скачать книгу бесплатно
Всё и разум. Научное мышление для решения любых задач
Билл Най
Удивительная Вселенная
Знаменитый во всем мире популяризатор науки, ученый, инженер и популярный телеведущий канала Discovery, Билл Най совершил невероятное – привил любовь к физике всей Америке. На забавных примерах из собственной биографии, увлекательно и с невероятным чувством юмора он рассказывает о том, как наука может стать частью повседневной жизни, учит ориентироваться в море информации, правильно ее фильтровать и грамотно снимать «лапшу с ушей». Читатель узнает о планах по освоению Марса, проектировании «Боинга», о том, как выжить в автокатастрофе, о беспилотных автомобилях, гениальных изобретениях, тайнах логарифмической линейки и о других спорных, интересных или неразрешимых явлениях науки. «Человек-физика» Билл Най научит по-новому мыслить и по-новому смотреть на мир. Эта книга рассчитана на читателей всех возрастов, от школьников до пенсионеров, потому что ясность мысли – это модно и современно!
Билл Най
Всё и разум. Научное мышление для решения любых задач
© 2017 by Bill Nye
© Бродоцкая А., перевод на русский язык, 2017
© ООО «Издательство АСТ», 2018
* * *
Билл Най, Человек-физика, практически в одиночку привил любовь к науке целому поколению. В этой книге он предлагает рецепт, как направить эту энергию на спасение мира. Я подписываюсь. А вы?
Нил Деграсс Тайсон,
астрофизик, Американский музей естественной истории
Билл Най – Человек-физика, но не только. Он еще Человек-разум, он показывает, как наш мозг перерабатывает информацию, прежде чем выдать идею. Знаете, на настольных играх и головоломках иногда пишут, что они для детей любого возраста? Эта книга тоже из таких.
QuesTlove,
американский музыкант и продюсер
Перед нами Билл Най во всей красе. Он блистательно проводит грань между теми, кто барахтается в море информации, и учеными, которые применяют критическое мышление в поисках причины и следствия. Он приходит к выводу, что мы можем решить самые крупные проблемы, стоящие перед человечеством, задействовав коллективный разум. Эту книгу должен прочесть каждый.
Марк З. Джейкобсон,
профессор гражданского строительства и методов охраны окружающей среды, руководитель программы «Атмосфера-Энергия» при Стэнфордском университете
Я познакомился с Биллом Наем в сонном бруклинском ресторанчике и сразу спросил его, почему он решил написать книгу, которая впоследствии вышла под названием «Неотрицаемое». Его ответ был столь же искренним, сколь и очевидным: «Потому что хочу изменить мир к лучшему». В ту же секунду я понял, что передо мной союзник и единомышленник. Я хочу сказать Биллу спасибо за то, что он не изменил своей мечте до самого конца работы над этой книгой – нашей третьей. А особенно я ценю в нем то, что он в частной жизни совершенно такой же, как и на публике: умный, любознательный, забавный и – да – оптимистичный, даже в самые изматывающие периоды работы над книгой.
Теперь, когда я вспоминаю те времена, я понимаю, что в большом долгу перед покойным Аланом Холлом, моим редактором в новостном отделе «Сайентифик Америкен», и перед Патти Адкрофт, моим главным редактором в «Дискавер», которые помогли мне понять, как важно хорошо писать, чтобы твои слова доходили до читателя. А если заглянуть в будущее, я благодарен своим дочерям Элизе и Аве за то, что они ежедневно напоминают мне, как тесно взаимосвязаны ощущение чуда и чувство социальной ответственности. Цель этой книги – изменить мир к лучшему… ради них, ради всей современной молодежи, ради всех будущих поколений.
Кори С. Пауэлл,
сценарист
Со времен книги Карла Сагана «Мир, полный демонов» еще никому не удавалось так изящно показать, что наука отнюдь не сводится к цифрам и уравнениям – это мировоззрение. Билл Най, как и его предшественник Саган, прекрасный рассказчик и в своей книге «Всё и разум» умудряется сплести воедино науку, историю, политику и собственные увлекательные воспоминания в широчайшую картину мира и нашего места в нем. Прочитайте эту книгу и помогите изменить мир к лучшему!
Майкл Э. Манн,
заслуженный профессор метеорологии, директор Центра наук о Земле при Пенсильванском университете
Наши лучшие учителя – и в школе, во взрослой жизни, – понимают, что образование не сводится к тому, чтобы за уши подтащить отбивающихся учеников к источнику истины, пока мы отчаянно пытаемся не захлебнуться в море цифр и фактов. Но лучше всех это знает Билл Най, обучивший физике всю Америку. В своей книге «Всё и разум» Билл Най расчищает дорогу к знаниям – перед нами, взрослыми, со всеми нашими семейными хлопотами, авралами на работе и неумением сосредоточиться, – точно так же, как и перед детьми: он выстилает ее простыми истинами, смешными шутками и уважением к читателю. Если Билл вам не по душе, с вами что-то не так. А если вам не понравилась эта книга, значит, вы плохо старались.
Майкл Найдес,
главный сценарист и исполнительный продюсер программы «Билл Най спасает мир»
В своей прекрасной новой книге «Всё и разум» Билл Най напоминает нам, почему он по сей день служит верховным жрецом ботанства, которым по праву гордится. Каждая страница этой книги полна заразительной, пылкой любви к науке и познанию. Билл рассказывает о своей жизни в науке – с юных лет, когда его кумирами были Карл Саган и Стив Мартин, до успеха своей программы «Человек-физика» и до нынешних времен, когда Билл руководит Планетным обществом и ратует за борьбу с изменениями климата. Стиль Билла Ная, прозрачный и страстный, – призыв к оружию для всех землян, знакомых с научной грамотой, чей долг – изменить мир к лучшему. По словам самого Билла, «Информация – это твердая валюта ботанского мировоззрения», а значит, эта книга – подлинный рог ботанского изобилия.
