Гэвин Претор-Пинни - Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас

• Название: Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас
• Автор: Гэвин Претор-Пинни
• Издательство: Лайвбук
• Жанр: Физика
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-904584-33-7

Приготовьтесь: вас ждет кругосветное путешествие по всевозможным волнам: от серферских океанических до мозговых, радио-, микро-, инфракрасных, акустических, световых и многих прочих.

Претор-Пинни предлагает нам заново взглянуть на наш постоянно взволнованный мир.

---

И наоборот, движущаяся вдоль водной поверхности волна существует в системе, которая рассеивает сравнительно мало энергии. Водная поверхность приходит в возмущение, и далее это возмущение распространяется самостоятельно — в качестве волны.

По крайней мере, именно так я понял профессора.

«Исследование явлений вроде дорожной пробки с точки зрения физических законов — совершенно новая, только зарождающаяся область физики, — поделился со мной профессор Сугияма. — И хотя пробки для нас — давно уже неотъемлемая часть жизни, мы до сих пор так до конца в их природе и не разобрались».

Перед тем как попрощаться, я полюбопытствовал у профессора: как ему пришла в голову идея изучать особенности поведения транспортного потока? Наверняка это произошло в то самое время, как он простаивал в пробке на трассе вроде британской А303?

«Что вы, — тут же возразил профессор, — я езжу подземкой. И совсем не вожу — попросту не умею. У меня и водительских прав-то никогда не было».

* * *

После всех этих заторов и пробок мне захотелось проветриться — я вновь отправился на прогулку вдоль местной речушки. Заканчивался июль; появившиеся на днях высокие башни облаков Cumulonimbus[38] пролили потоки дождя, который шел несколько дней. Русло речки заполнилось до краев; ее спокойные воды теперь мчались бурным потоком.

Камень в тени ивы, обычно торчавший из воды, почти целиком скрылся, едва угадываясь под водой. Поток воды устремлялся вокруг камня; его тихое журчание успокаивало. Казалось, вместе с потоком прочь уносятся все тревоги и волнения.

Как раз с подветренной стороны камня я обнаружил нашу старую знакомую — струйную стоячую волну. Не будь моя голова забита мыслями о волнах внутри потоков, я бы ее даже не заметил. В конце концов, вид у волны вполне заурядный — поток воды приподнимается и ныряет. Не занимательнее ветра в ивах.

Но тут я посмотрел на нее другими глазами. И мне показалось, что не так уж она и проста: в определенный момент бегущий поток как будто замирает. Только что вода поднималась и ныряла, образуя волну, и вот уже она исчезает. Однако сама-то волна остается, подпитываемая очередной порцией нескончаемого потока.

Может, вы и решите, будто я малость тронулся умом, но мне подумалось вот что: ну как этот вот волновой изгиб потока — на самом деле штука осязаемая, вещь сама по себе? Волна видима, на нее можно указать пальцем, о ней можно помыслить… И в то же время, это всего-навсего небольшое отклонение воды от основного курса. Мне показалось, что передо мной воплощение волны абстрактной. По правде говоря, о волнах внутри потоков рассуждать непросто. Кластерные решения, открытые системы, критические значения… Похоже, чем длиннее слова, тем они отвлеченней, тем сложнее постичь их смысл. Я буквально тонул в волнах. Волны увели меня в зыбкий мир умозрительного, и я нуждался в проводнике, который вернул бы мне твердую почву под ногами.

Придя домой, я стал искать телефон профессора философии, преподававшего нам в университете. А интересовало меня вот что: существовал ли такой мыслитель, который сказал о значении волны в потоке хоть что-то?

Оказалось, существовал — некий Гераклит, древнегреческий философ из досократиков, живший около 500 г. до н.э.

* * *

Свидетельств тому, что Гераклит написал о стоячих волнах хотя бы слово, нет; впрочем, о волнах как таковых он вообще не высказывался. Однако о реках и потоках у него кое-что есть. По крайней мере, ему приписывают несколько фраз на эту тему, хотя ни одна из Гераклитовых книг не сохранилась. Все, что мы знаем о его философии, дошло до нас через другие источники: цитата там, параграф здесь — всего лишь небольшие фрагменты, причем всегда в чьем-то пересказе.

Судя по дошедшим цитатам, Гераклит предпочитал выражаться загадками, неясными, многозначительными метафорами.[39] Он любил тезисы, содержащие внутреннее противоречие, вроде: «Путь вверх-вниз один и тот же», «Совместны у [окружности] круга начало и конец» или «Одно и то же в нас — живое и мертвое, бодрствующее и спящее, молодое в старое, ибо эти [противоположности], переменившись, суть те, а те, вновь переменившись, суть эти»{81}. Неудивительно, что некоторые называли его Гераклитом Темным, или Мрачным.

