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

Маятник Фуко демонстрирует возвышенное в науке. У него есть нечто общее с экспериментом Эратосфена, измерявшего окружность Земли, о которой было известно, что она имеет некую величину, или с экспериментом Галилея с наклонной плоскостью, который послужил толчком к созданию математического закона, или с ньютоновскими опытами с призмой, выявившими некую новую особенность нашего мира. Во всех научных экспериментах есть нечто возвышенное, так как они доказывают, что природа бесконечно богаче тех концепций и методов, с помощью которых мы пытаемся ее постичь. Однако маятник Фуко высвечивает возвышенное особым способом, демонстрируя ограниченность человеческого восприятия, или, точнее, отсутствие прямого соответствия между нашим восприятием и реальным действием законов природы.

Связь между маятником Фуко и возвышенным в его различных проявлениях, представленных в работах философов – от Бёрка и Канта до Умберто Эко, помогает нам осознать причины популярности изобретения французского ученого и то, почему оно продолжает завораживать наших современников. Эксперимент Фуко завораживает и удивляет совсем не потому, что доказывает нам факт вращения Земли, и не потому, что на основе маятника Фуко впоследствии был изобретен гироскоп – незаменимый навигационный инструмент. Он завораживает нас по сей день потому, что открывает глубокие и подчас непостижимые истины о самом феномене восприятия. Действительно ли, «видя», как смещается плоскость колебаний маятника, мы «понимаем», что на самом деле движется Земля? Или же благодаря маятнику и объяснительной табличке рядом с лестницей мы начинаем – в самом прямом смысле слова – «видеть» движение Земли? В любом из этих двух вариантов наука побеждает восприятие, как бы вытесняя его в первом случае и корректируя во втором.

Или же, может быть, при взгляде на маятник Фуко наше восприятие направляется и перестраивается не столько самим созерцанием раскачивающегося маятника, сколько объяснениями, которые его сопровождают; авторитетом людей, делающих эти объяснения; понятностью моделей, которые нам демонстрируются; тем, как эти модели интегрируют всю известную нам информацию, и так далее? Но если наше восприятие может быть кардинальным образом «перевоспитано», как в данном случае, сразу же возникает вопрос: какие еще тайны окружают нас и точно так же от нас пока сокрыты? Что еще во внешнем мире мы неспособны увидеть из-за особенностей нашей психологии восприятия? Какие удивительные открытия готовит нам эта область? Если вас волнуют подобные вопросы, значит, вы переживаете то, что философы называли «возвышенным».

Рис. 17.Аппарат Роберта Милликена

Когда американский физик Роберт Милликен (1868–1953) выступал с традиционной нобелевской лекцией после вручения ему Нобелевской премии в 1923 году, все присутствующие были абсолютно уверены, что ему на самом деле удалось увидеть электроны. «Тот, кто видел этот эксперимент, – сказал Милликен, имея в виду опыт, за который он получил Нобелевскую премию, – в самом буквальном смысле видел электрон» 106.

Упрямое стремление Милликена убедить всех, что с помощью его эксперимента можно в самом прямом смысле увидеть элементарные частицы, отчасти объяснялось неким защитным рефлексом – последствием ощутимой психологической травмы, возникшей в результате спора с другим ученым, выразившим сомнение в ценности проведенных изысканий. Однако утверждение Милликена, что он способен видеть электроны, имело несколько иные основания, нежели утверждение Фуко, что с помощью его маятника можно увидеть, как вращается Земля. И причиной тому было удивительное сопровождение эксперимента, которое Милликену удалось создать в своей лаборатории.

Милликен приступил к длительной серии экспериментов с электронами в 1907 году. Почти сорокалетний физик к тому времени более десяти лет преподавал в Чикагском университете, успел жениться и стать отцом троих детей. И хотя Милликен был автором нескольких весьма авторитетных учебников, самостоятельных важных исследований у него практически не было, и ему очень хотелось внести собственный вклад в науку. Для этого он обратился к проблеме измерения электрического заряда отдельного электрона. В своей автобиографии Милликен писал: