Отвергнутая наука

ГЛАВА 5 Точная наука

В 1962 году русский химик H.H. Федякин объявил об открытии того, что оказалось новой формой воды — с более низкой температурой замерзания, более тягучей (не такой текучей) и плотной. Этот вид воды образовывался, когда обычные водяные пары собирались в очень узких стеклянных колбах или колбах из плавленого кварца; ее окрестили «аномальной водой», «ортоводой» или «поливодой» (последнее название было дано, поскольку считалось, что она является до сих пор неизвестным полимером воды).

Проведенные впоследствии исследования показали, что поливода — это обычная вода, загрязненная ионами, которая она вымыла со стенок колб и, предположительно, из пальцев экспериментатора.

Понятие «точная наука»[21] — это не те предметы, которые с трудом давались вам в школе, хотя многим людям действительно с трудом дается именно эта область знаний. Точные науки — это области вроде физики и химии в противовес гуманитарным наукам вроде психологии. Помимо всего другого именно точная наука крутит колесо человеческой технологии.

Биологические науки обсуждаются в следующей главе: в ближайшие века, учитывая нынешнее направление наших технологий, такие биологические науки, как генетика, окажутся самыми важными точными науками из всех… как это ни странно: ведь всего лишь несколько десятилетий назад биология и медицина нередко считались науками скорее гуманитарными.

_{Алхимики за работой. Из «The Art of Distillation» (Искусства дистилляции) Джона Френча, 1651 г.}

Чтобы понять алхимию, необходимо понять идею аристотелевских элементов, а для этого важно забыть, что материя может состоять из атомов. Материя состоит из качеств и сама по себе является всего лишь одним из трех компонентов, образующих кусок, допустим, свинца. Два других компонента — это форма и дух. Таким образом, кусок свинца состоит из той же материи, что и слиток золота, но обладает другой «формой», то есть качествами. В каждом слитке мало духа — не так много, как, скажем, в воздухе, и уж, конечно, не так много, как в Боге, который полностью духовен.

Аристотель (384–322 гг. до н. э.) полагал, что существует только один вид материи, который может принимать многочисленные формы. Существуют четыре основополагающие формы, или элемента: земля, воздух, огонь и вода. Они наделяют вещи или образования следующими качествами: земля холодная и сухая; огонь сухой и горячий; воздух горячий и мокрый; вода мокрая и холодная. Такой образ мышления приводил людей к вере в четыре типа темперамента или четыре типа телосложения (см. стр. 277); и алхимики начали свой поиск, опираясь именно на аристотелевские элементы и стоящую за ними интуитивную логику.

Поскольку эти четыре формы были всего лишь основой для одного вида материи и, следовательно, не были «элементами» в полном смысле этого слова, понятно, что они могли переходить одна в другую. Это породило изящное аристотелевское представление о том, что сегодня называется «круговоротом воды». Вкратце: тепло Солнца превращает воду в воздух (мы говорим об элементах, а не о физических веществах); теплое поднимается, так что тепло в воздухе притягивает воздух к небу; затем тепло уходит из пара, который из-за этого вновь становится более водяным, и этот процесс отражается в формировании облака. Есть и подтверждение этому: чем более водяной становится смесь в облаках, тем более вода естественным образом теряет свою противоположность, то есть тепло. Тогда облако охлаждается и уменьшается. Это сжатие восстанавливает «водность» воды, которая выпадает дождем или, если к этому времени облако стало таким холодным, что замерзло, градом или снегом.

Удивительно, но в аристотелевской модели круговорота воды окольными путями сделан вывод, чрезвычайно близкий к правильному ответу.

Наука алхимия, возможно, зародилась во времена Христа в греко-римском Египте. Существовала отдельная восточная алхимическая традиция, но взаимосвязь между ней и западной традицией трудно проследить. Основное направление алхимии оскудело примерно в то время, когда новые, рациональные методы физиков попали в химию, хотя немногочисленные случаи алхимии известны и в наши дни.

Понимание алхимических идей затруднено по многим причинам. Во-первых, за столь популярным образом алхимического поиска (заключавшегося в нахождении философского камня, чтобы потом превращать с его помощью неблагородные металлы в золотые слитки) на самом деле скрывается поиск интеллектуального и духовного развития. Во-вторых, алхимикам доставляло великое удовольствие настолько зашифровывать свои записи, насколько это было возможно: высокое знание не должно было попасть в руки непосвященных. И в-третьих, схема природы, фигурировавшая в алхимической концепции, полностью оторвана от всего нашего современного мировоззрения.

С точки зрения алхимиков, «дух» и материя могли быть (и были) смешаны. В некоторых вещах духа было больше, чем в других, а Бог был, конечно же, чисто духовным существом. Использование «духа» в алхимических экспериментах было важной и, естественно, сложной задачей, но необходимой, если алхимик хотел добиться своего. Представьте, что вы хотите превратить медь в золото. Нагревание меди с серой уменьшит ее до черной массы, которая является «основным веществом» меди, ее металлической «формой», выделенной в ходе обработки. (На самом деле черная масса — это сульфид меди.) Это хорошо, но теперь настало время для второй, более сложной, части эксперимента — введения «формы золота» в эту массу. Чтобы это сделать, нужно иметь возможность управлять процессом и добавлять нужное количество «духа». Именно эта вторая часть процесса более полутора тысячелетий являлась для алхимиков неразрешимой задачей.

Параллельно с этой работой, которую с натяжкой можно назвать «практической химией», развивалась теория о том, что поскольку превращать металлы в золото значило «совершенствовать» материю, то и успех в поиске сделает самого[22] алхимика «более совершенным». Нет оснований полагать, будто философский камень считался эликсиром жизни, заключающим физическое и духовное бессмертие.

