Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

Я считаю, что уменьшение частоты фотона, которое мы наблюдаем как красное смещение, вызвано его старением в собственной системе отсчета по экспоненциальному закону, который описывает, например, и радиоактивный распад. С этой точки зрения τ можно понимать как характеристическое время старения фотона в уравнении, аналогичном уравнению (2): v=v0exp(-t/τ), где t — текущее время в системе отсчета, связанной с фотоном, a v0 — исходная частота фотона.

В таком случае τ является характеристической константой для фотона, и, как следует из уравнения (3), мы можем определить ее через постоянную Хаббла и показатель преломления межгалактической среды n. Попытаемся это сделать.

Показатель преломления газовой среды довольно хорошо аппроксимируется выражением n = 1 + kN, где N — число атомов (молекул) на 1 м3, a k — некая постоянная, характеризующая данный газ. Подставив это выражение в (3), получим в первом приближении τ = (2kN/H)1/2.

Для водорода при 0°C и давлении 1 атм N = 5,3×1025 м-3 и n =1,000138, откуда k = 0,000138/(5,3×1025) = 2,6×10-30 м3. В межзвездном газе содержится примерно 100 атомов водорода на 1 м3 объема, а постоянная Хаббла H≈2×1018 с-1; тогда

Соответствующее «время полураспада» фотона составляет τ1/2= τln2 = 7900 с, или около 2 ч. Жизнь фотона, оказывается, коротка!

Можно ли проверить эти выводы на опыте? Проведенные рассуждения относятся к любой преломляющей среде. Поэтому для любой среды мы можем определить средние значения «постоянной Хаббла» Hср и «характеристического расстояния» Lcp по известному показателю преломления nср и полученному значению τ:

Для среды с высоким показателем преломления характеристическое расстояние Lcp будет невелико, поскольку скорость распространения света существенно ниже, чем в вакууме. Например, для воды (n = 1,33)

(Соответствующее расстояние L1/2 для воды равно Lводыln2 = 2,7×1012 м.)

Согласно (1), снижение частоты света на пути δl в воде равно

Тогда уменьшение частоты на одну десятимиллионную долю (такое изменение частоты нетрудно зарегистрировать современными методами) должно произойти на пути, равном δl = 10-7×3,9×1012 = 3,9×105 м = 390 км.

Похоже, что подобный эксперимент вполне можно было бы поставить на практике.

С тех пор как в 1972 г. я проделал эти расчеты, техника волоконных световодов и методы точных измерений частоты шагнули далеко вперед и проведение предлагаемого эксперимента стало еще более реальным. Заметное красное смещение должно произойти, когда свет пройдет внутри световода расстояние всего лишь в несколько километров.

Дедал рассматривает загрязнение окружающей среды как бесценное национальное достояние. Он вспоминает, что историкам удается разобрать надписи на старинных пергаментах, сделанные одна поверх другой, и пытается разработать аналогичную методику анализа слоев копоти на стенах домов, свалок промышленных отходов, наслоений на дне старых каналов. Всякий производственный процесс сопряжен с выбросом определенных веществ, которые затем оседают в окрестностях. Поэтому тщательный химический анализ наслоений должен выявить, каким топливом пользовались и как его сжигали, какие применялись химические реактивы, смазочные материалы и т. д. Всякая приостановка производства, всякое изменение производственного процесса будут отражены в бесчисленных слоях, отложившихся на заброшенных фабричных корпусах или на стенах старинной ратуши. Современные микроскопические и микроаналитические методы позволят археологу прочитать эту драматическую летопись — если, конечно, ее прежде не уничтожат недальновидные блюстители чистоты. Дедал призывает бережно относиться к копоти на стенах старых заводов и железнодорожных тоннелей, к кучам шлака на заводских дворах: это кладези сведений об истории промышленного развития страны.

В частности, этот принцип можно использовать при изучении истории кулинарного искусства. Аромат, исходящий от кушаний, конденсируется на стенах в виде тонкого и душистого слоя жира. С течением времени на стенах кухонь и обеденных залов в безупречной последовательности накапливаются химические составляющие бесчисленных завтраков, обедов и ужинов. Быть может, их удастся даже подразделить по смене блюд при каждом застолье — от закусок до коньяка и сигар. Поскольку вкус каждого блюда определяется именно летучими веществами, в этих слоях содержится точная рецептура каждого блюда. Таким образом, тщательный химический анализ веществ, отложившихся на не чищенном сто лет потолке кухни французского отеля, может рассказать нам многое о вкусах знаменитых гурманов и творчестве легендарных поваров и даже позволит восстановить рецепты забытых блюд[34].

