Прошли ли времена Архимеда?

...Легенда гласит, что было это в III веке до нашей эры, то есть более двух тысяч лет тому назад. Царю греческого города Сиракуз Гиерону ювелиры изготовили золотую корону. Царь заплатил мастерам за работу и, кроме того, приказал отвесить им столько чистого золота, сколько весила сама корона, И тут сомнения закрались в его сердце.

А что, если ювелиры смошенничали и добавили в драгоценное золото значительно менее ценное серебро? Плакали тогда денежки!

Гиерон вызвал к себе самого ученого из своих подданных - знаменитого механика Архимеда. Говорили, что по силе мысли ему нет равных. Он конструировал военные и строительные машины, изобрел устройство для подъема воды на поля, хитроумно соединял рычаги и полиспасты и получал огромный выигрыш в силе. Однажды на глазах тысяч сограждан, взявшись за конец каната полиспаста, он спокойным движением руки заставил сдвинуться огромный корабль, извлеченный на сушу. Из уст в уста передавали якобы сказанную им гордую фразу: "Дайте мне место, на которое я мог бы встать, и я сдвину Землю!"

Вот этому-то человеку и задал Гиерон хитрую задачу: определить, из чистого ли золота изготовлена его новая корона.

В те времена не было ни пробирок, ни реактивов, ни самого метода химического анализа. К тому же ювелиры могли поместить менее ценный металл в глубь массивного тела короны, а одним из условий, поставленных царем, было не разрушать создания ювелиров. Надо было суметь заглянуть сквозь толщу металла в его внутреннюю часть. Надо было различить среди молекул золота молекулы серебра.

В наше время с такой задачей справился бы любой семиклассник. Он взвесил бы корону, затем, опустив ее в воду, по подъему уровня узнал объем металла и, разделив первую цифру на вторую, получил удельный нес. Если бы он оказался меньше, чем у чистого золота, юноша уличил бы ювелиров в мошенничестве. Произведя еще несколько вычислений, он смог бы установить и количество примешанного к золоту серебра.

Но во времена Архимеда еще не было не только таблиц удельных весов, но и самого этого понятия. И в течение нескольких недель напряженно и непрерывно размышлял он над хитроумной задачей.

Решение будто пришло неожиданно. Архимед принимал ванну и внезапно обратил внимание на давно привычное ощущение: кажущуюся потерю веса собственного тела при его погружении в воду. Легенда рассказывает, что ученый выскочил из ванны и побежал по улицам Сиракуз, крича: "Эврика!", что означает в переводе: "Нашел!" Легенда, конечно, не достоверная история.

Архимед решил поставленную задачу, открыв знаменитый закон, носящий и поныне его имя: тело, погруженное в жидкость, испытывает выталкивающую силу, равную весу жидкости в объеме этого тела. Этот закон позволил потомкам Архимеда решить бесчисленное количество задач, посложнее предложенной Гиероном. В частности, на нем основаны расчеты всевозможных судов - от прогулочного катера до океанского лайнера.

Зачем мы все это рассказываем? О ванне Архимеда написаны ведь уже целые фолианты, история с золотой короной Гиерона тоже широко известна.

Верно, никакого откровения здесь нет.

Но завели мы этот разговор не затем вовсе, чтобы еще раз напомнить хорошо известные вещи, а для того только, чтобы поспорить с людьми, которые сегодня, бывает, еще завидуют и печалятся: "Эх, легко же было жить во времена Архимеда или хотя бы Ньютона! Как просто тогда было открывать великие законы! Они лежали на самой поверхности явлений. Пошел в ванну - и, пожалуйста, -- открытие, которое на тысячелетия сделает бессмертным твое имя. Гуляешь по саду - и хлоп! - закон всемирного тяготения тебе яблоком на блюдечке преподносит природа! Как жаль, что миновали времена Архимеда!"

А действительно ли миновали времена Архимеда? Под этим термином мы понимаем время, когда открытия можно было делать, располагая минимальными средствами для эксперимента, так сказать, в домашней лаборатории.

- Да, - говорит известный американский физик Роберт Вуд, - эти времена миновали навсегда. Неоткрытые законы природы скрываются ныне за седьмым знаком после нуля целых!

Этим самым он хотел подчеркнуть, что только тончайший эксперимент с использованием точнейшей аппаратуры, позволяющей производить те или иные измерения с точностью до миллионных долей, может открыть в наше время новое.

Роберт Вуд и был таким волшебником лаборатории, прославившимся точностью и изяществом своих опытов. Лишь немногие ученые-экспериментаторы, такие, как русский физик Лебедев, "взвесивший свет", измеривший давление луча света, могли соперничать с ним в этом. Но...

Но Вуд сам неоднократно находил простейшие нехоженые пути при решении тех или иных вопросов.

Однажды ему понадобилась тонкая, чрезвычайно ровная пластинка каменной соли. Фирма, которая могла ее изготовить обычным методом - шлифовкой, полировкой, - требовала довольно значительную сумму и несколько недель времени. Вуд изготовил ее за десять минут, не вставая со стула, погружая грубую пластинку соли в стакан с водой. Поверхность пластинки после ряда таких погружений оказалась предельно чистой, а толщина - точно требующейся. Это было открытие, сделанное за чашкой чая.

Не будем оглядываться назад, даже в конец прошлого и начало нынешнего века, когда с помощью простой фотопластинки была открыта Беккерелем радиоактивность; Эдисоном, оперировавшим иглой и восковым валиком, - запись звука; Поповым, в руках которого была трубка с железными опилками, - радиосвязь. Все-таки это времена хотя достаточно далекие от Архимеда, но уже не близкие к нам. Оглянемся на открытия последних десятилетий.

Какие сложные приборы и аппараты понадобились ленинградскому профессору Токину, открывшему существование фитонцидов, особых летучих веществ, выделяемых растениями и губительных для бактерий, насекомых, животных? Ведь для того чтобы убедиться в их существовании, достаточно разрезать обыкновенную луковицу и положить ее под герметичный стеклянный колпак рядом с лабораторной мышкой. Ее смерть - когда контрольная мышь под таким же колпаком, но без луковицы остается бодрой и жизнерадостной, - и есть лучшее доказательство!

Прошли ли времена Архимеда?

Какие сложные приборы, кроме, может быть, бумаги и ножниц, потребовались французскому инженеру Лорейему, предложившему конструкцию "разматывающейся башни"? По его идее, трехгранная призма башни "разрезается" вдоль одной из граней, развертывается и наматывается на катушку. При "разматывании" она автоматически складывается в призму, образующую жесткую башню. Не знающего секрета человека прямо-таки поражает вид трехгранной башни, вылезающей сквозь крышу автофургона. "Как она могла там помещаться?" - спрашивает он. Это изобретение зарубежная печать оценила как "самое блистательное за десятилетие".

Какие сложные приборы понадобились молодому академику А. Сахарову, первым высказавшему идею "магнитной бутыли" - сказочного сосуда, в котором ученые многих стран "варят" сейчас разогретую до сотен миллионов градусов плазму? Вряд ли что-нибудь, кроме бумаги, чернил, пера и логарифмической линейки для первых прикидочных расчетов! А ведь, по всей вероятности, эти "магнитные сосуды" - главная деталь будущих термоядерных электростанций, квантовых звездолетов и многих других сооружений техники грядущего.

Вспомните покорителей горных вершин. Поколение за поколением взбираются они все выше. Уже пробиты дороги на недоступные прежде склоны, по ним легко взлетают комфортабельные автомобили, сады и виноградники покрыли еще недавно недостижимые уступы. А все-таки следующий шаг ввысь можно сделать только пешком в ботинках с шипами и с альпенштоком в руках. Так же и в науке - этот "шаг пешком ввысь" сделали, располагая простейшими средствами, профессор Токин, академик Сахаров, инженер Лорейем.

Но нельзя сделать своего "шага ввысь", не пройдя уже пробитых дорог, не поднявшись до крайнего достигнутого уступа. Не надо путать простоты первой идеи, эксперимента с невысоким уровнем знаний. Подобно Архимеду, познавшему все открытое до него, Токин, Сахаров и Лорейем стояли на вершинах своих областей науки. И как сегодня техника, придя на помощь альпинистам, вручила им бинокли, чтобы отчетливее могли они представить свой будущий путь, так наука вручила сегодня своим разведчикам могучее оружие загляда вперед. Чаще всего этим оружием является математический анализ.

Всего сто лет назад самые высокие здания и соборы, самые большие мосты сооружались на глазок, по опыту, без предварительного расчета. И поэтому так часты были катастрофы, такими мощными, метровой толщины, строили стены и опоры. А сегодня... Сегодня математика позволяет рассчитать любую еще не построенную машину, проверить самую смелую идею. Это то же, что проследить в бинокль вьющуюся в камнях тропинку, ведет ли она на вершину или обрывается на полпути.

Было время - молодому лаборанту Уатту пришла в голову мысль отделить конденсатор пара от парового цилиндра в машине Ньюкомена Он осуществил свою идею на практике. Так родилась паровая машина Потом в течение многих десятилетий создавались математические методы ее расчета. Методы, которые позволили конструировать машину на заранее заданное число оборотов, мощность и другие параметры.

Прошло менее полутора столетий. Другой молодой изобретатель взял патент на конструкцию принципиально отличного от паровой машины двигателя. Имя этого изобретателя было Рудольф Дизель. Прежде чем построить первую модель своего двигателя, он рассчитал з нем каждый винтик.

С тех пор не было, наверное, ни одного серьезного изобретения или открытия в точных науках и в технике, которое не подвергалось бы сразу же точному математическому анализу.

Потому-то провел тщательные расчеты своей конструкции Лорейем. Потому-то молодой инженер Сахароз принес на обсуждение ученых не беллетризованный рассказ, а страницы, покрытые математическими формулами. Потому-то логарифмическую линейку носят в карманах спецовок, держат на письменных и лабораторных столах тысячи изобретателей.

Да, наше время - время гигантских телескопов и искусственных спутников, синхроциклотронов и электронных микроскопов. Да, многие тайны природы скрываются ныне за седьмым и девятым знаками после нуля целых. Да, техника, промышленность дают ученым могучее оружие познания природы. Но оружие надо уметь прицелить. А для этого надо увидеть цель острым взором открывателя нового. Увидеть ее можно только с крайнего, достигнутого наукой рубежа - надо много учиться. Увидев, надо проследить ведущую к цели тропу, обратиться к математическому анализу. И тогда вся мощь артиллерийского залпа современной науки придет к тебе на помощь, молодой разведчик.

...Нет, не прошли времена Архимеда! Открывать новые законы природы и создавать новые инженерные решения в наше время так же трудно, как и две тысячи лет назад.

И кроме знаний, кроме свободной ориентации в обширных завоеваниях науки и техники, кроме терпения, настойчивости, смелого воображения, создателю новой техники очень еще помогает... хороший вкус. Да, да, пожалуйста, не удивляйся, хороший художественный вкус.