего религиозное искусство на основании, как нетрудно догадаться, представления о золотой пропорции. Между ними и Лукой Пачоли или древними греками — ничего. Ничего, кроме буйной фантазии самого Матилы Гика, заветной мечтой которого было, без сомнения, подвести под превосходство Запада, его мистики и эстетики, некий бесспорный фундамент. «Именно геометрия, — утверждал он, — дала белой расе техническое и политическое превосходство».

Берегитесь пропорций, особенно золотых! Такой лозунг никогда бы не пришел в голову математику, но именно он руководил кропотливыми исследованиями историка искусства Маргариты Неве, собравшей все детали истории, рассказанной здесь. Убежденная, что искусство — это прежде всего опровержение законов и теорий, будь им хоть 2000 лет, она постаралась проверить, действительно ли современные художники, и в особенности Синьяк, Сера, Серюзье и Мане, создавали свои картины, опираясь на золотое сечение. Разбирая тексты и письма, анализируя фотографии картин в ультрафиолетовых лучах и предварительные наброски, она пришла к заключению, стоящему дороже золота: все эти художники делили свои холсты на восемь частей — задача, посильная для восьмилетнего ребенка. Отношение 4/8 (половина) давало им идеальную симметрию; 6/8 (три четверти) почти не имело эстетической ценности; зато 5/8, отношение отнюдь не тривиальное, оказалось лежащим в основе многих композиций. Но 5/8 равно 0,625 и отличается от числа φ менее чем на 7 тысячных… то есть на толщину кисти. Одного мазка художника хватило, чтобы Матила Гика погрузился в золотые грезы, отец Ленц взялся за циркуль и линейку, а золотое сечение пополнило ряды математических чудес.

Хотя членение в крайнем и среднем отношении совсем и не чудесно, понятно, почему оно стало причиной страстей. Отношение малых, равное отношению великих, подобие деления себе самому, микрокосм в макрокосме — все это давало почувствовать связь с мистическими корнями при малейших намеках на древнегреческие или средневековые аналогии. В конце концов, человеческий мозг должен каким-то образом сообщаться с космосом, законченной частью которого он является; вибрация нейронов при созерцании золотой пропорции с ходу приводит его в контакт с высшими сферами математики — языком богов, в силу ее чистоты и недоступности. Золотая пропорция, эта модель арифметической нирваны в миниатюре, составляет, таким образом, привилегированный путь к общению с потусторонним и неопровержимое доказательство Божественной природы человека. Чтобы добраться до рая, как, наверное, посоветовал бы Рамануджан, возьмите такси с номером 1,618034…

Адепты золотого сечения сейчас не так многочисленны, как в 1930-е годы, но на смену готовится новое математическое чудо. Речь идет о фракталах, «автоподобных» формах, порождаемых компьютерами с помощью простых формул. Эти головокружительные зигзаги над бездной повторяют один и тот же мотив в разнообразных масштабах: наималейшая их часть подобна целому. Увлечение этими удивительными картинами стало настоящей модой (появились даже фрактальные майки и зонтики) и порой граничит с золотушным бредом, отождествляя свои формы с «отпечатком Бога». Божественный фрактал скоро сможет заменить золотую пропорцию. Будем с нетерпением ожидать нового Гика, в киберпанковом варианте, который докажет, что австралопитеки (обладавшие поразительными способностями к математике) рисовали на песке, покрывавшем каменный пол их жилищ, древообразные фракталы.

