Поле неподалеку от моего дома пересекает речушка. Как только у меня случаются творческие простои, я иду прогуляться вдоль ее берегов. Однажды июньским утром — дождя не было уже две недели — я почти не заметил ее течения. День был безветренным, и поверхность воды выглядела зеркально гладкой.

В такой воде я люблю рассматривать отражения облаков. В тот день по водной глади плыла цепь Cumulus humilis [22]Эта «пурга» постепенно уходит в прошлое благодаря все большему распространению цифрового телевидения и такого эффекта, как затемнение, — экран в отсутствии передающего сигнала гаснет.
, предвестников хорошей погоды. Поначалу мне показалось, что река совершенно неподвижна, но, присмотревшись, я увидел на фоне крутившихся в медленном, хаотичном танце отраженных облаков едва заметное движение воды. Пройдя еще немного и повернув вместе с руслом реки, я неожиданно услышал всплеск: облака в воде затанцевали вверх-вниз на одном месте. Что это, рыба?

Но как я ни вглядывался, ничего не увидел. Однако небольшой всплеск оставил после себя кое-что: по неподвижной поверхности воды расходилась небольшая рябь. Она представляла собой полукружья, исходившие из точки на противоположном берегу. Проследив их обратный путь, я оказался у небольшой земляной норы прямо над водой. Значит, все-таки не рыба. Скорее, водяная землеройка. А может, водяная крыса. Водяной хомяк, в конце концов. Как бы там ни было, это животное обитало в норе над берегом — рябь только что выдала его присутствие.

Так все выглядело, пока отражения облаков еще кружили в медленном танце

И вот о чем я подумал…

Волны не только переносят энергию — волны переносят еще и информацию. Может, само по себе оно и не захватывает, не будоражит воображение, однако согласитесь, звучит все же лучше, чем «возмущение, перемещающееся через среду». Дело в том, что любая волна содержит в себе отгадку причины, породившей это самое возмущение. Наш таинственный обитатель реки, сам того не желая, выдал себя: звуковыми волнами от небольшого всплеска, в то время как он выбирался из воды, и распространившейся по водной поверхности рябью.

Тем временем отражения облаков стали легонько колыхаться — совсем как застенчивый человек, несмело переминающийся с ноги на ногу на танцплощадке. Наблюдая за отражениями, я вспомнил слова страстного рыбака Криса Иейтса. Он как-то признался, что во время рыбалки частенько наблюдает облака, только вверх тормашками — глядит на их отражения в воде. Зачастую рыба неосмотрительно выдает себя рябью — опытный рыбак эту рябь сразу примечает. Выходит, рыбак — наблюдатель не только за облаками, но и за волнами? Интересно, возможно ли определить породу рыбы по характерному узору оставляемой ею на поверхности ряби?

* * *

«Когда устанавливается полный штиль, я внимательно слежу, не появится ли где эта самая рябь, — рассказал мне Крис; как-то раз я позвонил ему, желая поговорить о наблюдениях за волнами. — Особенно удобно следить за рябью в лунную ночь. Рыба поднимается к самой поверхности незамеченной, но поскольку вода в озере неподвижна, пробегающая по ней рябь тут же бросается в глаза. Обычно это довольно крупная рябь, с парой более мелких линий ряби впереди и позади».

Крис рассказал, что порой крошечные волнообразные послания едва читаемы — такое происходит, когда рыбина поднимается к поверхности, но из воды не высовывается, или когда охотится у дна и ловит довольно крупную добычу, скажем, креветку. Поднимаясь со дна, рыба бьет хвостом, создавая «водоворот, от которого на поверхности образуется рябь».

Случается, рыба, хватая добычу на воде, показывает один лишь рот. «От форели круг всегда четкий, — поделился наблюдениями Крис. —

Придя к реке, стараешься выбрать такое место, чтобы вода была видна под определенным углом — из такого положения заметна мельчайшая рябь от хватающей муху у воды одним ртом форели».

Однако из всех способов передачи информационных сообщений на воде более всего впечатляет один — когда рыба в погоне за летящей мухой выпрыгивает высоко над водой. Возможно, так она еще и прочищает от ила жабры. «Кормясь у дна, большой карп выхватывает из ила личинку червя — его жабры при этом довольно сильно забиваются. На большом озере всплеск можно и не услышать, но если поверхность воды гладкая, вы заметите рябь».

Однажды во время ночной рыбалки — это было в далеком 1985 году на пруду Редмаир в Херефордшире — Крису крупно повезло: он поймал карпа весом в 23,4 кг. Этот его рекорд — самая большая пресноводная рыба, пойманная в Англии, — держался еще пятнадцать лет. «Я рыбачил на дамбе в конце пруда и вдруг услышал всплеск на мелководье в противоположном конце — на расстоянии метров двухсот. Прошло немало времени, прежде чем отражение луны подернулось рябью — это волна от всплеска наконец дошла и до меня».

Крис решил: если карп снова выпрыгнет из воды, он засечет время. «Рыбина выпрыгивала еще дважды — проходило две с половиной минуты, прежде чем небольшая рябь искажала отражение луны. Итак, двести метров за две с половиной минуты».

«Проследив обратный путь кругов ряби, распространяющихся по реке или озеру, можно выйти на рыбу. Видя знак, я тут же начинаю продвигаться к его источнику. Такая рябь — настоящий подарок. Наблюдая за поверхностью воды, рыбак все равно что на экран радиолокатора смотрит».

Волны, эти перемещающиеся возмущения, передают информацию о ставшем их причиной событии. Но событием может оказаться не только прыжок карпа из воды всего пару-тройку минут назад — событие может отстоять по времени и гораздо дальше. Например, на 13,7 млрд. лет назад — именно тогда возникла Вселенная. Более того, порожденные Большим взрывом электромагнитные волны до сих пор расходятся рябью в виде космического микроволнового фонового излучения, иначе называемого реликтовым излучением.

Как Крис Йейтс наметанным глазом рыбака со стажем подмечает рябь на воде и по ней находит рыбу, так и космологи недавно стали использовать специальные, чувствительные к микроволновому излучению космические станции, улавливая изначальные космические возмущения из далекого прошлого. Микроволновое излучение уже поведало много интересного о происхождении и составе Вселенной, а также положило конец некоторым научным спорам, тянувшимся десятилетиями. Это излучение — наиболее важное свидетельство того, что все началось со взрыва, а не пребывало вечно в неизменном состоянии.

Наблюдение за рябью от самого большого возмущения: астрономический спутник «Планк» запущен в мае 2009 года для измерения реликтового излучения, возникшего спустя 380 000 лет после Большого взрыва

Реликтовое излучение измеряют и наблюдают с помощью космических обсерваторий. Первой такой обсерваторией стал Зонд Уилкинсона для исследования анизотропии микроволнового излучения (WMAP), запущенный НАСА в 2001 году на орбиту, до которой более 3 млн. км. Зонд регистрировал малейшие изменения интенсивности (температуры) реликтового излучения, приходящего из разных областей космического пространства. Ничтожные различия в полученных цифрах позволили ученым выстроить модель Вселенной на момент зарождения, уточнить скорость ее расширения, плотность, а также возраст.

Предположим, около 1% статического заряда, накопленного вашим телевизором, когда он не настроен на какой-либо канал, и есть это самое реликтовое излучение. Остальное — в основном электромагнитные шумы от бытовых приборов и трескотня рождающихся здесь, на земле, неотфильтрованных сигналов — опутавшие нас сетью радиоволны и микроволновое излучение. И Зонд Уилкинсона, и пришедший ему на смену более чувствительный астрономический спутник «Планк» трудятся не только на достаточно удаленных от Земли орбитах, но и постоянно находятся в тени планеты, где «бомбежка» интерферирующим электромагнитным излучением не такая сильная, да и солнечное излучение слабее. Пытаться обнаружить электромагнитное излучение на более близком расстоянии от Земли — все равно, что высматривать едва заметные круги от форелевых губ посреди штормового волнения.

