Айзек Азимов
Тиотимолин и космический век
Речь на XII годичном собрании Американского хронохимического общества
Господа, меня называют отцом хронохимии, и я не могу не испытывать некоторой гордости. Основать новую науку — честь, которая выпадает на долю лишь немногих.
Я до сих пор прекрасно помню тот день в 1942 году, когда впервые, бросив в воду щепотку тиотимолина, заметил нечто странное. Тиотимолин, разумеется, растворился очень быстро, но к этому я уже привык. Он всегда, казалось, исчезал в тот момент, когда касался воды. Но я никогда еще не имел дела с таким чистым образцом тиотимолина, как та щепотка, которую я получил. Я явственно помню, что подумал: «Да ведь она растворилась до того, как попала в воду!»
Да, я знаю, что это теперь хорошо известно, хотя я все еще люблю вспоминать и то волнующее постепенное прозрение, и первые измерения, первые грубые прикидки, и более тонкую работу с первым эндохронометром, который сейчас стоит в Смитсоновском музее.
Открытие эндохронности, обнаружение того факта, что существует вещество, растворяющееся в воде за 1,12 секунды до того, как эту воду добавляют, произвело немалый эффект. Вы это, конечно, помните. Тем не менее создалось впечатление, будто тиотимолин — не более чем мистификация. Во многих комментариях, появившихся в научной печати, чувствовалась усмешка. Частные сообщения, которые я получал, свидетельствовали об огорчительной склонности к описанию экспериментов, явно не имевших никакой научной ценности и представлявших собой какие-то странные шутки. Может быть, именно поэтому Американское хронохимическое общество смогло собрать на это выступление всего пятнадцать слушателей!
Эти шутки, джентльмены, дорого нам обошлись — они стоили нам лидерства в космической гонке. Ибо в то время, как американские исследователи с трудом добывали ассигнования и вынуждены были довольствоваться лишь ограниченными экспериментами, страдая от добродушного недоверия своих коллег — в это самое время Советский Союз построил город Хрущевск, часто называемый также Тиотимолинградом, что наглядно свидетельствует о характере исследований, которые ведутся в стенах организованных там современных, хорошо оснащенных лабораторий.
Изучение тиотимолина, пройдя стадию, которую можно назвать классической, вышло на современный уровень, когда Анна Макларен и Дональд Мичи из Эдинбургского университета разработали «телехронную батарею». Если вы где-нибудь о ней читали, то это значит, что вы принадлежите к числу ясновидящих, потому что научная печать хранила упорное молчание по этому поводу. Она была опубликована лишь в небольшом, хотя и весьма уважаемом «Журнале невоспроизводимых результатов», который издает Александр Кон.
Что такое телехронная батарея? Обычный эндохронометр вы знаете — это устройство, автоматически добавляющее воду в пробирку с тиотимолином, где тот растворяется за 1,12 секунды до того, как добавляется вода. А теперь представьте эндохронометр, соединенный с другим эндохронометром таким образом, что растворение тиотимолина в первом вызывает добавление воды во второй. Тиотимолин во втором аппарате растворится за 1,12 секунды до того, как она будет добавлена, и, следовательно, за 2,24 секунды до того, как будет добавлена вода в первый аппарат. Таким способом можно соединить сколько угодно эндохронометров, и в каждом из них тиотимолин будет растворяться на 1,12 секунды раньше, чем в предыдущем. В батарее, состоящей примерно из 77 000 таких блоков, последняя порция тиотимолина растворится за целые сутки до того, как будет добавлена первая порция воды.
Благодаря применению печатных схем и высокой степени миниатюризации весьма компактные модели такой батареи созданы в Эдинбурге и в нашей лаборатории в Бостоне. Это устройство объемом не более кубического фута позволяет получить эндохронный интервал в 24 часа. Существуют веские, хотя и косвенные, доказательства, что Советский Союз располагает еще более совершенными моделями и выпускает их серийно.
Очевидное практическое приложение такой телехронной батареи предсказание погоды. Другими словами, если установить первый элемент батареи на открытом воздухе таким образом, чтобы он оказался под дождем, если таковой случится, то тиотимолин в последнем элементе растворится накануне, что позволяет безошибочно предсказывать дождь (или его отсутствие) на день вперед.
Я полагаю, джентльмены, вам сейчас станет ясно, что телехронная батарея может быть использована и для предсказаний более общего характера.
Возьмем шуточный пример. Представьте себе, что вас интересуют скачки. Вы намерены сделать ставку на победу определенной лошади в определенном заезде. За 24 часа до начала заезда вы можете принять твердое решение, что если эта лошадь назавтра победит, вы, узнав об этом, немедленно добавите воду в первый элемент телехронной батареи, а если не победит, не добавите.
Приняв это решение, вам остается только наблюдать за последним элементом. Если тиотимолин в нем растворится — а вслед за этим, с интервалом в 1,12 секунды, растворение будет происходить во всех последовательных элементах батареи, но это вас уже может не интересовать — то это будет означать, что ваша лошадь победит вне всякого сомнения. А если вы питаете склонность к внешним эффектам, то можете сконструировать батарею так, чтобы растворение в последнем элементе приводило в действие лампу-вспышку, или пожарную сирену, или взрывное устройство — все что угодно, лишь бы наверняка привлечь ваше внимание.
Вы смеетесь, джентльмены, но разве не может эта система без всяких изменений быть использована при запуске спутников?
Представьте себе, что через четыре часа после старта автоматическое устройство на борту спутника передает на базу телеметрический сигнал. Представьте себе далее, что этот радиосигнал должен привести в действие первый элемент телехронной батареи.
Вы понимаете, что из этого следует? Посылка сигнала через четыре часа после старта может означать только одно: спутник вышел на орбиту. Иначе к этому времени он успел бы упасть на Землю и прекратить свое существование. И если в последнем элементе телехронной батареи сегодня произойдет растворение, то мы можем быть уверены, что завтрашний запуск окажется успешным, и можно приступать к делу.
Если же последний элемент не растворится, запуск будет неудачным, и, значит, при сборке ракеты допущен какой-то дефект. Команда специалистов начнет проверку, и в тот момент, когда дефектный узел будет исправлен, телехронная батарея придет в действие. После этого можно уверенно назначать старт.
Вы уже не смеетесь, джентльмены?
Разве не таково единственно правдоподобное объяснение неизменного успеха советских запусков, в отличие от наших весьма пестрых результатов? Правда, у нас вошло в привычку объяснять успех советских запусков тем, будто они полностью скрывают свои многочисленные неудачи. Но неужели это мыслимо? Разве не удается им с удивительным постоянством добиваться успеха в самые выгодные моменты?
Первый спутник взлетел меньше чем через месяц после столетней годовщины основоположника ракетной техники Циолковского. Второй спутник вышел на орбиту как раз вовремя, чтобы отметить сороковую годовщину русской революции. Лунник-2 был запущен непосредственно перед визитом Хрущева в США, а лунник-3 — ко второй годовщине запуска первого спутника.
Совпадения? Или они знали все заранее благодаря телехронным батареям? Может быть, они каждый раз перебирали по нескольку ракет-носителей, выбрав те из них, которыми успешный запуск был бы обеспечен? Как иначе можно объяснить тот факт, что Соединенные Штаты еще ни разу не смогли запустить ни одну из своих многочисленных ракет к знаменательной дате?
Вспомните еще и то, что, хотя утверждали, будто Советы задерживают сообщения о своих новых запусках до тех пор, пока не будут уверены в успехе — они делают это далеко не всегда. По меньшей мере в одном случае они сообщили об успехе заранее.
Когда лунник-3 был еще на пути к Луне, советские ученые с уверенностью объявили, что он, облетая вокруг этого небесного тела, произведет фотосъемку скрытой от нас обратной его стороны. Что касается орбиты лунника-3, то они не рисковали ошибиться: зная положения Земли, Луны и лунника и элементы его движения, орбиту можно рассчитать точно. Но как они могли быть уверены, что сложнейшие устройства фотокамеры сработают безукоризненно? Разве не могло быть так, что успешное срабатывание камеры должно было привести в действие телехронную батарею на космодроме? Разве не могло это позволить им уже накануне фотографирования объявить с полной уверенностью, что дело закончится успешно и что они добьются еще одного престижного достижения? На мой взгляд, ответ может быть только один: так все и было.
