Нил Деграсс Тайсон «На службе у войны. Негласный союз астрофизики и армии» - рецензия П. Можейко (ч.1 из 2)
«Наука — капитан, а практика — солдаты». (Леонардо да Винчи)
НАЗВАНИЕ: На службе у войны. Негласный союз астрофизики и армии
АВТОР: Нил Деграсс Тайсон, Эвис Лэнг
ОРИГИНАЛЬНОЕ НАЗВАНИЕ: Accessory to War: The Unspoken Alliance Between Astrophysics and the Military
ISBN: 978-5-04-103372-9
ГОД ИЗДАНИЯ: 2020
ИЗДАТЕЛЬСТВО: «Бомбора»
СЕРИЯ: «Большая наука»
КОГДА МНОЙ ПРОЧИТАНО: Октябрь 2023
ИСТОЧНИК: Оригинальная книга
О КНИГЕ (ЧАСТЬ 1 из 2)На эмблеме Американской Академии искусств и наук изображена Минерва, римская богиня войны и мудрости. Это сочетание очень символично, ведь наука (мудрость) и война прошли долгий пусть сложного взаимодействия друг с другом. Кажется, что этот негласный союз один из самых крепких на Земле, но по мнению автора этой книги, сегодня, в начале третьего тысячелетия, мы можем наконец-то, приложив усилия выбрать между наукой и войной, оставив потомкам только одно. Стоит ли говорить, что именно.
Нил Деграсс Тайсон (род.1958 г.) - американский астрофизик, писатель и популяризатор науки. Любителям астрофизики он широко известен, как ведущий научного сериала «Космос: пространство и время» (2014) - продолжения сериала «Космос: персональное путешествие» (1980) Карла Сагана. А людям далеким от мира науки, этот ученый скорее всего известен по вот этому мему:
Нил очень веселый человек и прекрасный лектор. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть любой из его проектов на Youtube. Только в этой книге он и его соавтор Эвис Лэнг невероятно серьёзны.
«Астрофизик не делает ни бомб, ни ракет. Астрофизики вообще не занимаются оружием. И все же, как ни странно, оказывается, что и нам, и военным приходится решать много общих вопросов: регистрации излучения в различных диапазонах спектра, определения дальности объектов, вычисления орбит и траекторий их движения, работы на больших высотах, анализа ядерных реакций, обеспечения доступа в космическое пространство. Общих интересов оказывается очень много, знания перетекают в обоих направлениях. Конечно, в сообществе астрофизиков, как и у большинства академических ученых, преобладают категорически либеральные и антивоенные настроения – и все-таки в военных делах мы неизбежно оказываемся соучастниками. В нашей книге эти сложные отношения исследуются с древнейших времен, когда навигация по звездам служила целям завоевания и гегемонии, и до последних концепций военных действий с использованием спутников.
Идея этой книги зародилась у меня в начале 2000-х во время моего «хождения во власть» – участия в работе группы, созданной президентом Джорджем У. Бушем и состоявшей из двенадцати членов Комиссии по перспективам развития аэрокосмической промышленности США. Связанное с этой деятельностью общение с членами Конгресса, генералами ВВС, руководителями крупных промышленных компаний и политиками, принадлежащими к обеим ведущим партиям страны, стало для меня посвящением в хитросплетения связей между научными, техническими и оборонными ведомствами в правительстве».
В отличие от большинства других научно-популярных книг по астрономии и астрофизике, эта книга довольно объемна (470 страниц мелким шрифтом, и это без примечаний). И в этом ее основной недостаток, но в этом же ее основное достоинство. Почему? Сейчас объясню.
Нил Тайсон скрупулезно, начиная с древних веков и вплоть до современности, прослеживает то, как военное дело и познание мира подстегивали друг друга, взаимно развивая технологии, провоцируя новые научные открытия и выводя тем самым эту «дружбу» на новый виток. С развитием цивилизации, к этому процессу все больше примешивались политика и экономика. Таким образом, начинаясь, как книга об истории науки и военных технологий, ближе к середине эта работа сконцентрированна непосредственно на науке, а точнее физике, но в последней трети, «На службе у войны» больше всего напоминает политологическое исследование договоров о разоружении, военных доктрин и публичных заявлений глав государств. Отсюда вытекает трудность в определении жанра этой работы. Однако, такая разнаплановость позволит широкому кругу читателей найти что-то свое.
Также следует сказать еще и о том, что книга очень дотошна, настолько, что местами она даже занудна. На какое-то одно событие тут можно встретить три-пять цитат, причем на две из них будут даны сноски размером в несколько страниц! Сноски тут воистину масштабны. В них можно встретить как подробное описание источника, который подтверждает высказанный в основной части тезис, так и дополнительную информацию. Более скучным чтение книги делает и отсутствие каких бы то ни было иллюстраций, фотографий и схем. Их очень не хватает.
Но в этой дотошности есть и свои плюсы. Если бы эта книга была более поверхностна, то большая часть информации подготовленному читателю уже была бы известна. А вот в подробностях, а часто и в этих масштабных сносках, можно найти много интересной и уникальной информации, которую другие авторы просто опускали, чтобы не раздувать и не усложнять свои книги.
Эту книгу точно не следует рекомендовать читателю, только начинающему свой путь в научно-популярной литературе. А вот опытный читатель как раз-таки найдет кое-что новое.
«На службе у войны» основываясь на фактах и многочисленных примерах, дает представление о том, насколько неотделимы были военное дело и наука на протяжении многих веков. И не надо думать, что всегда армия вероломно использовала ученых и их идеи. Бывало и наоборот, когда новое оружие помогало науке с новыми методами исследования. Процесс этот мог быть как взаимовыгодным, так и взаиморазрушающим. Тем не менее, сложно отрицать, что наука несмотря ни на что, движется вперед. Стало ли меньше войн? Тут сложнее… Если верить Стивену Пинкеру – то да. Пролистав новостную ленту сегодня, можно сделать вывод, что скорее всего нет. Человечество создало ультраразрушительное оружие, использующее процессы, характерные для сердца звезд. Но намного больше людей при этом погибло от обычного меча и свинцовой пули. Каким бы не было оружие завтрашнего дня, и какие бы новые горизонты не открыла нам наука, обе эти области сегодня (как и всегда) зависят от политической воли и экономического потенциала. Если на обе весьма специфические области деятельности (война и наука) общество влияет не сильно, то по крайней мере в демократических странах, оно сильно влияет на политику и экономику. Сегодня при попустительстве общества, политики между войной и наукой выбирают войну, а голосуют они кошельком.
«Сегодня стоимость финансирования мировой астрофизики составляет менее 3 миллиардов долларов в год, а глобальные военные расходы приближаются к 1,7 триллиона долларов. При мировом значении ВНП на 2016 год почти в 76 триллионов долларов это составляет 0,004 % для астрофизики и 2,2 % для военных расходов. Выходит, что на деньги, расходуемые на военные нужды за год, все астрофизики мира могли бы заниматься своими исследованиями полтысячелетия».
Но сложившуюся ситуацию можно постепенно менять. Для этого нужно громко говорить об опасности дальнейшего развития и накопления вооружений, и полезности финансирования науки. Конечно, новыми научными открытиями попытается воспользоваться и армия. Но если расходы будут распределены зеркально, у нее просто не будет на это средств. Книга «На службе у войны» - это одна из многих попыток неравнодушных ученых сместить чашу весов в сторону знания и мира.
А теперь давайте подробнее рассмотрим многовековой негласный союз астрофизики и армии!
Задумывались ли вы о том, что именно астрономия регламентирует наше время?
«Подумаем о единицах времени. Если бы не было восходов и закатов Солнца, а лунный диск не менял бы своей формы, наши меры времени могли бы опираться только на биологию – сердцебиение, циркадные ритмы, менструальный цикл. Ведь «периодичность – это часть нас». Но Солнце восходит и заходит, а Луна предсказуемо прибавляется и убывает. В небесах происходят бесконечные периодические переходы. Небесные циклы дают нам естественную меру времени в единицах, значимых для нашей жизни».
Помните картину Поля Гогена «Откуда мы пришли? Кто мы? Куда мы идём?» Если воспринимать это название не философски, а буквально, то оно не станет более легковесным. Знать ГДЕ и КОГДА – основа навигации, основа познания мира. Вспомним сколько было календарей у разных народов и насколько разное в них было количество месяцев и дней! Даже имея в арсенале современные технологии, нам необходимо «уточнять» общепринятый единый календарь високосными годами. Изобретение и принятие единого календаря – важный шаг как для развития науки, так и для развития военного дела, ведь без него невозможна никакая координация. А вот и интересный факт, про самую раннюю установленную дату:
«Примерно в середине V тысячелетия до н. э. египтяне сумели вычислить целое число полных дней в году. Они также построили 365-дневный солнечный календарь, в котором началом отсчета стал восход Сириуса 19 июля 4236 года до н. э. Вероятно, это самая ранняя точно установленная дата в истории».
Астрономия играла свою роль в политике с древнейших времен. Вот каким образом:
«Несмотря на растущую роль астрономии в повседневной практике, небесные явления все еще могли оказывать сильное воздействие на мистически настроенные умы. Иногда они даже меняли ход истории. Появление кометы или вспышка сверхновой могли стоить властителю его трона. Затмение могло стать причиной начала битвы, победы, поражения или сдачи в плен. День, когда Одиссей вернулся к своей жене, которую все считали вдовой, но которая продолжала его ждать, и когда он расправился с толпами осаждавших ее дом женихов, вполне мог совпадать с днем солнечного затмения 1178 года до н. э. Геродот, военный историк, писатель-путешественник и автор, как мы сейчас сказали бы, журналистских расследований, живший в V веке до н. э., рассказал о том, какую роль сыграло солнечное затмение, случившееся на шестой год войны между лидийцами и мидянами. Участники битвы, пишет он, были так поражены тем, что «день внезапно превратился в ночь», что обе сражающиеся стороны бросили оружие и начали переговоры. Современные вычисления, основанные на законах небесной механики, дают точную дату этого события: 28 мая 585 года до н. э., примерно в 7:30 вечера».
