Наука Плоского Мира

«Помаши нам» — сказал Главный Философ — «У нас есть хороший телескоп».

Думминг пристально посмотрел на пустой стакан и в очередной раз скорректировал свои взгляды.

«Ээ, нет» — ответил он. — «Как видите, топливо поступает в реактор. А затем… затем…».

Он сдался.

«Волшебство немного покружит, пройдет под нагревателем, который мы установили, и в университете станет хорошо и тепло» — объяснил Думминг. — «Есть вопросы?».

«А куда засыпать уголь?» — спросил Декан — «Сейчас гномы за него три шкуры дерут».

«Нет, сэр. Уголь здесь не нужен. Тепло мы получаем… бесплатно» — ответил Думминг. Капелька пота пробежала по его лицу.

«Серьезно?» — удивился Декан — «Тогда это и правда сэкономит нам деньги, да, Казначей? Эй? Казначей?»

«А… э… Сегодня казначей мне ассистирует» — сообщил Думминг, показывая на высокую галерею над площадкой для сквоша. Там со свойственной ему отстраненной улыбкой стоял Казначей, держа в руках топор. Перекинутая через балку веревка одним концом была привязана к перилам, а другим удерживала длинный тяжелый стержень над центром реактора.

«Существует… некоторая вероятность…, что реактор будет вырабатывать слишком много магии» — пояснил Думминг — «Свинцовый стержень с прослойками из древесины рябины естественным образом заглушает любую волшебную реакцию. Так что если ситуация станет крит… если мы захотим приостановить процесс, он просто перерубит веревку и стержень упадет прямо в центр реактора».

«А кто стоит рядом с ним?»

«Это мой ассистент, господин Турнепс». Он играет роль резервного предохранительного устройства.

«И что же он делает?»

«Сэр, его задача — кричать «Ради всего святого, быстрее руби веревку!»

Волшебники понимающе кивнули. По стандартам Анк-Морпорка, где большой палец использовали для измерения температуры, это было высшим достижением техники безопасности.

«Ну, мне кажется, это вполне безопасно» — сообщил Главный Философ.

«Как вы до этого додумались, господин Тупс?» — спросил Чудакулли.

«Ну, в значительной мере это результат моих собственных исследований, но многие ключевые идеи я обнаружил при внимательном прочтении свитков Локо, в Библиотеке, сэр». Думминг считал, что в данном случае он проявил достаточную осторожность. Волшебникам нравилась древняя мудрость при условии, что она была достаточно древней. Они считали, что мудрость, как и вино, становится тем лучше, чем больше времени проводит в уединении. То, что не было известным в течение хотя бы нескольких сотен лет, скорее всего не было достойным изучения.

«Локо… Локо… Локо…» — пробормотал Чудакулли — «Это ведь в Убервальде, да?»

«Именно так, сэр».

«Если я не ошибаюсь» — продолжал Чудакулли, почесывая бороду — «там находится большая глубокая долина, окруженная горным кольцом? Очень глубокая долина, насколько я помню».

«Да, вы правы, сэр. Согласно библиотечному каталогу, свитки были обнаружены в пещере экспедицией Крастли».

«Я читал, что там обнаружили множество кентавров, фавнов и других волшебных существ странной формы».

«Вы уверены, сэр?»

«А Стэнмер Крастли, кажется, умер от планетизма».

«Я не осведомлен о…»

«Это же очень редкое магическое заболевание, насколько я знаю».

«Это так, сэр, но…»

«Если хорошенько подумать, то все члены этой экспедиции заразились чем-то магическим в течение нескольких месяцев после возвращения» — добавил Чудакулли.

«Эм, да, сэр. Считается, что на долину было наложено какое-то проклятие. Глупость, конечно».

«Мне кажется, я должен спросить, господин Тупс… Какова вероятность того, что ваша установка взлетит на воздух вместе с университетом?»

У Думминга замерло сердце. Он мысленно прокрутил предложение и решил, что лучше всего сказать правду: «Ноль, сэр».

«А если честно, господин Тупс?». В общении с Архканцлером это было основной проблемой. Большую часть времени он просто ходил из угла в угол и кричал на кого попало, но если уж он заставлял нервные клетки взяться за дело, то мог направить всю мощь своего интеллекта на ближайшее слабое место в рассуждении.

«Ну,… это, конечно, маловероятно, но если все-таки что-то пойдет не так, то на воздух взлетит не только университет».

«И что же, скажите на милость?»

«Ээ… Все, сэр».

«Все, что есть — Вы это имеете в виду?»

«Да, сэр, все в радиусе пятидесяти тысяч миль. Если верить расчетам ГЕКСа, это произойдет мгновенно. Мы об этом даже не узнаем».

«И каковы шансы?…»

«Примерно пятьдесят к одному, сэр». Волшебники вздохнули с облегчением.

«Это вполне безопасно. На лошадь с такими шансами я бы не поставил» — сказал Главный Философ. Окна в его спальне были покрыты слоем льда толщиной в полдюйма с внутренней стороны. Подобные обстоятельства заставляют вас смотреть на риск с очень личной точки зрения.

Глава 2. Наука и сквош

Площадку для игры в сквош можно использовать, чтобы заставить предметы двигаться намного быстрее маленького резинового мячика.

2 декабря 1942 на площадке для сквоша в подвале стадиона Стэгг Филд Чикагского Университета началась новая технологическая эра. Хотя сама новая технология была наследием войны, одно из последствий ее использования сделало войну в перспективе настолько ужасной, что постепенно вероятность мировой войны значительно снизилась[5]. В Стэгг Филде группа ученых во главе с итальянским физиком Энрико Ферми смогла осуществить первую в мире самоподдерживающуюся цепную ядерную реакцию. Благодаря ей появилась атомная бомба, а позднее и возможность использования атомной энергии в мирных целях. Но гораздо более существенным было то, что это открытие ознаменовало рассвет Большой Науки и новый взгляд на развитие технологий.

В подвале Стэгг Филд никто не играл в сквош, по крайней мере, после установки реактора, однако большинство людей, которые там работали, были очень похожи на Думминга Тупса… в первую очередь, ненасытным любопытством, которое время от времени сменялось мучительными сомнениями с легким оттенком ужаса. Благодаря любопытству, все началось, благодаря ужасу — закончилось.

В 1934 году, после длинной серии открытий в физике радиоактивности, Ферми обнаружил, что если вещество подвергается облучению «медленными нейтронами» (субатомными частицами, которые излучаются радиоактивным бериллием и для замедления пропускаются через парафин), то происходит кое-что интересное. Как выяснил Ферми, медленные нейтроны оказались именно той силой, которая заставляла элементы испускать свои собственные радиоактивные частицы. Это показалось ему интересным, и он начал облучать потоками медленных нейтронов все, что попадалось под руку. В какой-то момент ему попался малоизученный элемент уран, который в то время применялся только как источник желтого пигмента. То, что произошло, было больше похоже на алхимию: после бомбардировки медленными нейтронами уран превратился в нечто иное, но что именно Ферми так и не удалось выяснить.

Четыре года спустя трое немецких исследователей Отто Ган, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман повторили эксперимент Ферми. Поскольку они лучше разбирались в химии, им удалось выяснить, что же произошло с ураном. Каким-то таинственным образом он превратился в барий, криптон и еще несколько элементов. Мейтнер поняла, что этот процесс «ядерного распада» сопровождается выделением энергии, причем весьма интересным образом. Все знали, что с помощью химии можно превратить один вид материи в другой, теперь же удалось превратить часть материи урана в энергию, чего раньше никто не наблюдал. Но так уж случилось, что Альберт Эйнштейн уже предсказал возможность подобного явления в теории, что и отражает его знаменитое уравнение, которое Библиотекарь Незримого Университета[6] прочитал бы как «У-ук»[7]. Формула Эйнштейна говорит нам, что количество энергии, содержащейся в кусочке материи, равно произведению ее массы на квадрат скорости света. Как сразу же заметил Эйнштейн, свет движется настолько быстро, что кажется неподвижным, поэтому его скорость весьма велика,… а скорость в квадрате просто огромна. Иначе говоря, даже из крошечного кусочка материи можно извлечь огромное количество энергии, если конечно знать, как это сделать. И вот теперь Мейтнер удалось разгадать загадку.

Одно-единственное уравнение, может быть, и способно сократить объем продаж книги вдвое (а может, и нет), но зато оно способно полностью изменить наш мир.

Ган, Мейтнер и Штрассман опубликовали свое открытие в британском научном журнале «Nature» в январе 1939 года. Девять месяцев спустя Британия была вовлечена в войну, окончание которой будет ознаменовано военным применением их открытия. Ирония ситуации в том, что величайший научный секрет Второй Мировой Войны был открыт незадолго до ее начала. Это лишний раз показывает, насколько политики того времени, к счастью или к сожалению, недооценивали потенциал Большой Науки. Ферми сразу же оценил значимость статьи в «Nature», и связался с другим известным физиком, Нильсом Бором, который тоже обнаружил новое явление: цепную реакцию. Если облучить медленными нейтронами особую редкую разновидность урана, уран-235, то он не только распадается на другие элементы и высвобождает энергию, но и сам испускает нейтроны. А они, в свою очередь, опять бомбардируют уран-235… Реакция становится самоподдерживающейся, и потенциальный выход энергии оказывается колоссальным.

Сработает ли это? Можно ли получить что-то из ничего таким способом? Ответы на эти вопросы не дались легко, потому что уран-235 находится в смеси с обычным ураном (уран-238), так что его извлечение похоже на поиски иголки в стоге сена, когда сама игла сделана из соломы.

Были и другие причины для беспокойства… Например, что если эксперимент пройдет слишком успешно и запустит цепную реакцию, которая затронет не только уран-235, используемый в эксперименте, но и вообще весь уран на Земле? Может ли загореться атмосфера? Расчеты показывали: вероятно, нет. К тому же были серьезные опасения, что если Союзники не смогут быстро решить проблему ядерного распада, Германия может их опередить. Либо мы взорвем мир, либо это сделают наши враги — в такой ситуации выбор очевиден.

Если подумать, то веселого в этом мало.

Локо очень напоминает область Окло на юго-востоке Габона, где находятся залежи урана. В 1970-х годах французские исследователи в ходе раскопок обнаружили свидетельство того, что либо уран в этом месте участвует в ядерных реакциях с необычно высокой интенсивностью, либо он намного старше, чем вся остальная планета.

Возможно, это археологическая реликвия, оставшаяся от какой-нибудь древней цивилизации, технологическое развитие которой позволяло использовать атомную энергию. Однако есть более простое и вероятное объяснение: Окло — это природный реактор. По какой-то причине именно в этих отложениях доля урана-235 была выше, чем обычно, и в результате спонтанная цепная реакция продолжалась в течение сотен тысяч лет. Природа смогла осуществить это задолго до Науки, и площадка для сквоша ей не понадобилась.

Если, конечно, это действительно не археологическая реликвия древней цивилизации.

До 1998 года природный реактор Окло был лучшим подтверждением того, что ответ на один из главных в науке вопросов «А что если …?» может быть совсем не интересным. Сам вопрос звучал так: «А что если физические константы и не константы вовсе?».

В основе научных теорий лежат различные числа, так называемые «фундаментальные константы». К ним относятся, например, скорость света, постоянная Планка (используется в квантовой механике), гравитационная постоянная (используется в теории гравитации), заряд электрона и так далее. Все общепризнанные теории предполагают, что эти числа всегда имели одно и то же значение с момента возникновения Вселенной. Наши расчеты относительно ранней Вселенной опираются на постоянство этих чисел — в противном случае мы бы не знали, какие значения нужно подставить в формулы. Это было бы похоже на расчет подходного налога при неизвестной налоговой ставке. Время от времени среди ученых находятся вольнодумцы, которые развивают странную теорию «Что если?», в которой одна или несколько фундаментальных констант считается переменной. Физик Ли Смолин даже разработал теорию эволюционирующих вселенных, от которых отпочковываются дочерние вселенные с другими фундаментальными константами. В соответствии с этой теорией, наша Вселенная особенно преуспела в формировании таких молодых вселенных и хорошо подходит для развития жизни. Он утверждает, что эти два свойства совпали не случайно (волшебникам НУ, кстати говоря, подобные идеи очень близки, ведь достаточно развитая наука неотличима от волшебства).

