Огарок во тьме. Моя жизнь в науке

А вот вопрос, который я ни разу не задавал, но он может подойти для проверки математической интуиции того рода, что требуется биологам (интуиции – в противоположность математическим навыкам вроде алгебраических манипуляций или арифметических вычислений; но последние тоже не повредят). Почему такое множество воздействий – гравитация, свет, радиоволны, звук – подчиняется закону обратных квадратов? По мере удаления от источника сила воздействия резко снижается пропорционально квадрату расстояния, но почему? Можно сформулировать интуитивное объяснение: воздействие распространяется вовне во всех направлениях, распластываясь по внутренней поверхности расширяющейся сферы. Чем больше площадь расширяющейся поверхности, тем более “тонко размазано” воздействие. Площадь поверхности (как мы помним из евклидовой геометрии и могли бы доказать, если бы поставили такую цель, – но на собеседовании не будем утруждаться) пропорциональна квадрату радиуса. Отсюда закон обратных квадратов. Вот вам математическая интуиция, которую не обязательно сопровождать математическими манипуляциями: важное качество для студентов-биологов.

Далее на собеседовании может разгореться менее математическое, но не менее любопытное обсуждение возможных биологических применений закона, что поможет оценить обучаемость студента. Самка бабочки тутового шелкопряда привлекает самца, испуская химическое вещество – так называемый феромон. Самцы улавливают его на поразительно больших расстояниях. Следует ли ожидать здесь проявления закона обратных квадратов? На первый взгляд, возможно, да, но студент может отметить, что феромон будет сдувать ветром в определенном направлении. Как это скажется? Студент также может указать, что даже в безветренную погоду феромон не будет распространяться вовне по расширяющейся сфере, хотя бы потому, что половину сферы остановит земля, а большая часть другой половины будет слишком высоко. Здесь преподаватель, возможно, захочет раскрыть следующий занимательный факт, которого студент, скорее всего, не знает.

В силу взаимодействия между градиентами температуры и давления на некоторых глубинах моря звук распространяется в воде дальше (и медленнее). Существует слой, который называют подводным звуковым каналом, в котором звук распространяется скорее как расширяющееся кольцо, чем сфера, поскольку отражается от границ слоя – обратно внутрь него. Роджер Пейн, выдающийся специалист по китам и борец за охрану природы, полагает, что, когда особенно голосистые киты оказываются в подводном звуковом канале, их песни теоретически можно услышать с другой стороны Атлантики (что само по себе захватывающе и должно увлечь собеседуемого студента). Применим ли закон обратных квадратов к песням этих китов? Если бы звук “распластывался” по внутренней поверхности расширяющегося кольца, студент мог бы рассудить, что площадь “распластывания” будет пропорциональна скорее радиусу, чем квадрату радиуса (длина окружности прямо пропорциональна радиусу). Но, конечно, кольцо не было бы идеально плоским. Здесь меня бы устроил и даже привел в восторг резонный ответ: “Это уже становится слишком сложным для моей интуиции, давайте позвоним кому-нибудь из физиков”.

Я привязывался ко многим из этих абитуриентов – думаю, как и большинство преподавателей. Более чем половине я был вынужден отказывать – и расстраивался от этого. Я старался изо всех сил, чтобы они поступили в другие колледжи Оксфорда, расхваливая коллегам “своих” кандидатов. Я злился, когда другой колледж принимал кандидата, который мне показался явно менее подходящим, чем те, кого мы не смогли взять в Новый колледж просто в силу численных ограничений. Но предполагаю, что коллеги так же привязывались к “своим” абитуриентам. Об оксфордской системе, позволяющей каждому колледжу принимать абитуриентов независимо, можно сказать мало хорошего и много плохого. Подозреваю, что сама по себе сложность системы отпугивает многих абитуриентов от того, чтобы вообще подавать документы в Оксфорд. И это более разумная причина обойти нас стороной, чем абсурдное заблуждение, будто в Оксфорде царят “элитизм” или “снобизм” (надо признать, когда-то так и было, но теперь все совсем наоборот).