Помоги проекту - поделись книгой:
В течение пяти последовавших веков наблюдения за окружающим миром становились все точнее и точнее – как и доступный математикам и физикам научный аппарат. Мистико-философское обоснование тех или иных природных явлений уступило место применению более простых и общих законов. В то же время наши познания о составе и устройстве Вселенной все больше обогащались, все сильнее ширились представления о невероятном размахе и разнообразии явлений, которые до этого таились от нас или в глубине веков, или из-за неуловимости своих признаков. Все больше философов и ученых соглашались с мыслью о том, что звезды не просто очень далеки от нас, но и рассеяны в пространстве колоссального объема. А крепнущее ощущение огромности мироздания заставило лучшие умы вернуться к представлениям о бесконечном космосе, выдвинутом еще древнегреческими атомистами.
Научное представление о нашей роли и значении в мироздании также претерпевало изменения с самых разных сторон. Вскоре после Ньютона голландский ученый Христиан Гюйгенс[27] изложил свои соображения о возможности внеземной жизни – он сделал это перед самой смертью, в 1695 году. Гюйгенс был убежден во «множественности миров» и, наблюдая в телескоп планеты и даже спутники Юпитера и Сатурна, не сомневался, что видит перед собою изобильные водой, гостеприимные угодья. Ему представлялось, что жизнь, подобная земной, неизбежно должна зародиться повсюду. Разумеется, такое представление разделяли далеко не все, и вспыхнули жаркие споры о нашем месте среди звезд.
В это же время разгорелись споры и по другому вопросу – бурные и на удивление недооцененные научные дебаты[28], начавшиеся на рубеже XVII и XVIII веков и завершившиеся лишь в начале семидесятых годов ХХ века. Благодаря фундаментальным открытиям в физике, которые сделали Кеплер, Галилей, Ньютон, Лаплас и другие ученые, стало ясно, что наука должна тщательно изучить происхождение Солнечной системы.
Откуда взялись Солнце и планеты, если они возникли не по воле Божьей, а в результате действия законов природы? Как я вскоре покажу, ответ на этот вопрос получился весьма неожиданным и удивительным образом дополняет более современные споры о нашем происхождении и значении. Однако прежде нам следует вернуться в настоящее и посмотреть, как сейчас развивается краткая история представлений о космосе.
К концу XIX века наши представления о Вселенной претерпели серьезные изменения и охватили куда более обширную территорию. Стало уже общепринятым, что звезды невероятно далеки от Солнца, – астрономы подтвердили этот факт, добившись, наконец, успеха в измерении едва заметных параллаксов, вызванных годичным перемещением Земли в пространстве. Кроме того, в нашей Солнечной системе открыли новые планеты – от Урана и Нептуна, таящихся в темных глубинах космоса, до космических тел меньшего размера, однако значительной массы, например, Цереры и Весты[29], расположенных сразу за орбитой Марса.
А исследования спектра космического света начали приоткрывать завесу тайны над химическим составом внеземных объектов, в том числе над составом Солнца, и в результате, в частности, был открыт гелий[30].
Однако оставались без ответа другие важнейшие вопросы: имеет ли Вселенная пределы в пространстве и даже во времени? Ограничивается ли она россыпью звезд, которую мы именуем Млечным Путем, или другие маленькие туманные пятнышки, например, Андромеда, представляют собой своего рода «островные Вселенные» – другие галактики?
В первые три десятилетия ХХ века произошел настоящий переворот в науке и технике – человечество совершило череду сенсационных открытий. Историю этой научной революции пересказывали уже миллион раз: теория относительности Альберта Эйнштейна, измерение подлинных масштабов космоса и понимание природы галактик, зарождение и развитие квантовой механики. Все это породило радикально новые представления о природе, которые позволили объединить свойства и огромного, и микроскопического, и быстрого, и высокоэнергичного – и увидеть изнанку самой реальности. Однако эти открытия неизбежно вошли в противоречие с общепринятыми представлениями о нашем месте в мироздании – и опровергли их.
Из гелиоцентрической модели Коперника следовало, что Вселенная должна выглядеть более или менее одинаково независимо от того, на какой планете стоишь. Очевидное обобщение гласит, что вся Вселенная должна выглядеть более или менее одинаково независимо от того, где находится наблюдатель – в нашей Солнечной системе или в какой-то другой, в нашей Галактике или в десятках миллионов световых лет от нас. Примерно после 1915 года для Эйнштейна это предположение стало вполне приемлемым с философской точки зрения и позволило применить его общую теорию относительности к Вселенной в целом, что привело к появлению так называемого
Здесь нам придется прибегнуть к несколько более ученым словам: согласно этому принципу Вселенная
Кроме того, нужно было предположить, что Вселенная
Впервые этот космологический принцип совместили с идеями Коперника в начале 50-х годов ХХ века, когда знаменитый физик австрийского происхождения Герман Бонди[32] применил словосочетание «космологический принцип Коперника» при обсуждении космологической модели под названием «теория стационарной Вселенной» (впоследствии было показано, что модель эта ошибочна).
