Гельмгольц обнаружил явление колебательного разряда лейденской банки – факт, сыгравший существенную роль в развитии теории электромагнетизма. По его предложению Генрих Герц провел опыты с электромагнитными волнами. Именно Гельмгольц создал офтальмоскоп и разработал теорию аккомодации. И теория цветового зрения – его детище!
Не верь глазам своимА вот Герман Гельмгольц был весьма скептичен. И в отношении принципа причинности, и в отношении опыта. В "Физиологической оптике" он писал: "Принцип причинности носит характер чисто логического закона даже в том, что выводимые из него следствия относятся в действительности не к самому опыту, а к пониманию опыта и, следовательно, не могут быть опровергнуты никаким возможным опытом".
А ведь мало кто понимал суть опыта так, как Гельмгольц. И зрение – всего лишь частный случай чувственного восприятия. Вот наглядные примеры слов Гельмгольца.
Хорошо известна Т-образная фигура, предложенная ассистентом Гельмгольца Вильгельмом Вундтом. При взгляде на нее кажется, что вертикальная линия длиннее горизонтальной, хотя на самом деле они имеют равную длину. Эта иллюзия легко обратима. На рисунке рядом другая фигура, у которой обе линии – горизонтальная и вертикальная – воспринимаются равными, на самом же деле горизонтальная длиннее.
А вот иллюзия Эрнста Маха (1838—1916). Хотя принадлежит она не австрийскому физику, которого поминают при каждом сверхзвуковом полете и которого сильно не любил Ульянов-Ленин, а Францу Мюллеру-Лайеру.
Здесь все горизонтальные линии одинаковы, но в зависимости от направления стрелок воспринимаются по-разному. И на рис. 5 линия поделена точно посередине, хотя выглядит все совсем иначе!
Мы имеем дело с обычнейшей, нагляднейшей геометрией. И подводит нас элементарнейший глазомер, которым века и века пользовались каменщики и плотники, а их обязанности периодически исполнял любой взрослый мужчина – от басилевса Одиссея и императора Петра Великого до крестьянина из глухой деревеньки, затерянной среди болот.
Гельмгольц в "Руководстве по физиологической оптике" (1896) объяснял эти явления так: "Нетрудно видеть, что все свойства, которые мы им [объектам реального мира] приписываем, означают не более чем воздействия, производимые ими либо на наши органы чувств, либо на другие внешние объекты. Цвет, звук, вкус, запах, температура, гладкость, твердость относятся к первому классу; они соответствуют воздействиям на наши органы чувств. Химические свойства аналогичным образом связаны с реакциями, т. е. воздействиями, производимыми рассматриваемым физическим телом на другие. Так же обстоит дело и с другими физическими свойствами тел: оптическими, электрическими, магнитными… Отсюда следует, что в действительности свойства объектов в природе вопреки их названиям не означают ничего присущего самим объектам как таковым, а всегда указывают на их отношение к некоторому второму телу (в том числе к нашим органам чувств)".
Так что глазомер, некоторая совокупность зоркого глаза и интуиции, бесполезен даже в ряде ситуаций Среднего Мира, нашего обычного мезомира. Давайте пока не нырять внутрь атома, ограничимся миром электромагнитных явлений. Ими пользуется вообще вся цивилизация. Но откуда они пришли к нам?
Вот подводные лодки и воздушные корабли. Их мы видим в записных книжках Леонардо да Винчи, исполненных до оформления современной науки. Скрытые знания, наследие тайных обществ? Да нет, элементарная наблюдательность и способность к аналогиям. Мы же видим и стремительных рыб, и зависающих над цветками насекомых. Вот вам и прообразы вертолетов и субмарин.
А радио? Откуда оно пришло?
Возьмем книгу Василия Щепетнева "Темные зеркала". Альтернативная история с твердой научной фантастикой. Подчеркну для любителей жанра – именно твердой (hard SF). Тридцатые годы альтернативного двадцатого века. Конкуренция не рухнувшей в 1917 году Российской и Британской империй в деле освоения Марса. Никаких ракет – между планетами перемещаются неким пространственным переносом. Используя технологии, которые могли бы быть отдаленными следствиями геометрических многомерных теорий Калуцы-Кляйна, 5-оптики Бартини-Румера.
И в этом мире нет радио. Немыслимо? Но ведь оно не имеет природных аналогов. Электромагнитный шум молний, Солнца, Юпитера, центра Галактики? Так ведь нужно создать приборы, способные его улавливать.