* * *

Но не только рыба выдает свое присутствие, распространяя волны. Мы все — ходячие источники волнового возмущения, мы постоянно транслируем волны той или иной формы, «засвечиваясь» таким образом для любого, кто может настроиться на нашу волну.

Неважно, шорох ли это пробегающей в траве мышки или едва слышный шелест крыльев внезапно атакующей совы — малейшее движение любого существа порождает те или иные акустические волны. Видимое проявление какого бы то ни было животного является ничем иным, как следствием возмущения световых волн. У некоторых животных выработалась чувствительность к электромагнитным волнам более низких частот, чем те, которые видимы человеку. Мы ощущаем инфракрасное излучение от животного как тепло, но не видим его, а вот гремучники — змеи, обитающие в тропических лесах Центральной Америки — обладают двумя чувствительными к инфракрасному излучению ямками, расположенными в промежутке между глазами и ноздрями. Благодаря этим ямкам гремучники, выследив какого-нибудь грызуна, наносят по нему удар невероятной точности.

Конечно, печально, когда ничего не подозревающий зверек оказывается чьим-то ужином; с другой стороны, что стало бы с животными, если бы они не могли испускать волны? Они оказались бы в эволюционном тупике, и, как мне думается, им пришлось бы несладко. Общение в том или ином роде — важнейшее условие выживания любого вида, потому как воспроизведение потомства невозможно без определенных усилий с обеих сторон.

Звуковые волны, вне всяких сомнений, способствуют общению с противоположным полом — это и пронзительные серенады самца зяблика, привлекающего самку в начале весны, и глубокое, инфразвуковое урчание самки африканского слона, у которой каждые пять лет наступает течка — для нас оно неразличимо, но самцов, находящихся за несколько километров, привлекает.

Радужное оперение надхвостья самца павлина — результат отражения световых волн; яркая раскраска никоим образом не маскирует птицу от хищников, зато привлекает самочек.

Примерно с той же целью — завлечь противоположный пол — светляки пользуются органами свечения, расположенными на последних сегментах брюшка. Каракатица способна завораживать постоянно меняющейся окраской, за которую отвечают 20 млн. пигментных клеток на коже; один тип окраски служит призывом для самцов, другой отпугивает соперниц, третий, имитирующий дно, надежно скрывает каракатицу, делая ее невидимой для хищников.

А что же человек? В этом плане мы от животных ничуть не отличаемся, привлекая партнера с помощью все тех же волн.

Только в нашем случае волны — слова, которые мы говорим друг другу. Однако для возникновения притяжения между двумя людьми особенно важны тон и тембр голоса. Мужчина, сам того не подозревая, может заговорить более глубоким, звучным голосом, имитируя существо сильное, способное защитить. В голосе женщины, наоборот, проявляются нотки беззащитности. Или она говорит низким тоном, с хрипотцой, желая привлечь. (Хотя… такой тембр голоса вполне может принадлежать разбитной девахе, которая пьет как лошадь, дымит как паровоз, ни в чем не знает меры и готова на любую авантюру.)

Мы, люди, для привлечения партнера используем и световые волны. Разве красная помада и румяна не имитируют раскрасневшуюся от возбуждения кожу? И почему цвет вожделенного спортивного автомобиля «феррари» — красный? Возможно, попытка обратить на себя внимание противоположного пола шикарной машиной — способ довольно банальный, однако на многих женщин модель «феррари тестаросса» действует как афродизиак. (Вполне допускаю, что «красная голова» — а именно так с итальянского переводится «тестаросса» — обозначает, как и утверждают производители, рыжеволосую соблазнительницу, но никак не могу отделаться от мысли, что здесь присутствует намек и на нечто иное.)

Вы ведь уже догадались, какого она цвета, правда? 

Конечно, не все вертится вокруг темы полового влечения. Любое сказанное слово, услышанная мелодия, увиденный фильм, прочитанная книга, газета, любое выражение на лице воспринимается нами с помощью звуковых либо световых волн. Эти волны, выступающие в роли посредников, мы видим и слышим постоянно, правда, редко отдаем себе в этом отчет. Однако с древности и до наших дней человеческое общение осуществляется благодаря одной группе волн, в которой видимый свет составляет лишь скромную подгруппу. В наш информационный век связующим звеном между человеком и миром информации служат именно они — электромагнитные волны.

Хотел бы я придумать этим волнам имя поласковей. Некоторые зовут их «ЭМ волны», но едва ли так лучше. Электромагнитные волны, будучи явлением в высшей степени удивительным, нуждаются в кардинальной смене образа.

* * *

В группу электромагнитных волн входят и радиоволны с наиболее длинной волной, излучение микроволновое и инфракрасное, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское излучение, наконец, гамма-излучение с наиболее короткой волной. Волны средней части спектра — инфракрасное излучение, видимый свет и ультрафиолет — изливаются на Землю Солнцем. Однако самые разные волны — и длинные, и короткие — испускают звезды, галактики, черные дыры и рассредоточенное по нашей Вселенной газообразное вещество. Свидетельств точного значения предельной длины электромагнитной волны до настоящего времени еще не найдено. Наиболее короткие из наблюдаемых — волны гамма-излучения с длиной волны что-то около одной миллиардной части молекулы. Лично у меня такое в голове не укладывается.

Согласно подсчетам, длина самых больших радиоволн начинается с расстояния от Земли до Солнца и тысячекратно превышает его. То есть это диапазон известных волн от 10-18 до 1011. Если, конечно, подобные цифры вам что-то говорят. (Данные значения, как и везде в этой главе, справедливы для электромагнитных волн в вакууме. На входе в другие среды электромагнитные волны меняют скорость, замедляясь; длина волн при этом уменьшается.)

Посреди этого уму непостижимого спектра длин волн располагается крошечная частота волн видимого света. Эти волны — длиной от 700-750 нанометров (один нанометр, или нм, равен одной миллионной части миллиметра) для красной части спектра и до 400-450 нм для фиолетовой части спектра — имеют длину чуть менее 0,01 толщины человеческого волоса. Волны видимого света, радиоволны, волны рентгеновского излучения, да и любой другой тип электромагнитных волн — все они, что называется, слеплены из одного теста. И отличаются лишь расстоянием от одной электромагнитной вершины до другой, то есть длиной волны.

Закон электромагнитных волн гласит: чем длина волны меньше, а частота выше, тем большее количество энергии волна переносит. Волны с большой длиной волны переносят как раз таки меньше энергии — именно их используют для приема и передачи информации. Вас это наверняка удивит: если волны переносят меньше энергии, почему при передаче информации предпочтение отдается им, а не волнам, переносящим больше энергии? Ведь чем больше энергии волна переносит, тем дальше она распространяется и тем сильнее сигнал. Разве не так? Ответ прост: волны малой длины слишком опасны.

И в самом деле, высокочастотные волны ультрафиолетовых лучей, рентгеновского и гамма- излучений до того «энергичны», что, сталкиваясь с молекулами, вынуждают вращающиеся вокруг атомов электроны отрываться; этот процесс называется ионизацией. Длительное облучение ультрафиолетовым или рентгеновским излучением может привести к изменениям в деятельности клеток и образованию раковых опухолей; кратковременное же пребывание под гораздо более сильным гамма-излучением может убить клетки — именно эти волны используют в радиотерапии при борьбе со злокачественными опухолями.

Волны, без которых в наш век информации обойтись невозможно, находятся на другом конце спектра.

