Знание-сила, 2007 № 06 (960)

Век XX Бравый послевоенный мир

Прошло всего пять лет, как отгремела Вторая мировая война. Но вчерашние союзники уже стали противниками — и ведут Третью мировую войну, в форме гонки вооружений. Год назад лучшие российские физики — Курчатов и Зельдович, Харитон и Доллежаль — создали урановую бомбу. В ответ лучшие американские физики — Оппенгеймер и Теллер — занялись изобретением сверхмощной термоядерной бомбы. В СССР ту же работу ведут Игорь Тамм и Андрей Сахаров. Зажечь над Землей рукотворную звезду из дейтерия и лития — вот физическая суть работы военных физиков.

Решая эту задачу, физики постигнут многие тайны звездной энергетики — но сильно загрязнят поверхность Земли радиоактивными отходами атомной промышленности. Только через 10 лет после смерти Сталина чуть поумневшие лидеры США и СССР договорятся об ограничении ядерных взрывов подземными шахтами. Такую цену платит человечество в середине ХХ века за резкое отставание своих политических структур от научных учреждений. Какие культурные вспышки вызывает это отставание?

Самая яркая из новинок культуры — небывалая популярность фантастики среди населения индустриальных держав. Сказки ХХ века — вот что такое научная фантастика! В XIV веке эту роль играли поэмы Данте: с них началось европейское Возрождение, вскоре породившее Реформацию. Что-то вырастет через сто лет из нынешних рассказов Айзека Азимова и Ивана Ефремова?

Заметим, что оба эти героя родились в российской глубинке. Но малыша Азимова родители увезли в США в революционные годы, когда юноша Ефремов покинул отчий дом, ушел в море, а потом сделался студентом-геологом в Ленинграде. К началу Мировой войны Ефремов стал известным палеонтологом; во время войны (в госпитале) он начал писать рассказы о той фантастической жизни, которую он хотел бы вести сам и увлекать ею младших братьев по мысли.

После войны судьба улыбнулась Ивану Антоновичу: его послали в Монголию на поиски ископаемых ящеров мезозоя. Через три года он вернулся в Москву со сказочной добычей и надорванным сердцем. Новые путешествия исключены; сорокалетний ученый муж вынужденно превращается в писателя-фантаста.

Та же участь постигла в США молодого биохимика Азимова. Он понял, что научную цивилизацию можно строить не только путем личных открытий, но и вовлекая массу обывателей в новый стиль мышления через художественную литературу.

Через семь лет российские и американские ученые и инженеры запустят первые искусственные спутники Земли. К тому моменту Иван Ефремов напишет «Туманность Андромеды»; Айзек Азимов — Книгу о Роботах. Обе эти экскурсии в неведомое будущее человечества будут демонстративно аполитичны — так же, как «Божественная комедия» Данте шестью веками раньше. Герои Азимова и Ефремова давно забыли Сталина и Гитлера — как герои Данте забыли Фридриха Штауфена и Бонифация VIII. Каждый читатель фантастики может сам проектировать свое будущее и жить в нем прямо сейчас, не принимая всерьез суету окружающих политиков и военных.

Конечно, ученым мужам это ремесло дается легче, чем простым смертным. Иначе российские конструкторы Андрей Туполев и Сергей Королев не сумели бы шагнуть в ракетный век сквозь ад сталинских лагерей и чистилище шарашек! Математики Джон фон Нейман и Норберт Винер не разглядели бы за первым электронным компьютером, обслуживающим авиацию, грядущее царство мыслящих роботов — рукотворный дубль биосферы Земли. Другие беглецы от нацизма — Энрико Ферми и Лео Сцилард, — отдав пять лет жизни созданию ядерной бомбы, не смогли бы выскочить из этой карусели в новую физику элементарных частиц.

