Реакция Вассермана и Латыпова на мифы, легенды и другие шутки истории - Анатолий Вассерман 19 стр.

Теории также развиваются, пересматриваются, совершенствуются. Но именно в силу этого беспрестанного совершенствования каждая новая версия теории охватывает всё больше сведений, ранее представляющихся разрозненными. Поэтому суммарный объём теорий, необходимый для постижения мира как единого целого, ещё долго будет оставаться в пределах аналитических способностей отдельного человека.

Самое сильнодействующее противоядие околонаучным мифам — цельное (то есть подлинно научное) представление о мире.

Космическое будущее

Несколько слов о космическом будущем человечества.

Эту тему подсказал мне мой брат. В отличие от меня, погрязшего в текучке, он — опытный управленец, умеющий работать на перспективу — нашёл время задуматься: почему так медленно осваивается космос. Ведь на заре космической эры — на рубеже 1950—1960-х годов — перспективы представлялись более чем радужными.

Оптимизм изрядно подпитывает неизбежная недооценка трудностей, возникающих по ходу любой разработки. Но всё же пару десятилетий назад возможностей техники хватало, чтобы завести хотя бы постоянную базу на Луне.

Увы, за краткой полосой качественного развития космонавтики наступил этап чисто количественного наращивания. А затем — и количественного спада.

Понятно, почему стабилизировалось число спутников связи. Совершенствование схемотехники позволило нагрузить каждый спутник более разнообразными обязанностями. Аналогично сокращение частоты пилотируемых полётов формально объясняется появлением постоянных орбитальных станций. Вместо того, чтобы каждую исследовательскую задачу решать запуском отдельного экипажа, теперь нагружают новыми работами тех, кто уже в космосе.

Но всё-таки налицо спад. Прежде всего — в разработке технологий.

Американские космические челноки создавались три десятилетия назад. Первый полёт ныне покойного челнока «Колумбия» — в день космонавтики 12 апреля 1981 года, то есть ровно через двадцать лет после полёта Юрия Алексеевича Гагарина. Кстати, не удивлюсь, если узнаю, что кто-то в Америке выбрал эту дату, чтобы через несколько поколений вести родословную космонавтики не от нашего корабля «Восток», а от их челнока. Тамошние пропагандисты дальновидны, упорны и умеют врать.

Наши технологии ещё старше. В основе всех наших пилотируемых пусков — компоновка, найденная Сергеем Павловичем Королёвым ещё в середине 1950-х в знаменитой ракете Р-7. Корабль «Союз» начали проектировать десятилетием позже — в рамках нашей лунной программы. Правда, наши «Семёрки» и «Союзы» — в отличие от челноков — постоянно модернизируются, ибо одноразовые. Но качественного прорыва не случилось.

Одна из очевидных причин застоя в небе — прекращение противостояния экономических систем. Космические успехи считались серьёзным доводом в пользу коммунизма или капитализма. Теперь вроде бы доказывать нечего.

Но мне кажется, тормоз куда глубже — в близорукости рынка.

Рынок как управляющая структура очень чётко отслеживает текущее состояние. Но довольно плохо и с изрядными сбоями прогнозирует перспективы развития. Это, в частности, одна из причин экономических кризисов. Когда все ориентируются на одну и ту же перспективу — рано или поздно все неизбежно заходят в один и тот же тупик.

Как только рынок решил, что космос освоен достаточно, чтобы извлекать из него непосредственную коммерческую прибыль, развитие принципиально новых технологий прекратилось. А ведь замыслы были интереснейшие!

Например, на заре космонавтики разработано множество проектов ядерных реактивных двигателей. Для этого изысканы компоновки реакторов, способные при небольшой доработке представлять интерес и для многих земных применений. Но всё это направление исследований закрыли из опасения катастрофы на старте. Правда, ядерный реактор в принципе куда надёжнее химического двигателя, но ведь его ещё отладить надо — опытные образцы всегда шалят! Если бы мы в своё время не пожалели сил и средств на лунную базу, это направление развивалось бы безопасно: на безвоздушной Луне радиоактивная пыль далеко не разлетится! А ядерная энергетика — качественно иной уровень космонавтики в целом. Скажем, полёты на Марс и Венеру не за многие месяцы, а за считанные недели. И расходы на единицу груза ниже на порядки — то есть становятся рентабельны многие новые направления деятельности.