Раскопки в Окло свидетельствуют о том, что фундаментальные константы не изменялись в течение последних двух миллиардов лет, что составляет примерно половину возраста Земли и десятую часть возраста Вселенной. Доказательство опирается на особую комбинацию фундаментальных констант, которая называется «постоянной тонкой структуры»[8]. Ее значение примерно равно 1/137 (между прочим, в попытках объяснить это самое число 137 было потрачено немало чернил, пока более точные измерения не дали результат 137,036). Преимущество постоянной тонкой структуры состоит в том, что она не зависит от выбранной системы единиц измерения, в отличие, от, скажем, скорости света, которая имеет разное значение, если выразить ее в милях/с или км/с.

Российский физик Александр Шляхтер проанализировал различные химические вещества в «ядерной свалке» реактора Окло и определил, чему должна была равняться постоянная тонкой структуры два миллиарда лет назад, когда реактор работал. Оказалось, что с точностью до десятимиллионных долей ее значение осталось прежним.

Однако в конце 1998 года группа астрономов под руководством Джона Вебба выполнила очень точные измерения света, излучаемого крайне далекими, но яркими объектами, также известными как квазары. Они обнаружили слабые отклонения некоторых характеристик света, а именно спектральных линий, которые соответствуют колебаниям различных типов атомов. Результат их исследований показывает, что, по всей видимости, много миллиардов лет назад, задолго до реактора в Окло, частота колебаний атомов отличалась от той, которую мы наблюдаем сегодня. В древних газовых облаках времен ранней Вселенной постоянная тонкой структуры отличалась от ее современного значений примерно на 1/50 000. С позиции соответствующей области физики такое расхождение является просто огромным. Насколько можно судить, неожиданный результат не является следствием экспериментальных ошибок. Теория, предложенная в 1994 году Тибо Дамуром и Александром Поляковым, действительно указывает на возможные изменения постоянной тонкой структуры, однако в десять тысяч раз меньше, чем обнаруженные группой Вебба. Все это выглядит очень запутанно, поэтому многие теоретики предпочитают оставаться в стороне до появления новых результатов исследования. Но это все же может быть намеком: возможно, в скором будущем нам придется признать, что в отдаленных областях пространства и времени законы физики были немного другими. Возможно, не похожими на черепаху, но все же… другими.

Глава 3. Я своих волшебников знаю

Потребовалось совсем немного времени, прежде чем преподавательский состав университета указал своим коллективным пальцем на философскую сердцевину проблемы — риск столкнуться лицом к лицу с полным уничтожением.

«Если никто не узнает, что это произошло, то вполне справедливо полагать, что это и не происходило вовсе» — сказал Преподаватель Современного Руносложения. Его спальня находилась на холодной стороне университета.

«Ну, нас уж точно никто винить не станет» — подтвердил Декан — «даже если это и случится».

«Кстати говоря», — вмешался Думминг, приободренный спокойным отношением волшебников к вопросу — «существует теоретически обоснованное предположение, что этого не произойдет в силу вневременной природы чаровой компоненты».

«Чего-чего?» — переспросил Чудакулли.

«Неполадка не приведет к взрыву в обычном понимании, сэр» — пояснил Думминг — «Более того, насколько я могу судить, она также не приведет к исчезновению предметов в настоящем и будущем. Из-за разнонаправленного коллапса чарового поля они просто перестанут существовать, совсем. Но поскольку мы сейчас здесь, сэр, то, по всей видимости, мы живем во Вселенной, где катастрофа не произошла».