Эдвард Теллер

Андрей Сахаров

Например, физики давно обнаружили в космических лучах угаданные Дираком позитроны (антиэлектроны). Но антипротонов нигде не видно! Значит, нужно их создать — в искусственных соударениях обычных протонов, разогнанных в специальном ускорителе до субсветовой скорости... Наверное, при этом родятся и иные частицы материи — вроде мюона, незвано вылезшего на передний план еще в 30-е годы. Он заслонил собою важный для физиков пи-мезон; но теперь и этого героя наконец поймали в космических лучах. Он оказался тройником, при этом две заряженные частицы аннигилируют между собой, но нейтральный пион СОВПАДАЕТ со своей античастицей. Не чудо ли это?

Пожалуй, да. И объяснение возможно лишь одно: нейтральный пион — НЕ элементарная частица! Видимо, внутри него вертятся две противоположные друг другу частицы — заряженные и массивные; назовем их КВАРКАМИ, за неимением более удачного имени. Вертятся они довольно долго, но потом аннигилируют, превращаясь в букет фотонов. Если эта модель верна, то какую роль играют кварки внутри протона? Можно ли их наблюдать в чистом виде? Какая мощность ускорителя нужна для таких экспериментов?

Энрико Ферми не доживет до положительных ответов на все эти вопросы. Лучевая болезнь военных лет уже пробудила в его теле дремлющие гены раковых клеток. Наглотался он разных излучений в Риме, Лос-Аламосе и Чикаго. Но вторая жизнь в Америке прожита не зря: он запустил первый урановый реактор, он вырастил Ричарда Фейнмана! Этот храбрый малыш только что придумал удивительно простое исчисление любых взаимодействий среди элементарных частиц материи: будь то фотоны или электроны, мезоны или кварки.

Все, что с ними происходит, разлагается в степенной ряд из особых диаграмм — вроде того, как в руках Ньютона любая гладкая функция разлагалась в ряд степеней с числовыми коэффициентами. Теперь в руках Фейнмана числовые коэффициенты сменились геометрическими картинками. Пока это — одномерные графы; но математики давно нашли их многомерные обобщения и нарекли их многообразиями. Придумать алгебраическое исчисление многообразий — по аналогии с арифметикой чисел и анализом функций — об этом геометры мечтают со времен Декарта.

В начале века Пуанкаре добился в этом деле первых успехов: он ввел гомотопии, гомологии и фундаментальную группу произвольного многообразия. Десять лет назад Лев Понтрягин нашел замечательную связь между гомотопиями сфер и бордизмами оснащенных многообразий, лежащих в евклидовом пространстве. Достаточно рассчитать одну из этих ипостасей; тогда вторая прояснится сама собой!

Ричард Фейнман

И вот только что молодой француз Жан Пьер Серр научился вычислять гомотопии сфер с помощью спектральных последовательностей коммутативных групп! Теперь бы научиться с такой же легкостью вычислять группы бордизмов любых многообразий...

Об этом мечтает ровесник Серра — Рене Том. Скоро он найдет изящный путь к цели, опираясь на ранние работы Понтрягина. Ведь тот работал в одиночестве (вдобавок будучи слепым), а в послевоенном Париже собралась могучая кучка питомцев школы Бурбаки! Новое их поколение заготовит достаточно математических понятий и фактов, чтобы физикам хватило этого арсенала на весь ХХ век! Лет через пять новейший французский опыт охватит все главные центры Земли: от Принстона и Гарварда до Москвы и Токио. Благо, математики учредили наконец для своей молодежи аналог Нобелевских премий.

Первыми лауреатами медали Филдса станут в 1954 году француз Серр и японец Кодайра; следующую пару образуют Рене Том и английский немец Клаус Рот; за ними последуют американец Джон Милнор и швед Ларс Хермандер — и так далее, до полного возрождения Математического Интернационала, нарушенного Мировой войной. Кстати, Нобелевскую премию по литературе получил в 1950 году тоже математик — Бертран Рассел, неутомимый борец против войны и за личную свободу, автор «Истории западной философии».

А что творится в живом царстве биологов — будь они родом маститые физики (как Эрвин Шредингер в Ирландии) или химики (как Лайнус Полинг в Калифорнии), юные кристаллографы (как Розалинда Франклин в Лондоне) или генетики, как американский новичок Джеймс Уотсон в Кембридже? Все они — гении, и высший успех достанется тем из них, кто лучше работает в коллективе гениев. Даже когда это сообщество раздираемо конфликтами.

Шредингер давно увенчан Нобелевскими лаврами за Квантовую Механику. В военные годы (1944) он первый изложил давние открытия генетиков на ясном физическом языке. Его популярная книжка стала задачником для следующего поколения биологов. В ответ дерзкий Полинг основал квантовую химию молекул; на этой основе он выяснил спиральное строение молекулы первого белка — кератина. Полинг станет нобелевским лауреатом в 1954 году, но к той поре его результаты будут намного превзойдены биохимической молодежью.

Пока Шредингер писал «Что такое Жизнь?», упорный американец Эйвери доказал, что кислота ДНК играет главную роль в передаче наследственной информации к следующему поколению организмов. Сразу после войны британский физик Морис Уилкинс (прямой земляк Резерфорда), устав от работы с радаром и ураном и начитавшись книги Шредингера, занялся в лондонском Кингс-колледже изучением ДНК путем дифракции рентгеновых лучей на кристаллах ее солей. Здесь Уилкинс столкнулся с Розалиндой Франклин, началось их бурное научное сотрудничество, похожее на дуэль.

Столь же бурную пару образовали в Кембридже удалой физик Френсис Крик (тоже сбежавший из военного комплекса) и юный заморский генетик Джеймс Уотсон. Они готовы днем и ночью строить и рассчитывать новые модели молекулы ДНК — меж тем, как в Лондоне Уилкинс и Франклин получают все новые подтверждения ее спиральной формы. Обе молодые пары конкурируют и сотрудничают с переменным успехом, но, в общем, дело у них идет быстро, как в военные годы.

Эрвин Шредингер

Напротив — у маститого Полинга в Пасадене накопилось много поклонников. Но среди них нет таких отчаянных критиков, каким был в Лос- Аламосе юный Ричард Фейнман при великом Энрико Ферми. В итоге Полинг проиграет гонку за двойной спиралью ДНК; через 8 лет все ее уцелевшие участники станут нобелевскими лауреатами.

Как напоминает эта биологическая драма довоенные споры творцов квантовой механики! Как она похожа на бурные споры нынешних топологов и алгебраистов в Париже или Москве! И как хорошо, что стареющий Сталин уйдет из жизни раньше, чем российская физико-математическая молодежь испечет свою модель Солнца на Земле! Сейчас в Москве партийные догматики громят вольнодумцев-биологов и стараются выгнать всех евреев из рядов советской науки. К счастью, ни то, ни другое дело не будет доведено до конца. Это — последняя, запоздалая битва Второй мировой войны; она завершится ничьей ввиду естественного вымирания последних зачинщиков всемирной бойни. Увы, даже очевидные исторические ошибки людям приходится сначала совершать — прежде чем они становятся очевидными...

Однако послевоенные развалины — будь то в архитектуре или в психике людей — имеют явное преимущество перед довоенным неустойчивым порядком. Они всем кажутся уродливыми и вызывают общее стремление построить новый мир на чистом месте. Предстоящие два десятилетия (1950-1970) станут, по стечению обстоятельств, эпохой наибыстрейшего научного прогресса в ХХ веке. Видимо, таков естественный выкуп еще не понятого механизма социальной эволюции за огромный стресс трех мировых войн ХХ века.

Как только выкуп будет уплачен — придет пора научного постижения социальной механики, в равной мере вызывающей мировые войны и научный прогресс. Эта задача, вероятно, окажется еще труднее, чем создание квантовой физики элементарных частиц! Но ученые мужи ХХ века твердо верят в разрешимость любой человеческой проблемы научными средствами. Правы ли они? Это вопрос НЕ теоретический, но экспериментальный. Будущее покажет!

Александр Левинтов