Роберт Криз - Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

На самом деле человеческое восприятие устроено гораздо сложнее. Восприятие движущихся и покоящихся объектов зависит от того, что именно мы рассматриваем в качестве переднего плана и что – в качестве фона (горизонта) данного процесса. Маятник Фуко может демонстрировать нам как Землю, вращающуюся у нас под ногами, так и маятник, поворачивающийся в гравитационном поле Земли. Этот феномен «или-или», напоминает нам французский философ Морис Мерло-Понти, похож на знакомую каждому ситуацию с поездом, стоящим на станции рядом с другим поездом на соседнем пути: когда поезд, который мы видим в окно, начинает двигаться, у нас также возникает ощущение движения. Как мы воспринимаем движение и его направление, пишет Мерло-Понти, зависит от того, с чем мы соотносим наше восприятие – с собственным поездом или с соседним – и что служит для нас фоном, или внешним горизонтом 98. Чтобы увидеть движение плоскости колебаний маятника, мы должны заставить себя рассматривать маятник в качестве переднего плана, а окружающее его пространство и помещение – в качестве фона. Маятник Фуко, как и любой инструмент, демонстрирует нечто только внутри соответствующего контекста. Чтобы «увидеть» движение Земли, необходимо представить себе иной и значительно более грандиозный фон, где Земля предстанет в качестве движущегося объекта, а плоскость колебаний маятника окажется неизменной. А если бы маятник был установлен не внутри, а снаружи помещения? Можно ли было бы тогда увидеть, как Земля вращается на фоне звездного неба?

Как только новость о демонстрации в Обсерватории облетела Париж, Фуко засыпали письмами простые граждане, ученые и правительственные чиновники. Принц Луи-Наполеон Бонапарт, президент Республики, вскоре ставший императором Франции под именем Наполеона III, попросил Фуко провести публичную демонстрацию в парижском Пантеоне – соборе, ставшем усыпальницей многих национальных героев Франции. Пантеон, как писал Фуко, был идеальным местом для проведения эксперимента, который и сам, подобно Пантеону, обладал splendeur magnifque [14] 99. Чем больше по размерам маятник, тем медленнее и величественнее он движется и тем более впечатляюще демонстрирует движение мироздания. Фуко прикрепил маятник в самом центре громадного купола Пантеона. Маятник состоял из 220-футовой стальной струны и пушечного ядра в качестве диска, с небольшим заостренным штифтом внизу. По внешней окружности его движения Фуко с помощниками сделали полукруглые ограждения и насыпали слой песка, на котором штифт маятника должен был оставлять следы в ходе качания, фиксируя таким образом изменение положения маятника. Для сохранности мозаичного пола Пантеона и на случай, если струна оборвется и ядро упадет, Фуко застелил место демонстрации досками и туго набитыми мешками с песком. Это было весьма предусмотрительно, так как во время первоначальных пробных испытаний металлическая струна действительно оборвалась практически под самым куполом. Фуко и его ассистенты с ужасом наблюдали, как освободившаяся от тяжести маятника длинная струна яростно хлещет по залу. Вновь закрепив струну, они установили под куполом нечто вроде специального парашюта на случай, если она снова оборвется в том же месте.

В день публичной демонстрации опыта, 26 марта 1851 года, один из ассистентов Фуко подтянул шар маятника к стене специальной бечевкой. На сей раз бечевку пережгли не свечой, а спичкой (безопасные спички были изобретены как раз в том же году). Маятник двигался тяжело, величественно и торжественно, в каждом качании проходя двадцать футов пола и совершая свой путь взад и вперед каждые шестнадцать секунд. Тонкая струна менее полутора миллиметров в диаметре была практически не видна на фоне величавого интерьера. Блестящий шар, казалось, плавал в пустоте. Когда в конце очередного качания он достигал ограждений, штифт прочерчивал небольшую бороздку во влажном песке – и каждая новая возникала на расстоянии примерно двух миллиметров от предыдущей. На широте Парижа (приблизительно 49° северной широты) маятник каждые пять минут смещался примерно на один градус, то есть чуть больше одиннадцати градусов за час. С такой скоростью маятник должен был обойти полный круг за тридцать два часа – при условии, что за это время он не остановится.

Рис. 16.Маятник Фуко в Пантеоне с бордюрами из песка, при помощи которых показывается положение маятника в конце каждого качания