На дне Марианской впадины вы не встретите гигантских мегалодонов, бурлящих лавовых рек или порталов в другие миры. Зато там скрывается нечто гораздо более интересное: холодная, темная равнина из мягкого ила, где под давлением в тысячу атмосфер процветает уникальная жизнь. Погружение на 11 километров вниз открывает мир, который больше похож на безжизненный инопланетный пейзаж, но в реальности он полон существ, идеально приспособившихся к экстремальным условиям.

На нашей планете есть места, которые до сих пор остаются для человечества большей загадкой, чем поверхность Луны или Марса. Марианская впадина, представляющая собой гигантский тектонический разлом на дне Тихого океана, уходит вниз почти на одиннадцать километров, скрывая свою самую глубокую точку — бездну Челленджера. В этой вечной темноте, под колоссальным давлением, превышающим атмосферное в тысячу раз, и при температуре чуть выше замерзания воды, умудряется существовать уникальная экосистема из удивительных бактерий, гигантских амфипод и причудливых глубоководных организмов, ставящих в тупик современную науку.

Где находится Марианская впадина и какая у нее глубина

Когда мы говорим о дне Марианской впадины, исследователи обычно подразумевают Бездну Челленджера. Безо всяких преувеличений можно сказать, что это самая глубокая точка океана. По оценкам Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), глубина там составляет около 10 994 метров.

Однако экспедиция Five Deeps в 2019 году совершила пилотируемое погружение на глубину 10 925 метров. Этот разброс в цифрах абсолютно нормален. Измерить точный рельеф на глубине почти 11 километров невероятно сложно из-за колоссального давления, изменения температуры толщи воды и неизбежных погрешностей акустических приборов.

Как выглядит дно Марианской впадины

В кино самые глубокие места океана часто изображают как мрачные скалы с глубокими расщелинами. Но в реальности дно в районе Бездны Челленджера это мягкая, ровная и пыльная поверхность. Режиссер Джеймс Кэмерон, совершивший одиночное погружение в 2012 году, сравнивал местный грунт с тончайшей детской присыпкой.

Это не обычный пляжный песок, а глубоководный ил. Он состоит из минеральной пыли, остатков микроскопических существ и органики. Марианская впадина находится в зоне субдукции, где одна тектоническая плита уходит под другую, поэтому частые землетрясения взмучивают осадок. Позже эта пыль снова медленно оседает, как свежий снег, сглаживая неровности и стирая следы ползающих животных.

Что происходит на глубине 11 километров

Солнечный свет физически не способен пробиться сквозь такую толщу воды, поэтому на дне Марианской впадины царит вечная абсолютная темнота. Температура держится всего на несколько градусов выше нуля.

Но главный вызов для всего живого это давление воды. На дне впадины оно составляет около восьми тонн на квадратный дюйм, что примерно в тысячу раз больше нормального давления на поверхности Земли. Для человека без защитного батискафа это мгновенно смертельная среда, но эволюция создала организмы, для которых такие параметры являются единственно комфортными.

Кто живет на дне Марианской впадины
На самом дне полностью отсутствуют крупные активные рыбы. Биологи установили, что ниже отметки в 8 400 метров выживание рыб становится невозможным из-за жестких ограничений, иих белки просто перестают нормально работать. При этом на чуть меньших глубинах многие рыбы-мутанты Марианской впадины выглядят одинаково из-за схожих механизмов адаптации к экстремальной холодной среде.

Зато на глубине 11 километров камеры фиксируют амфипод (рачков, похожих на креветок), голотурий (морских огурцов), прозрачных червей и ксенофиофор. Последние — это удивительные одноклеточные организмы, которые разрастаются до размеров чайного блюдца.

Какие микробы живут на дне океана

Настоящие хозяева Бездны Челленджера почти невидимы. Исследования донных осадков показывают, что в иле процветают разнообразные колонии уникальных микробов. Многие из их генетических линий оказались совершенно новыми для науки.

Дно Марианской впадины правильнее всего описывать как медленно работающую микробную фабрику. Эти бактерии перерабатывают углерод, участвуют в круговороте азота и даже мышьяка. Они буквально разбирают на базовые химические детали все, что скапливается на дне.

Откуда берется еда на дне океана

Раз нет солнца, нет и фотосинтезирующих водорослей. Почти вся питательная база приходит сюда сверху. Из верхних слоев океана вниз постоянно падают микроскопические хлопья из мертвого планктона, отходов жизнедеятельности и обрывков органической слизи.

Чем глубже, тем меньше еды доходит до дна, так как ее съедают по пути. Но крутые склоны Марианской впадины работают как гигантская ловушка-воронка. Органический материал скатывается по стенкам и скапливается на самом дне, обеспечивая скромным, но стабильным пайком местных обитателей.

Вулканы, лава и горячие источники глубоко под водой

Марианская система является зоной высокой геологической активности. Однако сама Бездна Челленджера — это не открытый котел с кипящей магмой, как иногда рисуют художники.

При этом в других участках впадины ученые находят гидротермальные источники и признаки серпентинизации. При этом процессе происходят реакции между горными породами и водой. В результате выделяются водород и метан, которые становятся пищей для бактерий, позволяя им выживать без оглядки на органику, падающую сверху.

Мусор на дне Марианской впадины

Самый печальный факт о Марианской впадине заключается в том, что мусор добрался до нее раньше массовых исследований. В 2019 году исследователь Виктор Весково во время погружения обнаружил на дне пластиковый пакет и обертки от сладостей.

Но видимый пластик это лишь верхушка проблемы. В организмах глубоководных амфипод биологи находят стойкие химические загрязнители, такие как полихлорбифенилы (ПХБ). Эти токсичные вещества десятилетиями сохраняются в среде и накапливаются в пищевой цепи даже в самых изолированных местах нашей планеты.

Чего точно нет в самой глубокой точке Земли

Многочисленные погружения окончательно разрушили мифы о древних монстрах. Настоящая картина дна Марианской впадины лишена фантастического пафоса, но от этого не становится менее поразительной.

Вместо затонувших городов и мегалодонов ученые находят там:

• тончайший слой глубоководного ила;


• бактерии, питающиеся серой и мышьяком;


• крошечных рачков и полупрозрачных морских огурцов;


• частицы микропластика и химикаты.

Жизнь в Бездне Челленджера существует не вопреки экстремальным условиям, а именно потому, что миллионы лет адаптировалась к колоссальному давлению и кромешной тьме. Изучая микробов Марианской впадины, ученые получают подсказки о том, как жизнь может выживать на других объектах Солнечной системы, например, в подледных океанах спутников Юпитера.

Четырнадцатого марта 1879 года в городе Ульм родился человек, впоследствии перевернувший научный мир с ног на голову. Его работы лежат в основе понимания Вселенной — в частности, гравитации. В чем же вся гениальность трудов Альберта Эйнштейна и каково их место в XXI веке?