Умение наблюдать за небом и анализировать полученные результаты давало ощутимое преимущество.
Следующим этапом стало появление астрологии. Это сегодня она признана лженаукой, хотя и имеет множество поклонников. В древнее же время и Средние века она играла важную роль в политических решениях. А причем тут наука? А при том, что астрология завязана на изучении неба и тем самым, чем больше людей вовлекалось в астрологические предсказания, тем больше становилось наблюдателей звезд. Рассмотреть на небе что-то необычное становилось проще. К слову, сейчас мы думаем, что астрология – это удел маргиналов и скучающих домохозяек, но она влияла и влияет даже на финансовые рынки:
«Множество людей, по-видимому, чувствуют, что деньги – это сила, а астрология – это средство управления и что, если вы соедините эти два фактора, вы сможете управлять силой денег. Финансовому магнату «позолоченного века» (последней четверти XIX столетия) Джону Пирпонту Моргану приписывают фразу: «Миллионеры не пользуются услугами астрологов; это делают миллиардеры». И сам Морган, и Сеймур Кромвелл, президент Нью-Йоркской фондовой биржи в 1921–1924 годах, консультировались у высокооплачиваемого астролога Эванджелины Адамс, которая принимала своих клиентов в апартаментах, расположенных над Карнеги-Холлом. Некоторые высказывания и названия книг более современных финансовых астрологов могут вызвать насмешки скептиков («Выбор момента сделки на основе планетных циклов и технического анализа»; «Планетарные гармоники спекулятивных рынков»), но инвесторы, распорядители фондов, банкиры и управляющие корпорациями продолжают пользоваться астрологическими рекомендациями».
Теперь вернемся с небес на землю, в эпоху Великих географических открытий. Для того, чтобы ориентироваться в бескрайнем океане, необходимы были новые инструменты и методы. Мореходство того времени – то еще занятие, во многом зависящее от удачи. Более того, долгое время не совсем было понятно, плоская ли наша Земля или шарообразная. Оказалось, что ни первое, ни второе. Земля - эллипсоид вращения. Это делает ориентирование на ее поверхности еще более сложным. Вспомним, что сумма внутренних углов треугольника на такой поверхности может колебаться от 180 до 270 градусов! Кажущиеся параллельными у экватора меридианы, с увеличением широты быстро сближаются. Да и само понятие долготы и широты появилось далеко не сразу.
«В XV веке мореплавание все еще было очень трудным и опасным делом. Мало кто из мореходов мог разобраться в содержании Regimento. Не существовало общепринятой опорной линии «север-юг», относительно которой можно было бы отсчитывать расстояния к востоку или западу. Не было пригодных для работы в море хронометров, не было ничего похожего на одометр (прибор, отсчитывающий пройденный путь) или спидометр. Квадранты и астролябии, которые давали верные показания только при наличии устойчивой вертикали, были плохо приспособлены для бурного моря. Стрелку компаса требовалось периодически намагничивать заново. <…> Устаревшие плоскостные морские карты были плохи не только оттого, что в них недоставало новых данных, но еще и оттого, что они не учитывали шарообразности Земли. А ведь именно эта шарообразность была причиной таинственного и непостижимого для тогдашних мореходов сближения меридианов при приближении к полюсам Земли: пройдя шестьдесят лиг к востоку вдоль экватора, вы попадали не на тот меридиан, на каком оказывались, пройдя те же шестьдесят лиг к востоку вдоль тропика Рака. Даже в конце XVII века мореход мог пользоваться «плоской» картой, заблудиться в море – да еще и сделаться после этого членом Королевского научного общества».
Если вы не способны хорошо ориентироваться в пространстве, то у вас проблемы с открытием новых земель, а также с пониманием того, где границы вашего государства. Для построения географических карт необходимо универсальное время и точная система измерения расстояний. А ведь роль этих карт огромна!
