Увидеть шаровую молнию
Есть те, кто видел шаровую молнию. Но если вы захотите наблюдать ее сами — придется идти на улицу и мокнуть под дождем. И для уверенности не забудьте продлить свой контракт на достаточное количество жизней! Ведь, по данным статистики, вероятность наблюдения шаровой молнии в течение жизни человека примерно 0,63%.
Что же делать, если шаровая молния нужна здесь и сейчас? К сожалению, современные физики пока не смогут в этом помочь, а физик, который, вероятно, мог бы, уже умер. Хотя до конца нельзя быть уверенным, что Никола Тесла не спрятал где-нибудь один экземпляр в подарочной упаковке специально для вас.
На самом деле, очень важное слово — «наблюдать».
Например, когда господину Ньютону упало на голову яблоко, он придумал разные законы и формулы. Но когда он пришел к другим ученым умам и сказал: «Я придумал разные законы и формулы!» — они сразу ответили: «Ньютон, нам кажется, ты все врешь». Тогда Ньютон достал из кармана яблоко и повторил свой эксперимент у них на глазах. Потом и ученые смогли повторить этот эксперимент, даже спустя много лет и мы сможем сделать то же самое, и формулы и законы сэра Исаака Ньютона останутся верны.
Наблюдение, как сказано на просторах школьных учебников физики, — один из основных методов познания. Это верно, ведь любые научные обоснования мы получаем из наблюдений. Многие наблюдения можно сделать, проводя эксперименты, а для любого эксперимента важна его повторяемость, хотя бы теоретически возможная (но не всегда необходимая или удобная, например, из-за своей дороговизны).
Утиный тест, или на что это похоже
И тут мы сталкиваемся с первой проблемой изучения шаровых молний. Мы никак не сможем повторить эксперимент в нашей уютной лаборатории, потому что мы не знаем, что же такое на самом деле нужно повторить. Мы можем сделать что-то, изучить это что-то, сфотографировать что-то и сказать: «Это похоже на шаровую молнию», воспользовавшись утиным тестом «Если нечто выглядит, как утка, плавает, как утка, и крякает, как утка, то это, вероятно, утка и есть». Однако для того чтобы это точно было шаровой молнией, нужно, чтобы совпали все характеристики. Когда мы сравним все характеристики настоящей молнии и нашей и они совпадут, то мы сможем с уверенностью сказать: «Ура, мы получили шаровую молнию! Это на самом деле она».
Конечно, в физике подход будет немного другим. Никто не станет сравнивать все характеристики двух явлений, потому что это невозможно. В физике явления описываются законами, законы часто выглядят как математические формулы, и все это описывает модель происходящего, используя которую, можно, например, предсказать изменения во времени. Или проверить отклик на какое-нибудь внешнее воздействие, сравнив его с ожидаемым результатом. Таким образом мы сможем убедиться, что явление, с которым мы имеем дело, подчиняется нашим законам.
Но так как вероятность наблюдения шаровой молнии в природе крайне мала, то измерить необходимые ее характеристики или же просто потыкать ее палкой просто так не получается. Следовательно, наше что-то в лаборатории и загадочный светящийся шар на улице пока остаются разными явлениями.
Критерий Поппера, чайник Рассела и шаровая молния
Тут мы сталкиваемся с другой проблемой — проблемой научности нашего явления. Разобраться в этом нам поможет критерий фальсифицируемости теорий, или критерий Поппера. Если говорить кратко, он сводится к следующему: для любой научной теории обязательно должен существовать теоретически возможный эксперимент, который был бы в силах ее опровергнуть. Если же какая-либо теория включает в себя утверждения, исключающие возможность опровержения, она вызывает вопросы и считается ненаучной. Например, если Бертран Рассел говорит, что вокруг Земли вращается фарфоровый чайник, который настолько мал, что его никак не заметить и не найти, то существование такого чайника опровергнуть невозможно. Следовательно, такая теория нефальсифицируема по Попперу и ненаучна.
Получается, что утверждение «чайников Рассела не существует» является научной теорией, хоть и неверной, так как можно поискать и чайник найти. Утверждение «привидений не существует» — тоже научно и верно, пока ни одного не поймали в уловитель привидений. Однако утверждение «привидения существуют» — ненаучно, потому что Вселенная бесконечна и любое наше конечное число экспериментов по обнаружению привидения с отрицательным результатом не гарантирует, что в оставшемся объеме его нет. Теоретически там может быть что угодно.
«Шаровые молнии существуют» — это утверждение нефальсифицируемо и ненаучно, так как мы не можем придумать эксперимента, который бы его опровергал. Следовательно, на основе одних только положительных результатов невозможно построить научную теорию, и в существовании шаровой молнии как физического явления можно усомниться.
Горячая линия имени Шаровой молнии
Загадка шаровых молний волнует людей уже давно. Потому что это страшное и зрелищное, опасное и крайне редкое явление. С тех пор как люди перестали просто восторгаться странностями природы, а начали что-то записывать, зарисовывать, систематизировать, а потом еще и пытаться в этом разобраться, многих привлекло это непонятное явление, и сразу возникло множество теорий. Это были происки темных сил, НЛО, НЛО с происками темных сил на борту, эксперименты Теслы, вражеские ракеты, потом снова НЛО.
Но прежде, чем браться за изучение теорий, надо сначала попробовать дать определение самому явлению. Пусть шаровая молния — это светящееся образование в воздухе, она может свободно перемещаться, наблюдается в течение секунд или десятков секунд и обычно имеет сферическую форму. Не очень много подробностей, но отличить ее от огней святого Эльма, например, мы сможем.
Важной частью исследования редкого явления становится также сбор данных и анализ наблюдений со всех уголков мира. Эта информация дает примерное представление о том, что мы исследуем. Цвет — белый, красный, оранжевый, желтый примерно в 20% зарегистрированных случаев, зеленый или синий примерно в 11%, остальных случаях — смесь цветов. Вероятность сферической формы — 91%, диаметр — примерно 23 см.
Впервые теория, подчиняющаяся критерию Поппера, была выдвинута в 2010 году австрийскими учеными из Инсбрукского университета имени Леопольда и Франца. Они предположили, что шаровая молния — это фосфен, то есть нечто, видимое человеком и возникающее без воздействия света на глаз. (Самый простой способ увидеть фосфен — надавить на закрытый глаз пальцем.) Было показано, что переменное и достаточно сильное магнитное поле при воздействии на мозг человека вызывает электрические импульсы в нейронах, вследствие чего человек может видеть такие галлюцинации.
Однако спустя два года, 23 июля 2012 года, темной ночью в грозу на Тибетском плато обстоятельства позволили увидеть шаровую молнию в новом ракурсе. Установленные группой китайских ученых, изучающих спектры обычных линейных молний, спектрограф и камера случайно засняли наше редкое явление. Камера засекла яркую вспышку, резкое падение интенсивности и ровное свечение, цвет которого постепенно менялся от белого до красноватого. По показаниям спектрографа можно определить примерный состав этой шаровой молнии: зарегистрированный спектр показывает, что в горении участвуют вещества, входящие в состав почвы, и это является аргументом в пользу одной из теорий ученых из университета Кентербери (Новая Зеландия). Согласно данной теории, свечение шаровой молнии обусловлено догоранием наночастиц, поднятых из почвы после удара обычной молнии.
Неожиданная удача китайских ученых сдвинула исследования с мертвой точки, но, конечно, единичное измерение не дает ответов на все вопросы, и нам, в отличие от сэра Исаака Ньютона, все еще нечего достать из кармана.
