Наука Гарри Поттера. Завораживающие знания, лежащие в основе магии, гаджетов, зелий и многого другого

Марк Брейк, Джон Чейз

Наука Гарри Поттера

Завораживающие знания, лежащие в основе магии, гаджетов, зелий и многого другого

THE SCIENCE OF HARRY POTTER

by Mark Brake with Jon Chase

Copyright © 2017 by Mark Brake and Jon Chase

© Сысоева И., перевод на русский язык, 2023

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024

* * *

Эта книга не авторизована и не спонсируется издательством Bloomsbury Publishing, Scholastic Inc., Disney, J. K. Rowling, или Любой Другое человек или сущность владеющий или контролирующий права в тот самый Гарри Поттер название, торговая марка, или авторские права.

Эта книга посвящена нашим дочерям:

Фрэнсис, Бин и Иден

Часть 1

Магическая философия

Что скрывается за изучением астрономии в Хогвартсе?

Астрономия играет эффектную, хоть и второстепенную роль в сюжетных линиях произведений о Гарри Поттере. Например, именно при полной луне волшебник-полукровка Римус Люпин, которому друзья дали прозвище Лунатик, обращается в волка в «Узнике Азкабана». Неудивительно, ведь ликантропия Люпина связана с фазами Луны.

Также известно, что зачарованный потолок Большого зала Хогвартса по ночам магически заставляет вспомнить о космосе. Он отображает небо над замком и случайным образом приближает звездные скопления и вращающиеся галактики, словно пытаясь перещеголять телескоп Хаббл.

Астрономическая башня, высочайшая из башен школы, служит декорацией для одной из самых трагических сцен цикла. Под мрачным отсветом Черной Метки, подвешенной Пожирателями смерти над башней, Альбус Дамблдор встречает свою смерть от непростительного заклятия, наложенного Северусом Снеггом. Но все же основное назначение этого места – обучение студентов. Там, под руководством профессора Авроры Синистры, они по ночам всматриваются через телескопы в планеты и звезды. Итак, какой же прок волшебникам и колдуньям от астрономии в учебной программе Хогвартса?

Луны и планеты

Полезным может оказаться умение определять фазы Луны. Поскольку превращение оборотней происходит в полнолуние, возможность рассчитать его в зависимости от собственного местоположения необходима волшебнику, желающему избежать встречи с ликантропами. Что касается планет, то они определяют саму сущность дней волшебной недели. На латыни они проходят с понедельника по воскресенье следующим образом: Lunae (Луна/понедельник), Martis (Марс/вторник), Mercurii (Меркурий/среда), Iovis (Юпитер/четверг), Veneris (Венера/пятница), Saturni (Сатурн/суббота) и Solis (Солнце/воскресенье). Как вы, возможно, знаете, в английском языке некоторые планетарные названия дней недели даже сохранились. Так, воскресенье, понедельник и суббота содержат в своих названиях солнце (Sun/Sunday), Луну (Moon/Monday) и Сатурн (Saturn/ Saturday) соответственно.

Известно, что программа Хогвартса также требовала от своих студентов изучения и понимания принципов движения планет. И эта тема дает повод для своеобразного британского юмора. Вспомните инцидент на фоне периферии Солнечной системы, когда профессор прорицания Сивилла Трелони, вглядываясь в составленную Лавандой Браун натальную карту, заявляет: «Это Уран, моя дорогая», чем вызывает ехидное воркование Рона Уизли: «А могу я тоже взглянуть на Уран, Лаванда?» Или вспомните поправку Гермионы Грэйнджер к мнению Гарри о спутнике Юпитера, Европе: «…Ты, наверное, не расслышал профессора Синистру. Европа покрыта льдами, а не львами…»

Многое можно представить по мельчайшим деталям, проскальзывающим в историях. Возьмем, к примеру, мимолетный намек из «Философского камня»: сцену, в которой Гермиона проверяет познания сопротивляющегося Рона по астрономии, а чуть позже Гарри тянет к себе карту Юпитера и начинает учить названия его лун. В «Ордене Феникса» все трое уже готовят длинные серьезные эссе об этих спутниках.

Поворотный момент в космологии

Астрономия зародилась в не менее далеком прошлом, чем колдовство. На протяжении большей части ее истории главным предметом изучения было движение планет. Древнейшая из систем мироздания – геоцентрическая – ставит Землю в центр Вселенной, а известным на тот момент планетам назначает круговые орбиты вокруг неподвижной Земли. В эту схему неплохо укладывается годовое путешествие Солнца по небу и Зодиаку. Геоцентрическая система также дает разумное объяснение относительно менее регулярного движения Луны. Но в простые круговые орбиты даже близко не вписывается неравномерность движения небесных светил, и особенно попятное движение планет[1].

Геоцентрическая система Аристотеля и Птолемея. 1. Земля. 2. Меркурий. 3. Солнце. 4. Юпитер. 5. Сфера неподвижных звезд. 6. Луна. 7. Венера. 8. Марс. 9. Сатурн. Классическая геоцентрическая система пифагорейцев; сферы двигаются против часовой стрелки

Гелиоцентрическая модель солнечной системы по Копернику 1. Земля. 2. Меркурий. 3. Солнце. 4. Юпитер. 5. Сфера неподвижных звезд. 6. Луна. 7. Венера. 8. Марс. 9. Сатурн

Геоцентризму оказалась противопоставлена гелиоцентрическая космология, отдающая господствующее положение Солнцу. В ней наше светило и сопутствующие ему планеты расположены в их истинном астрономическом порядке. Гелиоцентрическая система способна объяснить необычность наблюдаемого перемещения планет по небосводу. Сделать это позволяет допущение, что и сама Земля – движущаяся планета. В геоцентрической же системе Земля – это не банальная планета, а центр всей Вселенной. Движение планет стало поворотным моментом в космологическом выборе. Обе системы были известны с древних времен, но не поддававшиеся объяснению явления, наблюдаемые в Средневековье, подтолкнули скромного польского священнослужителя Николая Коперника возродить идеи гелиоцентризма в книге, которой будет суждено изменить ход истории. Написанный на латыни трактакт De revolutionibus orbium coelestium («О вращении небесных сфер») был опубликован в 1543 году в Нюрнберге и послужил предпосылкой к окончательному поражению гоподствовавшей с древних времен геоцентрической системы. Но сдалась она не без сопротивления.

Восход тьмы

Средневековая церковь поддерживала геоцентризм. По ее канонам люди сущестовали на полпути между низменной глиной земной поверхности и божественным духом. Человек мог либо последовать за своей примитивной природой в Ад, располагавшийся в центре Земли, либо последовать за своим сердцем и бессмертной душой вверх – через небесные сферы к воротам Рая. Таким образом, геоцентрическая система прекрасно увязывалась со средневековым сценарием христианских жизни и смерти.

«Сдвинуть» Землю означало «сдвинуть» трон самого Бога, располагавшийся по церковным представлениям за пределами сферы неподвижных звезд, – и все же Коперник сделал именно это. Его идея планетарной системы и вдохновленные ею теории о безграничности Вселенной, изобилующей планетами, взбудоражили западную философию и религию. Гелиоцентризм лишал Землю статуса центра Вселенной и заставлял усомниться в догматах христианской веры, таких как доктрина о спасении и убежденность в божественной власти над всеми земными делами. Это ставило под сомнение природу творения человека и его взаимоотношения с Творцом. Иными словами, учение Коперника подпитывало сомнения, которые имели фундаментальное значение для человеческой, хотя и магловской, идентичности.

Мир перевернулся с ног на голову

А дальше был Галилео Галилей. Итальянский физик и математик одним из первых прицелился недавно изобретенным телескопом в небеса, и Вселенная, можно сказать, была открыта заново. Галилей обнаружил горы, похожие на земные, и кратеры на прежде считавшейся совершенной Луне. И области затемнений на Солнце. И достойные украсить одну из бархатных мантий Дамблдора бесчисленные звезды, которые можно увидеть только с помощью подзорной трубы. Вот вам и законченность и незыблемость небес. Самое потрясающее из открытий Галилея – четыре основных спутника Юпитера. Они были доказательством наличия иного очага гравитации, нежели Земля, хотя прежние догмы утверждали, что она единственный центр притяжения. И когда Галилей пригласил достойнейших людей своего времени посмотреть с помощью телескопа на новые луны, ни один из именитых гостей не уверился в их существовании. Некоторые были настолько ослеплены предрассудками, что даже отказывались смотреть в зрительную трубу. Она разрушала старую Вселенную.

Битва была выиграна благодаря открытию Галилеем этих новых космических объектов. Оно вызвало революцию в науке и ознаменовало смену парадигмы Вселенной на новую. Привычный и уютный геоцентрический космос вращался вокруг человека. Новая Вселенная Коперника и Галилея была децентрализованной, темной и бесконечной. Вот что стоит за изучением спутников Юпитера в стенах Хогвартса, и этот раздел астрономии позволяет отнести волшебников к прогрессивному лагерю в битве космологий.

Неужели природа, подобно волшебству, сотворила что-то из ничего?

Помните рассказ о трех братьях, которые сотворили мост, чтобы перебраться через реку? Или как директор школы наколдовал чайный поднос, когда ему захотелось угостить незваных гостей, и хрустальный кубок, когда понадобилось вычерпать яд? Или случай с небезызвестной молодой леди, создавшей из воздуха стаю канареек, чтобы отвлечься от грустных мыслей, а флакон – чтобы сохранить память умирающего профессора? Созидание было для трансфигурации тем же, чем космология для физики, – скользким моментом. Трансфигурация, это ветвь магии, целью которой является изменение формы или внешнего вида объекта путем изменения его молекулярной структуры. Но Созидание – умение преображать объект из воздуха, из самого эфира, что делает данный раздел магии одним из самых сложных, и его преподают студентам в Хогвартсе, начиная только с шестого курса. Также существуют пределы того, что можно создать. Согласно Закону элементарных трансфигураций Гэмпа – закону, который правит миром магии, – есть вещи, которые просто невозможно создать из ничего, и одна из них еда. А, например, птиц и змей – проще пареной репы. Они поддаются Созиданию лучше, чем любое другое существо.

Но щелчок пальцами или взмах волшебной палочки порой могут породить опасность. Созидание нередко приводит к неожиданным результатам, и вернее всего это касается живых существ. Если заклинание не воспроизведено в точности или волшебник склонен переоценивать уровень своего мастерства, итогом может стать серьезная ошибка, например, гибрид лягушки и кролика. По-видимому, появление таких страшилищ объясняет принцип искусственного квазидоминирования – своего рода элементарная суперпозиция клеточной реконструкции. Отрубленные головы и бесформенные культи – другие возможные последствия. Но может ли сама природа сотворить что-то из воздуха? И почему в космосе есть что-то, помимо ничего?

Начало пространства и времени

Мы живем в развивающемся космосе, и, похоже, некоторые вещи развиваются быстрее, чем мы успеваем это понять. Мироздание наших предков было маленьким, статичным и геоцентрическим. Сейчас, в XXI веке, мы дрейфуем в расширяющейся Вселенной, настолько большой, что для достижения наших телескопов свету с ее внешних пределов потребуется время, первышающее два возраста Земли.

Сегодня общепринятой космологической моделью является теория Большого взрыва. Она утверждает, что космос начался в сингулярности – состоянии бесконечной кривизны самого пространства-времени. Сингулярности, в которой все времена и места были едины. Таким образом, Большой взрыв произошел не в некотором устоявшемся пространстве. Само пространство возникло в момент Большого взрыва. То же самое касается и места. Большой взрыв произошел не в каком-то определенном месте. Он произошел именно там, где вы находитесь, и во всех других местах одновременно. Итак, Большой взрыв не был взрывом в другом, ранее существовавшем пространстве. Он не соответствует нашим обычным представлениям о взрывах. Вещество не распространялось по окружающей пустоте, а осталось там, где было, в то время как само пространство расширялось. Доказательствами этой теории, звучащей изрядно фантастично, служат главным образом три основные интерпретации наблюдаемых физических явлений. Во-первых, красное смещение вращающихся галактик в пространстве-времени позволяет предположить, что космос расширяется. И если запустить время в обратном направлении, то все вернется к сингулярности, о которой мы говорили выше. Во-вторых, считается, что по мере этого расширения остается послесвечение, так называемое космическое сверхвысокочастотное фоновое излучение, или реликтовое излучение, подкрепляющее теоретическую модель горячей Вселенной. И, в-третьих, в качестве доказательства принимается комбинация химических элементов во Вселенной. Когда он остыл, смесь элементов начала формироваться и эволюционировала, принимая наблюдаемые сегодня пропорции. Много водорода, порядочная доля гелия и ничтожно мало остального – так все устроено.

Но что произошло до Большого взрыва? Неужели вся Вселенная сотворена из этой сингулярности? Так утверждают космологи.

Насколько просто мог быть сотворен космос

Так вот, большинство здравомыслящих людей знают, что бесплатного сыра не бывает. Большинство, однако не космологи. Многие физики, чья работа заключается в объяснении постоянно возникающих новых аспектов и нюансов теории Большого взрыва, верят, что всё возникло из ничего. Природа каким-то образом сотворила космос. Ученые пришли к выводам, которые позволяют утверждать, что наша Вселенная начиналась как крупинка, которая проникла через туннель в энергетическом барьере на больший радиус, раздуваясь в постоянно расширяющийся космос. Остальное, как говорится, уже история. Но это не все, что они утверждают. Ученые также предполагают, что их математические модели, которые поддерживают гипотезу туннелирования, продолжают работать, даже когда начальный размер Вселенной равен нулю. Короче говоря, космос мог бы туннелировать на некоторый радиус, который допускал бы расширение из буквально ничего.

Здесь необходимо сказать несколько слов о концепции ничто. Под ничем мы не подразумеваем вакуум пустого пространства. Этот физический вакуум богат энергией, частицами и античастицами, которые вечно возникают и исчезают в нем. Вакуум пустого пространства – это не просто нейтральная, безразличная сцена, на которой происходят события. Еще Эйнштейн утверждал, что пространство может искривляться и растягиваться. Итак, ничто Большого взрыва было истинным ничем, точкой, за которой пространство-время не существовало. И все же космос был сотворен.

Теория стационарности и маленькие Большие взрывы

Не все приняли сценарий Большого взрыва. С конца 1940-х британский астроном сэр Фред Хойл и другие ученые работали над альтернативной космологической моделью, которая не начиналась бы с экспансии. Но и эта альтернативная теория, известная как теория стационарной Вселенной, не отказывается от идеи сотворения материи.

Стационарная модель утверждает, что никакого изначального взрыва не происходило. Ее сторонники считают, что из-за неэстетичной ассоциации Большого взрыва с термоядерным оружием вся теория выглядит уродливой и довольно грубой. И к тому же подразумевает креационистское и мистическое начало космоса.

В 1994 году Хойл в своей автобиографии поведал, что больше всего раздражало его в идее Большого взрыва. То, что она отвергала принцип, по которому единые законы физики пригодны для всех уголков космоса, во всем пространстве-времени. Это базовый принцип теории стационарной Вселенной, а теория Большого взрыва утверждает, что в самом начале времени искривление пространства было бесконечным, и привычные законы не действовали. Хойл назвал это «невежественным издевательством над физическими законами, которое имеет место в космологии Большого взрыва».

Но и «стационарники» допускали, что Вселенная расширяется. И создание материи при этом было ключевым. Их теория утверждала, что космос бесконечно стар и не имеет реального начала. Как же тогда может быть достигнуто расширение? За счет непрерывного создания новорожденной материи, которая компенсирует понижающуюся в результате расширения плотность. Таким образом, вместо идеи возникновения всего в начале времени, при Большом взрыве, теория стационарной Вселенной предлагает идею непрерывного создания материи – серию мини-Больших взрывов, если хотите.

Так почему космос все же состоит из чего-то, а не из ничего? Почему Вселенная, по крайней мере, следуя теории Большого взрыва, просто возникла? Потому что законы физики это допускают. В теориях квантовой физики процесс имеет определенную вероятность возникновения. Никакая причина не нужна.

Какова подлинная история поисков философского камня?

Легендарный кроваво-красный камень, обладавший магической силой, помогал создавать Животворящий эликсир, дарующий бессмертие тому, кто его выпьет, и превращал любой металл в чистое золото. Создателем философского камня, занимающего особое место во вселенной Гарри Поттера, считается Николас Фламель, реально существовавший парижский писарь и продавец рукописей XIV–XV веков. В 1991/92 учебном году вокруг камня развернулась первая битва Гарри против Волан-де-Морта. Юные волшебники помешали украсть камень, и возвращение Темного Лорда к власти было отложено.

Сразу после ликвидации угрозы Дамблдор обсудил будущее артефакта с Фламелем. Вместе старые друзья решили уничтожить камень, при этом Николас признал, что обладает достаточными запасами эликсира для приведения своих дел в порядок, прежде чем он и его жена Пернелла смогут спокойно умереть. Они прожили более 650 лет. Тем не менее, на шестом году обучения в Хогвартсе, Гарри задался вопросом, не сможет ли такой великий чародей, как Волан-де-Морт, найти другой философский камень. Ведь, возможно, созданный Фламелем не уникален. Кроме того, Тот-Кого-Нельзя-Называть был достаточно одарен магией, чтобы создать свой собственный. А что насчет реальных поисков философского камня?

Magnum Opus[2]

Алхимия – древняя и часто тайная практика, пустившая корни по всему миру. Ее изучением занимались многочисленные философские течения, охватывающие тысячи лет и бесчисленное множество различных культур. Гонения на многих из последователей алхимии привели к тому, что в ее традиции зародилась привычка к символическому и загадочному языку, затрудняющему поиск взаимосвязей между различными алхимическими культурами.

Все же можно выделить три основных направления. Алхимия Китая и сферы его культурного влияния; алхимия Индии и Индийского субконтинента; и алхимия, развивавшаяся вокруг Средиземноморья, центр которой за тысячелетия сначала переместился из греко-римского Египта в исламский мир, а оттуда в средневековую Европу. Возможно, у этих трех ветвей есть общий предок, и совершенно точно они оказывали большое влияние друг на друга, но при этом можно увидеть большие различия в их традициях. Европейская алхимия разработала свою собственную философскую систему, которая находится в симбиозе с различными западными религиями.

Упоминание о философском камне, или, как его еще называют, магистерии, можно найти в письменных источниках начала IV века нашей эры. Греко-египетский алхимик и гностический мистик Зосима Панополитанский написал одну из старейших известных книг по алхимии под названием Χειρόκμητα («Хирокмета»), использовав греческое слово, означающее «сделанное руками человеческими».

Существуют различные методы изготовления магистерия, отражающие различия породивших их культур. В целом, процесс создания камня следовал алхимическому методу, известному как Magnum Opus, или Великое делание. В зависимости от культуры Opus по-разному описывает работу по созданию камня, который должен пройти через последовательность изменений цвета: нигредо (почернение), альбедо (побеление), цитринитас (пожелтение) и рубедо (покраснение). Происхождение этой последовательности можно проследить до Зосимы и далее. В Opus за этапами работы были закреплены различные алхимические эмблемы – птицы, такие как ворон, лебедь, и феникс, использовались для обозначения последовательности прохождения по цветам. На практике алхимик должен был достичь соотвествующего цвета в лаборатории. Например, нигредо мог рассматриваться как чернота гниющей, сгоревшей или забродившей материи.

Теория превращения неблагородных металлов в золото

Таким образом, на протяжении многих веков философский камень был самой желанной целью всей алхимии и имеет долгую предысторию. Древнегреческий предтеча атомистов Эмпедокл был создателем космогонической теории четырех классических стихий: земли, воздуха, огня и воды. Для Эмпедокла эти основные элементы объясняли удивительный мир, полный контрастов и противоположностей.

С помощью эксперимента философ показал, что невидимый воздух также является материальной субстанцией, и расположил первоэлементы в определенном порядке: земля, вода, воздух и огонь. Каждый следующий элемент располагался выше предыдущего и стремился вернуться на свое место в естественном порядке вещей, если его потревожить. Эмпедокл также считал, что две базовые противоположности – любовь и ненависть – являются материальными силами, непрерывное механическое взаимодействие которых и создает окружающий мир. Эти идеи имеют сходство с дуализмом Инь и Ян древнего Китая. Китайский дуализм, хотя и, вероятно, независимый по происхождению, также считал, что два принципа – мужское и женское начала – соединяются, образуя другие элементы. Первоэлементами считались огонь, вода, металл, дерево и земля, а результат их дальнейшего слияния – «десять тысяч вещей» материального мира.

Космогония Эмпедокла включает теорию всего сущего. Его мировоззрение описывает разделение элементов, образование океана и земли, Луны и Солнца, а также атмосферы. Более того, он объясняет биогенез растений и животных, а также физиологию человека.

Философия стихий стала кредо для алхимиков. Само золото, наряду с более приземленными металлами, такими как ртуть и свинец, состояло из элементов огня, воздуха, воды и земли. И из этого следовало, что, если изменить пропорции этих составляющих, неблагородные металлы могут быть преобразованы в золото, которое ставилось выше других металлов, поскольку считалось, что сама его природа подразумевает идеальный баланс всех четырех стихий.

Почему же именно золото?

Но почему именно золото выбрали в качестве эталона? К металлам можно отнести (единого определения нет) более чем 90 химических элементов из всех открытых на сегодняшний день. Но в древние времена были известны только золото, серебро, медь, железо, свинец, олово и ртуть. Сейчас мы знаем их как семь металлов античности, знакомых древним народам Месопотамии, Египта, Греции и Рима. Из этой семерки именно золото завладело человеческим воображением и продолжает будоражить его на протяжении тысячелетий.

Оно не тускнеет. Сохраняет цвет. Не крошится от времени. Для древних золото казалось неразрушимым. И при этом его было легко обрабатывать. Одну унцию золота можно раскатать в тонкий лист металла площадью 90 квадратных метров.

За всю историю человечества вплоть до 1850 года было добыто едва ли 10 000 тонн золота. Один белый медведь весит около тонны, так что это 10 000 белых медведей. Это может показаться весьма существенным количеством, но мы говорим почти обо всей человеческой истории. Другой пример: голубой кит весит около 100 тонн, так что добытое золото «равно» сотне китов. Нетрудно понять, почему в людях рождалось желание заполучить в свои руки побольше этого металла.

Алхимия в действии

В Европе XVI и XVII веков множество людей приходили к сильным мира сего, утверждая, что владеют секретом философского камня. По всему континенту их принимали на службу короли и знать, охотившиеся за золотом. Чрезвычайно выгодная ситуация для алхимика, а знатному нанимателю скорее всего суждено было стать существенно беднее за время этой охоты.

Но сами алхимики искали магистерий не из вульгарной жадности. Для них золото символизировало высшее состояние материи, олицетворяя человеческое обновление и возрождение. «Золотой» человек блистал духовной красотой и всегда одерживал победу над силами зла в любом их проявлении. Самый низменный металл, свинец, олицетворял грешного и нераскаявшегося человека, которым легко завладевали силы тьмы.

Наглядным примером работы алхимика является знаменитый британский физик Исаак Ньютон. Заняв в 26 лет одну из самых престижных академичесих должностей в мире, среди прочего он получил в наследство от предшественника обширную алхимическую лабораторию, где сразу же начал проводить множество экспериментов. Подобно другим алхимикам, сэр Исаак искал указания в древних письменах. Один из рецептов, привлекший его внимание, был найден в трудах Публия Овидия Назона, поэта времен правления римского императора Августа. В своей поэме «Метаморфозы» Овидий пересказывает легенду о том, как бог Вулкан застал свою жену Венеру в постели с богом Марсом. Согласно мифу, Вулкан сделал тонкую металлическую сеть, поймал в нее влюбленных и подвесил их к потолку на всеобщее обозрение.