Помоги проекту - поделись книгой:
Айзек Азимов
Вид с высоты
Предисловие
Фамилия автора этой книги достаточно популярна у нас в стране, и, конечно, каждый уверен, что берет в руки новое научно-фантастическое произведение А. Азимова.
Но на этот раз перед вами научно-популярная книга. Должен предупредить прежде всего, что меня несколько смущает такой вопрос: нужны ли вообще предисловия к научно-популярным книгам?
По самой сути жанра, упрощенного, популярного рассказа о науке, вся научно-популярная литература — одно большое предисловие.
Впрочем, известно по крайней мере одно, что может и обязан сказать автор предисловия, — это честно сообщить, стоит ли прочесть эту книгу и всегда иметь ее под рукой.
Мое мнение — безусловно и безоговорочно стоит.
Но это совсем не означает, что сейчас последуют сплошные дифирамбы. Более того, я сторонник несколько иного жанра научно-популярной литературы. И помиримся на том, что научно-популярные книги можно писать по-разному.
Почему Азимов захотел рассказать о науке именно так, вы узнаете через несколько страниц, в авторском вступлении.
Книга, что лежит перед вами, одна из четырех сборников серии научно-популярных статей, широко известной в США и других западных странах.
Каждый месяц в американском научно-фантастическом журнале «Мэгэзин оф фэнтэзи энд сайенс фикшн» появляется статья научного редактора журнала А. Азимова. Сборники этих статей и есть книги той серии, к которой относится «Вид с высоты». Основная задача этих сборников — увлечь читателя наукой, и надо сказать, что Азимов делает это мастерски.
Идея написать книгу, где речь идет сразу о нескольких областях науки, где показывается их переплетение, бесспорно, интересна.
Жанр книги Азимова определяется как сборник эссе; это непринужденная, почти застольная беседа со свободным выбором тем и без особых претензий.
Так вот, если вам доставят удовольствие несколько вечеров такого непринужденного разговора с великолепно эрудированным, прекрасно владеющим языком, чуть скептично — насмешливым, но вместе с тем весьма тактичным собеседником, — тогда эту книгу бесспорно, стоит читать.
Но договоримся сразу: вы должны простить автору его небольшие слабости. И (это главное) знайте: у него есть одно больное место, касаться которого по меньшей мере не стоит. Он — дилетант в большинстве областей науки. Правда, дилетант в лучшем смысле этого слова.
Азимов — биохимик, но, к сожалению, о биохимии он рассказывает сравнительно мало. Зато часть, посвященная биологии, пожалуй, наиболее интересна.
Дело не в том, что здесь открываются какие-то новые истины. Можно допустить, что такое мог написать и не биолог. Но этот раздел несколько отличается от других: в нем чувствуется большая свобода изложения. Когда он переходит к химии и астрономии, перспектива оказывается чуть более туманной, и еще более, к сожалению, она смазывается в главах, посвященных физике. Впрочем, талант автора виден все время. Его идея ввести в ядерную физику новую единицу времени — световой ферми — весьма оригинальна.
И если иногда Азимов немножко переоценивает значение идей, приходящих ему в голову, чуть-чуть перебарщивает в своих «гипотезах», ему охотно прощаешь это. Подобным грешат многие умные люди. Кое-что у него неточно, кое в чем он может просто ошибиться. Но все время, на каждой странице, вы чувствуете искреннюю, большую любовь к науке. И это подкупает. А если в какой-то момент вам покажется, что автор порой излишне самонадеян, то это — можно повторить — прощаешь тем охотнее, что за всеми его разговорами сквозит постоянная печаль.
Азимов — писатель-фантаст с мировым и вполне заслуженным именем. Вы, вероятно, согласитесь, прочитав эту книгу, что автор также прекрасный популяризатор науки.
Казалось бы, он полностью нашел себя. Но предоставим слово самому автору.
