Возвращение на кровавый перевал: новые данные о гибели группы Игоря Дятлова
Возвращение на кровавый перевал: новые данные о гибели группы Игоря Дятлова
В знаменитом деле о гибели тургруппы Дятлова поставлена очередная точка. Швейцарские эксперты, которые год назад выступили с научным обоснованием «лавинной теории», получили новые данные, которые подтверждают эту версию. Статья Александра Пузрина и Йохана Гауме опубликована в журнале Communications Earth & Environment, – а мы вышли с ними на связь, чтобы узнать, что произошло и не пора ли ставить точку в этой долгой и загадочной истории.
Введение в трагедию
Если вы в курсе предыстории дятловцев, можете смело переходить к следующему подзаголовку. А остальным мы напомним, что зимой 1959 г. группа туристов из Екатеринбурга во главе с Игорем Дятловым пропала, совершая сложнейший маршрут по Северному Уралу. В течение следующих месяцев поисковики нашли их вещи и тела всех девятерых – полуобнаженных, замерзших, некоторые – с тяжелыми и труднообъяснимыми травмами. Проведенное расследование сослалось на «воздействие непреодолимой силы», однако странных деталей в этой истории оказалось так много, что загадочная смерть туристов стала одной из самых известных загадок прошлого века.
Существуют десятки гипотез на любой вкус, от конспирологических (ЦРУ, КГБ), мистических (духи и ворожба местных манси), фантастических (НЛО) до более или менее реалистических (встреча с беглыми заключенными или дикими зверями). Среди последних чаще всего всплывает «лавинная» гипотеза, которая возникла еще у первых спасателей, обнаруживших останки. С другой стороны, склоны перевала, где были найдены тела (впоследствии он получил название перевала Дятлова), считаются слишком пологими для схода лавины. К тому же ветер здесь зимой настолько силен, что просто сдувает снег, не давая ему накапливаться в нужном количестве.
Обоснование гипотезы
Однако в 2021 г. швейцарские ученые Александр Пузрин и Йохан Гауме, специалисты по лавинам и оползням, показали, что лавины на перевале Дятлова вполне возможны, и сход небольшой снежной плиты – размерами в несколько метров но массой в несколько тонн – вполне способен причинить те тяжелые травмы, которые были зафиксированы на телах. В сентябрьском номере «ПМ» за 2021 г. мы во всех деталях рассказывали о том, как это могло происходить.
Если коротко, то ученые показали, что данные о крутизне склона перевала недостаточно точны. Средний угол (23 градуса) действительно недостаточен для схода лавины. Однако если склон идет ступенями, то, поставив палатку на сравнительно пологом участке, дятловцы могли оказаться под более крутым, с уклоном в 28 и даже 30 градусов. Кроме того, устанавливая палатку, дятловцы подкопали снежный покров, ослабив его целостность. Пока они устраивались на ночь, ветер, дувший с плоского хребта перевала, нанес над палаткой дополнительные массы снега, создав угрожающую ситуацию. Наконец, эта масса сорвалась, придавив спящих к твердым лыжам, которые они подложили под себя.
Дальнейшее – отчаянные попытки выбраться, спасти самых пострадавших товарищей, сориентироваться в кромешной темноте, найти спасение от страшного холода и ветра, устроить костер, метания и гибель – это уже детали, в которых мы вряд ли когда-нибудь разберемся окончательно. Тем не менее, ключевые выводы Пузрина и Гауме были вполне однозначны: лавина – научно реалистичный сценарий той давней трагедии. Хотя многих энтузиастов расследования такой вариант никак не устроил. «Говорили о том, что вообще могут понимать эти ученые, – рассказал нам Александр Пузрин. – они ведь и на Урале никогда не были».
Продолжение следовало
В самом деле, несмотря на точные на точность компьютерных моделей и формул, проверенных и подтвержденных независимыми специалистами, в работе швейцарских исследователей оставались некоторые пробелы. Во-первых, до сих пор никто и никогда не видел, чтобы на перевале Дятлова сходила даже небольшая лавина. Во-вторых, наличие на склоне ступени с уклоном в 28-30 градусов они определили по архивным свидетельствам.
