Текст книги "Из грязи и золота (СИ)"

Автор книги: София Баюн

сообщить о нарушении

Текущая страница: 19 (всего у книги 20 страниц)

Через багато років я дізнався, що сталося: «кляті спалахи» йшли від кількох радянських супутників, що працювали від атомних електрогенераторів. Вони містили надзвичайно потужні джерела радіоактивного випромінювання. Щоразу, коли SAS-3 пролітав неподалік одного з радянських супутників, вони бомбардували його гамма-променями від радіоактивного джерела. Що ж, пам’ятаєте дивні спалахи, які в 1971 році зареєстрували радянські вчені? Зараз я цілком переконаний, що вони створювалися їхніми ж супутниками. Яка іронія!

Період від кінця 1970-х аж до 1995 року був для мене надзвичайно насиченим. Тоді рентгенівська астрономія була найбільш прогресивним напрямком практичної астрофізики. Дослідження рентгенівських спалахів стало вершиною моєї наукової кар’єри. Щороку я проводив, мабуть, з десяток колоквіумів по всьому світу: у Східній та Західній Європі, Австралії, Азії, Латинській Америці, на Близькому Сході та у Сполучених Штатах. Я виступав на багатьох міжнародних конференціях з астрофізики й був головним редактором трьох книжок з рентгенівської астрономії, з яких остання — «Компактні зорі як рентгенівські джерела» (Compact Stellar X-ray Sources) — вийшла у 2006 році. Це були чудові та запаморочливі часи.

Але попри всі наші дивовижні досягнення, Швидкий Барстер досі опирається спробам розгадати його найглибші таємниці. Колись учені знайдуть відповіді, я впевнений. І, звичайна річ, натраплять на щось, що спантеличить їх не менше. Це мені й подобається в фізиці. І це пояснює, чому я повісив у своєму кабінеті на видному місці великий плакат із графіками спалахів від Швидкого Барстера. І у Великому адронному колайдері, і на околицях надглибокого поля Габбла фізики одержують дедалі більше даних і пропонують чимраз більше оригінальних теорій. Але я переконаний в одному: здійснюючи відкриття, висуваючи гіпотези й створюючи теорії, вони натраплятимуть на нові таємниці. У фізиці що більше відповідей, то більше нових запитань.

22 Тоді я ще не знав, що ми з Яном станемо дуже близькими друзями й до його передчасної смерті в 1999 році спільно напишемо майже 150 наукових статей.

Розділ 15

Способи бачення світу

Зазвичай старшокласники й студенти дуже неохоче обирають фізику, бо її часто подають у вигляді складного набору математичних формул. Мій підхід на лекціях у МТІ та в цій книжці зовсім інший. Я подаю фізику як спосіб сприйняття світу, що відкриває нам території, яких ми інакше не побачили б, — від найкрихітніших субатомних частинок до безмежності Все­світу. Фізика дозволяє нам побачити невидимі сили, що постійно діють навколо нас, від гравітації до електромагнітних сил, і підказує, де й коли шукати дощові веселки, а також гало, туманні веселки, глорії і, можливо, навіть скляні веселки.

Усі фізики-новатори докорінно змінювали наше сприйняття світу. Після Ньютона ми змогли зрозуміти й навчилися передбачати рух усіх небесних тіл у Сонячній системі, використовуючи для цього математичні інструменти — обчислення. Після Ньютона ні­хто вже не міг заперечити, що сонячне світло складається зі світла різних кольорів, а веселка утворюється, коли сонячні промені заломлюються й відбиваються в дощових краплях. Максвелл назавжди поєднав електрику й магнетизм: мені навіть було складно розповідати про них в окремих розділах.

Ось чому фізика дивовижним чином схожа на мистецтво: новаторське мистецтво — це також новий спосіб бачення, спосіб сприйняття світу. Можливо, вас це здивує, але більшу частину свого життя я полонений сучасним мистецтвом майже так само, як і фізикою — я люблю їх обох! Я вже згадував про велику колекцію посуду Fiesta. Крім того, від середини 1960-х я зібрав більше ста предметів мистецтва — картин, колажів, скульптур, килимів, стільців, столиків, ляльок, масок, і в мене вдома вже не вистачає місця для них на стінах і підлозі.

