Быстрое увеличение размеров исследовательского оборудования-тенденция, общая для всех отраслей науки. Но особенно четко она проявляется в авангардной области современной науки — в физике. В 1820 году Эрстеду потребовались сущие пустяки — полметра проволоки и магнитная стрелка, — чтобы поставить свой знаменитый опыт, приведший к открытию магнитного поля тока. Менее чем за полтора столетия проволока, которую держал в руках Эрстед, превратилась в циклопические термоядерные установки, в гигантские ускорители…
Размеры научного оборудования растут все быстрее и быстрее. Приборы уже не умещаются даже в специально построенных зданиях.
«Сначала мы предполагали строить ускоритель, который придавал бы частицам энергию в 50 или 70 миллиардов электронвольт, — рассказывает академик Топчиев. — Знаменитый советский ускоритель в Дубне рассчитан на 10 миллиардов… Мы должны идти дальше. Но пяти-семикратное увеличение энергии теперь уже кажется маленьким. Нужно поднять энергию разгоняемых частиц хотя бы раз в сто. Значит, нужен ускоритель на 1000 миллиардов электронвольт!
В подобном сверхмощном ускорителе скорость частиц приблизится к скорости света… При таком разгоне частица, как и скоростной самолет, не сможет вращаться по маленькому кольцу. Орбита, радиус «разворота» частицы поневоле возрастают. Если ускоритель в Дубне имеет радиус кольца 30 метров, то здесь он около трех километров!»
Конечно, в развитии оборудования проявляется и тенденция к миниатюризации. Но эта тендендия типична главным образом для аппаратуры, выпускаемой в массовых масштабах. Радиоприемники, например, становятся все более компактными. Особенно заметна эта тенденция на приемниках, предназначенных для широкого пользования. На переднем же крае науки господствует стремление к увеличению размеров оборудования. Неуклонно растут, например, размеры радиотелескопов. Недавно в газетах появилось сообщение о радиотелескопе, сооружаемом в Антарктиде. Длина его антенны — 21 миля. И это не предел. Английские астрономы жалуются, что Британские острова уже малы: антенны радиоинтерферометра вынесены в противоположные оконечности островов, к самым берегам…
Если иногда размеры приборов и уменьшаются, то соответственно и сверхсоответственно увеличивается количество приборов.
Это тонкая и очень интересная особенность механизма науки.
Условно изобразим какую-нибудь исследовательскую установку в виде пяти тетрадных клеточек. Миниатюризация приводит к тому, что каждая клеточка уменьшается. Но пока клеточка уменьшится вдвое, количество клеточек увеличится в десять раз. В результате наша установка изобразится теперь в виде пятидесяти «половинных» (то есть двадцати пяти «полных») клеточек.
Вот короткое журнальное сообщение еще об одном радиотелескопе:
«Новый инструмент необычен как по конструкции, так и по величине, по точности и по чувствительности. Собственно говоря, это целый комплекс из 104 установок, каждая из которых заняла бы место в первом десятке крупнейших радиотелескопов мира. Сто три одинаковых радиотелескопа, диаметром по 30 метров, подобные знаменитому английскому телескопу в Джодрел-Бэнк, располагаются в виде двух перекрещивающихся аллей длиной по 3 километра каждая. Сто четвертый, с зеркалом диаметром в 70 метров, то есть второй по величине в мире, располагается в стороне. Все 104 инструмента будут работать «сообща», что в огромной степени увеличивает мощь системы».
Характерная особенность: когда одно оборудование сменяется другим, принципиально новым, размеры сразу же, как бы скачком, увеличиваются.
Юные радиотелескопы были крупнее взрослых оптических телескопов. И росли радиотелескопы очень быстро. Казалось бы, дальше просто некуда… Но вот советские ученые А. Усиков, П. Блиох и некоторые иностранные исследователи выдвинули идею принципиально нового телескопа. Снова гигантский скачок в размерах: длина телескопа должна быть около миллиона километров!
Линзой телескопа будет служичь… Земля. Точнееземная атмосфера. Представьте себе поток параллельных лучей, падающих на нашу планету. Земля, конечно, непрозрачна. Лучи, которые «упрутся» в нее, дальше не пойдут. Но часть лучей пройдет по касательной к Земле — в земной атмосфере. И атмосфера сыграет роль огромной кольцевой линзы: преломит лучи, сфокусирует их в миллионе километров от Земли, где будет находиться космическая обсерватория.
Я предупреждал, что мы ведем исследование. Это работа нелегкая. Быть может, читателю хотелось бы скорее перейти к фантастике. Скажем так:
Человек, стоявший у пульта, медленно оглядел комнату. Она была пуста. Бетонные, ничем не прикрытые стены — и больше ничего: ни стола, ни стула. Только массивная железная дверь рядом с желтой панелью. Из ниши в невысоком потолке светила яркая лампа.
Напрасно я здесь остался, подумал человек. Дурацкий у меня сейчас вид на телеэкранах: приготовился торжественно ткнуть пальцем клавишу… Как же, исторический момент! Куда спокойнее было бы там, на Ганимеде. Или на Тефии. Нет, чепуха, я должен быть здесь. «Пуск» сработает наверняка, а «Стоп» может и не сработать, и тогда произойдет то, о чем все эти годы твердили противники Проекта…
Мы действительно скоро перейдем к фантастике. Пока же, коль скоро о ней зашла речь, отметим любопытное обстоятельство.
Стремительный рост научного оборудования почти не замечен фантастами. Как известно, герой романа Уэллса «Человек-невидимка» сделал свое открытие в домашне» лаборатории. «Я пользовался двумя небольшими динамо-машинами, — рассказывает невидимка, — которые я приводил в движение при помощи дешевого газового двигателя». Шестьдесят с лишним лет спустя герой повести А. Днепрова «Суэма» точно в таких же условиях создал электронное разумное существо: «Я начал работу над своей Суэмой дома… Я стал приобретать материалы для будущей машины… по моему проекту была изготовлена многолучевая электронная трубка в форме шара диаметром в один метр…»
Фантастика здесь похожа на историческое повествование. Создатель сложнейшей кибернетической машины работал так, как, например, работал в конце прошлого века Рентген. «Для всего исследования, — писал об открытии рентгеновских лучей А. Иоффе, — почти не потребовалось сколько-нибудь сложных приборов: электроскопы, кусочки металлов, стеклянные трубки…»
Трудно поверить, что через пятьдесят, сто или двести лет ученые будут работать так, как они работали во времена Рентгена.
Вместе с увеличением размеров научной аппаратуры растет и исследовательское поле — минимальная «жилплощадь», необходимая для размещения всего комплекса оборудования. Еще в конце прошлого века исследовательским полем был стол ученого. Через двадцать — тридцать лет физику требовалась уже лаборатория, состоящая из нескольких комнат и мастерских. Ныне исследовательское поле выросло до размеров настоящего поля (в первоначальном значении этого слова).
Здание, в котором размещен синхрофазонтрон на 10 млрд. электронвольт, имеет объем в 335000 куб. метров. Эрстед получал ток от химического элемента, уместившегося в бокале. Синхрофазонтрон питает электростанция, способная обеспечить энергией целый город!
Исследовательское поле (в физике) растет — если сравнивать с ростом оборудования — непропорционально быстро. Тут проявляется тенденция к использованию все более и более высоких потенциалов. Исследователю уже небезопасно оставаться рядом с прибором. Электронный микроскоп, например, создает сильнейшее рентгеновское излучение: поэтому управляют прибором на расстоянии, а изображение рассматривают на телеэкране.
Быстро увеличивается и производительность научной аппаратуры (количество опытов, наблюдений, замеров в единицу времени). В свое время Гершель направлял телескоп, пользуясь громоздкими лестницами, системой скрипящих катков и блоков. Рассказывают, что сестра Гершеля однажды упала с этих лестниц и сломала ногу. Современными телескопами-гигантами астрономы управляют, нажимая на кнопки.