«Подобно календарю, географическая карта – хоть она и несет на себе отпечаток научного мышления – является декларацией политической и общественной власти. Как отметил вскоре после окончания Второй мировой войны британский историк мореплавания Э. Дж. Р. Тейлор, «во время европейских войн XVIII века стало ясно, что точная карта является средством ведения войны. Таковым она остается и по сей день». Спустя сорок лет и несколько войн историк картографии Дж. Брайан Харлей, также уроженец Британии, предложил постмодернистскую формулировку этой идеи, с упором на принадлежащую Мишелю Фуко концепцию власти-знания: «картография является в первую очередь формой политического дискурса, связанного с приобретением и сохранением власти». Дэвид Тэрнбулл указывает, что карты «соединяют определенную территорию с определенным общественным порядком» и таким образом, по словам Пьера Бурдье, «делают произвольное естественным». Романист Викрам Чандра также внес свою лепту в обсуждение значения карт: «Карта есть род завоевания, предшествующий всем прочим формам завоевания. <…> Один вид знания может скрывать другой. Информация гнездится внутри информации». И в то время, как «пространство знаний», воплощенное в карте, жизненно необходимо профессиональным военным и другим специалистам по практической реализации власти, карта бесценна и в мирное время, если только ее меры и границы не проистекают из знаний, которые одновременно и разделяются всеми, и ограничивают всех в международном масштабе. Для монарха, мореплавателя, адмирала и генерала плохая картография представляла угрозу».
О проблеме единой меры для «времени и места»:
«Перед Международной меридианной конференцией в октябре 1884 года и еще на протяжении нескольких десятилетий после нее мир находился в замешательстве, связанном с проблемой определения времени и места. Время довольно долго служило для определения если не места, то расстояния. Древние греки измеряли расстояния на земле в «днях пути», в открытом море – в «днях плавания». Средневековые английские моряки могли сказать «правь на юг одну-две склянки», то есть плыви к югу столько времени, сколько нужно, чтобы один-два раза пересыпался песок в стеклянных песочных часах. У средневековых арабских мореходов единицей пройденного расстояния был «зам» – три часа хода под парусом. Даже и сегодня в Лос-Анджелесе местные жители объяснят вам, что LAX находится в тридцати минутах от Staples Center».
В книге рассказывается долгая история того, как человечество научилось ориентироваться, рисовать карты и понимать, как отправить друг друга по верному адресу. Теперь свое важное политическое и военное значение приобретали такие термины, как «граница», «территория», «дистанция», «путь».
Пять поворотных точек в истории астрономии:
«В своей вышедшей в 1981 году книге «Космические открытия» Мартин Харвит, бывший в 1987–1995 годах директором Смитсоновского Национального музея авиации и космонавтики, отмечает пять поворотных точек в истории астрономии: изобретение телескопа, рождение астрономии космических лучей, радиоастрономии, рентгеновской астрономии и, наконец, бывшее тогда свежей новостью открытие удаленных гамма-вспышек. Из всего этого только первые шаги радиоастрономии не имели никакого отношения к военным делам. Харвит указывает, что открытия новых явлений часто происходили с использованием оборудования, изначально предназначенного для военных нужд».
Обо всех этапах подробнее ниже.
Изобретение телескопа стало первым шагом в «вооружении глаза»:
«Прибор, помогающий видеть на расстоянии, появился всего четыре столетия назад. Это была пара линз размером с круглое печенье, жестко укрепленных внутри трубки. В сентябре 1608 года – как раз в разгар конфликта между католиками и протестантами, известного как Восьмидесятилетняя война, – мастер, занимающийся изготовлением очков, Ханс Липпергей представил это устройство принцу Морису Нассаускому, главнокомандующему вооруженными силами Объединенных провинций Нидерландов. Эта трубка и была первым настоящим исторически подтвержденным телескопом, хотя имеется множество упоминаний и о более ранних подобных изобретениях. О замечательном приборе Липпергея узнал Галилей и за полгода построил свой собственный, лучшего качества».
Возможность видеть больше, чем позволила природа, сразу же заинтересовала не только ученых, но и военных.
«Сказанные стекла очень полезны при осадах и тому подобных делах, так как за милю и более можно заметить все происходящее так же ясно, как если бы мы находились очень близко к тому месту и даже звезды, которые обыкновенно недоступны нашему взору и нашим глазам по причине своей малости и слабости нашего зрения, могут быть видимы при помощи этого инструмента».
С самого своего рождения телескоп являл собой пример взаимопроникновения военных дел и астрономии. Всем было ясно двойное назначение этого инструмента. Любой придворный сказал бы, что он произведет революцию и в сборе разведывательных данных, и в наблюдениях звезд. Поэтому Липпергей получил свои деньги, принц Морис – «стекла», а Испания 9 апреля 1609 года подписала с молодым государством Нидерландов Двенадцатилетнее перемирие».
Интересная особенность первых телескопов:
«До 1630-х и 1640-х легкие портативные двухлинзовые подзорные трубы галилеевского типа – линза со стороны глаза вогнутая, со стороны объекта выпуклая – продавались весьма неплохо. Они давали относительно маленькие и размытые изображения, зато показывали предметы как есть, а не перевернутыми. Как отметил позже Иоганн Кеплер, альтернативная версия, с двумя выпуклыми линзами, давала большее поле зрения, но изображения были перевернуты! Для никуда не спешащих астрономов, исследующих космос, в котором нет ни верха, ни низа, это не является серьезным недостатком. Но для генералов и адмиралов, которые обычно ведут свои наблюдения в условиях недостатка времени и быстрого движения, на поле сражения, на крепостной стене, на палубе или на вершине холма, возможность видеть прямое изображение является критической».