А откуда приходят эти приборы? Что подвигло Гельмгольца порекомендовать Генриху Герцу (1857—94) заняться его опытами? Теория Максвелла. А что такое теория Максвелла? Можете ее объяснить наглядно? Автор этих строк, во всяком случае, не берется. Похоже, что к нашим услугам одно лишь высказывание Герца: "Теория Максвелла состоит из уравнений Максвелла". Ни чувства, ни интуиция, ни даже сама материя, данная нам в чувственном восприятии. Только математика. То есть изобретение радио – результат построения теории, рожденной разумом человека. Больше плод математики, чем природы.
А вот еще Герц: "Трудно отделаться от ощущения, что эти математические формулы существуют независимо от нас и обладают своим собственным разумом, что они умнее нас, умнее тех, кто открыл их, и что мы извлекаем из них больше, чем было в них первоначально заложено" [Клайн М., Математика. Утрата определенности. М., 1984, с.389.].
Так что те, кто говорят, что могут на основе знаний средней школы объяснить, как работает радиоприемник или телевизор, или холодильник, мягко говоря, заблуждаются. Функционирование этих общеупотребительных приборов описывает лишь математический формализм. Доступный немногим. И нет ли тут каких-либо обходных путей? Не царских, но общедоступных? От их существования, а вовсе не от упражнений правозащитников зависит судьба демократии. В полисе Эллады каждый гражданин мог объективно судить о навыках стратега и вороватости логисты [Чиновник, ведающий снабжением армии. От его должности произошла логистика]. Для этого хватало навыков домохозяина. А о судьбах нанотехнологий, которые определят жребии наций, даже в условии полноты информации смогут судить единицы. И не облеченные доверием избирателей или начальства, а владеющие формализмом квантовой механики [Это, к слову, камень в огород нетерпеливых читателей, которым-де тема о нанотехнологиях "ничего не объясняет". «Объяснить» нанотехнологические процессы, квантовую механику, нестандартный анализ и т. д. и т. п. может лишь соответствующее образование в определенной области. Ожидать понимания, прочитав журнальную статью, мягко говоря, наивно. И даже если вы чувствуете, что разобрались в незнакомой теме, перевернув последнюю страницу, – понимание это ложное. – Прим. ред.].
Давид ШтраусДавид Фридрих Штраус (1808—74), германский теолог, философ, историк и публицист. Автор очень важной для понимания девятнадцатого века книги "Жизнь Иисуса" ("Das Leben Jesu", 1835), в которой он провозгласил Иисуса Христа исторической личностью, но находил, что большая часть представлений о нем имеет позднейшее происхождение, и пытался выяснить, из каких греческих, еврейских и восточных элементов составились эти представления.
Приглашение Штрауса на кафедру богословия в Цюрих вызвало революцию и падение правительства в 1839 году. Штраус получил отставку, еще не вступив в должность. Небывалый случай влияния науки на политику!
Штраус отвергал догматическую религию; вместе с Фейербахом защищал пантеизм; из дарвинизма выводил неравенства людей и симпатии к феодализму; во время Франко-Прусской войны 1870 года был одним из германских шовинистов. Но именно ему принадлежит методология научного исследования мифов.
Три лика мифаМиф ныне – прежде всего нечто небывалое. Миф о коммунизме, которому надлежало быть построенным к 1981 году. Миф об отдельных квартирах к году 2000-му или об ипотеке.
В первой половине ХХ века в Европе миф воспринимался как синоним идеологии. Вот "Миф двадцатого века" А. Розенберга. Книга, без знакомства с которой невозможно понять идеологию германского национал-социализма, обошедшуюся нашей стране в сорок три миллиона душ.
А есть и третье понимание мифа. Оно принадлежит богослову девятнадцатого века Давиду Штраусу.
И вот в русском переводе книги Штрауса "Das Leben Jesu fur das deutsche Volk bearbeitet" (1864), "Жизнь Иисуса, переработанная для немецкого народа", дано очень интересное понимание мифа: "История, которую миф рассказывает, необходима ему, чтобы выразить идею; чистая идея ускользнула бы от него" [Штраус Д.Ф., Жизнь Иисуса. Т. 1—2. С-Пб., 1907, т.1, с.147]. То есть мифы, по Штраусу, есть выражение идей с помощью повествования. Рассказ должен навести слушателя на идею, которая ускользнула бы от него, будь выраженной явно, коротко и четко.
