Кафедра Ваннаха: Возвращение малой науки? Михаил Ваннах

Кафедра Ваннаха: Возвращение малой науки?

Михаил Ваннах

Опубликовано 17 октября 2012 года

Одной из парадигм современного естествознания наверняка можно считать представление о Большой Науке. Дорогостоящие приборы, большие коллективы, всякие там коллайдеры и орбитальные телескопы, в борьбе за время на которых разумные и учёные обезьяны вволю могут проявить навыки, унаследованные от предков, боровшихся за большую пайку бананов в стае... А одинокие учёные — вроде Галилея с его перевернувшей картину Мироздания свинцовой трубой — навсегда остались в прошлом. «Астрономия стала превращаться, на полвека позднее физики, в Большую Науку, в которой многочисленные коллективы работают на гигантских установках», — так сказано в книге Ю.Н. Ефремова «Вглубь Вселенной», вышедшей уже пятью изданиями (сам же Юрий Николаевич отметил этой весной 75-летие).

Но единственный ли это тренд? Не подсунет ли технология сюрпризы? Ну, как лучше всего можно охарактеризовать минувший век? Наверное, всё же — атомным... Ракетная техника была лишь средством доставки ядерных боеприпасов. Ракеты индустриальной эпохи в безъядерном снаряжении были крайне малоэффективны, что показали гитлеровские V-2 и саддамовские SCUD. (Управляемое оружие первой Войны в Заливе в большей степени принадлежало веку следующему, информационному — ну, как согласно Анне Андреевне настоящим началом ХХ века был год четырнадцатый).

Ну а с чего начался атомный век? Да, пожалуй, с опытов Резерфорда. Никаких километровых тоннелей, никаких гигантских магнитов. Всё скромно даже по сравнению с тогдашними метровыми и тридцатидюймовыми рефракторами. Экран с покрытием из сернистого цинка. Свинцовая коробка с источником альфа-частиц. Кусочек фольги — правда, золотой, родственной листикам сусального золота, использовавшимся для украшения грецких орехов на рождественской ёлке. И именно этот простейший прибор дал возможность заглянуть вглубь вещества, сформировать модель атома Бора, от которой много чего пошло дальше... Возможно ли нынче такое?

У писателя-фантаста советской поры Валентины Журавлёвой (1933-2004) был рассказ «Звёздная симфония» (1958). Героиня его, барышня-астроном, принимала передачу от разумных существ из системы Проциона. Методом передачи было введение в спектр излучения звезды дополнительных линий различных элементов, а инструментом приёма — «самый большой в Союзе любительский телескоп... Зеркало диаметром в двадцать восемь сантиметров». Стоял этот прибор на крыше многоэтажного московского дома. Недавно переведённого с печного отопления на центральное, что существенно улучшало локальный астроклимат...

А недавно прошло сообщение о куда менее сенсационной, но (на сторонний взгляд) вполне серьёзной научной работе, выполненной на инструменте аналогичного калибра. Грек Эммануэль Кардасис выпустил первый любительский атлас альбедо спутника Юпитера — Ганимеда. (Работа анонсирована на Европейском планетологическом конгрессе в Мадриде.) Любознательный эллин при помощи камеры, установленной на одиннадцатидюймовом телескопе, вёл видеосъёмку юпитерианской луны, выбирая из полученного массива информации кадры, полученные в моменты спокойной атмосферы (эдакая домашняя версия спекл-интерферометрии, бытующей в большой астрономии...) Дальше изображения совмещались и выравнивались с помощью доступного в Сети бесплатного программного обеспечения. Результаты прекрасно сошлись с профессиональными наблюдениями на крупных приборах — наблюдались борозда Фригия и регион Николсон. Имеют ли такие наблюдения научную ценность, вопрос другой. Но очевидно, что появляется технологическая возможность наблюдать с минимальными издержками куда более широкий круг небесных тел, чем это могут делать профессиональные инструменты, хоть и с худшим качеством. Подобно тому, как любители традиционно обнаруживали новые звёзды и кометы...

Необходимые для этого приборы не то чтоб совсем уж дёшевы, но и дорогими их не назовёшь. Зеркально-линзовый одиннадцатидюймовый телескоп (у героини рассказа Журавлёвой явно был «ньютон», зеркало которого она шлифовала полгода) с компьютерным управлением начинается от трёх килобаксов (цена не очень дорогого дробовичка, который в оружейном сейфе в одиночестве не живёт, сравнивать с байком от Harley-Davidson или со спортивным авто даже и неприлично...).

Для регистрации изображений вполне применимы обычные цифровые зеркалки, чувствительность матриц которых весьма высока. Традиционно любители астрономии самостоятельно дорабатывали их, снимая инфракрасный фильтр. Операция не самая сложная, но человеку, не возящемуся регулярно с прецизионной оптикой и электроникой, лучше этим не баловаться. Впрочем, теперь можно обойтись без неё: фирма Canon пошла навстречу любителям астрономии и выпустила модель зеркалки Canon EOS 60Da. Инфракрасный фильтр в ней штатно снят, и камера особо чувствительна к линии альфа Бальмеровской серии спектра водорода. Цена — около двух тысяч долларов. Дороже, чем базовая модель, но таковы уж издержки мелкой серийности. Стоил же когда-то наган солдатской, без самовзвода, модели, дороже, чем полноценный «офицерский». И в недавние времена, когда GPS был запрещён ко ввозу в Россию, с машин систему навигации перед отправкой местным дистрибьюторам снимали, что увеличивало их цену. У кустаря-оптика камера без лишней детали была бы дешевле, но цена оказалась бы по карману разве что трамвайному магнату или Императору Всероссийскому...

Научная ценность наблюдений, ведущихся с помощью такой техники, — вопрос отдельный. Может быть, они применимы лишь для выработки навыков у студентов и научных сотрудников младшего возраста. А может, они могут позволить получить ответы на правильно сформулированные вопросы о сути Мироздания. Ну как Резерфорд использовал любимый тогдашними сантехниками свинец и вполне рождественско-праздничные вещички. Ведь кроме вышеописанной золотой фольги для рождественских украшений детские игрушки начала прошлого века включали в себя и сцинтиллятор. Шарик с увеличительным стеклышком; в нём экран из сернистого цинка или чего-то подобного да микроисточник альфа-частиц. Фотоны, выбиваемые из экрана, создавали иллюзию небес взрывающегося шарового скопления... (До хиросимско-фукусимских страхов и «бегства от атома» было ещё далеко — источник излучения в детской игрушке никого не пугал.)

То есть — идут два параллельных процесса. С одной стороны, специализированные научные приборы становятся всё более дорогими и редкими. С другой — технология, подгоняемая неумолимыми законами рынка, приводит к появлению продукции, которую можно использовать для научных исследований. Скажем, вычислительные мощности ныне доступны в немыслимых для недавнего прошлого объёмах. Объём запечатлеваемой видео- и фотоинформации также фантастически возрос со времён светочувствительных плёнок. Возможности компьютерного проектирования и производства позволяют получать по приемлемым ценам оптику весьма высокого качества. К этому добавляются и антибликовые нанокристаллические покрытия — не надо смеяться, уважаемые читатели, я про Nano Crystal Coat со сверхнизким показателем преломления, применяемое в объективах Nikkor...

Вот пример из книги 1980 года — П.В. Щеглов, «Проблемы оптической астрономии». На странице 128 читаем: "Астрономический негатив размером 35х35 см содержит 2 * 10⁸ элементарных приёмника излучения, каждый из которых может иметь несколько сотен градаций яркости. Если измерительный прибор работает со скоростью одного элемента в секунду, то полное измерение такого негатива займёт 64 года его непрерывной работы". Так. Вот довольно синхронно выпущены два бюджетно-полноматричных фотоаппарата: Nikon D600, который уже несколько недель стоит на полке ближайшего магазина, и ожидаемый к концу года Canon EOS 6D. CMOS-матрицы имеют 24,3 мегапикселя у Nikon и 20,2 мегапикселя у Canon. Зато у Canon выше чувствительность — она растягивается до 102 400 единиц против 25 600 у Nikon. 4,5 кадра в секунду у Canon и 5,5 у Nikon. Вот так. Три десятка лет назад речь шла о десятках лет работы профессионального инструмента, а сейчас — половина десятка кадра в секунду у любительской модели... (Конечно, речь тут идёт именно о прогрессе в обработке информации — альтернативой большой апертуре может быть только ещё большая апертура, недаром же в обычной, земной фотографии сохраняются камеры с двойным растяжением меха, хоть и обзаведшиеся цифровыми задниками.)

И может быть, что эти продукты массовых технологий могут быть применены в целях совершенно серьёзного научного исследования. Надо только сообразить: как?

К оглавлению