Как следует уже из названия, теория стационарной Вселенной предполагает, что Вселенная вечна и не имеет ни начала, ни конца. Чтобы сделать эту модель более удобоваримой, Бонди провозгласил еще более строгий принцип: Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях для любого наблюдателя не просто в любом месте, но и в любой момент. Хотя теперь мы понимаем, что Вселенная наша отнюдь не стационарна, космологический принцип Коперника подкрепил общую идею, что наше место в космосе совершенно заурядно, в нем нет ничего выдающегося – ни в пространстве, ни во времени.
В середине ХХ века многие отрасли науки – от космологии до микробиологии и генетики – прогрессировали семимильными шагами, появилось несколько поколений необычайно авторитетных ученых. Однако становилось все очевиднее, что сама Вселенная эволюционирует, что она очень разнообразна, – и сразу несколько человек независимо отметили некоторые странные совпадения в значениях фундаментальных физических постоянных. Речь идет о числах, которые описывают, например, силу гравитации или массу субатомных частиц, а в особенности – оценивают возраст космоса. Между определенными сочетаниями этих чисел возникли неожиданные соотношения. Скажем, отношение гравитационной и электрической сил, в которое входят константы, описывающие силу гравитации, и массы и заряды электронов и протонов, примерно равно 10. Это число удивительно напоминает нынешнюю оценку возраста Вселенной, если выразить ее в атомных единицах времени (одна такая единица примерно равна 2´1039–17 с[33]) – первым на это указал физик Поль Дирак[34]. Но как же эти незыблемые константы связаны с возрастом Вселенной
Последнее и решающее доказательство, что возраст Вселенной конечен, было получено в 1965 году, когда открыли всепроникающее микроволновое излучение, начало которому было положено в момент рождения космоса: это излучение – реликт высочайших температур при Большом Взрыве[35]. Подобные следы совсем иной Вселенной, которая когда-то была необычайно плотной и высокоэнергичной, – это не просто ложка дегтя в бочке меда. Это целое ведро дегтя в бочке меда принципа заурядности. А особенно ситуация обострилась в 1973 году, когда физик австралийского происхождения Брэндон Картер опубликовал свои соображения.
Картер – физик-теоретик, сыгравший важнейшую роль в развитии современных представлений о физике черных дыр, – вдохновлялся в своих изысканиях интересом к проблеме совпадений констант, возникшим у целого ряда коллег, в том числе у Джона Уилера и молодого Стивена Хокинга. Поэтому он решил затеять научную дискуссию именно на юбилейной конференции в Кракове, устроенной в честь пятисотлетней годовщины со дня рождения Коперника. В своем докладе Картер высказал идеи, которые бродили в умах многих физиков, ломавших голову над этими бросавшимися в глаза совпадениями. Картер углубился в проблему, задавшись вопросом, насколько иной была бы Вселенная, если бы изменилось несколько фундаментальных ее качеств – например, соотношение фундаментальных сил, скрепляющих вещество.
Размышления над этим вопросом натолкнули Картера на интересный вывод, которым он и поделился со слушателями. Возможна, например, такая искаженная версия природы, при которой не образуются звезды, а поскольку химические элементы, из которых мы состоим, вырабатываются именно в звездах и поскольку именно мы наблюдаем происходящее во Вселенной, само это обстоятельство может говорить нам что-то о Вселенной, в которой мы живем. Иначе говоря, само наше существование что-то говорит нам о физическом устройстве Вселенной, то есть может статься, что наша роль важнее, чем мы думали. Подобный подход к изучению мироздания Картер назвал «антропным принципом» – а слово «антропный» означает «человеческий». На самом деле Картер имел в виду несколько другую мысль, поскольку наблюдателем во Вселенной может быть кто угодно, а не только человек. Но хотя в дальнейшем он предложил другой термин, более точный с научной точки зрения, в среде ученых закрепилось именно наименование «антропный».
Глубинный смысл такого подхода к миропониманию прекрасно передают слова самого Картера[36], произнесенные в тот день: «Коперник преподал нам весьма поучительный урок: нельзя считать аксиомой, что мы занимаем во Вселенной какое-то привилегированное центральное положение. К сожалению, налицо сильная и не всегда подсознательная склонность обобщать этот постулат до более сомнительной догмы, согласно которой наше положение вообще нельзя считать привилегированным ни в каком смысле». Идея здесь в том, что нельзя и невозможно игнорировать то обстоятельство, что для зарождения жизни и нашего существования потребовалось совпадение огромного множества природных феноменов.
К настоящему времени об антропном принципе написано множество книг и статей. Для многих физиков и философов он стал настоящей золотой жилой[37] – и зачастую слишком сложной и противоречивой темой для бесконечных бесед за коктейлями, в которых доводы замыкаются сами на себя, словно змей Уроборос, кусающий собственный хвост. Предлагались и крайне смелые формулировки принципа Картера, согласно которым Вселенная может существовать лишь при условии, что она породит разумную жизнь, способную ее наблюдать; лично я постараюсь держаться от этой идеи как можно дальше.
Однако идея антропного принципа имеет колоссальное значение: она заставляет нас бороться с некоторыми предрассудками в своем мировоззрении и изучать, какие искажения при наблюдениях над окружающим миром присущи нам от природы. Слишком углубляться в разнообразные следствия из антропного принципа я не стану, поскольку гораздо более практичные и понятные ответы на наши вопросы о собственной роли в мироздании можно получить куда более конвенциональным путем. Но поскольку антропный принцип входит в явное противоречие с принципом Коперника (точнее, с ортодоксальными представлениями о нашей посредственности), нам все же придется остановиться на некоторых его подробностях.
В наши дни антропные идеи всплывают по большей части в диспутах о так называемой «тонкой настройке Вселенной», где подробно исследуются совпадения в масштабах Вселенной, которые привели к появлению ученых, задающих подобные вопросы. Идея тонкой настройки примерно такова. Если подробно рассмотреть все множество фундаментальных качеств Вселенной, воплощенных в физических постоянных наподобие соотношения силы гравитации со всеми прочими силами, мы заметим, что, будь эти постоянные чуть-чуть иными, жизнь не зародилась бы.
Правда, на самом деле все несколько сложнее, и цепочка рассуждений примерно такова: при ином соотношении постоянных не существовали бы звезды и галактики, либо в них не вырабатывались бы тяжелые элементы вроде углерода, необходимые для биохимии. То есть целый набор первичных вселенских функций не смог бы задать условия для вторичных функций, от которых мы зависим. Это, разумеется, предполагает также, что жизнь обязательно должна быть похожа на нашу, однако и в самом деле трудно представить себе, как Вселенная, где есть только водород и гелий, породит структуры той сложности, какая свойственна нашей углеродной жизни.
Какие именно качества Вселенной можно считать самыми важными, понятно не сразу. Чтобы сузить диапазон вариантов, проще всего создать хитроумные математические сочетания различных фундаментальных постоянных, которые, в свою очередь, приведут к осязаемым природным явлениям. Ученые Бернард Карр и Мартин Рис[38] проделали это в 1979 году, а позднее, в 1999 году, Рис пересмотрел[39] эти идеи и вывел шесть величин, которые в нашей Вселенной должны были попасть в относительно узкий диапазон, чтобы она выглядела примерно так, как сейчас, и подходила для возникновение жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
Вот что это за величины.
• Отношение силы гравитации к электромагнитной силе.
• Доля материи, перерабатываемой в энергию при ядерной реакции превращения водорода в гелий.
• Полная плотность нормального (барионного) вещества во Вселенной.
• Энергетическая плотность квантовых возмущений вакуума (возможно, это и есть та самая темная энергия, которая ускоряет расширение нашей Вселенной).
• Размер крошечных неоднородностей в ранней Вселенной, которые затем выросли в структуры вроде галактик и их скоплений.
• И, наконец, количество пространственных измерений в нашей Вселенной.
Соблюсти все это непросто – и представляется, что шансов, что у какой-то зародившейся Вселенной случайно окажется весь нужный набор, крайне мало. Возможно, сейчас, читая эти строки, вы думаете: «Однако, если было бы иначе, нас бы тут не было и некому было бы об этом думать – мы должны существовать именно в такой Вселенной, вот и все!» Совершенно верно. Но если бы это была единственная Вселенная, если бы ни до, ни после нее не было совсем ничего (что бы это ни значило), это заставило бы задать неловкий вопрос: почему вышло так, а не иначе?
Пожалуй, самый симпатичный ответ на этот вопрос состоит в том, что наша Вселенная всего лишь одна из практически неисчислимого множества возможных Вселенных. Это уникальный пример реальности определенного типа, отделенный временем и пространством – а может быть, измерением, – от сонма иных. Пожалуй, слово «симпатичный» звучит здесь прямо-таки смешно: я только что выдвинул гипотезу об устройстве мироздания, которая вам может показаться бездоказательной. Однако на данный момент теория множественной Вселенной[40] – лидер в гонке за самую глубокую истину в науке. И когда Брэндон Картер предложил свой антропный принцип, он рассуждал примерно в том же ключе.
Не думаю, что кто-нибудь станет утверждать, будто у нас есть прямые доказательства существования множественной Вселенной, однако существует несколько убедительных теорий, которые прекрасно согласуются с этой идеей и к тому же обеспечивают ответы на другие вопросы фундаментальной физики частиц и космологии. Если теория множественной Вселенной верна, из нее может следовать, что проблемы тонкой настройки как таковой вообще не существует. Просто мы живем в одной из Вселенных, которая случайно оказалась «подходящей» для формирования галактик, звезд, тяжелых элементов и сложных молекул на основе углерода. Такое впечатление, что проблема, в сущности, чудесно решена, – и во многих отношениях так и было бы, если бы мы наверняка знали, что живем во множественной Вселенной.
Сложность с решением, основанным на теории множественной Вселенной, заключается в том, что эта теория отчасти мотивирована представлением о том, что наша Вселенная и в самом деле тонко настроена под зарождение жизни. Это решение основано на чисто антропных предпосылках, и по этим предпосылкам предполагается, что мы – единственные представители жизни на свете. Чтобы сформулировать эту теорию, не нужно привлекать никакую другую жизнь или разновидность жизни в каком-нибудь другом уголке мироздания. Это как строить всю философию науки на существовании какого-то особого необычного вида попугаев. Чего нам точно не хочется – так это в конце концов забрести в какой-то тупик. Так что стоит хорошенько разведать, что таится в этом направлении, поскольку мы еще не знаем, живем ли мы в части множественной Вселенной или нет, и поскольку ничего из вышеперечисленного не подводит нас ближе к ответу на вопрос о нашем вселенском значении или его отсутствии.
Думаю, что достаточно очень простых изменений точки зрения на Вселенную[41], и сразу станет понятно, как и почему некоторые аспекты тонкой настройки и антропной аргументации отвлекают нас от главного. Далее я познакомлю вас еще с несколькими подобными гипотезами, однако начнем мы с детского, на первый взгляд, вопроса, который позволит нам перейти к серьезным материям.
Представим на минуту, что толкование собственных наблюдений, которые предложил Галилей, было с радостью принято как величайшее достижение логики и технологии. Так что Галилея вовсе не забросали камнями (к счастью, лишь фигурально выражаясь), а сделали фаворитом церкви и властей XVII века. Согласно этой альтернативной истории, просвещенная элита пользуется этим случаем и запускает масштабную технологическую революцию, так как понимает, каковы экономические преимущества научно-технического прогресса.
Нежась в теплых лучах благодарности и покровительства, Галилей принимается строить сложные телескопы, которые позволяют ему стать первооткрывателем планет вокруг других звезд и подтвердить наличие биологических систем на многих из них. Славная фантазия, этакая альтернативная история науки, вся механика которой зиждется на воде и лошадиной силе, однако главное для нас – то, что она позволяет задаться вопросом, насколько изменился бы сегодняшний мир, если бы так и произошло на самом деле. Мы бы все эти столетия знали, что жизнь не ограничена нашей Землей, а может быть, даже выяснили бы, что где-то живут не только микробы или существа, с которыми невозможно наладить коммуникацию. Так или иначе, у нас уже был бы однозначный ответ на вопрос о том, насколько вероятно и насколько необычно в нашей Вселенной возникновение жизни в том виде, в каком мы ее знаем.
Теперь представим себе, что в этой параллельной реальности обнаруживается, что жизнь, похожая на земную, более или менее распространена. Она встречается довольно часто, однако все же не на всех подходящих планетах, и не настолько необычна, чтобы существовать лишь в отдельных галактиках, скупо разбросанных по просторам Вселенной. Как тогда быть с доводами о тонкой настройке, укорененными в антропных космологических представлениях? Прежде всего, в этом случае подобные вопросы, скорее всего, не пришли бы нам в голову. Это будто интересоваться, почему в мире именно столько видов улиток. Но даже если бы мы задали этот вопрос, в такой гипотетической реальности проблема настройки стояла бы не столь остро.
Было бы всего-навсего понятно, что эта Вселенная подходит для зарождения жизни, однако это не вопрос особого космического предназначения живых существ – просто в первобытном бульоне есть относительно плодородный участок, в котором иногда случайно зарождается что-то дельное. Разумеется, ответ может лежать в широком диапазоне между двумя крайностями: на одном его конце – жизнь, которая представляет собой столь редкостную диковину, что за 14 миллиардов лет она зародилась всего один раз, на другом – жизнь, которая кишмя кишит во Вселенной и заполонила всевозможными своими разновидностями все планетные системы.
В первом случае мы едва ли сочли бы, что эта Вселенная хорошо подходит для зарождения жизни, а очевидное совпадение физических параметров с условиями, необходимыми для ее появления, показалось бы нам просто жестокой шуткой. А во втором случае решили бы, что жизнь просто очень трудно искоренить. Может быть, мы даже задались бы вопросом, возможен ли такой набор физических законов (и представить себе трудно!), при котором зарождение жизни исключено.
Шучу, конечно; однако в каждой шутке есть доля правды, и здесь нужно подчеркнуть два очень важных соображения. Первое тривиально и состоит в том, что вопросы, которыми мы задаемся, – сами по себе прямая функция того, что нам уже удалось пронаблюдать в своем окружении. Второе более существенно: ведь мы, в отличие от обитателей той Земли с альтернативной астрономической историей, которую я выдумал, пока не знаем, какой из вышеизложенных сценариев разыгрывается во Вселенной. А пока не узнаем, ни тонкая настройка, ни антропный принцип не особенно помогут нам определить собственный статус.
Особенно это верно, если считать, что тонкая настройка однозначно определяет, быть нам или не быть. А между тем возможно, что существует проблема «грубой настройки», а тонкая настройка – это всего лишь один из заключенных в ней частных случаев. Я имею в виду, что в моем вымышленном примере вопрос, подходит ли Вселенная для возникновения жизни, не сводится к «все или ничего». Ответ на него лежит в некотором диапазоне фертильности и вероятности. В сущности, я считаю, что в антропной аргументации заложено предположение, что жизнь слаба и капризна: ей нужно, чтобы все сложилось идеально, а иначе она не зародится.
Однако обильные и яркие палеонтологические свидетельства говорят нам, что жесткий естественный отбор на нашей родной Земле позволил жизни самой осуществлять тонкую настройку[42] к окружающей среде. И жизнь как-то пробила себе дорогу благодаря обилию разнообразных сложных химических веществ и жизненно важных элементов, а также различных источников энергии. Да, конечно, все эти обстоятельства определяются фундаментальными законами нашей Вселенной. Однако жизнь на Земле стала настолько разнообразной, что может задействовать целый ряд вторичных биохимических стратегий, не полагаясь на какую-то одну.
То, что жизни для зарождения и сохранения нужна не просто приблизительно подходящая, «черновая» среда, не так уж очевидно. Так что подлинная космологическая тонкая подстройка должна сводиться скорее к созданию обстановки, в которой жизни относительно легко возникнуть, – и я пока не стану проводить различий между разумной и «просто» жизнью, поскольку жизнь в любой ее форме отнюдь не проста.
Такая точка зрения не противоречит исследованиям совпадений физических постоянных и других величин, в число которых входит, в частности, соотношение массы и энергии во Вселенной. В большинстве подобных случаев есть некоторый простор для маневра, и это можно показать на примере выработки химических элементов в результате ядерного синтеза в недрах больших звезд.
В первой половине ХХ века ученые обнаружили, что условия в недрах звезд обеспечивают синтез атомных ядер, а их мощная энергия позволяет выковывать все более и более тяжелые элементы. Однако разобраться в собственно механизме звездного нуклеосинтеза оказалось непросто, и в начале 1950-х годов британский физик Фред Хойл[43] понял, что с выработкой углерода возникают некоторые сложности. В то время едва зародившиеся теории звездного нуклеосинтеза предполагали, что в звездах вырабатывается относительно мало углерода. Однако Хойл заметил, что поскольку мы созданы из молекул, содержащих углерод, значит, во Вселенной должен быть способ генерировать его в изобилии. Это загадочное противоречие подтолкнуло Хойла к открытию процесса синтеза углерода.
Хойл обнаружил, что углерод формируется во Вселенной в достаточном количестве благодаря одному интересному явлению. Энергия, которая возникает на одной из стадий процесса, когда в недрах звезд сливаются три ядра гелия, почти точно совпадает с энергией ядра углерода в возбужденном состоянии – естественного продукта этого слияния. Это соответствие приводит к возникновению так называемого ядерного резонанса – гармонизации энергетических состояний, которое мощно подхлестывает производительность ядерной реакции: потому-то и получается, что звезды создают очень много углерода, а вовсе не крошечное его количество.
Долгое время ядерный резонанс считался одним из самых сильных доводов[44] в защиту антропного принципа: существование углерода и жизни, основанной на углероде, само по себе предполагает наличие этого особого процесса в звездах. Да, это так, но лишь в определенной степени: дьявол, как всегда, кроется в мелочах. Теперь мы знаем, что для производства углерода не обязательно, чтобы ядерные энергии совпадали так уж точно: есть определенный простор для маневра, так что тонкая настройка, оказывается, не такая уж и тонкая[45]. То же самое можно сказать о многих параметрах тонкой подстройки. Да, все сложилось удачно, но даже если бы некоторые величины были слегка иными, условия для возникновения жизни в том виде, в каком мы ее знаем, все равно оказались бы подходящими.
В этой книге я постараюсь показать, что концепция простора для маневра на самом деле гораздо глубже. Если когда-нибудь мы сумеем точно измерить, насколько Вселенная склонна порождать жизнь, то есть оценим производительность или плотность возникновения жизни в каждом участке космоса, то получим новый инструмент для измерения фундаментальных свойств природы и предсказания возникновения жизни в соответствии с этими фундаментальными свойствами.
Из этого не следует, что жизнь обязательно «избранная» – это скользкая дорожка[46]: нет, просто жизнь – превосходный пример очень сложного природного явления, не исключено, что это самое сложное природное явление во Вселенной, хитроумно и затейливо связанное со многими ключевыми особенностями физических законов Вселенной. Жизнь как таковая – природная лакмусовая бумажка для испытания свойств Вселенной, пробный камень для детального изучения взаимодействия между отдельными характеристиками в тех случаях, когда возможны самые разные отклонения и сочетания.