Итак, традиционные примеры и иллюстрации, которыми поясняется изложение естественных дисциплин, обычно порождают мифы в первом значении этого слова – электроны на внутриатомных орбитах, силовые линии…
Когда-то Максвелл, слушая проповедника, смутно излагающего мысли, советовал тому пользоваться наглядными примерами. Однако сам отнюдь не прибегал к подобным методам переложения своей теории (ну, как минимум пытался – ведь демон Максвелла возник не сам по себе? – Прим. ред.). И когда такие иллюстрации появлялись, они уводили сознание в сторону от сути дела. Скажем, поиски механических аналогий для электромагнитных волн долго удерживали в научном сознании ложную концепцию эфира.
Но может быть, возможен еще один (подчеркнем – гипотетический) путь? Вспомним небывалые гравюры Мориса Эшера, изображающие объекты, отсутствующие в реальном мире.
А может быть, возможны графические образы, наглядно отображающие то, что отсутствует в мезомире, в нашей обыденности, но объективно существует в микро– или мегамирах? Или хотя бы в куда более простом динамическом мире электромагнитных процессов теории Максвелла?
И вот (опять "может быть"!) такие образы окажутся способными исполнять задачу повествования в мифе – формировать у воспринимающего, у слушателя или зрителя идею. Причем идею, пригодную для дальнейшей практической работы над ней. Еще в 1970-е годы выдающийся оружейник Рихтер (буква «Р» в пушках НР) призывал будущих конструкторов смелее доверять силе инерции, а не подкреплять ее пружинами и рычагами. Доверяем же мы тому, что она доведет до цели вылетевший из ствола снаряд [Хотя известен и контрпример. Финский пистолет Lahti был очень хорош в оригинальном исполнении L-35 и зауряден в шведской копии M-40. Дело в том, что шведы выбросили пружину запирающего клина затвора, необходимую для безукоризненной работы автоматики в суровых климатических условиях, понадеявшись на одну лишь инерцию]. А проектируя наномеханизмы и прочие устройства квантовомеханических размеров, мы должны доверять силам, отсутствующим в мезомире. Так что гипотетическая визуализация математических описаний реальности может оказаться одной из критических технологий будущего.
При оформлении использованы литографии Мориса Эшера «Относительность» и «Водопад» и их современные «копии», изготовленные с помощью Lego Эндою Липсоном
ТЕМА НОМЕРА: Счищая плесень с цифр
Автор: Юрий Романов
Самолетам и ракетам повезло (и то, кстати говоря, не всем) – их свозят на старые аэродромы, красят, снабжают пояснительными табличками… Монино, авиабаза Эдвардс, Хьюстон… О старых машинах пишут монографии, в которых пофамильно названы создатели бортовых систем и даже отдельных агрегатов, приводится хроника испытаний, отчеты о выполненных доработках и данные о количестве изготовленных машин и местах их «трудовой деятельности». А вот компьютерам не повезло.
Научно-технический «галоп» 1950—80-х (по выражению Анатолия Рудого, заметку которого вы прочтете ниже), восхитительная гонка за быстродействием, памятью и плотностью упаковки компонентов, не дала возможности что-то оставить "для истории". Проведя маленькое исследование, я убедился, что образцов античной и средневековой вычислительной техники – всевозможных вычислителей для парусников, а также абаков, конторских счетов, арифмометров и разного рода «Рейнметаллов» в музеях полным-полно. А вот ЭВМ – отнюдь. Подавляющего большинства из многих десятков их типов сегодня не существует "в железе" [Поэтому так популярны "виртуальные музеи" вычислительной техники в Интернете. Можно, например, взглянуть на nic.icom.org/vlmp/computing.html или зайти на www.bashedu.ru/konkurs/tarhov/russian/museum.htm], а те, что сохранились, – поломаны. Последнее обстоятельство я хотел бы подчеркнуть особо. Ведь в отличие от самолетов, например, Монинского авиамузея, которым летать совсем не обязательно (а некоторым и вовсе противопоказано), старые ЭВМ, если они исправны, представляют собой аппаратную среду для обработки и записи-хранения-считывания информации на старых носителях: перфолентах, перфокартах, магнитных барабанах, дисках и магнитных лентах.
Так вот. Информации на старых носителях не повезло еще больше, чем компьютерам. Мало того, что исправного периферийного оборудования для работы с ними практически не осталось, так даже описания форматов, протоколов, программ-драйверов и операционных систем днем с огнем не сыщешь – весь этот пласт информации "ушел глубоко под землю" за какие-то 25—30 лет (!), частью разрушившись, частью будучи «придавлен» позднейшими "культурными слоями" компьютерной цивилизации.
На праздновании "в узком кругу" пятнадцатилетия (всего-то пятнадцатилетия!) запуска «Энергии-Бурана» я с удивлением узнал, что сохранились лишь бумажные рулоны распечаток на АЦПУ-128 с выборками из данных бортовой и наземной телеметрии, позволяющие воссоздать ход исторического полета. Все, что не было распечатано на бумаге, практически потеряно, так как магнитные ленты для БЭСМ-6 сегодня прочесть не на чем. Разумеется, технически задача чтения этой информации решаема – на "физическом уровне" для особо пострадавших лент или же путем воссоздания в аппаратуре соответствующих считывающих устройств, но… Кто же все это оплатит? И кому это нужно?
Короче говоря, главный вопрос: зачем?
Мне кажется, есть смысл процитировать Карла Харбера, работающего в калифорнийском Университете Беркли над компьютерным восстановлением звуковых записей XIX века, сделанных на восковых валиках фонографов: «История – это то, что интересно и понятно всем. И когда ты видишь или слышишь ее, когда она фактически происходит у тебя на глазах, это открывает для людей совершенно новые измерения».
Ладно, валики фонографов… Ведь и я когда-то думал, что с изобретением лазерных дисков вся история нашего времени, научная и техническая информация наконец-то будет надежно сохранена для следующих поколений. Похоже, я ошибался. Пройдет лет тридцать, и какой-нибудь историк (а также программист, инженер, конструктор, просто любитель музыки, видео или игр), отыскав CD-архив наших годов с интересующей его информацией, будет долго соображать, на чем же его прочесть. А прочесть-то и не на чем…
Творенья старых мастеровСоздание компьютерных моделей устаревшего программного обеспечения или, подходя к вопросу совсем широко, виртуальных аналогов ЭВМ, которых нынче уж не сыщешь, – задача, педагогическую ценность которой трудно переоценить.
Мы с коллегами заметили, что такого рода работа чрезвычайно расширяет кругозор учащихся. Действительно, разбираясь в структуре старых систем команд, архаичных методов адресации и организации массивов данных, пытаясь понять логику интерфейсов, студент, образно выражаясь, выходит из колеи привычных сегодня представлений: "вот это делается так и никак иначе".
В ряде случаев он убеждается, что давно придуманы гораздо более красивые решения, нежели широко применяемые сегодня, причем убеждается, "лично расковыряв" старый код или протокол, восстановив алгоритм, который теперь сам может использовать на практике. Полученные таким образом знания крепче "держатся в голове", чем усвоенные на лекциях.
С другой стороны, выяснив, в чем именно современные технологии сильнее старых, студент может глубже прочувствовать, если можно так выразиться, логику прогресса.
И, наконец, сам процесс… Это же археология чистейшей воды! Увлекательнейшее занятие! Работающей аппаратуры почти не осталось даже в музеях. Электронным вычислительным машинам, особенно ламповым и транзисторным, не повезло – мы так быстро проскочили эти ступени технологии и так стремились к БИСам [БИС – Большая Интегральная Схема], что даже не старались сохранить, пусть и в качестве музейных экспонатов, образцы концептуальных ЭВМ и их периферийных устройств. Высокий "металлургический спрос" на старые радиодетали и аппаратуру довершил дело…
Да что говорить, сегодня в архивах многих знаменитых организаций-разработчиков вычислительной техники отсутствуют схемы, описания алгоритмов, исходные тексты программ и документация на аппаратуру, ими же созданную [Своеобразную роль тут сыграл пресловутый "режим секретности". Эти материалы очень часто имели гриф «секретно», что автоматически включало их в стандартную процедуру учета, хранения и… уничтожения «грифованной» документации. В результате абсолютное большинство их было в плановом порядке уничтожено, с записью в акте о том, что они не представляют научной и исторической ценности]. Наши ребята-студенты и старшеклассники столкнулись с проблемой гибели целых архивов данных на магнитных лентах, которые либо не читаются, либо – что чаще – их вообще не на чем читать, так как соответствующего исправного оборудования просто не существует.