New Scientist, May 7, 1970

Красивым примером хронологической последовательности загрязнений являются «воскресные камни» — отложения на трубах, по которым откачивали воду из старых угольных шахт. В воде постоянно содержалась белая известковая взвесь; во время рабочей смены в воду попадала также угольная пыль. Поэтому на срезе отложения, снятого со стенки трубы, рабочие смены отмечены отчетливыми черными линиями. В воскресенье шахта не работала, и этот день отмечен более широкой белой полосой.

«Воскресный камень» находится в музее города Ньюкасл-апон-Тайн. Шестидневная рабочая неделя в шахте из которой он извлечен, отмечена на срезе шестью полосами угольной пыли. Широкие белые полоски соответствуют воскресеньям, когда шахта не работает. Вторая серия полос внизу содержит только пять линий должно быть, в эту суббота местная футбольная команда играла на своем поле!

Хотя предложенный мной метод историографического исследования еще не был использован во всей его полноте, одно из моих предположений оказалось пророческим. Идею о том, что история промышленного развития страны может быть прочитана по отложениям на дне старинных каналов, с успехом развили Э. Гольдберг и его коллеги (Geochemical Journal, 10, 1977, p. 165; New Scientist, March 31, 1977, p. 757). Эти ученые решили исследовать ров вокруг императорского дворца в Токио. Подобраться к обители божественного смертного не так-то просто, но после долгой бюрократической волокиты Гольдбергу удалось получить керн со дна рва. Химический анализ слоев позволил восстановить историю загрязнений воздуха в Токио. Например, изменение содержания свинца и кадмия в слоях отражает увеличение интенсивности автомобильного движения, минимум содержания цинка и меди в период примерно 1955 г. может соответствовать переходу от послевоенной разрухи к мирному процветанию; высокое содержание углерода указывает на широкое использование каменного и древесного угля в качестве топлива. Итак, владельцы дворцов и замков, не мутите воду во рвах! Быть может, здесь еще пишутся ваши фамильные мемуары!

В помощь нашим органам чувств сконструированы различные приборы, например телескопы, микрофоны и другие устройства, однако до сих пор никто не изобрел усилитель запахов. Стремясь восполнить этот досадный пробел, Дедал предлагает новую конструкцию — «Меганос» фирмы КОШМАР. Это несложное устройство напоминает хобот и подсоединяется к носу человека. Засасываемый вентилятором окружающий воздух подается струей на бесконечную ленту, охлаждаемую до температуры жидкого воздуха, и все летучие вещества конденсируются на ней. Движущаяся лента проходит мимо нагревателя, где летучие вещества вновь испаряются и попадают в трубку, через которую подается воздух для дыхания. Поскольку объем воздуха, из которого сконденсированы пахучие вещества, в тысячи раз больше объема воздуха, поступающего для дыхания, концентрация этих веществ в воздухе, попадающем в нос человека, в тысячи раз выше, чем в окружающем воздухе. Столь огромное усиление (его можно еще повысить, увеличив число каскадов) откроет для человека совершенно новый мир запахов[35]. Войдя в комнату, мы сразу по характерным для каждого индивидуума запахам узнаем, кто в ней находится, кто здесь был раньше и как долго. Тотчас можно будет определить, кто забыл закрыть кран и что притащила кошка с улицы в дом. Даже слабый запах перегретой электропроводки или течь в газовых трубах удастся быстро заметить и предотвратить несчастье.

Сложнее, однако, определить местонахождение источника запаха. Дедал предлагает использовать для этой цели двухканальный «Меганос», подключаемый раздельно к правой и левой ноздре. Это позволит создать доселе не известный эффект «стереозапаха», который поможет нам мгновенно определить источник самых слабых ароматов. Нет сомнения, что такое соединение собачьей остроты нюха с человеческим разумом создадут серьезную угрозу для преступников, которые не могут не оставить улик в виде запахов на месте преступления. Но, с другой стороны, и запах полиции будет слышен издалека…