Кот Шрёдингера

В своей «классической» версии, как замечал Ролан Барт, «научному языку надлежит быть предельно нейтральным и прозрачным». Он, насколько возможно, объективен и целиком поставлен на службу содержанию. В противоположность литературному языку, он должен описывать объект изучения наиболее универсальным образом. В действительности же, как писал университетский преподаватель Дэвид Локк в своем трактате «Наука как сочинительство»: «История, рассказываемая наукой, всегда правдива, но это никогда не истинная история и всегда не более чем история». Язык научной формулировки участвует в отображении мира. Прежде всего потому, что всякая научная публикация содержит, по словам сэра Питера Медавара (нобелевского лауреата по медицине 1960 года), «точно рассчитанную дозу лицемерия». Имеется в виду отбор результатов и форма их подачи, последовательность цитирования работ и упоминаний их авторов — одним словом, вся организация статьи в соответствии с канонами журнала, ее печатающего. А также потому, что, как выразился физик Эрвин Шрёдингер, «всякое открытие, даже самое эзотерическое и авангардистское, теряет свой смысл вне культурного контекста»: атом Лукреция — совсем не то же самое, что атом Дальтона, который, в свою очередь, не то же самое, что атом Бора, и уж тем более отличен от атома Шрёдингера. И наконец, потому, что некоторые научные работы вдруг, вопреки воле автора, приобретают неожиданный размах, увлекая читателя в область мифа. История про кота Шрёдингера хотя и не очень распространена, но представляет в этом отношении типичный случай.

В известном смысле она родилась из дискуссии о природе атома и элементарных частицах материи. Идея в общих чертах знакома всем. В центре шарик, вокруг — несколько колец. Вдоль одного из них вращается другой шарик, поменьше. Все вместе и есть атом. Эдакая миниатюрная Солнечная система, солнце которой — ядро, а планета-электрон удерживается на орбите силой электрического притяжения. Новозеландский физик Эрнст Резерфорд изобразил его в таком виде в начале XX века после знаменитого эксперимента, когда альфа-частицы (ядра гелия), бомбардирующие тонкий золотой лист, значительно отклонялись от прямолинейной траектории, а иногда и вовсе летели в прямо противоположном направлении, отбрасываемые назад ядрами атомов золота. Уже через семь лет эта модель дышала на ладан, а в конце 1920-х ее благополучно похоронили, хотя до сих пор о ней рассказывают в школе и она остается прочно связанной с привитыми нам представлениями об атоме. Почему же «квантовый» атом, который должен был прийти на смену, так и не вышел за пределы узкого круга специалистов? Именно потому, что его нельзя представить себе, пользуясь привычными образами. Физик Фриц Рорлих справедливо заметил, что «в языке нет слов для квантового мира». Нет и подходящих картинок. Как изобразить нечто, походящее то на волну, то на частицу, а чаще всего — ни на то ни на другое и нисколько не напоминающее что-либо знакомое нам по повседневному опыту? Это невозможно и, более того, прямо противоречило бы традиционному механистическому образу планетарной модели.

Электрон — ни волна, ни частица, — равно как и вся другая составляющая материи, после 1930 года описывается «волновой функцией» (ψ), указывающей, что он как-то проявляет себя в некоей области пространства с более или менее заметной вероятностью. И только в момент наблюдения, то есть измерения, эта волновая функция, представляющая собой каталог, или суперпозицию, всех возможных состояний электрона, как будто сводится к одной-единственной возможности, или к одному единственному состоянию. Физики называют это явление редукцией вектора состояния, и именно оно ответственно за парадокс кота Шрёдингера.

Австриец Эрвин Шрёдингер (1887–1961) — один из пионеров квантовой механики, потрясшей всю физику XX века. Он был философом в не меньшей степени, чем физиком, и считал, что целью всякой науки и показателем ее ценности является ответ на вопрос «Кто мы такие?». Обладая необыкновенно плодотворным умом, в 1944 году он написал книгу «Что такое жизнь?», оказавшую глубокое влияние на создателей молекулярной биологии. Путем аализа связей микроскопического и макроскопического он пришел к гипотезе, что атомы наследственности представляют собой апериодические кристаллические структуры. Среди читателей его книги были и будущие первооткрыватели двойной спирали ДНК.

Но по сути его работы посвящены, во-первых, построению квантовой механики, а во-вторых, — скрытому в ней смыслу. Что такое материя, или, точнее, как наше сознание представляет себе материю? Этот вопрос неотступно преследовал австрийского физика. Обильную пищу для размышлений ему дала опубликованная Эйнштейном в 1935 году статья, в которой вопрос о законности квантовой механики ставится в свете проблемы измерений. По мнению Шрёдингера, функция ψ (ее называют «пси-функция») описывает реальность единой системы. В глазах Эйнштейна — напротив: она дает статистическое описание совокупности систем, и он будет придерживаться этой точки зрения до последнего вздоха.