«Получается, что дятловцы должны были поставить палатку именно на этом месте и ни на каком другом на всем склоне, – объясняет Александр. – Более того, точное место ее расположения давно утеряно, люди до сих пор его реконструируют по фотографиям, споря о том, где конкретно она находилась». Так или иначе, сомнительно, что туристам просто не посчастливилось поставить палатку в единственном по-настоящему опасном месте на всем перевале. Или не единственном?..
Невзирая на огромный интерес публики, трехмерной топографической модели перевала Дятлова до сих пор не было. По счастью, на помощь ученым пришел кинематограф. «Зимой прошлого года, после публикации той самой статьи, с нами связался швейцарский режиссер-документалист Маттео Борн, – продолжает Александр Пузрин. – Он сказал, что решил снять фильм об этой истории и просил меня, как русскоязычного человека, глубоко вовлеченного в тему, помочь с организацией процесса. Мне удалось выйти на Олега Демьяненко и команду "Уральских экспедиций" – они профессиональные гиды и много раз водили на перевал и туристические, и съемочные группы».
Олег, Маттео и вся команда побывали на перевале в конце марта и в сентябре 2021 г. С собой они привезли беспилотник, который швейцарские ученые запрограммировали для съемки: ранней осенью, когда снега здесь еще нет, можно провести детальное картографирование склона. Улучив короткий момент спокойной погоды, дрон поднялся в воздух и едва успел провести съемку, когда снова вернулись порывы сильного ветра, небо затянули тучи, повалил снег. Тем не менее, работа была сделана, и вскоре ученые получили трехмерную модель восточного склона перевала, где произошла трагедия, с разрешением в 9 см.
В жизни и в кино
«Все это делалось для фильма, и было организовано так, что мы впервые увидели модель прямо "под камеру", – вспоминает Александр Пузрин. – В кадре видна наша реакция: мы были потрясены, все подтвердилось. На трехмерной карте видно, что ступени идут практически по всему склону перевала Дятлова. Он весь из них, палатку можно поставить где угодно, и над тобой почти наверняка будет нависать достаточно крутой и лавиноопасный участок склона».
Но киносъемки принесли и другую неожиданность. На фотографиях, сделанных одним из гидов Дмитрием Борисовым, и на некоторых кадрах, снятых Маттео Борном на следующий день, ученые различили вдали нечто весьма похожее на след настоящей лавины. Остатки находились в паре километров от предполагаемого места установки палатки дятловцев, откуда велась съемка. Но даже издалека можно было различить многие признаки, характерные для лавины, включая закольную трещину сверху, обломки снежной плиты внизу и т.п.
«Чтобы удостовериться, мы разослали эту фотографию полутора десяткам мировых экспертов. – объясняет Александр. – И хотя большинство согласилось с тем, что это действительно лавина, были и другие версии». Фильм (он готовится к выходу на нескольких телеканалах в 2022 г.) этим и заканчивается. Но жизнь продолжилась, и снова самым неожиданным образом.
Последняя экспедиция
«В январе 2022 г. мне написала редакторка из Nature, – говорит Александр Пурзин. – Наша статья оказалась одной из самых популярных за всю историю журнала, ее скачали невиданное количество раз. Редакция просила авторов таких успешных статей рассказать о том, как эти публикации повлияли на их жизнь, карьеру и новые исследования. Новые данные "из кино" нам очень пригодились, но их было недостаточно».
Тогда швейцарские ученые снова связались с профессиональными гидами Олегом и Дмитрием, и уже в конце января 2022 г., в тот же сезон, в который случилась трагедия дятловцев, те сели на снегоходы и снова отправились на перевал. Они должны были провести дополнительную съемку и измерения снегового покрова, а в идеале – попытаться спровоцировать сход лавины (разумеется, приняв все меры противоположности). «Погода быстро испортилась, поднялась сильнейшая метель, температура резко упала. – рассказывает Александр. – На открытых участках склона порывы ветра иногда даже переворачивали снегоходы. Тяжелейшие условия даже для опытных туристов – а ведь это был почти тот же день, что и тогда, в 1959-м».
Олег и Дмитрий полагали, что экспедиция закончилась полным провалом, однако когда ученые стали рассматривать кадры, сделанные ими в редкие мгновения спокойной погоды, обнаружилась ценнейшая находка. «Смотрим и видим лавину, – говорит Александр. – На этот раз они были буквально в 50 м от нее, и это совершенно определенно были следы свежей снежной плиты. Ребята видели, как быстро снег уничтожает следы. Видимо, она сошла минут за 20 до их прихода, и через 20 минут исчезла окончательно». Это объясняет, почему следов лавины не увидели спасатели, и почему за 60 лет с тех пор их никто не встречал.
«В конце концов, люди бывают там далеко не постоянно, тем более в такую погоду, – продолжает Александр. – Олег и Дмитрий опытные ребята, повидали многое. Но даже они признавались, что это была одна из самых тяжелых экспедиций. Нужна определенная удача, чтобы поймать нужный момент. А у меня с этим делом прямо карма какая-то. И в работе над прошлой статьей, и впоследствии – сплошь и рядом происходят моменты удачи, счастливые случаи. То погода помогает, то неожиданная встреча. И хочу сказать, что ничего более эмоционального переживать в своей работе мне не приходилось».
«Нас снова и снова спрашивали, поставила ли наша работа точку в этом деле, – завершают свежую статью швейцарские ученые. – Мы всегда отвечали, что хотя дело остается открытым, наша часть завершена, и мы не хотим тратить остатки своих жизней на решение загадки перевала Дятлова. Теперь, год спустя, мы уже не так в этом уверены. И если кто-нибудь снова задаст этот вопрос, то мы лучше уклонимся от ответа».
Что заменит литий-ионные аккумуляторы
Как ученые нашли в изумруде новое состояние воды
Берилл, — минерал с химической формулой Be3Al2Si6O18 — образует очень тонкие и протяженные каналы, которые могут наполняться водой. В этих каналах существуют сужения, «камеры» диаметром в 0,5 и длиной в 0,9 нанометров, в которых может поместиться лишь одна молекула H2O.
Предыдущие наблюдения с помощью спектроскопии в терагерцовом диапазоне показали, что молекулы воды внутри берилловых нанокапилляров, возможно, участвуют в туннелировании, то есть могут «перепрыгивать» между разными квантовыми состояниями. Однако доказательств туннелирования и понимания его механизма в данном случае у физиков до сих пор не было.
В новой работе ученые наблюдали за поведением воды с помощью нейтронной спектроскопии и параллельно рассчитывали поведение молекул в кристаллах на компьютере, по методу ab initio (из первых принципов — то есть моделирование включало квантовые эффекты). В новой статье исследователи описывают, как им удалось не только предсказать появление пиков, точно соответствующих энергиям переходов между разными ориентациями одной молекулы воды, но и зафиксировать эти пики в эксперименте. Кроме того, физики увидели падение интенсивности пиков с ростом температуры — это является верным признаком туннелирования, так как его вероятность падает при нагревании, в отличие от вибрационных переходов.
Поведение воды в берилле, согласно собранным данным, выглядит следующим образом. Канал, внутри которого находится молекула, имеет шесть граней. Атом кислорода в в молекуле воды находится почти в центре канала, а пара водородов обращена к одной из шести стенок. С энергетической точки зрения ориентация на любую из шести стенок равновероятна, но вот провернуться внутри канала и перейти из одной ориентации в другую молекула воды не может — слишком узок канал, необходимо слишком много энергии.
Именно тут и проявляется эффект квантового туннелирования, следы которого физики ранее замечали в терагерцовых спектрах. Оказывается, молекула воды может поменять ориентацию с одной стенки на другую, не побывав в среднем положении, — она туннелирует из начальной в конечную точку поворота. Кроме того, поскольку все шесть положений эквивалентны, то туннелирование происходит между всеми положениями одинаково. Фактически, пара атомов водорода H2O размазываются в пространстве, образуя что-то вроде бублика плотности вокруг центра канала.
Такое странное поведение воды на микроуровне вызывает и макроскопические эффекты — у воды в берилле, например, пропадает дипольный момент. Обычно он вызывается тем, что водороды (которые заряжены частично положительно) смотрят в одну сторону, а атом кислорода (который заряжен частично отрицательно) — в другую. Однако в «берилловой воде» все водороды делокализованы и молекула не имеет положительно и отрицательно заряженных частей. Поскольку многие свойства воды (например, высокая энергия испарения и растворяющая способность) зависят напрямую от дипольного момента, такое состояние воды выглядит весьма необычно. Хоть его и невозможно перенести из капилляров в раствор.
Ученые отмечают, что подобные состояния воды не обязательно привязаны именно к бериллу или минералам вообще. Они могут возникать при возникновении сильных стерических затрудней и в других материалах — например, внутри ионных каналов в белках или в мембранах.
-
Невероятный гёмбёц: удивительная игрушка-«неваляшка» без грузика
Это свойство, называемое моно-моностатичностью, обусловлено конструкцией игрушки — на дне находится груз, а сверху она пустая. А можно ли сделать однородный моно-моностатический объект? Двум венгерским инженерам это удалось.
Моно-моностатические тела, имеющие одно устойчивое и одно неустойчивое положение равновесия, ускользают от воображения обычного человека. Но не от природы: панцири некоторых черепах и жуков имеют форму, которая облегчает им переворот с «головы на ноги».
Габор Домокош получил инженерное образование в Венгрии, но интересовался скорее не практической, а математической стороной задач. В конце 1980-х он на год уехал поработать в Корнеллском университете, где познакомился с Энди Руиной и Джимом Пападопулосом. Как рассказывал Габор Домокош в своей лекции, «Джим заинтересовался положениями равновесия разных тел, изготовленных из фанеры (плоских, с однородной массой) и проволоки (масса которых распределена по контуру). Например, квадрат имеет четыре положения устойчивого равновесия, он может стоять на каждой из своих сторон, и четыре положения неустойчивого равновесия — стоя на каждой из вершин. Эллипс имеет положение устойчивого равновесия при горизонтальной ориентации длинной оси и неустойчивое — при вертикальной; он симметричен, поэтому имеет два устойчивых и два неустойчивых положения равновесия.
Джим пришел к выводу, что это минимальное количество положений равновесия для любой фигуры». В 1994 году Габор Домокош, Энди Руина и Джим Пападопулос доказали, что двумерный объект, имеющий только одно состояние устойчивого и одно состояние неустойчивого равновесия, не может существовать.
Обед с Арнольдом
В 1995 году Габор Домокош встретился с одним из крупнейших математиков XX века Владимиром Арнольдом на Международном конгрессе индустриальной и прикладной математики в Гамбурге. Арнольд читал там лекцию, посвященную теореме Якоби. Как вспоминает Габор Домокош, «Арнольд рассказывал о разных задачах — дифференциальная геометрия, оптика, механика. Каждая задача имела отношение к числу четыре. Четыре — в этой задаче, четыре — в следующей, четыре, четыре, четыре. Тогда я вспомнил о том, что в нашей статье также было доказано, что плоское тело имеет четыре положения равновесия — два устойчивых, два неустойчивых. Это заставило меня задуматься: может быть, и наша задача имеет отношение к этой теореме?»
После конференции, как вспоминает Габор Домокош, ему удалось побеседовать с Владимиром Арнольдом, хотя разговор продолжался всего 15 минут: «Я рассказал о фигурах из фанеры и проволоки и о том, что они имеют не менее двух положений устойчивого и не менее двух неустойчивого равновесия, в сумме четыре. Арнольд выслушал меня и задумался. Через пять минут я спросил его, хочет ли он знать, как мы это доказали, на что он ответил: "Конечно, я знаю, как вы это доказали. Но это не то, о чем я думаю. Вопрос в том, имеет ли это отношение к теореме Якоби или нет». Через какое-то время он продолжил: «Я думаю, что теорема Якоби и ваша задача связаны, но связь непрямая. Я думаю, что есть еще одна теорема, которая включает теорему Якоби и вашу задачу. Я мог бы сказать больше, если бы вы рассказали мне о трехмерной версии вашей задачи». Я с гордостью описал ему контрпример — тело, имеющее одно положение устойчивого равновесия: срезанный цилиндр.
На что Арнольд заметил: «Вы, конечно, понимаете, что это не контрпример! Главный результат вашей работы состоит не в том, что тело имеет два и больше устойчивых положений равновесия, а в том, что оно имеет четыре положения равновесия. И ваш цилиндр имеет четыре положения равновесия — одно устойчивое и три неустойчивых. В то же время тело с меньшим числом положений равновесия может существовать. Напишите мне письмо, когда найдете его».
Колумб, яйцо и мясной пирожок
Доказательство существования такого тела и поиск его формы заняли десять лет. В 2006 году Габор Домокош и его бывший аспирант Петер Варконьи, работавший тогда в Принстонском университете, опубликовали две статьи. В одной они доказали существование моно-моностатических тел, в другой описали форму такого тела, которому дали название «гёмбёц», взятое из венгерского языка: g? mb?c — круглый мясной пирожок.
