Физика. Великие открытия: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Предисловие

История науки — тысячеактная драма. Драма не только идей, но и их творцов.

На памятниках, барельефах, мемориальных досках ученые всегда кажутся чуждыми суете и страданиям. Но до того как их лики застыли в бронзе или граните, им были ведомы и печаль и отчаяние; все они были самыми обычными смертными, только одареннее и ранимее. И тернии, всегда устилающие дорогу к пьедесталам, ранили их ничуть не меньше, чем всех остальных людей — только раны их были невидимы миру.

Что поделать, такова стезя науки: мы видим ученых лишь в редкие моменты их славы — когда их венчают наградами, когда, собственно, работа уже закончена и результат ее оценен обществом; а вот в те — не мгновения даже, нет, — в те месяцы и годы, что творят они в своих лабораториях, их действия, их мысли, их надежды скрыты от нас; тогда они — схимники человечества, принявшие добровольный и нигде не писанный обет отрешенности.

Поэтому мы так часто и не знаем, как рождались научные открытия.

Иной скептик может спросить: а не все ли равно нам, потомкам, нам, потребителям великих открытий, как они были сделаны и что думал ученый в тот или иной момент своей работы? Главное — что открытие сделано, принято на вооружение обществом и верно служит ему.

Конечно, последнее обстоятельство существенно. Но есть и еще одно, вроде бы скромное по сравнению с ним, но вдумайтесь в него.

Каждое открытие делает человек, ставший ученым по призванию. Ученый — не специальность, ей нельзя обучить в институте. Можно обучить химии, можно физике; но человек, получивший диплом, может и не стать ученым, даже если он займет должность научного сотрудника, — он останется до конца дней своих холодным подмастерьем науки, если не будет в нем воспитана любовь к творчеству, охота к дерзновенным попыткам выйти за рамки существующих представлений, смелость перед признанными авторитетами, пусть даже чреватая иногда личными жертвами.

Но кто воспитает любовь, привьет охоту, сделает смелым — кто, как не сама наука: всем своим прежним опытом, своей волнующей историей, открывающей горизонты не только в прошлом, но и в будущем. Только она, она сама способна разбудить в школьнике Лобачевского, обнаружить в служащем Эйнштейна, сделать переплетчика Фарадеем. Но для этого надо знать ее — знать в разные минуты ее вечной жизни: и когда она скрытна и упряма перед бездельником, и когда милостиво щедра к труженику; и когда она — изнурительная, скучная работа, и когда она — праздник ума и фантазии; и когда ученый — ее поденщик, и когда он — ее властитель.

Поэтому нужны истории наук, поэтому нужны биографии ученых, поэтому нужны их мемуары — толстые и тонкие, скучные и занимательные, — любые, только бы достоверные, только бы приоткрывающие доступ чужой душе в переживания души собственной, чужому уму — в лабиринты напряженных молчаливых размышлений.

Поэтому нужны и книги, пытающиеся восстановить ход событий и мыслей, отдаленных от нас временем и непривычкой ученых к беллетристическим описаниям собственных переживаний.

Глава 1 Неслучайные случайности

Галилео Галилей 1564–1642

Случайные открытия, как правило, окружены легендами: в них реальные события и люди разукрашены нарядными одеждами домысла. И поскольку такие приукрашения случались многократно — ведь легенды передаются из поколения в поколение, — через какое-то время факты теряли правдивые очертания.

Что поделаешь, в каждом из нас — еще с детства, еще от сказки — воспитана любовь к необычайному, но справедливому стечению обстоятельств, где добро всегда в конце концов торжествует; в жизни, увы, не всегда так.

Ведь не всегда легенда, сколь бы поэтичной она ни была, приносит пользу. Некоторые просто вредны: они приучают к мысли о легкости побед, настраивают на несколько безответственный подход к тому делу, которым мы собираемся заниматься в жизни.

Две такие легенды известны более других: про Архимеда и про Ньютона.

Однако существует немало других историй, где научные открытия предстают как дело случая, как небрежная милость судьбы. В самом по себе присутствии элемента случайности нет ничего постыдного, случай — такой же полноправный участник научного исследования, как и долготерпение. Если случайность имела место, это вовсе не надо скрывать — что было, то было, надо только как следует разобраться, а что именно было на самом деле. Слепой случай, подаривший баловню судьбы сокровище, с которым он по неразумению не знает, что делать? Долгожданная находка, вознаградившая за долгие годы бесплодных терпеливых поисков и раздумий? Или аванс, выданный неожиданно расщедрившейся природой, который придется много лет отрабатывать в поте лица и за прежнюю славу?

Вот в этом и заключается наша совместная цель: разбирая истории открытий, причисленных к случайным, посмотреть, в какой мере они относятся к таковым, не стали ли они жертвой легенд, подобно открытиям Ньютона и Архимеда.

В наших путешествиях по разным странам, разным эпохам, разным лабораториям в поисках обстоятельств, при которых были сделаны выдающиеся открытия, нам нередко придется оставлять на время учебники и трактаты и брать в руки описание быта и нравов того времени, чтобы во всех деталях представлять себе жизнь и творчество ученых, чтобы иметь возможность, если надо, максимально приблизиться к рассматриваемому событию, чтобы потом максимально отдалиться от него и увидеть тогда его во всем объеме. Конечно, описание события не может создать полностью «эффект присутствия»; и, кроме фантазии автора, понадобится еще и читательская фантазия, чтобы заставить ожить ушедших в прошлое людей, чтобы увидеть, словно на экране, давно случившиеся события. Нам предстоит нелегкая работа, и в качестве утешения могу рассказать напоследок историю одного любопытного спора, происшедшего почти четыреста лет назад и до сих пор не потерявшего интерес.

Николай Коперник. Копия конца XVI-начала XVIII с портрета, созданного неизвестным художником в 1580 году.

Дело было в начале XVII века. В Риме ценители искусств затеяли дискуссию: что ценнее — скульптура или живопись? Сторонники скульптуры, их было большинство — утверждали, что скульптура важнее, поскольку имеет, в отличие от картин, рельеф. И поскольку она объемна, а картины плоские, то, естественно, она ближе к изображаемому объекту. А раз ближе к изображаемому объекту, значит, создает большую иллюзию действительности и, следовательно, ценнее.

В этот спор был вовлечен и выдающийся флорентийский живописец Лодовико Чиголи, который в то время как раз находился в Риме. Но Чиголи не был силен в схоластических спорах. Поэтому он написал письмо своему близкому другу Галилео Галилею с просьбой снабдить его аргументами против искушенных в словопрениях противников.

Каждый, конечно, знает, кто такой Галилей. Один из величайших ученых мира, впервые наблюдавший с помощью изготовленной им зрительной трубы небесные светила, открывший закон инерции, закон падения тел, закон колебания маятника, пятна на Солнце, горы на Луне, четыре спутника Юпитера, фазы Венеры, звездное строение Млечного Пути. Так вот к нему и обратился за помощью Чиголи. В этом не было ничего удивительного — их связывала давняя и тесная дружба. Лодовико недавно доказал свою преданность Галилео: на последней своей работе — фреске церкви Санта-Мария Маджоре — он изобразил Луну, причем так, как она была видна в телескоп Галилея. Это был смелый шаг, потому что открытие Галилея, как и его телескоп, были предметом многочисленных насмешек, а в 1633 году даже осуждены римским католическим судом.

А вот теперь Галилео представлялась возможность показать свое расположение к другу. И он пишет ему длинное письмо, которое оканчивает и отправляет в Рим 26 июня 1612 года. В этом письме Галилей показал себя с новой для нас стороны. Мы знаем его как ученого, а он, оказывается, еще и тонкий знаток искусства, прекрасно понимающий его специфику и, со свойственной ученому логикой, ее обосновывающий. Это видно, в частности, из аргументов, которых так ждет Чиголи. Вот что пишет Галилео: «Произведения скульптуры имеют рельеф лишь постольку, поскольку они оттенены… а если мы покроем тенью все освещенные части скульптурной фигуры с помощью краски настолько, что ее тон станет полностью одинаковым, то фигура будет казаться полностью лишенной рельефа». Заметьте, это не просто аргумент — это приглашение к эксперименту: кто не верит, может попробовать.

Мне неизвестно, воспользовался ли кто-нибудь из участников спора предложенным доказательством, но я видел результаты опыта, поставленного по схеме Галилея лет двадцать назад. Были взяты два красноватых резиновых шара, их сбоку осветили, чтобы подчеркнуть рельеф, и сфотографировали. А потом один из шаров был закрашен темной краской в том месте, где на него падал свет, и оба шара снова сфотографировали. И что же? На первой фотографии шары выглядели как шары, на второй один из них, закрашенный, походил на совершенно плоский диск. Таким образом, аргумент Галилея был абсолютно обоснованным.

Правда, пишет далее ученый, это не значит, что скульптура не имеет отличий от живописи; имеет, конечно: у нее три измерения — высота, ширина и глубина, тогда как у картины только два, она плоская. Но это обстоятельство, продолжает Галилей, вовсе не говорит в пользу скульптуры как вида искусства. Напротив, неожиданно утверждает он, это значительно снижает ее достоинства. И поясняет почему: чем дальше отстоят средства воспроизведения от воспроизводимого предмета, тем более заслуживает восхищения воспроизведение.

Причем это относится не только к созданию произведения, но и к его прочтению. Понять картину сложнее, чем скульптуру; песня со словами нагляднее, чем музыка без слов.