Читать книгу "Миллиарды и миллиарды. Размышления о жизни и смерти на рубеже тысячелетий - Карл Эдвард Саган"

* * *

Для человека естественно общаться посредством звуков. Безусловно, так общались наши древние предки-приматы. Мы социальные животные и зависим друг от друга. Наш дар общения – это жизненная необходимость. Несколько миллионов лет с беспрецедентной скоростью развивался наш головной мозг, в том числе особые отделы коры, отвечающие за устную речь, что способствовало бурному расширению словарного запаса. Мы все больше могли выражать с помощью звуков.

Для древних охотников и собирателей язык стал незаменимым инструментом планирования повседневной деятельности, обучения детей, укрепления дружбы, предупреждения сородичей об опасности и задушевного общения, когда люди собирались у костра, созерцали звезды и обменивались опытом. Со временем мы изобрели письменность, научились переносить мысли на бумагу, и они звучат в голове читающего так же ясно, как если бы он слышал голос автора. В последние тысячелетия это умение стало настолько повсеместным, что мы и не осознаем, какое это чудо.

В действительности речь является опосредованным способом коммуникации. Произнося слова, мы создаем звуковые волны, которые распространяются в воздухе со скоростью звука. С утилитарной точки зрения такое взаимодействие можно считать непосредственным. Его недостаток заключается в том, что слышно нас не так уж и далеко. Лишь очень немногие способны вести связный диалог с собеседником, находящимся хотя бы в сотне метров.

Еще сравнительно недавно плотность населения Земли была очень низкой. Общаться на расстоянии больше 100 м не было необходимости. К человеку приближались с целью общения только члены его кочующей семейной группы. Редкие попытки чужаков подойти близко чаще всего вызывали враждебную реакцию. Этноцентризм – убеждение в превосходстве своей маленькой группы над всеми прочими – и ксенофобия – страх чужого, воплощенный в максиме «сначала стреляй, потом окликай», – глубоко коренятся в человеческой природе. Это никоим образом не особенность человека. Точно так же ведут себя все обезьяны и прочие приматы, не отстают от них и многие другие млекопитающие. Эти реакции вполне объяснимы и даже естественны в силу того, что речевое общение возможно лишь на близком расстоянии.

При длительной изоляции двух групп постепенное накопление различий сильно отдаляет их друг от друга. Например, чужие воины носят шкуру оцелота на плечах, а не орлиные перья на голове, которые, как здесь всякому известно, отличают прямодушного, высокодуховного и продвинутого воина. Их язык со временем становится непохожим на наш, их боги принимают странные имена и начинают требовать экстравагантных церемоний и жертвоприношений. Изоляция – мать разнообразия, а при малой численности человечества и ограниченных контактах между группами изоляция неизбежна. Род человеческий – произошедший от одной малочисленной стаи гоминид в Восточной Африке несколько миллионов лет назад – широко распространился, рассеялся, стал разнородным, и все мы превратились в чужаков.

Лишь недавно возникла противоположная тенденция. Рассыпавшиеся осколки нашего рода вновь сближаются, заново узнают друг друга и становятся единым целым. Это стало возможным исключительно благодаря развитию коммуникационных технологий. Одомашнив лошадь, мы смогли переправлять письма (и людей) на расстояния в сотни километров за считаные дни. Совершенствование парусных судов позволило добираться до самых отдаленных уголков планеты, хотя и медленно. В XVIII в. плавание из Европы в Китай занимало около двух лет. Как бы то ни было, даже разделенные огромными расстояниями социумы получили возможность обмениваться посланниками и товарами. Впрочем, для абсолютного большинства китайцев того времени европейцы были такими же экзотичными, как обитатели Луны. Подлинное устранение изолированности регионов планеты требует коммуникационной технологии, намного опережающей по скорости верховую лошадь и парусник, охватывающей весь мир и достаточно дешевой, чтобы обычный человек мог хотя бы время от времени ею пользоваться. Первым шагом на этом пути стало изобретение телеграфа и прокладка трансокеанских кабелей. Телефонная связь, использующая те же кабели, значительно расширила возможности этой технологии. Наконец, громадным рывком вперед стало появление радио, телевидения и спутниковой связи.

Сегодня мы обмениваемся информацией – обыденно, не задумываясь и не испытывая ни малейшего трепета, – со скоростью света. От скорости лошади или парусника к скорости света – это рост почти в сотню миллионов раз. В силу фундаментальных законов существования мира, сформулированных Эйнштейном в специальной теории относительности, не существует возможности передавать информацию быстрее скорости света. За одно столетие мы достигли физических пределов скорости коммуникации. Мы уже владеем настолько эффективной технологией со столь масштабными возможностями применения, что в социальном отношении пока до нее не дозрели.

Позвонив на другой континент, вы заметите крохотные задержки между окончанием собственной реплики и реакцией собеседника. Это время, за которое звук нашего голоса доходит до телефона, преобразуется в электрический сигнал, в этом виде бежит по проводам до передающей станции, в микроволновом диапазоне излучается на спутник связи, находящийся на геосинхронной орбите, отражается на принимающую станцию спутниковой связи, проходит еще какой-то путь по проводам, приводит в движение мембрану телефонной трубки (на другой стороне земного шара), преобразуется в звуковые волны в очень узком слышимом диапазоне, попадает в ухо человека, посредством электрохимических импульсов передается в головной мозг и там обрабатывается.

Расстояние от Земли до геосинхронной орбиты и обратно свет пробегает за четверть секунды. Чем дальше разнесены передатчик и приемник, тем больше нужно времени на передачу. При радиосвязи с астронавтами лунной миссии «Аполлон» задержка между вопросами и ответами была длиннее. Время прохождения света от Земли до Луны и обратно составляет 2,6 секунды. При самом благоприятном положении космического корабля на орбите Марса получение сообщения занимает 20 минут. В августе 1989 г. мы получили кадры, переданные автоматической станцией «Вояджер-2» от Нептуна, его спутников, колец и арок. Со скоростью света пять часов неслись к нам эти данные с отдаленных рубежей Солнечной системы. Это был самый затяжной сеанс коммуникации за всю предыдущую историю человечества.

* * *

Во многих ситуациях свет ведет себя как волна. Представим, например, что свет проходит в затемненную комнату через две параллельные щели и попадает на экран. Что мы увидим на экране? Изображение щелей (а точнее – ряд параллельных ярких и темных полос) – «интерференционный узор». Пройдя сквозь пару щелей, свет не движется прямо вперед, как летящая пуля, а распространяется во все стороны под разными углами. Там, где накладываются друг на друга гребни двух волн, мы в силу эффекта так называемой усиливающей интерференции видим яркое изображение щели, в местах наложения впадин ослабляющая интерференция создает темную полосу. Это характерное поведение волны. Ту же картину можно наблюдать, если проделать два отверстия в опоре пирса на уровне воды.

В то же время свет ведет себя еще и как поток крохотных «летящих пуль» – фотонов. На этом основан принцип действия обычного фотоэлемента (например, в фотоаппарате или в калькуляторе со световой подзарядкой). Каждый попадающий на него фотон выбивает из светочувствительной поверхности электрон. Множество фотонов создают поток электронов, или электрический ток. Но как свет может быть одновременно и волной, и частицей? Чтобы не ломать голову, лучше представить его себе как нечто третье, не волну и не поток частиц в чистом виде, – нечто, не имеющее прямых аналогий в обыденном мире, а лишь ведущее себя в одних условиях как волна, а в других – как частица. Корпускулярно-волновой дуализм – очередная порция лекарства от человеческой гордыни. Природа не обязана соответствовать нашим ожиданиям и предпочтениям и быть понятной для нашего ограниченного ума.