Почему так трудно познать познаваемое

Вооружившись своими пятью чувствами, человек исследует Вселенную и называет эти увлекательные приключения наукой.

Эдвин П. Хаббл (1889-1953) 

Прошу прощения у Эдвина П. Хаббла, однако его цитата при всей своей красоте и поэтичности, должна звучать иначе:

Вооружившись своими пятью чувствами, а так же телескопами, микроскопами, масс-спектрометрами, сейсмографами, магнитометрами, ускорителями и детекторами частиц во всём электромагнитном диапазоне, мы исследуем Вселенную и называем эти увлекательные приключения наукой.

Нил Деграсс Тайсон

Современная физика производит на нас особое впечатление именно благодаря старой, как мир, истине, согласно которой существует реальность, которую мы не в состоянии воспринять своими органами чувств, и есть задачи и конфликты, в которых эта реальность играет для нас гораздо более важную роль, чем все сокровища чувственного мира.

Макс Планк, 1931

Не верь глазам своим

Во Вселенной так часто случается, что что-то кажется одним, а на деле оказывается совсем другим, что временами я задаюсь вопросом, не заговор ли это с целью дискредитировать астрофизиков. Примеры подобного вселенского маскарада встречаются сплошь и рядом.

В наши дни мы воспринимаем как должное, что живем на шарообразной планете. Однако долгие тысячелетия мыслители были убеждены, что она плоская, – и тому с избытком хватало доказательств. Оглядитесь кругом. Без спутниковых изображений трудно убедить себя, что Земля не плоская, даже если смотреть из иллюминатора самолета. 

Все, что справедливо на Земле, справедливо на всех гладких поверхностях в неевклидовой геометрии: достаточно малый участок любой изогнутой поверхности неотличим от участка плоскости. 

В старые времена, когда никто не уезжал далеко от дома, концепция плоской Земли очень льстила самолюбию: твой родной городок лежит в самом центре земной поверхности, и все точки горизонта – рубеж твоего мироздания – от тебя равноудалены. Нетрудно догадаться, что практически на всех картах плоской Земли цивилизация, которая рисовала карту, оказывается строго в центре.

* * *

Одна из первых дошедших до нас моделей мироздания сохранилась на вавилонской глиняной табличке возрастом в 2600 лет и представляет собой диск, окруженный океанами. На самом деле, если стоишь посреди просторной равнины (например, в долине рек Тигр и Евфрат) и смотришь во все стороны, Земля и правда похожа на плоский диск.

Древние греки (в том числе Пифагор и Геродот) заметили, что концепция плоской Земли не лишена недостатков, и задумались, что Земля все же может быть сферой. В IV веке до н. э. Аристотель, великий систематизатор знаний, привел несколько доводов в поддержку этой гипотезы.

Один из них – лунные затмения.

Луна, обходя вокруг Земли, регулярно попадает в коническую тень, которую Земля отбрасывает в пространство. Аристотель наблюдал это зрелище десятилетиями – и отметил, что тень Земли на Луне неизменно круглая. А такое может быть лишь в том случае, когда Земля представляет собой сферу, поскольку только сфера отбрасывает круглую тень всегда, где бы ни находился источник падающего на нее света.

Если бы Земля была плоским диском, тень иногда становилась бы овальной. А когда Земля оказывалась бы к Солнцу краем, тень превращалась бы в тонкую линию. Круг получался бы только тогда, когда Земля была бы к Солнцу «лицом».

Уже один этот аргумент обладал такой силой, что, казалось бы, уже в ближайшие столетия картографы должны были изготовить сферическую модель Земли. Но нет.

Первый глобус ждал своего часа до 1490–1492 года – до зари великих географических открытий и великой колонизации.

* * *

Хорошо, договорились, Земля – шар.

Однако дьявол, как всегда, кроется в деталях. В своих «Началах» (1687) Ньютон высказал предположение, что поскольку вещество, из которого состоят вращающиеся сферические тела, при вращении подвергается центробежной силе, наша планета, как, впрочем, и все остальные, должна быть приплюснута у полюсов и слегка выпукла по экватору: эта форма называется сплюснутым сфероидом.

Полвека спустя Французская академия наук, чтобы проверить гипотезу Ньютона, отправила математиков в две экспедиции – одну на Полярный круг, другую на экватор - с заданием измерить длину одного градуса широты по поверхности Земли на одной и той же долготе.

На Полярном круге градус оказался немного длиннее, и такое могло быть только если Земля и правда приплюснута.

Ньютон был прав.

Из этой легкой сплющенности есть одно интересное следствие: если встать на экваторе даже на уровне моря, окажешься дальше от центра Земли, чем в любом другом месте на Земле.

А если хочешь сделать все правильно, надо забраться на гору Чимборасо в центральном Эквадоре, неподалеку от экватора. Вершина Чимборасо возвышается над уровнем моря на 6300 м, но главное - она на два с лишним километра дальше от центра Земли, чем вершина горы Эверест.

* * *

Из-за спутников всё, как ни странно, только запуталось.

В 1958 году маленький космический аппарат «Авангард-1» сообщил нам поразительную новость: оказывается, экваториальная выпуклость к югу несколько больше, чем к северу. Мало того, уровень моря на Южном полюсе, как выяснилось, чуть-чуть ближе к центру Земли, чем уровень моря на Северном полюсе.

Иначе говоря, наша планета – груша.

За этим последовал еще один обескураживающий факт: Земля, оказывается, меняет форму.

Ее поверхность каждый день вздымается и опадает, когда океаны, влекомые притяжением Луны и - в меньшей степени - Солнца, накатываются на континентальные шельфы, а затем отступают.

Приливные силы влияют на воду во всем мире, делают поверхность океанов слегка выпуклой. Это давно известный феномен.

Однако приливные силы растягивают и твердую землю, так что экваториальный радиус изо дня в день, из месяца в месяц то увеличивается, то сокращается - в ритме океанских приливов и отливов и фаз Луны.

То есть Земля - грушевидный сплюснутый сфероид, который еще и крутит обруч.

Неужели эти уточнения никогда не кончатся? Возможно, и не кончатся.

* * *

Таким образом, исследования пространства завершились на неопределенной ноте… Свое ближайшее окружение мы изучили довольно подробно. С увеличением расстояния знания наши меркнут, причем меркнут очень быстро. В конце концов мы достигаем сумеречной границы – предела возможностей наших телескопов. Там мы измеряем лишь тени и среди призрачных погрешностей разыскиваем вехи – едва ли более вещественные.

Эдвин П. Хаббл, 1936

Чему же учит нас это мысленное путешествие? Тому, что люди – эмоционально ранимые, легковерные, безнадежно невежественные повелители ничтожно малого клочка Вселенной, не имеющего ни малейшего значения.

А теперь бегите играйте.

* * *

Это были отрывки из книги - Смерть в чёрной дыре и другие мелкие космические неприятности.

Автор Нил Деграсс Тайсон - известный американский астрофизик и популяризатор науки, обладающий особым даром рассказывать о самых сложных научных вопросах понятно, захватывающе и с юмором.