Однако интерес, который проявляла к алхимии аристократия, сосредоточивался не столько на духовном пути, сколько на превращении неблагородных металлов в золото и всяческом приумножении богатств. Это широко открывало двери мошенникам-алхимикам, и они слетались на подобную алчность, как стервятники. Габсбурги, по-видимому, были в этом отношении особенно легковерными. В 1658 году Фердинанд III (1608–1658) сам был свидетелем создания крупицы золота алхимиком И.К. Рихтгаузеном. Чешский алхимик Венцель Зейлер превращал для Леопольда I (1640–1705) серебряные медальоны в золотые, и за это император пожаловал ему дворянство. И далее в том же духе. Мария-Тереза (1717–1780) попыталась положить этим глупостям конец, запретив все попытки превращения неблагородных металлов в золото в своем королевстве, но после ее смерти двор Габсбургов вновь стал одержим этой идеей. Уже в 1860-х годах два алхимика-самозванца успешно выманивали у Габсбургов солидные суммы обещаниями превратить серебро в золото — до тех пор, пока не восторжествовал здравый смысл.

Хотя избитая фраза гласит, что алхимия была матерью химии так же, как астрология была матерью астрономии, уместно будет сказать, что алхимия позднее дала и зарождавшимся наукам о Земле невероятный толчок к развитию: когда люди дошли до необходимости изучения минералов, у них в наличии уже были алхимические методы. Аналогичным образом, хотя алхимия породила и некоторые странные идеи о Земле, она по крайней мере притягивала внимание к таким явлениям, как землетрясения и извержения вулканов. Алхимия в целом подготовила плодородную почву, в которую можно было посадить семена многих современных наук.

_{Один из бесчисленных предполагаемых портретов Нострадамуса, сделанный долгое время спустя после его смерти.}

Астрология появилась в Вавилоне, возможно, во втором или третьем тысячелетии до нашей эры, и зародилась она в сложных для наблюдений условиях. Теоретически в той части света условия для наблюдения должны были быть великолепными: небеса были чистыми, погода — хорошей, а рельеф — гладким. На практике, однако, горизонт часто затемняли облака пыли, которые приносило ветром. Будь астрология ориентирована на зенит, было бы проще объяснить ее происхождение лишь вышедшим из-под контроля развлечением. Но астрология ориентирована на горизонт: для астролога область горизонта — наиболее важная часть неба. Наши предки явно полагали, что расположение планет среди звезд действительно важно для нас, живущих на Земле, иначе бы они не потратили столько сил на тщательное наблюдение за планетами и запись времени, когда они восходят.

То, что в астрологии есть зерно истины, предположительно доказано Мишелем Гокленом (1928–1991) — французским статистиком, обладавшим огромным упорством. Он доказал, что существует тесная взаимосвязь между выдающимися и успешными людьми и планетами, восходящими во время их рождения. Если во время рождения восходили Марс или Сатурн (или обе планеты), сильна вероятность того, что этот человек в будущем станет доктором или ученым; если Марс или Юпитер, то ребенок может стать военным или спортсменом (обратите внимание, что Марс «порождает» как военных, так и ученых). В этой схеме, конечно, нет места другому основному элементу астрологии — зодиаку. Полученные Гокленом результаты вызвали заметное оживление, когда были опубликованы в книге «The Cosmic Clocks» (Космические часы) (1967), но позднее повторный анализ не выявил этих совпадений. Тем не менее приверженцы астрологии по-прежнему любят упоминать этот эксперимент как доказательство своей правоты. Любопытно, что они редко вспоминают другой эксперимент, проведенный Гокленом, в котором он послал 150 отобранным людям полную натальную карту серийного убийцы Марселя Петио, казненного в 1946 году, каждому сказав, что это его собственная натальная карта, и попросил их вместе с друзьями и близкими прокомментировать карты. Целых 94 % получателей ответили, что натальная карта точно описывает их, и почти все они сообщили, что их друзья и родственники согласились с этим. К слову, натальная карта убийцы включала такие слова, как «высоконравственный», так что вряд ли может считаться достоверным анализом личности, на астрологических данных которой была основана.

Есть ли «что-то такое» в астрологии? Конечно, излияния газетных астрологов и настоящих «профессиональных» астрологов бесполезны и переполнены невообразимым количеством псевдонаучных сведений. Вот всего один пример: Альфред Витте (1878–1941), основавший астрологический кружок под названием «Гамбургская школа», видимо, так вдохновился предположениями астрономов о том, что должна существовать планета за Нептуном, что нашел аж шесть таких планет — хотя, как ни удивительно, это был не Плутон, который Клайд Томбау (1906–1997) открыл только в 1930 году. Астрономы пока не торопятся подтвердить эпохальные открытия Витте, и все же члены «Гамбургской школы» при составлении гороскопов используют все восемь планет.

Слова о том, что астрология породила астрономию, банальны, но ее влияние было куда большим. Франц Месмер (1734–1815) в своих попытках объяснить принципы астрологии решил, что между далекими телами во Вселенной есть невидимые взаимодействующие силовые поля. Позднее он определился с этой идей и вывел важную концепцию животного магнетизма (см. стр. 327).

В 1700 году немецкий физик Георг Эрнст Шталь (1660–1734) ввел в науку понятие «флогистон», чтобы объяснить, что происходит при сгорании и коррозии (он полагал, что эти процессы по сути одинаковы). Он предположил, что горящее вещество утрачивает элементарный и неопределимый принцип. К сожалению, это хорошо объясняло, почему исходное вещество (богатое флогистоном) было тяжелее получившейся из него золы (в которой не было флогистона), но совершенно не объясняло, почему окалина (в которой не было флогистона) была тяжелее прокаленного металла (богатого флогистоном). В наши дни люди изумленно подняли бы брови, услышав о веществе, которое в некоторых (но не во всех) случаях обладает «отрицательным весом», но во времена Шталя большинство физиков и химиков (как и их предшественников — алхимиков) такие мелочи еще не особенно волновали. Тот факт, что воздух был необходим как для горения, так и для коррозии, объяснялся просто: воздух нужен, чтобы вывести флогистон из вещества.

Теория флогистона была весьма важна на протяжении первых трех четвертей XVIII века, поскольку процессы, происходящие во время сгорания, в те времена представляли особый интерес: это была заря паровой эпохи.

По иронии судьбы, английский химик Джозеф Пристли (1733–1804), ярый сторонник теории флогистона, внес вклад в ее развенчание. Он нагрел на открытом воздухе ртуть, чтобы образовать красный оксид ртути (конечно, он не понимал, чем на самом деле было это вещество). Затем Пристли сильно нагрел оксид и заметил, что тот вновь образовал ртуть и выделил странный газ, который горел ярко и причудливо; он пришел к выводу, что, конечно же, этот газ не содержит флогистона. Несколько ранее шотландский физик Даниэль Рутерфорд (1749–1819) обнаружил, что если держать мышь в закрытом пространстве, пока она не умрет от недостатка кислорода, а потом что-нибудь сжигать в этом воздухе до тех пор, пока огонь не перестанет гореть, то образуется вид воздуха, в котором живые существа не могут дышать, а вещества — гореть. Конечно, этот воздух был так насыщен флогистоном, что больше в него не вмещалось. Рутерфорд назвал его «флогистонным воздухом», и потому Пристли назвал свой новый газ «дефлогистонным воздухом».

В 1774 году Пристли посетил в Париже французского химика Антуана Лавуазье (1743–1794) и рассказал ему об экспериментах. Лавуазье повторил их и быстро сообразил, в чем дело: воздух состоял из смеси двух газов, один из которых способствовал горению, а второй — нет. Было понятно, что и горящее, и ржавеющее вещества потребляли один из этих газов, забирая его из воздуха; Лавуазье дал этому газу название «оксиген», что означало «окисляющий элемент», потому что полагал, что этот элемент присутствует во всех кислотах (он ошибался). Другому газу, «дефлогистонному воздуху» Рутерфорда, Лавуазье дал название «азот» («без жизни»); это название впоследствии изменилось на «нитроген» («порождающий селитру»).

Гораздо менее изящная теория сгорания относится ко II в. н. э., когда Филон Византийский в свете аристотелевских элементов представил, что, возможно, сгорание превращает частицы воздуха в частицы огня, меньшие по размеру. Он заметил, что если жечь свечу в перевернутом вверх дном сосуде (например в чаше), открытая сторона которого находится под водой, то когда свеча сгорала, вода внутри сосуда немного поднималась. Он правильно предположил, что причина этого в том, что при горении использовалось некоторое количество воздуха, но решил, что эта часть воздуха на самом деле превратилась в более маленькие частицы огня, которые могут выйти через поры в стенках сосуда.

Во многом подобная флогистону, теплота была невесомым флюидом — качеством, которое могло передаваться от одного вещества другому, так что первое согревало второе. Сегодня мы пониманием, что на самом деле передается не теплота, а тепловая энергия.

Все вещества содержат теплоту — задача заключалась в том, чтобы извлечь ее. Два куска дерева при трении друг об друга давали тепло, потому что маленькие частицы дерева расщеплялись, высвобождая запертую в них теплоту. Когда чайник нагревали на огне, топливо отдавало свою теплоту огню, который передавал ее металлу, а тот передавал ее воде.

Бенджамин Томпсон, граф Румфорд (1753–1814), ближе к концу XVIII века положил конец этой теории. Наблюдая за высверливанием канала в пушечном стволе для курфюрста Баварии, он заметил, что выделяется огромное количества тепла. По существовавшей тепловой теории, это происходило из-за удаления стружки, которая высвобождала из пушки некоторое количество теплоты; но Румфорд заметил, что если инструменты были тупыми и снимали небольшое количество металла или не снимали его вообще, образовывалось больше тепла, а не меньше, то есть происходило нечто совершенно противоположное тому, что предсказывала теория.

Он измерил объем полученной теплоты и обнаружил, что если ее вместить обратно в пушечный ствол, то металл расплавится. Так стало понятно, что пушка не могла изначально вмещать столько теплоты. Румфорд пришел к заключению, что содержание теплоты в объекте — это мера своего рода вибрации в нем, а вибрация эта в случае с пушкой была вызвана трением инструментом. Другими словами, он понял связь между тепловой энергией и физической концепцией «работы». Если вы трете палочку о палочку, то совершаете работу и выделяете тепло.

Позднее Румфорд провел еще один эксперимент: он взвешивал воду как в жидком виде, так и в виде льда и не выявил существенной разницы в весе. Согласно тепловой теории, лед содержит меньше теплоты, чем вода, и естественным выводом было то, что теплота, если она вообще существует, не имеет веса. Случись то несколько десятилетий назад, такая мысль была бы вполне возможной, но 25 годами ранее Лавуазье доказал, что невесомый флогистон был мифом, и казалось, что теплота тоже вот-вот исчезнет из учебников. Тем не менее прошло полвека, прежде чем в 1849 году Джеймс Джоуль (1818–1889) прочел перед Королевским обществом доклад об открытии «механического эквивалента тепла».

