«Пространство Гильберта»

Владимир Щербаков

Пространство Гильберта

- Почему вы стали физиком? - глаза девушки-корреспондента красноречивей слов свидетельствовали о том, что мне не отделаться двумя фразами.

- Физика прежде всего наука о тайнах, - начал я. - Вспомните, что наша Галактика с миллионами Солнц и планет могла образоваться при столкновении всего лишь двух очень быстрых и потому обладающих космической массой электронов. Кварки, дискретное время, гравитоны... часто гипотезы объясняют одну тайну ссылкой на другую. И пока приходится верить в тайны, даже если занимаешься физикой твердого тела.

- Почему - пока?

- Мы все привыкли к пространству трех измерений, а не к пространству Гильберта, и за будущее я поручиться не могу.

- Расскажите о пространстве Гильберта.

Я чувствовал, что начало было не совсем удачно. Ее должно интересовать другое: наши электролюминофоры, удостоенные первой премии на международной выставке. И рано или поздно мне придется рассказывать и о них. Когда же мы кончим? Впрочем, я привык по вечерам оставаться в лаборатории. Я рассказал о пространстве Гильберта.

- У этого пространства не три, как обычно, и даже не четыре, а бесконечно много измерений. Значит, кроме ширины, длины, высоты, нужно придумать еще глубину, протяженность, дальность и другие слова, чтобы рассказать о нем. Но даже всех слов в мире не хватит для этого. Придется без конца сочинять их. Гильберт был великим математиком, и открытое им пространство обладает необыкновенным свойством - емкостью. Все прошлое и будущее умещается в одной точке этого пространства. Человеческая жизнь, горный поток, прорезающий каньон, рождение и смерть континентов достаточно одной только точки, и в ней можно увидеть любое явление, сотни и миллионы лет истории, становление эпох и эволюцию планет.

Даже одно добавочное измерение неисчислимо увеличивает емкость. Кто-то придумал страну Плосковию - гладкий лист без третьего измерения, без высоты. Дома ее обитателей, плоскатиков, - это квадраты с откидывающейся стороной - дверью. Мы с вами могли бы попасть в такой дом, минуя дверь, просто перешагнув ее. И наше вторжение показалось бы плоскатикам сверхъестественным - ведь они не знают такого измерения - высота... Да они не смогли бы и увидеть нас такими, какие мы есть - лишь подошвы наших ботинок были бы доступны их наблюдениям. А Гильберт увидел свое пространство...

Осенью вы посадили деревце и наблюдаете, как оно растет. Измеренную каждый раз высоту его вы "уложили" в одно из измерений Гильбертова пространства. Но раз у одной-единственной точки - бесконечное число координат, то вся многолетняя история дерева "уместится" в этой точке. И еще останется место для остального - ветвей, листьев. Но никто не говорил еще, что такое пространство реально существует... Я понимаю вас... Но разве верить в бесконечное пространство и время легче, чем в одно бесконечномерное пространство? Все события прошлого и будущего уже содержатся в нем, словно атомы в многогранном волшебном кристалле. И если эти точки-атомы сдвигаются, к человеку вдруг приходит "звездный час", и песню, сложенную им, поют потом сотни лет. Можно и просто "потерять себя", как бы прожить чужие минуты.

- Значит, это знакомо многим?.. И вам?

- Трудно ответить. Всегда хочется объяснить мир по-своему. А разве вам не приходилось как-нибудь непогожим вечером поверить в далекую Землю, где точно в нерукотворном зеркале отразились мы сами, но так, что узнать все-таки невозможно.

- Да, - согласилась она, - приходилось. Пожалуй, можно сказать об этом и так, как вы сказали.

Девушка мне нравилась. Никому еще я не говорил так много. Работа. Статьи. Свои и чужие. Рецензии.

Поняла ли она внутренний смысл этого видения, простого и короткого, как детская песня? Трудно иногда вскрыть причину закономерностей, легче изобразить их действие.

Я рассказал ей все, что оставило мне время. Все о пространстве Гильберта.

...Осенью сорок второго мы со старшим братом искали картошку на старом поле. Нам было тогда семнадцать на двоих, и мы впервые, наверное, забрались так далеко от дома. Часто вспоминаю я эти минуты. Далекий дым над городом. Шум машин на пригородном шоссе. Вышки электролинии. Серую, как пепел, землю. Рокот самолета.

Было довольно холодно, и мне давно хотелось домой. Вдали над лесом светилась закатная полоса. Я дул в озябшие руки и краем глаза следил за самолетом.

Самолет летел на запад. На фоне вечерних облаков он выглядел темной тощей птицей. Брат махал рукой, провожая его. В этот момент произошло какое-то внезапное изменение, земля и небо качнулись, поменявшись местами. Я словно забыл себя, брата - все. Земля оказалась вдруг далеко внизу, и я видел ее так, как если бы сам был летчиком. Я узнал улицы знакомой мне московской окраины и старые, точно копотью покрытые, стены церквушки. Последние солнечные лучи зажгли окна домов, и они горели чистым багряным пламенем.

