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

Больница Монтефиоре – лишь одно из множества учреждений, где маятник Фуко установлен над картой, в центре которой – само это учреждение. Главная идея, выражаемая им, заключается в том, что все в нашем быстро меняющемся мире пребывает в движении, а значит, все в этом мире едино. Конечно же, нельзя не вспомнить маятник Фуко, находящийся у главной лестницы вестибюля в штаб-квартире Организации Объединенных Наций в Нью-Йорке. Маятник представляет собой позолоченную сферу в 200 фунтов весом и 12 дюймов в диаметре, подвешенную на струне в 75 футов длиной. В Смитсонианском институте, национальном музее США, раньше также был выставлен маятник Фуко, но его убрали после реставрационных работ, и сейчас он находится в запасниках музея103.

Как и в случае с экспериментами Юнга, изготовить маятник Фуко совсем не так просто, как кажется на первый взгляд. При публичных демонстрациях подобных маятников основной проблемой становится защита устройства от посетителей, которые непременно желают потрогать диск. И даже при том, что маятник является одним из простейших научных устройств, в обычной обстановке на него негативно воздействуют самые разные факторы: воздушные потоки, особенности внутренней структуры струны, характер ее крепления и то, как запускается диск. Многое из перечисленного легко приводит к падению скорости маятника или к тому, что он начинает раскачиваться «восьмеркой» (признаком этого является падение колышков внутрь круга). В университете Стоуни-Брук, где я преподаю, один физик, демонстрируя студентам первого курса принцип Фуко, попросил лаборанта подвесить к потолку лекционной аудитории кегельный шар, объяснил принцип собравшимся и высчитал, какой угол шар должен будет пройти за сорок минут лекции. В конце занятия он измерил отклонение и, к своему полнейшему удовлетворению, обнаружил полное совпадение с вычислениями, однако… его маятник отклонился в противоположном направлении от предполагаемого! Ошибка, вероятно, была следствием сочетания каких-то нарушений при его подвешивании и воздействия воздушных потоков в продуваемой насквозь аудитории.

Маятники Фуко сильно отличаются от других музейных экспонатов. Одно из важнейших отличий – их величина. Маятник нельзя заключить в специальный шкаф или в стеклянный стенд, ему требуется огромное открытое пространство, типа церковного нефа или широкого лестничного пролета. Маятник не разбрасывает искр, не создает лишнего шума и гула, а движется с торжественной величавостью. И самое важное, пожалуй, это то, что маятник абсолютно не интерактивен, он совершенно «игнорирует» окружающих его зрителей, при этом открывая нам нечто такое, что полностью противоречит нашей интуиции и вообще человеческому опыту. Именно эта особенность, скорее всего, и создает незабываемое впечатление, производимое маятником Фуко.

Так и я не могу забыть свой первый маятник Фуко в Институте Франклина. Каждый день он качался совершенно одинаково, но я всякий раз неизменно приходил в восторг от его удивительной простоты и совершенства. Он двигался, хотя при этом оставался неизменным. Он перемещался в пространстве, убеждая меня, что на самом деле перемещаюсь я сам. Я смотрел на него, и он в своем движении отражал мое собственное движение и движение всего, что меня окружало. Он пробуждал во мне ясное и сильное ощущение, смысл которого я так до конца и не смог постичь, – ощущение ограниченности и иллюзорности моего восприятия и опыта.

Интерлюдия Наука и возвышенное

Красота – только первый укол

ужаса,

переносимый,

но как сердце зашлось,

оттого что мы поняли холод,

с которым она отстранилась,

чтоб нас не разрушить.

Р.-М. Рильке, из «Дуинских элегий» [15]

Маятник Фуко обладает тем, что можно назвать возвышенной красотой. Наряду с той разновидностью красоты, которой свойственны ясные и понятные образы и которая как бы объединяет нас со всей остальной природой, вызывая в нас чувство причастности к миру и благодаря этому некое удовлетворение, возвышенная красота пробуждает в нас тревогу, так как приводит нас в соприкосновение с высшей и пугающей силой. При столкновении с возвышенным мы начинаем воспринимать свое собственное существование как жалкое и ничтожное, а природа вдруг становится силой, чуждой человеку, непонятной и угрожающей.

Природа возвышенного в XVIII столетии исследовалась такими философами, как Эдмунд Бёрк и Иммануил Кант. Они были склонны скорее противопоставлять прекрасное и возвышенное, чем видеть в последнем разновидность первого. Бёрк писал, что переживание возвышенного вызывается ужасом, «ведущим принципом возвышенного». При столкновении с ужасным – а по Бёрку ужасное может быть не только созданием природы, но и творением рук человеческих, – наши обычные стратегии взаимодействия с миром дают сбой и в нас пробуждается «самое сильное чувство, какое только способен испытать разум». Но для переживания возвышенного (как, например, в случае с произведениями искусства) ужасное должно находиться от нас на безопасном расстоянии, поэтому мы не испытываем ощущения близкой и непосредственной опасности. Мы даже способны получить удовольствие от переживания такого рода, ибо чувствуем, что можем продолжать наше существование несмотря на присутствие ужасного и что способны найти в этом мире место и для себя. Это ощущение не только вызывает в нас некое особое чувство удовлетворения, но наполняет нас восторгом и энергией104.

Кант исследовал данную проблему вскоре после Бёрка. Немецкий философ различает два вида возвышенного. Первый вид – то, что Кант называет «математически возвышенным», – ассоциируется с восприятием грандиозных масштабов явления, как, например, переживание величия пирамид или собора св. Петра в Риме, вызывающих в нас ощущение того, что наше воображение неспособно охватить всю полноту увиденного. Второй вид – «динамически возвышенное» – ассоциируется с невероятно мощными силами:

...

«…Нависшие над головой, как бы угрожающие скалы, громоздящиеся на небе грозовые тучи, надвигающиеся с молнией и громами, вулканы с их разрушительной силой, ураганы, оставляющие за собой опустошения, бескрайний разбушевавшийся океан, падающий с громадной высоты водопад, образуемый могучей рекой, и т. д. превращают нашу способность к сопротивлению в нечто совершенно незначительное по сравнению с их могуществом»105.

С точки зрения Канта, наш разум пытается измерить и подчинить себе все перечисленное и все вообще в окружающем нас мире с помощью создания соответствующих категорий, однако в возвышенном мы сталкиваемся с собственной неспособностью вместить нечто в доступные нам категории и начинаем понимать, что все наши попытки подчинить себе это обречены на провал. Такое ощущение неприятно, но, с другой стороны, оно открывает наличие в нас самих некой силы (нашей собственной субъективности), которой подобные могущественные и разрушительные явления никогда не смогут коснуться, что, в свою очередь, приводит к ощущению прозрения и освобождения. В неприятном чувстве заключено особое – в определенном смысле извращенное – удовольствие, позволяющее нам осознать не столько посредством разума, сколько посредством эмоций человеческую свободу и человеческое превосходство над природой – качества, достойные самого глубокого почтения.

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.