У моєму кабінеті в МТІ переважає фізика, хоча я на правах аренди володію двома чудовими творами мистецтва, які мені надав університет. Але вдома у мене, мабуть, лише з десяток книжок із фізики і приблизно 250 з мистецтва. Я щасливий, що мені прищепили любов до мистецтва з дитинства.

Мої батьки колекціонували твори мистецтва, хоча теоретично дуже мало знали про нього. Вони просто керувалися своїми вподобаннями, а це іноді могло завести у глухий кут. Часом вони обирали чудові твори, часом ні — принаймні так здається зараз, озираючись назад. До картин, які справили на мене незабутнє враження, належить портрет мого батька, який зараз висить над каміном у моєму будинку в Кембриджі. Ця річ справді приголомшлива. Батько був дуже цікавою людиною — і, як і я, він був упертюхом. Художник, який знав його дуже добре, блискуче вловив риси батька, зобразивши його торс, велику видовжену лису голову, посаджену між могутніми квадратними плечами, а на тонких губах — самовдоволену усмішку. Але найбільше на портреті вирізняються його масивні чорні окуляри, що обрамлюють невидимі очі; вони зорять за глядачем у кожному кутку кімнати, а ліва брова здивовано вигнута над оправою. У цьому вся суть його характеру: проникливість.

Батько водив мене в галереї та музеї, коли я був старшокласником, і саме тоді я почав закохуватися в мистецтво, яке навчило мене по-іншому дивитися на світ. Мені подобалося, що в галереях чи музеях, на відміну від школи, ти дієш відповідно до власних зацікавлень: зупиняєшся, де хочеш й на скільки бажаєш, а потім продовжуєш, коли вважаєш за потрібне. Так виникає особистий зв’язок з мистецтвом. Потім я почав ходити в музеї сам і незабаром уже досить багато знав. Я захопився Ван Гогом. (Насправді його ім’я вимовляється «Ван Хохх» — це практично неможливо вимовити, якщо ви не голландець — два гортанні звуки, ледь відокремлені коротким «о»). Усе закінчилося тим, що в п’ятнадцять я прочитав однокласникам лекцію про Ван Гога. Також я інколи влаштовував для друзів екскурсії музеями. Отож насправді до викладання мене привело мистецтво.

Тоді я вперше дізнався, яка це радість — навчати інших людей будь-якого віку, розширювати обрії їхнього сприйняття. Шкода, що часом мистецтво здається таким само складним і незрозумілим, як і фізика для тих, кому не пощастило з учителями. Саме тому останні вісім років я із задоволенням щотижня проводжу мистецьку вікторину — вивішую на дошку оголошень у МТІ роздруковану з інтернету репродукцію із запитанням: «Хто автор?». Троє учасників, які протягом року дають найбільше правильних відповідей, одержують призи — чудові книжки з мистецтва. Деякі постійні учасники годинами прочісують інтернет і таким чином вивчають мистецтво. Мені так подобалася ця вікторина, що тепер я проводжу іншу що два тижні на своїй фейсбук-сторінці. Ви також можете взяти участь у ній.

Крім того, мені пощастило співпрацювати з кількома дивовижними художниками-новаторами. У кінці 1960-х до нас у МТІ прийшов німецький художник Отто Піне, творець «небесного мистецтва»; він починав як науковий співробітник Центру поглиблених візуальних досліджень, а потім очолював його протягом двох десятиліть. На той час я вже встиг запустити кілька своїх велетенських повітряних куль, тому мав нагоду допомогти Отто з його «небесним мистецтвом». Перший проект, над яким ми працювали разом, називався «Експеримент зі світловою лінією» (Light Line Experiment). Він полягав у тому, що чотири майже 80-метрові поліетиленові трубки, наповнені гелієм, закріплювалися з обох кінців на землі. Вони здіймалися від легкого подмуху вітру, утворюючи над університетським стадіоном граційні дуги. Ми зв’язали всі чотири трубки разом у повітряну кулю 300 метрів завдовжки й відпустили один кінець у небо. А вночі ми виносили прожектори, які підсвічували частини багатометрової змієподібної кулі, що вигиналася, утворюючи неймовірні фігури змінних форм. Це було приголомшливо!

У цих проектах я зазвичай виконував технічну роль: обчислював, чи реально втілити ідеї Отто щодо розмірів і форм куль. Наприклад, якої товщини має бути поліетилен, з якого їх виготовлено? Ми хотіли, щоб кулі були достатньо легкими, аби вільно злітати, але й достатньо міцними, аби витримати сильний вітер. У 1974 році для одного заходу в Аспені (штат Колорадо) ми розвішали багатогранні скляні намистини по кутах «світлового намету». Щоб віднайти ефективне рішення з точки зору і фізики, й естетики, я здійснив багато обчислень, змінюючи розміри куль і вагу намистин. Мене неймовірно захоплювало розв’язання фізичних задач, які допомагали втілювати художні ідеї Отто.

Я чимало часу присвятив велетенській п’ятикольоровій інсталяції «Веселка», яку Отто створив для закриття Олімпіади 1972 року в Мюнхені. Звісно, ми навіть не підозрювали, що Олімпіада закінчиться страшною розправою — убивством ізраїльських спортсменів, тому наша майже 500-метрова «Веселка», що підносилася на 150 метрів над Олімпійським озером, стала символом надії перед лицем катастрофи. Фотографію інсталяції можна побачити у вклейці. Коли я починав запускати кулі для дослідження Всесвіту, мені навіть не спадало на думку, що колись я братиму участь у таких проектах.

Отто познайомив мене з голландським художником Петером Стрейкеном, творчість якого я добре знав, бо мої батьки в Нідерландах колекціонували його роботи. Якось Отто зателефонував мені на роботу й сказав: «У мене зараз один голландський художник. Хочеш познайомитись?». Чомусь люди вважають, що якщо ви з однієї маленької країни, то захочете поговорити, але зазвичай у мене такого бажання не виникає. Я відповів: «Чого б це? Як його звуть?». Коли Отто сказав, що це Петер Стрейкен, я, звісно, погодився, але щоб не ризикувати, додав, що в мене часу лише півгодини (це була неправда). Отже, Петер зайшов до мене, ми проговорили майже п’ять годин (так, п’ять годин!), а потім я запросив його на устриці в Legal Sea Foods. Ми одразу знайшли спільну мову, і Петер більше ніж двадцять років був одним з моїх найближчих друзів. Ця зустріч назавжди змінила моє життя!

Під час тієї першої розмови мені вдалося показати Петеру, чому в одному з основних питань його творчості — «Коли щось одне відрізняється від іншого?» — усе залежить від того, що розуміти під відмінністю. Для когось квадрат може відрізнятися від трикутника й кола. Проте якщо вважати їх замкненими контурами, що утворюють геометричні фігури, тоді вони будуть однаковими.

Петер показав мені десяток комп’ютерних малюнків, створених в одній програмі, і сказав: «Вони всі однакові». Мені вони здалися абсолютно різними. Усе залежить від того, як розуміти «однаковість». Я зауважив, що якщо для нього вони всі однакові, то, можливо, він не проти залишити один мені. Він погодився й написав на малюнку голландською: «Met dank voor een gesprek» (буквально: «Із вдячністю за розмову»). Це було типово для Петера — дуже скромно. Якщо чесно, з усієї моєї колекції творів Стрейкена цей маленький малюнок — найулюбленіший.

Петер знайшов у мені фізика, який не тільки цікавився мистецтвом, але й міг допомогти йому з роботою. Він один з перших у світі представників комп’ютерного мистецтва. У 1979 році Петер (разом з Лін і Даніелем Деккерами) приїхав на рік у МТІ, і ми почали дуже тісно співпрацювати. Ми бачилися ледь не щодня, і двічі або тричі на тиждень я вечеряв у нього вдома. До Петера я «дивився» на мистецтво, а завдяки Петеру я став його «бачити».

Без нього я, мабуть, ніколи не навчився б звертати найбільше уваги на новаторські твори й не зрозумів би, як вони можуть докорінно змінити наше бачення світу. Я дізнався, що в мистецтві головне не тільки краса, або це навіть узагалі не головне. Суть мистецтва — це відкриття невідомого, і в цьому для мене мистецтво й фізика сходяться.

Відтоді я почав дивитися на мистецтво зовсім інакше. Для мене вже не мало значення, чи «подобається» мені твір. Важливими були художня цінність, новий спосіб сприйняття світу, а це можна оцінити, тільки якщо розумієшся на мистецтві. Я почав придивлятися до року написання картин. Новаторські роботи Малевича 1915–1920 років просто зачаровують. А схожі картини інших художників, написані в 1930-ті, мене не цікавлять. «Мистецтво — це або плагіат, або революція», — казав Поль Гоген з типовою для нього зарозумілістю, але в цьому є частка правди.

Мене захоплювала еволюція, яка сприяла новаторству. Для прикладу, незабаром я міг точно визначити, у якому році написав ту чи іншу картину Мондріан — зміни в його стилі між 1900 і 1925 роками приголомшують, — а тепер і моя дочка Пауліна теж це вміє. За багато років я не раз помічав, що музеї часом неправильно вказують рік написання картини. Коли я звертаю на це увагу кураторів (я роблю це щоразу), вони інколи ніяковіють, але завжди виправляють помилку.

Я допомагав Петеру втілити з десяток ідей. Нашим першим проектом був «16-й простір» (16th Space) — мистецтво в шістнадцяти вимірах (ми обійшли теорію струн з її одинадцятьма вимірами). Також я пригадую його серію «Зсув» (Shift). Він розробив математичну основу для комп’ютерної програми, яка генерувала дуже складні й цікаві мистецькі твори. Але оскільки Петер не дуже добре знав математику, його рівняння були дивні — просто недоладні. Він хотів зробити математику красивою, але не знав як.

Мені вдалося віднайти рішення, зовсім не складне з погляду фізики: рухомі хвилі в трьох вимірах. Ви можете задати довжину хвилі, вказати їхню швидкість і напрямок. А якщо потрібно, щоб три хвилі проходили одна крізь одну, можна і таке зробити. Ви задаєте початковий стан, а потім накладаєте хвилі. При цьому інтерференція створює надзвичайно цікаві зображення.

В основі цих картин лежала прекрасна математика, а для Петера це було дуже важливо. Я не вихваляюся — він сказав би те саме. Саме цю роль я в основному грав у його житті: я мав показати художнику, як зробити все красивим і водночас зрозумілим із погляду математики. До речі, Петер завжди дуже люб’язно дозволяв мені обрати одну картину з кожної серії. Який я щасливчик — у мене приблизно тринадцять робіт Стрейкена!

У результаті моєї співпраці з Петером директор роттердамського музею Бойманса — ван Бенінгена в 1979 році запросив мене прочитати першу лекцію про Мондріана під величезним склепінням Кепелькерк в Амстердамі. Зала була переповнена: мене слухало приблизно дев’ятсот людей. Зараз такі престижні лекції організовують кожен другий рік. Серед лекторів були Умберто Еко (1981), Дональд Джадд (1993), Рем Колгас (1995) і Чарльз Дженкс (2010).

Мій досвід у мистецтві не обмежується співпрацею з Отто і Петером: якось я спробував (жартома) сам створити концептуальне мистецтво. Під час лекції «Мистецтво XX століття очима фізика» (Looking at 20th-Century Art Through the Eyes of a Physicist) я повідомив, що в мене вдома приблизно з десяток книжок із фізики і щонайменше двісті п’ятдесят із мистецтва — співвідношення приблизно двадцять до одного. Я розклав на столі двадцять книжок з мистецтва і запросив слухачів погортати їх під час перерви. Щоб зберегти баланс, я потім оголосив, що приніс півкнижки із фізики. До того вранці я дійсно розділив один підручник навпіл, просто посередині корінця. І я підняв половину книжки вгору, показуючи, що я розрізав дуже акуратно. «А це для тих, кому мистецтво не цікаве!» — сказав я, з грюкотом кинувши її на стіл. Здається, до неї ніхто і не підійшов.

Якщо подивитися на історію мистецтва від Ренесансу до сьогодні, можна простежити чітку тенденцію. Художники поступово звільнялися від обмежень, накладених тогочасними традиціями: щодо теми, форми, матеріалів, перспективи, техніки й кольору. На кінець XIX століття митці остаточно відмовилися від ідеї мистецтва як реалістичного зображення світу.

Річ у тім, що зараз хоч ми і вважаємо більшість цих новаторських робіт прекрасними, їхні автори мали на меті зовсім інше: запропонувати людям новий спосіб бачення світу. Багато картин, якими сьогодні ми захоплюємося і вважаємо культовими — наприклад, «Зоряна ніч» Ван Гога або «Зелена смуга» Матісса (портрет його дружини), — свого часу зазнали глузувань і були зустріті вороже. Усіма шановані імпресіоністи, картини яких представлено в багатьох світових музеях, — Моне, Деґа, Піссарро, Ренуар — щой­но почали виставляти свої роботи, також наражалися на нищівну критику сучасників.

Той факт, що зараз ми вважаємо ці картини красивими, означає, що ці художники перемогли свою добу: їхній новий спосіб бачення і сприйняття світу став нашим світом і нашим баченням. Те, що сто років тому видавалося потворним, зараз може бути прекрасним. Мені подобається визначення, яке дав один критик, сучасник Матісса, назвавши його поборником потворності. А колекціонер Лео Стайн хоч і охарактеризував його портрет мадам Матісс — «Жінку в капелюсі» — як «найогидніша мазанина, яку я лише бачив», усе-таки придбав картину!

У ХХ столітті художники використовували готові речі — часом шокуючі, наприклад пісуар Марселя Дюшана (який він назвав «Фонтан») чи його «Мона Ліза» із зухвалим написом «L.H.O.O.Q.». Дюшан був великим визволителем; після нього дозволено все! Він хотів перевернути наше уявлення про мистецтво.

Після Ван Гога, Гогена, Матісса і Дерена неможливо сприймати колір так, як раніше, а після Енді Воргола — бляшанку супу «Кемпбелз» чи образ Мерилін Монро.

Новаторські витвори мистецтва можуть бути красивими, навіть прекрасними, але зазвичай — спершу точно — вони спантеличують і навіть видаються потворними. Справжня краса новаторського твору, хай який він негарний на перший погляд, у його значенні. Новий спосіб бачення світу не схожий на добре знайоме тепле ліжко, а радше на пробуджуючий холодний душ. Як на мене, він заряджає енергією, бадьорить і звільняє.

Так само я ставлюся до новаторства в галузі фізики. Щоразу, коли наука робила наступний крок у глиб раніше не видимої чи оповитої туманом території, наше бачення світу назавжди змінювалося.

Багато дивовижних відкриттів, про які я розповів, спершу глибоко спантеличували вчених. Їх математичне обґрунтування може неабияк налякати. Але сподіваюся, що, знайомлячи вас із де­яки­ми найважливішими досягненнями, я зміг показати, які вони захопливі й красиві. Так само як Сезанн, Моне, Ван Гог, Пікассо, Матісс, Мондріан, Малевич, Кандинський, Бранкузі, Дюшан, Поллок і Воргол прокладали нові шляхи, кидаючи виклик світу мистецтва, Ньютон і всі, хто йшов після нього, дали нам по-новому побачити світ.

Фізики-новатори початку ХХ століття — зокрема Анрі Антуан Беккерель, Марія Кюрі, Нільс Бор, Макс Планк, Альберт Ейнштейн, Луї де Бройль, Ервін Шредінгер, Вольфганг Паулі, Вернер Гейзенберг, Поль Дірак, Енріко Фермі — висунули теорії, що підривали столітні, якщо не тисячолітні, уявлення науковців про реальність. До появи квантової механіки ми вважали, що частинка — це частинка, яка підкоряється законам Ньютона, а хвиля — це хвиля, яка підкоряється іншим законам. Тепер ми знаємо, що всі частинки можуть поводитись як хвилі, а всі хвилі — як частинки. Тому дискусія фізиків ХVII століття про те, що таке світло — частинки або хвилі (якій, здавалося, поклав край у 1801 році Томас Юнг, висловившись на користь хвиль — див. розділ 5), тепер неактуальна, бо це і те й інше.

До появи квантової механіки вважалося, що фізика детермінована, тобто якщо сто разів провести той самий дослід, ми щоразу одержуватимемо той самий результат. Тепер ми знаємо, що це не так. Квантова фізика має справу з імовірністю, а не визначеністю. Цей факт настільки вражає, що навіть Ейнштейн так його й не визнав. «Бог не грає в кості» — його знамениті слова. Що ж, Ейнштейн помилявся!

