Ледяная скорлупа

Борис Е. Штерн, 2021

В книге описана технологическая и, частично, социальная история гипотетических жителей глубин спутника Юпитера Европы. Перед взором читателя встают века чужой истории – от седой древности до возникновения технически развитой цивилизации. Европианам предстоит пробить главное препятствие в познании окружающего мира – ледяную скорлупу. Но, оказывается, пробить толстый слой льда бывает проще, чем слой невежества и равнодушия…

Часовщик и Кузнец

В те давние времена наука как область европианской деятельности, направленная на выработку и систематизацию объективных знаний о действительности, еще не существовала. Существовали лишь философия и, к счастью, математика. Но объективные знания все-таки появлялись благодаря стихийным эмпирикам, каковыми были разного рода мастеровые — древний авангард прогресса.

Медный шар был давней мечтой Часовщика. Раньше он работал с каменными крутильными маятниками. Тяжелый медный лучше хранит инерцию — меньше тормозится водой. Значит, точность хода будет выше. И вот знакомый кузнец принес ему исполненный заказ: увесистый полированный покрытый лаком медный шар того же размера, что и гранитный маятник, используемый в уличных часах.

Часовщик подвесил шар к крутильной пружине, крутанул привычным движением и засек по малому хронометру время шестнадцати колебаний. Потом возвел полученное число в квадрат и сравнил с той же величиной для каменного маятника. Оказалось, медный шар имеет момент инерции^[14] в три с половиной раза больше, чем каменный, то есть, имея те же форму и размер, заключает в себе в три с половиной раза больше вещества. Мастер воспринял результат с удовлетворением, но что-то смутило его. Он взял в руки оба шара — разница в весе показалась ему заметно большей, чем в три с половиной раза. Часовщик взвесил шары на рычажных весах. Медный весил почти в пять раз больше. Не в три с половиной, а в пять!

Часовщик неподвижно завис перед весами.

— Такая разница не дулькин чик, — пробормотал он, — здесь скрыто что-то важное.

Мастер отлично знал закон колебания маятника и был уверен, что не ошибся в вычислении момента инерции. Он был уверен и в том, что момент для тел одинаковой формы пропорционален плотности. Но сила тяготения вниз для тел, происходящих из недр, тоже должна быть пропорциональна плотности — то есть количеству вещества в теле! Два шара тяготеют в два раза сильней, чем один. Откуда взялась такая разница?

Ведь уже появлялось ощущение дискомфорта от того, что чувства при обращении с предметами противоречили измерениям. Раньше он отмахивался от этого противоречия, дескать, чувства подводят, но от чисел уже не отмахнешься. Надо всё еще раз перепроверить.

Часовщик несколько раз тщательно повторил все действия. Всё правильно: момент инерции медного шара в три с половиной раза больше. В три с половиной раза больше вещества… Но почему же медный, жмор его охрясь, весит в пять раз больше? Что-то не так.

Либо он не понимает чего-то важного, либо картина мира, опирающаяся, казалось бы, на очевидные заключения академиков, неверна.

Впрочем, эти заключения так расплывчаты, что из них можно высосать что угодно. Но есть же здравый смысл, наконец. К жморам академиков! Но раз что-то куда-то тяготеет, то здравый смысл говорит:

«Сила тяготения пропорциональна массе», — иначе вместо стройного мироздания получается рухлядь. Что это за мироздание, если в нем камень и медь подчиняются разным законам?! Мироздание не может опираться на беззаконие! Должен быть какой-то закон! Должен быть… надо его найти. Надо как следует во всем разобраться.

Он заказал кузнецу такой же шар из материала промежуточной плотности. Таковым оказалась железная руда. Момент инерции оказался вдвое больше, чем у камня, а вес — в два и пять восьмых раза. Расхождение подтвердилось, но есть ли в результатах какой-то закон? Часовщик взял линейку с делениями и нарисовал график с тремя точками: по горизонтали — плотность шара, вычисленная из момента инерции, по вертикали — вес. Гранит, руда, медь. Точки примерно легли на прямую линию. Похоже на некий закон, но пока не очень убедительно. Могло совпасть. А если взять еще точку? Что-нибудь тяжелей или легче.

Часовщик отправился к Кузнецу, захватив рисунок. Тот попросил подождать — он колдовал у плавильной печи, дирижировал воистину грандиозным процессом! Дюжина кобулаков в упряжи, издавая переливчатые стоны и скрипы, вращала два огромных вóрота. Мощные струи воды от согласованной работы ластов кобулаков поднимали песок и камни, трепали и гнули кусты декоративной псевдоактинии, украшавшей вход в кузницу. Завихрения искрились планктоном, тут и там вспыхивали огни перепуганных люминеток, втянутых в гигантский водоворот. Вращение воротов с помощью приводных ремней передавалось на тяжелый каменный жернов, опирающийся на массивную ступу.

Как объяснил Кузнец, плавильная камера располагалась в центральной выемке между жерновом и ступой. Трущиеся поверхности ступы и жернова были отполированы и смазаны растительным маслом, зато зазор между плавильной камерой и жерновом был заполнен песком — там и выделялось почти всё тепло от трения.

Наконец, Кузнец остановил кобулаков, взял металлический прут, вставил его в отверстие в ступе и с силой толкнул внутрь. Стержень пробил пробку в камере, и послышался звук текущего металла^[15].

— И что будет отлито в результате всего этого?

— Бронзовая шкатулка.

— Всего лишь шкатулка? Могучие кобулаки, тяжелый жернов — и всего лишь шкатулка?

— Ну, она вполне увесистая. И заказчик платит за нее неплохо, значит, она ему важна. Это не рядовая штучка — показывая эту шкатулку гостям, хозяин даст понять, что он не какой-то рядовой крестьянин, а вон какой! А вообще, ты прав. Жар — дело трудоемкое. Ты еще не видел, как железо добывается! Но у меня есть мечта. Я хочу обосноваться у гейзерной струи и установить на ней колесо с лопатками — это посильней кобулаков будет. А теперь показывай, что там у тебя.

— Смотри, — сказал Часовщик, развернув свиток, — что получается. По этой оси — плотность шаров одного размера, вычисленная по моменту инерции, по этой — вес. Видишь противоречие? Тут есть система: все три шара — гранит, руда и медь — легли на одну прямую линию. Но это довольно странная прямая. Получается, что вес не пропорционален количеству вещества. Надо проверить зависимость — у тебя есть какой-либо материал тяжелее меди?

— Есть, золото. Но это редкий материал, я не наберу на шар такого же размера. Можно сделать шар в два раза меньше и пересчитать. Но меня больше интересуют легкие материалы. Самое интересное в твоем графике — вот эта точка, — Кузнец ткнул когтем в рисунок. Здесь вес исчезает, а плотность, если посадить точку на твою прямую, остается не равной нулю — в два с чем-то раза меньше, чем у камня. Но что это за материал такой? Где его взять, чтобы проверить…

— Слушай, а какая плотность у воды по сравнению с камнем?

— Гениально!

— Что гениально?

— Вода — гениально. Если окажется, что у воды такая плотность, как должно быть в этой точке, где твоя прямая пересекает уровень нулевого веса, получится всем жморам сарсынь! Получится, что если из плотности всех тел вычесть плотность воды, всё встает на свои места. Значит, на каждое тело действует сила, направленная вниз, пропорциональная массе этого тела, и сила, направленная вверх, пропорциональная массе воды, занимающей объем тела.

Твои весы дают разницу этих сил. Осталось измерить плотность воды и убедиться, что она именно такова.

— Как измерить? Воду не прицепишь на крутильный подвес.

Хотя… Есть кое-что. Круглогубка, например. Если ее сжать, вся вода из нее уйдет, останется лишь маленький комочек. Она почти целиком состоит из воды. Подвесить ее не так просто, но можно.

— Замечательно. Дерзай! А я отолью золотой шар — будет еще одна точка на графике для надежности.

Часовщик промучился с круглогубками двадцать смен. Эти нежные создания рвались, деформировались, скручивались. Помогла легкая мелкая сетка, придающая существу форму и некую жесткость, а также мягкий подвес — круглогубка крутилась медленно с небольшим размахом, но как целое. Первые же измерения показали, что плотность круглогубки, состоящей почти целиком из воды, примерно согласуется с гипотезой Кузнеца — она в два и шесть восьмых раза меньше плотности камня, а ее вес ничтожен. То есть плотность воды ложится примерно на ту же самую прямую, где она пересекает уровень нулевого веса. Часовщик проделал новые измерения с целой корзиной круглогубок — для каждой измерял диаметр, вводил поправку на отклонение от сферической формы.

Точки ложились с некоторым разбросом, но упорно тяготели к предсказанию.

Измерив плотность и вес золота, получив отличное согласие с гипотезой, торжествующий Часовщик явился к Кузнецу с новым графиком.

Кузнец внимательно посмотрев на график, пришел в крайнее возбуждение, взмыл вверх, сделал несколько рывков взад-вперед и, немного успокоившись вернулся.

— Вот! — сказал Кузнец. — Это точно сарсынь жморам! Мы ведь открытие совершили. Закон открыли! Мы с тобой теперь классики. Теперь можно, например, рассчитать заправку поплавенью и загрузку телунды заранее, без муторной подгонки балластом. Но, главное, мы лучше понимаем устройство мира — не нужно никакое происхождение тел — одних из недр, других — из неба. Глупость несусветная. Всё одинаково — плотность минус плотность воды, множим на объем, получаем силу. Куда проще и куда натуральней. Лёд тяготеет вверх, значит, у него плотность меньше, чем у воды.

— Вот это то, чего мы точно не сможем — посылать экспедицию за льдом? Срочно измерять, пока не растаял?

— Кстати, еще плотность поплавени надо проверить для расчета плавучести — и Мир распластывается перед нами.

— Да, но открытие надо застолбить. У тебя есть отработанный жернов покрупней?

— Есть, да еще какой! Будет самый крупный вклад в архив. И по величине, и по смыслу.

Часовщик с Кузнецом потратили двадцать смен, чтобы измерить плотность важных веществ и высечь на полированной стороне жернова суть открытия:

Часовщик и Кузнец заявляют

На каждое покоящееся тело действуют две силы:

• одна, равная произведению плотности тела на его объем, направлена вниз;

• вторая, равная произведению плотности воды на объем тела, направлена вверх.

Плотность воды равна четырем и пяти восьмым кругляка на бинду.

По ободу жернова мелким шрифтом были выписаны измеренные значения плотности веществ в единицах плотности воды.

Чтобы доставить жернов в архив, пришлось арендовать большую телунду у камнетесов. Грузили краном с лебедкой, тащили двумя кобулаками, стараясь не проплывать над жилищами ради безопасности жителей.

Архив находился неподалеку от центра Агломага, и когда телунда с жерновом прибыла к воротам (символическим, поскольку сверху архив был открыт), туда же стянулась стайка зевак, которые читали надпись и удивленно пощелкивали. Главный архивариус прибыл собственной персоной:

— Судя по размеру документа и качеству гравировки, прибыло что-то важное. Я прав?

— Прав, — ответил Часовщик. — Это формулировка нового важного закона природы.

Архивариус внимательно прочел надпись.

— Да, чувствую, что-то важное, хоть не понимаю смысла. Я бы вас и так принял — мы выносим решение не по сути надписи, а по массивности документа и качеству надписи. Наше дело — отсеять мусор. По существу со всеми не разберешься, зато если добрый житель потратил много труда и материала на оформление и транспортировку документа, значит, оно того стоит. Итак, я регистрирую ваше заявление. Ряд 65, место 48 — проплывайте.

— Ну вот, застолбили, ну и что? Всё равно наше открытие лежит мертвым грузом.

— Почему мертвым грузом? Теперь ты маятники сможешь заранее рассчитывать по обычному весу. Расскажешь другим часовщикам, они — своим знакомым. Открытие пойдет в народ.

— Разве только часовщикам нужно знать все эти плотности и силы? Да распоследнему фермеру полезно будет заранее знать, сколько заправлять поплавени и загружать балласта в его корявую телунду, чтобы привезти сто кирпичей! Этому должны учить школяров в самых глухих деревнях. Нам надо на академиков нажать! Они испускают там всякие меморандумы, которые доходят до школ, хоть и медленно. Пусть включат в меморандум наш закон!

— Разумно, но как к ним пробиться?

— Отлей, наконец, президенту и его замам по шкатулке или что там ты отливаешь честолюбивым крестьянам. Наверняка сработает!

Кузнец с Часовщиком явились с докладом на заседание Придворной академии наук и были встречены доброжелательно. Дело было даже не в шкатулках. Их открытие делало картину мира проще и снижало ее конфликтность, из-за которой у академиков возникало немало нервотрепки при общении со скептиками. Оно избавляло от необходимости гадать, какое тело к какому царству принадлежит.

В результате академики отредактировали пятый тезис своего меморандума:

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

14

Момент инерции I вычисляется через период колебаний T вот так: I = k T², где k — коэффициент жесткости подвеса, который не обязательно было знать Часовщику: для обоих шаров использовался один и тот же подвес.

15

Шипения вскипающей воды слышно не было, поскольку при давлении порядка килобара, как на дне океана Европы, фазовый переход вода — пар не существует (критическая точка 220 бар), не существует и пар как таковой.