Наука Плоского Мира

«Да, сэр. Но во Вселенной Проекта это так. Некоторые из ша… сфер, сделанных нашими студентами, получились действительно огромными».

«Да, я их видел. По мне так это просто показуха».

«Я имел в виду шар поменьше. И я вполне уверен, что он будет удерживать предметы на поверхности. Я провел несколько экспериментов».

«Эксперименты?» — удивился Декан — «От них-то какая польза?».

Двери распахнулись. Ассистент Думминга, Турнепс, быстро пересек зал и подошел к столу. Было заметно, как он волновался.

«Господин Тупс! ГЕКС кое-что обнаружил!»

Волшебники уставились на него. Турнепс пожал плечами.

«Золото», — пояснил он.

«Гильдии Алхимиков это точно не понравится», — заметил Главный Философ, когда волшебники собрались вокруг Проекта. — «Сами знаете, как они держатся за разделение труда».

«Дельное замечание», — согласился Чудакулли, продолжая смотреть в вездескоп. — «Дадим им несколько минут. Если они не заявятся сюда, то мы продолжим, идет?»

«Как бы нам его оттуда достать?» — поинтересовался Декан.

Думминг в ужасе посмотрел на него: «Сэр! Это же Вселенная, а не копилка! Нельзя просто перевернуть ее, вставить в щель нож и потрясти!»

«А почему бы и нет», — возразил Чудакулли, не отвлекаясь от вездескопа, — «Люди это все время делают». Он отрегулировал фокусировку: «Но лично я рад, что оттуда ничего нельзя достать. Считайте меня старомодным, но я бы не хотел оказаться в одной комнате с облаком взрывающегося газа длинной в миллионы миль. Что случилось?»

«ГЕКС утверждает, что одна из звезд взорвалась».

«Думминг, для звезд они слишком большие. Мы это уже обсуждали».

«Да, сэр», — возразил Думминг.

«Им всего-то пять минут от роду».

«Несколько дней, сэр. Но внутри Проекта прошли миллионы лет. Туда бросали всякий мусор, и, мне кажется, часть попала внутрь… мне кажется, эта зве… топка была с самого начала сделана не слишком хорошо».

Взорвавшаяся звезда начала уменьшаться, но вокруг нее остался сверкающий газовый ореол. Из-за него загорелась часть каменных глыб, которые сделали волшебники. «Вот и еще одно правило», — решил Думминг, — «Все стремится слиться воедино, но стоит ему стать слишком большим, как оно взрывается».

«Свинец и медь там тоже есть», — сообщил Чудакулли, — «Джентльмены, у нас теперь есть деньги. Правда в этой Вселенной их не на что потратить. Но все равно мы делаем успехи. Вы выглядите усталым, господин Тупс. Вам не мешало бы поспать».

«Успехи», — размышлял Думминг, — «Так ли это на самом деле? Без рассказия ничто не может этого знать».

Шел четвертый день Думминг не спал всю ночь. Он не был уверен, но предыдущей ночью он, кажется, тоже не спал. Возможно, он ненадолго задремал, пристроив голову на растущую кипу мятых бумаг рядом с мерцающим и мигающим Проектом. Даже если так, снов он не видел.

Но он пришел к выводу, что Проект такой, каким его создали.

После завтрака волшебники рассматривали шар, который находился в центре вездескопа.

«Для начала я использовал железо», — объяснил Думминг, — «То есть, в основном железо. Его здесь довольно много. Сложнее всего управиться с ледышками, ну с камнями все понятно. Видите это?».

Рядом висел каменный шар поменьше.

«Да уж, скука смертная», — заметил Главный Философ, — «Почему он весь во вмятинах?»

«Боюсь, что когда я бросал камни на железную сферу, то потерял контроль над некоторыми из них».

«Ничего, со всеми бывает, Тупс», — успокоил его Архканцлер, — «Ты золото добавил?»

«Да, сэр. И другие металлы тоже».

«Мне кажется, золото придает земной коре законченный вид. А это что, вулканы?»

«Вроде того, сэр. Они как угри на лице молодого мира. Только, если у нас горные порода плавятся под воздействием внутренних магических полей, которые возникают в нижних слоях, то там магма поддерживается в расплавленном состоянии благодаря теплу, заключенному внутри сферы».

«Многовато дыма в атмосфере. Я почти ничего не вижу».

«Да, сэр».

«По мне так не очень похоже на настоящий мир», — фыркнул Декан, — «Раскален докрасна, изо всех щелей валит дым…»

«Декан в чем-то прав, молодой человек», — согласился Чудакулли. Ради того, чтобы позлить Декана, он был готов даже проявить невиданную доброту, — «Неплохая попытка, но похоже, что вы просто сделали ее один шарик».

Думминг кашлянул. «Этот шарик я сделал только для демострации». Он отрегулировал вездескоп. Картинка дрогнула и изменилась. «А вот этот», — в его голосе послышались нотки гордости, — «был создан раньше».

Все уставились в линзу прибора.

«Ну и что? Просто еще больше дыма» — удивился Декан.

«На самом деле, это облака, сэр» — поправил Думминг.

«Ну, газовые облака мы все делать умеем…»

«Ээ… это водяной пар, сэр» — сказал Думминг.

Он протянул руку и отрегулировал изображение вездескопа. Комнату наполнил рев крупнейшего ливня за всю историю.

К обеду это уже был мир льда.

«А как хорошо все начиналось», — заметил Чудакулли.

«Не понимаю, что могло пойти не так», сказал Думминг, заламывая руки. — «У нас почти получились моря!»

«А может, согреем его?» — предложил Главный Философ. Думминг сел на стул и обхватил голову руками.

«Следовало ожидать, что такой ливень охладит планету», — медленно проговорил Преподаватель Современного Руносложения.

«А камни… довольно хорошо получились», — заметил Декан, похлопав Думминга по спине.

«Бедняга совсем расстроился», — прошептал Главный Философ Чудакулли. — «Мне кажется, в последнее время он плохо ест».

«То есть… плохо пережевывает?»

«Слишком мало ест, Архканцлер».

Декан взял листок с заваленного стола Думминга.

«Вы только посмотрите на это», — сказал он.

Аккуратным почерком Думминга на листке было написано:

ПРАВИЛА

1. Все разваливается, но центры удерживаются.

2. Все движется по кругу.

3. Всегда получается шар.

4. Большие шары заставляют пространство искривляться.

5. Нигде нет ни одной черепахи.

6. … Как же это печально.

«Наш Думминг всегда был помешан на правилах», — сказал Главный Философ.

«Шестое не очень четко сформулировано», — заметил Чудакулли.

«Тебе не кажется, что он становится похож на Казначея, а?» — предположил Преподаватель Современного Руносложения.

«Он всегда считал, что все должно иметь какой-то смысл», — ответил Чудакулли, который считал, что стремление искать в любом событии скрытый смысл похожа на поиск отражения в зеркале — найдешь-то ты его всегда, вот только ничего нового не узнаешь.

«Думаю, мы могли бы согреть этот шар» — предложил Главный Философ.

«Сделать Солцне должно быть несложно», — согласился Чудакулли. — «Для волшебника с головой на плечах сделать огненный шар проще простого». Он хрустнул пальцами. «Пусть студенты уложат господина Тупса в постель. Скоро мы хорошенько прогреем этот маленький мир, или я не Наверн Чудакулли».

Глава 14. Плоские Миры

С точки зрения волшебников Незримого Университета есть два совершенно разных вида небесных тел: маленькие точечки-звезды и солнце — горячий шар, который расположен неподалеку и каждый день проходит над Диском и ночью — под ним. Потребовалось время, прежде чем люди поняли, что в нашей Вселенной дело обстоит иначе. Наше Солнце — это звезда и, как и все звезды, имеет огромный размер, так что те светящиеся точки на самом деле просто сильно удалены от нас. Более того, некоторые из них, хотя и кажутся звездами, на самом деле ими не являются: они выдают себя тем, что по-другому движутся. Это планеты, они намного ближе и намного меньше. Вместе с Землей, Луной и Солнцем они образуют Солнечную систему. Наша солнечная система похожа на кучу шаров в космическом бильярде, однако это не означает, что и возникла она в виде шаров из камня и льда. Она является результатом физического процесса, исходные составляющие которого могли быть совсем другими.

Чем больше мы узнаем о Солнечной системе, тем сложнее нам дать правдоподобный ответ на вопрос «Как она возникла?» Трудность состоит не столько в самом ответе, сколько в его правдоподобности. Чем точнее наши знания о Солнечной системе, тем строже проверка на действительность, которую должны пройти наши теории. Это одна из причин, почему ученые имеют привычку возвращаться к старым вопросам, которые уже были давно решены и признаны закрытыми, и поднимать их снова. Это не означает, что ученые некомпетентны, а лишний раз показывает наше желание учесть новые факты и перепроверить старые заключения в новом свете. Наука не утверждает, что она всегда права, однако, как показывает история, неплохо преуспела в выявлении лжи.

Что должна объяснить теория образования Солнечной системы? В первую очередь, конечно же, существование девяти планет, довольно произвольно расположившихся в космосе: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Она должна объяснить разницу в размерах. Например, диаметр Меркурия составляет всего 3032 мили (4878 км), в то время как диаметр Юпитера в 29 раз больше (88 750 миль, или 142 800 км), а объем в 24 000 раз превышает объем Меркурия. Это колоссальная разница. Теория должна также объяснять различия в химическом составе: Меркурий состоит из железа, никеля и силикатных горных пород; Юпитер же состоит из водорода и гелия. Должен быть объяснен тот факт, что планеты рядом с Солнцем меньше по размеру, чем удаленные (исключение составляет Плутон, притаившийся в холодной тьме). Мы многого еще не знаем о Плутоне, но даже то, что мы знаем, выглядит странно. Например, все остальные планеты расположены довольно близко к общей плоскости, проходящей через центр Солнца, в то время как орбита Плутона имеет заметный наклон. Орбиты других планет по форме близки к окружности, но орбита Плутона вытянута намного сильнее — вплоть до того, что время от времени Плутон оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.

Есть и другие явления, которые должна объяснит теория происхождения Солнечной системы. Вокруг многих планет вращаются тела меньшего размера — знакомая нам Луна, два крошечных спутника-близнеца Марса — Фобос и Деймос, 16 спутников Юпитера, 17 спутников Сатурна… Даже у Плутона есть спутник Харон, и это тоже выглядит странно. У Сатурна есть целые кольца — окружающие его широкие плоские ленты, которые состоят из меньших небесных тел. В этих кольцах можно увидеть множество колечек поменьше, причем многие из спутников принадлежат нескольким колечкам сразу. А еще есть астероиды — тысячи небольших тел, большинство из которых находится на орбите между Марсом и Юпитером. Некоторые астероиды, как и планеты, имеют сферическую форму, другие похожи на бесформенные каменные глыбы. Время от времени Солнце притягивает кометы, которые прилетают из облака Оорта, расположенного далеко за орбитой Плутона — в этом облаке находятся триллионы комет. За орбитой Плутона находится еще одно скопление астероидов — пояс Койпера. Сейчас нам известно более 30 объектов из этого пояса[43], но, вполне возможно, их там сотни тысяч.

Эти небесные тела называются «объектами пояса Койпера» (ОПК). Несколько лет тому назад между астрономами разгорелся серьезный спор по поводу того, считать ли Плутон планетой или ОПК. Плутону, возможно, все равно, однако авторам многих учебников — нет. Аргументы были весомыми: как уже говорилось, Плутон — странный объект практически во всех отношениях, и он вполне мог оказаться ОПК, случайно попавшим во внешнюю часть Солнечной системы в результате взаимодействия с другими небесными телами. Это бы объяснило его странное поведение. Плутон не похож на планету, потому что не является планетой. Другие астрономы высказывались против переименования Плутона — из-за сентиментальной привязанности, исторических причин, а также просто потому, что принадлежность Плутона поясу Койпера точно не установлена. В конечном счете, Плутон остался в списке планет, но как долго он сохранит свой статус остается неясным[44].

Не стоит также забывать о метеоритах, каменных глыбах самых разных размеров, которые время от времени проносятся через Солнечную систему…

Более того, каждое из этих небесных тел по-своему уникально. Меркурий — раскаленная и изрытая кратерами каменная глыба. Атмосфера Венеры состоит из серной кислоты, направление вращение отличается практически от всех остальных тел Солнечной системы, а через каждые 100 миллионов лет — по крайней мере, так считается — на планете происходит массовое извержение вулканов. На Земле есть океаны и существует жизнь; поскольку мы тоже живем на ней, то считаем ее лучшей из планет, хотя многие инопланетяне могли бы возразить против ее смертоносной, ядовитой, агрессивной атмосферы, насыщенной кислородом. Марс покрыт каменистыми пустынями, а на его полюсах находится сухой лед. Юпитер — газовый гигант, ядро которого состоит из водорода под таким огромным давлением, что он переходит в металлическую форму; внутри него, возможно, есть каменное ядро, которое «мало» по сравнению с целым Юпитером, но все же в три раза больше Земли по диаметру. У Сатурна есть кольца — правда, у Юпитера, Урана и Нептуна они тоже есть, но выглядят далеко не так эффектно. Уран носит мантию из замерзшего метана и аммиака, а его ось наклонена так сильно, что планета вращается слегка вверх ногами. Нептун похож на Уран, но без нелепого наклона оси. Плутон, как мы уже говорили, — просто безумная планета. Хотя у нас и нет более-менее точных данных о его размере и массе, но его точно можно назвать лилипутом в стране газовых гигантов.

Да… все это должна объяснить теория происхождения Солнечной системы. Было куда проще, когда мы считали, что есть только шесть планет, Луна и Солнце — вот и вся Солнечная система. Что же касается создания Солнечной системы неким сверхъестественным существом, то с какой стати уважающий себя создатель станет настолько усложнять свое творение?

Она сама стала такой сложной — вот в чем дело. Теперь мы считаем, что Солнечная система возникла как единое целое из довольно сложных компонентов. Но потребовалось время, чтобы дойти до этого.

Первая теория, объясняющая возникновение планет, которая по современным меркам звучит хоть сколько-нибудь правдоподобно, была сформулирована известным немецким философом Иммануилом Кантом около 250 лет назад. Кант считал, что все началось с огромного облака космической материи — большие камни, маленькие камни, пыль, газ — части облака сблизились под действием сил притяжения и стали единым целым.

Примерно 40 лет спустя французский математик Пьер-Симон де Лаплас разработал альтернативную и невероятно изящную теорию; правда у нее был один недостаток — она не работала на практике. Лаплас пришел к выводу, что Солнце образовалось раньше планет, возможно, в результате процесса притяжения, который описал Кант. Однако то древнее Солнце было намного больше нашего, так как не сформировалось не полностью — в результате граница его атмосферы находилась за пределами орбиты Плутона. Подобно волшебникам Незримого Университета, Лаплас считал Солнце огромной топкой, которая постепенно сжигала свое топливо. Когда Солнце повзрослело, оно остыло. Остывающий газ сжимается, в результате Солнце стало меньше.

Теперь в дело вступает одна характерная черта движущихся тел, следующая из другого закона Ньютона, закона движения. Вращающееся тело обладает так называемым «моментом вращения», который зависит от массы тела, скорости вращения и удаленности это массы от центра. Согласно Ньютону, вращательный момент сохраняется, то есть он может перераспределяться, но не может исчезнуть или появиться из ниоткуда. Если вращающееся тело прижмется к оси вращения, а скорость вращения останется прежней, угловой момент будет потерян, следовательно, скорость вращения должна возрасти, чтобы эту потерю компенсировать. Именно так фигуристы исполняют быстрое вращение: они начинают вращаться медленно, вытянув руки в стороны, а затем прижимаю руки к телу. Помимо этого, вращающееся тело испытывает действие центробежной силы, которая стремится отбросить его от центра.

Лаплас задался вопросом, может ли центробежная сила, действующая на вращающееся облако газа оторвать от него газовый пояс в районе экватора. Он рассчитал, что это случится, если сила притяжения, удерживающая пояс у центра будет равна центробежной силе, стремящейся его отделить. Этот процесс будет повторяться несколько раз по мере сжатия газа — в результате Солнце, уменьшаясь в размерах, окружало себя кольцами материи. Все эти кольца оказались в одной и той же плоскости, проходящей через экватор Солнца. Если предположить, что каждое кольцо сжалось в единый объект, то мы получим… планеты!

Теория Лапласа, в отличие от теории Канта, объяснила тот факт, что все планеты находятся примерно в одной плоскости и вращаются вокруг Солнца в том же направлении, в котором Солнце вращается вокруг собственной оси. В дополнение это также объясняло движение спутников, поскольку аналогичный процесс мог иметь место при сжатии колец в планеты. Несложно объединить преимущества, которые дают оба объяснения, в одну теорию. Такая теория устраивала ученых на протяжении последующего столетия. Однако постепенно стало понятно, что наша Солнечная система не настолько дисциплинирована, как считали Кант и Лаплас. Орбиты астероидов беспорядочны, а некоторые спутники вращаются в противоположную сторону. Солнце обладает 99 % массы всей Солнечной системы, однако 99 % ее вращательного момента заключено в планетах: либо Солнце вращается слишком медленно, либо планеты вращаются слишком быстро.

К началу двадцатого века астрономы уже не могли мириться с этими недостатками теории Лапласа. Некоторые ученые выдвинули идею о происхождении Солнечной системы в результате близкого контакта двух звезд. Когда две звезды пролетели близко друг от друга, гравитационное притяжение одной из них вытянуло из другой сигарообразный сгусток материи, который впоследствии образовал планеты. Преимущество сигарообразной формы состояло в том, что она узкая на концах и широкая в середине — точно так же, как и планеты, близкие к Солнцу или, наоборот, удаленные от него, как Плутон, маленькие, а планеты в середине, например, Юпитер и Сатурн, — большие. Правда, никто не мог сказать, почему же сгусток должен иметь форму сигары.

Важное следствие этой теории состояло в том, что солнечные системы — это редкое явление, поскольку звезды по большей части удалены друг от друга и нечасто контактирую достаточно близко, чтобы «выкурить одну сигару на двоих». Если вы из числа тех людей, которых согревает мысль о нашей уникальности во Вселенной, то подобная теория будет как нельзя кстати: если планеты редки, то населенные планеты встречаются еще реже. Если же вы считаете, что Земля, как и ее жизненные формы, не является чем-то из ряда вон, то теория о космической сигаре будет только мешать вашей фантазии.

К середине двадцатого века сигарообразная теория стала еще менее правдоподобной, чем теория Канта-Лапласа. Если вырвать из атмосферы звезды массу горячего газа, она не превратится в планеты, а рассеется по бескрайнему межзвездному пространству, как капля чернил в яростном океане. Однако к тому моменту астрономы намного лучше представляли себе процесс образования звезды, поэтому стало ясно, что этот же процесс должен отвечать и за формирование планет. Солнечная система — это не Солнце, которое впоследствии обзавелось крошечными компаньонами, она образуется как единое целое с самого начала. Все начинается с диска, формы, которая в нашей Вселенной (насколько нам известно) больше всего похожа на Плоский Мир. Изначально диск представляет собой облако, но в конечном счете превращается во множество шаров (третье правило Тупса).

До того, как сформировался диск, Солнечная система и само Солнце были частью облака межзвездного газа и пыли. Случайные колебания привели к сжатию пылевого облака — все частицы устремились примерно (не точно) в одну центральную точку. Все, что необходимо для такого сжатия — это концентрация материи в одной области, которая за счет гравитации притягивает к себе еще больше материи: случайные колебания способны образовать такую область, если дать им достаточно времени. Но как только процесс начался, он протекает на удивление быстро и занимает около десяти миллионов лет. Поначалу сжимающееся облако имеет сферическую форму. Однако оно движется по кругу вместе с галактикой, поэтому его внешний край (по отношению к центру галактики) движется медленнее внутреннего. Закон сохранения вращательного момент говорит нам, что по мере сжатия облако начинает вращаться, и чем сильнее оно сжимается, тем выше скорость вращения. По мере ускорения облако сплющивается и становится диском.

Более точные вычисления показывают, что вблизи центра диск принимает форму плотного сгустка, в котором оказывается большая часть материи. Сгусток продолжает уплотняться, энергия гравитационного поля переходит в тепло, и температура быстро поднимается. Когда она становится достаточно высокой, начинаются ядерные реакции — это значит, что сгусток стал звездой. Тем временем частицы диска, как и представлял себе Кант, испытывают случайные соударения и слипаются вместе — тоже не слишком упорядоченно. Некоторые скопления отбрасываются на крутые эксцентрические орбиты или выпадают из плоскости диска. Большинство же ведет себя более прилично и превращается в нормальные планеты. Тот же процесс, происходящий в миниатюре, может приводить к образованию спутников у большинства планет.

Химию планет это тоже объясняет. Планеты, возникшие рядом с Солнцем, нагреваются очень сильно — настолько сильно, что вода на них не может существовать в твердом виде. Дальше от Солнца — примерно на орбите Юпитера (для облака, подходящего по размеру для создания Солнца и Солнечной системы) — вода замерзает, образуя лед. Это различие играет важную роль в химическом составе планет, общую картину которого мы можем понять, обратив внимание всего на три элемента: водород, кислород и кремний. Водород и кислород — это самые распространенные во Вселенной элементы (не считая гелия, но он в химические реакции не вступает). Кремний встречается реже, но его все равно довольно много. При соединении кремния с кислородом образуются силикаты — это и есть камни. Однако даже если весь кремний будет связан с кислородом, 96 % кислорода все еще существует в свободном виде, поэтому он соединяется с водородом, образуя воду. Количество водорода в тысячи раз превышает количество кислорода, поэтому практически весь кислород, который не был потрачен на камни, будет связан в виде воды. Преобладающим веществом в диске становится вода.

Рядом со звездой вода находится в жидком или газообразном состоянии, однако на расстояниях, сравнимых с орбитой Юпитера, она существует в виде льда. Планета, которая образуется в области, где есть лед, может набрать значительную массу в виде твердых частиц. Поэтому планеты в этой области большие и покрыты льдом (по крайней мере, поначалу). А планеты рядом со звездой меньше и состоят в основном из камня. Однако теперь «большие парни» могут использовать свою массу, чтобы стать еще больше. Любой объект, который по массе превосходит Землю хотя бы в десять раз, способен притянуть и удержать два наиболее распространенных элемента диска: водород и гелий. В итоге большие шары набирают дополнительную массу, втягивая в себя эти газы. Кроме того, они способны удержать метан и аммиак, которые рядом со звездой становятся летучими газами.

Это теория объясняет очень многое. Она в основном правильно отражает все характерные особенности Солнечной системы. Она допускает возможность странного противоположного вращения — в редких случаях. Она согласуется с наблюдениями за сжимающимися газовыми облаками в отдаленных областях космоса. Возможно, она не идеальна, и для объяснения странностей вроде Плутона требуются особые поправки, но наиболее важные моменты она объясняет достаточно четко.

Скорее всего, огромное число планет существуют без центральной звезды. В 2000 году группа под руководством Рафаэля Рэболо обнаружила большие изолированные планеты. Обзор тел, замеченных в кластере Сигма Ориона, показывает: чем они меньше, тем больше их количество. Если это правило выполняется и для объектов размера Земли (которые слишком малы, чтобы их можно было обнаружить современными методами), то «изолированные планеты» должны встречаться в галактике на каждом шагу. К примеру, в пределах 30 световых лет от Земли их могут быть сотни. Однако если поблизости нет звезды, увидеть их непосредственно нельзя. Без звезды нет мерцающего света, нельзя увидеть затемнение, когда ее закрывает проходящая мимо планета, а сами по себе планеты излучают только отражение света отдаленных звезд, который слишком слаб, чтобы мы могли увидеть его с Земли. Общепринятая теория образования планет, в которой звезда возникает вместе со своей солнечно системой, к таким мирам неприменима. Маленькие облака газа не обладают достаточно массой, чтобы процесс гравитационного сжатия протекал должным образом. Тем не менее, магнитные явления могут привести к разрыву сжимающегося газового облака вокруг звезды и его отторжению еще до того, как оно разделится на планеты. Возможно также, что эти планеты возникли обычным способом, но впоследствии покинули свои солнечные системы.

Будущее Солнечной системы представляет не меньший интерес, чем ее прошлое. Солнечная система, основанная на идеях Ньютона и его современников, по большей части представляла собой заводной механизм — некую небесную машину, которая, будучи однажды приведена в движение, продолжит весело тикать до бесконечности, следуя простым математическим правилам. В те времена даже строили небесные машины, или планетарии, с множеством шестеренок, бронзовыми планетами и лунами из слоновой кости, которые приводились в движение поворотом рукоятки.

Теперь мы знаем, что космический механизм может давать сбои. Это случится не скоро, но рано или поздно в Солнечной системе могут произойти заметные изменения. Ключевой причиной здесь является хаос — хаос в том смысле, который вкладывает в него «теория хаоса» (со всеми этими причудливыми разноцветными «фракталами») — быстро развивающаяся область математики, которая проникает во все остальные науки. Хаос говорит нам, что простые правила не всегда ведут к простому поведению — Думминг Тупс и остальные волшебники как раз стоят на пороге этого открытия. Более того, простые правила могут в итоге породить явления, которые содержат в себе элементы случайности. Хаотические системы в начале ведут себя предсказуемо, но стоит пересечь «горизонт предсказаний», как прогнозы становятся бесполезными. Погода хаотична — ее горизонт предсказаний составляет около четырех дней. Солнечная система, как там теперь известно, тоже хаотична, и ее горизонт находится в десяти миллионах лет от нас. Например, мы не можем с уверенностью сказать, с какой стороны от Солнца будет находиться Плутон через сто миллионов лет. Он будет находиться на той же самой орбите, но его положение по отношению к этой орбите будет совершенно непредсказуемым.

Мы знаем это, благодаря математическим расчетам, частично основанным на планетарных моделях, только не механических, а «цифровых» — это специализированные компьютеры, способные моделировать небесные машины с высокой скоростью. Цифровой планетарий был разработан исследовательской группой Джэка Уисдома, который параллельно со своим конкурентом, Джэком Ласкаром, пытался расширить наши познания о будущем Солнечной системы. Несмотря на то, что в перспективе хаотическая система непредсказуема, можно сделать несколько прогнозов и выявить в них общие черты. Согласно математическим выкладкам, этим результатам вполне можно доверять.

Один из самых неожиданных результатов говорит о том, что Солнечная система в будущем потеряет одну из планет. Примерно через миллиард лет Меркурий удалится от Солнца настолько, что пересечет орбиту Венеры. В результате близкого контакта между двумя планетами одна из них, а, может быть, и обе, будет отброшена и покинет Солнечную систему — если конечно не столкнется с чем-нибудь по пути, что маловероятно, но все же возможно. Может быть, это будет Земля. Или же Венера вовлечет нашу планету в своеобразный космический танец, в результате чего выброшенной из Солнечной системы окажется Земля. Подробности этого события предсказать нельзя, но в целом подобный сценарий весьма вероятен.

Все это говорит о том, что наше представление о Солнечной системе оказывается неверным. По человеческим меркам она устроена очень просто и практически не меняется со временем. В то же время в масштабе сотен миллионов лет жизнь Солнечной системы наполнена волнующими и драматическими событиями: планеты, кружась вокруг друг друга, с ревом проносятся через космическое пространство, сбивая соседей с орбит и вовлекая их в безумный танец гравитации.

Эта картина напоминает события, описанные в книге Иммануила Великовского «Столкновение миров» (1950 год). По его мнению, Юпитер породил гигантскую комету, которая дважды прошла рядом с Землей, оказалась вовлечена в роман с Марсом (в результате которого на свет появилось несколько комет поменьше) и, наконец, превратившись в Венеру, ушла на покой. Во время своего путешествия она стала причиной ряда странных явлений, которые легли в основу Библейских историй. Великовский был прав в одном: орбиты планет со временем могут меняться. Правда, в остальном он по большей части заблуждался.

Есть ли у отдаленных звезд свои солнечные системы, или же мы уникальны? До недавнего времени этот вопрос вызывал множество споров, но убедительных доказательств не было. Большинство ученых были готовы поставить на то, что другие солнечные системы существуют, поскольку процесс сжатия пылевого облака может свободно протекать везде, где есть космическая пыль. В одной только нашей галактике существуют миллиарды звезд, не говоря уже о миллиардах миллиардов во всей остальной Вселенной, и все они когда-то были межзвездной пылью. Но это лишь косвенное доказательство. Теперь же ситуация значительно прояснилась. Как часто бывает, в этой истории присутствует, по крайней мере, одна ненастоящая звезда и критический пересмотр доказательств, которые поначалу выглядели вполне убедительными.

В 1967 году аспирантка Кембриджского Университета Джослин Белл работала над диссертацией под руководством Энтони Хьюиша. Их специализацией была радиоастрономия. Подобно свету, радиоволны — это разновидность электромагнитного излучения и так же, как и свет, они излучаются звездами. Такие радиоволны можно обнаружить с помощью параболических антенн (они похожи на современные тарелки спутникового телевидения), неудачно названных «радиотелескопами», хотя принципы их работы отличаются от обыкновенных оптических телескопов. Если посмотреть на небо в радиоволновом диапазоне электромагнитного спектра, можно «увидеть» то, что незаметно в обычном «видимом» свете. В этот нет ничего удивительного: снайперы могут «видеть в темноте», используя инфракрасные волны для обнаружения предметов по их тепловому излучению. Технология в то время была не так развита, и для записи радиосигналов использовались длинные бумажные рулоны, на которых самописцы обычными чернилами рисовали волнообразные кривые. Задача Белл состояла в том, чтобы искать в этих записях что-нибудь интересное, внимательно изучая примерно по 400 футов (133 метра — прим. пер.) записей в неделю. Она обнаружила странный сигнал, пульсирующий с частотой около 30 раз в секунду. Хьюиш отнесся к этому скептически, считая, что эффект был вызван измерительными инструментами, однако Белл была уверена в подлинности сигнала. Она просмотрела три мили (5 км — прим. пер.) более ранних записей и нашла несколько примеров того же самого сигнала, подтвердив свою правоту. Что-то там, в небе, излучало радиоволны на манер эха от свистка. Этот пульсирующий звездообразный объект получил название «пульсар».

Откуда могли взяться эти странные сигналы? Некоторые люди считали, что эти радиосигналы принадлежат инопланетной цивилизации, однако все попытки расшифровать инопланетный аналог «Шоу Джерри Спрингера» окончились неудачей (возможно, это и к лучшему). Никакой структуры, характерной для сообщений, в этих сигналах заметно не было. На самом деле, наши современные представления о пульсарах звучат еще более странно, чем телепрограммы инопланетян. Считается, что пульсары — это нейтронные звезды, материя которых находится в вырожденном состоянии и содержит только нейтроны. Диаметр такой звезды составляет всего-навсего 12 миль (20 км).

Напомним, что нейтронные звезды имеют огромную плотность и образуются, когда звезда большего размера подвергается гравитационному коллапсу. Исходная звезда, как мы уже видели, должна вращаться, поэтому в силу сохранения вращательного момента нейтронные звезда будет вращаться намного быстрее. Обычно ее скорость вращения достигает 30 оборотов в секунду. Для звезды это довольно приличная скорость. Только очень маленькая звезда, вроде нейтронной, может вращаться с такой скоростью. В случае звезды обычного размера это привело бы к тому, что ее поверхность двигалась быстрее света — Эйнштейну бы такое не понравилось (Скорее всего, звезду просто разорвало бы на части даже при намного меньшей скорости вращения). Однако нейтронная звезда маленькая, а ее вращательный момент сравнительно велик, поэтому сделать 30 оборотов в секунду для нее не проблема.

В качестве примера можно провести аналогию с Землей. Как и пульсар, она вращается вокруг своей оси и обладает магнитным полем. У магнитного поля тоже есть ось, но она отличается от оси вращения — по этой причине магнитные полюса не совпадают с географическими. Точно так же и магнитный полюс пульсара может отличаться от его истинного полюса. И если это действительно так, то магнитная ось делает по 30 оборотов в секунду. Быстро вращающееся магнитное поле испускает так называемое «синхротронное излучение» в виде двух узких пучков, направленных вдоль магнитной оси. Иначе говоря, нейтронная звезда излучает двойной пучок радиоволн, как вращающийся фонарь на верхушке маяка. Если бы мы могли посмотреть на нейтронную звезду в радиоволновом диапазоне, то сначала бы увидели яркую вспышку, когда луч направлен на нас, а затем — практически пустоту, пока луч не вернется обратно. Каждую секунду происходит 30 таких вспышек. Именно это и обнаружила Белл.

Привычные для нас живые существа вряд ли бы захотели жить рядом с пульсаром. Синхротронное излучение занимает широкую часть спектра, от видимого света до рентгеновских лучей, а последние представляют серьезную опасность для большинства известных нам существ. Впрочем, астрономы никогда всерьез не рассматривали возможность существования планет рядом с пульсаром. Если большая звезда сжимается до невероятно плотной нейтронной звезды, она наверняка захватит с собой все, что находится поблизости. Так ведь?

Может, и нет. В 1991 году Мэттью Бейлз сообщил об обнаружении планеты с массой, равной массе Урана, вращающейся вокруг пульсара PSR 1829–10 на расстоянии, близком к расстоянию между Солнцем и Венерой. Известные нам пульсары находятся слишком далеко, чтобы мы могли непосредственно увидеть их планеты. На самом деле, даже ближайшие к нам звезды все равно слишком далеки, чтобы мы могли увидеть их планеты. Однако можно отличить звезду с планетами, наблюдая за ее мерцанием по ходу движения. Звезды не висят в космосе неподвижно — обычно они движутся в каком-то определенном направлении, предположительно в результате гравитационного притяжения со стороны остальной Вселенной, которая достаточно неоднородна, чтобы притягивать различные звезды в различных направлениях. Большая часть звезд движется практически по прямой линии. Однако звезда с планетами похожа на танцующую пару. По мере вращения планет, звезда колеблется из стороны в сторону. Если один партнер большой и тяжелый, а другой — легкий как перышко, то второй может крутиться вокруг первого, практически не двигая его с места. Если же оба весят одинаково, то они вращаются вокруг общего центра. Наблюдая за формой колебаний, можно оценить массу планет, окружающих звезду, и их расстояние до нее.

Эта методика впервые доказала свою применимость после открытия двойных звезд, в которых вторым партнером является другая звезда, и колебания выражены намного сильнее, потому что звезды значительно превосходят планеты по массе. По мере совершенствования измерительных инструментов, появилась возможность регистрировать даже незначительные отклонения и, значит, обнаружить самых маленьких партнеров звезды. Бейлз сообщил, что партнер пульсара PSR 1829–10 имеет массу, характерную для планеты. Он не мог наблюдать сами колебания, но заметил небольшие временные отклонения импульсов в сигнале, который излучает пульсар. Единственный факт, вызывавший недоумение, касался периода вращения планеты: он составлял ровно шесть Земных месяцев. Похоже на совпадение. Вскоре оказалось, что предполагаемые колебания были вызваны не планетой, вращающейся вокруг пульсара, а планетой, находящейся намного ближе — самой Землей. Колебания были связаны с оборудованием на нашей стороне, а не на стороне пульсара.