До появи квантової механіки ми вважали, що положення частинки та її імпульс (добуток її маси та швидкості) можна, в принципі, одночасно визначити з будь-якою точністю. Це те, що нам кажуть закони Ньютона. Тепер ми знаємо, що насправді все інакше. Хоч як це нелогічно, але що точніше ми можемо визначити положення частинки, то більшою буде похибка для її імпульсу. Це так званий принцип невизначеності Гейзенберга.

У спеціальній теорії відносності Ейнштейн стверджував, що простір і час утворюють єдину чотиривимірну реальність — простір-час. Він допускав, що швидкість світла незмінна (300 000 кілометрів за секунду). Навіть якби хтось наближався до вас у надшвидкому поїзді, що рухається на половині швидкості світла (150 000 кілометрів за секунду), світячи вам фарами в обличчя, швидкість світла для вас обох була б однаковою. Логічно було б подумати, що оскільки поїзд наближається до вас, то, бачачи спрямоване на вас світло, ви маєте додати 300 000 і 150 000 й отримати в підсумку 450 000 кілометрів за секунду. Але нічого подібного — якщо вірити Ейнштейну, 300 000 плюс 150 000 все одно буде 300 000! Мабуть, ще більше закипав мозок від його загальної теорії відносності, яка повністю переосмислювала сили, що утримують разом астрономічний Всесвіт, стверджуючи, що гравітація викривлює матерію простору-часу, зміщує орбіти, вздовж яких рухаються тіла, й навіть змушує світло відхилятися в згаданому викривленому просторі-часі. Ейнштейн показав, що ньютонівську фізику потрібно серйозно переглянути, й відкрив шлях до сучасної космології — Великого вибуху, розширення Всесвіту й чорних дір.

Коли я в 1970-х почав викладати в МТІ, то більше наголошував на тому, що фізика — красива й надзвичайно цікава, а не на подробицях, які все одно минуть повз увагу студентів. Пояснюючи кожну тему, я намагався по змозі пов’язати матеріал зі світом студентів — щоб вони побачили речі, про які раніше не замислювалися, але які були на відстані витягнутої руки. Щоразу, як студенти щось запитують, я кажу: «Чудове запитання». Останнє, що вам потрібно, — змусити їх відчувати себе дурними порівняно з вами.

У моєму курсі з електрики й магнетизму є один дуже цінний для мене момент. Більшість семестру ми потроху підкрадаємося до рівнянь Максвелла, які з приголомшливою елегантністю описують зв’язок між електричними й магнітними явищами — різними виявами електромагнітного поля. У тому, як ці рівняння говорять одне з одним, є якась неймовірна розкіш. Їх неможливо розділити. Разом вони утворюють єдину теорію поля.

Тому я відображаю ці прекрасні рівняння за допомогою проектора по всій аудиторії. «Подивіться на них, — кажу я студентам. — Вдихніть їх. Впустіть їх у свій мозок. Тільки раз у житті ви можете вперше усвідомити значення всіх рівнянь Максвелла — довершених, надзвичайних і взаємопов’язаних. Більше це ніколи не повториться. Ви змінилися назавжди. Ви втратили цноту». На честь цього важливого дня в житті студентів, коли вони досягли цієї інтелектуальної вершини, я приношу на лекцію шістсот нарцисів — по одному для кожного студента.

Через багато років, уже давно забувши подробиці рівнянь Макс­велла, студенти пишуть мені, що пам’ятають день нарцисів — день, коли вони по-новому поглянули на світ, який я відзначив квітами. Для мене це найвищий рівень викладання. Мені значно важливіше, щоб студенти запам’ятали красу побаченого, ніж щоб вони могли повторити те, що я написав на дошці. Головне не матеріал, який ти викладаєш, а таємниці, які ти розкриваєш.

Моя мета — допомогти їм полюбити фізику й поглянути на світ іншими очима, на все життя! Ти розширюєш їхній горизонт, і вони ставлять запитання, яких раніше не ставили. Річ у тім, щоб відкрити світ фізики так, аби поєднати його зі щирим зацікавленням студентів навколишнім світом. Саме тому я намагаюся показувати студентам ліс, а не вилазити з ними на кожне дерево. Саме це я намагався зробити й у цій книжці. Сподіваюся, вам сподобалась наша подорож.