Я мог бы привести ещё многие десятки колоритных примеров. Но и одного этого хватит, чтобы понять, как застой порождается той же близорукостью рынка, что создаёт и множество иных неприятностей. В частности, кризис.

Всё та же близорукость рынка заставляет его в поисках выхода из кризиса многократно метаться во все стороны. Значит, в ближайшее время нам понадобится очень серьёзное государственное управление — для подавления чрезмерных колебаний рыночной стихии.

Существенным элементом государственного выхода из кризиса могло бы стать развитие качественно новых отраслей — в том числе и для космоса.

Казалось бы, сейчас на новшества не хватает средств. Но когда мы начинали развивать космонавтику, страна была несравненно беднее, чем сейчас: первые ракетостроительные заводы заработали через считанные годы после Великой Отечественной войны. И ничего: развили и космические технологии, и ядерные, и даже с голоду не вымерли, несмотря на бесчисленные нынешние вздохи либерального ужаса по поводу тогдашней нищеты.

Да и не одними деньгами измеряется благополучие. Когда полетел Гагарин, мне было семь лет, четыре месяца и три дня. До сих пор прекрасно помню то ощущение счастья — не только у меня, но и у всех, с кем я говорил, кого мог видеть на улице или в телевизоре. Такое счастье победы всего человечества не купить никакими материальными благами.

Керосин или водород

Георгий Михайлович Гречко до полётов в космос был конструктором космической техники. В ту пору Сергей Павлович Королёв, чтобы поощрить самостоятельность молодых инженеров, приглашал их на совещания по вопросам, выходящим далеко за пределы их знаний, опыта и ответственности.

На одном совещании Королёв спросил Гречко: какое топливо лучше — водород или керосин? Гречко тогда занимался баллистикой — и для него ответ был далеко не очевиден. Нужные для ответа сведения есть в школьном курсе — но в детстве не каждый обращает на них внимание.

Теплотворная способность керосина в три с лишним раза меньше, чем водорода. Но чтобы водород не выкипел до старта, нужна мощная теплоизоляция и система охлаждения. Масса конструкции съедает ощутимую часть выигрыша в массе топлива.

У геометрически подобных тел площадь поверхности пропорциональна второй степени линейных размеров, а объём — третьей. По мере роста размера на единицу объёма приходится всё меньшая поверхность.

Чем больше ракета, тем меньше тепла притекает через её поверхность к каждому килограмму топлива, тем легче бороться с этим притоком — и тем выгоднее использовать водород. В частности, на водороде летали крупнейшие в мире ракеты — американская «Сатурн-5», летавшая на Луну, советская «Н-1», тоже созданная в рамках лунной программы, советская «Энергия».

Сведения, нужные для ответа на вопрос Королёва, есть в школьном курсе не только физики, но и биологии. Правило Бергмана указывает: животные одного вида крупнее на севере, чем на юге. Чем крупнее животное, тем меньше теплопотери в расчёте на единицу массы, а потому легче поддерживать на морозе постоянную температуру тела.

От размеров зависит не только поверхность. Масса пропорциональна третьей степени размера, а поперечное сечение конечностей — второй. Крупнее тело — больше нагрузка на конечности. Природе приходится менять пропорции. У полярной лисы — песца — ноги заметно толще, чем у пустынной лисы — фенека, у белого медведя — толще, чем у бурого. Тонкие лапки крошечного дамана несравненно изящнее тумбообразных подставок под телом его громадного родственника — слона.

Эффекты масштаба зачастую имеют и денежное выражение.

Хранение одного бита данных на флэш-карте большего объёма дешевле. Обвязка — схема, сопрягающая память карты с внешним миром — почти не зависит от размера самой памяти. Если её цена разложится на большее число битов, каждый из них будет дешевле.

При укрупнении предприятия оплата управленческой верхушки раскладывается на больший объём продукции — себестоимость падает. Увы, рост сверх какого-то предела вынуждает добавлять новые уровни управления — и доля управленческих расходов в себестоимости вновь возрастает.

