Теория Большого взрыва. Наука в сериале - Дэйв Зобель

Кормят ли испытуемых плацебо или скрещивают ли их с гориллами (как в сомнительной истории Шелдона про Сталина и фильме Пенни «Насильник из джунглей-2»), все равно на кону серьезные вопросы этики и личных прав. Каждое исследование несет риск физиологического или психического характера, который невозможно предсказать и проконтролировать [27].

Не все последствия были непредумышленными в истории невероятной жестокости в науке. Некоторые страшнейшие зверства Холокоста проявились в виде простых, но летальных экспериментов над людьми вроде погружения пленников в ледяную воду, чтобы вызвать фатальное кровоизлияние в мозг и доказать важность меховых воротников для летчиков. Профессиональная этика стояла гораздо ниже важности знаний, которые, несомненно, спасут чьи-то жизни. Цели оправдывали средства.

В 1963 году йельский психолог Стенли Милграм тщательно исследовал то, что историк Ханна Арендт назвала «банальностью зла» в своем анализе поведения мелких чиновников, из которых состоял практически весь Третий рейх [28]. Он организовал мета-эксперимент с участием людей, пригласив обычных американцев в качестве лабораторных ассистентов, и обнаружил, что у него легко получилось убеждать их совершать абсолютно жестокие действия и затем оправдывать их.

Испытуемые могут принимать иррациональные решения, но этим грешат и многие подготовленные экспериментаторы. В 1971 году стендфордский профессор Филипп Зимбардо устроил искуственную тюрьму как часть психологического эксперимента. Он нанял студентов колледжа на роль надзирателей и узников. К своему удивлению, быстро проявилось странное и жестокое поведение, на большинство повлияло что-то большее, чем жажда крови и желание подавить других. Зимбардо сам с ужасом заметил, что им овладело искушение властью в его собственной роли тюремного начальника. Он отменил эксперимент после шести дней из намеченных четырнадцати, заметив, что участники продолжали плохо обращаться друг с другом, и опасаясь за их безопасность [29].

эврика! @ caltech.edu

Новая волна, выделяющая энергию

В калтеховском центре бионики инженер-механик Джон Мейер исследовал способы использования эффекта Льебо в создании искусственных микроскопических и биомедицинских насосов без клапанов и только с одной двигающейся деталью. Но этим он не ограничился. Мог ли этот эффект быть использован в качестве центра альтернативной энергопроизводящей системы?

Приложение к докторской диссертации Мейера 2011 года описывает его дизайн инновационного берегового прибора для извлечения энергии из океана. Вода, циркулирующая в генераторе, будет в постоянном движении, созданном не более чем периодическим «сжатием» прибрежных волн. Возможно, решение простое, но, как осознал Мейер, простое не всегда является очевидным.

Предложение Эми проверить поток информации среди своих друзей путем распространения ложных слухов кажется безвредным и смешным. Но, поскольку она не способна контролировать поведение и реакцию окружающих, существует риск нанести серьезный физический или моральный вред. И объявление Шелдона о том, что эксперименты над людьми – это «один вид взаимодействия с людьми, против которого я ничего не имею против» [30], кажется забавным ввиду его всем известной мизантропии. Но, если подумать на трезвую голову, смешного тут мало.

Бескрайние просторы

«Представьте себе, я открыл для себя поэзию в Калтехе». Фрэнк Капра (выпускник Калтеха 1918 года) был режиссером многих известных фильмов, включая «Эта прекрасная жизнь» и «Потерянный горизонт». В 1915 году сицилиец Капра поступил в Технологический колледж Трупа (как тогда назывался Калтех), чтобы изучать химическую инженерию. Несмотря на то что у него были лучшие оценки на первом курсе и он закончил обучение всего за три года, он не спешил работать по специальности. Вместо этого он сменил несколько временных работ, пока не наткнулся на киноиндустрию.

В конце 20-х, когда техническая сторона новых «говорящих» фильмов усложнила жизнь многим режиссерам, инженерное прошлое Капры дало ему новое преимущество. Это также помогло ему создать серию научных фильмов в 50-х, которая включала в себя «Гемо Великолепный» (о кровообращении) и «И наш мистер «Солнце» (введение в гелиофизику).

В наши дни часто можно увидеть имя режиссера над названием фильма, но Капра был первым, кто этого добился.

5

Восьмой угол

ШЕЛДОН [САМОМУ СЕБЕ]: ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЯЧЕЙКА СОДЕРЖИТ ДВА АТОМА УГЛЕРОДА. ВНУТРЕННИЙ ГЕКСАГОНАЛЬНЫЙ УГОЛ РАВЕН 120 ГРАДУСАМ.

ГОВАРД [ЛЕОНАРДУ]: ТЫ НЕ ПРОБОВАЛ ЕГО ПЕРЕЗАГРУЗИТЬ?

ЛЕОНАРД: НЕТ, У НЕГО СКОРЕЕ ВСЕГО СЛЕТЕЛА ПРОШИВКА.

Почему вдруг Шелдон лихорадочно рисует множество геометрических фигур снова и снова? Неужели он нашел новое вдохновение в геометрии? Или ему просто нравится изображать схематически личную жизнь своего соседа? Или, может, он думает поменять карьеру теоретического физика на карьеру архитектора или (мурашки по коже) инженера?

Сферы науки и математики гораздо больше переплетены, чем многие предполагают. На самом деле они черпают друг в друге вдохновение и доказательства. Многие открытия в теоретической физике начались с математических наработок. Принципы относительности были получены не путем отправки близнеца в космос на ракете или гонками на машине со скоростью света с включенными фарами, а путем логических рассуждений с использованием только базовых арифметических исчислений. Бумага и карандаш наметили путь к таким открытиям, как антивещество и известный принцип неопределенности Гейзенберга, задолго до того, как лабораторные опыты их подтвердили (см. главу 25). Пять десятилетий усилий, чтобы доказать существование бозона Хиггса, вышли из математического анализа, утверждающего, что он существует (см. главу 1).

Попытка Шелдона визуализировать поток электронов сквозь графеновую поверхность требует возврата к углам преткновения геометрии, и в этом нет ничего постыдного. Вы, должно быть, в курсе, что углы можно измерить градусами (обозначенными маленьким кружочком вверху) и они бывают в количестве:

• 360 градусов в полном круге (как в выражении «вид на 360 градусов»);

• 180 градусов в полукруге («он повернулся на 180 градусов и оказался лицом в противоположном направлении»);

• 90 градусов в одном углу квадрата или прямоугольника.

Вот еще несколько распространенных углов:

• 120 градусов: любой угол восьмиугольника (как в пчелиных сотах);

• 60 градусов: любой угол равностороннего треугольника;

• 45 градусов: любой из двух острых углов сложенного по диагонали квадрата;

• 30 градусов: расстояние между двумя часовыми отметками, расположенными рядом;

• 6 градусов: расстояние между минутными отметками, расположенными рядом.

Подвижная секундная стрелка часов меняет свой угол на один градус на каждую шестую долю секунды. Минутная стрелка, которая в шестьдесят раз медленнее, преодолевает это расстояние за каждые десять секунд. Часовая стрелка преодолевает расстояние в один градус за полные две минуты. Но это все равно в два раза быстрее, чем Солнце, Луна или звезды, которые могут проползти на один градус на запад только за четыре минуты (или, вернее, они вообще не двигаются, а ждут на небесах, пока Земля повернется на один градус на восток вокруг своей оси). Луна немного отстает от звезд, так как в течении этих же четырех минут она ползет на 3% от градуса в восточном направлении вокруг своей орбиты. И Солнце не торопится: за четыре минуты оно движется на 1/360 градуса на восток на пути годового обхода созвездий зодиака.

Спутник или космический аппарат на нижней орбите Земли поднимается и опускается каждые полтора часа, продвигаясь на один градус вокруг Земли где-то каждые пятнадцать секунд. А спутник на геосинхронной орбите не поднимается и не опускается вовсе, поскольку он двигается так же быстро по отношению к звездам фона, как и они двигаются по отношению к горизонту: на один градус каждые четыре минуты.

Геосинхронный – проходящий расстояние, равное точно одной орбите Земли от запада до востока за один день. С Земли видно, как спутник на геостационарной орбите выполняет небольшой танец, плавно двигаясь с севера на юг и исполняя небольшие буги-вуги с востока на запад, и возвращается на исходную позицию каждый день.

Геосинхронная орбита требует очень большой высоты, в среднем где-то 22 000 миль (десятая часть расстояния до Луны и где-то в 100 раз выше, чем Международная космическя станция).

Геостационарный – находящийся на круговой геосинхронной орбите над экватором. Предмет, находящийся на геостационарной орбите, «висит» неподвижно над определенной точкой земли, практически без всяких буги-вуги.