А будущие попытки послать в космос человека? Представьте себе, что этот человек возьмется некоторое время спустя после старта вручную послать некий сигнал. Тогда задолго до старта, когда космонавт еще на Земле, телехронная батарея сообщит нам, что он не только выйдет на орбиту, но и останется жив и здоров. Если же телехронная батарея не сработает, то запуск человека будет отменен, и больше ничего. А так как решающим фактором, который удерживает нас от посылки человека в космос, остается опасение за космонавта, то очевидно, что из-за непробиваемой тупости нашего правительства в вопросе тиотимолина Советский Союз достигнет этой цели раньше.
Этот же принцип, по всей видимости, можно распространить на любую научную и ненаучную область. Теоретически можно даже построить гигантские мегабатареи для предсказания результатов выборов, которые состоятся в будущем году.
Но довольно об этом. Теперь позвольте мне высказать несколько замечаний, касающихся не столько огромных перспектив, открываемых исследованиями тиотимолина, сколько серьезных опасностей, с которыми они связаны.
Самая первая из таких опасностей, с которой мы столкнулись — это самый старый из всех парадоксов тиотимолина, а именно парадокс обмана. Речь идет о возможности вызвать растворение тиотимолина, а потом обмануть его, отказавшись добавить воду. Самый первый довод против подобных идей, выдвинутый моей лабораторией, основывался на теории эндохронного атома, которая впоследствии была подтверждена другими исследователями. В силу суперпространственных затруднений одна пара валентных связей одного или нескольких атомов углерода в молекуле тиотимолина выталкивается во временную плоскость. Одна такая связь простирается на 1,12 секунды в прошлое, другая на 1,12 секунды в будущее. Поэтому, когда будущий конец молекулы тиотимолина растворяется и затягивает за собой в раствор всю молекулу, он не предсказывает возможное будущее — он регистрирует действительное будущее.
Тем не менее было показано, что теоретически обмануть тиотимолин возможно. Как следует из принципа неопределенности Гейзенберга, нельзя с уверенностью предсказать, растворится ли некая данная молекула тиотимолина до того, как будет добавлена вода, и существует ощутимая вероятность того, что не растворится. Это справедливо для отдельной молекулы. Однако когда дело касается квинтильонов молекул — а таково их число в самых микроскопических порциях тиотимолина, используемых в самых совершенных телехронных батареях — вероятность того, что все эти квинтильоны или даже часть их, поддающаяся регистрации, не растворяется, бесконечно мала.
Разумеется, если в телехронной батарее из многих тысяч элементов в каком-нибудь одном из них растворения не произойдет, это приведет к отказу прибора. Вероятность такого «гейзенбергова отказа», как его называют, можно рассчитать, и, по некоторым оценкам, батарея может дать ложный отрицательный ответ один раз на миллион или более. В этом случае в последнем элементе батареи растворение не происходит; хотя в первом вода будет добавлена. Несколько чаще происходит обратное: растворение в последнем элементе происходит даже несмотря на то, что вода не будет добавлена в первом. С теоретической точки зрения, вторая альтернатива, естественно, интереснее, поскольку возникает вопрос: откуда же в этом случае взялась вода?
В моей лаборатории была сделана попытка зарегистрировать такой ложный положительный ответ, получив раствор без последующего добавления воды. Это связано с возможностью сотворения вещества из ничего и представляет большой интерес в связи с теорией устойчивости Голда и Хойла.
Суть эксперимента проста. Один из моих студентов должен был составить батарею, имея в виду добавить воду вручную на следующий день и твердо намереваясь довести эксперимент до конца. Теоретически в последнем элементе должно было произойти растворение. После этого я собирался поручить этому студенту другую работу, а к батарее приставить второго студента, дав ему указание воды не добавлять.
Прежде всего, нас удивил тот факт, что при всех этих условиях растворение в последнем элементе происходило примерно в одном случае из двадцати, то есть с гораздо более высокой частотой, чем можно было объяснить на основе «гейзенбергова отказа». Однако, как вскоре выяснилось, «обмануть» тиотимолин не удавалось. Всякий раз случалось нечто, приводившее к добавлению воды. В одном случае первый студент вернулся, чтобы добавить воду, и его не успели остановить; в другом вода была пролита случайно; в третьем служитель…
Однако не буду вам надоедать описанием того, как тиотимолин ухитрялся не дать себя провести. Достаточно сказать, что ни одного подлинного «гейзенбергова отказа» мы не получили.
