Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Одна из немногих театральных пьес, посвященных научной тематике, – «Копенгаген» Майкла Фрейна, главные герои которой – ученые Вернер Гейзенберг и Нильс Бор, а также жена последнего Маргарет. В действие вовлекается и часть зрителей: они сидят на специальных местах, стилизованных под скамьи трибунала, лицом к зрительному залу. Это новшество задумано, чтобы подчеркнуть, что за каждым наблюдателем также ведется наблюдение и что ни один наблюдатель не может наблюдать самого себя – театральный эквивалент принципа неопределенности. Мне лично кажется, что это не самый лучший способ подчеркнуть оригинальность пьесы, так как отделенность театрального действия от публики – принцип столь же старый, как и сам театр.

Однако самой важной особенностью пьесы, которая и делает сочетание науки и искусства весьма органичным, является роль Маргарет. Она, словно хор в античной трагедии, как бы выражает наш взгляд на происходящие события. Но она не просто наблюдатель, заинтересованный и симпатизирующий неспециалист, требующий, чтобы для него сложную научную терминологию перевели на простой человеческий язык. Маргарет непосредственно вовлечена во все происходящее в пьесе и порой становится виновницей некоторых событий. Известно, что Нильс Бор писал с огромным трудом, многие были уверены, что он страдает дислексией, и бо́льшая часть его рукописей и писем подготовлена с помощью Маргарет. Она в каком-то смысле становится соучастником происходящего, хотя у нее нет иллюзий относительно того, что вещи, по поводу которых она задает вопросы, чрезвычайно далеки от нее.

Роль Маргарет служит нам напоминанием о том, насколько прочно наука вошла в нашу жизнь. Некоторые считают науку некоей гигантской замкнутой корпорацией, однако на самом деле наука настолько тесно связана со всем нашим миром, с нашим самовосприятием и нашим взглядом на Вселенную, что от нее практически невозможно дистанцироваться. Науку лучше сравнить не с корпорацией, а с некоей коммерческой системой, любые изменения в которой вызывают непредсказуемые последствия в человеческом обществе. Тесная и неразделимая взаимосвязь науки, человеческого общества и нашего мировосприятия предполагает, что «Копенгаген» не должен остаться исключением и что множество пьес на подобную тему могут и должны быть написаны. Это послужило бы еще одним подтверждением того, что наука может быть органично интегрирована в искусство и стать еще одним из источников прекрасного.

Рис. 13. Интерференционная картина (внизу), возникающая при прохождении луча света (вверху) через две расположенные рядом щели (рисунок Юнга)

Глава 6. Свет и волна

Прозрачная аналогия Юнга

Англичанин Томас Юнг (1773–1829) родился и вырос в строгой атмосфере квакерской семьи. И хотя к своему совершеннолетию он уже не был излишне религиозным человеком и предпочитал религии музыку, искусство, верховую езду и танцы, многое в характере Юнга определялось его квакерским воспитанием, от которого происходили и слабые, и сильные стороны его характера. Как истинный квакер, он был искренним, вежливым, благородным и прямым, приобрел независимость и глубину суждений. Эти черты, вне всякого сомнения, помогли ему открыть волновую («волнообразную», как говорили в его время) природу света и бросить вызов преобладавшей на тот момент корпускулярной теории, которой, как тогда считалось, придерживается Ньютон. Однако Юнг унаследовал также и квакерскую склонность к предельному лаконизму, из-за чего многие считали ученого человеком чрезвычайно холодным и высокомерным. Порой Юнг ставил собеседника в тупик и даже обижал собеседника, безапелляционно высказывая какое-нибудь краткое суждение и не заботясь о каких-либо объяснениях. Подобное поведение часто вредило карьере Юнга и восприятию окружающими его идей.

В то же время стремление Юнга к прямоте и краткости проявилось и в его способности придумывать демонстрации, которые отличались особой ясностью и убедительностью. Самой знаменитой из них стал эксперимент с двумя прорезями, в настоящее время часто называемый просто «экспериментом Юнга» – потрясающе простое доказательство того, что, вопреки мнению Ньютона, свет ведет себя как волна, а не как поток крошечных частиц. Эксперимент Юнга – классический пример успешного использования аналогии в науке. Самым убедительным образом продемонстрировав волновое поведение света, ученый произвел то, что можно назвать «онтологической вспышкой», – давно знакомое явление предстало в некоем новом свете, фундаментальным образом отличным от того, в котором оно воспринималось ранее77.

* * *