«Наука в Сибири» № 50 (2286) 22 декабря 2000 г. НАУКА И ИСКУССТВО -- ОДНО ЛИЦО Галина Шпак, "НВС". Невероятно, но факт -- на компьютерном портрете точь в точь совместились половины изображений Альберта Эйнштейна и Моны Лизы, знаменитой "Джоконды" Леонардо да Винчи, что и требовалось доказать: наука и искусство -- одно лицо. В остроумной компьютерной шутке содержится не доля, а вся правда, если речь идет о поэтическом, образном мышлении -- неотъемлемой части творческого мышления в науке, стимулирующего ее развитие. Конечно, не ради экзотики обсуждаются проблемы природы творчества художника или ученого. Сама проблема стара как мир; и кажется, что в начале было искусство, -- об этом свидетельствуют наскальные рисунки... Эйнштейн, проживший большую часть жизни в двадцатом веке, "говорит" своему двойнику, сотворенному в шестнадцатом: "В научном мышлении всегда присутствует элемент поэзии. Настоящая музыка и настоящая наука требуют однородного мыслительного процесса". А "Джоконда" отвечает таинственной улыбкой Леонардо да Винчи... Автор компьютерной химеры -- профессор А.Тамир -- создал в городе Бер-Шева, в Израиле, первый в мире Музей науки и искусства. Возможно, идея организации музея связана с международными научными конференциями, посвященными взаимодействию науки и искусства, инициаторами которых явились известные ученые Фидлер (Берлин) и Н.Ко (Гонконг). Гонконг, Берлин, Цюрих, -- всего три географические точки, где проводились эти конференции, но интерес к ним возрастает, и не только в научных кругах. Из небольшой группы сибирских ученых, кто бывал на этих нестандартных конференциях, постоянным участником стал директор Института теплофизики СО РАН, член-корреспондент Сергей Владимирович Алексеенко. Он и показал мне компьютерный портрет, созданный профессором А.Тамиром и выбранный эмблемой его музея "Art and Science -- One Face". Швейцарская конференция, которую организовал Технический университет города Цюриха, состоялась в конце февраля -- начале марта двухтысячного года. Ее труды -- "Взаимодействие науки и искусства" -- выпустило в свет академическое издательство Kluwer (Голландия). Долгожданная бандероль с книгой-альбомом пришла в адрес института с опозданием, но зато есть повод проиллюстрировать рассказ о симпозиуме-2000 не только в духе экстравагантных современных инсталляций, но -- несомненной красоты структур физических явлений. Напомню, что года три назад в "НВС" была опубликована статья на эту тему. Ее авторы -- физики С.Алексеенко и В.Козлов (ИТПМ СО РАН) рассказывали о Берлинской конференции и работах ученых Сибирского отделения РАН. Но в программе Симпозиума-2000, по словам С.Алексеенко, больше внимания уделялось именно взаимодействию науки и искусства. -- На этой конференции, кроме научных докладов, читались так называемые СКАРТ-лекции, отражающие идею Симпозиума-2000 (SCART -- сокращенное название от английского science -- наука, art -- искусство). Прочитано было десять таких лекций для широкой публики -- для всех приглашенных неспециалистов и случайных посетителей. И я выступил со своей СКАРТ-лекцией -- представил галерею физических явлений, обнаруженных или описанных в Институте теплофизики, -- говорит нососибирский ученый. И все-таки предмет дискуссии затемнялся. Взаимопонимание было затруднено, поскольку художники, артисты, музыканты высказывали концептуальные идеи развития искусства, совершенно непонятные ученым. И выставки живописи, в основном, абстрактной, тоже были непонятны не только ученым, но и прочей публике. Тем не менее, попытки сближения наблюдались, но самое главное -- продемонстрирована возможность выражать научные результаты средствами искусства и наоборот (в данном случае результат зависит от талантливости художника). Если полистать "Труды" конференции, -- меня заинтересовали взгляды американца Н.Забуски. Это знаменитый ученый в области волновой динамики. Он первый описал солитоны уравнения Кортевега -- де Вриза (совместно с Крускалем) и первый сделал анимационный фильм о солитонах. Его считают основоположником в этом направлении взаимодействия науки и искусства. Взгляды профессора Н.Забуски отражены в его докладе (и в статье!) "Компьютерная визуализация -- новое направление в искусстве". Прежде всего он ввел новое понятие "Визиометрик". В переводе на русский -- визуализация плюс количественное измерение. По сути, это -- компьютерная визуализация эксперимента. Посмотрите, -- впечатляет? (На экране компьютера возникло живописное изображение, полное экспрессии и блеска.) Так выглядят мгновенные поля скоростей и завихренности -- основные параметры в гидродинамике, полученные в нашем институте с помощью самого современного метода диагностики -- Particle Image Velocimetry (PIV). В отличие от всем известного лазерного анемометра, который измеряет скорость среды в данной точке пространства, PIV позволяет получить сразу все поле скоростей и других параметров. -- Мало того, что мы видим структуру течения, -- уточнил Сергей Владимирович, -- мы еще можем с помощью компьютера определить в любой точке и скорость, и ее направление. Восприятию помогает цвет. Можно цветом выделить уровни скорости. Высокая скорость -- красный цвет, низкая -- синий... Это совершенно новый аспект в исследованиях. Мы видим невидимое даже на записях кривых, расшифровываем сигналы. -- Это как цветомузыка -- и видим, и как бы слышим вихрь! -- Фактически, -- да. И не просто видим, но еще получаем количественную информацию. На конференции в основном была представлена гидродинамика. Это и понятно, поскольку наиболее красивы изображения явлений именно гидродинамики -- волн, вихрей, различных неустойчивостей течений с помощью компьютерной графики... Замечу в скобках, -- если раньше образно говорилось, что открытие сделано на кончике пера, то сейчас дополняется, -- и с помощью "мышки". Можно построить -- увидеть дно океана или как разлетаются галактики. Впрочем, есть золотое правило -- хочешь больше узнать -- слушай собеседника, тем более в сопровождении компьютера и гуляния в Сети. Сергей Владимирович мгновенно парировал, когда я удивлялась: неужели тот же знаменитый Н.Забуски считает себя первооткрывателем? -- Речь идет о научном методе с использованием элементов живописи. Раньше тоже занимались визуализацией. Кто первым систематизировал изображение движения жидкости? Леонардо да Винчи. Многие ученые по сей день любят иллюстрировать свои научные статьи картинами или рисунками великого художника, ученого, инженера. И многие художники не просто писали пейзажи, а пытались постичь истину, пытались изобразить, как зарождается вихрь, воронка смерча или какое-то небесное явление. Посмотрите на картину Ван Гога, -- сейчас увеличу... (На экране сумрачная ночь, контрасты цвета, порывистые ритмы, нечто живое взвивается вверх...) -- На небе совершенно четко видно образование вихря, согласны? -- спросил мой собеседник. -- Подобную живопись можно рассматривать не только как художественное произведение... -- Иногда художник может подтолкнуть ученого к решению какой-то задачи. Что, собственно, подразумевают ученые, когда говорят о красоте научного результата? Как они определяют взаимодействие науки и искусства? -- Ван Гог, наверное, хороший пример. Что касается определений, -- их множество. Известно знаменитое высказывание физика Гейзенберга: "Суть красоты -- в точных науках". Уточню: он выступал с докладом в Баварской академии изящных искусств в 1974 году и как раз говорил о взаимодействии науки и искусства. В контексте нашей конференции: искусство -- это средство иллюстрировать науку, а наука -- средство для создания искусства. Формула, конечно, упрощенная. На самом деле проще определить, что такое наука и гораздо труднее -- что такое искусство. Профессор А.Тамир, например, уверен, что искусство -- это как любовь. -- Профессор Тамир очень занятный человек! -- Вообще-то он занимается гидродинамикой. Кроме того, что он создал Музей науки и искусства, в котором собрано почти четыреста работ с "научным" смыслом, в основном известных художников, профессор увлекается созданием компьютерных портретов. Посмотрите еще раз на "Мону Лизу". В портрете заложена некая перспектива, некие оптические иллюзии, которые придают загадочность ее образу, тайну взгляда и улыбки "Джоконды". Именно "научная" часть изображения придает портрету особые черты. -- Говорят, что Леонардо изобразил себя, что это его собственный портрет. -- Возможно, и так. Поэтому не зря профессор Тамир сделал сочетание "Джоконды" с портретом Эйнштейна -- почувствовал, угадал. Он большой шутник. У меня есть открытка очень оригинальная, отпечатанная на основе компьютерной композиции, сделанной профессором. Используя работы художников, он показал, как с помощью искусства можно продемонстрировать второй закон Ньютона -- сила равняется массе, умноженной на ускорение. Все эти вещи можно увидеть в Интернете (http://www.bgu.ac.il/museum/), и в специальных изданиях, посвященных науке и искусству. Наиболее известен "Альбом течений" Ван Дайка, изданный в 1982 году, лучший из альбомов по визуализации течений. Им пользуются многие ученые как справочным пособием. Насколько ученые заинтересованы в развитии методов визиометрики, говорит тот факт, что в Японии уже создано научное общество визуализации. -- Японцам сам Бог велел, настолько у них развиты компьютерные технологии. -- В Японии издается журнал "Форма". Его публикации подтверждают, что эксперимент интересен не только красивым научным результатов, но и красивым изображением изучаемого явления. Один из основных журналов по физике жидкостей Physics of Fluids регулярно публикует галерею движений жидкости -- очень красивые картинки. Даже конкурсы проводятся, которые организует Американское общество физиков. Надо понимать, что исследователей интересует не просто красота, а какое-то сложное явление. Благодаря визуализации оно становится видимым, воспринимаемым, понятным. И на симпозиуме-2000 самыми доходчивыми докладами были представленные в сопровождении компьютерной визуализации. А чтобы это представить, естественно, нужно уметь вводить в компьютер данные и обладать определенным вкусом, чтобы результат был красивым. Сами ученые говорят, что они могут легко получить любой результат, но чтобы его наглядно представить, -- чаще всего это удается в содружестве с художниками. -- Вы тоже общались с художниками, когда создавали свою галерею физических явлений? -- Нет, не пришлось, но мы исходили именно из того, чтобы некая субстанция, структура воспринималась легко -- и учеными, и студентами, и людьми, далекими от науки. Одно из условий -- красота. Покажу картинку. Непонятно? Но очень красиво. -- Вполне приличная абстрактная живопись. Можно представить крылатые всполохи или отсветы расплавленного металла... Цвет -- синий, красный, желтый -- усиливает форму... Напоминает даже композиции Николая Грицюка... Как это сделано? -- Это сделал вейвлетный анализ. -- Что это такое? -- Новый способ анализа сигнала. Картинка получена, казалось бы, из внешне хаотичного сигнала пульсации скорости жидкости. Изображение расшифровывает суть этого сигнала в цвете. Как я уже говорил, -- это результат чисто компьютерного исследования. -- С какими исследованиями эта картинка связана? -- Здесь, в частности, -- с вихревым течением в сосуде, в котором вращается крышка. В подобном вихревом движении, оказывается, возникают неустойчивости и наблюдается прецессия вихревого ядра... В нашей галерее представлено 24 физических явления. -- Классическое число! Как "24 прелюдии и фуги" Шостаковича, по числу тональностей. Правда, у Баха 48... -- А у нас другие критерии, но существует вероятность увеличить это число. Правда, в "Трудах" наша галерея представлена выборочно -- наиболее выразительные оригинальные структуры. Рассматривая иллюстрации в альбоме и на экране, я не переставала удивляться, -- насколько необычно выглядят даже "грубые" объекты. Современная топка, в которой сжигается уголь, напоминала сосуд с живыми искрами -- в сосуде возникает вихрь... Орнамент, как ложные солнца, а в основе -- крест! -- Это изображение сверхзвуковых четырех струй, вытекающих из четырех сопел -- смоделированы сопла за корпусом космического аппарата. Эксперимент проведен также в нашем институте в лаборатории профессора Ярыгина. Показаны разные сечения. Вдали -- струи начинают взаимодействовать друг с другом, формируя плотные образования. А это уже другое физическое явление -- стратификация тлеющего разряда, -- объяснял С.Алексеенко. -- Явление впервые обнаружено в нашем институте в лаборатории доктора Новопашина. Здесь видно, что действительно возникают страты -- резко разделенные области. Не просто однородный разряд, как в разрядной лампе, а области, похожие на шаровые молнии. Просматривается некая аномалия... Не менее загадочны структуры закрученных течений. Об этом раньше не знали. Их очень сложно рассчитывать. И все-таки удалось обнаружить, используя визуализацию, сложную двухспиральную структуру закрученных течений в трубке Ранка. Впервые мы также обнаружили неподвижные подковообразные структуры при стекании пленки жидкости по стенке с локальным источником тепла. С помощью тепловизора исследовалась температура на поверхности пленки. И что важно -- при визиометрическом исследовании мы получаем саму структуру и одновременно-конкретные цифры. Вот то новое, что дает нам прогресс методов науки. Обратите внимание на другие, спиральные структуры -- это образование галактик. Мы используем "настоящие" галактики из каталогов и моделируем структуру. -- Моделями звезд вы занимаетесь ради любопытства или вам это необходимо для дела? -- Для дела, конечно. Мы проводим расчеты, а заодно -- красивые картинки получаются. -- Любой художник может позавидовать! -- В Сети можно посмотреть. Кстати, на веб-сайте (http://www.caip.rutgers.edu/vizlab.html) представлена лаборатория визиометрики профессора Забуски. Демонстрируется целая галерея явлений. Вот реальный торнадо в Америке, а мы моделируем торнадо в камере. -- Как джинн из бутылки! -- Есть более интересные аналоги. Голландские физики, например, свой эксперимент с водой в цилиндре иллюстрируют сценой из балета "Лебединое озеро". Вода в цилиндре вращается, образуются неустойчивости с определенной периодичностью, проявляются и некоторые дефекты. Изображение вроде бы напоминает ножки балерин, образующих в танце некий "частокол". Это, конечно, чисто условное сравнение -- у кого на что хватает фантазии. -- Странно, что в музее и в лаборатории Забуски нет картин Дали. Этот потрясающий человек научно обосновывал свою живопись, даже щеголял научностью, сочинял научно-художественные трактаты! -- Почему же? Его картин как раз много, но интереснее другая экзотика. Смотрите: неважно, что это такое, но сам факт живописи! На самом деле -- это слияние двух черных дыр! Результат получен путем численного моделирования на суперкомпьютере. Изображения, которые мне показывал Сергей Владимирович, менялись, вращались, как кельтская лодочка. И все-таки совпадающие улыбки Эйнштейна и "Джоконды" Леонардо да Винчи скрывали тайну творчества. стр.