Идея такой формы основывается на интуитивном предположении о том, что очень малые изменения формы объекта могут привести к возникновению новых тел с б? льшим (но не меньшим!) количеством положений равновесия. Это можно проиллюстрировать легендой о «колумбовом яйце». По легенде, Христофор Колумб, возвратившись в Испанию после открытия Америки, сидел на званом ужине, устроенном в его честь. Кто-то из присутствующих заявил: «Открыть Америку очень просто, это мог бы сделать каждый», — на что Колумб предложил гостям поставить яйцо вертикально на стол. Когда он убедился, что никто не может этого сделать, то примял яйцо с одного конца и поставил его на полученный плоский торец, добавив: Вот теперь это может сделать каждый».\
Для построения гёмбёца Домокош и Варконьи, по сути дела, меняли поверхность шара, отслеживая два параметра: выпуклость и положение центра тяжести. Конечно, существует бесконечное множество тел, обладающих свойствами моно-моностатичности, и гёмбёц — лишь одно из них.
Высокая точность
После лекции, прочитанной на конференции «Наследие Владимира Арнольда» в канадском Университете Торонто, Габор Домокош демонстрирует аудитории гёмбёц. Но перед этим он достает из кармана платок, вытирает стол. Видя недоумение аудитории, объясняет: «Вы не поверите, но даже пыль на столе может изменить поведение гёмбёца. Точность его формы очень важна. Если ошибиться на долю миллиметра, количество положений равновесия изменится. Если хотя бы немного изменить параметры фигуры, количество положений равновесия увеличится. Забавный диалог однажды у меня был с компанией, которой я заказал первый гёмбёц. На вопрос, сделали ли они нужную форму с одним положением устойчивого и одним положением неустойчивого равновесия, они ответили: "Мы сделали даже лучше — наша форма имеет 16 положений устойчивого равновесия!». «А почему бы вам не пользоваться технологиями 3D-печати?» — спрашивают из зала. «На самом деле эти технологии в настоящее время не так уж развиты, — отвечает Домокош. — 3D-печать дискретна, материал наносится слоями. То есть полученная форма будет иметь небольшие "ступеньки", которые, возможно, визуально не искажают форму, но также будут менять количество устойчивых положений гёмбёца».
Время собирать камни
«На поиск гёмбёца у меня ушло десять лет, — говорит Домокош. — За это время я сделал всё, что можно было сделать для решения задачи. Проводя отпуск с женой на Родосе в Греции, я подумал: вероятно, искомое тело можно найти среди камней на пляже. Мы стали собирать камни. В течение недели каждое утро приходили на пляж, собирали камни, днем рассматривали их, записывали в таблицу число устойчивых и неустойчивых точек для каждого камня, а вечером я возвращал камни на место. За это время мы собрали две тысячи камней. Эта была сумасшедшая идея! Но оказалось, что среди камней нет нужных форм.
Когда я второй раз встретился с Арнольдом и подарил первый сделанный гёмбёц (G?mb?c 001), рассказав при этом о своих результатах, он обратил внимание на мою табличку, в которой были классифицированы камни по числу положений равновесия. Согласно ей, большинство камней близки по форме к эллипсоидам и имеют два положения устойчивого и два неустойчивого равновесия. Арнольд высказал предположение, что, скорее всего, естественная абразия (то есть постепенное истирание камней) уменьшает количество положений равновесия. Его идея оказалась верной, однако при достижении двух положений устойчивого и двух неустойчивого равновесия процесс останавливается. Дальнейшее уменьшение количества положений равновесия — очень-очень маловероятное событие. Поэтому гёмбёц, имеющий минимальное число положений равновесия, почти никогда не встречается в природе. Британский физик, профессор Бристольского университета сэр Майкл Бэрри как-то сказал: «Гёмбёц существует в природе, но только как мечта». Тем самым сэр Бэрри хотел подчеркнуть, что каждый камень на морском берегу стремится к форме гёмбёца, но не может ее достичь. Если бы вы спросили камень, хочет ли он быть гёмбёцем, он бы ответил: «Конечно, хочу!» Почему так получается — задача, над которой я сейчас работаю».