Это не просто попытка переформулировать антропную аргументацию. В сущности, эта аргументация утверждает, что можно сделать определенные предсказания по поводу Вселенной на основании самого факта возникновения жизни. Я же хочу предложить лишь способ изучить, как взять свойства Вселенной и предсказать частотность жизни в ней, а следовательно, и оценить наше космическое значение. Примерно как предсказать исход выборов по результатам социологического опроса. К этой концепции мы еще вернемся.
Но вернемся ненадолго к анти-антропному варианту – к идее, укоренившейся в нашем сознании с тех самых пор, как мы узнали, что мы – не центр мироздания: мы занимаем во Вселенной ничем не примечательное, заурядное и непривилегированное положение. Так вот, дело в том, что и это представление, заключенное в принципе Коперника и составляющее суть современного научного метода, также не лишено серьезных недостатков.
Благодаря Копернику у нас появился своего рода комплекс. Идеи Коперника поразительно точно и ясно описали нашу Солнечную систему, и он помог нам вырваться из глубокой колеи кромешного провинциального самолюбования. Да и очевидные свидетельства нашей заурядности на диво убедительны (хотя и подрывают на корню все наши солипсистские и эгоистические тенденции), и к тому же благодаря принципу Коперника мы добились колоссального прогресса в понимании Вселенной и вокруг нас, и внутри нас. Однако из-за принципа Коперника происходит некоторая путаница.
Снова вернемся к вопросу о том, одиноки ли мы (и жизнь на Земле) во Вселенной. На первый взгляд принцип Коперника гласит, что такого быть не может – ведь мы находимся не в центре мироздания, в нас нет ничего особенного, и среда, в которой мы живем, должно быть, типична для огромного количества мест на данном этапе истории Вселенной.
По этой логике, жизнь не только должна быть явлением очень распространенным, – она во многом должна быть очень похожа на жизнь на Земле. Однако действительно ли предположение о нашей заурядности можно считать веским основанием для подобного вывода? Это отдает чересчур буквальным прочтением научных догматов. Коперник пытался всего-навсего понять, как движутся планеты Солнечной системы, построить предельно логичную модель с минимальным количеством натяжек. Не вчитываем ли мы слишком много в механическое решение механической задачи?
Отринуть принцип Коперника или по крайней мере осознать его ограничения – решение не особенно спорное. Антропные идеи – всего лишь одна приемлемая альтернатива, и я знаю, что многие физики и астрономы находят подобные свидетельства в некоторых достаточно очевидных аспектах нашей среды обитания. То обстоятельство, что мы так явно заброшены именно в такое, а не иное место во Вселенной – на планету, вращающуюся вокруг звезды на краю Галактики, а не изолированы в межгалактической пустоте и существуем именно в данный момент космической истории, – попросту не подпадает под критерии «идеальной заурядности».
На самом деле ситуация такова: коперниково мировоззрение в лучшем случае предполагает, что Вселенная должна кишеть жизнью, подобной жизни на Земле, а в худшем не делает вообще никаких выводов по этому поводу. Его альтернативе – антропной аргументации – достаточно всего одного случая возникновения жизни, и это можем быть мы. В лучшем случае некоторые исследования тонкой настройки предполагают, что Вселенная случайно создала условия для возникновения форм жизни, основанных на тяжелых элементах, а не то чтобы она особенно плодородна. Короче говоря, ни та ни другая точка зрения не позволяет сделать сколько-нибудь надежных прогнозов по поводу реальной частотности жизни в нашей Вселенной и выводов относительно нашей значительности или незначительности.
Но нам-то нужны ответы на вопросы! А для этого придется как следует рассмотреть природу многогранной организации вещества во Вселенной и вокруг нас, и внутри нас, чтобы определить собственное место в ней. Значит, нужно будет проложить путь, лавируя между предположениями о заурядности и тонкой настройкой и антропной аргументацией. Надо как-то обойти эти крайности и суметь измерить то, что мы обнаружим по дороге.
История комплекса Коперника – это история увлекательных приключений, история о том, как изучение Вселенной внутри и снаружи нас обретает новые смыслы. Кроме того, это история о нашем прошлом и будущем, в основном – о будущем. Но главное – она о глубинной потребности, о докучливой, неотвязной тяге разобраться, каково наше место в великом механизме мироздания, одолевающей каждого из нас.
Нам нужно знать, причем наверняка, какую роль мы играем, причем не только с философской или эмоциональной точки зрения, но объективно, в холодных цифрах и фактах. Это одна из величайших научных задач современного человечества. В эту задачу входит и умение смотреть за пределы наших хитроумных моделей мироздания, которые служат нам верой и правдой, но все же нуждаются в пересмотре и обновлении, а иногда и в списании в утиль.
