Знание-сила

Знание-сила научно-популярный журнал

Вход Вход
iiene     
Он-лайн ТВ Знание - Сила РФ Проекты Фотогалереи Лекторий ЗС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Горячая новость:
Закрытие раздела "Электронный архив журнала" с 1 июля 2017 г.
 

 





СВЕЖИЙ НОМЕР


Органические молекулы в космосе
 
 

 Самое интересное 
Самые яркие статьи за все годы существования журнала. Пока выложены только статьи 2007-2010 годов, но мы работаем над продолжением этого.
Век XIX. Век электрический

Сергей Смирнов

 Посередине XIX века (1851) в Лондоне прошла Всемирная Промышленная выставка. Простые граждане смогли наглядно оценить вклад науки и техники в их повседневный быт и благосостояние. Спектр экспонатов был очень широк: от телеграфа и станков с электроприводом до статуй древних динозавров, чьи скелеты недавно выкопал и реконструировал Роберт Оуэн. Рядом с вымершими ящерами стояли добытые Лэйярдом статуи вымерших царей и богов Ассирии и Вавилона. Вот прижизненные портреты тех владык, о которых повествуют библейские пророки! Так просвещенные англичане впервые увидели лики своих пращуров разной давности: от 40 веков до 140 миллионов лет.

Такие зрелища впечатляют и вдохновляют на разные подвиги. Отшельник Дарвин получил мощный стимул к оформлению итогов своих размышлений о происхождении видов животных и растений. Французы Брока и Ларте решили поискать останки тех своих пращуров, которые жили на Земле задолго до франков или римлян. И вот — в пещерах Прованса нашлись кости древнейших людей! Имя грота Кро Маньон встало в один ряд с именем долины Неандер Таль. Все эти новинки добавляют смелости Дарвину: вслед за «Происхождением видов» назревает «Происхождение человека» в рамках живого царства, регулярно сотрясаемого геологическими и иными катастрофами.

Действительно: разве эпидемия чумы или оспы не страшнее, чем землетрясение? Среди животных тоже случаются моровые поветрия: они пугают фермеров и мобилизуют усилия многих ученых людей. Только что даровитый химик Луи Пастер получил от своего учителя Дюма неожиданное предложение: разобраться в причинах скисания вина и пива! Поглядев в микроскоп, Пастер нашел в скисшем вине два сорта колоний дрожжей: шаровидные и эллипсоидные. При этом вторые явно преобладают — хотя в здоровом вине их почти нет. Не они ли портят вино — тогда как шаровидные его создают, вызывая правильное брожение сахара?

Если так, то для спасения зрелого вина достаточно убить его вредителей быстрым нагревом. Не беда, если при этом погибнут и творцы вина: они сыграли свою роль и стали не нужны! Так в арсенале биологов появляется пастеризация: техногенная катастрофа, уничтожающая популяцию микробов во имя благополучия людей. Со временем Пастер придумает более тонкие способы «воспитания» микробов. Многократным слабым нагревом и переливанием кровяной сыворотки от одного зверя к другому он превратит смертоносную расу бацилл сибирской язвы в «слабаков», не способных убить лошадь, но дарящих ей иммунитет к настоящим убийцам. Так, в согласии с идеями Кювье и Дарвина, протекает искусственная эволюция бактерий — и даже вирусов бешенства, которых Пастер одолеет, не видя их в микроскоп. Так ли протекала естественная эволюция динозавров и людей? Это вопрос для будущих поколений биологов…

Легко заметить, что искусственная эволюция в зоопарке научных моделей стала привычным ремеслом для многих ученых мужей. Например, физик Максвелл: он только что синтезировал первую удачную модель электромагнитного поля, охватившую свет — наряду с электростатикой Кулона и магнитодинамикой Фарадея. Но как сильно изменилось в ходе работы Максвелла поголовье его моделей! Ведь он начал с механической модели: заполнил вакуум невидимыми шестеренками, передающими электрическую либо магнитную силу от точки к точке. Потом шестеренки исчезли; остались только напряженности двух полей и четыре дифференциальные связи между ними.

Потом пришло финальное озарение: Максвелл добавил в свои уравнения «ток смещения», и очередная механическая схема Природы обрела порядок. Наконец, Максвелл рассчитал скорость распространения электромагнитного поля: она почти равна давно известной скорости света! Значит, люди и динозавры издавна видят электромагнитное поле своими глазами? Кто мог об этом подумать в эпоху Ньютона — всего полтораста лет назад! Такова скорость развития новых моделей в теоретической физике. Здесь за сто лет «млекопитающие» сменяют «динозавров». Но не вытесняют их! Крокодилы, змеи и черепахи процветают поныне — а старая механика успешно сотрудничает с новой электродинамикой.

Возможно ли, что когда-нибудь эти две теории срастутся вместе — как срослось электричество с магнетизмом в теории Максвелла? Может быть… Но какие математические ухищрения понадобятся для такого синтеза? Быть может, эти разделы математики уже созданы — или создаются сейчас?

А ведь правда! В последние десять лет Георг Риман создал риманову геометрию гладких многообразий, которая через полвека станет основой теории относительности Альберта Эйнштейна. Осталось узнать те группы симметрий, которым будут подчиняться новые физические миры. И еще: понять, что именно группа симметрий составляет скелет любой математической модели физического мира.

Вторая задача будет замечена и решена через 7 лет, когда совсем молодой доцент Феликс Кляйн объявит в городе Эрлангене программу описания и перечисления всех возможных геометрий. Евклид, Гаусс, Лобачевский, Риман; далее — со всеми остановками… Первую остановку учинил Вильям Гамильтон, пытаясь навести порядок среди вращений трехмерного пространства. Повороты вокруг трех ортогональных осей так странно коммутируют между собой, что объединить их Гамильтон смог только с помощью трехмерной сферы, составленной из кватернионов!

Но почему-то их на сфере вдвое больше, чем поворотов в пространстве… Как будто трехмерная сфера составлена из симметрий чуть более сложного объекта, чем обычный шарик…

Так и есть! Унимодулярные кватернионы соответствуют вращениям частицы спинора: таков электрон — квант давно известного электрического тока. Правда, одиночный электрон еще никто не видел « в лицо». Всего 6 лет назад везучий математик Рудольф Плюккер впервые наблюдал поток электронов сквозь вакуумную трубку. Уже ясно, что это — довольно легкие, заряженные частицы. Но каковы заряды и массы электронов? Их еще никто не измерил — хотя упорный британец Вильям Крукс уже присматривается к новой проблеме.

Не всю жизнь ему охотиться за новыми химическими элементами, выслеживая их по методу Кирхгофа — по ярким линиям в спектре пламени! Сам Кирхгоф сперва нашел алую линию (рубидий), потом голубую (цезий). Рихтеру досталась темно-синяя линия индия (ее назвали в честь известной краски индиго), а Круксу попалась светло-зеленая линия таллия. Упорный швед Ангстрем заметил в спектре Солнца основные линии водорода — но не разглядел на общем фоне желтую линию гелия, ибо сей газ еще никому не известен. Его линию заметят через три года — во время солнечного затмения. Через 30 лет газ гелий обнаружат в составе земной атмосферы, а еще через 40 лет физики выяснят его роль в солнечной энергетике. Это — просто «зола» от водорода, что сгорает путем ядерных реакций, снабжая Землю светом и теплом!

Но пока тайна солнечной «печки» не открылась никому из химиков; а физики спорят о ней с геологами. Ибо обычное горение не может обеспечить свет Солнца в течение сотен миллионов лет, которых требуют геологи — на основе мощных слоев горных пород, отложившихся в древних океанах Земли… Так непривычно сблизились во второй половине XIX века сразу несколько ветвей «археологии»: геологическая и астрономическая, биологическая и историко-человеческая.

Многолетние раскопки в Помпеях позволяют теперь туристам пройти по улицам, где нашел смерть под пеплом Везувия любознательный Плиний. Почему бы другому туристу не пройти по улицам, где сражались Гектор и Ахилл?  Любознательный купец Генрих Шлиман уже накопил в России капитал, необходимый для раскопок Трои — и присматривает в древней Ионии место, наиболее соответствующее описаниям Гомера. Шлиману повезет сказочно и заслуженно, ибо в просвещенной Европе наступила эра удачливых дилетантов.

Раньше прочих героев ее почувствовал литератор Жюль Верн — и нечаянно сделался пророком новой индустриальной цивилизации европейцев. Пересечь Африку на воздушном шаре? Конечно, можно! Точно так же можно пересечь любой океан на подводной лодке, не всплывая на поверхность. Пересечь земной шар вдоль его диаметра, следуя лабиринтам пещер или потокам лавы под вулканами? Почему бы и нет! Облететь Луну на пушечном снаряде? Тоже, пожалуй, можно… Главное — чтобы появились люди, способные и готовые на такие подвиги! В эпоху Гомера их хватало; потом песни Гомера вдохновили Александра Македонского и его друзей на еще большие подвиги.

В XVIII веке роль нового Гомера сыграли Вольтер, Дидро и их единомышленники. В итоге их усилий появился громовержец Наполеон Бонапарт, а рядом с ним — тихий гений Майкл Фарадей, ныне доживающий последние годы. Кто придет им на смену, пробужденный и вдохновленный фантазиями Жюля Верна?