Итак, разрешите представить: волны электромагнитной связи. Самые длинные — радиоволны; во время холодной войны противостоявшие друг другу сверхдержавы пересылали с их помощью сообщения подводным лодкам на океаническую глубину. При длине волны почти в 4 000 км эти волны — единственные, способные пробить толщу морской воды на глубину больше одного метра. Будучи отличным проводником электричества, соленая вода поглощает все волны, кроме самых длинных радиоволн. Подача сигнала на очень низкой частоте, необходимой для такой длины волн, обходится совсем не дешево и требует наличия гигантских передатчиков. У каждой из синхронизированных американских станций связи — в Мичигане и Висконсине — была воздушная кабельная линия, протянутая вдоль телеграфных проводов на расстояние от 22,5 км до почти 50 км. Таким станциям требовались собственные силовые установки. У Советского Союза был один-единственный передатчик — возле Мурманска.

Чтобы транслировать радиоволны такой огромной длины, и американцам, и русским приходилось зарывать опоры довольно глубоко, используя саму землю в качестве антенны. С окончанием холодной войны передатчики, на поддержание работы которых уходили немалые средства, оправдывали себя все меньше; на смену им пришли подводные лодки, которые для связи со штабом всплывали к поверхности океана. С подлодок можно было использовать уже более удобные высокие частоты, передавая радиоволновой сигнал, давно знакомый и всем нам, штатским — длина его волны составляет от нескольких километров до нескольких десятков сантиметров. Эти волны — рабочие лошадки века информации, они используются для передачи сигнала радио (что очевидно из их названия) и телевидения. Они же обеспечивают работу прибора, называемого радионяней, а также устройства, автоматически открывающего и закрывающего створки гаража, пульсомера, маяка, предупреждающего об опасности схода лавины. Эти же самые волны делают возможной работу авиационных радиослужб, аппаратов, передающих сигнал точного времени, а также маленьких чипов, не позволяющих воришкам стащить что-нибудь с прилавка магазина. И это лишь небольшая часть перечня сфер применения радиоволн.

Хорошенько заучите длины всех волн — я потом проверю

Следующими в диапазоне идут электромагнитные волны длиной от нескольких десятков сантиметров до миллиметра — микроволновое излучение. Они могут не только подогревать для вас еду. Эти же волны, только гораздо более низкой интенсивности, используются для связи — вы говорите по сотовому, выходите с ноутбука в Интернет… Они же позволяют вам установить беспроводное соединение с помощью Bluetooth, делают возможной GPS-навигацию, благодаря которой вы выбираетесь из тупика, в который заехали, а еще соединяют вас с абонентом в другой стране, передавая сигнал через спутник. Вообще, любая связь между Землей и спутниками осуществляется благодаря микроволновому излучению — обычно на самой низкой частоте волн, между 10 см и 1 мм.

Возможно, вас удивит широкое использование микроволнового излучения в работе устройств связи, особенно если вы, как и я, всегда считали их годными только для разморозки и подогрева готовой еды. Волны в микроволновках имеют длину волны в 12,2 см; еда нагревается благодаря тому, что молекулы воды (и в меньшей степени — жировые соединения) начинают вращаться. Молекулы Н2O, обладая как положительным, так и отрицательным зарядом, крутятся в разные стороны подобно стрелкам взбесившегося компаса, пытаясь угнаться за электрическим полем, которое перемещается со скоростью 2 450 000 000 раз в секунду; тем временем волны микроволнового излучения проникают в пищу. Ни стеклянная, ни керамическая посуда волнами не нагревается, поскольку молекул воды в себе не содержит.

Однако микроволновое излучение с другими длинами волны обладает частотами либо слишком высокими, либо слишком низкими для того, чтобы большая часть энергии поглощалась водой. Где бы эта самая вода ни находилась: в лотке с полуфабрикатом или в атмосфере, пребывая во взвешенном состоянии. Поскольку волны таких длин, в отличие от радиоволн, с заряженными частицами ионосферы не взаимодействуют, они легко распространяются в нашей атмосфере. Поэтому волны микроволнового излучения как нельзя лучше подходят не только для связи со спутниками, но и для связи с космическими кораблями далеко за пределами земной орбиты. Именно благодаря этим волнам мы держим связь с наиболее удаленным космическим объектом искусственного происхождения — запущенным НАСА автоматическим зондом «Вояджер-1», предназначенным для исследования далекого космоса.

«Ты меня слышишь? А то связь ни к черту».

Наиболее удаленная связь посредством микроволнового излучения, какую когда-либо устанавливал человек.

«Вояджер-1» стартовал 5 сентября 1977 года. К настоящему времени он удалился от Земли на расстояние в 16 млрд. км; предполагается, что зонд уже покинул пределы нашей Солнечной системы и каждый день покрывает расстояние в 1,6 млн. км. Как и все остальные электромагнитные волны, волны микроволновые, осуществляющие связь между Землей и далеким космосом, распространяются со скоростью света. Сейчас время прохождения сигнала с «Вояджера-1» до Земли равно почти 15 часам — для нас, говорящих по междугородной или международной связи, эта иногда слышимая в трубке задержка намного меньше.

Однако эхо во время связи по телефону встречается все реже — в наши дни телефонные переговоры, как и Интернет-связь, а также кабельное телевидение осуществляются благодаря инфракрасным волнам и оптиковолоконному кабелю. Обладая более высокими по сравнению с микроволновым излучением частотами и длиной волны от 1 мм до 760 нм (миллионные доли миллиметра), эти электромагнитные волны легко блокируются самыми разными плотными материалами. Вот почему в пульте дистанционного управления телевизором используются именно волны инфракрасного излучения. Если бы на месте инфракрасных оказались какие-нибудь другие волны, ссоры между соседями происходили бы ежедневно, а то и ежечасно. Запомните, что электромагнитные волны разнятся между собой лишь длиной волны и частотой. Удивительно то, что все они относятся к одному и тому же виду волн, только диапазон у них разный. И хотя мы об этом даже не задумываемся, волны в любой момент окружают нас, проходят через нас — бесконечные потоки сообщений, сигналов, информации, которые накладываются, перекрываются, совмещаются и текут дальше. И хотя нам доступна лишь крохотная частица всей электромагнитной какофонии, она, эта какофония, тем не менее, существует. Как сказал физик Ричард Фейнман, любитель игры на барабане бонго:

«Многочисленные волны проходят через эту комнату все разом, — и это ни для кого не секрет, но вы должны остановиться и по-настоящему задуматься над этим — только так вы проникнетесь всей сложностью, всей невообразимой природой Природы». {52}

Наверняка вы диву даетесь: как так получается, что радионяня выделяет из всей мешанины электромагнитных излучений ту единственную волну, сигнал которой и передает? Если все эти накладывающиеся друг на друга и отличающиеся лишь размерами волны представляют собой одно и то же — электромагнитные «вопли» всех и вся в немыслимых диапазонах, «звучащие» одновременно, как прибору удается распознать единственно нужный сигнал — плач вашего ребенка?

Работа всех приборов, в основе которых лежит принцип электромагнитной связи, зависит от одного вполне конкретного явления — резонанса. Именно благодаря резонансу волны, будь они электромагнитными или какими-то другими, взаимодействуют с окружающим нас миром. Резонанс, дитя волны и вибрации, — одно из наиболее приятных волновых явлений.

* * *

Марв, едва сводящий концы с концами музыкант, только что купил новую гитару.

Играет он отнюдь не блестяще — возможно, поэтому ему с трудом хватает на жизнь, — но все-таки кое-что уличными выступлениями зарабатывает. Потерзав несколько месяцев «Дом восходящего солнца», известную американскую балладу, Марв, наконец, собрал достаточно средств, чтобы заменить старый инструмент новым. Вот он с гордостью приносит новенькую гитару домой и принимается за ее настройку.

Марв трогает четвертую струну — она вибрирует со скоростью примерно 147 колебаний в секунду. Эта вибрация влечет за собой соответствующую вибрацию над поверхностью блестящей, лакированной доски, образующей верхнюю деку инструмента. Волны отражаются верхней декой — получается богатый звук. Распространяясь от вибрирующей деки вовне, они согревают мрачную, неуютную комнатушку, наполняя ее теплом.

Отношения между волнами и вибрациями настолько тесные, что едва ли возможно эту парочку разделить. Да, вибрации порождают волны, однако связь эта не односторонняя. Волны, в свою очередь, порождают вибрации — в частности, периодические волны, которые в конечном счете представляют собой распространяющиеся колебания определенного вида. То же самое можно сказать и о теплой ноте ре, исходящей от деки новенькой гитары. За спиной Марва, в углу комнаты, стоит старая гитара: поцарапанная, потертая, вся в наклейках. Пять лет она служила Марву верой и правдой, сопровождая его на групповых выступлениях, она помогла насобирать — монетку за монеткой — денег на покупку своей преемницы. С приобретением новой гитары музыкант мог выбросить прежнюю, как отжившую свой век, однако «старушка» стоит в углу идеально настроенная.

Ее четвертая струна также вибрирует со скоростью 147 колебаний в секунду. И когда Марв играет ноту, звуковые волны частотой в 147 Гц, распространяясь через всю комнату, вызывают у четвертой струны «старушки» легкую ответную вибрацию. Частота волн совпадает со скоростью естественной вибрации старой струны. Последовательность приближающихся сжатий и разрежений подходящей звуковой волны гармонирует с естественным движением струны. Каждая последовательность, складываясь с предыдущей, создает в струне движение — струна начинает звучать на свойственной ей ноте. Получается, что гитары вместе играют одну и ту же ноту.

Очень похоже на то, как Марв качает сынишку на качелях в парке. «Выше, еще выше!» — визжит мальчик от восторга. Однако Марв, замотанный отец, весь день провел на ногах, думает о чем-то своем, так что не особенно усердствует. Он мог бы поднять качели гораздо выше, себе по плечи, и только тогда отпустить, но не поднимает. Вместо этого лишь слегка их подталкивает. И качели начинают раскачиваться. Потом ему остается лишь чуть-чуть помогать им в нужный момент — дуга, по которой перемещаются качели, естественным образом растет. Марв подталкивает качели машинально, не отдавая себе в этом отчета. Толкай он качели чаще или реже, он либо задевал бы сына, либо вообще промахивался. Качели в таком случае никогда не набрали бы скорость, а сынишка жаловался бы, что у него плохой папа.

Но вернемся к нашей «старушке» в углу комнаты. У нее вибрирует только четвертая струна — в ответ на ноту, рождаемую новой гитарой. Остальные струны «старушки» неподвижны — скорость их вибрации, их собственная частота не совпадает со скоростью и частотой четвертой струны. Каждый гребень звуковой волны для них все равно, что толчок качелей невпопад — он не усиливает их вибрации, эффекта нарастания не происходит.

Однако у каждой струны нашей почтенного возраста гитары есть частота, на которой она резонирует с наибольшей готовностью — это частота, совпадающая с ее основным типом вибраций. Итак, Марв извлекает из новой гитары первые звуки — боюсь, это все тот же «Дом восходящего солнца», — и струны его «старушки» естественным образом мягко откликаются на определенные ноты. Как будто «старушка» со временем успела выучить мелодию и теперь с легкостью сопровождает игру Марва. Марв, конечно, этого «аккомпанемента» не замечает. За звуками новой гитары он не слышит резонирующих струн «старушки», однако они, тем не менее, резонируют, негромко отзываясь на созвучные им частоты. И только в самом конце композиции, когда Марв уже кладет руку на струны — и новенькая гитара замолкает, — он успевает услышать реверберирующие звуки «старушки».

* * *

Явление резонанса, при котором одна струна затрагивает другую, было использовано при создании целого ряда музыкальных инструментов. Один из них — струнный смычковый инструмент эпохи барокко под названием виола д'аморе.

Хотя внешний облик инструмента со временем претерпевал изменения, у огромного количества виол д'аморе, изготавливавшихся в XVIII веке, на пике их популярности, имелась одна общая черта — под шестью или семью струнами того же самого расположения, что у скрипки или альта, шел ряд резонансных струн — они находились под грифом. Струны были настроены на те же ноты, что и верхние, но музыкант во время игры их не касался. Они вибрировали под воздействием звуковых волн непосредственно задействованных в игре струн. Их ответный резонанс придавал инструменту гораздо более мягкое, богатое звучание — Леопольд Моцарт, отец Вольфганга Амадея Моцарта, утверждал, что эти «звуки особенно очаровывают тихим вечером».

Резонаторные отверстия, или эфы, в передней части виолы д'аморе повторяли форму языков пламени или арабских мечей — можно предположить, что инструмент впервые появился в землях Среднего Востока (изначально он вполне мог называться «виолой мавров»). Но вместо завитка скрипки, который идет за колками, виолу д'аморе украшали искусно вырезанной головой. Чаще всего это был Купидон с завязанными глазами — достойный символ для музыкального инструмента, у каждой струны которого имелся тайный партнер, ответно вибрировавший, иногда и в унисон.

«Погоди, не подсказывай! Эту я знаю… Вивальди?» Виола д'аморе работы Жана Батиста Деге Саломона, ок. 1740 г.

В XIX веке понятие резонанса стало символом не только любви, но и сопереживания, чувств одного человека к другому, особенно в плане эмоциональном или интуитивном. Обратимся к словам писателя, историка и философа Томаса Карлайла, убежденного кальвиниста; в 1828 году он так описывал своего шотландского соплеменника, поэта Роберта Бернса: «В нем слезы и вместе с тем всепоглощающий огонь; его возможно сравнить с молнией, мелькающей посреди летнего дождя. Его душа с готовностью откликается на каждый звук человеческого существа».

Слово «резонанс» метафорически обозначало связь, выражаемую без помощи слов, почти телепатически, при которой двое настроены друг на друга. Например, в первой главе классического произведения Эмили Бронте «Грозовой перевал», написанного в 1847 году, мистер Локвуд по наитию постигает сущность своего хозяина, угрюмого Хитклифа: «Иные, возможно, заподозрят в нем некоторую долю чванства, не вяжущегося с хорошим воспитанием; но созвучная струна во мне самом подсказывает мне, что здесь скрывается нечто совсем другое: я знаю чутьем, что сдержанность мистера Хитклифа проистекает из его несклонности обнажать свои чувства или выказывать встречное тяготение». То же самое можно сказать и о произведении «В дороге» Джека Ке-руака, написанном более сотни лет назад, в котором автор описывает отношения между Уильямом Берроузом и его женой Джоан Воллмер как весьма своеобразный резонанс душ: «Неожиданные нотки черствости и холодности между ними на самом деле были ничем иным, как своеобразным чувством юмора, — хохмя, они обменивались свойственным только им набором тончайших вибраций».

В конце 1960-х и в 1970-е годы метафора вернула себе первоначальный смысл. Под словом «резонанс» снова стали подразумевать способность настроиться на волну окружения — хрустальные сферы с вращающимися вокруг планетами сменили размалеванные масляными красками всех цветов радуги стены ночных клубов. «Бич Бойз» пели о том, что нужно настроиться на хорошие вибрации, а Том Вулф в «Электропрохладительном кислотном тесте» писал: «…что-то происходит, возникает какая-то напряженность, кругом дурные вибрации». В 1966 году Тимоти Лири бросил клич: «Включись, настройся, улетай», — который позднее объяснил так: «Настройся — то есть живи в гармонии с окружающим миром».