Когда юный Альберт Эйнштейн опубликовал Общую теорию относительности в 1915 году, вряд ли кто-то мог предположить, какое влияние она окажет на науку. Относительность изменила наше понимание Вселенной и предоставила новые способы изучения фундаментальной физики, которым подчиняется окружающий мир.

Несмотря на всю важность принципа относительности, с ней не все так просто, как хотелось бы. И пусть кому-то может показаться, что эта теория слишком абстрактна и оторвана от реальности, на самом деле она напрямую связана с нашим существованием на фундаментальном уровне. Она позволила изучить и исследовать космос, а на Земле она стоит за технологиями, связанными со множеством открытий: от GPS до ядерной энергии, от смартфонов до ускорителей частиц — множество инноваций, которые мы принимаем как должное, уходят корнями в теорию Эйнштейна.

Как работает относительность

Прежде всего стоит отметить, что Общая теория относительности состоит из двух отдельных теорий. Первая — Специальная теория относительности — опубликована в 1905 году и была принята научным сообществом со смешанными чувствами. В чем причина такой реакции? Дело в том, что Специальная теория относительности перевернула большую часть того, что — как казалось ученым — было известно о мире.

До публикации Эйнштейном своего научного откровения было принято считать, что время всегда и везде протекает с одинаковой скоростью. Вне зависимости от скорости движения объекта природа секунд, минут и часов считалась неизменной. Однако Эйнштейн считал, что время на самом деле непостоянно и изменяется в зависимости от того, насколько быстро движется объект.

Великий ученый утверждал, что настоящая неизменная величина — константа — это скорость света. Свет движется с постоянной скоростью 299 792 458 метров в секунду в вакууме, тогда как время течет по-разному — в зависимости от скорости, с которой объект движется через пространство. Для объектов, движущихся очень быстро, время замедляется.

Это откровение пошатнуло основы физики, но на этом все не закончилось. Спустя всего десять лет гениальный нонконформист из бернского патентного бюро дополнил теорию новой деталью — на этот раз речь шла о гравитации.

Гравитация как кривизна пространства-времени
Настоящим украшением идей Эйнштейна стала Общая теория относительности. Она отвечала на многовековой вопрос: как именно работает гравитация?

Когда в середине XVII века, как гласит популярная легенда, Исааку Ньютону на голову упало яблоко, родилась революционная теория гравитации. Ньютон определил, что гравитация существует, и постулировал ее воздействие, но не мог наверняка сказать, каковы ее истоки.

Ответ был найден спустя почти три века посредством Общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Он считал, что, так как пространство и время «текучи» и изменчивы, их могут искривлять массивные объекты.

Представьте шар для боулинга посередине натянутого батута. Поскольку он тяжелый, то искривляет ткань, стягивая таким образом все объекты, находящиеся у краев батута, к центру. Гравитация работает похожим образом. Массивные объекты вроде Земли искривляют ткань пространства и времени, притягивая к себе материю, а также время и свет.

Доказательства относительности

Как и многие другие теории, относительность непросто доказать окончательно. Но все собранные более чем за 100 лет данные указывают на абсолютную правоту Эйнштейна в этом вопросе. Часы, установленные на небоскребах, отмеряют время несколько быстрее, чем часы, установленные у их оснований, так как первые находятся дальше от центра Земли, а значит, и пространство-время на такой высоте искривлено меньше.

Иногда на снимках далекого космоса, таких как Hubble Ultra-Deep Field, можно видеть некоторые объекты, которые выглядят искаженными и увеличенными на фоне галактических скоплений: это феномен гравитационного линзирования. Масса таких объектов искривляет пространство-время, из-за чего изображение получается искаженным.

Однако, пожалуй, самым значимым доказательством Общей теории относительности стало событие, о котором было объявлено в 2016 году — спустя более чем 100 лет после публикации работы. Этим доказательством стали гравитационные волны — рябь на ткани пространства-времени. Они были зарегистрированы посредством детекторов LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) в Ливингстоне и Хэгнфорде, разработкой которых с 1992 года занимался физик-теоретик Кип Торн.

Если пространство и время — это ткань, напоминающая поверхность батута, то такие масштабные и массивные события, как слияния черных дыр, будут создавать на ней рябь. Если теория Эйнштейна верна, то мы должны быть способны зарегистрировать эти волны, но до недавнего времени это было только теорией без экспериментальных доказательств.

В начале 2016 года ученые объявили, что применили детектор LIGO для регистрации гравитационных волн, точно определив субатомные расширения и сокращения, проходящие через пространство-время.

LIGO напоминает невероятно мощную линейку: он направляет лазерный луч между двумя зеркалами, расположенными в четырех километрах друг от друга, затем пускается лазерный луч и измеряется время, за которое лазер проходит этот путь. Из-за гравитационных волн все смещается, и если лазерный луч перестает двигаться синхронно, то для ученых это знак, что его путь пересекла гравитационная волна и вызвала субатомное смещение зеркала. Регистрацию гравитационных волн можно назвать самым главным преимуществом теории Эйнштейна. Помимо этого, относительность была применена для постулирования Большого взрыва и расширения Вселенной.

Наследие Эйнштейна и будущее науки

Относительность помогла нам предположить, что Вселенная на 95% состоит из темной энергии и темной материи. Эта же теория помогла разработать ускорители частиц, в которых электроны, протоны и другие элементарные частицы разгоняются до скоростей, близких к световой.

Теория относительности сделала для науки и нашего понимания устройства мира неописуемо много. А теперь, когда есть возможность регистрировать гравитационные волны, мы можем заглянуть еще глубже в устройство Вселенной, изучить такие объекты, как черные дыры и нейтронные звезды, опираясь на беспрецедентно точные предсказания теории.

Прошло чуть больше века с тех пор, как относительность Эйнштейна фундаментально перевернула наше понимание Вселенной. Но самое великое наследие ученого заключается не в его революционных теориях: его работа вдохновила тысячи ученых, которые в итоге последовали за ним в поисках истинной природы реальности.

Сегодня теория Эйнштейна регулярно подвергается различным проверкам, которые с достоинством проходит. Благодаря теории относительности и другим работам когда-то скромного работника бернского патентного бюро, у нас есть Стандартная модель, инфляционная модель Вселенной и новые гипотезы, рождающиеся в попытках понять самые глубинные принципы устройства вещей, которые помогли бы в исчерпывающей полноте описать Вселенную и реальность как таковую.

Лаборатория — это не всегда чистая комната с приборами и нормальным отоплением. Некоторые из них находятся в местах, где работа уже сама по себе похожа на испытание: среди вечной мерзлоты, на океанском дне, в разреженном горном воздухе или космическом вакууме.

Иногда сама среда становится частью эксперимента (как на станции Конкордия в Антарктиде). И именно из таких мест приходят открытия, которые помогают понять устройство Вселенной, климат и даже наше собственное тело. Вот семь мест, где учёные работают на пределе — и делают это добровольно.

IceCube — нейтринная обсерватория подо льдом Антарктиды

Начнём с самой холодной физической лаборатории в мире. IceCube Neutrino Observatory находится на станции Амундсен-Скотт, прямо на Южном полюсе. Но самое интересное — не на поверхности, а глубоко под ней.