Гераклит абсолютно все рассматривал с точки зрения изменений. Хотя пламя кажется чем-то определенным — оно ярко светит, подрагивает на ветру, — в действительности это процесс, видимая фаза перехода одного состояния в другое. То же самое можно сказать и о реке; Гераклит утверждал, что «дважды тебе не войти в одну и ту же реку, ибо притекает другая вода»{82}. Дубовая балка под крышей лишь кажется чем-то постоянным, потому что ее изменения для нас не очевидны. Балка изменится через сотни лет, равно как и камень рассыплется в песок через тысячелетия. Подводя итог Гераклит философии Гераклита, Аристотель писал: «…но все и всегда движутся, только это скрыто от наших чувств»{83}. Гераклит также указывал на то, что «солнце должно бы было ежедневно обновляться»{84}, что кажется вполне разумным в наши дни, когда нам известно, что на солнце происходит непрерывный процесс термоядерного синтеза, в результате которого высвобождается энергия, и таким образом солнце в самом деле постоянно пребывает в состоянии изменения.

А вот слова гораздо более близкого нам по времени известного философа Бертрана Рассела: «Подобно философии, наука пыталась избежать учения о вечном потоке, найдя некий вечный субстрат среди изменяющихся явлений»{85}. Другими словами, ученые склонялись над микроскопами в надежде отыскать хоть что-то, что остается неизменным посреди окружающих нас изменений. Сначала роль неделимых строительных кирпичиков возлагалась на атомы, но с открытием радиоактивности оказалось, что и атомы делятся. Какое-то время неизменными считались составлявшие атом электроны и протоны, ведь в процессе образования новых веществ они не изменялись, а лишь меняли свое положение. Такое мнение бытовало до тех пор, пока не выяснилось, что при столкновении и эти частицы расщепляются, выделяя чистую энергию — мощные выбросы электромагнитных волн. В итоге, в поисках неизменности, люди пришли к единственному оставшемуся неделимым веществу — энергии.

Может быть, именно поэтому маленькая стоячая волна меня так заинтересовала. Подрагивая в потоке, она, вне всяких сомнений, была волной. И в то же время — ничем иным, как непрерывным множеством мгновений, очередным этапом безостановочного процесса, вздымающимся и опадающим отклонением в потоке воды. Если все вокруг — не что иное, как энергия (то есть изменения, ведь само слово в переводе с греческого означает «действие»), то эта скромно поблескивающая волна — символ непостоянства всего, что мы привыкли считать постоянным.

ПЯТАЯ ВОЛНА, КОТОРАЯ РВЕТ И МЕЧЕТ

Сержант Дэвид Эмме ехал в машине, сидя рядом с пулеметом, как вдруг раздался взрыв — боковую панель прошило осколками.

Это случилось 19 ноября 2004 года в небольшом городе Талль-Афар на северо-западе Ирака; тридцатидвухлетний американский солдат ехал в составе колонны, сопровождавшей полицейских-новобранцев. Не успела колонна выехать, как сержант почувствовал неладное: город как будто замер. Ребятня, обычно с криками носившаяся по пыльным дорогам, куда-то подевалась, лишь несколько парней постарше стояли на углу улицы. Один из них глянул на проезжавшего в колонне сержанта недобро, жестом показывая перерезанное горло.

Сержант по рации рассказал остальным об увиденном и предупредил: у него дурные предчувствия, так что каждый должен быть начеку. И он не обманулся — это случилось на первом же перекрестке.

Сработало самодельное взрывное устройство, спрятанное слева у обочины дороги — детонация произошла как раз тогда, когда колонна поравнялась с ним. Растущая волна невероятно высокого давления вокруг огненного шара расширяющихся газов несла с собой шрапнель, которой и разворотило боковину джипа. Сам Эмме оказался прямо на пути ударной волны, самой убийственной из всех волн.

Когда находившийся в джипе сержант пришел в себя, он не мог толком ни видеть, ни слышать: один из осколков вошел в его левый глаз, а от сильного взрыва левая барабанная перепонка лопнула. Человек двадцать пять скрывавшихся в соседних зданиях боевиков поливали огнем всю колонну сопровождения.

Эмме чувствовал, как водитель вытаскивает его из джипа и ведет к бронетранспортеру. Под ногами у них взлетали фонтанчики пыли от пуль, вокруг разрывались реактивные гранаты. Место Эмме за пулеметом в поврежденном джипе занял другой сержант; он подстрелил боевика, гнавшего начиненную взрывчаткой машину прямо на колонну.

Как только Эмме и водитель оказались в относительной безопасности бронетранспортера, их помчали к городской окраине, где располагалась передовая оперативная база. Эмме еще нашел в себе силы спуститься с бронетранспортера к подбежавшим врачам, но после сразу впал в кому. Сержанта перевезли в сначала в полевой госпиталь в Баладе, затем — в Багдад. Помимо разорванной барабанной перепонки и поврежденного глаза, у него оказался проломлен череп, обнаружился тяжелый ушиб левого полушария головного мозга. В Багдаде нейрохирурги сделали краниэктомию, удалив крупный осколок черепной кости, давивший на левую височную область. Через десять дней, находясь в палате отделения интенсивной терапии Военно-медицинского центра Уолтера Рида в Вашингтоне, сержант пришел в себя.