Поэтому следующий шаг унесет нас с привычной сегодняшней Земли на Землю незнакомую – вчерашнюю и завтрашнюю. Если мы хотим разобраться, в каком контексте живем, нам придется и возвыситься до космического пространства-времени, и спуститься в микрокосм. И мы обнаружим, что все, что видел изобретательный экспериментатор Антони ван Левенгук в свои микроскопы более трехсот лет назад, было лишь началом подлинно фантастического путешествия.
Биография в десять миллиардов лет
Смена географических зон на Земле часто бывает резкой и поразительной. Хотите хороший пример – прокатитесь по шоссе по местности, которую чилийцы называют «холмы», на южной оконечности обширной пустыни Атакама[47] в Южной Америке. Если вы, подобно мне, хотите получить максимальный эффект, начните день на Тихом океане, где волны мерно бьются о набережные Ла-Серены[48] примерно в четырехстах километрах к северу от Сантьяго.
Там я просыпаюсь под алчные крики голодных птиц, снующих во влажном соленом воздухе, насыщенном запахом водорослей и глубоководных океанских тварей. По бережку трусят несколько одиноких бегунов, утреннее солнце разгоняет легкую дымку. Начинается ежедневный цикл испарения и конденсации, который на этом берегу происходит уже миллионы лет. Для моего носа и легких это аперитив, смешанный прямо в биосфере планеты, и я несколько раз глубоко вдыхаю холодный воздух, а потом сажусь за руль и пускаюсь в путь по пыльным дорогам, ведущим в глубь континента, к месту назначения.
Мимо мелькают густо-зеленые фермы и виноградники, а я качу себе по просторам долины реки Эльки[49] – по огромной V-образной впадине, которая вдается далеко в сушу. Выращивают здесь в основном виноград и тропические фрукты. Понятно, почему: солнце так и сияет, огромная долина так и дышит жизнью. Словно роскошный плодородный инкубатор, где нет недостатка ни в тепле, ни в энергии.
По краям пышно цветущих полей тянутся вереницы водонапорных башен, разукрашенных увеличенными этикетками местных сортов писко – крепкого виноградного бренди, которое производят здесь уже пятьсот лет и пьют по всей стране.
Однако чем дальше от побережья, тем круче дорога идет в гору, и пейзаж стремительно меняется. Вдали виднеется огромная плотина, построенная всего лет десять назад для улучшения ирригации. Колоссальная дамба из камня и бетона пересекает долину от края и до края и так огромна, что ее трудно охватить взглядом – словно повторение природных скульптур незапамятных геологических эпох.
Вскоре я сворачиваю в сторону от рукотворных пейзажей, символа покорения природы человеком, и буйная зелень вокруг быстро сменяется мешаниной из чахлых кустов и красновато-коричневых камней и песка. Еще несколько минут – и я словно пересекаю невидимую границу и попадаю в совершенно другие места, в минералогический ландшафт иного пространства и времени.
Это и есть холмы, однако по моим лилипутским стандартам такое холмами не назовешь. Они – складка исполинской гармошки в земной коре, из которой получился Андский горный хребет, монументальное геофизическое явление, насчитывающее около 6000 километров в длину; эти горы вытолкнуло к небесам, когда океанический базальт задвинулся под Южноамериканскую континентальную плиту. Здесь особенно хорошо видно, как корчилась, остывая, планета. Внешняя корка кристаллизованного вещества, отвердевая, плавает на поверхности океана магмы, словно плот, затем трескается на колоссальные литосферные плиты, а они находят равновесие в пучинах гравитации.
Дорога идет все выше и выше плавной спиралью, земля становится все суше и пустыннее. Ехать приходится медленнее – то там, то сям дорогу перегораживают завалы из острых булыжников и песка. Но вскоре я вижу цель – она там, где на вершине крутого подъема ярко блестит отраженный свет. Там виднеется на фоне безбрежного лазурного неба белоснежно-серебристая обшивка огромных куполов обсерватории, этакий современный вариант шпилей и зубчатых стен – Межамериканская обсерватория Серро-Тололо[50], где я проведу ближайшую неделю.
Здесь мне предстоит выполнить довольно скучную астрономическую работу – сделать калибровочные снимки нескольких десятков далеких туманностей, ничем не примечательных галактик, разбросанных там и сям по видимой Вселенной. Для этого мне на несколько ночей предоставят в полное распоряжение один из телескопов, и я засяду рядом с этим инструментом в уютной комнатке, заставленной компьютерами и мониторами. Из своей норки я буду управлять механизмом купола и чувствительной цифровой камерой телескопа, внутренности которой охлаждаются регулярными вливаниями жидкого азота[51], – эта задача требует собранности и координации, каких в темноте южной ночи трудно ожидать даже от обладателя самой твердой руки. Изображения, которые я надеюсь получить, представляют собой всего лишь одну из стадий долгосрочного проекта по картированию и измерению этих далеких звездных «городков», в ходе которого нам предстоит проследить их медленную, едва заметную эволюцию на протяжении космического времени: словом, нам с коллегами занятость обеспечена на много лет.