* * *

В этом году, слушая игру музыкальной группы в нашем поселковом клубе, я вдруг поймал себя на мысли: а ведь за все время выступления музыкантов о резонансе я ни на минуту не забывал. И не потому, что группа играла на виоле д'аморе XVIII века. Наоборот, один из участников ударял в ханг, немного похожий на стальной барабан, но в виде «летающих тарелок» — музыкальный инструмент, придуманный в Швейцарии в 2000 году. А о резонансе я думал потому, что музыка на меня определенно подействовала.

Может, все дело в том, что я редко куда выбираюсь. Однако, думаю, играли музыканты действительно хорошо — внутри у меня все будто вибрировало в унисон, душа пела. Интересно, что при этом испытали остальные слушатели? Группу тепло приветствовали, но я уверен: музыка вызвала у публики самые разные чувства — у каждого свои. Что вполне в духе метафорического смысла резонанса. А ведь и правда, это как со струнами, настроенными вразнобой: то, что цепляет меня, совсем не обязательно созвучно вашему настроению. И все же, почему музыка оказывает на нас такое сильное влияние? Загадка да и только.

Древних греков поражала волшебная сила музыки, ее способность успокаивать или будоражить человеческую душу. Изучая математику и музыку, Пифагор совершил открытие — у музыкальной гармонии математическая основа. Он обнаружил, что наиболее гармоничные музыкальные интервалы — октава, кварта, квинта — находятся между нотами, чье расположение объясняется простой арифметикой. Например, у струнных инструментов две струны одинакового веса и силы натяжения созвучны в том случае, если их длины будут соответствовать простым пропорциям. Струны, разделенные октавой (то есть двенадцатью полутонами) будут укладываться в пропорцию 1:2 — одна струна в два раза длиннее другой. В случае же с квинтой (семь полутонов вверх) длины будут укладываться в пропорцию 2: 3. Ну а кварта (пять полутонов) подчиняется пропорции 3: 4. Получается, красота звуков имеет под собой строгое научное обоснование. Это открытие вдохновило Пифагора и его последователей на дальнейшие изыскания — они предположили, что математические выкладки, лежащие в основе музыкальной гармонии, могут объяснить устройство жизни, Вселенной… всего. Пифагор уверовал в математическое обоснование музыкальной гармонии и довольно долго придерживался этой идеи. Пифагорейцы утверждали: математические формулы, объясняющие ход Луны, планет и звезд по ночному небу, подчиняются музыкальной гармонии, порождают музыку сфер — вибрации или ноты, которые мы не слышим, но которые превосходно гармонируют друг с другом. Более того, мы, люди, также порождаем неслышимую ухом музыку, являемся инструментами, способными издавать ответные вибрации. В этом, согласно теории Пифагора, и кроется секрет нашей восприимчивости к музыке слышимой. Музыкальный инструмент под названием «человек» временами может настраиваться и отражать неслышимую ухом музыку сфер. Надо полагать, именно об этом «Бич Бойз» и пели.

* * *

Хотя резонанс и служит яркой метафорой такому понятию, как общение, у этого физического явления есть другое, гораздо более прозаическое назначение — осуществлять все виды приема и передачи информации.

Резонансный контур лежит в основе принципа действия мобильного телефона, ноутбука с адаптером беспроводной сети, автомобильного радиоприемника или даже такого устройства, как радионяня. У резонансного имеется собственная частота, на которой он совершает колебания наиболее охотно; эта частота определяется конфигурацией резисторов и других электронных штуковин. Колебания — не что иное, как движение электрического тока туда и обратно по проводам контура. Принцип тот же, что и в примере с качелями на детской площадке — компоненты устройства создают такие условия, при которых ток колеблется в проводах особенно быстро.

Эти «качели» подталкивают как раз радиоволны. Будучи электромагнитным излучением, они в момент прохождения через металлическую антенну побуждают электроны в ней двигаться вверх-вниз; электроны порождают слабый ток. Причем, ток возникает при прохождении радиоволн через любой металлический предмет, будь то каминная кочерга, матрасные пружины или та же самая антенна. Однако движения электронов, то есть электрический ток, крайне слабы. Другое дело, если антенну соединить с резонансным контуром — возбуждаемые радиоволнами движения электронов совпадают с частотой, при которой контур резонирует, то есть с его резонансной частотой. Как слабые, но своевременные, соответствующие резонансной частоте качелей толчки наращивают их движение, так и легчайшие толчки радиоволн на резонансной частоте контура, воздействуя на электроны, наращивают ток.

Непостижимое переплетение проходящих через антенну устройства электромагнитных волн побуждает электроны в контуре колебаться взад-вперед. Но справедливо это только для тех волн, которые совпадают с резонансной частотой контура. Лишь они способны «подтолкнуть качели в нужный момент».

Таким образом, контур отзывается избирательно: из всей невообразимой какофонии электромагнитных волн он отфильтровывает тот сигнал, на который настроен. Совпадающая с резонансной частотой контура радиоволна называется несущей волной. Именно на нее — частоту, которая значительно усиливается по сравнению с остальными волнами, идущими фоном, — контур и отзывается. На эту несущую волну накладывается (совсем как океанические волны на большую волну зыби) тот единственно значимый сигнал: музыка по радио, разговор по телефону, плач малыша.

Волны определенным образом складываются, и улавливающему сигнал приемнику необходимо лишь выделить несущую волну (так широкую волну океанической зыби надо выровнять, чтобы осталось едва заметное волнение).

В некоторых приборах, например в радионяне, резонансная частота фиксирована; в других, таких как радиоприемник, резонансную частоту можно менять — поворотом колесика шкалы настройки. То же самое и с гитарой — поворот настроечного ключа меняет собственную частоту колебаний струны — та начинает откликаться на другие звуковые волны.

Итак, резонанс — важнейшее для эпохи дальней связи явление, благодаря ему из невероятного скопления электромагнитных излучений вычленяется один-единственный нужный сигнал.

* * *

Когда я жил в северо-западной части Лондона, то, работая в беседке нашего крошечного садика, регулярно сталкивался с феноменом резонанса. В крытой кровельным рубероидом восьмиугольной беседке было очень уютно во время дождя. Боюсь, человечество музыку падающих дождевых капель пока не оценило по достоинству. На мой взгляд, барабанная дробь льющейся с неба воды лучше всего позволяет сосредоточиться на работе. Чего никак не скажешь о звуке пролетающего над головой вертолета.

В то время уличная преступность в нашем районе цвела пышным цветом. До меня частенько доносился стрекот полицейского вертолета, преследующего подростков, когда те, пырнув кого-то ножом, удирали подворотнями. Так вот, шум вертолета создавал резонанс в беседке. Беседка — пустое помещение с открытым оконным проемом — выступала в роли огромного музыкального инструмента. Как на столб воздуха в трубке кларнета воздействуют изменяющиеся колебания давления воздуха, вызываемые вибрирующей тростью, в которую вы дуете, так и на воздух внутри беседки воздействует меняющееся давление, вызванное стрекотом вертолета. Пустое помещение с отверстиями обладает резонансной частотой гитарной струны. (Такую частоту вы слышите, когда дуете в горлышко стеклянной бутылки.) Оказалось, форма беседки и материалы, из которых она сделана, наделили ее собственной частотой колебаний, совпавшей с частотой колебаний работающих лопастей вертолетного винта. Если я оставлял окно открытым, стрекочущий звук был гораздо громче внутри беседки, чем снаружи. Порой мои барабанные перепонки едва не лопались: должен признаться, довольно неприятное напоминание о том, что звуковые волны — это изменения в давлении воздуха.

Возможно, мне стоило написать жалобу в органы местного самоуправления: мол, я стал жертвой резонирующих звуковых волн, вызванных захлестнувшей район волной подростковой преступности. Наверно, надо было потребовать, чтобы они с этой самой волной преступности что-то сделали, пока из-за нее не пострадали мои уши. А может, стоило написать жалобу шведской компании-изготовителю беседки, обвинив их в пренебрежении таким явлением, как резонанс, — не может быть, чтобы в Швеции не летали вертолеты.

