Страница 2 из 5
ИСТОЧНИК: НАЦИОНАЛЬНАЯ СТАТИСТИЧЕСКАЯ СЛУЖБА ВЕЛИКОБРИТАНИИ
Мы можем делать выводы о НЕВИДИМОМ, можем с относительной уверенностью постулировать его существование. Но все, что мы способны представить, – это некие аналоги незримого, которые не отражают действительности.
Будучи студенткой Массачусетского технологического института, Кэйти Боуман продемонстрировала возможности систем визуализации, позволявшие наблюдать за вещами, которые ранее невозможно было увидеть. Два года спустя благодаря ее участию в проекте Event Horizon Telescope[1] петабайты данных с жестких дисков были впервые переведены в изображение черной дыры.
ИСТОЧНИКИ: EVENT HORIZON TELESCOPE, АРХИВЫ КОРОЛЕВСКОГО КОЛЛЕДЖА ЛОНДОНА
Розалинд Франклин и ее аспирант Рэй Гослинг более 60 часов бомбардировали нить ДНК рентгеновскими лучами. Сталкиваясь с электронами в атомах молекулы, лучи отражались и создавали этот крестообразный рисунок, на основе которого ученые сделали вывод о том, что структура ДНК имеет вид двойной спирали.
Узреть сокрытое
Представьте себе, какой трепет испытывает человек, получивший возможность увидеть то, чего ранее никто не видел. Химик Розалинд Франклин ощутила его, когда в 1952 году ее эксперименты с рентгенографическим дифракционным анализом продемонстрировали истинную структуру ДНК. Семьдесят лет спустя программист Event Horizon Telescope Кейти Боуман захлопала в ладоши от радости, когда благодаря созданному ею алгоритму мир впервые смог увидеть черную дыру.
На неискушенный взгляд оба изображения выглядят как символы неизвестного языка, не поддающиеся расшифровке. Но для Франклин черные пятна означали, что наш генетический код имеет форму двойной спирали, а для Боуман яркое оранжевое свечение однозначно интерпретировалось как энергия фотонного кольца черной дыры. Прежде чем появились эти картинки, были потрачены годы на исследования и технические усовершенствования, которые стали для ученых концептуальными прорывами, позволившими человечеству увидеть бесконечно малое и невообразимо большое.
Но невидимое является таковым не только из-за размера. Иногда мы упускаем что-то из виду, потому что не способны оглянуться назад и осознать: вокруг нас растут города и загрязняется воздух, земля под нашими ногами становится все более горячей. Иногда невидимое проступает лишь со временем – например, благоустройство районов или отступление ледников. А если речь идет об исторических событиях, то видимое исчезает из нашего поля зрения после смены поколений. Могущество информации заключается в том, что она позволяет остановить время в нужном нам моменте. Как негативы надо проявить, прежде чем получить фотографии, так и закономерности, скрывающиеся в наборах данных, можно рассмотреть, только создав карты и графики. Такая визуализация дает нам возможность изменять масштаб, сравнивать, запоминать.
В начале XIX века большинство научных открытий совершалось под эгидой натурфилософии. Слово «ученый» не использовалось до 1833 года. Для людей обеспеченных либо имевших богатых покровителей натурфилософия была способом познания мира в эпоху быстрых перемен. Одним из последних великих ученых-энциклопедистов был Александр фон Гумбольдт (1769–1859), человек, стремившийся знать обо всем в мире. Андреа Вульф, автор популярной биографии Гумбольдта «Открытие природы»[2], описывает его как забытого героя науки, утратившего признание, когда ученые обратились к узким сферам исследований. Специализация привела к тому, что научный метод, который, с точки зрения Гумбольдта, «включал в себя искусство, историю, поэзию и политику наряду с точными данными», постепенно становился все более ограниченным. Заботясь больше о «естественном», чем о «философии», Гумбольдт лично вычислял размеры вулканов, брал образцы морской воды и измерял кактусы. Из своих путешествий он привез огромное количество информации – как собранной самостоятельно, так и полученной от других. Он рассылал письма с просьбой поделиться данными об открытиях, вырезал из ответных писем самое важное и помещал вырезки в подписанные конверты, хранившиеся в коробках. То, что окружающим представлялось берлогой скопидома, для Гумбольдта являлось упорядоченной системой. В предисловии к своему главному труду «Космос» он писал: «Природа… это единство разнообразных явлений; гармония взаимосвязанных творений, различающихся формами и характеристиками; великое единое целое, оживленное дыханием жизни».
Но Гумбольдт знал, что одних красноречивых описаний недостаточно. Чтобы поверить в «великое единое целое», нужно увидеть его воочию. Тогда он привлек своего друга Генриха Бергхауса к созданию атласа, который должен был стать приложением к «Космосу». Краткое описание будущего труда поражало широтой замысла: «Карты распределения растений и животных, рек и океанов, активных вулканов, магнитного склонения и наклонения, интенсивности магнитного поля, океанских отливов и приливов, воздушных потоков, простирания гор, пустынь и равнин, распространения человеческих рас; кроме того, перечисление данных о высоте гор, длине рек и т. д.».
Бергхаус, занимавший тогда должность профессора прикладной математики в Берлинской академии архитектуры, взялся за выполнение этой нелегкой задачи. В 1838 году была опубликована первая часть его «Физического атласа». Далее части выходили сразу по мере их завершения. На момент появления последней в 1848 году Бергхаус создал в общей сложности 75 карт. Отличавшийся неизменной скромностью, он описывал свою выдающуюся работу как «собрание карт различных форматов, для создания которых использовались самые разные методы». На деле же они с Гумбольдтом изменили само понимание атласа. Безликие контуры различных мест, веками заполнявшие страницы этих изданий, уступили место поэтическому осмыслению процессов природы. «Физический атлас» выделяется из ряда подобных работ тем, что в нем впервые была поставлена цель исследовать мир; задаться вопросами не только о том, где находится тот или иной объект и кому он принадлежит, но и о причинах возникновения определенных процессов. Как одежда людей, населяющих разные места планеты, зависит от климата? Почему климат в регионе определяется скорее розой ветров, чем географической широтой? Как разная высота над уровнем моря влияет на растительную жизнь?
Аэрофотосъемка при помощи лидара[3] позволяет заглянуть в прошлое. Замеряя время, которое лазер тратит на то, чтобы достичь поверхности и вернуться к сенсору на борту летательного аппарата, исследователи могут создать точные карты профиля местности. На той, что приведена выше, благодаря миллионам измерений проступили давно исчезнувшие изгибы реки Миссисипи.
ИСТОЧНИК: ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА США
Гумбольдт и Бергхаус не были одиноки. Согласно Майклу Френдли, знаменитому летописцу визуализации данных, XIX век стал «девятым валом» достижений в области статистики, сбора данных и технологий, которые привели к появлению работ «несравненной красоты и масштаба». Флоренс Найтингейл, чтобы наглядно показать уровень смертности солдат в британской армии в разные сезоны, разработала круговые диаграммы, которые назвала «петушиный гребень», а Джон Сноу, исследуя вспышку холеры на улицах Лондона, заложил основы современной эпидемиологии. В конце столетия Чарльз Бут провел поквартирные опросы в домохозяйствах, чтобы на их основе создать карты бедности, позднее вдохновившие на подобное Флоренс Келли в Чикаго и Уильяма Эдуарда Бёркхардта Дюбуа в Филадельфии.
1
Сеть из восьми радиотелескопов, образующих «Телескоп горизонта событий» (Event Horizon Telescope). – Прим. ред.
2
Вульф, А. Открытие природы: Путешествия Александра фон Гумбольдта / А. Вульф. – М., 2019.
3
Лидар (LiDAR, Light Detection And Ranging) – технология дистанционного измерения расстояния до объекта при помощи замера времени возвращения отраженного от земли света (лазера). – Прим. ред.