«Любой уважающий себя ученый или просто человек, близкий к науке (я говорю о близких к науке, чтобы не оставить за бортом самого себя), мечтает оставить в ней заметный след. Разумеется, в самом хорошем смысле этого слова.
Увы, большинству из нас приходится расставаться со своей мечтой. Я давно понял, что мечтаю напрасно. Сердце подсказывает мне, что никогда „закон Азимова“ не попадет на страницы учебников физики, никогда „реакция Азимова“ не будет запечатлена в учебниках химии. Возможность создать „теорию Азимова“ и даже просто высказать „гипотезу Азимова“ ускользнула от меня, и я остался ни с чем.
Ни с чем — это значит с электрической пишущей машинкой, зычным голосом и тайной надеждой, что какая-нибудь моя мысль, пусть даже случайно высказанная, заронит искорку в более светлую голову и поможет ей придумать что-то стоящее…»
Азимов прежде всего ученый по призванию, по характеру, по стилю мышления. И в фантастике Азимова, по крайней мере в известных советскому читателю произведениях, ученый почти всегда подавляет писателя.
Вспомните сборник рассказов «Я — робот». Возможно, на девяносто процентов его прелесть обусловлена строгой, чисто научной логикой, впрессованной в фундамент всех рассказов.
И меня не оставляет мысль, что «Вид с высоты» в какой-то степени результат заготовок для написанных (либо не написанных) научно-фантастических повестей, рассказов и романов. Азимов, правда, не говорит этого, и несколько нескромно проникать в творческую лабораторию художника.
Итак, чтобы закончить несколько затянувшееся представление автора, я подвожу итог. Перед вами интересная книга. Она может понравиться, может и не очень понравиться — в ней есть и недостатки. Но книга эта написана талантливым, ярким человеком и…
А теперь я скажу о главном, бесспорном и определяющем достоинстве.
Книга Азимова заставляет думать. И ничего лучшего о научно-популярной книге, по-моему, сказать нельзя.
Вступление
До 1800 года наука напоминала культурный сад, прекрасно распланированный и ухоженный, благоухающий и плодоносный. По нему можно было прогуляться из конца в конец и рассмотреть его во всех подробностях, а с ближайшего холма — обозреть целиком и оценить его величие.
Но к 1800 году посетители сада стали замечать, что хлопотливые садоводы поработали чересчур усердно: во многих его уголках начал сгущаться зловещий мрак. Всюду по-прежнему был виден порядок, поистине сложная соотнесенность частей становилась все совершеннее, все утонченнее и пленительнее, но разросшиеся кроны начали загораживать небо.
Тогда вдруг стало ясно, что сад слишком разросся. Уже нельзя было путнику пройти по нему из конца в конец, не рискуя заблудиться или, проплутав, вернуться к месту, откуда он вышел. И попытка обозреть сад с ближайшего холма оказывалась бесполезной, потому что сад теперь был и тут.
Поэтому некоторые наблюдатели — поклонники прилизанной красоты — и вовсе покинули сад, а другие вынуждены были пойти на уступки и стали ограничивать себя небольшими участками, постепенно все более сужая их — до маленьких делянок.
Ныне сад науки чудовищно велик — он покрыл весь земной шар, карта его так и не составлена, и нет такого человека, который бы знал о нем все. Поистине на такое знание не может претендовать даже большая группа людей, если только это не целый международный форум ученых. И в самом саду науки каждый наблюдатель льнет теперь к собственной, изученной до последнего листочка и любимой кучке деревьев. Если иногда он и глянет в сторону, то обычно при этом виновато вздохнет.
И подобно тому, как организм в эмбриональный период за какие-то недели или месяцы пробегает все ступени эволюционной лестницы от простой клетки до окончательно сформировавшегося сложного организма, так и каждый ученый в течение своей жизни повторяет путь, который проделала наука.
В юности я черпал знания в публичных библиотеках. По неопытности читал все без разбора, беря книги с полок подряд — от первой до последней.
Обладая досадно хорошей памятью, я приобрел таким образом множество сведений, которые потом безуспешно старался забыть. Однако одним из ценных следствий моего беспорядочного чтения было то, что я полюбил научную литературу сильнее беллетристики. Я очень увлекался книгами по истории, но больше всего мне нравилось изучать труды по естественным и точным наукам.
В средней школе я еще делил свои привязанности между историей и точными науками, а при поступлении в колледж я с головой окунулся в науку.
В колледже я узнал, что среди главных научных дисциплин мне нужно выбрать «главнейшую» для меня самого. Я заигрывал с зоологией, а потом, на втором курсе, окончательно остановился на химии. Это означало, что мне всего-навсего надо было слушать по одному курсу химии в каждом семестре. Но, поступив в аспирантуру, я понял, что химия химии рознь; для подготовки диссертации надо было выбрать из всех разделов химии один.
Постепенно справившись с некоторой присущей мне инертностью, я наконец занялся биохимическими исследованиями. За работу в этой области я получил звание доктора философии и без промедления приступил к преподаванию биохимии в медицинском институте.
Но даже эта область знаний оказалась слишком обширной… От беспорядочного чтения — к научной литературе, затем к науке, к химии, к биохимии, и это было еще не все. Занимаясь научной работой, я должен был ограничиться участком в одном из уголков сада — биохимии — и начал трудиться над нуклеиновыми кислотами…
И вот тут-то я взбунтовался! Я не мог выдержать клаустрофобии (боязнь замкнутого пространства. —
Конечно, бунт на этой стадии чаще всего бывает бесполезным. Хватка специализации крепка, и редко кто осмеливается выйти за ее рамки.
Но, к счастью, во время моего пребывания в высшем учебном заведении я упорно завоевывал себе положение на поприще научно-фантастической литературы (отчасти здесь сказалась нужда в деньгах, но самым важным было то, что я любил это занятие). Для того чтобы писать по-настоящему хорошие научно-фантастические книги, необходимо, по-моему, так или иначе поддерживать хотя бы шапочное знакомство с возможно большим числом областей науки, что я, конечно, и старался делать.
Поэтому, когда я решил освободиться от пут специализации, моя научная фантастика оказала мне две неоценимые услуги. Во-первых, на случай если бы дела обернулись плохо, у меня был источник дохода. Во-вторых, благодаря ей я никогда не упускал возможности заглянуть в другие части сада.
Никогда я не сожалел о своем упорстве в стремлении к научным обобщениям. Разумеется, какой бы глупой решимости я ни преисполнился, мне, как и всякому другому, не под силу обойти весь сад и разглядеть его во всех подробностях. Жизнь слишком коротка, а ум слишком ограничен. Но я могу оглядеть весь сад сверху, как бы с воздушного шара.
Саду внизу нет ни конца, ни края. Все многообразие деталей и их взаимосвязь, которую можно увидеть, ползая по небольшому клочку земли, ускользают от меня. Но у меня есть другие, особые преимущества; когда я смотрю на сад с высоты, время от времени мне удается (а — иногда просто кажется, что удается) увидеть некую общую закономерность, или вдруг в каком-нибудь уголке я замечаю причудливые арабески — едва заметный фрагмент композиции, который, возможно, не был бы виден на земле.
Когда это случается (или мне кажется, что случается), я заношу свои наблюдения на бумагу, так как вдобавок к прочим особенностям моего характера мне присуща склонность к проповедничеству и я хочу, чтобы другие видели то, что вижу я. К счастью, я пользуюсь влиянием среди издателей и могу поторопить их с публикацией того, что я занес на бумагу.
Так у меня получился сборник эссе, внутренне слабо связанных между собой. Это всего лишь мимолетные впечатления от сада науки, который я увидел с высоты.
И этот сборник родился только потому, что я хотел, очень хотел, чтобы и вы увидели то, что увидел я.
Часть I
Биология
1. Вот так обстоит дело с величиной
Сколько бы мы ни говорили себе, что в счет идет только качество, все-таки большие размеры всегда поражают воображение. Самые популярные звери в любом зоопарке — обезьяны и слоны, причем первые привлекают внимание из-за своего ошеломляющего сходства с нами, а вторые — просто потому, что они огромны. Мы смеемся над обезьянами, но перед слонами стоим в молчаливом благоговении. И если бы в клетку с другими обезьянами поместили какого-нибудь обезьяньего Гаргантюа, то он отвлек бы внимание от всех других приматов. В сущности, так оно и бывает.
Чувство благоговения, возникающее у нас перед громадными существами, естественно, заставляет человека ощущать себя маленьким и весьма тщедушным. А тот факт, что человечество все же добилось безусловного господства на планете, очень часто толкуется как победа Давида над Голиафом.
Однако наше представление о себе не совсем точно; в том нам поможет убедиться статистика.
Во-первых, поговорим о самых больших. Только что я упомянул слона. Этот пример был подсказан избитым выражением: «Большой, как слон».
Сухопутные животные не могут выдержать соревнования со своими собратьями, живущими под водой. Этому мешает сила тяжести на Земле. Если бы животному не приходилось поднимать свою тушу почти на метр над землей и при этом еще передвигаться, то все равно сила тяжести резко ограничивала бы его размеры. Даже обреченное вести неподвижную, как у устрицы, жизнь и лежать, распластавшись на земле, такое животное все равно должно вздымать свою громадную плоть при каждом вдохе. Выброшенный на берег кит издыхает в силу ряда причин, но одна из них состоит в том, что его собственный вес давит на легкие, — он гибнет от удушья.
Однако плавучесть в значительной степени помогает киту преодолеть силу тяжести, и масса, которая душит его на суше, в море не доставляет ему никаких неприятностей.
Поэтому самые большие существа на Земле и сейчас и в прошлом — это киты. Рекордной величины достигает одна из разновидностей кита — синий кит, или, как его еще называют, блювал. Есть сведения, что один экземпляр этого величайшего из гигантов имел длину 35 метров и весил 131,25 тонны.
А ведь синий кит, подобно человеку, тоже млекопитающее. Чтобы определить, какое место занимает человек среди млекопитающих по своим размерам, следует рассмотреть сначала другую крайность.
Самые маленькие млекопитающие — землеройки, существа внешне похожие на мышей, хотя на самом деле они вовсе не мыши и даже не грызуны. Они относятся к насекомоядным и состоят с нами в более близком родстве, чем с мышами. Вес самой маленькой взрослой землеройки чуть больше 2 граммов.
Между этими двумя крайностями вытянулся целый строй млекопитающих. За синим китом следуют киты поменьше, потом идут слоны, моржи, гиппопотамы, и далее — лоси, медведи, бизоны, лошади, львы, волки, бобры, кролики, крысы, мыши и землеройки. Каково же место человека в этом длинном списке млекопитающих?
Чтобы не было никаких обид, я предлагаю себя в качестве эталона (мой вес приближается к круглой цифре — добрых 90 килограммов).
Так вот, человек и гигант и пигмей — все зависит от того, с кем его сравнивать. В сравнении с землеройкой он гигант, в сравнении с китом он пигмей. Какое же сравнение предпочесть?
Мы, конечно, сразу запутаемся, если будем сопоставлять тонны, фунты и унции. Давайте сведем все к единой системе. Чтобы избежать дробей (хотя бы вначале), возьмем за единицу веса грамм.
Тогда: синий кит весит 120 миллионов граммов, а землеройка — всего 2 грамма. Где-то посередине помещается человек: его вес составляет 90 000 граммов.
Мы на десятки тысяч граммов тяжелее землеройки, но кит на десятки миллионов граммов тяжелее человека, и поэтому можно утверждать, что мы скорее пигмеи, чем гиганты, а, следовательно, использование мной образов Давида и Голиафа вполне оправданно.
Но человеческому разуму не свойственно сравнивать путем вычитания; для этой цели люди предпочитают деление. Разница между весом 2 килограмма и весом 6 килограммов кажется нам большей, чем между весом 6 и 12 килограммов, даже несмотря на то, что в первом случае эта разница составляет всего 4 килограмма, а во втором — целых 6. Наверное, нам важнее, что при делении 6 на 2 получается 3, а при делении 12 на 6 — всего 2. Мы стремимся узнать не разность, а отношение.
Делить, разумеется, скучно. С точки зрения ученика четвертого класса, да и многих взрослых, деление относится уже к области чуть ли не высшей математики. Поэтому было бы приятнее, если бы мы могли сравнивать отношения путем вычитания.
Так и сделаем. Только для этого возьмем не само число, а его логарифм. Например, самая простая форма логарифмов образуется таким образом: 1 есть логарифм 10; 2 есть логарифм 100; 3 есть логарифм 1000 и так далее.
Пользуясь обычными числами для описания равенства отношений, мы говорим, что 1000 относится к 100, как 100 относится к 10; это деление. Но, используя логарифмы, мы характеризуем то же равенство отношений, говоря, что 3 минус 2 равно 2 минус 1; это вычитание.
Еще пример: 1000 относится к 316 приблизительно так же, как 316 к 100 (проверьте сами и убедитесь). Так как логарифм 1000 есть 3, а логарифм 100 есть 2, мы можем установить, что логарифм 316 равен 2,5, и потом выразить равенство отношений, сказав, что 3 минус 2,5 равно 2,5 минус 2.
Давайте теперь выразим вес самого большого и самого маленького из млекопитающих при помощи логарифмов. Логарифм 120 000 000 (вес синего кита в граммах) равен 8,08, а логарифм 2 (вес землеройки в граммах) — 0,30. Что же касается человека, который весит 90 000 граммов, то логарифм его веса равен 4,95.
Как видите, вес человека отличается от веса землеройки примерно на 4,7 логарифмической единицы, а вот от веса самого большого кита — лишь на 3,1 логарифмической единицы. Следовательно, мы скорее гиганты, чем пигмеи.
Чтобы вы не подумали, что все это математические трюки и вам морочат голову, я скажу просто: человек в 45 000 раз тяжелее землеройки, а синий кит только в 1300 раз тяжелее человека.
В частности, логарифм массы, которую можно было бы считать средней между массами кита и землеройки, равняется среднему арифметическому чисел 0,30 и 8,08; то есть 4,19. Этот логарифм соответствует массе 15 550 граммов. То есть млекопитающее средней величины должно иметь рост четырехлетнего ребенка.
Вы, конечно, можете возразить, что деление на гигантов и пигмеев слишком упрощает дело. Почему бы не выделить три группы — пигмеев, «средних» и гигантов? Разбив логарифмический ряд на три равные части, мы получили бы для пигмеев диапазон от 0,30 до 2,90, для «средних» — от 2,90 до 5,40 и для гигантов — от 5,40 до 8,08.
В общепринятых единицах это означало бы, что любое животное весом менее 800 граммов относится к пигмеям, а животное весом более 250 килограммов — к гигантам. И тогда все млекопитающие весом от 0,8 до 250 килограммов (в том числе человек) относились бы к «средним». Конечно, все это весьма резонно и отлично доказывает, что человек и не пигмей, и не гигант.
Но давайте уж будем объективными до конца. Мы вспомнили легенду о Давиде и Голиафе в связи с господствующим положением человека на нашей планете. Это победа ума над мускульной силой. Но первобытный человек никогда не соперничал, к примеру, с китами. Киты жили в океане, а человек — на суше. Борьба за существование шла у людей только с наземными существами, и поэтому в дальнейшем, проводя свои сравнения, мы должны принимать во внимание только сухопутных млекопитающих.
Самое большое млекопитающее, когда-либо существовавшее на суше, уже вымерло. Речь идет о белуджитерии, гигантском вымершем носороге, который достигал 6 метров в холке и весил, по-видимому, около 13,5 тонны.
Как видите, белуджитерий (кстати, это означает «зверь из Белуджи», поскольку его останки впервые были найдены в Белуджистане) весил в 10 раз меньше синего кита. Так как логарифм 10 равен 1, вы не удивитесь, узнав, что логарифм веса белуджитерия (в граммах) на 1 меньше логарифма веса синего кита и равен 7,08. (Далее я буду выражать вес в общепринятых единицах, но в скобках ставить логарифмическую величину; помните, пожалуйста, что это логарифм веса в граммах.)
Однако белуджитерий, как известно, вымер еще до появления человека, и с ним тоже не могло быть никакого соперничества. Справедливости ради мы должны сравнивать человека с существами, жившими одновременно с ним и поэтому способными оказаться его потенциальными соперниками. Самыми большими млекопитающими, жившими и живущими в одно время с человеком, являются слоны. Самый большой из современных видов — африканский слон — весит до 7 тонн (6,80). Возможно, конечно, что в борьбе за существование человек сталкивался и с более крупными, ныне вымершими видами, но это не меняет картины. Самый большой слон, который когда-либо существовал, не мог весить больше 10 тонн (6,96).
(Заметьте, между прочим, что современный слон в 2 раза легче белуджитерия и вес его составляет всего 5 процентов от веса синего кита. В сущности, взрослый слон самой крупной существующей породы весит столько же, сколько новорожденный синий кит.)
Но продолжим наши рассуждения дальше. Сражаясь с другими видами за господство на Земле, человек сталкивался главным образом с плотоядными животными. А слон — животное травоядное. Он может раздавить человека случайно или намеренно, в состоянии раздражения, но вообще вредить человеку ему незачем. Он не ест человеческого мяса.
Зато саблезубый тигр, если он был очень голоден, выслеживал, убивал и съедал человека, который, разумеется, не искал с ним встреч.
Самые большие животные, как правило, травоядные. Да это и понятно: ведь на Земле источников растительной пищи гораздо больше, чем животной. (Это, впрочем, не исключает того, что некоторые плотоядные гораздо крупнее некоторых травоядных.)
Синего кита (гиганта из гигантов животного мира) фактически следует отнести к плотоядным животным. Однако он питается совсем крохотными существами, которых процеживает из океанской воды, а это, в сущности, почти то же, что пощипывание травки. Синий кит не является плотоядным животным классического типа, с зубами, которыми оно может цапнуть свою добычу.
Самое большое из таких плотоядных в истории Земли — кашалот (вспомните Моби Дика). Матерый кашалот с огромной пастью и великолепным набором зубов на нижней челюсти может весить 60 тонн (7,74).
Но, повторяю, люди не соперничали с морскими животными. Самое большое наземное плотоядное — громадный аляскинский медведь (называемый также кодьякским), вес которого достигает 725 килограммов (5,86). Я не знаю ни одного вымершего земного плотоядного млекопитающего, которое было бы крупнее.
Зато наши рассуждения относительно самых маленьких животных уже не будут нуждаться ни в каких оговорках. Землеройка — это и наземное, и плотоядное, и, насколько мне известно, действительно самое маленькое млекопитающее, которое когда-либо существовало; более того, млекопитающего меньшего размера вообще, по-видимому, не может существовать. Дело в том, что интенсивность обмена веществ у млекопитающих повышается с уменьшением их размера, так как возрастает отношение поверхности тела к объему. Некоторые мелкие животные могут пренебречь этим законом, обходясь менее интенсивным обменом, однако теплокровные существа не могут себе этого позволить. Они должны поддерживать высокую температуру тела, и поэтому обмен веществ у них идет с очень большой скоростью (конечно, не во время зимней спячки).
Поделиться книгой: