2000 г.
|
2000 г. |
Школа по прикладной сверхпроводимости на исходе века 21—26 мая 2000 г. на базе отдыха "Курчатовец" прошла Школа по прикладной сверхпроводимости. Ее проведение, как отметил председатель Оргкомитета профессор Виктор Ефимович Кейлин, стало возможным благодаря финансовой поддержке Минатома и Миннауки. Свыше 80 участников представляли коллективы 19 организаций, занимающихся проблемами технической сверхпроводимости. Среди "учеников" и докладчиков преобладала молодежь, и это особенно отрадно.
В последнее время эта область исследований преодолела чисто академические рамки, сверхпроводимость из разряда экзотических явлений перешла в прикладную сферу (См., напр.: Конференция "ИСФТТ-99": прикладная сверхпроводимость // Природа. 1999. №6. С.97—98). Так, месяц назад в Японии была испытана большая модельная катушка для проекта управляемого термоядерного синтеза, известного под названием ИТЭР (Подробнее об этом проекте см.: Мирнов С.В. Токамаки: триумф или поражение? // Природа. 1999. №12. С.26—37). Обмотка выполнена лентой из низкотемпературного сверхпроводящего сплава Nb—Sn, имеет длину около 3 м и внутреннее отверстие диаметром 1.5 м. На оси катушки достигнуто рекордное для таких конструкций магнитное поле индукцией 13 Т. Кабель толщиной с руку пропускал ток 46 кА.
Разработке и использованию высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) для обмоток магнитных систем был посвящен доклад В.Е.Кейлина (РНЦ "Курчатовский институт", ИСФТТ). Докладчик детально охарактеризовал качества современных ВТСП-материалов и основные трудности, возникающие при их внедрении: сильную зависимость критического тока от магнитного поля, а также хрупкость материалов. Длина ВТСП-проводов достигает уже сотен метров, а использование ленточек на основе висмута позволяет избежать механических проблем. В настоящее время ВТСП-материалы используются в катушках подмагничивания токоограничителей и лабораторных магнитах. Изготовлена модель трехфазного ограничителя тока на основе ВТСП.
Другой областью внедрения стали электрические машины с ротором из объемных ВТСП-элементов. Сотрудники Московского авиационного института (МАИ) С.А.Ларионова и К.А.Модестова рассказали о достижениях наших специалистов в создании подобных синхронных и гистерезисных двигателей на фоне мировых разработок. В моторах отсутствуют ВТСП-провода, используется объемная намагниченность массивного ротора, сделанного из керамики по уже развитой технологии. Сконструированы также двигатели, в роторах которых ВТСП-материалы комбинированы с железом, что позволяет создать в якоре две ортогональные плоскости: диамагнитную и ферромагнитную. Для уменьшения потерь на трение используется "левитирующий" подвес. В разработке двигателя мощностью 100 кВт, работающего при азотных температурах, успешно сотрудничают ряд наших институтов (МАИ, Всероссийский электротехнический институт — ВЭИ, ВНИИ неорганических материалов им.Бочвара, институты из Черноголовки) и несколько германских фирм. Уже созданы и прошли испытания двигатели на 20 и 38 кВт. В рамках программы АНТК им.Туполева по созданию "криогенного" самолета, использующего в качестве топлива жидкий водород, ведется разработка авиационной турбины. Уже изготовлена ее модель с ярмом всего 70 мм в диаметре при мощности 4 кВт и скорости вращения вала до 24 тыс. об/мин. Главное преимущество подобных машин — улучшение массогабаритных характеристик, особенно критичных в авиационно-космической технике.
Одна из наиболее актуальных областей использования ВТСП — мощные токовводы. Проблеме поиска оригинальной конструкции токоввода на основе ВТСП был посвящен один из круглых столов, в котором приняли участие три десятка специалистов. Кейлин, занимающийся этой проблемой более 30 лет, осветил непростой путь создания токоподвода к приборам, расположенным в низкотемпературной зоне. В обычных проводниках максимальный ток жестко ограничивается выделяющимся теплом Джоуля—Ленца, в сверхпроводниках тепловой эффект отсутствует, но ограничены области рабочих температур, внешних магнитных полей и плотностей протекающего тока.
Попытки создать токовводы на основе ВТСП-керамики пока не принесли успеха, образцы получаются слишком массивными и хрупкими. Ленточные ВТСП лучше справляются с этой задачей: американские технологи сделали и уже испытали образцы токовводов на 13 кА для Большого адронного коллайдера (LHC), сооружаемого в ЦЕРНе. В LHC используется около 8 тыс. магнитов из низкотемпературных сверхпроводников (работающих при гелиевых температурах). Проблема теплопритока в холодную зону по токовводам стоит особенно остро. Американские токовводы имеют сложную трехступенчатую конструкцию из лент висмутсодержащего ВТСП, упакованных в серебряную матрицу с 1%-й добавкой золота. Скорость нарастания тока достигает 5 кА/с, изоляция токовводов выдерживает перенапряжение 1.1 кВ, теплоперенос в холодную зону не превышает 80 мВт.
ВТСП-материалы в ускоренном темпе преодолевают этапы пути, пройденные ранее интерметаллическими соединениями. В настоящее время используются серебряные трубки, в которые загружают компоненты висмутового соединения. Исходная заготовка подвергается экструзии, а затем проволока отжигается при высокой температуре, в процессе чего получается химическое соединение необходимого состава. Оптимизация теплообмена в такой проволоке требует легирования матрицы золотом, что значительно увеличивает цену проволоки. Так или иначе, но в конце концов на базе ВТСП получают многоволоконный кабель, пропускающий огромный ток. На факультативных занятиях "школьникам" из РНЦ "Курчатовский институт", ИФВЭ, ВНИИНМ им.Бочвара и МИФИ удалось создать вариант конструкции ВТСП-токоввода для корректирующих магнитов LHC, удовлетворяющий требованиям ЦЕРНа. В ходе занятий Школы по прикладной сверхпроводимости было заслушано свыше 40 докладов, часть сообщений обсуждалась в ходе круглых столов, проводивших дискуссии по актуальным вопросам. Помимо прикладных аспектов был рассмотрен и ряд методических, связанных с проведением исследований и описанием наблюдаемых явлений (доклады Л.М.Фишера из ВЭИ о размерном эффекте в жестких анизотропных сверхпроводниках, А.А.Пухова из Института теоретической и прикладной электродинамики РАН об использовании теории групп).
Приятно констатировать, что на пороге нового века работы по столь перспективному направлению в нашей стране активизируются, несмотря на все объективные трудности.
© Л.С.Ширшов
Протвино
ЭнергетикаЯдерная энергетика в 1999 году
Мировая ядерная энергетика в 1999 г. развивалась относительно слабыми темпами. Рост производства электроэнергии по сравнению с 1998 г. составил всего 0.5%. Для сравнения: нефтедобыча выросла на 1%, а добыча газа — на 3%.
Показатели, характеризующие ядерную энергетику различных стран, собраны в таблице в порядке убывания полной мощности АЭС.
Страна Число реакторов Полная мощность всех АЭС (ГВт) Выработка электроэнергии (ТВт·час) Доля выработки от полной (%) Коэф. использования (%) США 104 97.15 727.7 19.8 85.5 Франция 59 63.10 160.4 75.0 86.7 Япония 53 43.69 303.3 34.6 79.2 Германия 19 21.12 160.4 31.2 86.7 Россия 29 19.84 110.9 14.4 63.8 Корея 16 12.99 97.82 42.8 86.0 Великобритания 35 12.97 67.35 28.9 80.3 Украина 14 12.12 67.35 43.8 63.5 Канада 14 10.00 69.30 12.4 79.1 Швеция 11 9.43 70.10 46.8 84.8 Испания 9 7.47 56.47 31.0 86.3 Бельгия 7 5.71 46.60 57.7 93.1 Тайвань 6 4.88 36.91 25.3 86.3 Болгария 6 3.54 14.53 47.1 46.9 Швейцария 5 3.18 23.52 36.0 84.4 Финляндия 4 2.66 22.07 33.1 94.9 Словакия 6 4.21 13.12 47.0 62.3 Литва 2 2.37 9.86 73.1 47.5 КНР 3 2.17 14.10 1.15 74.3 Индия 11 1.90 11.45 2.65 68.9 ЮАР 2 1.84 13.47 7.08 83.5 Венгрия 4 1.73 14.10 38.3 93.1 Чехия 4 1.65 13.36 20.8 92.54 Мексика 2 1.36 10.00 5.21 83.9 Аргентина 2 0.94 6.59 9.04 80.5 Румыния 1 0.65 4.81 10.7 84.5 Бразилия 1 0.63 3.98 1.25 72.5 Голландия 1 0.45 3.40 4.02 86.4 Армения 1 0.37 2.08 36.4 63.1 Пакистан 1 0.13 0.07 0.11 6.4 Всего 433 349.00 2398 В настоящее время в мире строится 37 ядерных энергетических реакторов с суммарной проектируемой мощностью 31 ГВт (9% от мощности всех работающих).
Как видно из таблицы, во Франции ядерная энергия дает три четверти от полного производства электроэнергии. Следующая по обеспеченности ядерной энергией — Литва, причем два ее энергоблока загружены далеко не полностью.
В последней колонке приведена доля используемой мощности, которая никогда не достигает 100%, поскольку реакторы приходится останавливать для замены топлива, ремонта и профилактики. Использование менее 80% мощности свидетельствует либо о том, что реакторы находятся в отладке, либо об их устарелости. Приятно отметить, что максимальная загрузка достигается в Финляндии, а также в Венгрии и Чехии на реакторах российского производства.
Nuclear Europe Worldscan. 2000. №7—8. P.25 (Швейцария).АстрофизикаВторая жизнь радиогалактики
Радиогалактики задают ученым массу загадок. Недавно к ним добавилась еще одна, связанная с открытием голландского исследователя А.Сханмакерса (A.Shaenmakers): оказывается, эти объекты способны, однажды “угаснув”, снова возродиться через миллионы лет.
Признаком типичной радиогалактики служат парные, расположенные по обе стороны от нее, источники излучения. Они образованы струями плазмы, которые с огромной скоростью сталкиваются с межгалактическими скоплениями атомов, расположенными в миллионах световых лет от ядра галактики.
Происхождение подобных струй пока остается доподлинно неизвестным. Но большинство астрономов склоняется к мысли, что они выбрасываются вдоль оси вращения сверхмассивной черной дыры, которая стремительно поглощает все близко распложенные облака газов, а затем “извергает” их в виде плазмы. Впрочем, механизм подобного процесса тоже неясен.
Работая на радиотелескопе обсерватории Вестерборк (Нидерланды), голландские астрономы установили, что существуют объекты, которые следует называть “дважды двойными” радиогалактиками. Они представляют собой обычную радиогалактику с двумя характерными выступами, которые наложены еще на одну пару струй, значительно более древних и вытянутых намного дальше от центра.
В небе Северного полушария Сханмакерс с коллегами наблюдали три таких объекта, но, обратившись к литературе, обнаружили еще пять, ранее описанных другими учеными. Все эти галактики гигантских размеров: внешние выступы простираются на 2.5—8.0 млн световых лет, т.е. в десятки раз превышают величину нашей Галактики.
Оценив распределение энергии исходящих радиоволн, исследователи пришли к выводу, что возраст внешних выступов 100—200 млн лет. Следов существования струйных выбросов между старыми и более молодыми не замечено. Вероятно, подобные “гейзеры” в течение миллионов лет “дремали”, прежде чем начать снова “извергаться”.
Что приводит к возрождению якобы “угасших” объектов? В отсутствие теории, объясняющей возникновение струйных выбросов, об этом можно только догадываться. Д.Меррит (D.Merritt) считает, что началом возрождения может стать столкновение двух галактик: при их слиянии газовые облака падают на центр, где включается механизм, порождающий струи материи.
Автор открытия высказывает иную гипотезу. Он полагает, что временами в центре черной дыры иссякает “топливо”, и лишь через миллионы лет ей удается вобрать в себя новые массы газов и возродиться. Если последняя модель справедлива, то в глубинах мироздания могут встречаться и радиогалактики с парами тройственных выступов.
Science. 2000. V.289. №5476. P.28;Геология
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 21.06.2000 (США).Мы живем в антропоцене?
Привычный для любого геолога, палеонтолога, археолога термин “голоцен” относится к современной геологической эпохе, которая началась около 10 тыс. лет назад — с завершением последнего оледенения на севере Европы. Термин был предложен британским ученым Ч.Лайелем (Ch.Lyell) в 1833 г. и одобрен на заседании Международного геологического конгресса (Болонья, 1835).
На протяжении голоцена деятельность человека постепенно становилась значительным геологическим и геоморфологическим фактором. Английский геолог Дж.П.Марш (G.P.Marsh) еще в 1864 г. опубликовал книгу “Человек и природа”, позднее переизданную под многозначительным названием “Земля, модифицированная деятельностью человека”. В 1926 г. В.И.Вернадский указал на возрастающую роль человечества как части биосферы. “Экспансию” человечества невозможно переоценить: за последние три столетия население планеты удесятерилось, достигнув 6 млрд человек; уже через несколько поколений ископаемые виды топлива могут быть исчерпаны.
Антропогенный выброс в атмосферу SO2 при сжигании ископаемых топлив достигает сейчас 160 Мт/год — почти вдвое выше его естественного поступления; выделение NO при этом также превосходит аналогичный природный процесс. Возросла концентрация в атмосфере парниковых газов: CO2 — более чем на 30%, а CH4 — более чем на 100%.
Люди переработали от 30 до 50% поверхности суши. Человечество использует более половины всей доступной пресной воды на планете. “Механизированное хищничество”, каковым ныне является рыболовство, приводит к вылавливанию более 25% обитателей моря в районах океанического апвеллинга и 35% — на морском шельфе в областях умеренного климата.
Учитывая все эти грандиозные изменения, немецкий ученый П.Дж.Крутцен (P.J.Crutzen) и американский лимнолог Ю.Ф.Стермер (E.F.Stermer) предлагают ввести для современной геологической эпохи новое название — “антропоцен”. Авторы признают, что указать точное начало этого периода затруднительно, однако наиболее подходящей границей они считают конец XVIII в., поскольку глобальные эффекты человеческой деятельности стали отчетливо видны именно с этого времени (например, рост концентрации парниковых газов фиксируется в относящихся к данному периоду слоях буровых колонок льда).
Деятельность человека и в обозримом будущем останется важнейшим фактором глобальных процессов, в том числе геологических, если, конечно, этому не помешают гигантские извержения вулканов, вспышки пандемий, третья мировая война, падение крупного астероида или новый ледниковый период. Впрочем, некоторые из этих катастроф человеческий разум мог бы предотвратить.
Global Change Newsletter. 2000. №41. P.17 (Швеция).ГеологияАлмазы из нижней мантии
На конференции Американского геофизического союза (Сан-Франциско, декабрь 1999) сенсацию вызвал доклад австралийского петролога К.Коллерсона (K.Collerson), сообщившего о беспрецедентной находке горных пород, извергнутых с глубины около 770 км.
Столь глубинные породы были обнаружены на о.Малаита (Соломоновы о-ва), расположенном к востоку от о.Новая Гвинея. Здесь 34 млн лет назад произошел массивный выброс лавы; в ходе вулканической активности она прорвалась к поверхности сквозь породы, которые слагают донное плато Онтонг-Джава и имеют возраст около 130 млн лет.
Это плато примерно 23 млн лет назад столкнулось с Австралийской плитой, что и привело к подъему о.Малаита и обнажению здешних трубок взрыва, которые подобны известным трубкам Южной Африки (район Кимберли), где породы, образовавшиеся на глубине около 150 км, нередко содержат алмазы. На Малаите же до сих пор месторождения алмазов были неизвестны.
“Необычные камни” с о.Малаита представители горнорудной компании направили для изучения в Университет штата Квинсленд, где специалисты обнаружили 10—20-микронные алмазные кристаллы, а также меджориты (разновидности граната) и другие минералы, явно поднятые с больших глубин в ходе древнего вулканического извержения. Для образования меджоритов необходимо весьма высокое давление, существующее на глубине ~660 км, в переходной зоне от верхней мантии к нижней. Кроме того, в образцах обнаружены минералы, состав которых позволяет отнести их к перовскитам, формирующимся на глубине более 700 км.
Минералоги крайне заинтересованы этим сообщением: с подобных глубин такие минералы в руки ученых уже попадали, но были слишком мелки для исчерпывающего анализа.
Участники конференции К.Мак-Каммон, Г.Грин и К.Нил (C.McCammon, H.Green, C.Neal) считают, что включения этих минералов несомненно указывают на глубинное происхождение образцов, поднявшихся, вероятно, из переходной зоны. Однако для доказательства того, что данные породы приходят из нижней мантии, т.е. из области, залегающей ниже 660 км, необходим их дальнейший структурный анализ.
Сейсмические изображения мантии показывают, что, вопреки прежним представлениям, согласно которым слои верхней и нижней мантий никогда не смешиваются, в действительности породы проникают и в нижнюю мантию. Прежде чем уйти на большую глубину они могут сгружаться в переходной зоне.
Science. 2000. V.287. №5451. P.219 (США).ВулканологияИзвержение вулкана или война?
В ночь на 27 января 2000 г. городок Гома (Демократическая Республика Конго, бывший Заир) был внезапно разбужен мощным грохотом. Среди населения и расположенной здесь воинской части повстанцев, ведущих войну против центрального правительства, поднялась паника. И лишь когда над вершиной вулкана Ньямурагира (в 50 км к северо-западу) появилось яркое свечение, стало ясно, что это не гром артиллерийских орудий.
Попытки приблизиться к центру событий, предпринятые сотрудниками Вулканологической обсерватории в Букаву, оказались безуспешными не столько из-за природной опасности, сколько вследствие боевых действий повстанцев, захвативших прилегающий к горе национальный парк Вирунга.
Искусственный спутник “NOOA-14” Управления по изучению океана и атмосферы США зарегистрировал отчетливый тепловой поток над вершиной Ньямурагиры и вдоль свежих лавовых полей на его склоне, а также повышение концентрации SO2 в воздушном пространстве этого региона.
Ньямурагира — наиболее активный вулкан Африки. Он входит в вулканическую систему Вирунга, протянувшуюся вдоль границы Демократической Республики Конго с Руандой. Извергнутая им лава застыла на огромной площади в 1.5 тыс. км2. С 1882 г. здесь зарегистрировано 30 значительных извержений. В 1921 г. в вершинном кратере было обнаружено бурлящее лавовое озеро, но в 1938 г. оно полностью излилось, обнажив дно кальдеры. Лавовые потоки прошли более 30 км от вершины до оз.Киву.
Bulletin of the Global Volcanism Network. 2000. V.25. №1. P.3 (США).Охрана природы. Организация наукиНациональные парки США на пороге перемен
Система национальных парков США насчитывает около 270 крупных охраняемых территорий — от аляскинских тундр и заполярных горных хребтов до коралловых рифов Флориды. В последнее время экологи и общественность подвергали резкой критике принципы управления этой системой: по их мнению, основная цель руководства — “хорошо выглядеть” в глазах посетителей, в то время как научные работы, позволяющие определять оптимальные условия сохранения природных ресурсов, находятся “в загоне”.
Пример тому — огромный (800 тыс. га) Национальный парк Денали на Аляске. Недавно его администрация запретила передвижение на снегоходах, что вызвало протест местной ассоциации их владельцев. Потребовались точные данные о воздействии снегоходов на фауну и флору тундры, но таких исследований там не проводилось. Недостаточна информация и о поведении канадского оленя карибу и американского лося в зимний период. Нашлись только отрывочные данные, рассеянные по студенческим дипломным работам, посвященным взаимоотношениям этих животных с волком, да и то лишь на небольшой части парка.
Принципиальные перемены начались благодаря новой программе “National Resources Challenge” (“Национальные ресурсы призывают”), провозглашенной директором Управления национальных парков США Р.Стэнтоном (R.Stanton). Решено выделить миллионы долларов на перепись животных и растений, изучение условий их существования, подбор квалифицированного персонала всех уровней для штатной и внештатной работы в парках. Последнее очень важно, так как ранее ученые сталкивались с пренебрежительным отношением к своей работе. Руководителем программы, рассчитанной пока на пять лет, назначен биолог М.Соукап (M.Soukup). Специалисты со степенью доктора наук (в России это соответствует кандидату) теперь будут состоять в штате отдела биологических ресурсов Геологического управления США, где станут руководить принятием важных решений, созданием банков данных, содержащих всю полноту информации — от разного рода карт (почвенных, ботанико-географических, зонального распространения животных) до состояния атмосферных и водных ресурсов.
Помимо ежегодных 100 млн долл., поступающих в распоряжение Управления национальных парков, в 2000 г. ассигновано еще 14 млн долл. (в основном для изучения сосудистых растений и позвоночных животных).
Многим университетам страны направлено предложение присылать в парки специалистов на временную работу (как на несколько каникулярных месяцев, так и на годичный отпуск для научных исследований). При этом администрация парка предоставляет ученому бесплатное жилье, лабораторию и компьютер.
Science. 2000. V.288. №5463. P.34 (США).Палеогеография“Всемирный потоп” в Юго-Восточной Азии
Крупнейшим шельфом на Земле (если не считать сравнительно мелководный бассейн Северного Ледовитого океана) является Зондский (1.8·106 км2); он охватывает огромную область между Индонезийским архипелагом и берегами Вьетнама.
В максимуме последней ледниковой эпохи Зондский шельф существенно обнажался, становясь сушей. Акватория прилегающего к нему Южно-Китайского моря сокращалась, и оно превращалось в полузакрытый окраинный бассейн. Сингапурская платформа в центре шельфа в течение плиоцена и плейстоцена оставалась в тектоническом отношении стабильной; Малайский п-ов и острова Калимантан (Борнео) и Суматра были высокими нагорьями. С них стекали не существующие ныне реки, условно именуемые Северо-Зондская и Моленграаф.
Изучению этого интереснейшего “затонувшего” региона был посвящен 115-й рейс немецкого научно-исследовательского судна “Sonne”; в экспедиции и обработке ее материалов участвовали сотрудники Института наук о Земле при Кильском университете (Германия).
На борт судна при выполнении двух разрезов было поднято более 50 колонок донных осадочных пород. Один из разрезов, протяженностью 600 км, проходил с северо-востока на юго-запад от верхней части континентального склона до середины шельфа в районе древней Северо-Зондской реки, а другой, длиной около 200 км, шел с востока на запад вплоть до современной дельты р.Меконг.
Изучение поднятых образцов, надежно датированных по многочисленным органическим остаткам, позволило определить древнее местонахождение мангровых болот, илистых низин и мелководий, скоплений кремнистых обломочных пород, торфяников.
До сих пор сведения об уровне моря в период между 21-м и 14-м тысячелетиями были весьма отрывочными. Теперь этот пробел практически ликвидирован. Выяснилось, что всего за 300 лет (14.6—14.3 тыс. лет назад) уровень моря катастрофически быстро поднялся на 16 м. Такой вывод вряд ли можно было уверенно сделать по имевшейся ранее информации о коралловых рифах вокруг о.Барбадос в Карибском море (интервалы между изученными отрезками времени слишком велики) или данным по акватории о.Таити (касаются только одной коралловой постройки), или сведениям об уровне моря у берегов Новой Гвинеи (район известен мощными тектоническими движениями).
Общая картина изменений ландшафта Зондского шельфа выглядит ныне так: 21—19 тыс. лет назад, когда максимум последнего оледенения заканчивался, уровень моря медленно поднимался от отметки –116 до –114 м (за 0 принят нынешний уровень); затем, примерно к 14.6 тыс. лет назад, он повысился до –96 м; на следующем этапе, до 14.3 тыс. лет назад, он достиг –80 м, причем темп прибывания воды возрос до 5.33 м за 100 лет. Далее процесс пошел несколько спокойней: среднее за столетие поднятие составило 1.33 м; 13.1 тыс. лет назад зеркало вод лежало на 64 м ниже современного.
Чрезвычайное ускорение темпов в поднятии уровня моря авторы исследования объясняют тем, что как раз в период между 14.7 и 14.1 тыс. лет назад шло бурное таяние ледников, о котором, в частности, свидетельствуют результаты бурения в Гренландии. Могли ли эти катастрофические события отложиться в памяти человечества легендой о Всемирном потопе, геофизики, гляциологи и океанографы судить не берутся.
Science. 2000. V.288. №5468. P.1033 (США).АрхеологияУникальный храмовый комплекс Древнего Египта
На восточной периферии дельты Нила, у селения Тель Ибрагим Авад, обнаружен уникальный комплекс из пяти храмов; самый древний из них датируется 3100 г. до н.э. Найдены они под развалинами крупного храма времен Среднего царства.
Нидерландские археологи, работающие под руководством В.ван Гарлема (W.van Haarlem), отмечают: составленный ими план основания древнейшего храма показывает, что у него нет ничего общего с основаниями храмов, ранее открытых в Египте. Археологам до сих пор не известны столь солидного возраста храмовые комплексы, где одно сооружение построено на фундаменте другого.
Около 1000 ритуальных предметов было найдено в основании третьего храма; внимание привлекли примитивная статуя из слоновой кости, уникальной формы кувшин на треноге и керамические осколки статуэтки обезьяны-бабуина. Пока археологи не могут окончательно установить, каким богам здесь поклонялись.
Вблизи храмового комплекса ведутся раскопки нетронутого захоронения времен Первой династии (3000 г. до н.э.). Уже найдено множество сосудов из камня и бронзы, гончарные изделия. Обнаружены следы поселения, возраст которого 5000—3000 лет до н.э. Ван Гарлем планирует продолжить исследование захоронений на кладбище к востоку от храмового комплекса, где уже раскопано 50 могил разных периодов истории Древнего Египта.
Archaeology. 2000. V.53. №2. P.28 (США).АрхеологияДревние скандинавы в американском Заполярье
Стоянки скандинавских мореходов, пересекавших Атлантику за пять веков до Колумба, известны на о.Ньюфаундленд уже несколько десятилетий. Материалы раскопок, однако, показывают, что надолго они здесь не задерживались и постоянных контактов с местными жителями не имели.
Археолог П.Сатерленд (P.Sutherland) из Канадского музея изучения цивилизаций, выступая на симпозиуме, организованном Смитсоновским институтом в Вашингтоне, представила доказательства тесных связей викингов с аборигенами. Речь идет о древних норвежцах, прибывших в Америку не позже XIII—XIV вв. и поселившихся гораздо севернее Ньюфаундленда — на п-ове Дорсет (Баффинова Земля) в Канадском Арктическом архипелаге, где издавна жили местные охотники и собиратели, получившие в археологии название “дорсетцы”.
Основанием для такого вывода послужили музейные образцы, найденные ранее археологами на стоянке Нунгувик. Среди экспонатов исследователь обнаружила два обрывка мягкой пряжи (один — трехметровый), которые никак не могли быть изготовлены дорсетцами, поскольку ни они, ни какие-либо другие местные северяне не умели ни прясть, ни ткать. Более того, образцы напомнили Сатерленд пряжу, найденную на раскопках стоянки викингов Гёрден-Андер-Сандет в Гренландии.
Заинтересовавшись подобным совпадением, она послала дорсетские образцы английскому эксперту по древним тканям П.Уолтер-Роджерс (P.Walter-Rogers), которая обнаружила в них характерные для гренландских тканей XIII—XIV вв. включения шерсти полярного зайца и козы.
Углубившись в музейную коллекцию, Сатерленд нашла новые доказательства пребывания викингов на Баффиновой Земле. Так, на обломках строительного леса обнаружены пробитые гвоздями отверстия, имеющие квадратное сечение, а также шипы, пазы и другие выемки на местах соединения отдельных строительных деталей. Все это указывало, что дерево обрабатывалось методами, присущими тогдашним европейским плотникам. Наконец, на глаза исследовательницы попали ранее не описанные мелкие фигурки, головки которых выглядели вполне по-европейски! На одной из них “представители” двух цивилизаций расположены вместе, валетом.
Хотя археологи ранее подозревали, что скандинавские мореходы плавали вдоль восточных берегов американской Арктики, до недавнего времени никто не искал их следов среди дорсетских поселений (полагали, что племя вообще исчезло из этих краев к тому времени, когда викинги начали пересекать Атлантический океан).
При раскопках на трех других дорсетских стоянках на Баффиновой Земле были обнаружены предметы, которые поначалу сочли остатками лодочной снасти, изготовленной из шкуры мускусного быка. Но проведенный Уолтон-Роджерс анализ показал, что два из них сделаны из шерсти полярного зайца. Один образец был пропитан жиром и покрашен; скорее всего это обрывок одежды типа плаща.
Все это свидетельствует о том, что викинги были не только частыми посетителями американского Заполярья, но и подолгу там жили. Некоторые находки могли быть делом их собственных рук, другие же, возможно, изготовлены дорсетцами, но под влиянием скандинавов.
Большинство участников симпозиума не отрицают вероятность таких контактов. Однако не совсем ясно, когда они происходили. Возраст дерева из Нунгувика, пробитого древним гвоздем, определен радиоуглеродным методом как конец XIII — начало XIV в., а пряжи — как VII—VIII вв. Последняя дата приводит к сенсационным выводам: ведь до сих пор считалось, что трансатлантические плавания викингов начались столетием позже.
Вероятнее всего, контакты дорсетцев со скандинавами относятся все же к более позднему времени. В XIII в. неурожай и голод заставили скандинавов начать торговлю моржовым клыком в Европе, где он высоко ценился. За этим товаром они устремились в высокие широты Америки, где и встретились с дорсетцами, опытными охотниками на морского зверя.
Science. 2000. V.288. №5467. P.784 (США).
КАЛЕЙДОСКОП
Атлантида Северного моря
Средневековые хроники рассказывают о существовании г.Винета, а карты XVII в. говорят о городе, часть которого скрыта под волнами Северного моря. Немецкие археологи, в том числе К.Гольдман (K.Goldmann), решили убедиться в правдивости этих исторических документов, обратившись к современным методам исследования (Terre Sauvage. 1999. №145. P.22). Сначала была выполнена аэрофотосъемка указанной на старинных картах акватории, а затем на судне, оснащенном высокоточным гидролокатором (сонаром), проведена детальная съемка морского дна.
Винета, которую теперь называют Атлантидой Северного моря, была найдена. Под более чем шестиметровым слоем иловых наносов лежат деревянные конструкции, возраст которых более 14 веков. Винета была построена на северо-восточном побережье Северного моря. По заключению Гольдмана, город стал жертвой религиозных войн. Большую часть его населения составляли греки (православная религия которых представляла угрозу Священной Римской империи); их противникам достаточно было открыть плотины, окружавшие город, чтобы его затопить.
“Метанная революция” в жизни Земли
Известно, что около 65 млн лет назад катастрофа космического происхождения привела к гибели значительной части флоры и фауны. Реже обсуждается тот факт, что существовавшие тогда весьма примитивные млекопитающие не были прямыми предками современных; лишь спустя 10 млн лет внезапно возникли роды и виды, напоминающие нынешние. Некоторые исследователи связывают эту “революцию” с резким потеплением климата 55.5 млн лет назад, продолжавшимся 10—20 тыс. лет (последний палеоценовый температурный максимум).
В 1997 г. австралийский палеоокеанограф Дж.Диккенс (G.Dickens) первым высказал предположение, что внезапное потепление мог вызвать бурный выброс со дна Мирового океана миллионов тонн метангидрата — метановой “изморози”. По неясной пока причине температура придонных слоев моря повысилась настолько, что небольшая часть (около 1 млн т) метангидратов разложилась, превратившись в воду и газообразный метан. Выделение этого газа нарушило стратификацию донных осадков, вызвав мощные подводные оползни и выход наружу гигантских масс метана. Окислившись, он образовал углекислый газ. Распространение в атмосфере этих парниковых газов привело к значительному потеплению климата.
В конце 1999 г. американские океанографы М.Кац и Д.Пак (M.Katz, D.Pak), а также упомянутый Диккенс подтвердили эту гипотезу (Science. 1999. V.286. №5444. P.1531). В рамках Программы глубоководного бурения дна океана были пройдены верхние 512 м осадочных пород в районе подводного плато Блейк, в 350 км от северо-восточного побережья Флориды. Сейсмическое зондирование в 15 км выше по склону от точки бурения показало хаотическое скопление осадочных пород — вероятно, следы мощного оползня. Анализ литологических, фаунистических, изотопных, сейсмических данных позволил исследователям установить, что 55.5 млн лет назад здесь действительно происходили обширные оползни, мощные выбросы метана и, как результат, — потепление вод океана, распространившееся в более высокие широты.
Эти крупнейшие за последние 90 млн лет изменения в углеродном океан-атмосферном цикле привели к массовому вымиранию бентосной (донной) фауны и возникновению благоприятных условий для развития млекопитающих, которые получили возможность широко расселиться по земному шару. Общий объем выделившегося из газогидратов метана оценивается примерно в 15 трлн т, что сопоставимо с нынешним его содержанием в атмосфере.
Эти выводы признали весьма убедительными американские палеоокеанографы Т.Бралоуэр (T.Bralower), Дж.Захос (J.Zachos) и Э.Томас (E.Thomas), однако геохимик Ч.Полл (C.Paull) выразил сомнение в том, что концентрация метана в ту пору была достаточной для столь крупномасштабных событий.
Парадоксы ледников тропического пояса Земли
Специалисты Исследовательского института развития в Париже (IRD) работают по программе “Снег и тропические ледники”. Изучая ледник Зонго, находящийся на высоте 5000 м в боливийских Андах, в 30 км от столицы страны Ла-Паса, они получили неожиданные результаты (Science et Vie. 1999. №986. P.32). В период сухого сезона (май—август) потоки талых вод в 3—4 раза уступают их расходу в сезон дождей (ноябрь—февраль). Это прямо противоположно тому, что наблюдается на ледниках умеренных и полярных областей Земли, где периоды сильных зимних снегопадов резко сменяются периодами летнего таяния.
Задача исследователей, уточняет руководитель программы гидролог П.Рибстейн (P.Ribstein), — установить причины таких необычных колебаний: ведь в этом тропическом поясе поступление солнечной радиации мало меняется от сезона к сезону, а разность средних суточных температур не превышает 2°С.
Ответ был найден при изучении энергетического баланса ледника. На протяжении сухого сезона энергия солнечной радиации уходит главным образом на сублимацию — прямое испарение льда. В сезон же дождей насыщенный влагой воздух ограничивает этот процесс, и солнечная энергия почти полностью расходуется на таяние снега и льда.
Трехмерные карты океанского дна
Специалисты Геологической службы США применили метод многолучевой батиметрии для создания подробных карт рельефа дна у побережья в районе Лос-Анджелеса (Mercator’s World. 1999. V.4. №6. P.10—11, США). Благодаря высокому разрешению сонаров удается получить объемную панораму с точной локализацией каньонов, глубоко врезающихся в прибрежные склоны, и разломов, образовавшихся при сейсмических толчках. Детальность карт позволяет находить и следы инженерной деятельности — давно уложенные и неиспользуемые трубопроводы, опоры буровых платформ.
По мнению Дж.Гарднера (J.Gardner), ведущего специалиста Геологической службы США в области многолучевой батиметрии, такие трехмерные карты не уступают по точности и детализации картам автомобильных дорог и представляют интерес для специалистов самого различного профиля: экологи смогут проследить по ним места захоронения отходов в донных осадках, биологи — определить ареалы океанской биоты, гидрогеологи — вести мониторинг просачивания соленых вод океана в береговые породы.
Дискуссия вокруг ветхозаветной хронологии
В последние годы израильские и американские археологи Д.Усишкин, И.Финкельштейн, Б.Хальперн (D.Ussishkin, I.Finkelstein, B.Halpern) ведут раскопки древнейших поселений в долине Ездрелонской, неподалеку от Иерусалима (Science. 1999. V.287. №5450. P.31). Человек селился здесь уже 6 тыс. лет назад. В 3300—600 гг. до н.э. на этом месте находился г.Мегиддо (ныне обозначенный крупным холмом). Принадлежал он попеременно древним египтянам, ханаанеям, израильтянам, ассирийцам и персам.
Согласно Ветхому Завету, Мегиддо был северным оплотом Израильско-Иудейского царства при царе Соломоне, который держал здесь огромную конюшню боевых лошадей, а также колесницы. Сейчас у подножия холма установлен знак: “Ворота Соломона. 970—930 гг. до н.э.”. Однако руководители раскопок считают, что на самом деле памятник моложе на 100—200 лет, ставя тем самым под сомнение библейский рассказ о величии древнего царства, основанного Давидом и расширенного Соломоном. Они утверждают, что слои, вскрытые предыдущими исследователями и датированные X в. до н.э. (временем правления этих царей), относятся к IX в. до н.э. Но тогда частично раскопанные в Мегиддо массивные укрепления и каменные дворцы принадлежали скорее всего царю Ахабу, согласно Библии — главному гонителю пророка Илии.
Утверждения Усишкина и его коллег отвергают специалисты по археологии Ближнего Востока А.Мазар и С.Розен (A.Mazar, S.Rosen), ссылаясь на многочисленные предметы материальной культуры, следы пожаров, результаты стратиграфического анализа и пр., подтверждающие датировку Х в. до н.э.
Пока практически нет достоверных хронологических вех для 450-летнего периода расцвета Израильского и Иудейского царств. Начало периода знаменуется сражением 1175 г. до н.э. между египетским войском фараона Рамзеса III и “народами моря”. Это событие описывается в нескольких египетских надписях и связано с астрономическими явлениями, датировка которых доступна современным расчетам. Конец “белого пятна” в хронологии приходится на 763 г. до н.э., когда наблюдалось очередное солнечное затмение; существуют и ассирийские описания войны против израильтян и других народов Палестины в конце VIII в. до н.э. Есть еще одна опорная точка: египетские хроники повествуют о вторжении фараона Шошенка I в Палестину около 926 г. до н.э.; согласно Библии — через пять лет после смерти царя Соломона. Однако это событие помогает датировке лишь частично, ибо нет единого мнения, какой именно из культурных слоев соотносится с этим фактом.
Обычно датировка древних культурных слоев опирается на анализ керамики. Финкельштейн, уточняя возраст найденных гончарных изделий, оспаривает традиционное мнение, согласно которому филистимляне1 осели на побережье Средиземного моря, в районе нынешнего Израиля, вскоре после битвы 1175 г. до н.э. Они изготавливали здесь керамические сосуды монохромного типа, что позволяет отнести их культуру к XII в. до н.э. Более поздняя филистимлянская керамика — уже бихромная. Основываясь на своем толковании некоторых египетских надписей, Финкельштейн утверждает, что “народы моря” осели здесь более чем на 40 лет позже битвы с египтянами. А это значит, что датировка перехода от одного вида гончарных изделий к другому была слишком ранней и основные филистимлянские поселения могли здесь возникнуть только после конца египетского владычества в Палестине, полностью рухнувшего в конце XII в. до н.э. Таким образом, царствования Давида и Соломона следует отнести не к X, а к IX в. до н.э.
Американский археолог У.Девер (W.Dever) при раскопках в ханаанейском поселении Гезер неподалеку от Мегиддо вскрыл каменные ворота, весьма сходные с мегиддскими, а по анализу местной керамики отнесенные к X в. до н.э. Интересно, что египетские надписи времен Шошенка I перечисляют “100 городов, павших по его мановению”, среди которых названы и Мегиддо, и Гезер. Уже раскопано 25 городов, и там идентифицированы слои, связанные с упомянутым вторжением египтян. Один из городов — Тель-Рехов, где сейчас ведет исследования Мазар. Радиоуглеродный анализ зерен обожженной пшеницы, ячменя и других растений позволяет отнести содержащий их слой к периоду 916—832 гг. до н.э., что соответствует времени Шошенка I. Мазар не исключает, что в Библии деяния царей Давида и Соломона несколько преувеличены, однако это не дает оснований сдвинуть их на столетие-другое.
Профессор Н.Я.Мерперт (Институт археологии РАН) считает, что постулируемый Финкельштейном пересмотр дат различных керамических групп и определенных египетских письменных свидетельств не представляется убедительным. По его мнению, стратиграфия Тель-Рехова, последние открытия в Гезере и свидетельства вторжения Шошенка I скорее подтверждают традиционную хронологию Мазара и др.
Дискуссии, как и раскопки одной из древнейших цивилизаций мира, продолжаются.
Поведение летучих мышей в Заполярье
Летучие мыши (Еptesicus nilssonii) — рукокрылые млекопитающие умеренного климатического пояса Северного полушария, однако в летнее время они совершают дальние миграции на север, вплоть до 69-й параллели.
Летом 1999 г. биолог Дж.Спикмэн (J.Speakman) наблюдал в Заполярье за этими животными и выяснил один важный аспект их поведения (Science et Vie. 2000. №993. P.27).
В период белых ночей, по вечерам, когда освещенность около 100 лк, были отмечены стычки между насекомоядными животными — летучими мышами и птицами, например стрижами, ведущими дневной образ жизни. Однако с наступлением более темного времени (между 22 и 2 час) ситуация менялась: активность стрижей снижалась, но при этом не прекращалась охота соколов на летучих мышей. Ученый заключил, что летучие мыши больше опасаются своих конкурентов по охоте за насекомыми, чем нападений хищных птиц.
Крокодилы в Сахаре
Недавно группа германских зоологов обнаружила в песчаной пустыне на территории Мавритании (Западная Сахара) крупную пещеру, служившую на протяжении тысяч лет убежищем для нильских крокодилов (Sciences et Avenir. 2000. №638. P.8). Зоологам удалось изучить скелеты нескольких особей. Длина их тела достигает 2 м, что в 3 раза уступает обычной длине их ближайших сородичей из Нила. Каким образом нильские крокодилы оказались в самой сердцевине пустыни? Специалисты полагают, что в процессе длительного наступления пустыни на плодородную, богатую водами саванну, крокодилы постепенно попадали в “ловушки”. За 10 тыс. лет это и привело к формированию подобных изолятов. Аналогичный изолят крокодилов был ранее найден на одной из гор в Республике Чад (Центральная Африка).
Лес, захороненный 10 тысяч лет назад
Американские исследователи из Мичиганского университета обнаружили под мощным покровом песка хорошо сохранившиеся стволы североамериканской пихты, произраставшей здесь более 10 тыс. лет назад (Sciences et Avenir. 2000. №638. P.12). На деревьях (некоторые достигали 9-метровой высоты) осталась кора.
Изучив 70 спилов, палеоботаники смогли реконструировать минувшие события. Родство обнаруженного леса с современным бореальным позволяет считать, что вырос он в районах, соседствующих с зонами вечной мерзлоты. Резкое потепление, произошедшее здесь в период голоцена, привело к массовому таянию снега, вызвав подтопление деревьев, а затем их стал затягивать мощный слой песка, что способствовало консервации древесины. Спилы сохранившихся стволов могут быть использованы для уточнения дендрохронологических рядов прошлого.
Дымка над Китаем
Плотная дымка из аэрозолей постоянно затягивает небо над территорией Китая общей площадью в 1 млн км2. Исследование, проведенное НАСА (Geotimes. 2000. V.45. №2. P.8), показывает, что дымка блокирует от 10 до 30% солнечной радиации, при этом происходит ее рассеяние и поглощение. В результате наносится серьезный ущерб продуктивности сельскохозяйственных культур. Руководитель исследования У.Чемейдес (W.Chameides) надеется на основе балансовых расчетов соотношения затрат на охрану природы и на производство продуктов сельского хозяйства показать правительству Китая выгоды от вложения средств в мероприятия по защите окружающей среды.
Вулкан Майон — тревога пятого уровня
Отличающаяся красотой и симметричностью гора Майон (2462 м над ур.м.) — самый активный из вулканов Филиппинских о-вов. Верхние его склоны очень круты (до 40°); главный кратер находится на самой вершине. Впервые Майон извергался в 1616 г., причем характер его дальнейшей активности неоднократно менялся. Зафиксированы извержения как стромболианского типа (подобного извержениям вулкана Стромболи в Италии – с регулярными залповыми выбросами вулканических бомб и светлых, без пепла, газов), так и плинианского (сходного с описанным Плинием взрывом Везувия в 79 г.). Пирокластические и грязевые потоки многократно скатывались по 40 ущельям, рассекающим склоны горы, нередко уничтожая посевы и жилища в близлежащих населенных пунктах.
С середины 1999 г. Майон, находящийся на юго-востоке главного филиппинского острова Лусон, начал проявлять беспокойство (Smithsonian Institution Bulletin of the Global Volcanism Network. 2000. V.25. №1. P.2). 22 мая над его вершиной возник столб пепла высотой около 10 км. Специалисты порекомендовали местным властям объявить тревогу второго уровня (“умеренная опасность, извержение нельзя считать неизбежным”). 5 января 2000 г. произошел новый выброс пепла, тоже интенсивный, но на меньшую высоту. Примерно через месяц в вершинном кратере вырос купол из свежей лавы, после чего уровень тревоги был повышен (“активизация процесса, магма поднялась к кратеру, извержение вероятно в ближайшие недели”). Показания теодолита свидетельствовали о продолжающемся быстром росте купола: в конце февраля 2000 г. он достиг 24-метровой высоты при поперечнике около 74 м и начал ярко светиться. Затем лава стала переливаться через юго-восточную кромку кратера и медленно стекать вниз по ущелью Бонга. 23 февраля население деревень на расстоянии 7 км к юго-востоку от вершины было эвакуировано. Взрывы и фонтанирующие струи лавы заставили объявить тревогу четвертого уровня (“опасное извержение неизбежно, вероятно в ближайшие сутки”). Жителям в радиусе 8 км от вершины пришлось готовиться к возможной эвакуации. На следующий день пирокластический поток активно пошел по ущелью Бонга, после чего тревога достигла пятого уровня (“происходит локальное извержение”).
Наблюдение за извержением ведут сотрудники Филиппинского института вулканологии и сейсмологии.
Сохранены реликвии полярных исследователей
В сентябре 1999 г. на Лондонском аукционе Кристи, проходившем под эгидой Национального морского музея, при финансовой поддержке Мемориального фонда национального наследия, попечительских и общественных организаций, были приобретены предметы, принадлежавшие южнополярным экспедициям Р.Скотта и Э.Шеклтона (Polar Record. 2000. V.36. №196. P.70). В их числе — часы Скотта, которыми он пользовался во время самого дальнего своего продвижении на юг в 1902—1903 гг. на судне “Terra Nova”; флаг этого судна, который ставили на сани в походе к Южному полюсу; печь-примус; восемь пакетов для пищевых рационов; шлюпочный компас с судна “Endurance” экспедиции Шеклтона и др.
Известный полярный исследователь Р.Финнес (R.Fiennes) приобрел на аукционе и передал в дар Попечительскому совету наследия по Антарктике сухари, специально изготовленные для санных походов. Некоторые предметы были куплены частными лицами, это — государственные флаги Великобритании, имевшиеся на судне и в санной экспедиции Скотта; две его курительные трубки; портсигар, подаренный Скоттом Шеклтону; экземпляр книги Э.Черри-Гаррарда (A.Cherry-Garrard) “Наихудшее путешествие по свету” с дарственной надписью жены Скотта; английский военно-морской флаг с судна “Quest” (на этом судне в 1921 г. умер Шеклтон); портрет Шеклтона.
Ставки на этом аукционе оказались очень высокими, что заставило Национальный морской музей обратиться ко всем, кому дорога история освоения полюсов, с просьбой оказывать более щедрую финансовую поддержку.
РЕЦЕНЗИЯ
В.Н. Тутубалин, Ю.М. Барабашева, А.А. Григорян, Г.Н. Девяткова, Е.Г. Угер Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.
М.: Языки русской культуры, 1999. 208 с.
А.М. Гиляров,
доктор биологических наук,
МГУ им. М.В. ЛомоносоваПолучилось так, что книгу Валерия Николаевича Тутубалина и его соавторов я начал просматривать в вагоне метро и, открыв случайно где-то на середине, так погрузился в чтение, что чуть не проехал нужную станцию (По совпадению, почти мистическому, я попал на ту страницу, где речь идет о “сне наяву”, приключившемся с одним из авторов (В.Н.Тутубалиным) как раз в метро. - А.Г.). Потом снова открыл книгу наугад и снова не мог оторваться от текста. В конце концов усилием воли заставил себя читать с самого начала. Но большего уже не требовалось. Книга оказалась захватывающе интересной, а круг затронутых вопросов — чрезвычайно широким: от обсуждения дифференциальных уравнений, описывающих поведение системы хищник—жертва (самая традиционная тема математической экологии), до — опасности, которая грозит при создании техникой больших концентраций энергии. В этом же круге — и глубинные проблемы возможностей, или границ, математического описания физического пространства.
Вполне приличное название и в высшей степени респектабельный подзаголовок (последний, видимо, дань Российскому гуманитарному научному фонду, поддержавшему издание) отражают не более чем мимикрию, если не насмешку над читателем. Ведь согласно установившемуся стереотипу (“колодкам мышления”, по выражению авторов) читатель, ознакомившись с названием книги, скорее всего представит толстенный том с множеством формул, графиков и ссылок на различные источники. Как-никак математическое моделирование в экологии имеет уже давнюю историю, а реальное содержание соответствующего раздела науки отражено в серьезных книгах и журналах (в том числе таких специализированных как “Ecological Modelling”).
Но авторы сразу же начинают разрушать все стереотипы и вместо объемистого тома, который почти наверняка получился бы занудным, представляют на суд читателя своего рода эссе — яркое, умное, в язвительности своей доходящее почти до хулиганства и вместе с тем, как это ни странно, очень доброжелательное, полное уважения к ученым. И не только к ученым, но и к инженерам, рабочим-электрикам, шахтерам, и даже к приемщице обувной мастерской, которая, по мысли авторов, обязательно должна обладать некоторой “минимальной философией”. Ведь “клиенты приносят в мастерскую неизвестно что, в том числе и такую обувь, которую вовсе починить нельзя. Приемщица должна оценить принципиальные возможности починки, т.е. составить какое-то представление о том, как будет вести себя в будущие три месяца (гарантийный срок) починенная обувь, в то время как обоснованный прогноз будущих событий на столь долгий срок почти в любой науке невозможен (кроме разве что небесной механики). Она должна оптимально сбалансировать соотношение между ценой ремонта, которую нужно взять с клиента, и вероятностью того, что этот клиент в случае неудачного прогноза устроит скандал (задача, от которой отказался бы высококвалифицированный психолог). Наконец, она должна найти какой-нибудь выход в случае скандала (интересно, как бы это получилось у Сократа?)” (с.24).
Минимальная философия науки — это некий обязательный набор представлений о желательном направлении исследований, о потенциальных возможностях доступных приборов и методов, о надежности получаемых выводов и т.п. Подобные представления, как отмечается в рецензируемой книге, порой бывают столь слабо обоснованы, что не считаются частью той или иной конкретной науки, но вместе с тем без них совершенно невозможно обойтись.
Для того чтобы изложить свое видение минимальной философии, авторы используют прием, который, как они утверждают, ссылаясь на А.Я. Гуревича, существовал еще в средневековой Европе. Это так называемые exempla — комплекс примеров, использовавшихся в проповедях для привлечения внимания аудитории. Когда слушателей начинает клонить ко сну от не всегда ясных рассуждений отцов церкви по поводу детерминированности судьбы и необходимости бороться за собственную праведность, священник должен был переключиться на историю какого-нибудь Ганса, который в молодости грешил, и которому во сне явились черти, чтобы на некоторое время (так сказать с воспитательными целями) перенести его душу в ад. Детальные описания того, что же было в аду, и за какие прегрешения полагаются наказания, быстро пробуждали аудиторию.
Переходя от средневековой проповеди к науке нового времени, авторы отмечают, что, кажется, именно тогда возникла необходимость обработки большого числового массива экспериментальных данных. В экологии эта задача сохранилась и поныне. Причем, поскольку возможности обработки информации радикальным образом возросли с внедрением компьютеров, у специалистов появился шанс применить современные методы для анализа результатов экспериментов, признанных классическими, и соответственно сопоставить выводы с теми, которые сделали сами классики. При этом, правда, как замечают авторы, “приходится посетить ад, но сама суть педагогического метода exempla состоит в том, чтобы примеры были как можно более разнообразны, чтобы можно было подобрать такой грех, который касается студентов именно данной специализации” (с.36).
Один из примеров, подробно разобранных в книге в назидание специалистам по математическому моделированию, касается проблемы сопряженной динамики численности взаимодействующих видов. Системы популяций хищника и жертвы, или видов-конкурентов, не перестают живо интересовать экологов начиная с 1920-х годов. Но прежде чем разбирать эту проблему, авторы обращают внимание на три момента в процессе смены доминирующих парадигм, которые явно недостаточно отражены в классических теориях развития науки.
Во-первых, авторам кажется очевидным, что “новый подход берется непонятно откуда в том смысле, что не имеет достаточного обоснования” (“всякая доктрина появляется как откровение свыше, и при изложении модели факты оказываются как бы ни при чем”). Во-вторых, “по мере развития области знания, а иногда и сразу, становится ясным, что предлагаемый подход неточен и, быть может, даже неверен” (“научному сообществу приписывается простодушие, хотя в действительности мотивы поведения членов сообщества могут быть более сложны”). В-третьих, “несмотря на то, что научный подход неверен, иногда он не может быть изменен, поскольку остается непонятным, чем его заменить” (с.96). Таким образом, как полагают авторы, “возникновение и эволюция какого-либо научного подхода аналогичны возникновению и эволюции теологических доктрин, а за “фасадом” логики и академической беспристрастности скрываются хорошо знакомые из истории фигуры пророка, <…> т.е. основателя учения; апостола, т.е. ученика и пропагандиста учения; и наконец, приходского священника, который доносит до масс благо учения”.
После такого пояснения авторы обращаются к истории “теологии дифференциальных уравнений в экологии”, выделяя среди ученых “пророков”, “апостолов” и “приходских священников”. “Пророками” названы А.Лотка и В.Вольтерра, в роли “апостола” выступает Г.Ф.Гаузе, а в качестве “приходского священника” — Г.А.Викторов, который в свое время провел очень тщательное исследование динамики численности опасного вредителя зерновых культур — клопа-черепашки Eurygaster integriceps.
Как и подобает пророкам, ни Лотка, ни Вольтерра на самом деле не интересуются тем, в какой степени предсказания их моделей реализуются на практике. Это обстоятельство, замечу от себя, на самом деле известно каждому, кто знаком с историей экологии, но обычно на нем стараются не акцентировать внимания (видимо, по педагогическим соображениям — вдруг критика основателей подорвет устои всей теории, и так довольно шаткие). К счастью, авторы рецензируемой книги не боятся называть вещи своими именами и даже готовы посетить ад вместе с “пророками”. Кстати сказать, они от этого “пророками” быть не перестают.
Столь же пристально рассматриваются в книге и результаты экспериментов Гаузе (благо он все же публиковал таблицы с данными непосредственного учета организмов, тогда как последующие исследователи этого уже не делали). При этом выясняются всякие несуразности, например такое сильное занижение скорости экспоненциального роста (в два-три раза), что дальнейшее сравнение численных результатов эксперимента с системой уравнений просто теряет смысл. Однако “апостол” все же остается “апостолом”, а авторы резонно замечают, что, хотя каждый отдельный эпизод в истории науки и “оказывается, при ближайшем рассмотрении, не торжеством истины и разума, а сплошным позором и безобразием <…> трудно спорить с тем, что трудами поколений ученых из всех этих безобразий, в конце концов, извлекаются неоспоримые истины, которые могут быть даже практически важными”. И добавляют: “Но вот за счет чего и каким конкретно образом — это фундаментальный вопрос истории и философии науки, на который (насколько нам известно) никто не знает ответа” (с.117). С этим трудно не согласиться. Более того, наверное каждого, кто хоть немного задумывался над историей науки, удивляло, что наука в целом ведет себя как некое вполне разумное существо (авторы предпочитают, правда, говорить о некоем сверхличностном образовании — “эгрегоре” мистиков), которое последовательно решает определенные задачи, допускает (но потом старается исправить) какие-то ошибки и в конце концов все же продвигается к более глубокому пониманию того, как устроен окружающий мир.
Прогресс, достигнутый экологией на пути использования математических моделей, оказался весьма скромным и полным противоречий. Для большинства экологов подобный вывод, который можно сделать по прочтении данной книги, написанной профессионалами-математиками, скорее всего не будет слишком неожиданным. Но очевидно и то, что другого (помимо математики) пути формализации экологического знания у нас нет (рецензенту кажется, что лучший образ реальности, изучаемой экологией, дает музыка Баха, но как этот образ приложить хотя бы в целях преподавания, он не знает). Для многих экологов, наверное, более удивительным будет другой вывод, сделанный в книге, — оказывается, степень математизации экологии ничуть не хуже, чем в других науках (кроме математической физики) и разделах техники. Прочитав такой вердикт профессионалов-математиков, экологам наверное легче будет справиться с комплексом неполноценности, возникающим из-за убогости той математически формализованной теории, которую они используют.
К сожалению, в краткой журнальной рецензии не удается коснуться многих интереснейших вопросов, обсуждаемых в книге, тем более что остроумные комментарии авторов достойны не пересказа, а прямого цитирования. Книга интересна, и хотелось бы подчеркнуть — практически полезна не только экологам и “модельщикам”, но и гораздо более широкому кругу читателей. Остается только сожалеть, что тираж ее очень мал и скорее всего она станет библиографической редкостью, когда рецензия будет опубликована.
И последнее — книга посвящена светлой памяти Василия Васильевича Налимова. Вспоминая этого выдающегося ученого и замечательного человека, не могу не согласиться с авторами, что “как никто другой, Василий Васильевич сознавал ограниченность возможностей и непрочность результатов любого научного исследования” (с.5). Однако, как справедливо отмечается в том же посвящении, “он умел соединить это понимание с оптимистическим взглядом на вещи, согласно которому научное исследование становится не менее, а более интересным, если оно не выходит таким, каким было изначально задумано”. Вполне возможно, что Тутубалин и другие авторы первоначально задумывали книгу иначе, но думаю, конечный результат их труда Налимову понравился бы.
НОВЫЕ КНИГИФизика. Техника
Квантовый компьютер и квантовые вычисления / Под. ред. В.А.Садовничего. Ижевск: Редакция журнала “Регулярная и хаотическая динамика”, 1999. 288 с.
Вплоть до XIX в. вычисления считали чисто мыслительным процессом. Однако были времена, когда их тесно связывали с физикой. Еще в XVII в. Б.Паскаль изобрел механический компьютер. Начиная с 50-х гг. XX в. промышленность была заинтересована в создании экономичных электронных компьютеров. Исследователи, казалось, вернулись к доисторическим временам, создавая методы вычислений с помощью подручных средств и законов физики.
В сборник вошли работы, заложившие основы современного понимания природы квантового компьютера и раскрывающие удивительные потенциальные возможности квантовых вычислений. В книге собраны наиболее важные статьи начального периода исследований.
Так, в работе математика Р.Ландауэра подробно описаны проблемы диссипации энергии при вычислениях. Возникло понятие о связи логической и термодинамической обратимости. В итоге — поставлена задача обучения компьютеров обратимым расчетам. В статье Ч.Беннетта решена задача логически обратимой схемы вычислений. П.Бенёв показал, что процесс обратимых вычислений можно представить в гамильтоновой форме. Блестящие по стилю статьи Р.Фейнмана излагают введение в круг проблем на пути создания квантовых компьютеров.
Необходимость развития квантовых вычислений именно в силу большой информационной емкости отстаивал Ю.И.Манин, блестящий математик, глубоко разбирающийся в физических проблемах. Главная задача теории квантовых автоматов виделась ему в необходимости абстрактной формулировки работы, использующей лишь общие принципы квантовой теории.
Эту задачу решил Д.Дойч. В сборнике приведена работа, положившая начало современной математической теории квантовых компьютеров. Здесь же опубликована статья, в которой (правда, для некоторого частного случая) трудности с блеском обходятся. Это — алгоритм П.Шора разложения натурального числа на простые сомножители.
Очевидно, вслед за столь успешным решением задач “устного счета” должны последовать теоретические работы в области квантовых вычислений. Важнейшим из них планируется посвятить следующий выпуск сборника.
Издание осуществлено при финансовой поддержке Физико-технологического института и Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова.
Охрана природы. Энтомология
Насекомые сибирских лесов: Атлас цветных фотографий для специалистов лесного хозяйства / Под общ. ред. Д.Л. Гродницкого, Е.Н. Пальниковой. Красноярск: Центр защиты леса, 1999. 96 с.
Слово “насекомое” часто вызывает улыбки. Однако кому довелось видеть нашествия саранчи или лугового мотылька, уничтожающих всходы на полях, тот уже никогда не будет думать о насекомых несерьезно.
Содержание книги составляют справочные сведения об основных видах насекомых-вредителей (боярышнице, рогохвосте, сибирском шелкопряде, тополевой моли, лишайнице, малом сосновом лубоеде и других), живущих на деревьях и кустарниках в Центральной Сибири. Для каждого вида приводится фотография со следами наносимых повреждений, для некоторых — серии фотографий, отражающих ход жизненного цикла.
В книгу также включены кадры, на которых показаны насекомые, не причиняющие вреда, но обитающие совместно с вредоносными либо внешне их напоминающие. Это поможет читателям отличить вредителя от любого другого вида.
На обложке — участок темнохвойной тайги, погибшей от повреждения сибирским шелкопрядом. Крупным планом показана гусеница шелкопряда, поедающая хвою кедра.
Гидрология
Динамика экосистем Берингова и Чукотского морей / Ред.-сост. С.П.Баринова. М.: Наука, 2000. 357 с.
Берингово и Чукотское моря — уникальные бассейны Мирового океана, расположенные в субарктической и арктической зонах. В них сочетаются физико-химические условия и процессы, определяющие большое видовое разнообразие морских организмов и их высокую биологическую продуктивность. Эти моря играют исключительную роль в глобальных климатических процессах, в частности в поглощении атмосферного диоксида углерода.
В 1995 г. была проведена совместная экспедиция на борту американского судна “Alpha Helix” в Восточно-Сибирское и Чукотское моря с целью изучения антропогенного загрязнения их шельфовых зон.
В книге изложены научные результаты, полученные в ходе экспедиции и последующей обработки собранных материалов в стационарных береговых лабораториях. Круг вопросов довольно широк: различные океанические процессы, гидрохимический режим, компоненты биотического баланса экосистемы, пространственная структура планктонных биоценозов, влияние токсических веществ на состояние планктона, способность микроорганизмов разрушать органические загрязняющие вещества.
Представлены также результаты воздействия УФ-радиации на биологические процессы, изменение которых может повлечь за собой снижение способности морей поглощать СО2, а значит, и влиять на климат.
МинералогияР. Дюдя, Л. Рэйл. Мир драгоценных камней / Пер. с англ. В.Герасимова; пер. с чеш. А.Белякова и А.Горбатова. М.: Мир камня, 2000. 190 с.
Мир можно представить разными способами, В драгоценном камне он заключен в нем самом.
Заратустра
Появилась книга, интересная не только специалистам по драгоценным камням — гаммологам, минералогам, ювелирам и коллекционерам — но и широкому кругу читателей, знающих о самоцветах лишь по ювелирным изделиям, выставкам и литературе.
Книга разделена на три части. В первой собрана информация о минералах, их основных свойствах (химических, физических, лечебных), способах диагностики, обработки и хранения. Подробно рассказывается о происхождении и распространенности. Вторая часть посвящена драгоценным камням (изумрудам, аметистам, сапфирам, рубинам и др.). Они изображены в натуральную величину, но без указания размера и массы. Диагностические свойства самоцветов разбиты на группы, что позволяет сразу определить минерал по внешним признакам или с помощью простого лабораторного теста. Заключительная часть дает дополнительную информацию, список рекомендованной литературы и алфавитный указатель минералов.
Книга проиллюстрирована фотографиями образцов камней из собраний институтов и из частных коллекций.
Издание подготовлено по заказу геологического факультета Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова при поддержке акционерного коммерческого банка “Наш Дом”.
Почвоведение
Почвенный справочник / Пер. с фр. И.В. Ковда; Под. ред. М.И. Герасимовой. Смоленск: Ойкумена, 2000. 288 с.
В 1970 г. в Москве была издана монография Ф.Дюшофура “Основы почвоведения”, одна из первых и немногих переведенных в СССР зарубежных книг по почвоведению. Традиция знакомства с фундаментальными работами французских коллег продолжается. Вышла новая, более полная версия почвенного справочника, последний раз издававшегося в 1992 г. В нем собрана и систематизирована информация о почвах мира, представленная в виде реферативной базы. Отличие от основных мировых почвенных классификаций заключается в отсутствии жестких границ между классами, в обилии сведений о факторах почвообразования, процессах и генетико-географических связях. Это позволяет оценивать использование почв, вести учет их ресурсов, составлять ландшафтно-ориентированные карты.
Специалист найдет в книге оригинальный взгляд на многие теоретические проблемы географии и генезиса малоизвестных в России почв. Составители и авторы настаивают на том, что справочник не дает классификации почв, но необходим для ее разработки.
Финансовую поддержку русского издания осуществили Национальный институт агрономических исследований и Министерство иностранных дел Франции.
Охрана природы. ОрнитологияДрофиные птицы России и сопредельных стран / Отв. ред. А.В.Хрустов. Саратов: СГУ, 2000. 152 с.
Дрофа и стрепет — представители семейства дрофиных из отряда журавлеобразных. Эти виды занесены в Красные книги России и многих других стран, а также Международного союза охраны природы и природных ресурсов.
Еще в недавнем прошлом это были охотничьи виды. Но уничтожение шло такими быстрыми темпами, что орнитологи стали принимать меры по их охране. Дрофа и стрепет — перелетные птицы, часть их зимует за пределами России. Ухудшение мест зимовок и браконьерская охота на фоне разрушения и трансформации исконных биотопов в местах гнездования привели к резкому сокращению численности дрофиных.
В этом сборнике анализируется динамика изменения и современное состояние популяции дрофиных, обсуждаются пути и методы охраны видов.