Пока ученые направляли телескоп в звездное небо, военные направляли его на врага, пока кто-то не додумался, что его можно направить и на своих… Так родилась очень эффективная для своего времени оптическая связь.
«Соедините хороший телескоп XVIII века, сигнальную систему на основе хорошо заметных элементов, информационно емкий код и ряд промежуточных станций по всей территории государства, и вы получите «оптический телеграф» – полезное в военном смысле нововведение и наиболее технически прогрессивное средство связи в начале XIX века. И ничего, что в середине столетия ему на смену пришел телеграф электрический. Прежде чем это произошло, местные версии линий оптического (иногда его называли воздушным) телеграфа были проложены от Стокгольма до Сиднея, от Кюрасао до Крыма. Некоторые банкиры пользовались им, чтобы быстро повысить котировки акций. Однако изначально он предназначался именно для адмиралов и генералов».
Про телескопы-рефлекторы:
«В 1835 году немецкий химик Юстус фон Либиг предложил посеребренное зеркало. Изготовленное осаждением тонкого слоя паров серебра на одну сторону полированной стеклянной пластины, оно давало прекрасное изображение и скоро стало принадлежностью каждого буржуазного дома. Спустя два десятилетия Жан-Бернар-Леон Фуко (да, тот, которого маятник) в сотрудничестве со штатным оптиком Парижской обсерватории усовершенствовал эту технику, дополнив ее местной переполировкой с целью исправления ошибок формы поверхности. Это позволило Фуко изготовить несколько отражательных телескопов все большего размера – вплоть до восьмидесятисантиметрового рефлектора, установленного в Марсельской обсерватории в 1864 году. Сегодня рефлекторами являются все крупнейшие телескопы мира, и все они имеют зеркала с напыленным металлическим покрытием одной отполированной стеклянной поверхности. В то время как поперечник линзового объектива самого большого из существующих телескопов-рефракторов немного больше одного метра, диаметр зеркала крупнейшего из современных рефлекторов превышает 10 метров. В процессе изготовления находятся телескопы с диаметром зеркала около 40 метров. Размеры зеркал почти ничем не ограничиваются: с тыльной стороны зеркало поддерживается разгрузками. В результате, начиная с последних лет XIX века, рефлектор стал основным инструментом астрофизиков».
Оптические приборы все чаще начали применятся в вооружении и снаряжении армии. Это не только подзорные трубы и бинокли, но и прицелы для артиллерии. Эти приборы появились благодаря развитию оптики, как раздела общей физики, и развитию технологий обработки стекла. Оптическое стекло – специальный вид этого материала, с жесткими требованиями к характеристикам. Во время Первой мировой войны оптическое стекло было таким же ключевым для оборонной промышленности продуктом, как сегодня чипы. Важный момент: в начале ХХ века лишь несколько стран изготовляли оптическое стекло, а основным поставщиком его была Германия, развязавшая войну.
«К 1914 году наводчики, обеспеченные оптическими прицелами, могли уже поражать невидимые цели на расстоянии 50 000 ярдов; положения этих целей были заранее вычислены по карте. Оптические приспособления стали необходимыми. Лишенный их артиллерист, пишет подполковник, «почти полностью беспомощен в виду неприятеля; он не может как следует разглядеть цель <…> и его огонь почти не имеет смысла». Производство оптического стекла стало «исключительно важной отраслью промышленности». Эбер Кертис в 1919 году столь же категоричен: «Когда мы переходим от нужд мирного времени к потребностям государства, ведущего современную наукоемкую войну, роль оптического стекла возрастает от существенного элемента обсерватории или лаборатории до предмета почти столь же необходимого, как сильное взрывчатое вещество». Или, как сказал историк экономики Стивен Сэмбрук, «без оптики пушки молчат».
Так закончилась эпоха, когда человечество научилось точно определять местоположение и время, а также вооружив свои глаза, видеть дальше и больше своих естественных способностей. Наступило время выйти за эти пределы.
Следующим важным шагом было изобретение фотографии и спектроскопии, ставших «мамами» астрофизики:
«Астрофизика – современная, рожденная на западе ветвь астрономии – не существует еще и полутора столетий. Ее повивальными бабками стали две технические инновации XIX века. Более известная из них, фотография – что буквально означает «светопись» – возникла из проводившихся без особой системы исследований свойств света, связанных с его способностью формировать изображения. Менее известная и более специализированная инновация, спектроскопия – искусство разбивать свет на составляющие его цвета, что дает богатую информацию о его источнике, – произошла из изучения получаемого при помощи призмы солнечного спектра и из открытия, что любое вещество излучает характерную именно для него уникальную комбинацию цветов. Сойдясь вместе, фотография и спектроскопия дали астрономам возможность записывать и анализировать любой свет, который телескоп мог собрать на небе».
