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

Благодаря непосредственной данности интерференционной картины эксперимент отличается особой ясностью, почти той же ясностью, что и в эксперименте Юнга. В нем присутствует и что-то от «ожидаемой неожиданности» опыта на Пизанской башне, где наше восхищение вызывает наглядность процесса разрушения стереотипов обыденного восприятия мира. Результат эксперимента с электронной интерференцией вызывает недоумение лишь у того, кто привык относиться ко Вселенной как к совокупности дискретных частиц.

И, наконец, рассматриваемый эксперимент прекрасен (по крайней мере, с моей точки зрения), так как выступает блистательным завершением того поразительного процесса поисков, начало которому положил Эратосфен. Опыт Эратосфена подтвердил интуитивное прозрение греков, что небеса имеют универсальную и вполне постижимую космическую архитектуру; что в самом глобальном масштабе Вселенная состоит из тел, вращающихся одно вокруг другого в трехмерном пространстве. Эксперимент с квантовой интерференцией показывает, что на уровне элементарных частиц объекты связаны между собой таким образом, который нельзя ни постичь с помощью обычных человеческих представлений, ни вообразить, однако используя оборудование, созданное нашими руками, мы получаем убедительные свидетельства существования совершенно иного мира.

Квантовый мир всегда будет противоречить интуитивному восприятию человеком Вселенной – независимо от того, насколько мы доверяем теории. «Двухщелевой» эксперимент с интерференцией электронов достаточно ясно, лаконично и ощутимо демонстрирует особую, труднопостигаемую реальность квантового мира. Прослушивание щелчков детектора, отмечающего прохождение отдельных электронов через бипризму или пару щелей, наблюдение за образованием интерференционной картины – одно из самых впечатляющих и незабываемых переживаний. Поэтому можно с уверенностью сказать, что эксперимент с квантовой интерференцией отдельных электронов останется в пантеоне красивых экспериментов еще очень долгое время.

Список экспериментов, занявших второе место в моем опросе, состоит из нескольких десятков опытов в самых разных сферах исследований. Некоторые из них заслуживают особого упоминания из-за определенных обстоятельств, с ними связанных, необычных способов, которыми они проявляют свою красоту, или просто из-за субъективных предпочтений автора.

Первым в ряду экспериментов, занявших второе место, стал гидростатический эксперимент, проведенный (совершенно случайно) Архимедом Сиракузским, широко известным древнегреческим математиком и изобретателем и, по стечению обстоятельств, современником Эратосфена. Нынешние историки науки считают вполне достоверным рассказ о том, как в III веке до нашей эры Гиерон, тиран города Сиракузы на Сицилии, попросил Архимеда измерить содержание золота и серебра в жертвенном венце, который тиран заказал своим жуликоватым ювелирам. Как сообщает античный источник, Архимед размышлял над данным ему поручением, сидя в ванне, и обратил внимание на то, что «чем глубже он погружается в нее своим телом, тем больше через край вытекает воды. И как только это указало ему способ разрешения его вопроса, он, не медля, вне себя от радости, выскочил из ванны и голый бросился к себе домой, громко крича, что нашел то, что искал» 159.

Однако точно измерить объем по объему вытесненной воды очень сложно. Скорее всего, Архимед понял, что вода делает вес его тела меньше (это произошло бы и с венцом тирана), и если определить вес драгоценности на воздухе и в воде, а затем сравнить полученные величины, то можно точно установить плотность короны и затем сравнить ее с плотностью золота. Архимед вряд ли бегал нагишом по улицам города, крича от восторга, хотя история его открытия прекрасно передает настроение ликования, охватывающее исследователя в момент озарения. Кроме того, легенда служит яркой иллюстрацией того, как случайно сделанное открытие превращает обыденное событие в красивый эксперимент.

Среди наиболее перспективных претендентов на второе место в биологических науках – так называемый эксперимент Мезельсона – Сталя, основная тема книги историка науки Фредерика Холмса, которая называется «Мезельсон, Сталь и репликация ДНК. История самого красивого эксперимента в биологии» 160. В ходе этого эксперимента, проведенного в 1957 году, было подтверждено, что ДНК реплицируется на основе незадолго до того открытой структуры двойной спирали. В подзаголовке Холмс процитировал мнение одного из авторов эксперимента, отметив при этом, что большинство биологов разделяют эту высокую оценку. Когда он попросил ученых объясниться, они в качестве критериев красоты назвали простоту, точность, чистоту и стратегическую значимость.