Брайан Кокс: Почему нам нужны исследователи

Мы живем в тяжелые экономические времена. И одни из первых жертв тяжелых экономических времен, я думаю, – это любые общественные расходы, но, конечно, в данный момент в наиболее уязвимом положении находится бюджет на науку вообще и исследовательскую науку и открытия в частности. В общем, я хочу попытаться убедить вас за 15 минут, что это абсурдная и порочная практика.

Но сперва, я считаю, нужно установить «декорации» для моего действа. Я хочу показать вам… Следующий слайд — это не попытка показать наихудший слайд за всю историю TED, но тут все немного запутанно. Но это не моя вина, это диаграмма из газеты The Guardian. И, на самом деле, это прекрасная демонстрация того, сколько стоит наука. Так как я пытаюсь убедить всех, что нам стоит продолжать выделять деньги на открытия и исследовательскую науку, мне стоит сказать вам, сколько же это стоит. Итак, игра под названием «найди научный бюджет». Это общий бюджет Великобритании. Как вы можете видеть он составляет 620 млрд в год.

Научный бюджет составляет… если вы посмотрите сюда, слева имеется кучка фиолетовых шариков, а рядом с ними — кучка желтых шариков. И это один из этих маленьких желтых шариков, рядом с большим желтым шариком. Примерно 3,3 млрд из 620 млрд фунтов стерлингов в год. Это бюджет всей науки в Великобритании: включая медицинские исследования, исследования космоса, (то чем я занимаюсь в ЦЕРНе в Женеве), физику частиц, инженерию и даже социальные и гуманитарные науки, — все финансируется из научного бюджета, те самые 3,3 млрд, тот маленький желтый шарик, неподалеку от оранжевого шарика в левой части экрана. Это предмет нашей беседы. Этот процент, кстати, примерно одинаков в США, Германии, Франции… Вся исследовательская и конструкторская работа, финансируемая государством, составляет примерно 0,6% ВВП. Это то, о чем мы разговариваем.

Первая вещь, которую я хотел бы сказать, и это прямиком из «Чудес солнечной системы», это то, что наши исследования Солнечной системы и Вселенной показали нам, насколько они неописуемо красивы. Эта фотография была получена с космического зонда Кассини на орбите Сатурна, уже после окончания съемок передачи «Чудеса Солнечной системы». Так что она не вошла в передачу. Это снимок луны Сатурна Энцелад. Огромная белая сфера в углу — это Сатурн, он — фон всего этого изображения. А этот полумесяц — это Энцелад, который по размеру практически как Британские Острова. Около 500 километров в диаметре. Маленькая луна. Но что завораживающе красиво… это не отретушированная фотография, между прочим, черно-белый снимок, прямиком с орбиты Сатурна.

Что красиво, так это то, что вы можете увидеть на лимбе какие-то призрачные струи дыма, поднимающиеся с лимба. Это то, как мы представили этот процесс в «Чудесах Солнечной системы». Красивая картина. Мы обнаружили, что эти призрачные струи — это фонтаны льда, поднимающиеся с поверхности этой маленькой луны. Это красиво и удивительно само по себе, но мы думаем, что механизм, приводящий эти фонтаны в движение, требует наличия жидкой воды под поверхностью этой луны. И что особенно важно в этом, это то, что на нашей планете, на Земле, везде, где мы находим жидкую воду — мы находим жизнь. В общем, находка доказательств наличия озер жидкости под поверхностью планеты на расстоянии 1 млрд 200 млн километров от Земли ошеломляет. Что я имею в виду, это то, что эта луна пригодна для жизни. Ну, это было всего лишь компьютерное представление, лучше я покажу еще одну фотографию. Вот еще одна фотография Энцелада. Снятая, когда Кассини пролетал под Энцеладом. Он сделал очень близкий проход, всего лишь пару сотен километров над поверхностью. И это, еще раз, настоящая фотография ледяных фонтанов, поднимающихся в космос. Очень красиво.

Но это не первый кандидат на наличие жизни в Солнечной системе. Скорее всего это вот это место, Европа, луна Юпитера. Нам пришлось лететь к самому Юпитеру, чтобы понять то, что эта луна — не просто кусок мертвого камня, как большинство лун. На самом деле это ледяная луна. То, что вы видите, это поверхность луны Европы, толстый слой льда в сотню километров толщиной. Но при помощи измерений того, как Европа взаимодействует с магнитным полем Юпитера, и наблюдая за тем, как возникают трещины во льду, которые вы можете видеть на этом изображении, мы очень уверенно считаем, что под поверхностью Европы имеется океан жидкости. Подо льдом есть целый океан жидкости, покрывающий эту луну целиком. Мы считаем, что он может быть сотни километров в глубину. Мы думаем, что вода в нем соленая, и это означает, что на луне Юпитера больше воды, чем во всех океанах Земли вместе взятых. И это место, эта маленькая луна на орбите Юпитера, возможно, первый кандидат на наличие жизни на луне или космическом теле вне Земли, о котором мы знаем. Громадное и прекрасное открытие.

Наши исследования Солнечной системы научили нас, что Солнечная система красива. Оно, возможно, позволит нам ответить на один из наиболее глубоких вопросов, которые вы можете спросить: «Одни ли мы во вселенной?» Есть ли другие применения исследованиям и науке, кроме чувства удивления? Да, они есть. Это очень знаменитая фотография, снятая, на самом деле, во время моего первого рождественского сочельника, 24 декабря 1968 года, когда я был восьми месяцев от роду. Она была снята Аполлоном 8, когда он пролетал с обратной стороны Луны. Восход Земли, видимый с Аполлона 8. Знаменитое фото; многие говорят, что эта фотография спасла 1968 год, который был весьма беспокойным — студенческие волнения в Париже, разгар войны во Вьетнаме. И причина, по которой люди так думают об этой фотографии, как Эл Гор неоднократно говорил со сцены TED, эта фотография, вероятно, положила начало движению по защите окружающей среды. Потому что впервые мы увидели наш мир не как прочное, недвижимое и неразрушимое место, а как маленький, весьма хрупкий мир, который висит в черноте космического пространства.

Одна из вещей, которая нечасто упоминается об исследовании космоса и программе «Аполлон», это количество экономических выгод, полученных в результате. Я имею в виду, что все могут дискутировать на тему, какое замечательное это было достижение, и какие фотографии были получены в результате, но все это стоило немало, не так ли? На самом деле, было написано много научных работ об экономической эффективности и экономическом влиянии программы «Аполлон». Наиболее значительная работа была написана в 1975 году компанией «Chase Econometrics». И она показала, что на каждый $1, потраченный на программу, $14 вернулось обратно в экономику США. Так что программа «Аполлон» самоокупилась, во вдохновении, в инженерных достижениях, и во вдохновении новых ученых и инженеров примерно четырнадцатикратно. Исследования могут самоокупаться.

Как на счет научных открытий? Как на счет инноваций? На этой фотографии, кажется, ничего нет. На самом деле, она показывает спектр водорода. Видите ли, раньше, в 1880-х и 1890-х, многие ученые и натуралисты смотрели на свет, излучаемый атомами. И они видели вот такие вот странные картинки. Что вы видите, когда пропускаете через призму свет, испускаемый нагретым водородом, – он не просто светится белым светом, а он испускает конкретные цвета: красный, светло-голубой, и немного темно-голубых. Это привело к пониманию атомной структуры, это объясняется следующим — в атоме есть ядро с электронами вокруг. И эти электроны могут находиться только в конкретных местах. Когда они перепрыгивают с места на место и обратно, они испускают свет определенного цвета.

И тот факт, что атомы при нагревании испускают очень специфические цвета, был основным двигателем, который привел к развитию квантовой теории, теории структуры атомов. Я просто хочу показать эту картинку, потому что она заслуживает внимания. Это спектр, излучаемый Солнцем. Эта фотография представляет все атомы в атмосфере Солнца, поглощающие свет. Опять же, они поглощают свет только определенных цветов, когда электроны прыгают вверх и вниз, вверх и вниз. Взгляните на эти несколько черных полос в спектре. Это элемент гелий, который был открыт исключительно методом наблюдения за светом от Солнца, так как некоторые из этих черных полос не соответствовали ни одному известному элементу. Поэтому гелий называется гелием. От греческого «гелиос» — Солнце.

Звучит эзотерично, и, действительно, это был эзотерический поиск, но квантовая теория быстро привела к пониманию поведения электронов в материалах, таких как кремний, к примеру. И потому что кремний имеет такие свойства, мы можем делать транзисторы, это чисто квантовый феномен. И без подобной науки, движимой любопытством, понимание строения атома, которое привело к слегка эзотерической квантовой теории и квантовой механике, мы не смогли бы получить транзисторы и прочие кремниевые чипы, и у нас бы не было базиса современной экономики.

Вот еще один замечательный, я считаю, поворот в этой истории. В «Чудесах Солнечной системы», мы постоянно подчеркивали тот факт, что физические законы универсальны. Одна из наиболее замечательных особенностей знаний в физике и понимании природы, которые мы получаем на Земле — это то, что мы можем перенести их не только на уровень планет, но и на уровень далеких звезд и галактик. Наиболее ошеломляющие предсказания, сделанные квантовой механикой после наблюдения за строением атомов, той самой теорией, объясняющей транзисторы, состоят в том, что ни одна звезда во Вселенной, достигшая конца своей жизни, не превышает размеров, конкретно, в 1,4 раза больше массы Солнца. Это предел, установленный на массу звезд. Вы можете провести все вычисления в лаборатории на листе бумаги, взять телескоп, нацелить его в небо, и вы не найдете ни одной мертвой звезды крупнее, чем примерно полторы массы Солнца. Это, в общем-то, замечательное предсказание.

Что же происходит со звездой, находящейся на грани этой массы? А происходит вот что. Это изображение галактики, обыкновенной галактики, содержащей примерно 100 млрд звезд, похожих на наше Солнце. Это всего-лишь одна из миллиардов галактик во Вселенной. В центре галактики примерно миллиард звезд, поэтому-то он так ярко светится. Эта галактика удалена примерно на 50 млн световых лет, галактика по-соседству. Но вот та яркая звезда – это одна из звезд в этой галактике. Эта звезда тоже удалена на 50 млн световых лет. Это часть галактики, и она светится так же ярко, как и центр галактики с миллиардами звезд внутри. Это взрыв сверхновой типа 1a. Замечательный феномен, потому что это сдвоенная звезда. Она называется кислородно-углеродный карлик. Она весит, скажем 1,3 массы Солнца. И у нее есть компаньон, которой вокруг нее обращается, большая звезда, гигантский газовый шар. И что звезда делает — она перекачивает газ со своей звезды-компаньона, пока не достигнет так называемого предела Чандрасекара, и после этого она взрывается. Она взрывается и светит так же ярко, как и миллиард звезд, на протяжении двух недель, и испускает во вселенную не только энергию, но и огромные количества химических элементов. Это кислородно-углеродный карлик.

Но кислорода и углерода не существовало на момент Большого взрыва. И кислород и углерод отсутствовали во вселенной во времена первого поколения звезд. Кислород и углерод были созданы в подобных звездах, запертые внутри, и после возвращенные во Вселенную посредством таких вот взрывов, чтобы потом сгуститься в планеты, звезды и новые солнечные системы и, наконец, в таких людей, как мы. Я считаю, что это замечательная демонстрация мощи, красоты и универсальности законов физики, потому что мы понимаем этот процесс, благодаря пониманию строения атомов здесь, на Земле.

Это найденная мной замечательная цитата Александра Флеминга, где он говорит об интуитивном открытии: «Когда я проснулся чуть засветло 28 Сентября 1928 года, я вовсе не собирался перевернуть всю медицину, открыв первый в мире антибиотик». Исследователи мира атома не собирались изобретать транзистор. И они точно не собирались описывать механику взрывов сверхновых, которые в свою очередь привели нас к нахождению того, где во Вселенной были созданы строительные материалы жизни. Я думаю, что наука может быть… интуитивные открытия важны, наука может быть красивой и открывать ошеломляющие вещи. И также, я думаю, способна, наконец, открыть нам наиболее глубинные идеи о нашем месте во Вселенной и о ценности нашей родной планеты.

Это впечатляющая фотография нашей с вами планеты. Ну, она не выглядит как фотография нашей планеты. Больше похоже на фото Сатурна, так как это оно и есть. Оно было снято зондом Кассини. Но эта фотография знаменита не из-за красоты и величия колец Сатурна, а из-за этого маленького, едва заметного пятнышка, висящего под одним из колец. И если я увеличу изображение — вы тоже его увидите. Выглядит, как луна, но на самом деле — это изображение Земли. Это изображение Земли на фоне Сатурна. Это вид на нашу планету с расстояния в один 1,2 млрд километров. И я думаю, что у Земли есть одно странное свойство — чем дальше от нее мы находимся, тем красивее она кажется.

Но это не самая удаленная или знаменитая фотография нашей планеты. Она была снята вот этой штуковиной, называемой космический аппарат «Вояджер». И это фотография меня перед ним, чтобы вы могли оценить масштаб. «Вояджер» — весьма маленький аппарат. Сейчас он удален от Земли примерно на 16 млрд километров, передавая сигнал при помощи этой тарелки и энергии в 20 ватт, и мы до сих пор на связи. Он посетил Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. И после того, как «Вояджер» посетил все эти планеты, Карл Саган, один из моих больших героев, предложил замечательную идею — развернуть «Вояджер» и снять фото каждой планеты, которую он посетил. И он снял вот эту фотографию Земли. Здесь очень сложно разглядеть землю. Это так называемая «Бледно-голубая точка». Земля подвешена в этом красном столбе света. Это Земля с расстояния в 6,4 млрд километров.

И в завершение я хочу прочитать вам, что Саган написал об этом, потому что я не смогу найти слов красивее, чтобы описать увиденное на этой фотографии. Он сказал: «Взгляните еще раз на эту точку. Это здесь. Это наш дом. Это мы. Все, кого вы любите, все, кого вы знаете, все, о ком вы когда-либо слышали, каждый когда-либо существовавший человек прожил свою жизнь на ней. Все наши радости и страдания, тысячи самоуверенных религий, идеологий и экономических доктрин, каждый охотник и собиратель, каждый герой и трус, каждый созидатель и разрушитель цивилизаций, каждый король и крестьянин, каждая влюбленная юная пара, каждая мать и каждый отец, каждый подающий надежды ребенок, каждый изобретатель и путешественник, каждый духовный учитель, каждый продажный политик, каждая «суперзвезда», каждый «верховный лидер», каждый святой и грешник в истории нашего вида жили здесь — на этой пылинке, зависшей в лучах солнечного света… … Кто-то сказал, что астрономия прививает смирение и воспитывает характер. Наверное, нет лучшего доказательства глупости человеческого тщеславия, чем этот далекий образ нашего крошечного мира. Для меня он подчеркивает нашу обязанность быть добрее друг с другом, беречь и лелеять бледно-голубую точку — единственный дом, который мы когда-либо знали».

Красивые слова о мощи науки и исследований. Многие часто приводят и будут приводить тот довод, что мы знаем достаточно о Вселенной. Вы могли привести этот довод в 1920-х, и у вас не было бы пенициллина. Вы могли сделать это в 1890-х, и у вас не было бы транзистора. Его приводят и сегодня, в эти тяжелые экономические времена. «Конечно же, мы знаем достаточно. Нам не нужно открывать ничего нового о нашей Вселенной».

Позвольте мне оставить последнее слово за тем, кто в последнее время становится моим героем, Хамфри Дэви, который занимался наукой в конце XIX века. Он явно подвергался нападкам в те времена. Мы знали достаточно в конце XIX века. Просто используйте эти знания, просто делайте вещи. Он сказал следующее: «Ничто не может быть более фатальным для развития человеческого разума, чем мысль, что наши представления о науке окончательны, что наши триумфы позади, что у природы больше нет загадок и что больше нет новых миров для покорения».

Перевод: Василий Свиридов
Редактор: Лариса Л.

Источник