При всей невероятности случившегося я не мог не почувствовать какой-то странной поэтичности и гармонии этих блеклых сентябрьских красок, когда лучи золотят серый пепел земли и почти растворяются в дымке у другой стороны горизонта. За Москвой я увидел сырые леса, в которых темная зелень смешалась с сентябрьским золотом. На лесные поляны и вырубки уже ложился вечерний туман, а на верхушках молодых елок еще дрожали зеленые лучи. Справа, под крылом, я заметил русую голову высокой березы, охваченную закатным огнем, другие березы, словно ее сестры, встали вдоль дороги, которая вела на запад.

На картофельном поле я различил две маленькие фигурки - это были, конечно, мы сами. Брат все еще махал рукой вслед самолету.

И в тот же миг я снова оказался на поле. Все оставалось как будто на своих местах: самолет продолжал лететь, я дышал в озябшие руки. Вся найденная нами картошка уместилась в двух карманах укороченного отцовского пиджака, который теперь перешел к брату. Мы медленно шли домой, а я все думал о самолете и о непонятных приборах, которые я видел в кабине своими глазами. Не забыл я об этом и через много лет.

Не раз потом восстанавливал я в памяти песчаный берег реки, каким я видел его сверху, две полуразбитые лодки (они выглядели старыми намокшими листьями), дома, как охапки щепок, прибрежные ивы, уронившие в воду желто-зеленые колосья ветвей. Я видел так далеко, как мог видеть только с самолета.

Неповторимая минута. Позже я уловил то, благодаря чему она казалась скорее сном. Это был свет. Необычный предвечерний свет, сочетавший тепло пожаров, вспыхнувших в высоких кронах, и холод длинных темных теней. И лучи, гасшие, как звезды, непостижимым образом распространяли вокруг какую-то давнюю тревогу или грусть, передать которые невозможно.

- Самое простое объяснение происшедшему - сон. - Я уже отвечал на ее вопрос. - Короткий мимолетный сон. Представьте семилетнего мальчугана, ковыряющего ножом землю, холодный сентябрьский вечер, однообразный шум машин на шоссе. Разве не мог я просто уснуть на мгновение - и тут же проснуться? Но самое простое объяснение - не всегда самое верное...

- Понимаю, - вдруг сказала она. - Точки в пространстве Гильберта колеблются, как атомы в кристалле. Это можно себе представить: влево, вправо... И они ведь при этом меняются местами, вы об этом сами говорили.

- Да. Меняются местами. Точная формулировка. Но знаете, что из этого следует? Я должен знать и помнить хотя бы отрывочно то, что знал он. Я же был им в ту минуту. И ко мне приходят иногда они - гости из прошлого, как потускневшие давнишние фотографии. То всплывают вдруг в сознании зимние дороги и по обочинам - печи с остывшими кирпичными трубами, точно надгробья. Пустые уцелевшие избы. Старуха с узлом за спиной и грудным ребенком на руках. Березовый крест с наброшенной на него серенькой кепкой - на могиле двенадцатилетнего мальчика, кинувшего камень в немцев, уводивших из деревни последнюю корову. Равнодушное пламя, как бы нехотя выбивающееся из окон кирпичной школы. Города, смешанные с пеплом, города из землянок, хмурые леса, укрывшие людей... Наше первое крупное наступление. Затемненные дома в тылу, недостроенный, но работающий завод, чье-то рукопожатие, новый самолет - мой первый самолет. Бои, ранение и вот - подмосковный аэродром и - временно - выполнение спецзаданий... Незабываемый первый полет над Москвой, когда видны дома Садового кольца, темные стены Кремля, крыша Исторического музея, словно присыпанная снегом.

- А вы ведь можете случайно встретиться с тем летчиком.

Я машинально киваю: "Конечно".

- И вдруг окажется, что он тогда был на вашем месте, на поле?

- Тогда я поверю в пространство Гильберта.

- Так до сих пор вы шутили?

- Только наполовину. Вы спросили меня, почему я люблю физику. Я попробовал ответить...

Я спохватываюсь: пора рассказать ей об электролюминофорах, над которыми мы работали последние годы и, может быть, немного о телевизорах с плоским экраном, - о том, ради чего, собственно, мы встретились.

Да, это буднично. Но разве физик не тот же мастер, который, как и сотни лет назад, бессонными ночами может мысленно охватить, соединить сразу все кирпичи мира и построить из них, как из детских кубиков, пирамиду, город, звезду, вселенную?

Электролюминофор преобразует электричество в свет. Разве это неинтересно? Напряжение, приложенное к люминофору, нарушает мерный хоровод электронов. Электрическое поле срывает электроны с уровней-орбит и гонит их вдоль силовых линий. Дайте напряжение посильнее - и лавина электронов пронижет люминофор насквозь. Это электрический пробой.

Электролюминесценция сродни пробою.

Есть в люминофоре микроскопические участки неоднородностей, где напряженность поля больше, чем в других местах. Основные события разыгрываются как раз здесь. Разогнанные полем отдельные электроны, подобно первому шару в бильярдной партии, врезаются в гущу своих собратьев, еще не согнанных с мест. Беззвучный удар - и уплотнившийся рой электронов несется дальше.

Стоп - участок с повышенной напряженностью поля кончился. Разбежавшимся электронам дальше ходу нет. Самые быстрые из них зацепились где-то в узлах кристаллических решеток. Стоит поменять полярность напряжения, и они возвратятся на свои уровни. Партия на бильярде закончена, шары опять на местах.

Здесь и зарыта собака. Ведь электроны, оседая на орбитах, возвращают, излучают кванты света. Каждый электрон - по одному кванту. От энергии квантов зависит цвет излучения...

Я приглашаю ее к микроскопу.

- Посмотрите: кусочек люминофора при сильном увеличении похож на ночное небо. Звезды - это люминесцентные центры, здесь сталкиваются электроны. Между ними - темные области. Звезды мерцают: в одних центрах электронный бильярд заканчивается, в других только начинается. Ведь на люминофор подается переменный ток. Правда, уловить мерцание вам не удастся, полярность напряжения меняется пятьдесят раз в секунду - при такой частоте все сливается для наших медлительных "инерционных" глаз в ровное сияние.

- Это интересно. Но так далеко от пространства Гильберта... Значит, вы можете совмещать повседневную работу и мечту.

- Могу, - говорю я. - Научился. Тем более что это не так уж и далеко друг от друга. Точки в пространстве Гильберта и электроны очень похожи. И те и другие меняют направление движения и возвращаются на места. Вот только причину этих колебаний в Гильбертовом пространстве найти труднее. Какое-нибудь бесконечномерное поле... А люминесцентные центры разве не похожи на звездные скопления?

- Да, очень похожи. Там даже есть свои сверхновые.

Прощаясь, она говорит:

- Можно, я напишу в очерке и о пространстве Гильберта?

- Ну, если только совсем немного...

Прошло месяца три или четыре, и пространство Гильберта напомнило о себе само.

Возвращаясь как-то с работы, я заметил человека, словно разыскивающего что-то на незнакомой улице. Оказалось, что он искал мой дом. Мы вместе вошли в подъезд.

- Вы не подскажете, где здесь такая квартира... - и он назвал номер моей квартиры.

- Значит, вы ко мне? - спросив я, немного озадаченный.

Я впервые в жизни видел его. Ему было лет пятьдесят, на нем было черное, видавшее виды кожаное пальто. Он показался мне чуть наивным, но хорошим, искренним человеком.

Я назвал свое имя и тут же понял, кто ко мне пожаловал. Эта странная догадка пришла так неожиданно, что я растерялся, когда он подтвердив ее. Да, он бывший военный летчик Александр Ковалев. Случайно наткнулся на очерк обо мне, о наших люминофорах. И о двух мальчиках, собиравших осенью сорок второго картошку на пригородном поле. Разыскал меня через редакцию.

...Мы сидели до рассвета.

А когда вдоль шоссе встали из тьмы громады домов и в небе задрожали и погасли последние звезды, пошли пешком до Садового кольца, свернули направо, к площади Восстания, миновали улицы Герцена и Качалова, Красную Пресню.

На утренних улицах непривычная тишина, кажется, редкие автомашины не в силах разбудить их. Но серое небо светлеет, купол планетария уже отливает плавящимся свинцом, и окна домов на Малой Бронной и Садовых улицах начинают поблескивать.

- Знаете, с тех самых пор я люблю Москву, - говорит он. - Может быть, я и раньше ее любил, но только это как-то не особенно проявлялось. Легко ли вспомнить, что в сорок первом десятки баррикад появились на московских улицах - у Балчуга, на Бородинском мосту, - в центре и на окраинах? Что зеркальные витрины на Манежной площади скрылись за мешками с песком?

Я тоже люблю Москву с тех самых пор. Потому что он любит ее.

Но и он видел мир моими глазами, - тогда, в далекий сентябрьский день он оказался рядом с моим братом, взглядом провожавшим его самолет. И когда Ковалев начал разбираться в происходящем, земля исчезла из-под его ног так же внезапно, как и появилась.

Но прежде он успел запомнить остывающую оранжевую полосу над лесом, черные, как бы остановившиеся, машины на шоссе.

Перед ним лежало картофельное поле с росшими посреди одинокими деревьями, местами серое, как пепел, местами красноватое от снопов света.

Стороной шагали к горизонту вышки электролинии. Огненные цветы заката, покрывшие облака, косогор и поле придали земле неповторимый оттенок грусти. С неба спустился прохладный поток синего воздуха, смешавшийся у самой земли с легким дымом и запахом близкой реки.

И он успел вдохнуть этот воздух.