Что я на самом деле хочу знать – это как описать облака. Но я не начинал бы с выяснения того, какова плотность здесь, а какова рядом, то есть со сбора всей детальной информации. Думаю, это было бы неверно. Человек, как и художник, воспринимает явления совсем не так. Даже рассмотрение дифференциальных уравнений не решает эту проблему.
Удивительное обещание мира состоит в том, что он заключает в себе прекрасные, пленительные, зачаровывающие явления, и благодаря своей профессии мы способны понять их»
[251].
Фейгенбаум положил сигарету в пепельницу. От пепельницы потянулся дымок, сначала тонким столбиком, а потом – с оглядкой на универсальность – прихотливыми завитками, устремившимися к потолку.
Глава 7
Экспериментатор
Это переживание ни с чем не сравнимо. Для ученого не может быть ничего лучше осознания, что свершившееся в его мыслях в точности соответствует чему-то происходящему в природе. Каждый раз, когда такое случается, это потрясает. Ученый поражен, что построения его разума могут существовать в реальности. Это огромный шок и великая радость.
Лео Каданов
“Гелий в маленькой коробочке”. “Зыбко вздымалась массивная зыбь вещества”. Поток и форма в природе. Изящный триумф Альберта Либхабера. Опыт соединяется с теорией. От одного измерения ко многим.
«Стареет Альберт», – говорили в Высшей нормальной школе, учебном заведении, возглавляющем, наряду с Политехнической школой, иерархию образовательных учреждений Франции
[252]. Гадали, уж не возраст ли Альберта Либхабера дает о себе знать. Либхабер сделал себе имя в физике низких температур, изучая квантовое поведение сверхтекучего гелия при температурах чуть выше абсолютного нуля. Это принесло ему престиж и надежную позицию на факультете. Теперь же, в 1977 году, он тратил свое время и университетские ресурсы на, казалось бы, тривиальный эксперимент. Либхабер и сам был обеспокоен. Опасаясь испортить карьеру любому аспиранту, если тот будет работать с ним, он заручился поддержкой опытного инженера. Либхабер, сын польских евреев и внук раввина, родился в Париже за пять лет до того, как в город вошли гитлеровские войска. Подобно Бенуа Мандельброту, во время войны он скрывался в сельской местности, отдельно от родителей, которых мог выдать характерный акцент. Им удалось выжить; остальные родственники погибли от рук нацистов
[253]. Судьба распорядилась так, что самого Либхабера спасло покровительство шефа местной секретной петеновской полиции, человека, чьи пламенные ультраправые убеждения сочетались со столь же пламенным антирасизмом. Уже после войны десятилетний мальчик отплатил услугой за услугу: он дал показания комиссии по военным преступлениям, хотя едва ли в полной мере осознавал происходящее, и это спасло его покровителя.
Либхабер, чья незаурядность никогда не подвергалась сомнению, быстро достиг успехов в мире французской академической науки. Иногда коллеги считали его немного сумасшедшим: еврей-мистик в стане рационалистов, сторонник де Голля, затесавшийся в ряды прокоммунистически настроенного большинства. Его вера в теорию о решающей роли выдающейся личности в истории, одержимость творчеством Гёте и страсть к старым фолиантам не раз служили предметом для шуток. Коллекция Либхабера включала сотни оригинальных научных изданий, причем некоторые из них датировались XVII веком. Для ученого это не были исторические диковинки – из своего собрания он черпал свежие идеи о природе реальности, той, которую он исследовал с помощью лазеров и высокотехнологичных криогенных установок. В своем ассистенте, французском инженере Жане Море, который принимался за работу, только если она ему нравилась, ученый обрел родственную душу. Либхабер полагал, что помощник находит его проект занятным (этот эвфемизм нередко заменяет ироничным галлам определения «интригующий», «захватывающий» или «глубокий»). В 1977 году они приступили к опыту, призванному, по замыслу исследователей, разъяснить природу порога турбулентности.
Как экспериментатор Либхабер был известен своей приверженностью к традициям XIX века: острый ум, ловкие руки, торжество изобретательности над грубой силой. Ему не нравились громоздкое лабораторное оборудование и чересчур сложные вычисления. Его представление о качественном опыте походило на идею хорошего доказательства в математике: изящество ценилось столь же высоко, как и суть полученного результата. Но все же, по мнению некоторых коллег, в своем эксперименте с порогом турбулентности ученый зашел слишком далеко: плод его трудов оказался настолько крошечным, что свободно помещался в спичечном коробке, в котором его и таскал иногда Либхабер, словно шедевр концептуального искусства. Он называл его «гелием в маленькой коробочке»
[254]. Главная деталь экспериментальной установки – ячейка из нержавеющей стали с отточенными краями и тончайшими стенками – была и того меньше, размером с лимонное зернышко. В нее подавался жидкий гелий, охлажденный до температуры примерно в четыре градуса выше абсолютного нуля – теплый по сравнению с прошлыми экспериментами со сверхтекучестью.
Лаборатория Либхабера занимала второй этаж здания физического факультета Высшей нормальной школы в Париже
[255]. Всего несколько сотен футов отделяло ее от того места, где когда-то работал Луи Пастер. Как и во всякой хорошей физической лаборатории, где можно провести практически любой эксперимент, там царил вечный кавардак: на полу и на столах громоздились банки с краской, повсюду валялись инструменты, куски металла и пластика необычной формы и непонятного назначения. Но даже среди этого беспорядка прибор с крохотной жидкостной камерой выглядел весьма впечатляюще: внизу, под ячейкой из нержавеющей стали, лежала пластина чистейшей меди, сверху – другая, сапфировая. Эти материалы были выбраны ученым в силу их теплопроводности. В опыте задействовались миниатюрные электронагревательные спирали и тефлоновые прокладки. Жидкий гелий тек вниз из резервуара, представлявшего собой куб со стороной в полдюйма. Все вместе располагалось в небольшом контейнере, внутри которого поддерживался высочайший вакуум. Сам контейнер, в свою очередь, был погружен в емкость с жидким азотом, что помогало стабилизировать температуру.
Либхабера всегда беспокоили вибрации. В ход эксперимента, как и в поведение реальных нелинейных систем, постоянно вмешивались шумы, которые затрудняли измерения и искажали данные. В чувствительном потоке – а ученый постарался сделать его максимально восприимчивым – помехи быстро создавали возмущения в нелинейном течении, вызывая переход от одного типа поведения к другому. Но нелинейность способна как стабилизировать систему, так и расстроить ее; нелинейная «обратная связь» регулирует движение, делая его более устойчивым, а в линейной системе эффект возмущений фиксирован. В условиях нелинейности возмущения могут подпитывать сами себя до тех пор, пока не затухнут и система автоматически не возвратится в устойчивое состояние. Либхабер считал, что нелинейность используется биологическими системами для защиты от помех: переносящие энергию белки, волновые электрические импульсы в сердце, нервная система – все они сохраняют гибкость в мире шумов. Ученый надеялся, что, какая бы структура ни скрывалась внутри потока жидкости, она окажется достаточно стойкой, чтобы ее можно было заметить в ходе эксперимента.