Пять лет назад британец Джон Спик открыл в центре Африки огромное озеро Виктория и нашел в нем исток Белого Нила. В те же годы Петр Семенов достиг загадочного Тянь Шаня — Небесных Гор, от века разделяющих главные Ойкумены Азии. Чуть раньше Давид Ливингстон открыл крупнейший водопад Африки — и начал изучать языки и культуры негритянских народов этого региона так тщательно, как они того заслуживают. Ведь историки давно уже многое знают о древних цивилизациях Евразии; о переселениях ее народов, сметавших те или иные державы. Было ли нечто подобное в Африке — до того, как «черный Наполеон» Чака основал империю Зулу, успешно отражающую ныне натиск европейцев?

Или в Америке — где смелый дилетант Томсон недавно обнаружил руины загадочных индейских городов среди джунглей Юкатана? Или в Индокитае, где миссионеры вновь натолкнулись на руины легендарного Ангкор Тхома?… Что сумеют узнать об этих давних чудесах археологи? Что подскажут им лингвисты после того, как они выяснят структуру и историю языков Азии, Африки и Америки столь же детально, как наследники Франца Боппа выяснили генеалогию индоевропейцев по их сохранившимся языкам?

Кто и когда разберется столь же детально в языках и культурах Древнего Закавказья между Арменией и Персией? Недавно четыре ведущих ассириолога Европы выдержали публичный экзамен на одинаковое понимание текстов древнего Вавилона. Но что этот город ранее существовал пять веков под именем Ка Дингир, населенный «черноголовыми» шумерами — об этом пока не подозревает ни один историк или археолог! Ведь кирпичная библиотека последнего ассирийского книжника — Ашшурбанапала, многократно поминаемого в Библии — еще лежит, не раскопанная, в руинах царственной Ниневии. Но скоро лопата археолога дотронется до архивов первой восточной империи…

Они поведают историкам гораздо больше важных новостей, чем руины Трои или Ангкор Тхома. Надо лишь допросить неказистые кирпичики, испещренные клинописью. Благо, их писали люди — почти такие же, какие живут на Земле 40 веков спустя!

Иное дело — тайнопись наследственности живых организмов Земли. Первые строки ее только что прочел на монастырском огороде в Брно любознательный монах Грегор Мендель — ровесник Луи Пастера. Он открыл первые простые законы передачи признаков от родителей к потомству — вроде того, как 60 лет назад учитель Георг Гротефенд прочел первые знаки персидской клинописи.

Но имена Дария, Кира и Ксеркса были у всех на слуху: каждый просвещенный современник Наполеона и Гротефенда хотел бы услышать или прочесть их живую речь! Полвека спустя никто не жаждет послушать отрывки из автобиографии обычного гороха — хотя эта «речь» звучала на Земле задолго до динозавров! Вот если бы Мендель предъявил публике некие «Скрижали Завета» с записью всех деталей гороховой наследственности!

Увы, Мендель не может разглядеть хромосомы даже в микроскоп — поскольку химики и биологи еще не научились раскрашивать детали клетки в разные цвета с помощью новых анилиновых красок! Через 10 лет это ремесло освоит Вальтер Флеминг — нынешний студент медицины в старом университете Гейдельберга. Он первый увидит остановленные химией кинокадры загадочного танца хромосом в процессе клеточного деления. Одновременно ровесник Флеминга — Мишер нечаянно выделит химическую основу хромосом — загадочный нуклеин, объединяющий ДНК и ее белковый футляр.

С этих открытий начнется в 1870-е годы «Клеточная Археология». В ней химики (вроде Мишера) сыграют роль раскопщиков. Физиологи (вроде Флеминга) уподобятся фотографам, переводящим иероглифы природного кода наследственности в рисунки, доступные любому искусствоведу или лингвисту. Наконец, генетики (наследники Менделя) сдублируют роль первых египтологов и ассириологов — таких, как Юнг и Шампольон, Гротефенд и Роулинсон. Но язык генома биосферы окажется чудовищно труден для понимания человеческим мозгом: много сложнее аккадского или шумерского языков.

И не диво: ведь биосфера Земли тысячекратно старше человечества! Если есть нечто общее между языками шумеров в Двуречье и хромосомами в клетке гороха, то эту общность можно выявить только средствами новой математики, созданной Гауссом и Риманом. Сначала она позволит физикам соединить механику с электромагнетизмом в теории относительности и в квантовой механике. Потом очередь дойдет до синтеза химии ДНК с алгеброй генов. Всякому овощу и фрукту — свое место и время для созревания…

ЗС 01/2007

Номера журнала

 

Читать номера on-line

 

вернуться


Карта сайта | Контактная информация | Условия перепечатки | Условия размещения рекламы

«Сайт журнала «Знание-сила»» Свидетельство о регистрации электронного СМИ ЭЛ №ФС77-38764 от 29.01.2010 г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)
© АНО «Редакция журнала «Знание-сила» 2012 год

По техническим вопросам функционирования сайта обращайтесь к администратору

При поддержке медицинского портала ОкейДок


Rambler's Top100
av-source