Со временем, конечно, мы начали принимать меры предосторожности против обычных случайностей, и частота «псевдоотказов» снизилась. Например, мы стали помещать батарею в сухие, обезвоженные сосуды. Однако при «псевдоотказах» эти сосуды трескались или разбивались.
И только в одном, последнем эксперименте мы уже решили было, что на этот раз действительно произошел «гейзенбергов отказ». Но результаты этого эксперимента так и не попали в печать. Я пытался довести мысль о его значении до сознания соответствующих должностных лиц, но безуспешно. Позвольте мне рассказать об этом эксперименте.
После того, как в батарее было зарегистрировано растворение, мы поместили ее в сварной стальной контейнер и стали ждать того момента, когда придет время добавить воду, чего мы не собирались делать.
В те дни на штаты Новой Англии обрушился ураган «Диана». Дело было в августе 1955 года. Ураган был предсказан, служба погоды следила за ним, и мы к нему были готовы. В те годы через Новую Англию прошло несколько ураганов, так что мы к ним привыкли. Через некоторое время Бюро погоды объявило, что опасность миновала и что ураган уходит в сторону моря. Мы с облегчением вздохнули и продолжали ждать.
Однако, если кто-нибудь из вас был в тот день в Новой Англии, он наверняка помнит, что Бюро погоды, как было объявлено впоследствии, «потеряло» этот ураган: что он, ко всеобщему удивлению, повернул вспять; что за час во многих местах выпало по пять дюймов дождя; что реки вышли из берегов и начались обширные наводнения.
Я видел тот дождь: это был настоящий потоп. Я видел, как ручей, протекавший мимо университетских зданий, превратился в ревущий поток и начал растекаться по лужайкам, заливая мутными струями живые изгороди. Я заорал, чтобы принесли топор. За ним сбегал один из студентов — впоследствии он говорил, что, услышав мой вопль, готов был подумать, что я спятил.
Я разбил стальной контейнер. Я вытащил телехронную батарею и в мерцающем сером свете того грозового дня стоял со стаканом воды в руке, готовый в нужный момент вылить воду в батарею.
Дождь сразу утих, ураган повернул прочь.
Я не хочу сказать, что ураган вернулся из-за нас, но все-таки — ведь вода так или иначе должна была попасть в батарею! Если бы для этого понадобилось, чтобы стальной контейнер был унесен волнами наводнения и разбит бушующей стихией, так бы и произошло. Это следовало из факта растворения тиотимолина в последнем элементе. Или же из него могло следовать, что я приму решение, которое приведет к срыву эксперимента. Я выбрал второе.
Можно предвидеть создание устройства, которое я называю «мирной бомбой». Вражеские агенты, действующие против той или иной страны, могут собрать телехронные батареи и работать с ними, пока не случится так, что в последнем элементе произойдет растворение. Тогда можно будет заключить батарею в стальную капсулу и поместить где-нибудь у ручья, намного выше уровня самой высокой воды. Двадцать четыре часа спустя обязательно случится разрушительное наводнение, потому что лишь таким путем вода сможет достигнуть контейнера Наводнение будет сопровождаться ураганными ветрами потому что лишь так можно будет разбить контейнер.
Причиненный в результате ущерб будет, в своем роде, не меньше, чем от взрыва водородной бомбы. Однако это будет «мирная бомба», потому что ее применение не повлечет за собой ответного удара и не вызовет войны: ни у кого не будет повода подозревать какую-нибудь иную причину происшедшего, кроме стихийного бедствия.
Для изготовления такой бомбы не потребуется ни сложной технологии, ни больших расходов. Это под силу даже самой маленькой нации, самой крохотной группе революционеров.
Иногда, в особо мрачные минуты, я размышляю о том, не был ли библейский потоп (прототип которого действительно запечатлен в осадочных отложениях Месопотамии) вызван экспериментами с тиотимолином, которые вели древние шумеры.
Я хочу сказать вам, джентльмены, что у нас сейчас лишь одна неотложная задача — убедить наше правительство добиваться международного контроля над всеми источниками тиотимолина. Он беспредельно полезен, если употреблять его на благо; он беспредельно опасен, если использовать его во зло.
Ни один миллиграмм тиотимолина не должен попасть в безответственные руки!
Джентльмены, я призываю вас к крестовому походу за безопасность мира!