Первые фотографии небесных тел:
«Первый впечатляющий дагеротип небесного тела появился в начале 1840 году. Это изображение Луны диаметром в один дюйм получил с экспозицией в 20 минут с крыши здания в Нью-Йорке физико-химик Джон Уильям Дрэпер. В 1845 году, экспонируя посеребренную пластинку в течение всего одной шестидесятой доли секунды, два французских физика – Леон Фуко и Арман Ипполит Луи Физо – получили вполне приличный снимок Солнца. В 1850 году два бостонца – Джон Адамс Уиппл, профессиональный фотограф, и Уильям Крэнч Бонд, первый директор обсерватории Гарвардского колледжа, дагеротипировали Вегу, шестую по яркости звезду ночного неба, экспонируя свою пластинку сто секунд. На следующий год другой профессиональный фотограф, Иоганн Юлиус Берковски, совместно с директором Королевской обсерватории в Кёнигсберге (Пруссия), получил с экспозицией в восемьдесят четыре секунды дагеротип полного солнечного затмения. Астрофотография уверенно начала свой путь».
Первые успехи спектроскопии:
«В 1859 году Бунзен и Кирхгоф придумали способ накладывать спектр света, испускаемого натриевой лампой, на спектр солнечного света, подтвердив при этом подозрения Фраунгофера о связи между двумя замеченными им в спектре Солнца темными линиями и двумя ярко-желтыми линиями натрия. Отныне и навсегда была установлена связь между лабораториями химиков и веществом, заполняющим самые дальние уголки Вселенной. За последовавшие несколько лет, сжигая различные вещества на бунзеновской горелке и пропуская свет этого пламени через спектроскоп собственной конструкции, Кирхгоф и Бунзен методически регистрировали системы линий, создаваемых известными элементами, открыли несколько новых и дали возможность своим ученикам и другим исследователям открывать их еще и еще».
С фотографией у разведки появился эффективный метод наблюдения и регистрации.
Постепенно мы приходим к началу освоения космоса.
Как и когда было открыто излучение за пределами видимого света?
«В начале 1800 года, когда английский астроном Уильям Гершель – человек, открывший за два десятилетия до этого планету Уран, – исследовал связь между солнечным светом, цветом и теплом. По примеру Ньютона, Гершель начал с того, что поставил на пути пучка солнечных лучей призму. Но он сделал и еще один шаг: чтобы узнать, не имеют ли лучи каждого цвета свою, отличающуюся от других температуру, он поместил в разные области спектральной радуги термометры. И, как делает любой хороший экспериментатор, предусмотрел и контрольный термометр вне цветовой полосы – по соседству с красным концом спектра, – чтобы измерить температуру окружающего воздуха, не нагретого прямым потоком солнечного света. Гершель действительно убедился, что облучение разными цветами дает различные значения температуры, но это оказалось лишь вторым по значению результатом его эксперимента. Более интересным было то, что контрольный термометр, оставшийся в темноте, показал более высокую температуру, чем любой из термометров, помещенных в радугу. Это могло означать только одно: его нагрели невидимые лучи».
Изучение «невидимых» лучей, к которым относилось инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, позволило создать целый ряд приборов двойного назначения. Так, например, «инфракрасное зрение» используется в головках наведения боевых ракет.
Еще одним важным изобретением были радары:
«Вторая мировая война была первой электронной войной, и радар был первейшим средством ее ведения, – пишет историк Эндрю Бутрика. – Несмотря на свое научное происхождение, во время Второй мировой войны радар получил боевое крещение как существенный и необходимый инструмент нападения и защиты». <…> При всех неудачах и ограничениях идея радара, воплощенная в широком диапазоне различных устройств, оказала очень заметное влияние на ведение военных действий как странами антигитлеровской коалиции, так и державами «оси». У союзников была популярна фраза о том, что атомная бомба лишь закончила войну, которую выиграл радар: ведь именно благодаря радарам удавалось нащупывать и уничтожать вражеские бомбардировщики в темноте, повышать точность наведения зенитной артиллерии. Своим бомбардировщикам радары позволяли поражать цели «вслепую», картографировать расположенную под крылом местность и, конечно, уменьшить навигационные трудности полета в тумане и в темноте».
Радиоволны – это был новый уровень коммуникации, новое зрение военных машин, и новый инструмент изучения неба для ученых. Появляется новый класс телескопов: радиотелескоп. Вот несколько слов про самые большие из них:
«Тарелка» в Аресибо удерживала титул самого большого в мире одноантенного радиотелескопа почти пятьдесят лет, и только в 2016 году уступила его еще более поразительному сооружению: пятисотметровой антенне FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope). Ее основой стала гигантская известняковая воронка в малонаселенном горном районе на юго-западе Китая. «Тарелка» телескопа FAST столь огромна, что, по оценке одного из ведущих ученых Национальной астрономической обсерватории Китая, «если наполнить ее вином, то каждому из семи миллиардов человек, населяющих Землю, достанется примерно по пяти бутылок». Как и в Аресибо, форма поверхности антенны сферическая. Благодаря выигрышу в размерах чувствительность FAST значительно превосходит достигнутую в Аресибо. При диаметре в 500 м его собирающая площадь почти втрое больше площади 305-метрового телескопа в Аресибо. В мире нет ничего даже отдаленно похожего на это «чудо света». Если излучение какого-нибудь объекта падает ниже порога чувствительности телескопа в Аресибо, a FAST направлен в ту же точку, он легко выделит сигнал на фоне космических шумов. Таким образом, именно у китайских астрофизиков хорошие шансы стать первыми людьми, которым удастся установить радиосвязь с «пришельцами» – хотя, конечно, ни один народ не обладает монополией на связь с космосом».