Последний гвоздь в крышку гроба тепловой теории был забит спустя несколько лет работой Джеймса Клерка Максвелла (1831–1879) и официальным принятием кинетической теории, которая до сих пор является краеугольным камнем физики. Эта теория заключается в том, что содержание в теле тепла равно сумме индивидуальных энергий движения (то есть кинетических энергий) составляющих его атомов и молекул.

Если сказать, что летучесть противоположна силе тяжести, то в буквальном смысле это будет правдой, но может ввести в заблуждение: летучесть нельзя приравнять к антигравитации. Очевидно, что все объекты притягиваются вниз, к Земле, хотя и в разной степени: перья «притягиваются» меньше молотков. В древности считалось разумным, что по степени притяжения объекта книзу (или, в более сложное постньютоновское время, по сопротивлению изменениям в состоянии движения) можно измерить силу притяжения, содержащуюся в этом объекте. Сила притяжения в этом случае была принципом, во многом схожим например с теплотой.

Но если объекты могут содержать в себе силу притяжения, они, конечно, могут содержать и противоположную силу — летучесть? Чем больше летучести содержится в объекте, тем легче он должен быть.

Этот вопрос к закату великой теории флогистона стал достаточно важным. Шталь, изобретатель теории флогистона, провел связь между горением и коррозией, которая доказывала, что в обоих случаях исходное вещество «теряло флогистон»; но, в то время как зола была легче исходного материала, ржавые металлы были тяжелее нержавых. Позднее ученые предположили, что какая-то часть флогистона обладала тяжестью (при потере флогистона вещество становилось легче), а какая-то — летучестью (потеря этой части утяжеляла вещество).

В течение XVIII века была распространена теория, что большинство форм вещества (если не все) наполнены маленькими глобулами, которые, возможно, были атомами. Джон Дальтон (1766–1844) сформулировал свою атомную теорию строения вещества в самом начале следующего столетия, в 1803 году. Эти маленькие глобулы были даже видны в наиболее мощные микроскопы того времени.

К сожалению, с изобретением ахроматической линзы глобулы стали неразличимы даже с помощью наилучших приборов — на самом деле особенно с помощью наилучших приборов. Они были всего лишь оптической иллюзией, которую создавали простые линзы ранних микроскопов.

Предположение, что луч света может быть потоком мельчайших частиц (корпускул), появилось в древние времена. Как ни странно, ее не приписывали Демокриту (ок. 470–380 гг. до н. э.), хотя он и верил в то, что все вещи состоят из атомов и пустоты (чем выше соотношение атомов и пустоты, тем плотнее материал). Он несколько затруднялся с объяснением, почему мы на самом деле видим вещи: было довольно сложно предположить, что все объекты излучали потоки атомов, входящие в наши глаза и влияющие на конфигурацию атомов в них. Его предположение было таким: если вы смотрите, допустим, на эту страницу, в воздухе постепенно «запечатлевается» ее изображение. Воздух перемещается к вашим глазам, неся с собой это изображение[23].

Очень похожей была теория субстанционализма, выдвинутая преподобным Александром Уилфордом Холлом в его книге «The Problem of Human Life» (Проблема человеческой жизни) (1877). Все «силы» и «излучения» состоят из атомов, то есть являются веществами. Действительно, нюхать розу вы можете потому, что частицы розы достигают вашего носа. Конечно, в случае, если вы слышите гитару, это происходит потому, что частицы гитары достигают ваших ушей. Холл заявлял, что сила, подобная силе притяжения и магнетизма, и излучение, подобное свету, состоят из атомов гораздо меньшего размера, чем те, которые образуют материю. Это очень напоминает идеи современных физиков, отстаивающих например гравитационную частицу, или гравитон. Увы, эти идеи похожи лишь на первый взгляд.

Корпускулярная (или баллистическая) теория света была преобладающей больше ста лет, потому что ее поддерживал Исаак Ньютон (1642–1727), и за последние несколько десятилетий к ней вернулась известность. Споры велись вокруг того, является ли свет волнами или частицами. В свете ньютоновского учения казалось неправдоподобным, что свет может состоять из волн: в конце концов, если кричать кому-то из соседней комнаты, то он услышит вас, потому что звук (который является движением волны) может, обогнув угол, пройти в дверь, а свет так сделать не может. Поэтому Ньютон полагал, что свет должен состоять из частиц. (Но не настаивал на этом: в книге «Opticks» (Оптика) (1704) он отметил, что с корпускулярной теорией не все так однозначно.) Из-за авторитета Ньютона его теория продержалась еще более столетия, пока Томас Юнг (1773–1829) в 1803 году не продемонстрировал явление интерференции.

Смысл эксперимента Юнга заключался в том, что если источник света является точкой, то образуемые им тени четко ограничены или кажутся таковыми; иначе говоря, свет не обходит закругленные углы. Но к ньютоновским временам Франческо Гримальди (1618–1663) уже продемонстрировал существование дифракции — явления, при котором свет совершенно точно огибает углы, хотя и в малой степени. Сам Ньютон наблюдал дифракцию (похоже, он не был знаком с работой Гримальди), но не смог объяснить ее. Эксперимент Юнга доказал, не оставив сомнений, что свет имеет волновую природу. Представьте себе две музыкальные ноты, не очень гармонирующие друг с другом: если сыграть их, будут слышны «толчки», потому что волны двух инструментов не абсолютно синхронны, то есть иногда волны усиливают друг друга, а иногда ослабляют. Если доказано, что свет делает то же самое, что и звук, значит, свет движется волной, поскольку добавление одной частицы света к другой никогда не приведет к нулевому значению — темноте. Юнг направил свет сквозь пару узких параллельных щелей на экран и обнаружил, с достаточной степенью уверенности, что в результате изображения перекрываются. В образованном таким образом узоре интерференции темные полосы являются результатом того, что световые волны нейтрализуют друг друга, а светлые полосы появляются там, где световые волны друг друга усиливают.

Несмотря на доказательство Юнга, споры не утихли, о чем свидетельствуют такие книги, как прекрасная работа Р.А. Уолдрона «The Wave and Ballistic Theories of Light» (Волновая и баллистическая теории света) (1974). Причина непрекращающихся дискуссий во многом заключалась в том, что свет ведет себя скорее как струна из частиц, а не как движущаяся волна. Сегодня мы понимаем, что на самом деле свет является и тем и другим. Эти точки зрения не противоречат друг другу. Фундаментальной частицей света (и другого электромагнитного излучения) является фотон; но в данном случае мы используем понятие «частица» в смысле, отличающемся от всего, что мог себе представить Ньютон.

В 1903 году выдающийся французский физик Рене Проспер Блондло (1849–1930) открыл N-лучи, естественным образом излучаемые различными материалами, в том числе многими металлами, а также нервной системой человека — в основном во время разговора и той частью головного мозга человека, которая контролирует речь, — так называемым центром Брока. (Блондло назвал их N-лучами в честь организации, в которой работал, — Университета Нанси.) Его открытия были подтверждены другими французскими учеными, хотя за пределами Франции ученые столкнулись со сложностями при попытке воспроизвести результаты эксперимента.

С помощью специального спектроскопического оборудования, в котором линзы и призмы были сделаны из алюминия, Блондло смог проецировать спектр N-лучей; это нужно было делать в темноте. Наблюдал за демонстрацией американский физик Роберт У. Вуд (1868–1955). Когда Блондло описывал проецируемый им спектр N-лучей, Вуд незаметно удалил призму из «спектроскопа» N-лучей. Блондло невозмутимо продолжал демонстрацию. В 1904 году Французская академия наук присудила ему премию Леконта. В том же году, однако, Вуд опубликовал статью, разоблачающую этот эксперимент, и большинство ученых прекратили поиск неуловимых N-лучей. Во Франции тем не менее физики не только продолжили поиски, но и во многих случаях обнаружили лучи. Среди этих физиков были выдающиеся личности, такие как Андре Брока (1863–1925) и Жан Беккерель (1878–1953).

Ясно, что Блондло не был мошенником: он искренне верил в то, что видит спектр N-лучей и что он сделал важное открытие. Но непонятно другое: каким образом все остальные французские ученые сумели воспроизвести его результаты? Была ли тому причиной всего лишь французская гордость или уважение к Блондло привело их к самообману? А может быть, из-за сложившейся во французской физике атмосферы ученые сочли, что N-лучи — доказанный факт, а в экспериментах увидели лишь то, что ожидали увидеть?

Похожую природу имели и лучи Ширера. Рентгеновские лучи позволяют видеть кости сквозь тонкую завесу человеческой плоти. Но представьте себе использование излучения, которое позволяет делать то же самое с внутренними органами! Такое излучение было открыто во время Первой мировой войны санитаром по фамилии Ширер, о котором больше ничего не известно. Он также придумал оборудование, с помощью которого можно использовать излучение на практике. Ширер быстро был переведен в ранг капитана, его исследования поддержали.

Но, как сообщает Джон Слейдек (1937–2000) в «The New Apocrypha» (Новых апокрифах) (1974), «ширерграф» был не просто медицинским прибором. Когда Ширеру предложили создать изображение далекой радиостанции, «ширерграфируя» излучаемые ею радиоволны, он сразу согласился это сделать. К сожалению, оказалось, что наглядная и ясно обрисованная им картина в точности совпадает с изображением на обложке журнала «Wireless», вышедшего в том месяце, и прибор вышел из употребления.

Существуют объективные причины, по которым вечные двигатели невозможны. Ни одна машина не может действовать со стопроцентной эффективностью, так как требуется дополнительная энергия просто для поддержания ее работы. По большому счету закон сохранения энергии представляется основополагающим законом Вселенной: это означает, что невозможно получить энергию из ниоткуда. В любую машину нужно вложить больше, чем получится на выходе.

Окно в реальность, открытое квантовой механикой, вместе с тем является лазейкой, через которую могут пролезть сторонники идеи вечных двигателей. Ее притягательность — в откровении, что даже абсолютный вакуум не является на самом деле пустым: он скорее наполнен виртуальной энергией (при желании ее можно представить как море вероятностей). Энергия, наполняющая даже самый пустой вакуум, присутствует в равных количествах того, что можно назвать положительной и отрицательной энергией; они абсолютно уравновешивают друг друга, так что чистое значение энергии равно нулю. Однако противоположно «заряженные» пары энергетических частиц могут появляться одновременно — так и происходит. Обычно они уничтожают друг друга так быстро, что это почти непостижимо для человеческого разума; однако в случае рождения пары существует теоретическая вероятность того, что она сохранится. Эта энергия часто называется «нулевой энергией», потому что существует даже при абсолютном нуле температур, когда, согласно всем классическим законам физики, движение полностью замерзает и, таким образом, существование энергии в любой форме становится невозможным. Возможности, которые откроются при исследовании вакуума, впечатляют, хотя бы с точки зрения научной фантастики.

Наиболее выдающимся предсказателем потенциала нулевой энергии, который можно использовать, является американский физик Гарольд Путов (р. 1936), более известный своей работой с коллегой Расселом Таргом (р. 1934), отстаивавшим коммерческое использование паранормальных способностей. Он считает, что «вакуумная технология» станет большой надеждой энергетики XXI века, как только мы выйдем в космос, где столько бесплатного вакуума. В 1979 году лауреат Нобелевской премии за достижения в области физики Стивен Вайнберг (р. 1933), к сожалению, остудил пыл сторонников этой гипотезы, указав, что в объеме вакуума, равном всему земному шару, полезной энергии меньше, чем в галлоне нефти.

Как понятно из вышесказанного, с идеей вечного двигателя связана идея антигравитационного устройства: машины (в особенности воздушный транспорт), которым не нужно преодолевать огромную силу притяжения, были бы чрезвычайно полез-ны. Кроме того, можно было бы радикально изменить будущее космических путешествий, если бы космическим кораблям не нужно было тратить большую часть своего полезного груза на топливо, подавляющий объем которого расходуется на преодоление гравитации в начале и конце путешествия.

Значительная часть работы по созданию антигравитационной машины была проделана благодаря одержимости американского бизнесмена Роджера Бэбсона (1875–1967). В течение всей своей успешной карьеры в бизнесе и после (он был издателем «Babson's Washington Service») он занимался филантропией. В нашем контексте наиболее значительным его достижением было основание в 1948 году Фонда гравитационных исследований — организации, предназначением которой было открыть способ уменьшить или полностью блокировать влияние гравитации. Фонд был основан в Нью-Бостоне, штат Нью-Гемпшир; этот городок Бэбсон выбрал потому, что он был достаточно удален от любого большого города, чтобы с высокой степенью вероятности уцелеть в случае ядерной войны.

Фонд Бэбсона проводил семинары, привлекавшие даже весьма выдающихся ученых, таких как Игорь Сикорский (1889–1972), конструктор первой удавшейся модели вертолета (1939), но куда большую важность имел ежегодный конкурс очерков по вопросам гравитации, который он спонсировал и на который присылались статьи со всего мира. Поскольку в своих исследованиях фонд медленно перемещал центр внимания с антигравитации на гравитацию в целом, эти очерки стали представлять серьезную научную ценность. Стивен Хокинг (р. 1942) был одним из неоднократных победителей конкурса.

После смерти Бэбсона в 1967 году деятельность фонда потихоньку затухала и теперь практически сошла на нет, хотя конкурс очерков все еще проводится — правда, нерегулярно. Ко времени написания этой книги веб-сайт фонда работал в упрощенной версии и искал спонсора.

Прекрасную изобретательскую мысль выдал Джордж Райдаут из фонда Бэбсона. Если бы только существовал материал, действующий как гравитационный щит (то есть встав на который вы бы выходили из-под власти земного притяжения), такое устрой-ство можно было бы построить. Представьте себе вращающееся по горизонтальной оси колесо велосипеда. Поместите пластину из блокирующего гравитацию материала под одну сторону колеса (скажем, с левой стороны, если колесо смотрит на вас). Теперь представьте две частицы, А и В, входящие в состав колеса: А находится над пластиной, а В — диаметрально противоположно А с другой стороны колеса. Запустите колесо по часовой стрелке, и оно будет вращаться вечно, потому что гравитация притягивает частицы В вниз, а для поднятия всех частиц А энергии не нужно вовсе. Конечно, эта машина использует в качестве «топлива» земную гравитацию — подобно тому, как мельничное колесо использует проточную воду.

Все это было бы прекрасно, если бы материал, блокирующий воздействие гравитации, был изобретен, но это маловероятно. Да если бы он существовал, можно было бы создать куда более простой вечный двигатель: привязать пластину из этого материала к ботинкам и подпрыгивать.

Как и следовало ожидать, в рамках Программы NASA «Прорыв в области физики движения» было получено большое количество сообщений от изобретателей-любителей, убежденных, что они открыли космический источник энергии, который решит все будущие проблемы в области физики движения и подарит человечеству светлое будущее среди звезд… До сих пор ни одно из этих изобретений не сработало, но кто знает, может быть, однажды действительно произойдет непредвиденный прорыв. Чтобы сократить огромное количество времени, необходимого для изучения каждого предложения, NASA составило списки известных неработающих принципов. Большинство поступающих предложений задействуют один или несколько этих принципов, так что, пробежав по ним взглядом, их можно сразу отбросить.

Среди ошибочных принципов, которые часто задействуются в подаваемых предложениях, наиболее популярны гироскопическая антигравитация, электростатическая антигравитация и колебательные толчки.

Гироскопическая антигравитация. Наиболее известное гироскопическое антигравитационное устройство было придумано английским изобретателем Эриком Лейтуэйтом (1921–1997), создателем первого в мире высокоскоростного поезда и маглева[24], профессором электромашиностроения Лондонского имперского колледжа, и было продемонстрировано им Королевской ассоциации в 1973 году. Его устройство, очень похожее на огромный гироскоп, весило около 25 килограммов (50 фунтов), и первое, что он сделал, — это показал, что с трудом поднимает его. Затем он начал вращать гироскоп с помощью электродрели и показал, что теперь может поднять хитроумное изобретение над головой одной рукой. Затем отметил, в шутку или всерьез, что демонстрировал нарушение ньютоновского закона движения… но Королевская ассоциация не оценила юмора; первый и последний раз за всю историю она отказалась публиковать отчет о проведенной лекции.

Лейтуэйт был озадачен физикой вращающегося гироскопа, который, казалось, на самом деле нарушает законы Ньютона, и потратил многие годы, исследуя этот феномен. Наконец он смог доказать математически, что законы Ньютона не нарушаются; в то же время он все еще верил в то, что такое поведение гироскопа можно задействовать в создании инерционного двигателя. Ближе к концу своей жизни он подал заявку на патент США именно на этот эффект и получил его. То, что его реакционный двигатель так и не сдвинулся со стадии опытного образца, конечно, возбудило подозрения; возможно, двигатель работает, несмотря на все основания верить в обратное. Лейтуэйт первым объявил, что его двигатель потребляет топливо в больших количествах, так что, по-видимому, у него нет преимуществ по сравнению с другими двигателями.

В общей теории относительности есть свидетельство того, что гироскоп, вращающийся с релятивистской скоростью, действительно может повлиять на локальную гравитацию, но, к сожалению, скорость движения гироскопа также означает, что масса устройства возрастает до бесконечности.

Электростатическая антигравитация. В устройствах, использующих так называемую электростатическую антигравитацию, как правило, по конденсатору необычной формы проводится ток высокого напряжения; конденсатор поднимается над водой, как при левитации. Различные исследования этого эффекта позволили сделать вывод, что подъем вызван так называемым «ионным ветром»: ионы переходят от одного электрода конденсатора к другому, создавая поток воздуха, и если электроды правильно расположены, то воздушный поток приподнимает конденсатор. Существуют подтверждения, что даже в космосе может иметься достаточный поток ионов, чтобы приподнять конденсатор. К сожалению, возникают сложности с притоком энергии, которая весит значительно больше конденсатора и должна подаваться по проводу. До сих пор никому не удалось представить себе ионный ветер, достаточной мощный для того, чтобы переместить не только конденсатор, но и источник энергии.

Колебательно-толчковые двигатели. Типичным примером колебательно-толчкового двигателя является печально известный двигатель Дина, который в I960 году захватил внимание Джона У. Кэмпбелла-младшего (1910–1971), редактора научно-фантастического журнала «Analog»; в течение долгого времени он писал «научные» статьи, пытаясь убедить читателей, что двигатель совершил прорыв, провозглашающий эпоху межзвездных путешествий. Этот маленький прибор, созданный Норманом Л. Дином, ипотечным оценщиком, мог облететь вокруг рабочего стола Кэмпбелла и, будучи поставлен на обычные напольные весы, при запуске немедленно начинал терять в весе. Он работал по тому же принципу, что и другие колебательно-толчковые двигатели: по существу, если подобрать последовательность грузов, которые запускались бы в одном направлении, а потом возвращались с другой стороны в исходное положение, то действительно создавался бы импульс… если бы прибор располагался на поверхности вроде рабочего стола Джона У. Кэмпбелла. Что же происходило в действительности? Толчков, созданных высокоскоростными грузами, которые движутся в одном направлении, достаточно, чтобы преодолеть трение между прибором и поверхностью стола, но более медленные, менее заметные движения в других направлениях не способны этого сделать; таким образом, в целом прибор начинает двигаться в «положительном» направлении. К сожалению, в космосе нет сколько-нибудь значимого трения, так что все, что сможет там сделать прибор вроде машины Дина, — это вращаться вокруг исходного положения.

23 марта 1989 года двое ученых, работавших в Университете Юты, Стэнли Понс и Мартин Флейшман, объявили, что открыли технику, которая станет практически неисчерпаемым источником энергии для человечества на необозримое будущее, и к тому же удивительно дешевым. Они говорили о холодном ядерном синтезе.

Ядерная энергия, которую мы используем для получения электроэнергии, на сегодняшний день является продуктом расщепления ядра, дезинтеграции (распада) больших атомов на группы маленьких, в процессе чего высвобождается энергия. Этому процессу постоянно сопутствует опасность, поскольку радиоактивно не только топливо, но и некоторые побочные продукты этого процесса. Однако практически в то же время, когда физики признали энергетические преимущества ядерного синтеза, они увидели, что едва ли не большие преимущества можно получить, не разбивая большие атомы на меньшие, а сжимая маленькие атомы друг с другом так, чтобы получились большие. Этот процесс известен как ядерный синтез — именно он поддерживает нашу жизнь. Это тот самый процесс, благодаря которому сияют звезды, включая наше Солнце.

На самом простом уровне, если взять два атома водорода, легчайшего и простейшего (а также самого распространенного) элемента из всех, и столкнуть их друг с другом, перед вами окажется один атом гелия — второй по легкости и простоте элемент… плюс некоторый объем дейтерия, который присутствовал в двух атомах водорода, но не потребовался при создании одного атома гелия. Дейтерий обычно предстает в виде энергии — как в случае распада, так и в случае синтеза: эту энергию можно использовать и в бомбах, и в качестве созидающей силы. Большой разницей между распадом и синтезом, в контексте их использования, является то, что синтез «чист» — его побочные продукты, такие как газ гелий и вода, безвредны, — и его топливо дешево и изобильно. Установите контроль над процессом синтеза, и вы почти решите проблему мировых поставок энергии.

Увы, до сих пор никому не удалось провести контролируемую, более или менее полезную в практическом смысле реакцию синтеза. Те, которые удалось провести, длились всего лишь доли секунды, а объем полученной энергии был во много раз меньше, чем требовалось для вспышки искорки света. Так появилась мечта о «холодном» синтезе, то есть таком ядерном синтезе, который был бы устойчив в условиях нагревания и давления, не слишком отличающихся от привычных нам. Чтобы доказать жизнеспособность холодного синтеза как технологии, не нужно доказывать, что он хорошо работает, достаточно доказать, что он просто работает — что действительно в результате этого высвобождается объем энергии, превосходящий тот, который мы затратили. В этом случае перед целеустремленной человеческой изобретательностью, может быть, встанет куда более простая задача: как сделать этот процесс наиболее эффективным.

Если разбирать эксперимент Понса-Флейшмана по крупицам, то можно увидеть, что он основан на известном факте: металл палладий обладает свойством «поглощать» ядро дейтерия — «тяжелого водорода» (если у обычного водорода ядро содержит только один протон, то ядро тяжелого водорода состоит из протона и нейтрона). Для запуска процесса синтеза в газообразной среде требуются чрезвычайно высокие температуры и давление; с палладием, твердым веществом, в качестве субстрата условия, в которые помещается ядро дейтерия, таковы, как если бы он был в газообразной среде под высоким давлением. Следовательно, есть смысл по крайней мере проверить и убедиться, нельзя ли, используя сверхпоглощающий палладий с дейтерием, создать условия, которые могут ускорить реакции синтеза между ядрами дейтерия[25]. Именно это и сделали Понс и Флейшман. Затем они с максимальной точностью измерили температуру палладия и окружающей его среды, чтобы понять, могло ли образоваться тепло в ходе реакции. Их результаты, казалось, доказывали, что тепло образовалось.

Физики и химики всего мира бросились воспроизводить эксперимент. Однако, хотя аппарат был недорогим и его легко можно было достать, измерить такие малые энергии оказалось весьма непростым делом. Некоторым, кто не был знаком с научными методами (ни один эксперимент не считается действительным, пока он не воспроизведен и результаты его не проверены), не хватило терпения дождаться, пока закончится процесс подтверждения, и в число таких торопыг входили многие финансовые дельцы и большое количество политических деятелей. Законодательный орган штата Юта потратил на эксперименты Понса и Флейшмана 4,5 миллиона долларов. Управление военно-морских исследований США внесло первый взнос в размере 400 000 долларов. Ожидалось, что правительство США вот-вот выделит на это десятки миллионов долларов. Когда поступили первые отчеты от других исследователей, казалось, что они подтверждают результаты Понса и Флейшмана и что дальнейшее промышленное финансирование проекта обеспечено.

Но проблема для обоих химиков и их наиболее верного сторонника — Университета Юты — уже назревала. Хотя все выглядело так, будто первые попытки других людей воспроизвести результаты указывали на подтверждение эксперимента, но были и те, у кого ничего не получилось, и вскоре превалировать стали сообщения об отрицательных результатах. То, что Понс и Флейшман в отчаянии и с явным запозданием подгоняли цифры, не помогло им отстоять свою пошатнувшуюся позицию. Университет Юты (который тут же снял с себя ответственность, когда этот вопрос был предан огласке) также бесцеремонно пытался заставить замолчать критиков, пригрозив им судом, — это больше, чем что-либо другое, подорвало доверие к Понсу и Флейшману. (Основное очевидное правило заключается в том, что только научное невежество пытается решить научный спор в суде.)

С нападками на отрицательные результаты экспериментов пришло и неверие в теоретическую подоплеку исследований Понса и Флейшмана. Вот всего лишь один пример: было доказано, что ядра дейтерия в насыщенном палладии на самом деле отдалены друг от друга больше, чем в тяжелой воде; если в результате происходящей в ней реакции синтеза тяжелая вода не нагревается сама по себе, почему это должно происходить с палладием?

Тем не менее не стоит сбрасывать со счетов, что по крайней мере несколько исследователей были убеждены, что им удалось воспроизвести результаты Понса и Флейшмана, и что годы спустя после того, как улегся первоначальный ажиотаж, их ряды пополнили и другие ученые. Двое профессоров из Юты, по-видимому, открыли не холодный синтез, как они полагали, а нечто, и это нечто, чем бы оно ни было, еще не до конца изучено.

Аналогичные сомнения связаны с заявлениями о проведении холодного ядерного синтеза, сделанными в 2002 году Рузи Талейарханом, который тогда работал в Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США, штат Теннесси, и позднее в Университете Пердью, штат Индиана. Его команда пропускала через лабораторный стакан, полный химически измененного ацетона, поток нейтронов, а затем звуковые волны так, что появлялись пузырьки; как сообщила команда журналу «Science», когда пузырьки лопнули, была выявлена энергия синтеза. У других групп (включая самого Талейархана), однако, были сложности с воспроизведением результатов. Работая в Пердью, он наконец заявил в 2004 году, что проводил эксперимент с использованием соли урана — нитрата уранила. В связи с этим возникло много вопросов. Брайан Нараньо из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в 2005 году сообщил, что его команда провела холодный синтез, нагрев кристалл лития, пропитанный газом дейтерия; он проанализировал результаты Талейархана и пришел к выводу, что ученый из Пердью обнаружил не энергию холодного синтеза, а утечку энергии от некоего другого радиоактивного источника в лаборатории. Если это так, то Талейархан допустил элементарную ошибку. Гораздо серьезнее было то, что некоторые коллеги Талейархана из Пердью начали подавать жалобы, так или иначе связанные с экспериментом, говоря, что Талейархан заявил о получении положительных результатов в ходе эксперимента, по которому отказался предоставить исходную информацию; что он противостоял опубликованию ими их собственных — отрицательных — результатов и т. д. Ко времени написания этой книги его работа пересматривалась Университетом Пердью.

_{Китайская схема акупунктурных точек, на которой изображены меридианы и нервные центры, расположенные на передней стороне туловища человека}