Часть 16 из 45 В начало
Для доступа к библиотеке пройдите авторизацию
Она просунула руку внутрь устройства с боковой стороны и стала подбирать расстояние между двумя линзами. Принцип работы был прост: если, проходя через хрусталитовую призму, узкий пучок белого света превращается в разноцветный веер, то тот же самый веер, будучи пропущенным сквозь призму, на выходе должен был слиться в единый, тонкий луч. Шлейф Ситы представлял собой именно такой веер — пусть даже и далекий от идеала. С помощью системы линз можно было увеличить общую угловую ширину звездного шлейфа, а затем, воспользовавшись гибким зеркалом, подправить детальное распределение цветов. Первым делом Ялде нужно было выбрать подходящую ширину — то есть как можно сильнее сжать размытый эллипс, не меняя ничего, кроме степени увеличения. После этого можно было заняться подстройкой зеркала, чтобы довести преобразование до совершенства.
Таков был план; в реальности же все оказалось куда сложнее. Как только она начала передвигать штифты, отвечающие за форму зеркала, ей сразу стало понятно, что вместе с зеркалом меняется и общий размер шлейфа. Теоретически обе корректировки, скорее всего, можно было провести независимо друг от друга, но осознание этого факта не принесло никакой пользы, потому что применить его на практике было нельзя.
Ялда потратила несколько пауз, проклиная собственную глупость, а затем вернулась к настройке линз. Эллипс стал немного уже, зато расширился в другом направлении. Часы отзвонили курант; пришло время внести поправки в параметры слежения.
Процесс корректировки изображения был мучительно долгим. Когда Сита настолько приблизилась к горизонту, что ее уже нельзя было отследить — за склянку с лишним до рассвета — Ялда была все еще недовольна результатами. Она не стала выбирать другую звезду и повторять всю процедуру с самого начала, решив, что уже поздно и пора готовиться ко сну; в этом случае специфичные для Ситы корректировки, которая она успела внести за сегодняшний день, сохранятся, а телескоп будет готов к следующему раунду уточнений.
Она устало побрела обратно в сторону жилых помещений, но сделала остановку, чтобы взглянуть на небо, на все эти пылающие миры, которые неслись в космической пустоте. Среди этой умопомрачительной звездной массы Сита была всего лишь одним из наших мимолетных соседей. Неужели мы думали, что сможем охватить звезды при помощи математики, сможем сделать их достоянием собственного разума? Она была всего лишь ребенком, который неуклюже вертел в руках какую-то нескладную игрушку, воображая, будто она наделяет его магической силой, в то время как бескрайняя, величественная процессия продолжала свое шествие, не обращая на ее фантазии ни малейшего внимания.
Ялда проспала до середины дня, а потом села в кабинете и занялась планированием новой стратегии. Если бы в процессе настройки зеркала она придерживалась определенных правил и всегда вносила корректировки парами — так, чтобы изменения ширины цветового веера почти точно компенсировали друг друга, — то вполне могла бы добиться нужной фокусировки линз более рациональным путем.
Две склянки спустя, лежа на полу будки с растертой кожей и сведенными судорогой пальцами, она позволила себе отметить очередное достижение радостным щебетом, и даже ничуть не смутилась, услышав его искаженное звучание. Шлейф Ситы, наконец-то, сжался до почти идеального круга, который казался чуть более голубоватым с одной стороны.
Пришло время воспользоваться приемом Нерео. Ялда поставила на пути света маску, которая заблокировала центр изображения, оставив лишь бледный ореол, окружавший яркое пятно в центре. Когда ее глаза адаптировались к более тусклому фрагменту изображения, разглядеть эффект от едва заметного перемещения штифтов стало проще.
Пол-куранта спустя всего одна небольшая корректировка погрузила наблюдаемую часть неба в полную темноту. Ялда была в восторге; теперь изображение Ситы стало меньше закрывшей ее маски!
Она отодвинула маску в сторону, ожидая увидеть крошечный, идеально круглый светящийся диск, но поле зрения оставалось черным. Ударившись о телескоп, она просто сбила направление на звезду.
Ялда снова нашла звезду, однако удерживать ее долгое время в центре, не теряя при этом адаптации к темноте, было непросто. Она пыталась пользоваться глазами попеременно: левым, когда ей нужно было отодвинуть маску, чтобы скорректировать ведение телескопа, и правым — когда в очередной раз пыталась уменьшить размер ореола, — но ее глаза как будто сговорились, и их зрачки все время сокращались в паре, даже когда один глаз был ослеплен ярким светом. Наконец, она перевернулась на живот и отдала яркое свечение на откуп своему заднему зрению. К ее удивлению это сработало: передние глаза не утратили своей чувствительности.
Когда Сита снова скрылась из вида, Ялда поняла, что за последние три куранта добиться видимых улучшений ей так и не удалось; все это время она пробовала вносить небольшие корректировки, а затем просто возвращалась на шаг назад. Теперь, впрочем, ореол стал почти незаметным, и было бы неразумным надеяться на то, что он исчезнет совсем. Добиться от Ситы большего она бы уже не смогла.
После этого она зафиксировала первую серию экспериментальных данных.
Проснувшись рано утром, Ялда приступила к пересчету позиций двух дюжин штифтов, управляющих формой зеркала, в соответствующие им значения скоростей и длин и волн. Вычисления были довольно сложными; Ялда дважды проверяла каждый шаг, и завершить расчеты удалось только ближе к вечеру. Она нанесла точки на лист бумаги с заранее подготовленной координатной сеткой; эта часть работы была слишком сложной, чтобы ее можно было проделать на собственной коже.
Кривая делала изгиб в правом верхнем углу чертежа: длина волны уменьшалась с увеличением скорости. Общий характер этой зависимости был известен и раньше, но теперь, по крайней мере, появилось представление о ее более точной форме. Ялда поразмыслила над тем, как могло бы выглядеть точное математическое соотношение, описывающее подобную кривую, но знала, что думать об этом еще рано. Вначале нужно было выяснить, покажут ли такую же кривую данные по другим звездам.
Следующим на очереди был Тарак — почти такой же яркий, как Сита, хотя его шлейф был в два с лишним раза короче. Зенто была быстрее и находилась дальше. Со временем Ялда понимала, какие приемы работают, а какие — нет, и училась инстинктивно определять корректировки, необходимые для того, чтобы ужать разноцветные эллипсы до четко видимых белых дисков. На шестую ночь наблюдений ей удалось до рассвета подобрать нужное положение штифтов для двух разных звезд — Джулы и Мины.
Она со всей тщательностью нанесла на график данные по каждой звезде. Кластеризация скоростей света в собранных Ялдой данных не была каким-то серьезным достижением — она просто отражала фиксированное расположение отверстий, в которых находились управляющие штифты. С другой стороны, разброс соответствующих длин волн тоже оказался не слишком большим. Для каждой звезды ее метод давал одну и ту же картину.
Когда она исчерпала все яркие звезды, наблюдения усложнились. Ей пришлось отказаться от Теро после трех ночей наблюдений, которые приносили только все большее разочарование — даже используя самые разные варианты расположения штифтов, она не смогла найти ни одного отличия в изображении звезды. Ялда подумала, не заболела ли она на почве истощения — может быть, она уже потеряла след Теро из вида, а световые пятна были всего лишь галлюцинациями, которые стремились заполнить темноту.
После этого она отдыхала два дня — только ела, спала и совершала короткие прогулки по тропинке, ведущей к обсерватории. Туллия предупреждала, что перенапрягаться не стоит; жертвой теплового удара мог стать кто угодно. После неприятности, которая случилась во время восхождения, ей следовало вести себя более осмотрительно.
Она попытала счастья с другой звездой, Лепато. На нее у Ялды ушла вся ночь, но теперь ее разум был чист, и к рассвету ей, наконец, удалось подстроиться под слабый след Лепато с помощью зеркала нужной формы. Свет звезд оказался не таким уж недолговечным и неуловимым; при должном терпении его подобие можно было даже запечатлеть в камне и дереве.
Ялда провела на Бесподобной уже целую череду и семь дней, и располагала данными по дюжине звезд. Пришло время заняться осмыслением собранного материала. Свернувшись калачиком на наблюдательной скамье, которую она перенесла в кабинет, Ялда внимательно изучила форму кривой, проходящей через экспериментальные точки.
Скорость света увеличивалась по мере уменьшения длины волны. В таком случае обе величины вполне могли быть связаны самой обыкновенной обратно пропорциональной зависимостью. И если это действительно так, то их произведение всегда будет равно одной и той же величине.
Ялда проверила эту гипотезу на дюжине точек по всему спектру. Произведение оказалось разным, и разница была слишком большой, чтобы ее можно было списать на погрешность из-за неточных данных.
Но даже если реальная взаимосвязь была более сложной, чем следовало из ее первоначальной наивной догадки, она все равно могла быть на верном пути. Ялда построила еще один график, и на этот раз изобразила на нем зависимость между длиной волны и величиной, обратной скорости.
Если бы ее наивная догадка была верна, график бы выглядел как идеально прямая линия, а объяснить столь систематический перегиб точек через линию наилучшего приближения одними лишь случайными ошибками было невозможно.
Собственно говоря, эмпирическая кривая была похожа на сегмент параболы или гиперболы — некой кривой второго порядка. Ялда пробовала возводить обращенную скорость в квадрат, но на графике все равно оставался небольшой изгиб. Она попробовала сделать наоборот и возвести в квадрат длину волны, но результат был ничуть не лучше.
Тогда она возвела в квадрат обе величины.
Ялда находилась в таком возбуждении, что не могла сидеть на месте; она вышла из кабинета и прошлась по тропинке. Линейное соотношение между квадратами двух величин не было ни настолько простым, чтобы вызывать сомнение, ни настолько запутанным или сложным, чтобы оказаться бесполезным. Возможно, формула служила всего лишь аппроксимацией реальной зависимости, но для начала стоило ограничиться изучением ее следствий, что само по себе представляло достаточно сложную задачу.
Свет был волной довольно-таки странного рода. При обычных условиях упругие волны в струне или волны давления в газе распространялись с постоянной скоростью вне зависимости от длины волны. Это правило вполне допускало некоторые экзотические исключения, однако в самом свете ничего экзотического не было. Единственный факт, который не вызывал сомнений, заключался в том, что скорость светового луча существенно зависела от его цвета — чтобы убедиться в этом, достаточно было просто взглянуть на звездное небо.
Одно из следствий переменной скорости заключалось в том, что импульс света, вообще говоря, не обязан был двигаться в том же направлении, что и его отдельные волновые фронты. Как бы странно это ни звучало, но сам факт стал ясен уже после первых умозрительных попыток измерения длин волн, предпринятых Джорджо. Любой импульс света, каким бы чистым нам ни казался его свет, всегда будет содержать хотя бы небольшой спектр волн различной длины. А поскольку скорость движения волны зависит от ее длины, то точки, в которых волновые фронты накладывались и взаимно усиливали друг друга, не станут беззаботно следовать за движением самих фронтов, как это происходило в случае колеблющейся струны. Более того, при достаточно большой пробуксовке скоростей они бы стали двигаться в противоположные стороны.
Ялда изобразила на коже схематичный рисунок, сделанный на одной из лекций Джорджо. При помощи простых вычислений Джоржо убедил ее, что если бы она каким-то образом смогла наблюдать за движением светового импульса, то ей бы показалось, что фронты волн внутри него скользят в обратную сторону.
Как ее собственные выводы дополняли эту картину? Теперь поведение двух различных аспектов света можно было объяснить более точно. Выбрав, к примеру, импульс красного света, она могла бы изобразить на графике его перемещение в пространстве одновременно с обратным движением соответствующих волновых фронтов.
Она вернулась в кабинет, чтобы свериться со своими записями; затем она нарисовала на груди новую диаграмму.
Размышляя над рисунком, Ялда неожиданно отметила удивительное сходство с изображением луча света и сопутствующих его волновых фронтов в конкретный момент времени. Главным отличием был досадный наклон между фронтами и «лучом» — роль которого в данном случае играла линия, изображавшая историю импульса.
Но что в действительности означал этот косой угол? Выбирая различные единицы измерения, она могла растягивать или сжимать диаграмму по своему усмотрению. Природа не знала, что такое высверк или пауза; физический смысл не мог зависеть от выбора традиционной системы единиц. Тогда она выбрала единицу времени таким образом, чтобы линия импульса находилась под прямым углом к линиям волновых фронтов.
И что же получалось в итоге? Две перпендикулярные прямые… и линейное соотношение между квадратами двух величин.
Она повозилась с диаграммой еще пару курантов, старясь подобрать единицы времени и расстояния таким образом, чтобы промежутки между волновыми фронтами можно было приравнять единице. А почему бы и нет? Ведь совершенно произвольными были не только единицы времени; мизер, к примеру, когда-то определяли по ширине большого пальца одного напыщенного монарха.
Когда попытки увенчались успехом, на чертеже был изображен маленький прямоугольный треугольник, заключенный внутри другого треугольника с тем же соотношением сторон. Гипотенуза большого треугольника представляла собой горизонтальную линию, соединяющую волновые фронты, поэтому ее длина совпадала с длиной световой волны. Соотношение сторон маленького треугольника — соответствующих расстоянию, пройденному импульсом и затраченному на это времени — было равно скорости света. То же самое соотношение наблюдалось и в большом треугольнике, причем длина одной из его сторон была обратна скорости.
Вот что получалось при таком выборе единиц измерения: обращенная скорость в квадрате плюс единица в квадрате равнялась квадрату длины волны. Это простое уравнение описывало прямую линию, проходящую через экспериментальные точки на графике. Однако теперь его можно было получить без опоры на какие-либо гипотетические свойства гипотетической среды, колебания которой проявлялись в виде света. Квадрат гипотенузы прямоугольного треугольника равен сумме квадратов катетов. Вот так-то: соотношение между длиной волны и скоростью, добытое благодаря всем этим ночам кропотливых наблюдений, оказалось всего лишь замаскированной теоремой из элементарной геометрии.
Если, конечно, забыть, что это… полный бред. Геометрия изучает фигуры в пространстве, а не линии в пространстве и времени. Каким бы прозрачным ни был намек на геометрию, это всего лишь аналогия, не более того.
Но аналогия математически безупречная. Если бы Ялда представила, что в действительности имеет дело с геометрией на плоскости, то простым поворотом всей физической структуры красного импульса — с жесткой фиксацией расстояний между волновыми фронтами — могла бы превратить его в более быстрый импульс фиолетового цвета.
Длина волны и скорость, конечно, бы изменились, но эти величины были всего лишь результатами измерений, которые зависели от расположения волновых фронтов по отношению к наблюдателю. По сути два импульса — красный и фиолетовый — отличались друг от друга не больше, чем импульс света, движущийся на север, отличается от импульса, который движется на северо-восток.
Звездное послание гласило: свет есть свет, и со своей точки зрения он всегда один и тот же. Различие в таких свойствах, как цвет, направление и скорость, приобретало смысл, лишь когда свет сталкивался с каким-нибудь объектом, относительно которого его можно было измерить. В пустоте он был просто светом.
Ялда чувствовала, что сбита с толку; в оцепенении она дошла до жилых помещений и легла в скользкую постель из белого песка. Ее выводы не имели смысла; в ней просто говорил тепловой удар. И если уж она могла всю ночь наблюдать галлюцинацию Теро, то вполне могла и на целый день потерять способность к логическим рассуждениям. Она просто отоспится, болезнь пройдет сама собой, и утром все это наваждение развеется.
Следующий день Ялда провела за перепроверкой своих расчетов. Все исходные данные оказались верными — а геометрические построения были настолько простыми, что подтвердить их правильность мог бы даже пятилетний ребенок.
Под сомнением оставалась только сама интерпретация. Прямоугольный треугольник, гипотенуза которого соответствовала длине световой волны, мог оказаться не более, чем полезной мнемоникой, простым способом запоминания формулы, связывающей длину волны со скоростью света. Математические модели, в которых отражались правила геометрии, могли возникнуть где угодно — при этом и отрезки с углами, и основанные на них выводы в реальности, вполне вероятно, оказались бы всего лишь абстракциями.
Значит… свет представлял собой колебания некой экзотической среды, свойства которой по случайному совпадению в точности повторяли гипотетическую геометрию, выведенную Ялдой из ее уравнений? Да еще исхитрялись создавать условия для распространения поперечных и продольных волн, причем с абсолютно одинаковой скоростью? Неужели этой волшебной материи все под силу?
Три поляризации света двигались с одной и той же скоростью, как будто в действительности все они были единым целым. Ялда воспроизвела у себя на груди одну из своих диаграмм с изображением импульсов и волновых фронтов. На рисунке три пространственных измерения были спроецированы на одну ось, но в реальности каждый волновой фронт представлял из себя плоскость, которая с течением времени оставляла за собой трехмерный след. Внутри него можно было бы выделить три независимых направления, ориентированных перпендикулярно траектории светового импульса в четырех измерениях, в число которых входило и время. Все три поляризации могли оказаться поперечными волнами — волнами, которые в этой четырехмерной трактовке — отклонялись в стороны от линии движения импульса. Необходимость в чудесном совпадении всех скоростей отпала бы сама собой.
Почти завечерело. Ялда вышла из здания и уселась наверху тропинки. Либо она лишилась рассудка, либо наткнулась на нечто, требующее более серьезных изысканий.
Она поэкспериментировала с рисунком волновых фронтов у себя на груди. Ее занимал вопрос о смысле внутреннего треугольника — треугольника с единичной гипотенузой. Отношение длин катетов совпадало со скоростью света, но что конкретно означала длина каждой стороны?