Детектор состоит из более чем 5 000 оптических сенсоров, погружённых в антарктический лёд на глубину от 1 450 до 2 450 метров. Вместе они охватывают целый кубический километр льда. Их задача — ловить нейтрино, почти невесомые субатомные частицы, которые рождаются при самых мощных событиях во Вселенной: взрывах звёзд, столкновениях галактик.

Нейтрино почти не взаимодействуют с материей — они пролетают сквозь планету, не задевая ни одного атома. Но изредка одна частица всё-таки сталкивается с молекулой воды во льду и порождает вспышку так называемого черенковского излучения — слабого голубого света, который и фиксируют сенсоры. Каждый день обсерватория собирает около терабайта данных. А в 2018 году именно IceCube впервые помог связать высокоэнергетические нейтрино с конкретным источником — далёким блазаром.

Брукхейвенская лаборатория и самая горячая температура на Земле

Если IceCube — про холод, то Брукхейвенская национальная лаборатория на Лонг-Айленде в Нью-Йорке — полная противоположность. Здесь находится Релятивистский коллайдер тяжёлых ионов (RHIC), который в 2012 году установил рекорд: температура около 4 триллионов градусов Цельсия. Это в 250 000 раз горячее, чем в центре Земли.

Такой жар возникает при столкновении ионов золота, разогнанных почти до скорости света. В результате на долю секунды появляется кварк-глюонная плазма — состояние материи, которое существовало в природе лишь в первые мгновения после Большого взрыва. По сути, учёные воссоздали «суп» из элементарных частиц, из которого когда-то родилась вся материя во Вселенной.

RHIC — второй по мощности коллайдер тяжёлых ионов после «>Большого адронного коллайдера в ЦЕРН. Но у него есть своя уникальная суперспособность: это единственная установка, где сталкивают поляризованные протоны, чтобы изучить, как протоны получают свой спин.

Пирамида у подножия Эвереста — самая высокая наземная лаборатория

В национальном парке Сагарматха в Непале, на высоте 5 050 метров над уровнем моря, стоит трёхэтажная пирамида из стали, стекла и алюминия. Это не храм и не памятник, а самая высокогорная наземная лаборатория в мире — Pyramid International Laboratory.

На такой высоте кислорода в воздухе примерно вдвое меньше, чем на уровне моря, поэтому людям так тяжело даётся подъём к Эвересту даже при хорошей подготовке. И работать физически тяжело, а любая простуда может перерасти в серьёзную проблему. Но именно поэтому здесь и нужна лаборатория: учёные изучают физиологию человека в условиях высокогорья, а также геологию, климат и окружающую среду.

Пирамида устроена компактно: на первых двух уровнях — лаборатории и склады, на третьем — телекоммуникационное оборудование и обработка данных. Интересно, что местные жители тоже пользуются телеком-оборудованием лаборатории — для них она стала не только научным объектом, но и практическим ориентиром.

Aquarius Reef Base — единственная подводная лаборатория в мире

В 60-х годах прошлого века подводных лабораторий было больше шестидесяти. Сегодня осталась ровно одна — Aquarius Reef Base у побережья Ки-Ларго во Флориде. Она лежит на глубине около 18 метров, рядом с коралловым рифом Конч-Риф, в национальном морском заповеднике Флорида-Кис.

Внутри есть шесть спальных мест, душ, туалет, компьютеры и даже окна с видом на подводный мир. Учёные живут и работают здесь по несколько дней или даже недель, используя технику насыщенного погружения — когда организм полностью адаптируется к давлению на глубине и дайвы могут длиться до 9 часов вместо обычных одного-двух. Aquarius часто сравнивают с подводной космической станцией.

В 2014 году океанограф Фабьен Кусто — внук легендарного Жака-Ива Кусто — провёл здесь 31 день с командой из пяти человек. За это время, по его оценкам, команда собрала объём данных, на сбор которого обычным способом ушло бы два года. Лаборатория пережила несколько ураганов и даже временное закрытие из-за сокращения бюджета, но сейчас принадлежит Международному университету Флориды и продолжает работу. А ещё здесь тренируются астронавты NASA — подводная среда неплохо имитирует условия невесомости.

ЦЕРН — лаборатория в подземных тоннелях на глубине 175 метров

Европейская организация по ядерным исследованиям (ЦЕРН), расположенная на границе Швейцарии и Франции недалеко от Женевы, занимает более 550 гектаров. Большой адронный коллайдер (БАК) — главная установка ЦЕРНа — находится в тоннеле на глубине 150 метров и протяжённостью 27 километров.

Здесь работают более 10 000 учёных и инженеров из 113 стран. Именно в ЦЕРН была открыта частица, предсказанная ещё полвека назад — бозон Хиггса, а ещё раньше здесь изобрели Всемирную паутину (World Wide Web). Кстати, Большой адронный коллайдер нужен не только для фундаментальной физики: БАК стал обогревателем для тысяч домов рядом с ЦЕРН.

С момента основания в 1954 году лаборатория выросла до масштабов небольшого города. В ЦЕРН сейчас планируют построить ещё один тоннель — в три раза длиннее нынешнего. Цель всего этого гигантизма проста: разобраться в природе Вселенной. Задача, под стать которой нужен и масштаб.

SNOLAB — самая глубокая подземная лаборатория в мире

В канадском Онтарио, внутри действующей никелевой шахты, на глубине 2 километра находится SNOLAB — самая глубокая подземная лаборатория на планете. Подземная площадь комплекса — 5 000 квадратных метров, плюс наземное здание поддержки ещё на 3 100 квадратных метров.

Зачем забираться так глубоко? Два километра горной породы работают как естественный фильтр: они блокируют космические лучи, которые на поверхности создают «шум» и мешают регистрировать редкие частицы. Это позволяет учёным искать тёмную материю — загадочную субстанцию, которая, по расчётам, составляет около четверти массы Вселенной, но до сих пор ни разу не была обнаружена напрямую. Чтобы понять глубокий космос, физикам иногда приходится спускаться в недра Земли.

Кроме тёмной материи, в SNOLAB изучают солнечные нейтрино низких энергий и ищут нейтрино от вспышек сверхновых. Интерес к лаборатории проявляют и специалисты по сейсмологии, геофизике и даже подземной биологии.

МКС — лаборатория на орбите Земли

Международная космическая станция — самая экстремальная лаборатория из всех. Она летит на высоте 330–435 километров над Землёй со средней скоростью около 28 000 км/ч. Размеры впечатляют: 108,5 метра в ширину и 72,8 метра в длину — это сопоставимо с футбольным полем.

На борту проводят эксперименты по биологии человека, физике, метеорологии и астрономии. Почти невесомая среда на станции — результат не «нулевой гравитации», как часто думают, а постоянного свободного падения: «>станция всё время «падает» вокруг Земли, просто двигается при этом достаточно быстро, чтобы не врезаться в поверхность.

С ноября 2000 года МКС непрерывно обитаема — это уже больше 25 лет постоянного присутствия людей в космосе. Станцию посещали астронавты из более чем 15 стран. Сейчас МКС планируют эксплуатировать до конца 2030 года, после чего её ждёт управляемый сход с орбиты и затопление в удалённом районе Тихого океана. На смену должны прийти коммерческие орбитальные станции.

Чтобы узнать что-то действительно важное о мире, иногда приходится уйти туда, где этот мир наименее приветлив. Подо льдом, под водой, под землёй или в вакууме — наука продолжает работать. И именно из таких мест нередко приходят открытия, которые потом меняют жизнь самых обычных людей на самой обычной поверхности Земли.

Сегодня, в век технологического прогресса, когда буквально каждую неделю совершаются научные прорывы, сложно представить, что некоторые привычные нам вещи считались безумными в прошлом.

Наука не стоит на месте. Вне зависимости от периода истории, человечество задавалось вопросами об окружающем мире. Даже присваивая природные явления божественным сущностям, человек искал ответы на вопросы. И чем больше мы узнавали, тем усерднее исследовали эти вопросы.

За все время существования человеческой цивилизации было совершено бесчисленно много открытий, которым предшествовали так называемые научные предсказания. И мы подобрали несколько самых безумных из них, которые рано или поздно были подтверждены наблюдениями либо опытами.

Земля — это сфера

Сложно представить, что некогда утверждение о том, что Земля круглая (грубо говоря), могло вызвать у кого-то сомнения. Хотя стоит оговориться, что и сегодня есть некоторые течения, заявляющее об обратном.

Идеи о сферичности Земли высказывали еще древнегреческие философы, например Пифагор, Платон, Аристотель и даже Архимед. Архимед предложил как наблюдательные, так и физические аргументы о сферичности Земли. В частности, он обратил внимание на округлую тень, отбрасываемую на Луну во время лунного затмения, и более высокое положение южных созвездий над горизонтом при движении на юг. Но, пожалуй, самое удивительное сделал Эратосфен.

Эратосфен жил в Александрии. Однажды он услышал от путешественников, что в Сиене, находящейся к югу от его родного города, в первый день лета Солнце в полдень поднимается прямо над головой. Эратосфен съездил в Сиену, чтобы увидеть это своими глазами. Однако в Александрии он обнаружил, что стены мусейона, в котором он работал, продолжают отбрасывать тень на землю и никуда не пропадают. Использовав разные углы теней в качестве основ для тригонометрических расчетов, Эратосфен подсчитал, что окружность Земли составляет около 250 тысяч стадий. Точное значение стадии сегодня не известно, но погрешность его расчетов составила всего 5-10%. Сделал он это примерно в 240 году до нашей эры.

Однако понадобилось более полутора тысяч лет, прежде чем португальский исследователь Фердинанд Магеллан продемонстрировал сферичность Земли во время экспедиции, начавшейся 10 августа 1519 года и завершившейся в 1522-м.

Земля — не центр Вселенной

Более чем за 400 лет мы свыклись с мыслью о том, что Земля не находится в центре Вселенной. Однако еще в XVI веке было принято считать иначе. В 1543 году Николай Коперник опубликовал свой труд «О вращении небесных сфер», в котором предположил, что и Земля, и другие планеты вращаются вокруг Солнца, а не наоборот, хотя саму теорию он разработал несколько ранее.

Современники астронома посчитали эту идею абсурдной. И устоялась она только спустя несколько поколений. Мало кто из ученых всерьез воспринимал идеи Коперника как реальное описание Вселенной.

В 1610 году Галилео Галилей с помощью своего телескопа предоставил доказательства гелиоцентрической теории Коперника. Это открытие стало настолько шокирующим для его современников, что они отказывались смотреть в телескоп.

Человек — это примат

Сегодня все знакомы с теорией Дарвина о происхождении видов. Чарльз Дарвин изначально был креационистом, но затем начал понимать важность всего разнообразия, которое он наблюдал во время путешествий. За последние 150 с лишним лет, со времени публикации «Происхождения видов», люди не перестали спорить об эволюции. Все дело в том, что эта теория противоречит мифам о создании каждой культуры.

Способность ценить и понимать природу, по идее, должна сделать человека чем-то особенным в этом мире. Между тем, по теории Дарвина, это всего лишь результат эволюции, а мы не более чем относительно недавняя вариация в отряде приматов. Возможно, у нас наблюдается большая склонность к абстрактному мышлению, чем у шимпанзе, но мы слабее горилл, не настолько проворны на деревьях, как орангутаны, а характер у нас хуже, чем у бонобо. И как бы горячо ни звучали споры о происхождении человека между представителями религиозного и научного миров, все, что мы узнали с тех пор, как Дарвин выдвинул эту идею — в биологии, геологии, генетике, палеонтологии и даже в химии и физике, — неуклонно ее поддерживает.

Все состоит из квантов

Идеи о том, что все вещество состоит из чего-то неделимого, как и многие другие гипотезы, восходят еще к древнегреческим философам, считавшим, что все состоит из атомов (от древнегреческого ἄτομος — «неделимый», «неразрезаемый»). Естественно, у современников Демокрита не было возможности проверить это экспериментально, но предсказание сыграло свою роль — и понятие «атом» закрепилось в философии, а позже и в науке.

На рубеже XIX и XX веков были открыты субатомные частицы. Именно тогда ученые поняли, что атом не неделим. Но что уж поделать, атом остался атомом. Новые частицы назвали квантами (от латинского quantus — «сколько»).

Макс Планк использовал слово «кванты» для описания частиц материи, электричества, газа и тепла в 1901 году. В 1905-м Альберт Эйнштейн предположил, что излучение существует в пространственно локализованных пакетах, которые он назвал «квантами света».

Сама концепция квантования теории излучения была открыта Максом Планком в 1900 году. Он изучал излучение от нагретых объектов (излучение черного тела). Предположив, что энергия распространяется сгустками, он, по сути, создал квантовую теорию. За это в 1920-м Планк был удостоен Нобелевской премии — «в знак признания услуг, которые он оказал развитию физики своим открытием квантов энергии». Однако стоит признать, что квантовая теория — это заслуга не одного ученого, как в случае с теорией эволюции Дарвина или гелиоцентричной моделью Коперника.

Тем не менее именно квантовая механика стала самой точной физической теорией из всех известных сегодня. Она описывает сильное, слабое и электромагнитные взаимодействия. Квантовая теория помогает понять, как происходят те или иные процессы на самых мелких масштабах. Даже сейчас, читая этот текст, вы получаете результат тщательной проработки и применения квантовой теории.

Гравитационные волны — рябь на ткани пространства-времени

В Общей теории относительности Альберт Эйнштейн предсказал, что масса фактически искажает пространство-время. Это было в 1916 году. Ученые давно наблюдали это посредством гравитационных линз. Однако непосредственное подтверждение было получено лишь спустя 100 лет после публикации самой известной теории Эйнштейна.

В 2016 году ученые из Калифорнийского технологического института впервые подтвердили наблюдение ряби на ткани пространства-времени, произошедшей в результате «катастрофического события в далекой Вселенной». Изначально событие было зарегистрировано 14 сентября 2015 года экспериментом LIGO. Как предположили исследователи, наблюдения указывали на слияние двух черных дыр, в результате которых образовалась более массивная и вращающаяся черная дыра. Это стало первым наблюдением гравитационных волн и подтверждением предсказания, выдвинутого теорией Эйнштейна.

Концерт на терменвоксе, реклама чипсов и подборка твитов. Что еще люди догадались отправить инопланетянам?

1. «Мир», «Ленин», «СССР»

Первыми, кто отправил сообщение в космос, были советские учёные. 19 ноября 1962 года из Центра дальней космической связи в Евпатории поступил радиосигнал на Венеру. Это было слово «Мир», закодированное азбукой Морзе. 24 ноября туда же отправились следующие сигналы — «Ленин» и «СССР».

Это послание не предназначалось инопланетянам, а было просто проверкой планетарного радара: сигнал отразился от поверхности Венеры и через 4 минуты вернулся на Землю. На сегодняшний день сообщение движется дальше в космосе по направлению к созвездию Весов.

2. Пластинки «Пионера»

Космические зонды NASA «Пионер-10» и «Пионер-11» запустили к Юпитеру и Сатурну в 1972–1973 годах. На случай, если однажды на них наткнутся внеземные цивилизации, астрономы Фрэнк Дональд, Карл Саган и его жена художница Линда Саган придумали сообщение, которое выгравировали на алюминиевых пластинах и закрепили на борту.

Справа изображены мужчина, женщина и корабль «Пионер», слева Солнце, от которого исходят лучи, обозначающие расстояния до ближайших пульсаров. Сверху показаны два атома водорода, а внизу — схема Солнечной системы.

Иллюстрация людей на пластинках подверглась критике. Одни считали, что женские половые органы, в отличие от мужских, нарисовали слишком схематично. Другие — что NASA отправляет в космос непристойные картинки. Смущало и то, что инопланетяне могут просто не понять сообщение: например, стрелка для них может оказаться бессмысленным символом, хотя для человека очевидно, что она обозначает направление.

3. Послание Аресибо

Спустя год после «Пионеров» Карл Саган и Фрэнсис Дрейк отправили радиосигнал к звёздному скоплению М13 из лаборатории Аресибо в Пуэрто-Рико.

В этой последовательности из 1679 двоичных чисел Саган и Дрейк зашифровали самую важную, на их взгляд, информацию о нашей планете. Это были числа от 1 до 10, формулы некоторых химических элементов и нуклеотидов ДНК, сведения о человеке и Солнечной системе и о радиотелескопе в Аресибо.

Проблема в том, что скопление М13 находится в 25 000 световых лет от нас — значит, ответ может достичь Земли не раньше 51 974 года. Вероятно, послание вообще пройдёт мимо адресата, потому что Вселенная за это время значительно сместится.

4. Золотые пластинки Voyager

На этом попытки Сагана и его коллег установить связь с космосом не закончились. В 1977 году он возглавил комиссию по подготовке золотых пластинок, которые отправили в космос на борту зондов Voyager‑1 и Voyager‑2. Предполагалось, что аппараты прослужат около пяти лет, но они работают по сей день и находятся далеко за пределами Солнечной системы.

На пластинках записаны звуки природы и людей — ветер и волны, гром, лай собаки, поцелуй. Ещё инопланетянам предлагают послушать произведения Баха, Бетховена, Моцарта и Стравинского, песню Chuck Berry — Johnny B. Goode (это её исполнял Марти Мак-Флай в фильме «Назад в будущее») и народную музыку разных стран — Индии, Перу, Японии, Мексики. Туда же вошли устные приветствия землян на 55 языках и 115 закодированных изображений жизни на Земле.

5. Cosmic Call

Cosmic Call, или «Космический зов», — это послание к девяти звёздам, похожим по характеристикам на Солнце. Его отправляли в 1999 и 2003 годах с помощью радиотелескопа РТ-70 под Евпаторией.

Если сообщения когда-то дойдут до получателей, им придётся расшифровать и изучить целую энциклопедию сведений по биологии, геологии, астрономии и другим наукам о Земле. К этому посланию, состоящему из 23 страниц, добавили 50 000 разных сообщений от всех желающих, кто заплатил за это от 15 до 60 долларов.

6. Детское послание

В 2001 году Евпаторийский планетный радар (так ещё называют радиотелескоп РТ-70) передал сообщения ещё к шести близлежащим звёздам солнечного типа. Проектом «Детского послания» руководил астроном Александр Зайцев, который разработал для него сложную трёхчастную структуру.

Первая часть радиопослания — «техническая», необходимая для того, чтобы инопланетяне могли обнаружить сигнал. Вторая поинтереснее: она представляет собой первый терменвокс-концерт для внеземных цивилизаций, который состоит из семи мелодий, включая произведения Бетховена, Рахманинова, Вивальди и «Калинку-малинку». Третья часть — цифровая: в ней зашифрованы рисунок — эмблема послания, текст приветствия от детей Земли и словарь понятий-образов с иллюстрациями.

Своих целей сообщения должны достичь между 2047 и 2070 годами.

7. Послание к звезде Альтаир

41 год назад японские астрономы из университета Хёго отправили послание к звезде Альтаир в созвездии Орла — 13 простых рисунков, изображающих развитие жизни на Земле. Альтаир и гипотетические планеты, вращающиеся вокруг неё, находятся на расстоянии всего в 16,7 световых лет от Земли. Если где-то там есть разумная цивилизация, мы могли бы получить ответ на сообщение ещё в 2023 году. Однако этого не произошло — кто знает, возможно, учёные просто столкнулись с гостингом со стороны инопланетян.

8. Реклама чипсов

В 2008 году компания Doritos запустила в космос рекламу. Шесть часов подряд видеоролик, закодированный в единицы и нули, транслировался в Солнечную систему в созвездии Большой Медведицы. Сообщение передали с помощью мощных радаров Европейской космической станции за Полярным кругом.

Ролик для трансляции инопланетянам выбрали голосованием: свой вариант 30-секундного видео мог предложить любой желающий. Руководитель проекта Doritos Broadcast отметил, что не удивится, если пришельцы после высадки на Землю первым делом потребуют пакетик чипсов.

9. Твиты

В 1977 году радиотелескоп «Большое ухо» в Университете штата Огайо зафиксировал странный сигнал. Он пришёл на Землю со стороны созвездия Стрельца, был необычайно сильным и длился больше минуты. Астроном Джерри Эман первым обнаружил аномалии в распечатке сигнала и настолько удивился, что обвёл его на бумаге красной ручкой, подписав “Wow!”.

Это единственное вероятное сообщение нам от внеземных цивилизаций. Правда, в 2022 году учёные провели наблюдение за звездой, которая считалась главным кандидатом на роль источника сигнала Wow!, и не обнаружили рядом с ней никаких сигналов искусственного происхождения.

Тем не менее человечество успело отправить ответ. Спустя ровно 35 лет, в 2012 году, в направлении источника послали 10 000 сообщений из Twitter с хештегом #ChasingUFOs и устные послания от знаменитостей.

10. Песня The Beatles

В 2008 году песню Across the Universe («Сквозь вселенную») группы The Beatles отправили к Полярной звезде из радио обсерватории NASA в Мадриде. Эта акция была приурочена к 40-летию с момента записи композиции и 50-летнему юбилею NASA. Но вряд ли внеземные цивилизации получат это сообщение и послушают трек — существование жизни рядом со сверхгигантом Полярной звездой маловероятно.

Большинство творческих людей работают за низкую плату. Несмотря на нестабильный финансовый характер искусства, они продолжают заниматься своим делом, якобы жертвуя денежной компенсацией ради более значимой награды – творческой свободы. Но что, если художники на самом деле физиологически запрограммированы на игнорирование денег? Такие выводы пришли из нового исследования, проведённого в Германии.

Исследовательской группой руководил доктор Роберто Гойя-Мальдонадо, возглавляющий отделение нейробиологии и визуализации в лаборатории психиатрии Медицинского центра Гёттингенского университета. Учёные наблюдали за группами людей творческих и нетворческих профессий, фиксируя активность в тех частях мозга, которые производят дофамин – вещество, доставляющее приливы волнения, часто связанного с сексом, наркотиками и азартными играми, – когда их вознаграждали деньгами.

Стоит отметить, что размер выборки исследования довольно невелик. В эксперименте участвовали двадцать четыре человека, двенадцать из которых работают в сфере искусства: актёры, художники, скульпторы, музыканты, фотографы. Во второй группе были: страховой агент, стоматолог, бизнес-администратор, инженер и представители других нетворческих профессий.

Каждый участник надел комплект очков, которые показывали серию квадратов разных цветов. Когда появлялся зелёный квадрат, они могли выбирать его с помощью кнопки и получать деньги (до 30 долларов). Им также предложили выбирать другие цвета, но без денежного вознаграждения.

Пока испытуемые проходили тест, исследователи сканировали активность их мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ). Обнаружилось, что творческие люди показали значительно меньшую активацию в вентральном стриатуме, части «системы вознаграждения» мозга, когда выбирали «денежные» зелёные квадраты по сравнению с нехудожниками.

Сканирование мозга в ходе изучения дофаминергической системы вознаграждения художников и нехудожников в новом исследовании «Реактивность системы вознаграждения у художников при принятии и отказе от денежных вознаграждений» в журнале Creativity Research Journal.

Во втором тесте исследователи обнаружили, что люди творческих профессий показали большую активацию в другой части мозга, связанной с допамином (префронтальная кора), когда им сказали отказаться от зелёных квадратов. Другими словами, мозг творческих людей положительно реагирует на процесс, а не на материальный результат и они лучше работают, когда знают, что им не заплатят.

В целом наши результаты указывают на существование отдельных нейронных черт в дофаминергической системе вознаграждения художников, которые меньше склонны реагировать на денежное вознаграждение, – пишут исследователи.

История естествознания полна экспериментов, заслуживающих названия странных. Описанная ниже десятка выбрана целиком на вкус автора, с которым можно не соглашаться. Одни из опытов, попавших в эту подборку, закончились ничем. Другие привели к появлению новых отраслей науки. Есть эксперименты, начатые много лет назад, но не оконченные до сих пор.

1. Прыжки Ньютона

В детстве Исаак Ньютон (1643–1727) рос довольно хилым и болезненным мальчиком. В играх на свежем воздухе он обычно отставал от сверстников.

Третьего сентября 1658 года умер Оливер Кромвель, английский революционер, ненадолго ставший полновластным правителем страны. В этот день над Англией пронёсся необычайно сильный ветер. Народ говорил: это сам дьявол прилетал за душой узурпатора! Но в местечке Грэнтем, где в то время жил Ньютон, дети затеяли состязание по прыжкам в длину. Заметив, что прыгать лучше по ветру, чем против него, Исаак обскакал всех соперников.

Позже он занялся опытами: записал, на сколько футов удаётся прыгнуть по ветру, на сколько — против ветра и на какую дальность он может прыгнуть в безветренный день. Так он получил представление о силе ветра, выраженной в футах. Уже став знаменитым учёным, он говорил, что считает эти прыжки своими первыми экспериментами.

Ньютон известен как великий физик, но его первый эксперимент можно отнести скорее к метеорологии.

2. Концерт на рельсах

Был и обратный случай: метеоролог провёл эксперимент, доказавший справедливость одной физической гипотезы.

Австралийский физик Христиан Доплер в 1842 году выдвинул и теоретически обосновал предположение о том, что частота световых и звуковых колебаний должна меняться для наблюдателя в зависимости от того, движется ли источник света либо звука от наблюдателя или к нему.

В 1845 году голландский метеоролог Христофор Бейс-Баллот решил проверить гипотезу Доплера. Он нанял паровоз с грузовой платформой, посадил на платформу двух трубачей и попросил их держать ноту соль (два трубача были нужны для того, чтобы один из них мог набирать воздух, пока другой тянет ноту, и таким образом звук не прерывался).

На перроне одного полустанка между Утрехтом и Амстердамом метеоролог разместил нескольких музыкантов без инструментов, но с абсолютным музыкальным слухом. После чего паровоз стал с разной скоростью таскать платформу с трубачами мимо перрона со слушателями, а те отмечали, какую ноту слышат. Потом наблюдателей заставили ездить, а трубачи играли, стоя на перроне. Опыты продолжались два дня, в результате стало ясно, что Доплер прав.

Кстати, позже Бейс-Баллот основал голландскую метеослужбу, сформулировал закон своего имени (если в Северном полушарии стать спиной к ветру, то область низкого давления будет от вас по левую руку) и стал иностранным членом-корреспондентом Петербургской академии наук.

3. Наука, родившаяся за чашкой чая

Один из основателей биометрии (математической статистики для обработки результатов биологических экспериментов) английский ботаник Роберт Фишер работал в 1910–1914 годах на агробиологической станции близ Лондона.

Коллектив сотрудников состоял из одних мужчин, но однажды на работу приняли женщину, специалистку по водорослям. Ради неё решено было учредить в общей комнате файф-о-клоки. На первом же чаепитии зашёл спор на извечную для Англии тему: что правильнее — добавлять молоко в чай или наливать чай в чашку, где уже есть молоко? Некоторые скептики стали говорить, что при одинаковой пропорции никакой разницы во вкусе напитка не будет, но Мюриэль Бристоль, новая сотрудница, утверждала, что легко отличит «неправильный» чай (английские аристократы считают правильным доливать молоко в чай, а не наоборот).

В соседней комнате приготовили при участии штатного химика разными способами несколько чашек чаю, и леди Мюриэль показала тонкость своего вкуса. А Фишер задумался: сколько раз надо повторить опыт, чтобы результат можно было считать достоверным? Ведь если чашек было бы всего две, угадать метод приготовления вполне можно было чисто случайно. Если три или четыре — случайность тоже могла бы сыграть роль…

Из этих размышлений родилась классическая книга «Статистические методы для научных сотрудников», опубликованная в 1925 году. Методы Фишера биологи и медики используют до сих пор.

Заметим, что Мюриэль Бристоль, по воспоминаниям одного из участников чаепития, правильно определила все чашки.

Кстати, причина того, почему в английском высшем свете принято доливать молоко в чай, а не наоборот, связана с физическим явлением. Знать всегда пила чай из фарфора, который может лопнуть, если сначала налить в чашку холодное молоко, а потом добавить горячий чай. Простые же англичане пили чай из фаянсовых или оловянных кружек, не опасаясь за их целость.

4. Домашний Маугли

В 1931 году необычный эксперимент провела семья американских биологов — Уинтроп и Люэлла Келлог. Прочитав статью о печальной судьбе детей, росших среди животных — волков или обезьян, биологи задумались: а что, если сделать наоборот — попытаться воспитать обезьяньего детёныша в человеческой семье? Не приблизится ли он к человеку?

Сначала учёные хотели переселиться со своим маленьким сыном Доналдом на Суматру, где нетрудно было бы среди орангутанов найти компаньона для Доналда, но на это не хватило денег. Однако Йельский центр по изучению человекоподобных обезьян одолжил им маленькую самку шимпанзе, которую звали Гуа. Ей было семь месяцев, а Доналду — 10.

Супруги Келлог знали, что почти за 20 лет до их эксперимента русская исследовательница Надежда Ладыгина уже пыталась воспитывать, как воспитывают детей, годовалого шимпанзёнка и за три года не добилась успехов в «очеловечивании». Но Ладыгина проводила опыт без участия детей, и Келлоги надеялись, что совместное воспитание с их сыном даст другие результаты. К тому же нельзя было исключить, что годовалый возраст уже поздноват для «перевоспитания».

Гуа приняли в семью и стали воспитывать наравне с Доналдом. Друг другу они понравились и вскоре стали неразлучны. Экспериментаторы записывали каждую деталь: Доналду нравится запах духов, Гуа его не любит. Проводили опыты: кто быстрее догадается, как с помощью палки добыть печенье, подвешенное к потолку посреди комнаты на нитке? А если завязать мальчику и обезьянке глаза и позвать их по имени, кто лучше определит направление, откуда идёт звук? В обоих тестах победила Гуа. Зато когда Доналду дали карандаш и бумагу, он сам начал что-то карябать на листе, а обезьянку пришлось учить, что можно делать с карандашом.

Попытки приблизить обезьяну к человеку под влиянием воспитания оказались скорее неудачными. Хотя Гуа часто передвигалась на двух ногах и научилась есть ложкой, даже стала немножко понимать человеческую речь, она приходила в замешательство, когда знакомые люди появлялись в другой одежде, её не удалось научить выговаривать хотя бы одно слово — «папа» и она, в отличие от Доналда, не смогла освоить простенькую игру типа наших «ладушек».

Однако эксперимент пришлось прервать, когда выяснилось, что к 19 месяцам и Дональд не блистал красноречием — он освоил всего три слова. И что ещё хуже, желание поесть он стал выражать типичным обезьяньим звуком вроде взлаивания. Родители испугались, что постепенно мальчик опустится на четвереньки, а человечий язык так и не освоит. И Гуа отослали обратно в питомник.

5. Глаза Дальтона

Речь пойдёт об эксперименте, проведённом по просьбе экспериментатора после его смерти.

Английский учёный Джон Дальтон (1766–1844) памятен нам в основном своими открытиями в области физики и химии, а также первым описанием врождённого недостатка зрения — дальтонизма, при котором нарушено распознавание цветов.

Сам Дальтон заметил, что страдает этим недостатком, только после того, как в 1790 году увлёкся ботаникой и оказалось, что ему трудно разобраться в ботанических монографиях и определителях. Когда в тексте шла речь о белых или жёлтых цветках, он не испытывал затруднений, но если цветки описывались как пурпурные, розовые или тёмно-красные, все они казались Дальтону неотличимыми от синих. Нередко, определяя растение по описанию в книге, учёному приходилось спрашивать у кого-нибудь: это голубой или розовый цветок? Окружающие думали, что он шутит. Дальтона понимал только его брат, обладавший тем же наследственным дефектом.

Сам Дальтон, сравнивая своё цветовосприятие с видением цветов друзьями и знакомыми, решил, что в его глазах имеется какой-то синий светофильтр. И завещал своему лаборанту после смерти извлечь его глаза и проверить, не окрашено ли в голубоватый цвет так называемое стекловидное тело — студенистая масса, заполняющая глазное яблоко?

Лаборант выполнил завещание учёного и не нашёл в его глазах ничего особенного. Он предположил, что у Дальтона, возможно, было что-то не в порядке со зрительными нервами.

Глаза Дальтона сохранились в банке со спиртом в Манчестерском литературно-философском обществе, и уже в наше время, в 1995 году, генетики выделили и исследовали ДНК из сетчатки. Как и следовало ожидать, в ней обнаружились гены дальтонизма.

Нельзя не упомянуть ещё о двух крайне странных опытах с органами зрения человека. Исаак Ньютон, вырезав из слоновой кости тонкий изогнутый зонд, запускал его себе в глаз и давил им на заднюю сторону глазного яблока. При этом в глазу возникали цветные вспышки и круги, из чего великий физик сделал вывод, что мы видим окружающий мир потому, что свет оказывает давление на сетчатку. В 1928 году один из пионеров телевидения, английский изобретатель Джон Бэйрд, пытался использовать человеческий глаз в качестве передающей камеры, но, естественно, потерпел неудачу.

6. Неужели Земля — шар?

Редкий пример эксперимента в географии, которая вообще-то не является экспериментальной наукой.

Выдающийся английский биолог-эволюционист, соратник Дарвина — Альфред Рассел Уоллес был активным борцом против лженауки и всяческих суеверий.

В январе 1870 года Уоллес прочитал в одном научном журнале объявление, податель которого предлагал спор на 500 фунтов стерлингов тому, кто возьмётся наглядно доказать шарообразность Земли и «продемонстрирует способом, понятным каждому разумному человеку, выпуклую железную дорогу, реку, канал или озеро». Спор предлагал некий Джон Хэмден, автор книги, доказывавшей, что Земля на самом деле — плоский диск.

Уоллес решил принять вызов и для демонстрации закруглённости Земли выбрал прямолинейный отрезок канала длиной шесть миль. В начале и в конце отрезка стояли два моста. На одном из них Уоллес установил строго горизонтально 50-кратный телескоп с нитями визира в окуляре. Посреди канала, на расстоянии трёх миль от каждого моста, он поставил высокую вешку с чёрным кружком на ней. На другой мост навесил доску с горизонтальной чёрной полосой. Высота над водой телескопа, чёрного кружка и чёрной полосы была совершенно одинаковой.

Если Земля (и вода в канале) плоская, чёрная полоса и чёрный кружок должны совпасть в окуляре телескопа. Если же поверхность воды выпуклая, повторяет выпуклость Земли, то чёрный кружок должен оказаться выше полосы. Так и получилось. Причём размер расхождения хорошо совпадал с расчётным, выведенным из известного радиуса нашей планеты.

Однако Хэмден отказался даже посмотреть в телескоп, прислав для этого своего секретаря. А секретарь заверил собравшихся, что обе метки находятся на одном уровне. Если некоторое расхождение и наблюдается, то это связано с аберрациями линз телескопа.

Последовал многолетний судебный процесс, в результате которого Хэмдена всё же заставили выплатить 500 фунтов, но Уоллес потратил на судебные издержки значительно больше.

7 и 8. Два самых долгих эксперимента

Возможно, самый длительный эксперимент мира начат 130 лет назад (см. «Наука и жизнь» № 7, 2001 г.) и пока не закончен. Американский ботаник У. Дж. Бил в 1879 году закопал в землю 20 бутылок с семенами распространённых сорняков. С тех пор периодически (сначала каждые пять, потом десять, а ещё позже — каждые двадцать лет) учёные выкапывают одну бутылку и проверяют семена на всхожесть. Некоторые особо стойкие сорняки прорастают до сих пор. Следующую бутылку должны достать весной 2020 года.

Самый длительный физический эксперимент начал в университете австралийского города Брисбена профессор Томас Парнелл. В 1927 году он поместил в укреплённую на штативе стеклянную воронку кусок твёрдой смолы — вара, который по молекулярным свойствам является жидкостью, хотя и очень вязкой. Затем Парнелл нагрел воронку, чтобы вар слегка расплавился и затёк в носик воронки. В 1938 году первая капля смолы упала в подставленный Парнеллом лабораторный стакан. Вторая упала в 1947 году. Осенью 1948 года профессор скончался, и наблюдение за воронкой продолжили его ученики. С тех пор капли падали в 1954, 1962, 1970, 1979, 1988 и 2000 годах.

Периодичность падения капель в последние десятилетия замедлилась из-за того, что в лаборатории смонтировали кондиционер и стало холоднее. Любопытно, что ни разу капля не падала в присутствии кого-либо из наблюдателей. И даже когда в 2000 году перед воронкой смонтировали веб-камеру для передачи изображения в интернет, в момент падения восьмой и на сегодня последней капли камера отказала!

Опыт ещё далёк от завершения, но уже ясно, что вар в сто миллионов раз более вязок, чем вода.

9. Биосфера-2

Это самый масштабный эксперимент из попавших в наш произвольный список. Решено было сделать действующую модель земной биосферы.

В 1985 году более двухсот американских учёных и инженеров объединились для того, чтобы построить в пустыне Сонора (штат Аризона) огромное стеклянное здание с образцами земной флоры и фауны. Планировали герметически закрыть здание от любых поступлений посторонних веществ и энергии (кроме энергии солнечного света) и поселить здесь на два года команду из восьми добровольцев, которых сразу прозвали «бионавтами».

Эксперимент должен был способствовать изучению связей в естественной биосфере и проверить возможность длительного существования людей в замкнутой системе, например при дальних космических полётах. Поставлять кислород должны были растения; вода, как рассчитывали, будет обеспечиваться естественным круговоротом и процессами биологического самоочищения, пища — растениями и животными.

Внутренняя площадь здания (1,3 га) делилась на три основные части. В первой разместились образцы пяти характерных экосистем Земли: участок тропического леса, «океан» (бассейн с солёной водой), пустыня, саванна (с протекающей через неё «рекой») и болото. Во всех этих частях поселили отобранных ботаниками и зоологами представителей флоры и фауны.

Вторую часть здания отвели системам жизнеобеспечения: четверть гектара для выращивания съедобных растений (139 видов, считая тропические фрукты из «леса»), бассейны для рыбы (взяли тиляпию, как неприхотливый, быстро растущий и вкусный вид) и отсек биологической очистки сточных вод. Наконец, имелись жилые отсеки для «бионавтов» (каждому — 33 квадратных метра с общей столовой и гостиной). Солнечные батареи обеспечивали электроэнергию для компьютеров и ночного освещения.

В конце сентября 1991 года восемь человек «замуровались» в стеклянной оранжерее. И вскоре начались проблемы. Погода оказалась необычайно облачной, фотосинтез шёл слабее нормы. К тому же в почве размножились бактерии, потребляющие кислород, и за 16 месяцев его содержание в воздухе снизилось с нормальных 21% до 14%. Пришлось добавлять кислород извне, из баллонов.

Урожаи съедобных растений оказались ниже расчётных, население «Биосферы-2» постоянно голодало (хотя уже в ноябре пришлось вскрыть продуктовый НЗ, за два года опыта средняя потеря веса составила 13%). Исчезли заселённые насекомые-опылители (вообще вымерло от 15 до 30% видов), зато размножились тараканы, которых никто не заселял. «Бионавты» всё же худо-бедно смогли просидеть в заточении намеченные два года, но в целом эксперимент оказался неудачным. Впрочем, он лишний раз показал, насколько тонки и уязвимы механизмы биосферы, обеспечивающие нашу жизнь.

Гигантское сооружение используется сейчас для отдельных опытов с животными и растениями.

10. Сжигание алмаза

В наше время уже никого не удивляют опыты дорогостоящие и требующие огромных экспериментальных установок. Однако 250 лет назад это было в новинку, поэтому смотреть на поразительные опыты великого французского химика Антуана Лорана Лавуазье сходились толпы народа (тем более что опыты проходили на свежем воздухе, в саду около Лувра).

Лавуазье исследовал поведение разных веществ при высоких температурах, для чего построил гигантскую установку с двумя линзами, концентрировавшими солнечный свет. Изготовить собирательную линзу диаметром 130 сантиметров и сейчас задача нетривиальная, а в 1772 году это было просто невозможно. Но оптики нашли выход: сделали два круглых вогнутых стекла, спаяли их и в промежуток между ними налили 130 литров спирта. Толщина такой линзы в центре составляла 16 сантиметров.

Вторая линза, помогавшая собрать лучи ещё сильнее, была раза в два меньше, и её изготовили обычным способом — шлифованием стеклянной отливки. Эту оптику установили на огромной специальной платформе. Продуманная система рычагов, винтов и колёс позволяла наводить линзы на Солнце. Участники опыта были в закопчённых очках.

В фокус системы Лавуазье помещал различные минералы и металлы: песчаник, кварц, цинк, олово, каменный уголь, алмаз, платину и золото. Он отметил, что в герметически запаянном стеклянном сосуде с вакуумом алмаз при нагревании обугливается, а на воздухе сгорает, полностью исчезая. Опыты обошлись в тысячи золотых ливров.