При укрупнении предприятия оплата управленческой верхушки раскладывается на больший объём продукции — себестоимость падает. Увы, рост сверх какого-то предела вынуждает добавлять новые уровни управления — и доля управленческих расходов в себестоимости вновь возрастает.

Увлекаться укрупнением — как и впадать в любую крайность — рискованно: мало ли какие побочные эффекты вылезут при росте масштаба!

В 1970-х великие математики — академики Виктор Михайлович Глушков и Леонид Витальевич Канторович — установили, сколь быстро растёт число арифметических действий, необходимое для решения задач балансировки — и тем более оптимизации — производственного плана, с ростом числа названий изделий и деталей в плане. Век-другой назад можно было эффективно управлять предприятием с номенклатурой в несколько сот изделий (и сотнями деталей в каждом). Современная академикам вычислительная техника обеспечила управляемость при многотысячной номенклатуре. Экономикой современного государства (где названия изделий исчисляются десятками миллионов) невозможно распоряжаться из единого центра, даже если этот центр сможет использовать компьютеры размером в целую планету. Знали бы это при Марксе, вряд ли он требовал бы обобществления ради централизации. Увы, само понятие вычислительной сложности, использованное в рассуждениях Глушкова и Канторовича, появилось уже после смерти Карла Генриховича. В молодости он неплохо разбирался в математике. Но никак не мог узнать природу стратегической ошибки, в которую вверг одну из великих держав.

Разработка нового товара стоит немалых денег. Тот, кто его скопирует, может продавать дешевле, поскольку не потратился на творчество. Чтобы не давать конкурентам явного преимущества, расходы на разработку желательно разложить по большему числу готовых изделий. Минимальный размер рынка, при котором новинка окупится и выдержит конкуренцию, зависит в основном не от вида конкретной технологии, а от общего уровня развития. Сейчас в Западной Европе можно проектировать в расчёте на рынок с общей численностью населения не менее четырёхсот миллионов человек. У нас — при относительно низкой оплате разработчиков — для окупаемости хватит и двухсот миллионов. Но каждая из республик былого Союза меньше. Без создания Единого Экономического Пространства — в составе хотя бы Белоруссии, Казахстана, России, Украины — наши разработчики в скором будущем разорятся и исчезнут, а вслед за ними производителей задавят новинки из других регионов: ведь и Европейский Союз, и Североамериканская Зона Свободной Торговли достаточно велики, чтобы их разработки окупались уже на внутреннем рынке, а экспорт оказывается чистой сверхприбылью. Знали бы наши политики перестроечных времён об эффектах масштаба в экономике — не стряслось бы парада суверенитетов 1991 года.

Коллайдер вместо масла?

Несколько слов о коллайдере и бутербродах.

С конца 2008 года мне всё чаще приходится отвечать на вопросы о Большом Адронном Коллайдере. Главных вопросов два: не опасен ли эксперимент, способный породить чёрную дыру, и к чему вообще тратить колоссальные деньги на (по выражению великого физика Льва Андреевича Арцимовича) удовлетворение личного любопытства за государственный счёт.

На первый вопрос ответить — благодаря самой же науке — довольно просто. Если бы чёрная дыра, созданная на коллайдере, существовала неограниченно долго, она и впрямь могла бы постепенно всосать в себя всю нашу планету, а там и Солнечную систему, и — в отдалённой перспективе — всю нашу галактику (хотя в её центре уже миллиарды лет существует чёрная дыра — но звёзды движутся вокруг неё на безопасных расстояниях). Но великий физик Стивен Уильям Фрэнкович Хокинг ещё несколько десятилетий назад доказал: чёрные дыры не вечны.

Случайные — квантовые — колебания вакуума порождают виртуальные — возможные — пары из частицы и античастицы. Их симметрия обеспечивает большинство законов сохранения. Но энергия пары несимметрична, а потому пара может существовать тем меньше времени, чем больше её энергия, и затем исчезает. Но если пара родилась в неоднородном поле, оно растащит частицы, они поглотят часть энергии этого поля и станут реальными.

Около чёрной дыры поле тяготения достаточно, чтобы растащить пару. Одна из частиц поглотится дырой, зато вторая улетит от неё, унося с собой часть энергии — то есть массы — самой дыры. Чем дыра меньше, тем неоднороднее тяготение вокруг неё, тем чаще рвутся виртуальные пары, тем быстрее испарение. Чёрная дыра той массы, какую может произвести энергия столкновения частиц в Большом Адронном Коллайдере, испарится по Хокингу задолго до того, как успеет поглотить хоть одну реальную частицу.

На второй вопрос ответить сложнее. Прежде всего потому, что ни экономика, ни теория решения изобретательских задач — величественное творение блестящего советского изобретателя Генриха Сауловича Альтшуллера — в нашем массовом сознании пока не обладает статусом науки.

Изобретения высшего — первого по Альтшуллеру — уровня рождаются вслед за фундаментальными научными открытиями: невозможно придумать лазер, пока не сформулированы законы квантовой механики. Альтшуллер показал: для воплощения в жизнь любого изобретения требуется множество изобретений меньшей сложности, согласующих творческую идею с возможностями общества в целом и техники в частности. Таким образом, от любого научного достижения до соответствующих ему достижений техники проходит изрядное время, необходимое для создания всей гаммы связанных с ним изобретений — от первого уровня до низшего (по Альтшуллеру — пятого), очевидным образом применяющего уже готовые решения в непосредственно смежных задачах.

В 1831 году Майкл Джэймсович Фарадей открыл электромагнитную индукцию. Но лишь через добрых полвека вращающиеся электрогенераторы, воплотившие открытие, стали главными источниками электричества. Ещё три-четыре десятилетия ушло на массовое внедрение электромеханического оборудования в производство и потребление. Нынешнее изобилие цифровых приборов — от аудиовидеотехники до мобильных телефонов — опирается на технологию больших интегральных схем. Та обеспечена физикой полупроводников. Это частный раздел физики твёрдого тела. А ту стало возможно развивать только после формулирования основных законов квантовой механики.

Открытия не только внедряются медленно, но и не безграничны по техническим возможностям. Электромеханика давно охватила практически все мыслимые сферы своего применения. Дальнейшее её развитие ещё добрых полвека назад не сулило сверхприбыли. Сейчас к этому пределу подошла цифровая техника. Маркетологическое продвижение всё новых вариаций на тему цифромыльницы да миниплеера даёт всё меньшую финансовую отдачу. В этом — одна из причин нынешнего кризиса.

Экономика развивается циклически. Простейшие кризисы перепроизводства, вызванные запаздыванием предложения относительно спроса, бытуют в каждой конкретной отрасли в среднем раз в три года. Замены производственного оборудования дают колебания длиной примерно десять лет. Большие циклы с характерной частотой от четырёх до шести десятилетий, исследованные Николаем Дмитриевичем Кондратьевым, вызваны устарением производственной инфраструктуры — от зданий до дорожной сети. Ещё сильнее отражается на всех сторонах жизни цикл альтшуллеровского перехода — длиной примерно восемь десятилетий — от фундаментального открытия — через развитие соответствующей отрасли науки и создание на её основе отраслей техники — к массовому практическому применению.

Если открытие не сделано, когда развитие человечества подвело к его возможности — не будет через десятилетия и плодов этого открытия. Расходы на фундаментальную науку — посев, откуда взойдёт наше будущее. Урожай соберём не мы. Зато и затраты на сельхозработу невелики: цена того же коллайдера — смехотворно малая доля бюджета любого европейского государства. Пожалеем сегодня денег на фундаментальную науку — сможем намазать на свой хлеб чуть побольше масла. Но нашим правнукам не хватит не только масла, но и самого хлеба.

Интеллектуальная техника

Несколько слов о цифровой технике.

Не так давно меня попросили предсказать её развитие до 2020 года. Хочешь насмешить Бога — расскажи ему о своих планах на завтра. А уж прогноз на десятилетие и человека рассмешит.

Особенно в такой быстроразвивающейся области. Кто мог ещё лет десять назад предсказать нетбуки, где мощность принесена в жертву повсеместной работе во всемирной сети? А пару десятилетий назад разве что фантасты ожидали повсеместного развития мобильной связи.