Хизер Берлин, Ph. D., MPH,
профессор психиатрии в Медицинской школе на горе Синай, телеведущая на каналах «PBS» и «Дискавери»
Мы можем изменить мир к лучшему. Я точно знаю. Приступим.
БИЛЛ НАЙ НАУЧИТ,
КАК СДЕЛАТЬ ВСЕ И СРАЗУ
Цель:
изменить мир
КАЖДЫЙ, с кем ты встречаешься, знает что-то, чего НЕ ЗНАЕШЬ ТЫ.
…
Что ХОРОШО ПРИДУМАНО, не может быть неправильно использовано.
…
Препятствия показывают ПЕРСПЕКТИВЫ.
…
Стой у ИСТОКОВ.
…
Думай КОСМИЧЕСКИ, поступай ЛОГИЧЕСКИ.
…
Сначала СОМНЕВАЙСЯ, только потом ВЕРЬ.
…
Если надо – ПЕРЕДУМАЙ.
…
ОПТИМИЗМ, ОТВЕТСТВЕННОСТЬ, УПОРСТВО.
Часть первая
Принципы жизни зануд и ботанов
Глава первая
Дао числа «фи»
Эта книга обо всем сразу. Обо всем, что я знаю, и обо всем, что стоит знать вам.
Звучит это, конечно, диковато, но я говорю совершенно серьезно. Мы живем в эпоху беспрецедентного доступа к информации. Когда вы берете телефон или включаете ноутбук и выходите в Интернет, в вашем распоряжении мгновенно оказываются триллионы триллионов байтов данных – а это единица с 24 нулями. Каждый год по Интернету бродит еще миллиард триллионов байтов данных – все, что угодно, от видео с котиками, как же без них, до загадочных, но невероятно подробных отчетов о результатах столкновений субатомных частиц на Большом адронном коллайдере. С этой точки зрения легко говорить обо «всем и сразу». Все, что мы с вами знаем, все, что нам нужно знать, уже здесь – протяни руку и бери.
Но несмотря на все эти головокружительные нули и единицы – коллективный разум миллиардов человеческих мозгов, – меня не покидает ощущение, что мы какие-то ужасно… глупые, что ли. Мы не пользуемся всей этой коллективной мудростью для решения масштабных задач. Мы не справляемся с изменениями климата. Так и не придумали, где взять надежный источник экологически чистой возобновляемой энергии, доступной всем и каждому. Очень уж часто люди погибают в автокатастрофах, которые можно было предотвратить, и умирают от болезней, которые можно было вылечить, очень уж часто им не хватает пищи и питьевой воды, не говоря уже о доступе в Интернет – коллективный разум, подобный пчелиному улью. Да, каналы связи сегодня работают как никогда, но от этого мы не стали щедрее и добрее друг к другу и не пытаемся лучше друг друга понять, предпочитая прятаться за стеной отрицания и предрассудков. Обилие информации позволило нам все знать, но, очевидно, мало просто знать. Надо уметь сортировать факты и претворять знание в действие – и потому-то я и написал эту книгу.
Я хочу увидеть, как человечество объединяется и меняет мир к лучшему. Я думаю, для подобных задач нужна и личность особого склада, человек, который умеет управлять бурным потоком информации, видеть все и сразу, но отбирать только нужное, только главное. Это требует предельно честного отношения к природе наших проблем, а еще – презрения к авторитетам в стремлении найти творческие решения. Законы природы и научный процесс не оглядываются на наши предубеждения и нашу политику. Они просто ставят пределы возможного, определяют внешние границы того, чего мы сможем достичь – или не сможем, если испугаемся трудностей.
К счастью, есть большая и постоянно пополняющаяся группа людей, которые именно так и думают и больше всего на свете любят применять орудия логики к решению самых неразрешимых на первый взгляд задач. Таких людей мы с детства называем «ботанами», и мне хватает смирения (читай – гордыни) причислять к ним и себя. Я посвятил жизнь тому, чтобы выработать у себя мировоззрение ботана и воспитать в себе восхитительные, хотя подчас и трудноуловимые качества, присущие этой породе людей: упорство в стремлении к высокой цели, стойкость, позволяющую не оставлять стараний, невзирая на препятствия, умение мириться с тем, что какой-то подход оказался тупиковым, и терпение, позволяющее изучать задачу с разных сторон, пока не станет ясно, как сделать шаг вперед. Если вы уже считаете себя одним из нас, давайте вместе постараемся чаще применять свое ботанство и занудство к решению важнейших насущных задач, а не только к мелочам и пустякам (хотя и на это у нас наверняка останется полно времени). Если же вы пока не считаете себя ботаном, все равно присоединяйтесь: в каждом из нас дремлет ботан, который только и ждет, когда его разбудит верно подобранная страсть. Вся моя жизнь была чередой подобных пробуждений, моментов озарения, когда я с новой силой осознавал, сколько радости приносит могущество физики, математики, техники и инженерного дела.
Именно такое озарение произошло со мной в одиннадцатом классе, когда я учился в школе в Вашингтоне и в первый раз пришел на урок физики повышенного уровня. Мы, ботаны, в таких случаях пускаемся в рассуждение о «золотых» денечках и норовим написать «фи-зика», и нам кажется, что это очень смешно. «Фи» мы любим неспроста. Дело в том, что «фи» – название греческой буквы ?, а о ней настоящий ботан знает много интересного. Например, очень многие научные термины позаимствованы из древнегреческого и когда-то писались через эту букву. Когда мы видим ученое слово, начинающееся на «ф», то сразу понимаем, что оно, скорее всего, древнегреческое, – вот, например, «физика» или «фосфаты». В современный язык науки эти слова чаще всего приходили через латынь. Поэтому в языках, использующих латиницу, они пишутся через «ph» – а все потому, что латинская буква «р» немного похожа на ? по форме (да, тоже ученое греческое слово на ?), а «h» римляне в свое время добавили, чтобы передать придыхание. Лингвисты называют это «транслитерация», что значит «передача через буквы». Много сотен лет назад какой-то заядлый транслитератор, возможно настоящий маньяк своего дела, придумал, что нужно добавить «h» к «р», и так и повелось, а ведь все могло бы быть гораздо проще. «Фи! Какое занудство!» – скажете вы, но для нас это комплимент.
Это небольшое отступление показывает, каково это, когда ты так погружен в какую-то тему, так ?антастически очарован какой-то особенностью природы или человеческого опыта, так на ней с?окусирован, что окружающие считают тебя занудой и ботаном, – а главное, ты сам так считаешь. Чтобы от души насладиться словесной игрой с подменой буковок, я основательно изучил, что стоит за буквами ?, «ф», «ph» и «f». Я заметил, что большинство носителей английского языка произносят ? как второй слог в слове «вай-фай», однако греки обычно говорят «фи» – как в сказочной песенке «Фи-фай-фо-фух – слышу здесь ботанский дух». А еще у буквы ? есть интересные связи с физикой помимо лингвистических. Это математический символ, обозначающий золотое сечение, фундаментальную геометрическую пропорцию, широко представленную в биологии, экономике, а особенно в искусстве (отсюда, кстати, и шутка про «золотые» денечки). В статистике прописной буквой ? обозначается мера корреляции между двумя независимыми факторами, позволяющая отличить причинно-следственные связи в научных экспериментах от случайных совпадений. Полезнейшая вещь!
Вам, наверное, кажется, что я наговорил вам всяких забавных пустяков, – но я настаиваю, что нет, здесь совсем другое дело. Одержимость греческой буковкой ? позволила мне накопить знания, которые меня несколько изменили – и вас тоже. Стремление докопаться до всех подробностей – главная черта моего подхода к решению задач, которого я придерживался всю жизнь. Не случайно, что это еще и главная черта племени ботанов. Приведу еще один довод в пользу своего пристрастия к деталям. Задолго до Интернета мои приятели говорили: «Погоди, вот сейчас Билл достанет словарь – тогда начнется настоящее веселье». Мне всегда интересно выяснять не только значения слов, но и происхождение – их этимологию. Но сейчас, пока я тут рассуждал о букве ? и диграфе «ph», я думал и о том, с чего началась эта цепочка рассуждений, – о физике, об изучении природы, особенно движения и энергии, о радости, которая охватила меня, когда я столкнулся с физикой в первый раз.
Слово «scientist» – «ученый» – ввел в обращение английский натурфилософ Уильям Уивелл в 1833 году. Раньше такие люди назывались, собственно, натурфилософами, – сейчас это звучит несколько диковинно, но тогда все так говорили. Философия – наука о познании; философы ищут способы выяснить, что истинно, а что нет; натурфилософия – это наука о том, что истинно в природе. То есть на современном языке ученый – это натурфилософ, ищущий объективные истины.
Мы ищем законы природы, которые позволят всем и каждому делать конкретные прогнозы результатов испытаний и экспериментов. Наука принадлежит всем, кто любит думать и ищет связи и закономерности в природе. Все отнюдь не сводится к математике, числам и измерениям – однако, представьте себе, именно математика придает прогнозам чарующую точность. Мы можем рассчитать движение далеких планет с такой точностью, что посадим на Марс ровер «Кьюриосити» или отправим за Плутон зонд «Новые горизонты» – и не промахнемся практически ни на метр. Мы можем измерить точный возраст скалы, которой миллиард лет, наблюдая распад заключенных в ней радиоактивных атомов. Математика и физика вместе обладают потрясающей силой. Именно поэтому они так привлекают ботанов – однако открытия, которые дарит физика, вдохновляют даже тех, кто никогда не планировал вгрызаться в числа.
Тот, кто подхватил «естественно-научную заразу», всегда склонен к отступлениям и микроманиям. Среди ботанов часто встречаются те, кто занимается на первый взгляд сущей ерундой или обожает копаться в очень мелких деталях какой-то области изучения. Например, живо интересуется названиями округов в Мэриленде и Миссисипи или титрами «Звездного пути». Я твердо убежден, что эти ботаны и зануды благодаря изучению мелких деталей узнают что-то новое и о картине в целом. Специалист по пустякам (пустяколог?) держит в голове словно бы каркас, на котором можно выстроить целую отрасль знаний, снабженный соответствующими полочками, чтобы класть туда новую информацию, которая, в свою очередь, обогатит общую картину.
Например, выучить названия округов гораздо проще, если хранишь в голове карту штата, где отмечены, какие округа с какими граничат. Названия, границы, расстояния по шоссе до столицы штата – все это куда легче запомнить, если заранее нанести все подробности на ментальную карту. Большая картина как каркас в сочетании с подробными представлениями об устройстве мира помогает лучше ориентироваться на дорогах округа, командовать парусным судном или делать нейрохирургические операции. Насколько я могу судить, это красной нитью проходит через все эпизоды моей биографии, которые сформировали меня как личность: детали дополняют картину в целом, а картина в целом организует детали. Может быть, достаточно просто знать, где на карте находится Мэриленд? Конечно, но дополнительные представления о внутреннем устройстве штата делают картину гораздо яснее – и неизмеримо ценнее.
Отрадно видеть, как глубоко привычки и манера поведения ботанов укоренились в культуре общества. Не так давно ботаны по определению были полной противоположностью главным заводилам и первым красавицам в классе. Сегодня одержимость деталями стала прямо-таки модной – причем не только в науке, а практически во всем. Знания обо всяких пустяках, которые когда-то считались прерогативой интеллектуальных игр на телевидении, уделом «знатоков», стали теперь основной темой светских вечеринок по четвергам в модных барах. Радует и другое. Сейчас, когда я пишу эти строки, самым популярным телесериалом считается «Теория Большого взрыва» – она еженедельно обгоняет в рейтинге все комедии, драмы и даже новости. Судя по всему, десятки миллионов человек отождествляют себя с горсткой отменных чудаков, которые, конечно, занимаются очень сложной наукой, но при этом проявляют самые человеческие черты и слабости.
Но как бы я ни любил ботанов и ботанскую культуру, не могу не отметить некоторые тревожные тенденции, наметившиеся в последние годы, не могу о них молчать. На поверхностный взгляд все очень многообещающе. Интерес к изучению физики, техники, инженерного дела и математики стремительно растет, и то, что программисты и предприниматели, занимающиеся продвижением технологий, стали в нашей культуре главными знаменитостями, просто прекрасно. Ведь наше общество все сильнее зависит от высоких технологий, и не миновать беды, если только избранные будут понимать, на каких научных идеях эти технологии основаны. Казалось бы, все лучше некуда. Крепнущая любовь к мелочам и болтовне на околонаучные темы – это же замечательно!
Однако нынешняя поп-версия культуры ботанов вызывает у меня тревогу, от которой никак не удается отделаться. Быть ботаном, заучкой, чудиком, например, фанатеть от комиксов, иногда бывает очень весело и интересно. Не исключено, что в результате возникнет сообщество людей, чья жизнь станет богаче благодаря общим интересам. Ежегодно на разные Комик-коны съезжаются тысячи человек. Однако это определенно не то же самое, что прилежно изучать физику, химию, биологию и математику с конкретной целью разобраться в хитросплетениях климата, вырастить пшеницу, устойчивую к болезням и вредителям, или пополнить ряды тех, кто в наши дни служит эталоном умницы-ученого, – исследователей космоса. Стремление стать ботаном вызывается тем же инстинктом, что и страсть к накоплению информации, но ведь главное – уметь применять знания, а это совсем другое дело и к тому же гораздо труднее. Это возвращает нас к первоначальной мысли: информация и ее применение – совсем разные вещи. Когда я с почтительным трепетом описываю ботанский склад ума, то превозношу достоинства мировоззрения, согласно которому надо собирать как можно больше информации и постоянно искать способы применить ее во благо.
Моему читателю, должно быть, очевидно, в чем разница между информацией и ее применением, однако общество в целом не всегда это понимает. На свете много шарлатанов и сектантов, способных выдавать ложные сведения и предрассудки за факты и логику. Я постоянно встречаю людей, которые отстаивают свою личную версию происхождения вселенной и человечества и тоже пытаются выдавать ложные сведения и предрассудки за факты и логику. Я сейчас говорю не об обычных верующих – я говорю о тех, кто приплетает общепринятые научные концепции к своим собственным квазифизическим теориям Большого взрыва (или черных дыр, или каких-то тайных способов «исправить» теорию относительности Эйнштейна). Кроме того, я часто – хотелось бы пореже – встречаю людей, которые эксплуатируют вырванные из контекста научные идеи для продвижения никчемных товаров, пропаганды политических догм, противоречащих объективным фактам, для запугивания общества или оправдания сексистских или расистских предрассудков, а еще чаще слышу о таких случаях. Иногда эти люди искренне убеждены, будто занимаются наукой, но на самом деле это не так. Подчас они даже причисляют себя к ботанам – но и это, конечно, не так. Они овладели жаргоном физиков и биологов, но не потрудились изучить классическую науку и современные представления о звездах и пространстве-времени, где эти звезды обитают.
И еще одна важная оговорка: всем нам вместе и каждому в отдельности легко сделать ложные выводы на основании слишком маленького набора фактов. Поверхностное знакомство с ботанским образом мысли этому, к сожалению, лишь способствует. Если вы выключили свет в своей комнате и в этот самый миг на улице под окном столкнулись две машины, легко сделать вывод, будто это вы вызвали аварию, выключив свет. Возникнет искушение дать себе зарок никогда больше не притрагиваться к выключателю, по крайней мере, когда мимо едут машины. Или дождаться, когда мимо проедет особенно вредный сосед, и защелкать выключателем изо всех сил.
Разумеется, это предельный случай, и всем очевидно, что проводить причинно-следственные связи здесь нельзя. Думаю, читатели без труда сделают вывод, что выключатель в доме, скорее всего, не имеет никакого отношения к вниманию за рулем (если, конечно, ваш выключатель не включает мощный прожектор, который светит прямо в лобовое стекло проезжающим автомобилям, а тогда выключите его поскорее, пожалуйста). Но что, если речь идет о явлении куда более сложном – например, если вы читаете, что люди, регулярно пьющие красное вино, меньше подвержены риску инфаркта? Или что у людей с тем или иным цветом кожи в среднем ниже IQ? А ведь бывали времена, когда очень влиятельные исследователи были убеждены, что между этими фактами есть связь. Можно ли им верить?
В случае подобных ложных корреляций одержимость деталями, свойственная ботанам, увы, не помогает. Читатель вправе заметить, что и связь между занятиями наукой и ботанским складом характера – тоже ложная корреляция: ботаны обожают детали и мастерски ими пользуются, но если ты обожаешь детали, это не значит, что ты умеешь мыслить критически, как ученый-ботан. Поиски причинно-следственных связей, одна из фундаментальных ? в физике, требуют усердия и внимания. Но и тогда нужно быть постоянно начеку: не самообман ли это? Мало просто заучить несколько новомодных научных словечек или завести себе ботанское хобби. Невозможно изменить мир к лучшему, если не можешь разобраться, как правильно это сделать.
Когда я поступил в десятый класс престижной школы «Сидуэлл Френдс» в Вашингтоне, то и не подозревал, что все это вот-вот на меня обрушится. До этого я ходил в другие, обычные государственные школы в округе Колумбия, которые стремительно деградировали из-за неумелого руководства тогдашнего главы отдела народного образования, печально знаменитого Мариона Барри; впоследствии он несколько раз избирался на пост мэра Вашингтона, несмотря на обвинения в наркомании. Когда в соседней государственной школе застрелили ученика, мои родители решили, что надо что-то менять. Поэтому они решили отправить меня в частную школу и выбрали «Сидуэлл Френдс».
Мне пришлось попотеть, чтобы догнать соучеников и доказать, что я достоин там учиться. Однако через год я вполне освоился в новой школе. Мне вручили круглую логарифмическую линейку как ученику, достигшему «наибольшего прогресса» по математике. Для меня это было двойное признание. Мало того что я смог удержаться в школе, где программа была гораздо сложнее прежнего, – меня окружала культура, где ценились числа, умение видеть картину в целом и все прочие ботанские штучки, которые были мне так дороги – и дороги сейчас.
И это случилось. Я влюбился. Я влюбился в физику (?-зику?) на уроках мистера Лэнга.
Как-то раз в одиннадцатом классе мы с моим приятелем Кеном Северином делали по собственной инициативе лабораторную работу – проверяли формулу для периода колебаний маятника, определяя, сколько секунд ему надо, чтобы качнуться. Если вы готовы следить за ходом нашей мысли, то этот период пропорционален квадратному корню отношения длины струны, цепочки или веревки, на которой висит груз, к ускорению свободного падения. (Если это для вас китайская грамота, посмотрите в Интернете. Уравнение маятника – лишь один из мириад интересных физических фактов и формул – ?актов и ?ормул? – в Сети.) Мы сделали маятник. Вроде бы все шло хорошо, однако сопротивление воздуха и трение волокон веревки сильно тормозили наш первый опытный образец, и нам это не понравилось. Тогда мы подвесили маятник на длинной веревке, тянувшейся из-под самого потолка. Оккупировали лестничный пролет и повесили веревку на четыре этажа, прицепив к ней тяжелую гирю. И тогда оказалось, что мы двигались в верном направлении: уравнение предсказывало период колебания нашего маятника с приятной точностью. Ощущение было такое, что мы раскрыли великую тайну мироздания.
Наука и так называемое «критическое мышление» – термин, возникший не так давно, – требуют усердия и самодисциплины. Мы, люди, так славно устраиваем свою жизнь здесь, на Земле, благодаря способности делать прогнозы, выявив природные закономерности, а затем применять их себе на благо. Представьте себе, насколько проще вести крестьянское хозяйство, если умеешь считать дни и понимаешь, что такое времена года: точно знаешь, когда лучше всего сажать посевы и собирать урожай. Представьте себе, насколько проще стало первобытным людям охотиться, когда они уловили закономерности миграции дичи – главного источника белка в их рационе. Представьте себе, насколько интереснее было нам с Кеном Северином глядеть, как качается наш маятник, когда мы поняли, что он качается именно так, как мы предсказали, поскольку мы своими глазами увидели, как прекрасен причинно-следственный научный анализ: он и вправду работает!
Так совпало, что в тот день я должен был сходить к врачу на прививку, но из-за эксперимента застрял в школе, и родители меня потеряли. Потом оказалось, что нас с Кеном битый час вызывали по школьной громкой связи, но мы ничего не слышали. Мы так увлеклись своим экспериментом, приходили в полнейший ботанский экстаз при каждом щелчке секундомера, каждом движении логарифмической линейки – это было задолго до электронных калькуляторов, не говоря уже о компьютерах в школьных кабинетах. Не то чтобы мы с каждым колебанием маятника узнавали что-то новое, что-то такое, чего до нас никто не знал. Нет, мы просто учились. Но сам процесс, но чистая радость познания! Каждая деталь нашего эксперимента говорила нам чуть больше о синусах, косинусах и тангенсах, о сопротивлении воздуха, о терпении. С этим ничего не сравнится: я не представляю себе занятия более вдохновляющего, чем наука.
Я так увлекся по двум причинам. Прежде всего, я впервые столкнулся с предсказательной мощью физики. Мы часто прибегаем к метафоре маятника в политике и при всякого рода общественных коллизиях, но смысл этой метафоры чисто импрессионистский: когда-нибудь, рано или поздно, все снова изменится. А в физике движение маятника имеет конкретный математический смысл. Если аккуратно зарегистрировать все исходные данные эксперимента, можно точно предсказать, насколько маятник отклонится и когда он вернется на место. Если ты так же прилежен, как французский физик XIX века Леон Фуко, то при помощи качающегося маятника можно доказать, что Земля вращается, и даже определить, далеко ли ты находишься от экватора. Поработай с формулами еще немного – и сумеешь измерить, как наша вращающаяся планета искажает пространство и время вокруг себя: именно это сделал спутник НАСА Gravity Probe B. А все благодаря тому, что кто-то взял себя в руки и разобрался, как ведет себя гиря на веревочке.
Вторая причина моей страсти к физике – люди. Все мальчики и девочка (тогда она была только одна) в моем одиннадцатом классе, которые вместе со мной ходили на физику, были люди, что называется, из моей песочницы. Это был факультативный предмет, для аттестата его не требовалось, и в то время туда брали всех желающих безо всяких вступительных испытаний. Просто мы обожали математику, и нам нравилось изучать движение, разбираться, почему все в мире происходит именно так, а не иначе, на самом глубинном уровне. В нашей шикарной частной школе было много очень умных детей, которых вырастили очень умные родители с крепкой традицией академических достижений. А ребята из нашего физического кружка были особенно талантливы. Мне пришлось из кожи вон лезть, чтобы поспевать за ними, но эта гонка доставляла мне истинное наслаждение. Мы смешили друг друга дурацкими каламбурами для посвященных из серии «физики шутят», но сплачивало нас, конечно, не это. Можно сказать, что мы плыли в одной лодке к единой цели – хотели точно понять, как устроена природа, или, по крайней мере, приблизиться к истине настолько, насколько на это способен наш мозг. Короче говоря, все мы были те еще ботаны.
Думать по-ботански – это на всю жизнь, и я приглашаю вас ступить на этот путь вместе со мной. Я искренне убежден, что это лучший способ провести отпущенные вам годы на нашей планете. Вы будете всегда готовы воспринять новые идеи. Повседневные дела – завязать шнурки, припарковать машину, посмотреть в окно на метель – станут для вас настоящими научными опытами и подарят интереснейшие открытия. Если результаты окажутся неожиданными, вы не отступитесь и выясните, в чем дело, и придумаете более точный метод исследования. Такой способ смотреть на мир быстро становится второй натурой. Остается только дивиться, почему вокруг столько людей, которые этого не делают. Вот честное слово, если бы они не ленились, мы изменили бы мир гораздо быстрее!
Мой брат часто вспоминает, как ребенком я высовывал руку из пассажирского окна нашей машины на автотрассе. В Национальном аэропорту в Вашингтоне (теперь это Международный аэропорт имени Рейгана) я видел, как у самолетов при посадке на передней части крыла выдвигаются изогнутые металлические пластины – они называются предкрылки. Поэтому я и пытался выгнуть пальцы как-нибудь так, чтобы рука была будто крыло, а большой или указательный палец – как предкрылок. Положим, воздушный поток я ловил, и рука поднималась, как крыло (я до сих пор так могу). Но пальцы у меня круглые, а не тонкие и изогнутые, как предкрылки. Палец не может служить так называемым «устройством повышения подъемной силы». И тем не менее я до сих пор люблю опустить стекло и попробовать сделать так, чтобы ладонь «полетала». А представление о том, откуда у самолетных крыльев берется подъемная сила, очень пригодилось мне потом, когда я работал инженером в компании «Боинг», но даже если бы я избрал совершенно иную профессию, подобного рода знания послужили бы мне подспорьем в самых разных случаях.
Я всегда был по натуре экспериментатором, и все мои друзья и близкие к этому привыкли. Я вечно высматриваю подробности, которые приведут меня к чему-нибудь полезному, и неважно, чем я при этом занят – планирую будущее космических исследований (такая у меня работа – я директор Планетного общества) или вожусь с новой солнечной батареей на крыше собственного дома. На страницах этой книги я расскажу вам об эксперименте, объектом которого служу я сам, и поделюсь самыми яркими моментами из жизни завзятого ботана, чтобы вы сумели развить ботанские склонности и у себя и начать менять мир к лучшему. Жизнь научила меня, что нет на свете ничего интереснее, чем ?-зика, – ведь это самый мощный инструмент во всей истории человечества. Я прокладываю свой путь к истине и счастью благодаря тому, что занял позицию, откуда видна картина в целом. И пытаюсь вобрать в себя все детали, все и сразу, а потом просеять их, чтобы выявить осмысленные закономерности, и все это ради того, чтобы сделать мир чуть-чуть лучше. Но я-то один. А с вами и с миллионами таких, как вы, мы сможем воплотить в жизнь лучшие свои идеи. Сможем решить самые насущные проблемы и начать жить лучше. Следуйте за мной – и вы сами удивитесь, как много в вашей власти.
Глава вторая
Бойскауты-спасатели
В детстве мой папа был выдающимся бойскаутом. Он мог пройти двадцать миль в день, потому что умел тщательно рассчитать силы и выбрать оптимальные тропы. Мог разжечь костер под дождем, а потом приготовить на нем обед. У нас в семье хранится много фотографий, на которых папа-подросток в новенькой скаутской форме буквально лучится от гордости. Свое мастерство он передал нам с братом. Мы приучились к бойскаутской походной жизни, поскольку для нас это был способ изучать природу и сохранять уверенность в своих силах, несмотря на зной, дождь и снег.
Оказалось, что если обладаешь навыками выживания на природе, то можешь выжить и во многих других жизненных ситуациях. Во всем этом был некий имплицитный экспериментальный метод, хотя Нед Най, несомненно, не стал бы это так формулировать. Если ты в лесу и что-то идет не так, надо немножко сосредоточиться и понять, что делать. Не получилось – придумывай другой вариант.
Программа обучения бойскаутов – это небольшой, но красивый пример, который показывает, насколько огромна роль практического подхода в науке и технике для выживания homo sapiens как биологического вида и в наши дни, и в прошлом. Вот, например, важное правило, касающееся умения согреться: если очутился под открытым небом ночью в дождь, надо хорошо знать, как устроен костер, иначе не сможешь развести его. Тут главное – наколоть дров топором, а потом ножом наделать тонкой щепы из внутренней части полена, тогда у тебя будет сухая растопка. Пасмурным днем в палаточном лагере выдалась свободная минутка? Заготовь себе «метелочек»: наколи палочек диаметром с толстый фломастер и надсеки их ножом со всех сторон вдоль, чтобы получились стружки на стебле. И положи в сухое место – ночью пригодятся. Тонкие деревянные стружки горят как порох, от них загорается сама палочка, а с ее помощью можно разжечь и более крупные, нормального размера поленья.
Подобного рода открытия наши предки начали делать, наверное, миллион лет назад, возможно, на территории нынешней Восточной Африки. Это, разумеется, далось им после множества проб и ошибок, причем без классных бойскаутских складных ножей, и полученные знания они передавали следующим поколениям – сначала просто показывали и лишь гораздо позднее научились составлять письменные инструкции. Наши предки все время осваивали новые территории, мигрировали из Африки в Европу, на Ближний Восток, в Азию. С каждой волной миграции появлялись новые опасности и новые эксперименты по выживанию в непривычной обстановке. Людям пришлось бороться с незнакомыми хищниками, выяснять, каких животных легко поймать, какие растения можно есть, придумать одежду и жилища, подходящие к местным условиям. Еще им пришлось учиться сотрудничать. Постоянное расширение запаса знаний и помогло им выжить и сохраниться – по крайней мере, некоторым.
Я вступил в бойскауты в одиннадцать лет. Довольно скоро мне пришлось помогать старшему мальчику по имени Робби разжигать костер под дождем. Мы по очереди кололи щепу из большого полена и подсовывали в огонь. И не то чтобы увлеклись; нет-нет, просто, когда у тебя есть стимул – ты промерз до костей под моросящим дождем, а скоро уже стемнеет, – можно, оказывается, разжечь такой жаркий костер, что просто ух. Помню, как наш вожатый сказал: «Ой! Э-э… вот это да, отличный костер получился». (На самом деле он хотел сказать: «Ой, ребята, какой огромный костер, нам такой большой не нужен!») А нам не хотелось останавливаться. Когда костер разгорелся, от крупных сырых веток и поленьев повалил пар – и напомнил нам, как сильно можно замерзнуть, когда попал под дождь во время лесного похода и весь промок. Случалось ли вам так продрогнуть? Помните, какая это радость, когда оказываешься в тепле? Словами это не описать – подобный научный эксперимент нужно пережить самому, и тогда уже не забудешь.
Скаутское движение появилось в Англии в 1907 году, его основал Роберт Баден-Пауэлл. Он был британским военачальником и вдохновлялся, видимо, опытом колониальных войн в Африке. Роберт Баден-Пауэлл отметил, что много его солдат погибают в джунглях не в результате вражеских действий, а просто потому, что теряются и остаются одни, причем происходило это в сравнительно теплых краях, где пища сама росла на деревьях повсюду. Тогда Баден-Пауэлл написал для своих солдат книгу – руководство по основам разведки и выживания в условиях дикой природы. Впоследствии он переработал ее и издал под названием «Скаутинг для мальчиков». Книга разошлась тиражом в 150 миллионов экзем пляров и, по данным газеты «Гардиан», стала четвертой по популярности книгой в ХХ веке.
Если знаешь и умеешь выживать в лесу, это придает много сил. Разные варианты реалити-шоу «Последний герой» показывают в десятках стран, а в США эта программа занимала верхние места в рейтингах более 15 лет, породила множество спин-оффов и других программ, в разной степени основанных на идее, что можно выжить практически в любой глуши, если знаешь, что делаешь. Я, как скаут, всей душой разделял эти представления. У тебя все получится. Надо только следовать девизу: «Будь готов!»
Программа обучения скаутов – это предельный случай практического ботанства. У многих возникают вопросы по поводу применимости идей математики и физики: как часто родителям приходится слушать, как их ребенок возмущается, мол, кому в реальной жизни пригодится теорема Пифагора? Так вот, когда мы были бойскаутами и изучали физику сгорания древесины или охлаждения влажной ткани при испарении, то точно знали, зачем человеку нужны все эти ботанские подробности. Правда, по большей части мы не отдавали себе отчета, что изучаем физику. Просто понимали, что это законы природы, и если ими овладеешь, станешь способным на великие свершения. Короче говоря, с этого начинаются настоящие приключения.
Сколько себя помню, мама требовала, чтобы мы с братом и сестрой учились плавать. Поскольку в вашингтонском детстве я очень страдал от дурацкого летнего зноя (в доме еще не поставили кондиционеры), то не упускал случая запрыгнуть в прохладный бассейн. И научился плавать как рыба – чувствовал себя в воде абсолютно уверенно. Заставить руку летать, выставив ее из окна машины, мне так и не удалось, но заставить руки толкать меня в воде я умел. Я мог двигаться вверх и вниз, вправо и влево. Это было точь-в-точь как летать, только в воде, – и с физической точки зрения я и вправду летал. И ни чуточки не боялся утонуть: я был в своей стихии.
Мне еще не было и десяти лет, но благодаря тому, что лето мы проводили на озере Уолленпопак в Пенсильвании, я набрался такой самоуверенности, что не боялся заплывать туда, где не было видно дна. Нырял с маской и маневрировал в темно-зеленых глубинах, опускаясь все ниже и ниже, видел камни и глубоководных рыб. Теперь я понимаю, что эти озерные приключения лишь подхлестывали мою тягу к науке. Рыб я не очень интересовал, им и так было куда податься и с кем поиграть. А у меня было чувство, будто я наблюдаю природу так, словно других людей на свете нет. Еще я экспериментировал с плавучестью и сопротивлением воды.
В старших классах я прошел курсы спасателей и получил сертификат. Номинально на этих занятиях учат спасать утопающих. Однако чтобы спасти соученика, который лишь притворяется, будто тонет, нужна сосредоточенность иного рода – еще сильнее. Сначала подплываешь к лжеутопающему и ныряешь перед ним. С его точки зрения, ты исчез. Под водой обхватываешь его под коленки и разворачиваешь спиной к берегу или краю бассейна. Потом одной рукой обхватываешь его поперек груди, а другой рукой выгребаешь на сушу или к бортику. Это была вовсе не теория. Мы очень много тренировались. Должен сказать, когда лжежертвой случайно оказывалась одна моя одноклассница, которая потрясающе выглядела в бикини, спасать ее по всем правилам было очень трудно, но я справлялся.
Потом я стал бойскаутом-спасателем и воплотил свои знания на практике. Сдать экзамен на бойскаута-спасателя – примерно то же самое, что получить нашивку дипломированного спасателя, но от бойскаута еще требуется умение управляться с веслами, поскольку в бойскаутских лагерях на озерах часто бывают пляжи и участки для заплывов. В те годы алгоритм спасения на водах для бойскаутов был не совсем такой, как тот, которому меня учили в школе. Нужно было поднырнуть под утопающего – видимо, это был особый бойскаутский стиль. Потом требовалось заплыть под водой со стороны, противоположной берегу. Затем утопающего нужно было крепко захватить, развернуться на 180 градусов и вместе с ним (никаких девушек в скаутских лагерях не было) выплыть на берег.
Идея состояла в том, чтобы симулировать реальную ситуацию. Знать приемы было недостаточно. Нужно было понимать человеческую природу и понимать, что делать, когда инстинктивные действия утопающего мешают спасателю или даже опасны для него. Самое трудное в обоих экзаменах – и на спасателя в школе, и на бойскаута-спасателя – было то, что утопающий всегда в панике, причем не цепенеет от нее, а, наоборот, отчаянно бьется. Нам всем очень хотелось сыграть роль утопающего. Можно было разойтись как следует, а если повезет, подвернется шанс на законных основаниях влепить оплеуху знакомцу или сопернику: мало ли, не рассчитал, когда шлепал руками по воде. Впрочем, экзамены проходили в разных условиях: одно дело – спасать утопающего в школьном бассейне, где занимались и мальчики и девочки, и совсем другое – в озере, на берегу которого стоял лагерь для бойскаутов, где, напомню, девочек не было.
По давней традиции бойскауты, желавшие получить значок спасателя, должны были «спасать» вожатых, которые были на несколько лет старше, крупнее, сильнее и гораздо задиристее нас. Это было страшно. Как мне, задохлику Биллу, вытащить из воды Верзилу Вожатого? На моей стороне – знания и опыт, а еще – храбрость и упорство (но это уже не точно). Всех нас – тех, кто хотел сдавать экзамен, – выстроили на пирсе, рядом стояли вожатые. Крепкие молодые ребята, игравшие роль жертв, отплыли от пирса метров на двадцать, а потом по сигналу ведущего бешено замахали руками, изображая охваченных паникой утопающих. Можете себе представить, как им было весело: подобраться к ним было не легче, чем к разъяренному быку, а ухватить так же просто, как намазанную жиром наковальню. Наверное, меня считали конченым зазнайкой и в наказание велели «спасать» вожатого по прозвищу Джон Великан. Мне было 15, ему 19. Он был сантиметров на 35 выше меня и на 20 кило мышечной массы тяжелее. Джон Великан твердо решил не дать мне обхватить себя поперек туловища и оттащить к пирсу. А я не менее твердо решил доказать, что мои знания и опыт сильнее его желания испортить мне жизнь.
На занятиях нам сто раз повторяли: если утопающий совсем потерял голову, ничего страшного. Главное – обхватить его, а там уж пусть машет руками сколько хочет. Если он погружает голову в воду, не мешайте ему. Нас уверяли, что поскольку он бьется хаотически, то скоро сам собой вынырнет, а пока он переводит дыхание, и у спасателя будет передышка. А потом снова двигайтесь к берегу. Все это звучало логично, только Джон Великан был настоящей мощной размахивательной машиной. Я обхватил его поперек груди и поплыл к берегу, изо всех сил выгребая свободной рукой и изо всех сил перебирая ногами: этот прием называется «перевернутые ножницы». Это неестественное положение, требующее тренировки, даже если у тебя нет обузы вроде Джона Великана, который отбивался без устали.
Еще на занятиях учили, что если утопающий разошелся не на шутку, отчаянно отбивается или, как в данном случае, твердо намерен тебе помешать, придется обхватить его двумя руками – сверху и снизу. Как я ни старался удержать Джона Великана одной рукой, он умудрялся выкрутиться. Предприняв несколько неудачных попыток этим методом, я был вынужден обхватить его обеими руками. А значит, тягловую силу мне обеспечивали только перевернутые ножницы. На то, чтобы выволочь отбивавшегося Джона на пирс, выгребая одними ногами, у меня ушла прорва времени, но в конце концов я сумел это сделать. И с изумлением узнал, что в то утро спасти утопающего удалось мне одному.
Приписывать свой успех каким-то спортивным способностям мне и в голову не пришло бы. В тот день мальчикам гораздо крупнее и сильнее меня приходилось «спасать» куда менее вредных вожатых. Я уверен, что мне помог подход к решению задачи. Скауты-инструкторы говорили нам, как поступать в каждой ситуации. У меня была книжка, где все было расписано. Подныриваешь под утопающего, выныриваешь за ним. Описываешь полукруг. Делаешь обратные ножницы. Если утопающий потерял голову, нужно держать его обеими руками. Я очутился во внутренней реальности эксперимента, воспроизводящего ситуацию спасения на водах. И не стал учитывать, по каким мотивам вожатый так сильно усложнял мне задачу, а просто принял условия как они есть и сосредоточился исключительно на решении. Я просто должен был сделать дело. И сделал. И я уверен, что все остальные мальчики не доставили своих утопающих вожатых на берег, потому что в глубине души знали, что это не обязательно. Все в лагере умели плавать. Все провели много времени в воде, оттачивая прием «перевернутые ножницы». Предполагалось, что у всех хватит сил сделать все правильно и в реальной серьезной ситуации вытащить на берег и ребенка и взрослого. Каждый бойскаут показал своему вожатому в воде, что он умеет и на что способен, и после этого вожатый, даже если его не «спасли», сказал: «Ну ладно, тебе зачет. Поплыли к берегу». Но передо мной стояла более масштабная цель. Я хотел сделать все совсем-совсем всерьез. Хотел основательно проверить теорию – и проверил, и оказалось, что она правильная. По крайней мере, для меня. Все остальные ребята стояли на берегу руки в боки и смотрели на меня без всякого восхищения. Весь их вид говорил приблизительно так: «Ну что, приплыл наконец? Мы-то сдали без лишнего плеска».