Как тут не вспомнить «Задачу трех тел» Лю Цысиня!
Интересное про радиотелескоп «Марк I» (в настоящее время — третий по величине, в свое время – крупнейший):
«Речь пойдет о Джодрелл-Бэнк – нескольких акрах болотистой земли в Англии, в Чешире, в двадцати с чем-то милях к югу от Манчестера. В конце Второй мировой войны участок принадлежал какому-то ботанику из Манчестерского университета, но вскоре здесь появилась крупная астрономическая обсерватория. Главной причиной, по которой было решено установить первый в мире большой полноповоротный радиотелескоп именно в этих местах, была их малонаселенность и в особенности отсутствие линий электропередачи. Как писал Бернард Ловелл, перечисляя все логистические, финансовые и политические кошмары, связанные со строительством в новой обсерватории радиотелескопа «Марк I», «электрические устройства, которыми пользуются в домах и вокруг них, часто «искрят», отчего на антенну радиотелескопа попадает больше излучения, чем от целой внегалактической туманности». Полноповоротным «Марк I» стал благодаря установке его на переделанных для этой цели двух подшипниковых платформах, во время Первой мировой войны служивших для поворота пушек на британских линкорах и в 1950 году купленных за бесценок у научно-исследовательского артиллерийского центра ВМС».
Благодаря радиотелескопам, человечество научилось не только видеть Вселенную, но и «слушать» ее. В свою очередь, мощные радиотелескопы позволяли более эффективно наблюдать за небом, подключая к процессу компьютеры и автоматику.
И еще о радарах… А знаете почему форма известных бомбардировщиков-«неведимок» такая разная?
«Хотя ученые понимали, что определенные характеристики поверхности фюзеляжа могут позволить самолету избежать пеленгации радаром, математический аппарат, необходимый для построения работающей физической теории дифракции, еще не существовал. Его и разработал Петр Уфимцев, автор упомянутой монографии 1962 года. Этой книге, в первое десятилетие холодной войны остававшейся в неизвестности, суждено было стать «розеттским камнем», совершившим прорыв в стелс-технологии, «технологии невидимости». Высказанные в ней идеи привели к созданию не только стелс-истребителя «Локхид F-117A», но позже и элегантного нортроповского стелс-бомбардировщика В-2, фюзеляж которого вместо множества граней состоит из непрерывно изгибающихся криволинейных поверхностей. Различия между этими подходами связаны просто-напросто с разницей в вычислительных мощностях, существовавших во время создания одной и другой модели, с различиями между компьютерами 1970-х и 1980-х – последние были в сто раз мощнее. Если бы Бэтмен летал на «бомбардировщике-невидимке», его «Бэтапланом» был бы В-2».
Не менее важным было внедрение технологий с волнами микроволнового диапазона. Так появился еще один класс телескопов. А знаете почему их располагают в пустынях?
«Всего около половины микроволнового излучения от объекта, расположенного вне земной атмосферы, доходит до находящегося на Земле телескопа. Куда девается другая половина? Поглощается атмосферным водяным паром. Вот потому-то астрофизики, работающие в микроволновом диапазоне, размещают свои наземные телескопы в пустынях, лучше – высокогорных, выше облаков. Одно такое место на нашей планете, где к услугам астрофизиков и очень низкая влажность, и большая высота, – это пустыня Атакама, высокогорное плато в Андских горах на севере Чили. В Атакаме выпадает всего несколько миллиметров дождя в год (во всяком случае, так было до климатических причуд 2015 года, когда здесь случались ливневые паводки и цвели темно-розовые цветы) – это самая сухая пустыня на Земле и к тому же расположенная на такой высоте, что большая часть облаков, а значит, большая часть атмосферной воды остается внизу. Ничего удивительного нет в том, что самый мощный в мире наземный микроволновой телескоп ALMA находится именно здесь».
О микроволновом оружии:
«А теперь поговорим о менее мирных результатах изучения астрофизиками деталей поглощения микроволнового излучения водой. Нельзя ли придумать нелетальное оружие, нацеленное на воду в теле человека? Ведь наши тела в среднем на три пятых состоят из воды. Такое оружие могло бы работать на том же принципе, что и микроволновка. Что ж, просите, и дано будет вам. Вот американская версия такого устройства: система активного сдерживания (Active Denial/Silent Guardian System) фирмы Raytheon. Как и мирный телескоп ALMA, она действует на миллиметровых волнах, немного более коротких, чем те, что разогревают еду в обычной микроволновке. Последнее обстоятельство ограничивает глубину проникновения волн в человеческое тело: у нас ведь нелетальное оружие, мы не собираемся никого жарить живьем. Скажем, мэр вашего города раздумывает, как ему предотвратить порчу городского имущества во время предстоящих в субботу демонстраций протеста защитников окружающей среды. Он хочет нанести упреждающий удар в войне с этими домашними террористами вроде вашей тети Мелиссы. Он может попросить военных послать одну из боевых машин, оснащенных генераторами миллиметровых волн, на перекресток улиц, на которых предполагаются выступления. Если направить электромагнитные лучи в толпу протестующих, они почувствуют себя так, как если бы кто-то приставил к их коже горячий железный прут, – почувствуют даже сквозь одежду. Чтобы избежать боли, демонстранты быстро и добровольно разойдутся».
Постепенно завершилась революция в оптике:
«Семь с половиной столетий прошло с тех пор, как Роджер Бэкон сообщил папе о том, что вражеские армии теперь можно видеть на большом расстоянии посредством «прозрачных устройств». На смену изысканно оформленным и удобно установленным бэконовским рефракторам пришло поразительное количество разнообразных приемников, от очков ночного видения до космических телескопов. Способность видеть стала фактором ситуационной осведомленности и теперь охватывает громадный диапазон длин волн, простирающийся далеко за пределы чувствительности глаза. Расстояния теперь измеряются не в стадиях, а в световых годах».
Появилась в том числе адаптивная оптика и лазерные технологии достаточной для вооружения мощности.
«В начале 1970-х повышение четкости изображений могло быть достигнуто только постдетекторной цифровой очисткой от шумов фотопленок, экспонировавшихся в течение очень короткого времени. Результаты этих попыток были совершенно неудовлетворительными. Зависимость от процессов фотографии, сканирования и эксплуатации больших ЭВМ приводила к тому, что измерения параметров волнового фронта занимали целые дни. Военным требовалась значительно более эффективная техника, мгновенная информация, и они готовы были за это платить. Первую систему адаптивной оптики для большого телескопа смонтировали в 1982 году на принадлежащей ВВС установке слежения за спутниками на пике Халеакала, на входящем в Гавайский архипелаг острове Мауи.
А на лазерном фронте военные к тому времени уже добились значительного прогресса в управлении лазерным лучом и максимизации его интенсивности. Продолжая ранее начатые исследования, в 1975 году ВВС переделали старенький «Боинг» КС-135А в Воздушную лазерную лабораторию, летающий стенд для испытаний лазерного оружия, с помощью которого в 1983 году была успешно сбита целая серия ракет класса «воздух – воздух» и запущенных с земли дронов. Использование лазеров в системе воздушной противоракетной обороны оказалось многообещающим. Но еще более многообещающим было публичное объявление Рональдом Рейганом в 1983 году начала реализации Стратегической оборонной инициативы – программы «Звездных войн». После рассекречивания адаптивной оптики противоречащие друг другу цели и задачи военных и ученых оказались в центре внимания».
Лазер в быту, науке и на войне:
«До наступления космической эры поражающая сила оружия определялась в основном его массой и скоростью. И лишь когда космос сделался потенциальным театром военных действий, а лазер – источником крайне концентрированного света, излучаемая им почти безмассовая энергия – дешевая и изначально способная передаваться с максимально возможной во Вселенной скоростью – стала «оружием мечты» для войны в заоблачном пространстве. В списке необходимых приобретений для арсенала космических войн лазер занимает одну из первых строчек. Это идеальное оружие направленной энергии: тоненький, как ниточка, но исключительно интенсивный световой пучок, который можно с большой точностью нацелить на узколокализованную цель. В быту безопасные версии этого устройства используются как указки для лекторов; более мощные лазеры применяются в хирургии глаза, косметической депиляции и печатающих устройствах. Последствия применения боевых лазеров варьируют от просто разрушительных до летальных. Существуют и мирные, научные лазеры. Один из них установлен на марсоходе NASA «Кьюриосити», который разгуливал по поверхности Марса с 2012 по 2019 год. Когда марсоход набредал на какое-нибудь интересное каменное образование, его лазерное устройство ChemCam «обстреливало» образец серией коротких импульсов мощностью в миллион ватт. Под действием этих импульсов порода испарялась, а камера марсохода фиксировала вспышки и определяла химический состав вещества. Конечной целью этих исследований был поиск жизни на Красной планете».
ПРОДОЛЖЕНИЕ РЕЦЕНЗИИ ТУТ:
https://vk.com/@pavelmazheikabooksreview-353-2
https://vk.com/pavelmazheikabooksreview