«А, это мне знакомо» — подтвердил Чудакулли — «Это все из-за квантов, да? В какой-то соседней Вселенной у других «нас» что-то пошло не так, и бедняги взлетели на воздух?».

«Да, сэр. Хотя, скорее нет. Они не взлетели на воздух, потому что в устройстве, которое построил бы другой Думминг Тупс, что-нибудь пошло бы не так и, значит, …он никогда не существовал и не мог построить реактор. Как бы то ни было, это всего лишь теория».

«Ну, я рад, что мы смогли утрясти этот вопрос» — оживленно добавил Главный Философ — «Мы здесь потому что мы здесь. И раз уж мы здесь, то мы вполне могли бы погреться».

«Похоже мы достигли соглашения», — сообщил Чудакулли — «Господин Тупс, Вы можете включить Вашу адскую машину».

«Я думаю, что эту честь следует предоставить Вам, Архканцлер» — поклонился Тупс.

— «Вам нужно просто потянуть за рычаг. Это, кхм, освободит фиксатор и направит поток в обменное устройство, где простая октиронная реакция преобразует волшебство в теплоту и передаст ее воде в нагревателе».

«То есть по сути это просто большой чайник?» — спросил Декан.

«В некотором роде, да» — согласился Думминг, стараясь сохранить честное выражение лица.

Чудакулли ухватился за рычаг.

«Возможно, Вы захотите сказать несколько слов, сэр?» — предложил Думминг.

«Да», — Чудакулли на секунду задумался, после чего радостно сообщил: «Давайте быстрее разберемся с этим и пойдем обедать».

Раздались жидкие аплодисменты. Чудакулли потянул за рычаг. Стрелка на циферблате, висевшем на стене, отклонилась от нуля.

«Ну что же, все-таки мы не взорвались», — сообщил Главный Философ — «Что обозначают числа на стене, Тупс?».

«О, ээ… они … они показывают, сколько реактор уже успел отработать».

«А, ясно». Главный Философ взялся за отворот мантии: «Если не ошибаюсь, сегодня у нас утка с зеленым горошком, джентльмены» — сообщил он куда более заинтересованным голосом. «Хорошая работа, господин Тупс».

Волшебники неторопливо удалились, используя ту обманчиво-медленную походку, которой они обычно пользуются, направляясь к пище.

Думминг с облечением вздохнул, но тут же судорожно сглотнул, когда понял, что Архканцлер на самом деле не ушел. Напротив, он довольно внимательно рассматривал реактор.

«Могу ли я чем-то помочь Вам, сэр?» — поспешил спросить Думминг.

«Когда Вы ее включили на самом деле, господин Тупс?»

«Сэр?»

«Каждое слово в моем предложении было достаточно коротким и ясным для понимания. Может быть, я неправильно построил фразу?»

«Я… мы… включили машину сразу после завтрака, сэр» — покорно сообщил Думминг.

— «Стрелка на циферблате двигалась потому, что господин Турнепс дергал ее с помощью лески».

«Так она взорвалась, когда Вы ее включили?»

«Нет, сэр! Вы бы… Вы бы об этом узнали, сэр!»

«Вы же говорили, что мы бы об этом не узнали, Тупс».

«Ну, я имею в виду…»

«Я знаю Вас, Тупс» — признался Чудакулли — «Вы никогда не будете проводить публичные испытания, пока не проверите все сами. Никто ведь не хочет, чтобы в него бросались яйцами, так?»

Поразмыслив, Думминг решил, что кусочки яйца на лице — это меньшая из ваших проблем, когда само лицо стало частью облака частиц, расширяющегося со скоростью, близкой к скорости тьмы[9].

Чудакулли похлопал рукой по черным панелям реактора, да так, что Думминг заметно подпрыгнул.

«Уже теплый» — отметил он — «ты там в порядке, Казначей?». Казначей довольно кивнул.

«Молодец. Хорошая работа, господин Тупс. Идемте обедать».

Через некоторое время, когда затихли звуки шагов, Казначей вдруг понял, что ему по сути достался короткий конец лески.