09.11.2006
Калибровочные бозоны, рыцари и www I

Наука часто приносит плоды совсем не в том месте, где это ожидается; по этому
поводу обычно вспоминают Г.Герца, уверенного, что открытые им радиоволны не найдут
себе практического применения. Здесь речь пойдёт о том, как наблюдения за столкновениями
элементарных частиц содействовали прогрессу в гуманитарной области, далёкой от
физики.
Строительство крупного ускорителя - это сложная задача даже для отдельно взятой
европейской страны; в 1954 поблизости от Женевы совместными усилиями 12 европейских
стран был создан Европейский Центр Ядерных*) Исследований (ЦЕРН), ставший символом
и лабораторией европейской интеграции. (На самом деле, там изучаются не столько
ядра, сколько элементарные частицы; в середине 20 века физика ядра отошла на второй
план; название "ядерных" - дань традиции и напоминание о временах, когда физиков
ценили особо.)
Данные о построенных в ЦЕРНе ускорителях приводятся в таблице.
Название |
Ускоряемые
частицы |
Энергия пучков
(ГэВ) |
Энергия в с.ц.м.
(s
1/2), ГэВ |
Год пуска |
PS |
протоны |
25 |
7 |
1959 |
ISR |
протоны |
31 |
62 |
1971 |
SPS |
протоны |
400 |
27 |
1976 |
SppS |
протоны
антипротоны |
315
315 |
630 |
1981 |
LEP |
позитроны
электроны |
87
87 |
174 |
1989 |
LHC |
протоны |
7000 |
14 000 |
2008 |
ядра Pb |
2760 ГэВ/нуклон |
1 150 000 |
2009 |
Массивные калибровочные бозоны (переносчики слабых взаимодействий, предсказанные
в 1967) стали гвоздём программы на двух ускорителях из этого списка: SppS был
предназначен для их эксперментального обнаружения в протон-антипротонных столкновениях,
а LEP - для более детального изучения. За открытие W- и Z-бозонов в 1983 году
Руббиа и Ван дер Меер сразу же были удостоены нобелевской премии (в 1984). Это
открытие имело важный побочный эффект: усилия по улучшению организации работы
SppS и LEP привели в конечном итоге к созданию всемирной паутины - WWW. В 2004
году за заслуги в создании WWW Тим Бернерс-Ли был удостоен звания кавалера Ордена
Британской империи, получив к своему имени приставку "сэр" и право добавления
аббревиатуры KBE после подписи (кавалер - это второе по старшинству звание в Ордене).
Бернерс-Ли, родился в 1955 году в Лондоне в семье программистов, в 1976 с отличием
окончил Оксфордский университет по специальности «физика». Сменив несколько мест
работы, задержался в ЦЕРНе, где он работал в 1980 и 1984-94.
В ЦЕРНе в это время проблема совместной обработки информации большими группами
людей, часто переезжающих с места на место, встала особенно остро.
Во-первых, корпорации экспериментаторов были международными и доходили до сотен
человек.
Во-вторых, эффективная энергия столкновений частиц увеличилась (см. таблицу);
характерное время между регистрируемыми столкновениями частиц на SppS составляло
десятки микросекунд (в конце 80-х - микросекунды), при этом трудоёмкость реконструкции
событий возрастала.
В-третьих, система обслуживания самого ускорителя стала громоздкой (SppS, в отличие
от SPS, - коллайдер на сверхпроводящих магнитах), одни её элементы то и дело заменялись
на другие; в болоте постоянно изменяющихся связей между отдельными модулями, группами
специалистов и т.д. можно было легко погрязнуть.
Важные достижения в развитии информационных технологий были сделаны в 1980 и
1989 - при подготовке пуска SppS и LEP соответственно. Программа ENQUIRE, написанная
в ЦЕРНе в 1980 Т.Бернерсом-Ли представляла собой модель системы взаимосвязей между
различными устройствами в виде гипертекста и, что важно, позволяла оперативно
отслеживать все изменения (в инструкции к ENQUIRE в качестве примера приводится
описание системы контроля вакуума в трубе ускорителя). Программа пригодилась в
1984, когда ему поручили обеспечить доступ к результатам научных исследований
в режиме реального времени. Человеку XXI века, привыкшему к веб-сервисам, трудно
осознать, что система файлов с гиперссылками в пределах локальной сети, воспроизводящая
систему связей между различными устройствами, ещё четверть века тому назад представляла
собой незаурядное достижение...
Лишь в 1989, в год пуска LEPа, Бернерс-Ли предложил создать "распеределённые
гипертекстовые системы" на базе интернета. Но тогда многие его коллеги отнеслись
к этому скептически. На преодоление этого скепсиса ушёл целый год, в течение которого
была придумана удобная система адресации (URL). Улучшенное предложение, которое
и было в итоге принято в 1990, принадлежит Т.Бернерсу-Ли и Р.Кайо. Идея реализации
гипертекста в интернете была нетривиальной, её значение не сразу осознали - даже
в условиях ЦЕРНа на её вынашивание ушло 10 лет! Это при том, что интернетом люди
пользовались c 1978 (в ЦЕРНе e-mail появился в 1980), а идея гипертекста использована
ещё в изданиях Библии с параллельными местами (реализация гипертекста на компьютерах
развивается с 60-х, само слово "гипертекст" придумано Т.Нельсоном в 1965).
Во избежание путаницы следует сказать, чем всемирная паутина (WWW - World-Wide
Web) отличается от интернета. Интернет - это система связи между компьютерами
(кабели и протоколы передачи пакетов символов TCP/IP), позволяющая реализовывать
telnet, e-mail, gopher, ftp, http и т.п.. WWW - это "распределённая гипертекстовая
система" с удобной системой адресации (URL) и определёнными правилами передачи
гипертекстовых файлов посредством интернета (http).
Первый браузер появился в конце 1990, но он работал только на платформе NeXT.
Первый универсальный браузер был написан весной 1991 (этот браузер позволял работать
из-под ДОС, мышки и Windows были тогда далеко не везде). 06.08.1991 первая веб-система
появилась в библиотеке программ ЦЕРНа, открытой для учёных, работавших в физике
высоких энергий. Она включала в себя браузер, информацию о WWW проекте, инструкцию
по созданию веб-сервера и других программ. Перед Рождеством 1991 Т.Бернерс-Ли,
Р.Кайо, Ж.-П.Грофф и Б.Поллерманн объявили, что для скачивания WWW-браузера нужно
всего лишь набрать команду telnet info.cern.ch ("Компьютер Ньюслеттер", ЦЕРН, окт.-дек. 1991);
В 1991 несколько веб-серверов появилось в Европе; первый сервер за пределами
Европы появился в Калифорнии в Стэнфордском центре линейных ускорителей в декабре
1991. Дальнейшая динамика роста такова:
ноябрь 1992 - в мире всего 26 серверов;
октябрь 1993 - 200;
декабрь 1993 - 500;
ноябрь 1994 - 10 000;
декабрь 2005 - 50 000 000.
В декабре 1993 WWW занимал 1% интернет-трафика, и тогда это казалось много! За
пределы научного сообщества паутина вышла в 1994: к концу года число пользователей
перевалило за 10 млн..
Первый удобный универсальный браузер - Mosaic - был выпущен в феврале 1993 Национальным
Центром Суперкомпьютерных приложений (ун-т Иллинойса, поблизости от коллайдера
TEVATRON в Фермилабе). 30.04.1993 ЦЕРН объявил о свободном распространении веб-протокола
--- через 2 месяца после того, как университет Миннесоты сделал платной свою поисковую
систему gopher; это ускорило победу WWW над конкурирующими системами.
Успех WWW-проекта направил финансовые потоки на ускоренное развитие интернета.
Именно WWW-проект придал интернету особое качество и сделал интернет из достаточно
специализированного средства связи универсальным средством общения; дело дошло
до отождествления понятий "WWW", "интернет", "компьютер" в массовом сознании.
В 1994 Р.Кайо организовал в ЦЕРНе первую конференцию по WWW, а Бернерс-Ли перебрался
в Массачусеттский Технологический Институт, где возглавил исследования по дальнейшему
развитию всемирной паутины. После присуждения ему рыцарского звания в 2004 он
также возглавил компьютерные исследования в университете Саутхэмптона на юге Англии,
не оставляя своего поста в МТИ. С 1994 года развитие WWW происходило за пределами
ЦЕРНа. Из этой истории отметим лишь тот факт, что 17.12.1997 появилось словечко
weblog (веб-журнал), описывающее новую реальность. Пользователи быстро переделали
его и в "wee blog" и в "we blog" - так появилось слово "блог", которое в 2003
было внесено в Оксфордский словарь. За последние 3 года количество блогов увеличилось
в 100 раз и к концу 2005 достигло 50 млн.
(Pelikan)