* * *

Сомневаюсь, чтобы в свое время кто-то подавал жалобу на строителей гробниц и погребальных камер эпохи неолита. В конце каменного века (ок. 4 000 — 2 000 лет до н. э. в Европе) возводили мегалитические сооружения, большинство которых стоят и по сей день. Кроме земляных платформ, одиночных мегалитов и их комплексов, например Стоунхенджа, построенного в форме круга, многие выполнялись в виде земляных камер, иногда выложенных камнем, с одним или несколькими коридорами для доступа извне, часто крестообразной формы. И хотя в них были найдены только кости, утверждать, что постройки служили исключительно местами захоронений, нельзя — это могли быть и алтари для жертвоприношений, где поклонялись духам предков.

Акустическая археология как наука возникла совсем недавно; ученые, изучающие акустические свойства древних строений, предположили, что люди, спроектировавшие и построившие эти камеры, большое внимание уделяли резонансным свойствам подземных помещений.

В попытке пролить свет на принцип действия этих древних сооружений писатель Пол Деверо и профессор Принстонского университета Роберт Джан изучили акустические свойства ряда доисторических подземных камер на территории Великобритании и Ирландии. Они обследовали дольмен Чун в Корнуолле — вырытое в земле мегалитическое однокамерное погребальное сооружение, и Уэйлендз-Смайти в Беркшире — длинный курган с выложенной камнем гробницей. После этого они провели исследование Ньюгрейндж — большой коридорной гробницы с крестообразной камерой, а также двух погребальных сооружений в Лох-Крю; все эти объекты находятся на территории ирландского графства Мит. В камере каждого мегалитического сооружения были установлены громкоговорители, через которые звучали тоны; при этом подбиралась частота наибольшей интенсивности звуковых вибраций и наиболее громкого звучания. Камеры резонировали благодаря звуковым волнам: волны распространялись по коридорам, отражались в тупиках и, накладываясь на обратном пути, усиливали звук. Сравнив частоты, дававшие самую мощную реверберацию, исследователи были в немалой степени удивлены.

Несмотря на то что постройки значительно отличались размерами, формой и строительными материалами, все они резонировали в очень низком диапазоне частот: 95-112 герц. Это вполне соответствует вокальному диапазону человеческого голоса, по крайней мере мужскому баритону. Найденные в подобных постройках человеческие останки позволили археологам прийти к общему заключению: строения использовались в качестве погребальных камер. Исследователи задумались: могут ли резонансные качества, особые для каждой камеры, указывать на то, что либо до, либо во время захоронения в камерах совершались ритуальные песнопения? Глубина и реверберация голоса, звучащего на резонансной частоте камеры, значительно усиливается; благодаря этому может «создаться устойчивое впечатление присутствия сверхъестественных сил — богов или духов предков».

Ученые из Университета Рединга изучили акустические свойства Кэмстер-Раунд, неолитической коридорной гробницы на территории Шотландии, проанализировав на примере точной копии резонансные свойства сооружения. И выяснили: поскольку гробница выстроена как узкий коридор, ведущий в круглую камеру, вся постройка должна резонировать по типу бутылки. Такой тип резонанса наблюдается в резонаторе Гельмгольца — бутылке с горлышком, в которую дуют; воздух в бутылке расширяется и сжимается как одно целое, порождая звук. Ученые обнаружили, что камера устроена таким образом, чтобы резонировать по типу бутылки, производя звук внутри камеры (это гораздо более вероятно, нежели предположение о том, что молящиеся в каменном веке собирались у входа в камеру и старательно дули внутрь). Выполненная в определенном масштабе модель показала — резонанс внутри строения должен составлять 4-5 герц. Однако минуточку! Это ведь гораздо ниже диапазона человеческого голоса и, если уж на то пошло, диапазона тональности музыкальных инструментов. Звуки ниже 20 герц люди даже не слышат. Неужели стройная теория о том, что в каменном веке религиозные песни во время ритуалов заставляли камеру Кэмстер-Раунд резонировать, рассыпалась в пух и прах?

Но ученые так не думали. По их мнению, должен существовать способ, который позволяет наращивать звуковые вибрации даже при настолько малых частотах. Чистый тон состоит из колебаний давления, которые нашим ухом как звук не улавливаются. Только когда колебания следуют одно за другим непрерывно, наши барабанные перепонки вибрируют со скоростью более двадцати раз в секунду, и мы различаем ноту. Но при ударах в барабан со скоростью четыре-пять раз в секунду как раз и возникнут слышимые звуки, повторяющиеся с частотой 4-5 герц. Каждый такой удар вызывает звуковые волновые колебания (подобно колебаниям, из которых состоит чистый тон), однако за ударом следует реверберация кожи барабана — уж ее-то мы слышим.

Длинный курган Стоун и Литлтон эпохи неолита, найденный в Сомерсете, неподалеку от моего дома. Что, если он действовал по принципу резонирующей камеры, придававшей религиозным песнопениям большую звучность?

И, следовательно, слышим барабанную дробь со скоростью четыре раза в секунду, пусть даже такая частота недостаточна для того, чтобы наш мозг соединил удары в звук определенной высоты.

Между тем, пора бы выдвигаться с нашим барабаном прямиком в Шотландию.

Ученые собрали в погребальной камере аудиторию и принялись бить в барабан со скоростью четыре удара в секунду (частота в 4 герца). Слушавшая публика потом призналась, что во время барабанного боя у них возникли необычные ощущения — они почувствовали, будто звук определенным образом влияет на их пульс и дыхание. Некоторые говорили, что если бы барабанный бой длился дольше, у них участилось бы дыхание. А вот во время ударов такой же силы, но более медленных, от которых пространство не резонировало, таких жалоб было меньше.

Конечно, подобные ощущения — штука субъективная, однако когда ученые НАСА при конструировании ракеты изучали воздействие вибраций на человеческое тело, они обнаружили, что разные части тела взрослого человека резонируют на разных частотах. Отдельные внутренние органы на определенных частотах вибрировали интенсивнее, вызывая существенное «затормаживание жизненных функций организма и неприятные ощущения». И какова же резонансная частота человеческого туловища? Да точно такая, к какой пришли исследователи погребальной камеры в Кэмстер-Раунд, — 4-5 герц.

Может, люди эпохи неолита, ударяя в барабан и вызывая инфразвуковой резонанс, верили, что общаются с духами, божествами или предками? Исследования 1970-х годов показали, что на частоте 4-5 герц люди испытывают головокружение и в целом чувствуют себя нехорошо (вибрации нарастают, отзываясь во внутренних органах), но и впадают в сонливость, у них появляется ощущение, будто они раскачиваются и вот-вот упадут. Может, зодчие каменного века при проектировании строений учитывали их особые резонансные качества?

Что, если резонансный звук казался им звуком потустороннего мира, вызывал инфразвуковые колебания в их собственных телах и даже изменял их сознание? Интересно, а потревоженные соседи к их совести не взывали?

* * *

Вы когда-нибудь просыпались среди ночи в холодном поту, внезапно сознавая, что не имеете ни малейшего представления о том, что такое электромагнитная волна? Нет? Я — тоже. Но раз уж эти волны буквально повсюду, не мешает познакомиться с ними поближе.

От механических волн — волн звуковых и волн на поверхности воды — их отличает главным образом то, что они не зависят от физической среды, через которую распространяются.

Значит, придется нам пересмотреть свои представления о волне. Хотя… нелегко вообразить волну вне среды — чего-то такого, что перемещалось бы одновременно с распространением волны. Например, вы рассматриваете волны на воде. Рассуждать об океанической волне без воды, через которую она распространяется, попросту смешно. Ведь это механический тип волны — волна представляет собой перемещающуюся форму физического движения в определенной среде, в данном случае, в воде.

Зависимость звуковых волн от физической среды не столь очевидна, но ее вполне можно продемонстрировать. Волны давления, которые составляют звук, существуют только тогда, когда имеется физическая среда, через которую они распространяются, — будь то воздух, вода или стена между вами и вашим соседом, ярым фанатом хеви-метала. Не верите? Подвесьте маленький колокольчик внутри запечатанной стеклянной банки, откачайте из банки воздух вакуумным насосом (не сомневаюсь, что он у вас всегда под рукой) и потрясите этот вакуумный колпак. Вот вы и услышите (вернее, не услышите) доказательство.

Звуковые колебания, производимые колокольчиком в вакууме, ваших ушей не достигают. Вот почему, как поется в песне одной группы, «в космосе никто не услышит твой крик» или, если на то пошло, не услышит, как твой космический корабль взорвется. Грандиозные взрывы на просторах открытого космоса, которые так любят демонстрировать в фантастических фильмах, на самом деле сопровождались бы полнейшей тишиной — в открытом космосе недостаточно газообразного вещества для распространения волн сжатия-разрежения. Ну, а киношной братии для усиления эффекта эпизода межгалактического сражения я бы посоветовал ставить фортепианный аккомпанемент в стиле Чарли Чаплина.

Такая вот музыка сфер.

А волны электромагнитные, не в пример волнам механическим, распространяются в вакууме легко и просто. К примеру, Солнце мы пусть и не слышим, зато определенно видим и ощущаем. Если бы вместо колокольчика вы поместили в вакуумный колпак раскаленную добела нить накаливания, сразу увидели бы расходящиеся от нее световые волны. (Еще бы, ведь у вас получилась бы первая лампа накаливания с частичным разрежением — лишь позднее такие лампы стали заполнять инертными газами.)

Итак, если электромагнитные волны способны распространяться и в отсутствие физической среды, за счет чего происходит «волнение»? Физики ответят, что это, мол, результат совместных колебаний электрического и магнитного полей. Но, по правде сказать, я с трудом представляю себе, как это происходит.

Электромагнитные волны распространяются и туда, и сюда одновременно 

Физики и математики способны описать и спрогнозировать поведение электромагнитных волн с невероятной точностью. Они знают все об их образовании, способе распространения из одной точки в другую, взаимодействии с веществом, а также с электрическими, магнитными и гравитационными полями. Они осведомлены о самых интимных подробностях жизни этих волн, а все благодаря блестящему шотландскому математику и физику Джеймсу Максвеллу, который в 1864 году вывел ряд уравнений, описывающих электромагнитные волны как колебания электрических и магнитных полей. Уравнения Максвелла описывали поведение электромагнитных волн настолько точно, что ими пользуются по сей день.

Максвелл с помощью математических выкладок объяснил принцип действия электромагнитных волн. Прежде было неясно, что, собственно, эти колебания электрических и магнитных полей собой представляли. Электрическое поле — некое свойство пространства, оно оказывает воздействие на электрический заряд; то же самое можно сказать и про магнитное поле и магнит. Они тесно связаны, словно две стороны монеты: движение электрического заряда порождает магнитное поле, а движение магнита — электрическое поле. Судя по всему, благодаря этой взаимозависимости волны в вакууме и распространяются.

И все же понять, что такое электромагнитные волны, не так-то просто, поэтому наберитесь терпения. Итак, давайте начнем…

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле (ориентированное по отношению к нему под прямым углом), магнитное поле, в свою очередь, порождает электрическое поле (ориентированное все под тем же прямым углом) и так далее.

Поскольку изменения в одном поле влекут за собой изменения в другом, и наоборот, оба распространяющихся через вакуум поля подобны паре управляющих дрезиной человек — такой сюжет часто показывают в кино. Энергия перемещается в пространстве как поперечная волна, состоящая из двух компонентов, электрического и магнитного, ориентированных друг к другу под прямыми углами.

Распространяясь в вакууме подобным образом, электромагнитные волны обладают все той же скоростью — скоростью света, то есть примерно 300 000 км в секунду, или 300 000 000 м в секунду. Электромагнитные волны — самые быстрые; они составляют предельную космическую скорость, и, насколько нам известно, ничто не в силах их обогнать.

* * *

В 1981 году скандально известный доктор биологических наук Руперт Шелдрейк высказал идею о существовании формы резонанса, которая сильно отличается от резонанса колеблющихся струн, контуров или погребальных камер. Он назвал ее морфическим резонансом, предположив, что эта форма резонанса способна объяснить в числе прочего и то, каким образом эмбрион развивается во взрослый организм. Шелдрейк выдвинул гипотезу: едва только в природе впервые возникает модель — неважно, биологическая или физическая, — она с большой долей вероятности повторится. Ученый утверждает, что самоорганизующиеся системы — клетки, кристаллы, организмы, общества — черпают данные из бездонного источника коллективной «памяти», в котором содержится информация о будущих изменениях в системах.

В качестве одного из доказательств своей гипотезы Шелдрейк приводит исследование, начавшееся в 1954 году и длившееся двадцать лет. В ходе исследования изучались способности к обучению у пятидесяти поколений лабораторных крыс. Время, затрачиваемое крысой каждого поколения на освоение конкретного умения, сравнивалось — с целью выяснить, передаются ли способности наследственно. Оказалось, каждое последующее поколение крыс обучалось одному и тому же навыку быстрее, чем предыдущее. Исходя из чего вы наверняка сделаете вывод: крысы наследовали высокую способность к обучению на генетическом уровне.

И ошибетесь. В ходе эксперимента открылось нечто удивительное — параллельно увеличивалась скорость обучения и у контрольной группы крыс, из поколения в поколение освобожденных от необходимости учиться. Каждое последующее поколение обучалось быстрее, чем предыдущее, и это несмотря на то, что они становились первыми во всем крысином роду неучей. Похоже, старую крысу все-таки можно обучить новому трюку. Однако гораздо легче обучить молодую крысу старому трюку.

«Мы с тобой на одной волне?»

Шелдрейк предположил, что этот же принцип применим и к людям. Вы не только сами быстрее осваиваете игру, играя в нее чаще, но и помогаете тем, кто родится после вас, научиться играть в нее быстрее. Однако рассказывать об этом своим чадам подросткового возраста все же не стоит, иначе они найдут новое оправдание своим ежедневным бдениям с игровой приставкой — мол, будущим поколениям юных геймеров будет легче.

У Шелдрейка возникла следующая мысль: более успешное обучение последующих поколений, будь то лабораторные крысы или устроившиеся на диване подростки с игровой приставкой, объясняется существованием морфического резонанса. Впрочем, постичь механизм его действия ученый не пытался, а лишь обозначил как основу феномена — этого и многих других, связанных со сложными системами. Вполне возможно, что как естественные, физические колебания посредством волн вызывают соответствующие резонансные колебания, так и физические и биологические системы сходным образом влияют на структуры друг друга. В конце концов, как указывает Шелдрейк, «атомы, молекулы, кристаллы, органеллы, клетки, ткани, органы и организмы — все состоят из частей, претерпевающих беспрерывные колебания, и все имеют собственные характерные виды колебаний и внутренний ритм <…>».

Пожалуй, безумная идея — о том, что морфическим резонансом управляют космические вибрации — могла прийти в голову разве что человеку обкурившемуся или нанюхавшемуся чего-нибудь этакого. Тут поневоле вспомнишь Тимоти Лири. А что, если Шелдрейк все-таки прав? Но стоило ему свою гипотезу озвучить, как старая научная гвардия тут же на него ополчилась.

Джон Мэддокс, редактор одного авторитетного научного издания, гипотезу Шелдрейка о морфическом резонансе решительно заклеймил: мол, книга Шелдрейка «Новая наука о жизни» — «первый за многие годы кандидат на сожжение». В 1994 году, давая интервью «Би-би-си», Мэддокс заявил, что Шелдрейк «вместо занятий наукой ударился в гадания на кофейной гуще».

Мэддокс выступал и за то, чтобы книгу Шелдрейка запретить «точно так же, как церковь запрещала труды Галилея, и по той же самой причине: поскольку это ересь». (Однако тот факт, что Галилей оказался прав, а церковь — нет, был странным образом упущен из виду.)

Мэддокс и другие скептически настроенные ученые пеняли Шелдрейку на то, что его гипотеза слишком уж неохватна, что невозможно получить такие данные, которые ее опровергли бы (условие, необходимое для критерия научности). И навесили на гипотезу ярлык псевдонаучности.

Но Шелдрейку досталось не только от ученых, отнесшихся к его гипотезе с предубеждением. В апреле 2008 года он получил небольшое ранение — его ударил ножом в ногу один из слушателей в лекционной аудитории; произошло это в Санта-Фе, штат Нью-Мексико. Нападавшего, японца по национальности, арестовали и предъявили ему обвинение. Позднее японец признался: ему показалось, что он стал подопытным кроликом в эксперименте Шелдрейка с контролем над сознанием, во время которого Шелдрейк использовал «телепатию на расстоянии».

* * *

Творящие в области саунд-арта художники Брюс Одланд и Сэм Ойнджер положили принципы акустического резонанса в основу своего «Гармонического моста», установленного в 1998 году на эстакаде автомагистрали возле Массачусетского музея современного искусства. К ограждающим перилам эстакады параллельно дорожному движению была прикреплена пара алюминиевых «настроечных труб». Микрофоны в этих трубах при определенном положении подхватывают звуковые волны, которые затем транслируются в громкоговорители вдоль пешеходного тротуара под мостом.

Трубы действуют подобно огромным музыкальным инструментам — своего рода диджериду; они отзываются на рев, скрежет и гудки машин, притормаживающих у светофора на эстакаде. Длина полых сквозных труб — без малого 5 м; объясняется это тем, что выбранная основная частота резонанса должна приближаться к 33 герц очень низко звучащей ноты «до», располагающейся на фортепиано на три октавы ниже ноты «до» первой октавы.

Как в случае с вибрациями гитарной струны, в трубах резонируют и другие частоты — более высокие гармоники ноты «до». Стремясь добиться того, чтобы вместе с резонансом опорного тона «до» выделялись бы разные гармоники, Одланд и Ойнджер экспериментировали с положением микрофонов в каждой трубе. В конце концов было найдено такое положение, при котором транслировавшиеся через громкоговорители звуки пришлись Одланду и Ойнджеру по душе. В одной трубе они расположили микрофон на одной шестой от всей ее длины — в этом положении он воспринимал больше шестой и двенадцатый обертоны: оба — ноты «соль» (в одном случае выше ноты «до» первой октавы, в другом — ниже). В другой трубе микрофон расположили на двух седьмых от всей длины, подчеркивая седьмой обертон, «си-бемоль». Отделенный от ноты «до» всего полутоном, этот обертон, пожалуй, наименее гармоничный. Но Одланду и Ойнджеру его блюзовый оттенок понравился.

Два нехитро устроенных музыкальных инструмента вносят благозвучность в малоприятную сумятицу звуков дорожного движения, отбирая только те чистые частоты, которые резонируют в столбах воздуха. Транслирующийся из громкоговорителей внизу звук представляет собой гармоничное сочетание нот из обеих труб — преимущественно «до», «соль» и «си-бемоль», — причем звучание той или иной гармоники усиливается или затихает, в зависимости от интенсивности и тональности гула проезжающих машин. Более низкие шумовые звуки, например от двигателей автобусов и грузовиков, дают больше низких нот, резонирующих в трубах, а более высокие, например от легковых машин, мотоциклов, голосов пешеходов, дают больше высоких гармоник. Как выразились сами Одланд и Ойнджер, звуки «вдохнули в бездушное урбанистическое пространство жизнь — из заброшенного оно вновь стало обитаемым».

«Гармонический мост» возле Массачусетского музея современного искусства в Норт-Адамсе, штат Массачусетс, придуманный Брюсом Одландом и Сэмом Ойнджером.

Вверху: «Настроечная труба» на эстакаде.

Внизу: Громкоговоритель под мостом передает ноту, при которой мост резонирует

Феномен резонанса рождается из тесных взаимоотношений волн и вибраций. Итак, в качестве итога перечислим три простых факта:

Волны и вибрации тесно связаны. Вибрации порождают волны, а волны являются распространяющимися видами колебаний.

Все, что способно вибрировать, обладает характерными собственными частотами колебаний, на которых вибрирует с наибольшей готовностью.

Волны с частотой, совпадающей с собственной частотой колебаний определенного вибрирующего тела, стремятся усилить его вибрации, сделать их все более и более выраженными.

Постучите по качественно сделанному бокалу для вина — вы услышите звучание чистой ноты, то есть звук собственного вида колебаний. Отойдите в дальний конец комнаты и пропойте эту ноту (в любой октаве). Вернитесь и прислушайтесь: бокал еще звучит в ответ на порожденные вами звуковые волны.

В самом явлении резонанса может и не быть ничего удивительного — это всего лишь дитя волны и вибрации, однако оно всегда вызывает ощущение чего-то таинственного, намекает на невидимые глазу волновые чудеса. Пропойте одну за другой разные ноты — бокал отзовется только на те, которые созвучны его собственной частоте колебаний.

Но резонанс возникает не только внутри физических вибраций и механических волн. Возникает он и внутри колебаний электрических токов и электромагнитных волн, например радиоволн. Резонансный контур внутри приемников дальней связи — будь то радионяня или система связи с космическим кораблем — средство, с помощью которого мы отделяем из невообразимого смешения передаваемых электромагнитными волнами сигналов единственно нужный сигнал.

Каждая волна по сути своей — вестник, она несет информацию о том, что ее породило. Это одна из функций волны — любая волна имеет свой источник. Она возникает в результате некоего возмущения, вибрации, колебания, то есть в результате какого-то явления, и неважно, кратковременное оно или непрерывное.

Бывает, помехи в виде других волн отсутствуют, что позволяет заметить ту самую единственную волну и расшифровать ее послание. В тихую, безоблачную ночь выпрыгивающая из воды в другом конце пруда рыбина заставляет отражение луны в воде танцевать и тем самым подсказывает рыбаку, куда забросить удочку. Однако чаще всего рядом с нужными нам волнами присутствуют другие, вносящие сумятицу, особенно сейчас, с развитием связи. В английском языке само слово broadcast [31]Вещать, вещание (англ.); состоит из слов broad (широкий) и cast (бросать, высевать) (прим. перев.)
в буквальном смысле означает «посев вразброс», то есть разбрасывание семян на как можно большей площади и как можно более равномерно. То же самое можно сказать и о многих электромагнитных волнах — широкое вещание предполагает их прием на максимально большой территории. В каждый момент времени нас пронизывает бесчисленное множество электромагнитных посланий, волнами омывающих пространство вокруг; это сигналы радиостанций, средств связи аварийных служб, сигналы международного времени, а также сигналы мобильной связи, связи Wi-Fi, спутниковой, сигналы управления воздушным движением, текстовые сообщения, работа камеры контроля за скоростным движением, работа телеканалов, метеорологических радиолокаторов… Полную картину их столкновений и взаимодействий друг с другом — тут они накладываются, там переплетаются — представить в уме невозможно.

Из всей какофонии мы выуживаем одно-единственное зерно необходимой нам информации, и помогает нам в этом резонанс. Именно с его помощью удается вычленить переносимые волнами послания и сигналы. Благодаря резонансу хаос жизни упорядочивается, обретает ясность, а порой и красоту.