Серро-Тололо, как и любая профессиональная обсерватория, работает по строго заведенному порядку. Днем техники и инженеры чистят, чинят и тестируют телескопы и прилагающееся к ним оборудование. После обеда из гостиницы на склоне показываются сонные астрономы – они хотят перекусить[52] перед ночной вахтой. И каждый вечер после ужина они тянутся на вершину горы.
В шестидесятые годы ХХ века вершину разровняли при помощи динамита и тяжелых машин и разместили здесь полдюжины больших куполов для телескопов и оборудования. Получился безмятежный и по-своему красивый памятник человеческой любознательности и достижениям науки, а место, где он установлен, – самые настоящие врата небес. Сегодняшний вечер ничем не отличается от прочих, и вскоре я занимаю свое место, включаю аппаратуру и вожусь со сжиженным газом, после чего открываю полусферу купола над своим телескопом и выпускаю на волю воздух, разогретый за день на солнцепеке.
У каждого астронома свои тайные приемы обращения с телескопом, свои неписаные ритуалы. Мне, например, необходимо полюбоваться закатом. И не по каким-то романтическим причинам. Просто мне нужно подышать, прежде чем усаживаться за работу до самого утра, и хочется своими глазами увидеть, какое сегодня небо и какая ожидается погода: это сильно повлияет на качество данных, которые я рассчитываю получить.
На вершине Серро-Тололо увидеть закат очень просто – надо всего лишь выйти за дверь и прошагать, хрустя щебенкой, на сглаженную вершину горы. Чуть дальше склон круто обрывается – и открывается величественный вид на дальний пейзаж и бескрайнее небо.
На такой же наблюдательный пункт у обрыва выходят и другие астрономы – точь-в-точь сурикаты-философы, обозревающие свои владения. Солнце снижается и пропадает из виду, и далеко впереди, на западном горизонте, волнистый контур холмов, разделяющий небо и землю, отбрасывает на пустыню тень. Мир погружается во тьму.
Рис. 3.
Когда Солнце окончательно скрывается и безоблачное небо над нами начинает темнеть, я понимаю, что такой картины я до сегодняшнего вечера не видел. От края горизонта над тем местом, куда опустилось Солнце, к зениту поднимается острый сияющий клин. Словно огромный сияющий клинок сверхъестественного меча. Светится он так ярко, что звезды Млечного Пути тут ни при чем. Я несколько озадачен и даже встревожен – и бочком придвигаюсь к коллеге-астроному, который молча, как и я, стоит и встречает конец очередного дня. Я показываю на огненный клин и робко интересуюсь, что это, – и коллега дает мне краткий ответ, всего два слова.
Вообще-то я и сам должен был сообразить, что это за сияние в небе – просто его видно лишь на фоне самого темного неба, вдали от цивилизации. Потому-то единственное упоминание о нем на моей памяти и кануло в Лету вместе с пожелтелыми страницами газет, где я его прочитал: передо мной зодиакальный свет, составная часть нашей Солнечной системы, веха, свидетельствующая о происхождении всего, что меня окружает.
Там, где мы живем, на самом деле довольно просторно – и по местным небесным стандартам, и с человеческой точки зрения. От того места, где вы сейчас сидите или стоите, до Луны примерно 386 000 километров космического вакуума. А оттуда примерно 150 миллионов километров межпланетной пустоты до Солнца – даже свет преодолевает это расстояние за целых восемь минут.
Великое Солнце[53], пылающая сфера устрашающей термоядерной энергии, само по себе имеет солидный поперечник в 1 392 000 километров. Однако между Солнцем и самой дальней планетой Нептун зияет расстояние в среднем в 4,5 миллиарда километров. Для сравнения: размеры планет варьируются от 140 000 километров – таков диаметр газового гиганта Юпитера – до 5000 километров у скалистого Меркурия. Выходит, то, что для нас целый мир, в масштабах космоса не более чем пылинка: планеты – словно пылинки, вращающиеся вокруг скромной звездочки, тлеющей в пучинах пространства.
Рис. 4.
Планеты – плотные сгустки материи – вращаются вокруг Солнца по траекториям, лежащим примерно в одной плоскости: их орбиты, вместе взятые, очерчивают один огромный диск. В этой же области пространства и за ее пределами – до самых дальних границ нашей Солнечной системы – вращается и множество других небесных тел, куда мельче размерами. Вокруг Солнца вращаются триллионы каменных и ледяных глыб – от миллионов каменистых астероидов по нескольку километров в поперечнике до неисчислимого множества более мелких булыжников и камешков. Не все эти тела держатся в границах того же диска, где обретаются планеты: орбиты многих из них отклоняются от этой плоскости.
Рис. 5.
Поделиться книгой: