Карта Вселенной. Главные идеи, которые объясняют устройство космоса

Рассуждая умозрительно, можно легко объяснить формальными причинами тот факт, что другие ученые не заметили ценную информацию. Прежде всего, важнейшая статья Альфера и Германа формально была посвящена вовсе не температуре космоса, а образованию химических элементов в ранней Вселенной. Вследствие чего оценка этой температуры выглядела в ней лишь побочной темой, а статья не содержала рекомендаций для поиска или регистрации этой температуры или же проверки предсказываемых значений. Впрочем, если бы кто-то и обратил внимание на статью 1948 г., это не имело бы никакого практического значения, так как предсказанное значение температуры было слишком мало для экспериментальных измерений. В результате первые серьезные попытки ее измерения начались гораздо позднее. В упомянутой книге Мазера и Бослоу отмечается, что в 1948 г. такое измерение технически было уже возможно, но сопряжено с большими сложностями. Такую попытку предпринял Роберт Дикке, физик из Принстонского университета, но он сам не заметил, что был очень близок к измерению температуры Вселенной. Дикке осуществлял проект по измерению температуры черного тела для Солнца и Луны. Он увидел, что при измерениях теплового излучения возникают ошибки, связанные с влиянием земной атмосферы. Дикке и трое его коллег в 1946 г. (то есть еще за два года до «взрыва» публикаций группы Гамова, Альфера и Германа) опубликовали на эту тему специальную статью, где сообщали: уровень излучения подразумевает, что температура верхней атмосферы не превышает 20 °К (примерно –253 °C). Авторы статьи также сочли соответствующий этой температуре сигнал слишком слабым для прямой регистрации радиометром{8}. Дикке, пытавшийся провести такие же измерения во Флориде, потерпел неудачу и вскоре вообще потерял интерес к проблеме. Так как сама идея существования некоей температуры космоса оставалась неясной в общей схеме понятий астрофизики, ее игнорировали долгое время. Кроме того, за температуру космоса зачастую принимали температуру верхней атмосферы или межзвездного вещества. Недостаток концептуальной ясности в предмете исследований также не способствовал успеху исследований. По иронии судьбы, как мы увидим ниже, именно Дикке изобрел прибор, позволивший провести важнейшие измерения!

Часть этой проблемы была связана с чрезмерной специализацией и отсутствием взаимодействия между разными научными областями астрономии и физики. Герман и Альфер занимались астрофизикой звезд, отдельной образовательной дисциплиной, которая воспринималась как мало связанная с космологией. Хельге Краг в своей книге «Космология и полемика» (Cosmology and Controversy) считает, что предлагаемые Гамовым, Германом и Альфером в разных работах противоречивые и разнообразные значения температуры Вселенной только запутали астрономов[25]. Кроме того, оставалось неясным, имеет ли данная температура действительно космическое происхождение или она включает в себя какие-то воздействия от излучения звезд. Эта путаница в определениях и интерпретациях возникла очень давно, и, возможно даже, именно она привела к тому, что не была установлена точная дата самой первой истинной регистрации реликтового излучения, произошедшей еще до попыток Дикке. Дело в том, что, как выяснилось позднее, еще в 1941 г. температуру Вселенной измерил (не осознавая этого факта) канадский физик Эндрю МакКеллар. Он изучал так называемый углеродно-азотный цикл в качестве потенциального источника энергии в углеродных звездах и в процессе исследований обратил внимание на излучение токсичных органических соединений класса цианогенов (содержащих азот и углерод), присутствие которых было зарегистрировано в излучении хвоста кометы Галлея еще в 1910 г. Изучая спектры излучения таких молекул в космическом пространстве для выяснения их функций и происхождения, МакКеллар вдруг обнаружил, что эти ядовитые цианогены являются исключительно холодными и их температура составляет лишь 3 °К (–270 °C). На регистрацию этой странной, абсурдно низкой и кажущейся «эзотерической» температуры космоса никто не обратил никакого внимания. Краг полагает, что Герман и Альфер допустили еще одну ошибку, не обсуждая и не рассматривая вопрос о том, каким образом должна оцениваться измеряемая ими температура. Например, в своей статье 1948 г. в журнале Nature они не смогли рассчитать и представить точную длину волны, на которой космическая температура могла быть зарегистрирована. Герман и Альфер не представили даже кривую спектра излучения черного тела. Они забыли упомянуть, что космическая температура должна быть измерена в микроволновом диапазоне, и поэтому Краг считает (и я согласна с ним), что это упущение помешало экспериментально обнаружить фоновое излучение. Отсутствие указания на микроволновую область помешало астрономам соединить точки на полученных кривых. Все расчеты Германа и Альфера были проведены в контексте изложения, принятого в совершенно непривычной для астрономов области знаний (ядерной физике). Космологи просто не смогли их правильно интерпретировать{9}.

Как уже говорилось, Герман и Альфер пытались теоретически описать процесс образования химических элементов в ранней Вселенной, и это поставило их в невыгодную позицию. Они не только не искали температуру ранней Вселенной, но на каком-то уровне сознания, похоже, и не верили, что кто-то может ее обнаружить. Найденное ими значение противоречило начальной гипотезе Гамова. Ученые поняли, что в первые несколько минут после зарождения Вселенной существовало очень узкое временно́е окно, в течение которого водород и гелий могут сливаться и образовывать более тяжелые элементы. Затем оно «закрывается» вследствие быстрого охлаждения из-за расширения Вселенной, что делает дальнейшее слияние (и образование тяжелых элементов) почти невозможным. Несмотря на публикацию ценных результатов, некоторым специалистам казалось, что авторы скорее деморализованы тем, что не могут решить поставленную перед собой фундаментальную проблему.

Можно указать также несколько других чисто практических причин, по которым важных открытий не было. Идеи Германа и Альфера не оказали должного воздействия на научную общественность и постепенно утратили значение. Ученые оставили академическую карьеру из-за капризов на этом рынке и начали работать в исследовательских лабораториях фирм General Electric и General Motors, соответственно. Герман и Альфер отдалились от научного мира и стали печататься лишь изредка, отвлекаясь от своих повседневных обязанностей по работе в компаниях. Это означало, что они больше не возглавляли исследовательские группы, занятые поиском возможностей применения открытий (эту деятельность обычно осуществляет целая армия подготовленных постдоков и студентов-докторантов, и она необходима университету для обеспечения ученому постоянной работы с гарантированным продлением контракта). Герман и Альфер оторвались от среды, где могли иметь учеников и протеже, работающих под их руководством и распространяющих их идеи, что и помогает установить своеобразную легитимность в научной деятельности. Научные идеи, подобно товарам, нуждаются в рекламе, пропаганде и распространении. Без эхо-камер, создаваемых в интеллектуальной среде студентами-выпускниками, аспирантами и постдоками, любые идеи ослабевают и отмирают. Кроме того, имело важность и то обстоятельство, что в 1940-х и 1950-х гг. многие специалисты еще сомневались в убедительности теории горячего Большого взрыва. Реликтовое излучение было сложным образом связано именно с этой моделью и фактически стало одним из ключевых доказательств ее справедливости. Так как Герману и Альферу не удалось объяснить происхождение химических элементов в контексте модели Большого взрыва, это не помогло переубедить ее хулителей.

Еще одним препятствием для полного признания справедливости модели горячей Вселенной стали проблемы оценки возраста Вселенной. Астрономы оценивали его, сопоставляя скорость расширения Вселенной с ее наблюдаемыми размерами. Измеряя скорость расширения по Хабблу, они оценивали ее возраст в 2 млрд лет, в то время как геологи уже давно обнаруживали на Земле породы на несколько миллиардов лет старше. Это создавало головоломку. Модель горячего Большого взрыва казалась неполным, если не неадекватным, описанием Вселенной. Кроме того, в теории оставался неясным и весьма каверзный вопрос о начале Вселенной, то есть о том, каким образом и почему смогли возникнуть необходимые для взрыва начальные условия.

В конце 1940-х гг. и начале 1950-х гг. с теорией горячего взрыва стала соперничать разработанная в Кембридже тремя известными учеными (Герман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл) модель устойчивого состояния Вселенной. Она обладала некоторой философской привлекательностью. Модель содержала концепцию вечной Вселенной. Это позволяло ее сторонникам избегать обсуждения неудобных вопросов о начале Вселенной и о том, что происходило до Большого взрыва. Предсказанное Альфером и Германом чернотельное реликтовое излучение было несовместимо с положениями стационарной космологии, что также стало одной из причин того, что это излучение было забыто примерно до 1965 г.

Одним из значительных факторов потери важной идеи был общий интеллектуальный климат эпохи. Мысль об исходном взрыве, приводящем к возникновению расширяющейся Вселенной, еще просто не воспринималась в качестве серьезного научного утверждения, а к космологии вообще многие относились скептически. Это отношение объяснялось тем, что космология (в отличие от других разделов физики) не позволяла осуществлять контролируемые эксперименты, а все измерения в космических масштабах страдали от непредсказуемых ошибок. Поэтому космология не казалась научной общественности традиционной наукой. Интеллектуальное пространство космологии довольно быстро стало изменяться, причем именно случайное обнаружение реликтового излучения сильно ускорило этот процесс. И наконец, нам следует помнить, что любой идее (особенно радикальной) для созревания требуется какое-то время, чтобы сложились благоприятные условия, после чего она может быть легче воспринята научной общественностью, если данная идея верна{10}.

Как будет рассказано ниже, это выдающееся открытие, значительно расширившее наши знания о ранней Вселенной, смогло осуществиться только благодаря счастливой случайности, причем связанной с совершенно иной областью науки. У физиков есть шутливая поговорка о том, что шум, издаваемый одним человеком, представляет собой сигнал для другого. Смысл фразы в том, что какой-то нюанс в ответе на научный вопрос может оказаться исключительно важным и неожиданным ответом на совершенно другой вопрос. В нашем случае это буквально соответствует ходу событий, поскольку первое зарегистрированное измерение реликтового излучения было сделано двумя физиками, которые вообще не занимались этой проблемой.

В 1964 г. два талантливых физика, Арно Пензиас и Роберт Вильсон, занимались настройкой рупорной антенны в местечке Крофорд-Хилл (Холмдел, штат Нью-Джерси). Физик-экспериментатор Пензиас закончил докторантуру в Колумбийском университете и уже три года работал в Bell Labs — амбициозный и проницательный ученый, легко схватывающий общую картину любой проблемы, с которой ему приходилось сталкиваться. Вильсону было 27 лет, он только что получил докторскую степень в Калтехе по теории стационарного состояния и только что присоединился к Bell Labs. Этот старательный, аккуратный, вдохновляющий и внимательный человек, с репутацией классного специалиста по аппаратуре, тщательно следил за детальным ходом исследований. В работе над докторской диссертацией Вильсон занимался картографированием Млечного Пути, используя радиоизлучение на длинных волнах. Он слабо представлял себе, с чем ему придется столкнуться при составлении полной карты космоса.

Пензиас и Вильсон использовали антенну в Крофорд-Хилл в качестве телескопа, изучая на небе источники излучения не в оптическом диапазоне, а в области радиоволн. Радиочастотное излучение представляет собой часть всего спектра электромагнитных волн (куда входит и область видимого света) с длинами волн от нескольких миллиметров до примерно десяти метров. Такие волны могут проникать в земную атмосферу и распространяться в ней без отражения и затухания. Радиоволны были открыты Генрихом Герцем еще в 1887 г., а в 1930-х гг. Карлу Янски удалось первым зарегистрировать радиоизлучение, приходящее из центра нашей Галактики при помощи длинной антенны, построенной им в Холмделе (штат Нью-Джерси). Астрономическое научное сообщество до этого пользовалось лишь оптической аппаратурой — линзами и спектрографом — и поэтому не оценило сразу новое окно во Вселенную. Однако после Второй мировой войны, когда был изобретен радар (слово «радар» представляет собой акроним английского выражения radio detection and ranging — «радиообнаружение и измерение дальности»), большое число физиков и инженеров, которые разрабатывали оборудование и обучали им пользоваться, увидели возможности нового инструмента для исследований в астрономии. Это подогрело интерес к поиску большего числа космических радиоисточников.

Телескоп в Крофорд-Хилл, на котором работали Пензиас и Вильсон, имел очень чувствительный приемник радиосигналов (соединенный через усилитель) с коммуникационной системой Echo, созданной фирмой Bell Labs в 1960 г. Система принимала сигналы, отраженные от двух больших металлических шаров, поднятых в верхние слои атмосферы, и позволяла передавать эти сигналы на большие расстояния. Ко времени, когда Пензиас и Вильсон приступили к своим измерениям, систему перестали применять по прямому назначению, так как коммуникации осуществлялись посредством спутников, а антенны радиотелескопа использовались для улавливания особо слабых сигналов, приходящих от потенциальных космических источников. Телескоп в Крофорде был настроен на частоту 4,989 МГц, что было очень удобно для измерений в микроволновом диапазоне. Для того чтобы найти и выделить предельно слабые радиосигналы, ожидаемые от еще не обнаруженных астрономических объектов на таких частотах, Пензиас и Вильсон должны были прежде всего исключить все возможные источники помех, которые могли мешать их регистрации.

Несмотря на все усилия, Пензиасу и Вильсону никак не удавалось идентифицировать и изолировать фоновые шумы, постоянно возникающие и регистрируемые их чувствительной аппаратурой. В качестве источника помех сигналов они рассматривали и изучали излучение Земли, колебания молекул в верхних слоях атмосферы, влияние работы элементов установки и даже помет двух голубей, свивших гнездо на антенне. Помехи продолжали возникать независимо от сезона и направленности антенны, что ставило исследователей в тупик. Они никак не могли выяснить причину шумов и, следовательно, не могли ничего предпринять для их устранения. Однородный в пространстве и по времени шум казался равномерно распределенным по небосводу и не имел выделенной направленности. Температурный эквивалент этого слабого радиоизлучения составлял примерно 3 °К.

Вернувшись с астрофизической конференции в декабре 1964 г., Пензиас обсудил проблему этого постоянного шумового излучения с коллегой-радиоастрономом Бернардом Берком, который показал ему статью молодого теоретика Джеймса Пиблса{11}, работавшего в Принстоне под руководством Роберта Дикке. Родившийся в 1916 г., Дикке считался авторитетным и многосторонним исследователем, причем пользовался мировой известностью и как экспериментатор, и как теоретик, заслужив эту репутацию в годы войны, когда работал в Радиационной лаборатории MIT. Он был энергичным и красноречивым человеком, с одинаковым успехом умевшим проектировать и создавать электронные схемы и решать сложные математические уравнения. Кстати, ему почти удалось создать лазер. В 1958 г. Чарльз Таунс и его сводный брат Артур Шавлов подали патентную заявку на изобретение мазера (слово «мазер» возникло из акронима «microwave amplification by stimulated radiation», что означает «усиление микроволн стимулированным излучением»). В этой связи можно напомнить, что двумя годами раньше, в 1956 г., Дикке получил патент на очень похожее устройство, которое, однако, работало в другом диапазоне волн (инфракрасный лазер). Предложенное Таунсом и Шавловым устройство могло действовать в значительно более широком диапазоне волн, в отличие от прибора Дикке, который был ограничен инфракрасным диапазоном. Таким образом, несмотря на полученный патент в 1958 г., большая часть славы изобретения лазера не досталась Дикке. Причем этот случай не единственный в его биографии, когда он оказывался очень близко к великому открытию.

Дикке удалось независимо от других предсказать существование всепроникающего фонового микроволнового излучения, и он настойчиво вдохновлял своего протеже в Принстоне, Пиблса, на проведение дальнейших детальных расчетов в этом направлении. В контексте используемой им модели горячего Большого взрыва Пиблс рассчитал, как исходный огненный шар, из которого началась Вселенная, породил реликтовый фон радиоволн. Этот отпечаток Большого взрыва, как он считал, однородно заполнил все пространство Вселенной и приобрел устойчивую и обнаружимую температуру, равную примерно 10 °К и «даже ниже 3,5 °К»{12}. Он также отметил, что реликтовое излучение будет казаться постоянным шипением для чувствительного радиотелескопа. Пиблсу и Дикке было неизвестно о существовании расчетов и предсказаний Гамова, Альфера и Германа в публикациях 1940-х гг., так что они фактически повторно открыли реликтовое излучение.

В то самое время, когда Пензиас и Вильсон ломали голову над происхождением странных помех, регистрируемых их установкой, а Пиблс и Дикке размышляли о реликтовом излучении, в их соперничество вмешались два русских физика. Игорь Новиков и Андрей Дорошкевич прочли статьи группы Гамова, перепроверили полученные в них результаты и также сделали ряд конкретных наблюдательных прогнозов по детектированию фонового излучения, реликта Большого взрыва. Несмотря на то что они были теоретиками, им удалось оценить возможности регистрации предсказываемых слабых сигналов. В 1964 г. они опубликовали короткую статью в советском журнале «Доклады Академии наук»[26], в которой заявили, что предсказываемый Альфером, Германом и Гамовым микроволновой радиофон может быть детектирован и что для этой цели по своим техническим характеристикам идеально подходит чувствительный радиотелескоп именно в Крофорде (Холмдел). Разумеется, как и следовало ожидать, Пензиас и Вильсон (увы) ничего не знали о статье в «Докладах», поскольку связь между учеными США и СССР в те годы была малоактивной и неэффективной. Кроме того, как обычно, сыграла свою роль и вечная вражда между теоретиками, наблюдателями и экспериментаторами.

Пензиас в это время связался с Дикке и пригласил его в Холмдел для изучения своей аппаратуры и обсуждения проблемы таинственных и постоянных помех в регистрируемых сигналах. Дикке привез с собой всю свою группу, включая двух других протеже из Принстона (физиков-экспериментаторов Питера Ролла и Дэвида Уилкинсона), которые в этот момент как раз заканчивали наладку собственного радиоприемного устройства для регистрации предсказываемого Пиблсом реликтового излучения. Следуя его теоретическим расчетам и ожиданиям, группа Дикке занялась поиском загадочного сигнала. Реликтовое излучение не обмануло их ожиданий и оказалось Розеттским камнем истории Вселенной — ключом к расшифровке тайн происхождения космоса. Не трудно вообразить, какие смешанные чувства должен был испытывать Дикке, изучая полученные Пензиасом и Вильсоном данные, так как радостное возбуждение от выдающегося открытия, должно быть, смешивалось у него с глубоким разочарованием в том, что это открытие произошло именно тогда, когда он и его группа были сами мучительно близки к успеху в разгадке этой тайны природы. Дикке сразу понял, что зарегистрированный Пензиасом и Вильсоном сигнал действительно представляет собой реликтовое излучение и является убедительным свидетельством в пользу модели горячего Большого взрыва. Однако сами Пензиас и Вильсон скептически относились к данной модели, поскольку она резко противоречила той теории стационарной Вселенной, на идеи которой они опирались в процессе всей работы. Поэтому Пензиас и Вильсон решили опубликовать в статье полученные результаты без какого-либо обсуждения теоретических вопросов. Не связанные также моделью Большого взрыва, они были счастливы доложить полученные результаты без ссылок на модель, которая все еще оставалась чуждой их точке зрения. Кроме того, осторожный Вильсон, которому модель стационарной Вселенной, по-видимому, все еще казалась привлекательной, чувствовал, что, поскольку у них пока мало экспериментальных данных, им следует в своей публикации вообще избегать рассмотрения достоинств разных моделей и ограничиться сообщением о результатах наблюдений. Их открытие сводились к регистрации одной-единственной (но самой первой) точки, лежащей на предсказанной гладкой кривой излучения черного тела для реликтового излучения.

В этих обстоятельствах группы пришли к соглашению и опубликовали сообщение об открытии одновременно в двух напечатанных одна за другой статьях. В первой Пензиас и Вильсон сообщали об открытии и публиковали полученные данные, а во второй Дикке и члены его группы описывали фоновый сигнал в качестве реликтового излучения Большого взрыва. По иронии судьбы одним из запатентованных лично Дикке устройств оказался радиометр, то есть именно тот умный электронный прибор, который позволил регистрировать сверхслабые радиосигналы и отделять их от фонового излучения. Именно этот прибор был установлен на радиотелескопе в Крофорде, где и было детектировано реликтовое излучение. Дикке подобрался исключительно близко к открытию, причем одновременно как со стороны теоретического понимания эффекта, так и со стороны его экспериментального измерения. Этот повторный трагический промах в научной карьере стал, безусловно, большим ударом для Дикке, когда в 1978 г. Пензиас и Вильсон стали нобелевскими лауреатами за открытие реликтового излучения, возникшего в момент рождения Вселенной[27]. Конечно, если бы Дикке знал о ранней работе Альфера и Германа, он мог бы начать поиски гораздо раньше и разделил бы награду с Пензиасом и Вильсоном.

Пятница 26 марта 1965 г. оказалась судьбоносной для этих групп ученых, занятых сложными исследованиями в одной и той же области науки независимо друг от друга (но довольно близко географически, на расстоянии около 30 км). Когда в этот день они наконец встретились, никто из них не знал о существовании еще более ранних расчетов реликтового излучения, осуществленных МакКелларом, а также Альфером и Германом. Такие противоречивые ситуации всегда выглядят интригующе, и по этому поводу было высказано много умозрительных соображений («а что, если бы?..»). Открытие реликтового излучения определенно является примером события, результаты которого (при малейшем изменении начальных условий, как говорят математики) могли бы совершенно изменить судьбу многих людей, принимавших в нем участие. С интеллектуальной и научной точки зрения понятно, что более раннее открытие или обнаружение излучения позволило бы раньше обосновать модель Большого взрыва и покончить с уже изрядно надоевшей моделью стабильной Вселенной. В личном плане понятно, что созвездие нобелевских лауреатов выглядело бы совсем по-другому, а ведь Нобелевскую премию в науке можно сравнить лишь со средневековой церемонией акколада — посвящением в рыцарство.

Статья Пензиаса и Вильсона объемом в одну страницу под скромным заголовком «Измерение фоновой температуры антенны на 4080 МГц» (A Measurement of Antenna Excess Temperature at 4080 Mc/s) была опубликована 1 июля 1965 г. в Astrophysical Journal{13} и стала одним из важнейших новаторских достижений науки XX в. После публикации отношение астрономов и астрофизиков к модели горячего Большого взрыва изменилось за одну ночь, однако Дикке эмоционально оставался верным старой модели Вселенной. Все знали, что он предпочитает теорию и модель осциллирующей Вселенной (вариант эволюции Вселенной, предложенный в 1930-х гг. космологом Ричардом Толменом из Калтеха), поскольку Дикке с философской точки зрения казалась сомнительной идея возникновения Вселенной из ничего и в единый миг времени. В противоположность этому модель осциллирующей Вселенной включает в себя циклы охлаждения и нагревания, вследствие чего возникновение излучения удобно совмещается с началом цикла расширения из некоторого горячего и плотного состояния.

Возбуждение общественности в связи с описанным замечательным открытием было столь велико, что редакция Astrophysical Journal допустила утечку информации в СМИ, в результате чего 21 мая 1965 г. на первой полосе газеты The New York Times была напечатана статья под заголовком «Сигнал свидетельствует о рождении Вселенной в результате Большого взрыва» (Signals Imply a «Big Bang» Universe). Хотя самому Дикке нравилась идея расширяющейся Вселенной с разлетающимися вдаль галактиками, напоминающая картину, которую наблюдал когда-то Хаббл, он все же предпочел бы, чтобы галактики позднее вновь как-то объединялись. Научный обозреватель Уолтер Салливан писал позднее, что «Дикке и членам его группы хотелось видеть триумф идеи осциллирующей Вселенной». Ранее, в рассказе об Эйнштейне, уже отмечалось, что некоторым людям трудно избавиться от эмоционального отношения к определенным научным идеям. Возможно, привязанность Дикке к осциллирующей Вселенной коренилась в его стремлении подтвердить то, что мы сейчас называем ключевым доказательством модели Большого взрыва. С другой стороны, для скептически относящегося к космологии Вильсона публикация отчета об истории исследования на первой странице The New York Times стала лишь доказательством более серьезного отношения общественности к космологии и к их с Пензиасом открытию реликтового излучения. Вильсон был прав: космология становилась все более зрелой наукой, постепенно превращаясь из спекулятивной, бесформенной области знаний в серьезную науку с экспериментально проверяемыми теориями.

Открытие реликтового излучения является одним из тех случаев в истории астрофизики, когда можно легко заметить недовольство исследователей обстоятельствами или просто невезением. Действительно, Альфер и Герман, первыми предсказавшие существование реликтового излучения (несмотря на некоторые допущенные ошибки), после описанной истории чувствовали себя несправедливо обойденными. Они не получили никакого признания своих заслуг. Еще раз повторю, что их невольная и частичная ошибка состояла в том, что они приняли решение опубликовать работу в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, куда астрономы и физики редко посылали для публикации свои статьи. Как можно было видеть на примере биографии Леметра, неудачный выбор малоизвестного журнала для публикации прорывного результата о расширении Вселенной препятствует его распространению и принятию. В наше время публикация результатов в журнале, пользующемся популярностью в астрономическом научном сообществе, является важным условием для восприятия новой идеи широкой общественностью. Несмотря на постоянное дробление науки на специализированные разделы, особым авторитетом пользуются материалы, публикуемые лишь в некоторых признанных изданиях. В любом случае Альфера и Германа сильно озадачил тот факт, что члены группы Дикке ничего не знали об их ранней работе. Выяснилось, что в свое время журнал Physical Review отказался принять к печати статью Пиблса с новыми расчетами, ссылаясь на то, что автор недостаточно информирован, так как он не цитировал эту раннюю работу. «Джим Пиблс знал о нашей работе, если только он не был невероятно тупым», — сказал Альфер. И далее отметил: «Пиблс получил от нас два отзыва о своей статье о фоновом излучении задолго до публикации Дикке — Пиблса — Ролла — Уилкинсона 1965 г.». Позднее выяснилось, что именно Альфер и Герман были теми рецензентами, которые отвергли предложенную Пиблсом статью. Что касается Дикке, то некоторой формой его извинения перед Альфером может служить тот факт, что его собственная работа была аналогичным образом отвергнута другими редакциями, и это было обычной практикой того времени. Такое объяснение Альфер посчитал недостаточным. Он полагал, что Дикке просто является «принстон-центричным» — то есть убежден, что «если что-то открыто не в Принстоне, то этого просто не существует». В качестве некоторой компенсации Пиблс и Уилкинсон опубликовали также статью в журнале Scientific American, в которой должным образом признавали раннюю теоретическую работу Гамова, Альфера и Германа, хотя, по мнению Пензиаса и Вильсона, она не давала еще достаточно оснований для экспериментальной проверки. Это оставило пару из Холмдела по-прежнему неудовлетворенной{14}. Конфликты и споры о приоритете публикаций и взаимном доверии в деле об открытии реликтового излучения нанесли много душевных ран трем первым основным участникам этой драматической истории (Гамову, Альферу и Герману). Попытки возмещения их потерь были предприняты лишь спустя десятилетия. Так, 27 июля 2005 г. президент США Джордж Буш наградил Альфера Национальной медалью за научные достижения, одной из высших наград для гражданских лиц. Награда имела формулировку «За беспримерную работу в области нуклеосинтеза, за предсказание расширения Вселенной с сохранением фонового излучения и за вклад в развитие модели Большого взрыва». Тем самым президент воздал должное заслугам Альфера. Впрочем, медаль он вручил его сыну, Виктору{15}, сам Альфер умер спустя несколько недель в возрасте 86 лет. Георгий Гамов умер в 1986 г., глубоко опечаленный тем, что его блестящие заслуги в исследовании ранней Вселенной остались неоцененными. В описанной выше истории открытия реликтового излучения Гамов является одним из самых трагических героев.

До обнаружения реликтового излучения физическое сообщество не принимало ни теории стационарной Вселенной, ни теории горячего Большого взрыва. В теории стационарного состояния Вселенной ее расширение компенсировалось необходимостью непрерывного создания вещества, так как лишь при этом условии Вселенная могла оставаться одинаково постоянной, без начала и без конца. Обе теории обладали своими преимуществами (и, соответственно, недостатками), и только открытие реликтового излучения позволило ученым вынести окончательную оценку. Теория Большого взрыва предсказывала наличие реликтового излучения, в то время как теория стационарной Вселенной не предсказывала, но и не отвергала возможность его существования, оставляя проблему нерешенной вплоть до возможного экспериментального подтверждения. Приблизительно в течение двух лет после открытия Пензиаса и Вильсона теория стационарной Вселенной впала в немилость. Хойл и некоторые другие ученые продолжали пытаться включить реликтовое излучение в улучшенные версии этой модели. Но все попытки провалились, поскольку само существование реликтового излучения было стержнем в системе доказательств, опровергавших теорию стационарной Вселенной.

Естественным продолжением открытия стало тщательное исследование реликтового излучения с целью выделить из полученных данных спектр излучения, изучить его и сравнить с предсказываемой теорией кривой излучения черного тела. Поскольку предполагалось, что реликтовое фоновое излучение чернотельно, форма кривой, описывающей распределение его полной энергии по всему диапазону длин волн, теоретически хорошо известна. Для проверки теории чернотельности требовалось провести независимые измерения для различных длин волн. Настало время выйти за рамки простого обнаружения и измерения одной точки в данных по температуре, но получить большее число экспериментальных данных с использованием более сложных и точных приборов. Поскольку сама идея о том, что реликтовое излучение является реликтом Большого взрыва со спектром черного тела, приобрела к этому времени общее признание, ученые приступили также к детальным теоретическим расчетам. Новые измерения надежно подтвердили гипотезу Большого взрыва и позволили глубже понять начальный период развития Вселенной. Общая энергия реликтового излучения превышает энергию излучения всех галактик и составляет около 99 % всего излучения, содержащегося во Вселенной.

Несмотря на успехи в моделировании ранней Вселенной, главный вопрос, поставленный с самого начала Гамовым — каким образом возникли тяжелые химические элементы, — пока остается без ответа. Сегодня мы уже понимаем, что плотный огненный шар, возникший в момент творения, то есть Большой взрыв, породивший «суп» из вещества и излучения, стал охлаждаться сразу после начала расширения Вселенной. В эту эпоху излучение доминировало над материей, то есть количество фотонов существенно превосходило число любых других частиц. Первыми из кварков сформировались протоны и нейтроны, а затем в течение трех первых минут из этих нейтронов и протонов стали образовываться ядра гелия, дейтерия и лития. Поскольку такое слияние (нуклеосинтез) требует очень высоких температур и плотности вещества (именно это обстоятельство создает одно из главных препятствий для реализации описанного процесса в лабораторных условиях), Вселенная очень быстро охладилась. Охлаждение должно сразу остановить синтез любых более тяжелых химических элементов, вследствие чего в первичной Вселенной никак не мог образоваться ни один из существующих в природе элементов тяжелее лития, седьмого элемента периодической таблицы. Похоже, именно в этом состояло упущение в расчетах Гамова, Альфера и Германа, так как тяжелые элементы природы формировались вовсе не на ранней стадии возникновения Вселенной, когда она выглядела подобно огненному шару, а гораздо позже, причем внутри звезд, природных ядерных реакторов.

Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва положительно заряженные ядра атомов начали объединяться с электронами, образуя нейтральные атомы, что и позволило материи и излучению разделиться и существовать далее во Вселенной отдельно друг от друга. Физики называют это процессом разделения материи и излучения. Освободившись от давления, связанного с излучением, материя начала слипаться под действием сил гравитации, образуя звезды и галактики, которые мы видим сейчас. Излучение освободилось первым, что заметно на примере реликтового излучения. Это излучение заполняет всю Вселенную, и оно представляет собой снимок Вселенной спустя 380 000 лет после начала. Наблюдения спутника COBE подтвердили, что Вселенная к моменту этого разделения действительно была очень похожа на абсолютно черное тело. Точные измерения незначительных искажений реликтового излучения обеспечили поддержку теории о том, как формировались и развивались в нашей Вселенной галактики, заполненные темной материей. Поэтому измерения температуры реликтового излучения — на самом деле измерения вариаций на уровне ничтожных величин, порядка миллионных долей градуса, — содержат в себе запечатленную информацию обо всех галактиках и других структурах, которые оно прошло в своем путешествии к нам.

После публикации работы Пензиаса и Вильсона среди астрономов началась ожесточенная гонка измерений параметров реликтового излучения на других длинах волн для получения всей кривой излучения черного тела. В конце 1970-х гг. это направление стало считаться очень важной темой исследований, в результате чего многие специалисты различных организаций занялись запуском воздушных шаров с аппаратурой, предназначенной для измерения фонового излучения. Целью этих работ было получение данных о фоновом излучении, свободных от искажений, вызываемых атмосферой Земли. Например, группа исследователей из Беркли сконцентрировалась на измерении коротковолновых (2 мм и меньше) сигналов реликтового излучения, чтобы проверить, насколько точно кривая излучения совпадает со спектром абсолютно черного тела. Эксперименты с воздушными шарами понадобились для изучения спектра на некоторых сложных для измерения длинах волн. Используемая аппаратура была очень хрупкой, так как заполняемые гелием специальные шары изготовлялись из особо тонкого пластика, толщиной всего в несколько тысячных сантиметра (вследствие чего они легко рвались), а измеряющие детекторы прикреплялись снизу. Конечно, это еще не все. После всего электронные реле должны работать, а измерения необходимо передавать на землю для анализа. При этом возникло даже трансатлантическое соперничество, так как в Англии группа исследователей в Колледже королевы Марии также занималась измерениями с использованием радиометров, запускаемых при помощи воздушных шаров[28].

Важнейшим инструментом, который стал катализатором в открытии реликтового излучения, стал радиометр, изобретенный Дикке. Основной принцип его работы заключается в том, что ток шума, создающий тепло в резисторе электрической цепи, сам является прямым показателем температуры резистора. Поместив такой прибор в замкнутую полость и выведя наружу улавливающую излучение антенну, можно создать высокочувствительный термометр. Эту «антенную» температуру можно легко измерять, просто следя за температурой резистора, к которому антенна присоединена{16}. Усовершенствованные варианты радиометра с 1946 г. получили широкое распространение благодаря возросшему после Второй мировой войны интересу к радиоустройствам. Именно такие радиометры были развернуты на воздушных шарах в исследованиях микроволнового космического излучения в 1960-х и 1970-х гг. Постепенно астрофизикам становилось ясно, что им необходимо зарегистрировать полный спектр излучения черного тела и что эту задачу удобнее решать в космосе, так как там отсутствуют помехи, связанные с прохождением излучения через атмосферу Земли. Подготовка к запуску спутника, специально спроектированного для регистрации реликтового излучения, началась с инициативы и соответствующего заявления НАСА, после чего в 1974 г. Мазер в числе других обратился с предложением о запуске спутника COBE. К этому времени у исследователей НАСА уже имелся опыт запуска и эксплуатации спутника Uhuru, предназначенного для проведения экспериментов с регистрацией в космосе рентгеновского излучения. Его миссия продолжалась с декабря 1970 г. до марта 1973 г. и вдохновила исследователей открыть еще одно «окно» в космос, на этот раз в области микроволнового диапазона.

Открытое Пензиасом и Вильсоном реликтовое излучение и ряд данных, полученных другими группами в ходе исследований с использованием воздушных шаров и наземной аппаратуры, дали ученым серьезные доказательства в пользу теории Большого взрыва. За 26 лет, прошедших с момента, когда спутник COBE провел первые точные измерения, было запущено еще два специально спроектированных спутника, которые уже завершили свои миссии и позволили получить более детальную картину Вселенной — слабо различимые отпечатки на спектре реликтового излучения. Первым таким спутником стал космический зонд «Зонд по изучению анизотропии микроволнового излучения» (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP, названный в честь ученика Дикке, который скоропостижно скончался в 2002 г.), а вторым был европейский спутник Planсk, названный в честь великого немецкого физика Макса Планка.

Полученные результаты позволили существенно дополнить наши знания относительно горячего Большого взрыва, а также проверить некоторые модели элементарных частиц и парадигмы, связанные с формированием общей структуры Вселенной. В настоящее время предполагается, что она возникла из-за мелких флуктуаций распределенного вещества в самые ранние эпохи. В нашей Вселенной, где доминирует темная материя, гравитация усиливает эти крошечные начальные флуктуации и неоднородности, породившие скопления массы, из которых в конечном итоге образовались первые звезды и первые галактики. Скучивание вещества и последующее слияние, которые привели к образованию галактик, оставили отпечатки в реликтовом излучении. Вариации температуры на минимальном уровне в одну миллионную долю коррелирует с распределением вещества, через которое прошло реликтовое излучение за время его длительного распространения во времени и пространстве. Миссии, которые последовали за COBE, выявили эти невероятно слабые образы горячих и холодных пятен с высокой точностью. Помимо изображений пятен реликтовое излучение содержит и другую информацию, которая подтверждает его первичное происхождение. Сейчас астрономы умеют обнаруживать и объяснять малейшие неоднородности. Реликтовое излучение оказалось чрезвычайно однородным, вследствие чего разница в значении температуры для двух измеряемых точек заметна лишь в пятом знаке после запятой. Физик Деннис Сиама предположил, что при движении Земли через реликтовое излучение должен проявляться доплеровский сдвиг (о котором говорилось выше при рассмотрении открытий Хаббла), причем сдвиг частоты должен составлять около одной тысячной, из-за чего температура излучения должна быть немного (примерно на одну тысячную) выше в направлении по курсу движения. И наоборот, позади движения температура будет ниже. Это предсказанное отклонение от однородности распределения температуры может быть измерено. Cамо реликтовое излучение в этом случае можно рассматривать в качестве своеобразного «космического эфира», заполняющего всю Вселенную. Возникающие при этом специфические вариации температуры излучения на небесной сфере были названы дипольной анизотропией. Уже в начале 1970-х гг. обнаружение дипольной анизотропии стало считаться очень важной задачей, и ее пытались решить, используя передовые технологии, которые включали наземные телескопы и воздушные шары. При таких измерениях было очень важно тщательно измерить движение Земли, потому что только тогда могли проявиться другие источники неоднородности, являющиеся ключом к построению всего космологического здания.

Предложение Мазера о проекте COBE последовало в ответ на обращение НАСА к ученым с призывом использовать новые идеи для экспериментов в космическом пространстве. Разработка и применение технически совершенного инструментария сочетались со сложностью теории, которую требовалось проверить. К тому времени уже были разработаны детальные теории формирования структур. Кульминацией стала теория формирования галактик, наблюдаемых сейчас во Вселенной. Физики Яков Зельдович и Роберт Харрисон независимым образом предсказали, что эволюция малых флуктуаций плотности вещества при формировании структур во Вселенной с доминированием холодной темной материи должна оставлять свой след на фотонах излучения, двигающихся в пространстве. Формирующиеся галактики должны были привести к малым флуктуациям температуры реликтового излучения. Такие теоретические расчеты теперь можно было с высокой степенью точности проверить в рамках теории, проработанной ранее Пиблсом. Поэтому, как только эта парадигма холодной темной материи будет подтверждена, можно делать более сложные проверяемые прогнозы. Возникла возможность описания процесса эволюции всего вещества (то есть и обычной, и темной материи) во всей его сложности и с учетом взаимодействия с пролетающими фотонами излучения с помощью численного моделирования, позволяющего затем вычислять ничтожные отклонения температуры реликтового излучения. Отметим еще раз: численное моделирование стало незаменимым и мощным средством для отбора и проверки моделей в сочетании с наблюдательными измерениями. Как и в случае с темной материей, возрастание сложности и чистой вычислительной мощности, которые были частью компьютерной революции, оказалось критически важным для высокоточных предсказаний по модели, применяемой для интерпретации спутниковых данных.

Высокочувствительная аппаратура на борту спутника COBE позволила зарегистрировать те ничтожные колебания температуры реликтового излучения, вызванные влиянием материи за время путешествия через космическое пространство. Я до сих пор живо вспоминаю, как, будучи студенткой, в маленьком, забитом публикой лекционном зале MIT слушала на семинаре в 1989 г. доклад Джорджа Смута, главного исследователя программы дифференциального микроволнового радиометра, установленного на борту спутника COBE. Полученные результаты внушали благоговение. Данные со спутника COBE настолько точно ложились на гладкую теоретическую кривую излучения черного тела, что на рисунке ошибки измерения оказывались меньше толщины линии, прочерченной принтером. Физики пребывали в эйфории, а каждая крупная газета сообщала об открытии торжественными заголовками. Например, в The New York Times статья была озаглавлена так: «Ученые сообщают о глубоком понимании того, как начиналось время» (Scientists Report Profound Insight on How Time Began); или в лондонской The Independent: «Как начиналась Вселенная?» (How the Universe Began){17}.

После открытия и измерения характеристик реликтового излучения космология, которую давно уже тревожили серьезные неопределенности в описании самых важных параметров и свойств Вселенной, таких как ее возраст и постоянная Хаббла, стала точной наукой. До миссии спутника COBE (и последовавших за ним спутников WMAP и Planck) космология имела репутацию спекулятивной и даже считалась несколько незрелой по сравнению с другими областями физики, такими как физика элементарных частиц, где уже давно использовались развитые количественные методы исследований, а вычисления с точностью до 14-го знака после запятой стали привычными. Запуск COBE ознаменовал начало эры точной космологии и ее превращение в уважаемую область знаний. К этому же времени — 1980-е и 1990-е гг. — в космологии наладилось плодотворное синергетическое взаимодействие между теоретиками и астрономами-наблюдателями.

Космологи не могут, конечно, манипулировать в лабораториях с объектами своих исследований. Однако, несмотря на это принципиальное ограничение — неспособность осуществлять контролируемые эксперименты, космология после измерений реликтового излучения заслужила легитимность в качестве количественной науки. Ее развитие привело к взрывному росту высокоточных данных о начальном периоде развития Вселенной, которые позднее были дополнены данными, полученными с использованием аппаратуры, установленной на спутниках WMAP и Planck. Разрешающая способность приборов спутника WMAP, запущенного в 2001 г., была в 30 раз выше, чем у приборов спутника COBE, а у приборов спутника Planck (2009) она возросла еще в 2,5 раза в дополнение к увеличению числа частотных каналов с повышенной чувствительностью. Наши познания о тонкостях взаимодействия вещества и излучения в истории космоса после запуска спутника Planck будут расти феноменально. В настоящее время границы исследования реликтового излучения лежат в области поляризации. Поляризация волн излучения означает свойства волн, подобно свету, колебаться более чем в одном направлении.

Читатель может вспомнить известный в физике фокус с исчезновением лампы или другого источника света при рассмотрении через поляризационный фильтр. Яркий источник перестает быть видимым при повороте поляризационного фильтра на 90°, так как блокируется свет, поляризованный в одном направлении. Поляризация наблюдается даже в диапазоне микроволнового и рентгеновского излучения. Невероятно, но поляризационные свойства реликтового излучения могут быть измерены, и именно эти измерения стали сейчас наблюдательным вызовом на границе исследований. Измерения этих отпечатков смогут рассказать нам много больше о младенческой жизни Вселенной.

Как уже отмечалось выше, новые идеи и задачи потребовали развития и дальнейшего совершенствования измерительных приборов. Необходимость специальных навыков и опыта для выполнения таких, более сложных, измерений реликтового излучения повлияла на профессиональную структуру и повседневную практику космологических исследований. Как отмечает историк науки Питер Галисон, разделение труда в физике элементарных частиц уже привело к созданию новых профессиональных «зон занятости», которые переопределили процедуру экспертизы. Исследования реликтового излучения в космологии также привели к созданию таких зон между теорией, разработкой оборудования и экспериментом. Чтобы выполнить миссии по изучению реликтового излучения, потребовалось сотрудничество трех различных сообществ: инженеров, которые создавали инструменты, ученых, обрабатывавших измерения, и теоретиков, которые интерпретировали данные. Этот процесс начался давно, еще с тех времен, когда Дикке и его команда в Радиационной лаборатории MIT сами стали представлять такую необычную рабочую зону — необычную как в смысле поиска знаний, так и в смысле взаимодействия специалистов в одном физическом пространстве из ранее разделенных частей научного сообщества, начавших работать совместно. Как я упоминала выше, период с 1980-х гг. по 1990-е гг. стал в космологии новой стадией интеллектуального развития вследствие появления новых приборов, приводящих к новому разделению работы в процессе исследования. Галисон отмечает, что существование упомянутых «зон занятости» изменило не только практику проведения научной работы, но также и сам характер создания и обсуждения возникающих новых научных идей и предложений{18}.

Уровень сложности используемой аппаратуры к этому времени настолько возрос, что дискуссии и сопротивление сторон перестали быть решающими факторами в борьбе или столкновении научных идей. Это справедливо и для космологии и объясняет, почему характер сопротивления научного сообщества, описанный в данной главе, настолько принципиально отличается от истории с черными дырами, связанной с противостоянием между Чандрой и Эддингтоном, или от развития идеи расширяющейся Вселенной, когда Эйнштейн наконец признал наблюдения Хаббла.

К 1990-м гг. уже трудно было представить, что простой клерк из патентного бюро, далекий от академической деятельности, смог стать признанным гением науки. Сейчас ученые — часть профессиональных кадров, которые получают стандартизованное образование, устоявшееся в течение XX в. Чувство удивления и любопытства теперь реализуется в частной работе среди членов большой команды. Такое изменение процесса возникновения научного знания вовсе не означает окончание споров и борьбы идей, просто вместо этого они принимают иной характер и выражаются по-новому. Сейчас эта борьба чаще сводится к обсуждению деталей обработки или калибровки данных, а также к тщательному изучению возможных причин ошибок измерения. Поскольку исследования в настоящее время проводятся большими группами ученых, столкновения между сотрудниками приобретают скорее ритуальный характер, хотя слава, заслуги и похвалы по-прежнему на кону.

В качестве примера можно рассмотреть протекавшие недавно дискуссии, связанные с заявленным измерением поляризационного сигнала реликтового излучения. WMAP увидел первые намеки на поляризацию. Сейчас возникла проблема более точного измерения силы и значимости сигнала, где учитывались бы все источники ошибок, которые могли бы его изменить. В марте 2014 г. команда для изучения внегалактической поляризации фонового излучения BICEP (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), проводившая точные измерения поляризации реликтового излучения с помощью радиотелескопа, установленного на Южном полюсе, объявила о своем драматическом открытии. Она созвала пресс-конференцию, где доложила об измерении сигнала с очень высокой степенью достоверности. Но картинка вихревой поляризации, наблюдаемой в реликтовом излучении, могла легко загрязниться пылью, с которой оно столкнулось в нашей собственной Галактике. С заявлением не согласились другие члены научного сообщества, вследствие чего команде BICEP пришлось объяснять, каким образом им удалось откорректировать сложное воздействие пыли в нашей Галактике, представляющей собой последнее «сито» на пути прохождения реликтового излучения перед его измерением. Характеристики свойств этой галактической пыли и ее влияния на измеренную поляризацию были поставлены под сомнение, особенно теоретиками Принстона. Основываясь на наследии Дикке, Принстон по-прежнему остается оплотом науки о реликтовом излучении[29]. Понимание эффектов воздействия космической пыли на излучение имеет важнейшее значение для описания поляризации сигнала и решения главного вопроса: возникла ли поляризация в самой ранней Вселенной или она отражает лишь воздействие пыли на сигнал в нашей собственной Галактике? В современном мире, объединенном глобальной связью, дискуссия протекала публично. Это стало новым начинанием для космологии. Все вопросы, раньше обсуждавшиеся, как описывалось выше, на специально созываемых встречах или конференциях при закрытых дверях, стали рассматриваться открыто и публично в интернете в социальных сетях без регулярной и структурированной системы. Решения, которые раньше принимались и публиковались лишь после достижения экспертами консенсуса, сейчас обсуждаются всей научной общественностью. Процесс обсуждения стал прозрачным и легко наблюдаемым, как поведение рыбок в аквариуме. Беспорядочность научного процесса обнажилась. Мнение в сообществе космологов разделилось: является ли такое новое развитие полезным или вредным для интеллектуальной строгости? Конечно, в описанной выше ситуации с группой BICEP решение проблемы оказалось простым, так как получаемые со спутника Planck данные решили вопрос. Эксперимент BICEP переоценил уровень достоверности измерения поляризации. Дьявол заключался в пыли или, говоря об этом случае, в деталях систематических ошибок при оценке роли пыли, которая привела к ложному сигналу?{19}

Я верю, что открытые дискуссии и здравая критика всегда полезны. Такой подход позволяет лучше понять, как делается наука, и разрушает ошибочное представление о том, что научное исследование является ясным и объективным способом получения истинных сведений о тайнах природы. Этот подход позволяет понять, что научные теории всего лишь временные гипотезы, которые научное сообщество должно подвергать тщательной проверке на истинность и возможность воспроизведения результатов. Кроме этого, он позволяет понять, каким образом в современном мире фундаментально изменяется сам процесс возникновения, оценки и признания новых радикальных научных идей.

7. Новая реальность и поиски иных миров

Когда много лет назад Эдвин Хаббл собирал данные, ночами вглядываясь в телескоп в холодное безоблачное небо над обсерваторией Маунт-Вилсон, он даже не предполагал, что его открытия и прозрения навсегда изменят наши знания о космосе и само отношение к нему. Точно так же Арно Пензиас и Роберт Вильсон, долго и безуспешно пытавшиеся найти источники шумов в своем радиотелескопе, не догадывались, что они регистрируют реликтовое фоновое излучение, пришедшее от Большого взрыва.

Открытия, о которых я рассказывала в этой книге, революционным образом изменили концептуальное восприятие космоса и наше представление о собственном месте в мире. Помимо этого новые открытия вызвали и ускорили фундаментальные изменения в практике научной деятельности, рассматриваемой в качестве одного из проявлений интеллектуальной активности. Наблюдая за развитием радикальных идей в космологии от момента их зарождения до всеобщего признания, мы можем видеть, как споры отдалялись от противоречий между отдельными личностями. Сегодня на пути научного признания стоят немного другие преграды. Сейчас соперничество на переднем крае науки в большинстве случаев происходит не между людьми, а между большими коллективами, изучающими одни и те же проблемы. Хотя доказательства и данные способствуют научному признанию, интуитивная прозорливость и интеллектуальное влияние продолжают играть свою роль. Но больше ни один человек не может управлять принятием или сопротивлением новой идее. Отдельная личность сейчас может, конечно, по-прежнему сильно влиять на процессы поиска научной истины, потому что наука все еще организована несколько иерархически. Я хочу сказать, что в наши дни интеллектуальная мощь и влияние распределены гораздо равномернее по организациям и странам всей планеты, чем даже 20 лет назад.

Субъективность и эмоциональное отношение также остаются важными факторами в науке, поскольку определяют как зарождение креативных идей, так и восприятие этих идей или даже сопротивление этим идеям со стороны других людей. Наука всегда была сопряжена с личным пристрастием и заинтересованностью, и эта ситуация не изменилась со временем. В своей книге я пыталась разрушить привычный образ науки (как некоей методологии, нацеленной на получение точных сведений о природе) и пыталась показать читателю, что наука представляет собой динамичную развивающуюся систему, цель которой — создание «карты» для движения вперед, в силу чего она всегда является меняющейся и неопределенной. Без такой карты мы не могли бы выбрать направление движения, так как на ней указан не только наш предыдущий путь, но и terra incognita. В ней рассказывается в основном о том, с чего мы начали, и о том, что остается неизвестным и пока не обозначенным. Проблемы развития космологии в течение XX в. позволяют нам понять глубокие психологические аспекты самой науки, определяемые как нашим желанием познать природу, так и ограничениями, которые неизбежно накладывает наш ум на наше понимание.

За последние 100 лет характер задач, решаемых учеными-космологами, и доля их интеллектуального участия кардинально изменились, в результате чего космология превратилась из науки, где господствовали блестящие прозрения индивидуальных исследователей, в гораздо более организованную область деятельности, успех в которой обеспечивают коллективные усилия специалистов, профессионально подготовленных в узких областях. В качестве наглядного примера можно указать на описанную выше историю проектирования и запуска спутника COBE для измерения реликтового излучения в 1989 г. Понятно, что усилия проектировщиков, потребовавшие большого мастерства и ноу-хау, существенно отличаются от работы тех нескольких физиков-теоретиков, которые смогли предсказать существование реликтового излучения за 40 лет до запуска спутника. Поднятые сейчас вопросы невероятно сложны, и мы загружены данными, так что требуются усилия различных команд, чтобы с ними разобраться. С тех пор когда в начале 1990-х гг. проводился автоматический поиск сверхновых на гигантских масштабах, объем анализируемых данных увеличился экспоненциально. Серьезным современным вызовом является не только объем, но и скорость накопления данных. Между тем благодаря достижениям в разработке оборудования и программного обеспечения наши вычислительные возможности моделировать и интерпретировать этот поток данных значительно возросли. В результате астрономия перешла на передний край совершающейся революции при расчетах с использованием больших данных. Как мы могли убедиться, в области численного моделировании возникли новые методики, позволившие в астрономии «навести мосты» между теоретическими и наблюдательными работами. Сейчас в командах исследователей присутствуют теоретики, наблюдатели, специалисты по моделированию и инженеры. Изолированность подспециальностей в значительной степени ушла в прошлое. А слияние идей и инструментов сейчас сильнее, чем когда-либо.

С другой стороны, в отличие от обычной карты, человеческое воображение и мышление не имеют границ. Наука не только возбуждает человеческое любопытство, но является для него движущей силой. Исследования постоянно требуют от ученых подтверждения своего статус-кво. В этой гонке победителями становятся те, кто рискует и использует возникающие проблемы для изменения картины мира посредством сбора новых данных для нового прорыва. Хороший ученый работает не ради наград и поощрения. Если он чувствует, что может предложить новую идею, модель или концепцию, глубже разъясняющую какую-то существующую или возникшую в науке проблему, то он начинает приводить доводы в поддержку этой идеи, стараясь переубедить научное сообщество. Именно постоянное расширение зоны между возникающими вопросами и поисками ответов на них является одним из главнейших признаков и особенностей научной деятельности вообще. Основными движущими мотивами этой деятельности всегда были удивление и любознательность, поэтому понятно стремление ученых определить место человечества в космосе, хотя, конечно, мы еще очень далеки от завершения поиска. В настоящее время астрономов и космологов больше всего занимают два взаимосвязанных вопроса, имеющих философский и даже экзистенциальный характер, причем оба они связаны с проблемой исключительности человечества во Вселенной: является ли наш биологический вид чем-то особенным и не является ли существование нашей Вселенной результатом какого-то необычайного статистического совпадения условий. В основе обоих вопросов лежит страстное желание определить свое место в космическом контексте, то есть определить свое положение на обширной карте Вселенной.

В этом царстве теоретических расчетов и экспериментальных наблюдений космология ищет и иногда находит ответы на некоторые из вопросов, с которыми столкнулись Чандрасекар, Эддингтон, Эйнштейн и Хаббл в первой половине прошлого века. Полученные нами знания о Вселенной, и в первую очередь — об ее устройстве и возможной судьбе, заставляют задуматься об особой роли человечества. Являются ли живые существа на нашей светло-голубой скалистой планете лишь статистическими аномалиями комической саги? Когда мы размышляем о безграничной ускоряющейся Вселенной, где галактики стремительно разбегаются в стороны друг от друга, мы дерзаем представить себе существование других обитаемых миров, других мыслящих существ и даже других вселенных. Размышления о безграничной Вселенной требуют от нас еще большей интеллектуальной дерзости. Научная фантастика всегда была той областью литературы, где наши мечты и фантазии не имели границ. Но сегодня научная фантастика становится реальностью. Границы современной науки сдвинулись к поиску других миров на обитаемых экзопланетах и в иных, далеких-далеких вселенных.

Встающие перед нами вопросы определяются уровнем накопленных знаний о том, где мы находимся на карте мироздания и как мы сюда попали. Эти вопросы отражают постоянный поиск своего места во Вселенной, нашу роль во всей этой грандиозной схеме и сигнализируют о дискомфорте в современном состоянии знаний. Космические открытия оторвали нас от обычного мира, а головокружительные темпы изменений в науке дезориентировали. Мы обнаружили, что наша значимость непрерывно уменьшается, человечество — вид, населяющий одну планету из восьми (а раньше — из девяти) планет в одной звездной системе среди нескольких тысяч других, в Галактике среди нескольких миллиардов других, все более удаленных. Наше желание позиционировать себя в окружающем мире лежит в основе поиска новых обитаемых планет в окрестностях Солнечной системы или даже в других вселенных. Обе эти задачи вызваны единым импульсом поиска, но с научной точки зрения носят совершенно разный характер и требуют использования совершенно разных методологических подходов и стратегий поиска решений.

Что касается поиска жизни на близко расположенных планетах, то ученые все еще надеются найти ее в ближайшем окружении Солнца, причем в первую очередь пытаются разыскать планеты, похожие на нашу собственную. Мы надеемся, что это будут самые приспособленные места для жизни, особенно разумной жизни знакомого типа. Поиски таких обитаемых планет уже ведутся. Спутник НАСА Kepler предоставил данные о неожиданно богатом выборе кандидатов в экзопланеты вокруг близлежащих звезд{1}.

Еще одна радикальная идея, которую необходимо обсудить, лежит в области теоретической физики и математики: Мультиверс (Мультивселенная). В этой теории предполагается, что наша Вселенная является всего лишь одной из целого множества вселенных. Выше в этой книге мы уже видели примеры того, насколько причудливой и удивительной может выглядеть наша собственная Вселенная, медленной разгадке секретов которой за последние столетия и посвящена предлагаемая книга. Полевые уравнения Эйнштейна позволили сформулировать связи между содержимым, формой и возможной судьбой Вселенной, а астрономические наблюдения последнего столетия лишь подтвердили правильность полученных решений. Сейчас мы знаем модельные решения уравнений, которые наилучшим образом соответствуют наблюдаемым космологическим данным. Эти решения и данные соответствуют модели непрерывно и ускоренно расширяющейся Вселенной.

Как замечает выдающийся космолог Мартин Рис, выясняется, что для полного определения всех свойств Вселенной нам нужно знать только шесть чисел! Все эти числа уже определены эмпирически. Эти ключевые числа физики называют космологическими параметрами, и я их просто перечислю вместе с конкретными значениями: параметр N со значением 1036, являющийся мерой отношения сил электрического и гравитационного взаимодействий между атомами; параметр ε (эпсилон) со значением 0,007, определяющий силу связи атомных ядер; параметр Ω (омега), о котором много рассказывалось выше, в главах 4 и 5, равный 1 и служащий мерой содержания энергии-массы во Вселенной; параметр Λ (лямбда), о котором рассказывалось в главах 2 и 5, называемый космологической константой и равный 0,7; параметр Q со значением 10–6, являющийся мерой интенсивности тех начальных флуктуаций, которые затем стали зародышами всех будущих звезд и галактик, и, наконец, равный количеству пространственных измерений в нашей Вселенной параметр D, равный трем{2}.

Если бы эти космологические параметры отличались от приведенных значений на самую ничтожную величину, хотя бы на сотые доли процента, то мы просто не могли бы существовать! Не было бы ничего. Не существовали бы люди, Земля, Вселенная[30]. Жизнь на Земле была бы невозможна, так что не появились бы даже наши знания о космосе. Например, если бы значение N было чуть меньше, то время жизни Вселенной стало бы столь коротким (и она сама была бы настолько крошечной), что в ней просто не смогла бы проходить никакая биологическая эволюция. Если бы значение параметра эпсилон уменьшилось на 0,001, то не могли бы синтезироваться никакие химические элементы тяжелее лития, так что стало бы невозможным существование всех известных нам органических соединений. Мы уже говорили о том, какая разная судьба ожидала бы Вселенную (коллапс или расширение) при ничтожных отклонениях значений параметров лямбда и омега, но понятно, что наша история закончилась бы, даже не успев начаться. Столь же великолепно уравновешено в природе значение числа Q, ибо, окажись оно чуть больше, во Вселенной не могли бы возникнуть звезды, а чуть меньше — в мире не существовала ни одна материальная структура из тех, к которым мы привыкли. Что касается значения размерности D, то мы просто не знаем никаких форм жизни, соответствующих, например, размерностям два или четыре{3}.

Все это, конечно, несет особый целенаправленный дух. Для таких доводов даже придуман специальный термин «антропный принцип», означающий некую философскую концепцию, в соответствии с которой все наблюдения в физической Вселенной должны быть как-то сопряжены с существованием сознательной жизни. Таким образом, только точное согласование приведенных выше космологических параметров позволяет нам быть здесь и задавать этот вопрос. Понятно, что наша Вселенная не могла быть специально отобрана для существования именно углеродной жизни. И действительно, кажущаяся «тонкая настройка» нашей Вселенной, скорее всего, является следствием смещения в оценке выбора, поскольку единая Вселенная, способная поддерживать жизнь, одновременно является тем самым местом, где возникают и живут те самые существа, способные воспринимать жизнь и задавать вопросы о смысле существования. Можем ли мы понять или описать, почему указанные параметры имеют именно такие значения? Любые рассуждения на этот счет (к примеру, как могла бы космологическая постоянная омега с ее специфической ролью в судьбе Вселенной действовать при других значениях, например 0,001, 0,1, 10 или даже 42) приводят к логическому выводу, который состоит в том, что мы просто живем именно в такой Вселенной{4}.

Если это просто смещенная оценка при выборе мира, то у нас есть только одна Вселенная, в которой мы можем проводить измерения и по определению не можем прийти к правильному выводу, находясь в ней. Но стоит ли для этого создавать возможность существования других вселенных, где шесть важнейших параметров имеют совершенно отличающиеся значения? В таком случае у космологических параметров будут значения, которые реализуются только в нашей Вселенной, и наша Вселенная будет представлять собой единственную реализацию из многих потенциальных вселенных с их собственными комбинациями значений этих параметров, называемых пузырьковыми вселенными, которые могли бы в принципе существовать и вместе составлять то, что называется Мультивселенной. Это с неизбежностью означает, что может существовать бесконечное число пузырьковых вселенных, каждая из которых имеет собственную шестерку значений космологических параметров.

Если мы встанем на вероятностную точку зрения, что могут существовать другие возможности с соответствующим уровнем правдоподобия, то сделаем прямой вывод о том, что у нас есть конкретная комбинация шести параметров и что возможна другая реализация из бесконечного числа других возможных комбинаций. Конечно, другие значения космологических параметров будут приводить к возникновению совершенно иных вселенных, обладающих иной геометрией, экзотическим содержанием и альтернативной судьбой. Вероятностный подход освобождает нас от необходимости обращаться к антропному принципу, принимать в расчет требования о какой-то сверхтонкой настройке параметров и объяснять, что означают конкретные численные значения для рассматриваемых величин и нас самих. Мы как бы обходим или забываем вопрос о том, почему наша Вселенная имеет именно такие значения параметров, и поэтому можем не вдаваться в рассуждения о том, что она всего лишь одна из набора возможностей. Каждая из этих возможностей может быть реализована и может порождать бесконечное множество пузырьковых вселенных, представляющих собой компоненты Мультивселенной, плывущие вокруг с другими комбинациями космологических параметров, и каждая из которых начинается с собственного Большого взрыва.

Каким образом мы могли бы проверить гипотезу о существовании таких пузырьковых вселенных? Начнем с того, что конечность скорости света обеспечивает нам доступ лишь в некоторую часть Вселенной, оставляя другие области вне зоны наблюдения и исследования. Через миллиард лет видимый горизонт Вселенной значительно увеличится и большая ее часть станет видимой, поскольку к этому моменту свет дойдет до нас от объектов, которые на миллиард световых лет дальше, чем видимый сегодня край. Если свет не может показать, что находится за пределами нашей Вселенной, и через миллиард лет, то как мы можем представить себе процедуру измерения и наблюдения других вселенных?

В умозрительном, воображаемом мире немыслимо больших масштабов концепции типа Мультивселенной приводит к новым интеллектуальным вызовам, при которых объяснения должны связываться не проверяемыми на практике теориями, а экстраполяцией версий уже признанных теорий. Похоже, мы исчерпали лимит научных объяснений, который ранее практически проявлялся в предсказуемом изобретении все более совершенных инструментов познания. Возможно, сейчас нам требуется смена теоретических концепций и установок — реконцептуализация теории.

При этом может возникнуть некое новое фундаментальное ограничение, связанное, с одной стороны, с тем, что в новых объяснениях будут возникать представления о физических условиях, для которых экспериментальная проверка используемых теорий может оказаться просто невозможной. С другой стороны, стоит вспомнить важный урок из истории самой космологии. Мог ли Николай Коперник в 1543 г., после написания книги «О вращении небесных сфер» (De revolutionibus orbium coelestium), хоть как-то предвидеть, что на основе его идей люди в 1969 г. совершат полет на Луну и вернутся на Землю с образцами грунта для изучения? Более того, мог ли он представить себе, что в 2014 г. запущенный с Земли космический зонд Philae сможет точно «попасть» в комету, обозначаемую именем 67Р/Чурюмова — Герасименко и передать с нее изображения? Вероятно, нет. Коперник не мог себе представить ничего подобного, точно так же как не мог вообразить изобретение и применение спектрографов и камер, способных передавать на Землю прекрасные изображения далеких галактик. Точно так же мы сейчас не можем предвидеть, насколько проверяемой окажется любая из существующих сейчас концепций Мультивселенной, однако нет оснований полагать, что эта ситуация будет продолжаться еще пару сотен лет или меньше. Было бы верхом самонадеянности думать, что кто-то может предсказать развитие науки вообще. Все, что нам остается, — дать волю воображению и попытаться разглядеть, какие блестящие и новые возможности может открыть перед нами наука.

Как мы можем начать решение этого сложного вопроса в рамках привычных, объяснимых терминов физики и математики, которые мы разработали? Частично эти вопросы связаны с проблемой описания того, как выглядела Вселенная до Большого взрыва и до ее превращения в привычную нам Вселенную, которую мы можем наблюдать и изучать. Теория струн — направление физики, которое стремится сделать именно это. Она рассматривает частицы во Вселенной в качестве объектов, сгенерированных в эпоху до Большого взрыва в результата колебаний струн, возникающих подобно тем, что происходят в музыкальных инструментах, Представьте себе скрипку, настроенную с помощью натяжения струн. Изменяя натяжение, можно получить различные музыкальные ноты, рассматриваемые как режимы (моды) возбуждения струны. Разумеется, для возникновения звука любые струны должны быть возбуждены. В описываемой теории струн все существующие и регистрируемые сейчас элементарные частицы концептуально рассматриваются в качестве колебаний таких элементарных струн, существовавших до Большого взрыва. На этом, собственно, и кончается аналогия со скрипкой, так как, в отличие от скрипки, теоретические струны не закреплены на деке какого-либо реального инструмента! Теория струн предлагает математический аппарат, который делает возможными вычисления для эпохи до Большого взрыва. Ученые, работающие на границе космологии и теории струн над проблемой возникновения частиц, с большим интересом смотрят на потенциально наблюдаемые проявления Мультивселенной, возможно видимые как рябь в реликтовом излучении, которая могла бы возникнуть при столкновении нашей Вселенной с другой. Мы надеемся на радикальный сдвиг в понимании описываемых процессов, а для этого необходимо найти регистрируемые и измеряемые доказательства существования признаков Мультивселенной в нашей Вселенной.

Возвращаясь к теме шести найденных и измеренных космологических параметров, следует помнить, что, даже если мы предполагаем возможность иных значений этих параметров в других частях нашей Мультивселенной, данный факт не отменяет действие и достоверность совокупности физических законов, которые, мы знаем, работают везде, даже в других вселенных. У нас нет оснований верить, что какая-либо вселенная целиком будет подстраиваться под совершенно иной набор физических принципов, включая ранее неизвестные нам силы.

Независимо от обсуждения необходимости антропного принципа вообще следует отметить, что недавний прогресс в понимании квантовых процессов в самой ранней Вселенной свидетельствует о том, что процессы, определявшие начальные условия ее зарождения, носили, по-видимому, очень общий характер и поэтому могли легко порождать и другие пузырьковые вселенные. Существует даже особый раздел теории струн — так называемая «ландшафтная идея», в которой много пузырьковых вселенных могут генерироваться естественным образом. Эта идея вполне привлекательна в качестве теоретического построения, но и в ней остается спорным вопрос о том, насколько проверяемой является сама гипотеза о существовании Мультивселенной. Может ли теория струн обеспечить окончательный прорыв, необходимый для понимания того, как могли возникнуть другие пузырьковые вселенные? Нам просто нужно подождать и посмотреть{5}.

Оценивая прогресс, достигнутый в космологии хотя бы за последнюю сотню лет, мы видим, что имеются все основания для оптимизма. Современное мышление состоит в том, что в истории космоса было много Больших взрывов, поскольку существование каждой раздувающейся вселенной начинается с собственного первичного огненного шара. То есть процесс возникновения и развития нашей Вселенной должен проходить одинаково и для остальных пузырьковых вселенных (составляющих данную Мультивселенную), каждая из которых имеет собственную геометрию, состав и судьбу. Возможно, нам следует собирать какие-то эмпирические доказательства этого, витающие вокруг нас, хотя все космологи старательно ищут какие-нибудь регистрируемые свидетельства и признаки взаимодействия или даже столкновения двух пузырьковых вселенных. Сейчас предпринимаются попытки смоделировать процессы возникновения, зарождения и развития пузырьковых вселенных. Мы находимся на пороге возможного концептуального прорыва в решении проблемы (то есть мы поймем, корректна ли идея Мультивселенной), а возможно, нам навсегда придется расписаться в неспособности решить этот вопрос.

Однако, даже если мы будем придерживаться вероятностной точки зрения и поверим в существование множества альтернативных вселенных, мы все равно останемся в неведении относительно пределов разрешенных значений шести указанных выше космологических параметров, которые могли бы описать весь набор вероятностей[31]. Мне кажется, что наиболее интересная возможность заключается в том, что иные вселенные могут подчиняться новым и совершенно необычным для нас законам физики. Концепция Мультивселенной ставит нас перед беспрецедентной философской проблемой, и возможно, для ее решения нам придется привлечь новый метод объяснений и доказательств, при котором будут использоваться не прямые измерения, а некие тесты на согласование экстраполируемых версий для твердо установленных теорий. При этом, вероятно, мы еще долго не сможем ответить на вопрос об уникальности нашей Вселенной.

Однако у нас больше шансов получить ответ на другой важный вопрос, интересующий человечество со времен Античности. Я считаю, что мы довольно скоро выясним, действительно ли мы одиноки в нашей Вселенной. Давайте попробуем проследить историческое развитие идеи о существовании других миров за ее пределами. Подобно многим другим идеям, обсуждаемым в данной книге, эта проявилась сперва лишь как игра воображения и лишь позднее кристаллизовалась в форме гипотезы, требующей научного рассмотрения. Воображение человека часто порождает ценные идеи, достойные дальнейшего изучения и поиска доказательств. К числу таких идей можно отнести и предположение о существовании иных миров, пришедшее к нам еще от древних греков, страстных исследователей природы, заложивших основу многих современных научных знаний. Одно из первых зафиксированных свидетельств о самых ранних спорах и рассуждениях, связанных с проблемой множественности миров, относится еще к IV в. до н. э., хотя мы знаем и о более ранних дискуссиях на эту тему. Эпикур, которого иногда называют первым атомистом, действительно придерживался материалистических взглядов на природу и смело писал в одном из писем (адресованных знаменитому историку Геродоту) о возможности существования иных миров следующее: «…Миры бесчисленны, и некоторые схожи с нашим, а некоторые несхожи. В самом деле, так как атомы бесчисленны… они разносятся очень и очень далеко, ибо такие атомы, из которых мир возникает или от которых творится, не расходуются полностью ни на один мир, ни на ограниченное число их, схожих ли с нашим или несхожих. Стало быть, ничто не препятствует бесчисленности миров»{6}.

Впрочем, сама идея о множественности миров возникла задолго до древних греков и их атомистики. Космический плюрализм основан на философской идее о существовании многих миров (потенциально их число может быть бесконечным) помимо известной нам Земли. Споры на эту тему начались за 600 лет до н. э., еще до Сократа, при жизни Фалеса Милетского{7}, считающегося отцом всей западной философии. Конечно, споры времен Античности относились не к мирам типа нашей Солнечной системы или к специфическим, пригодным для жизни планетам, а, скорее, к общим представлениям о бесконечности мира и границам космоса. Фалес и его ученик Анаксимандр, о которых рассказывалось выше, в главе 1 данной книги, стали первыми представителями науки, фактически признавшими космос бесконечным. Подобных взглядов придерживались также древнегреческие философы-атомисты Демокрит и Эпикур. Пришедшие им на смену Платон и Аристотель являлись сторонниками противоположной точки зрения, то есть считали нашу Землю уникальной планетой. Предлагаемая Аристотелем система мира позднее была согласована с христианским вероучением, вследствие чего идея о плюрализме миров была забыта почти на 1000 лет. Космический плюрализм часто упоминался в разных средневековых историях, но эти упоминания лишь дань художественному воображению в культурной жизни эпохи. Например, некоторые исламские теологи из регионов, которые сейчас относятся к Ирану, любили воображать и красиво описывать другие обитаемые миры и планеты.

Исламский ученый и интеллектуал Фахруддин ар-Рази, живший между 1149 и 1209 гг. и известный многочисленными трудами по проблемам медицины, астрономии и физики в контексте содержания Корана, описывал физический мир в своей книге «Возвышенные вопросы» (Маталиб ал-алия). В ней он критикует геоцентрическую систему мироздания, развивая представления о множестве миров, помимо нашего. Он ставит под вопрос использование в Коране термина миры во множественном числе, размышляя, относится ли он ко множеству миров внутри космоса или действительно подразумевается реальное множество миров за его пределами. Ар-Рази оспаривал также аристотелевские представления о едином космосе и едином мире вокруг нас. Его неприятие геоцентрической системы основывалось на убежденности в том, что космос представляет собой пустое пространство, в котором двигаются, соединяются и разъединяются атомы. В эту эпоху происходил интенсивный обмен знаниями между греческим и исламским миром, так что знание ар-Рази об атомизме не должно нас удивлять. Он также обсуждал проблему существования пустот, ничем не заполненных промежутков между звездами или созвездиями, и утверждал, что за пределами известного нам мира существует бесконечное внешнее пространство, которое волей Бога заполнено бесконечным числом миров{8}. В некотором смысле наша современная раскованность мысли и способность в свободной манере спекулировать относительно всей Вселенной могли бы укорениться у ар-Рази. В Средние века космический плюрализм присутствовал также в виде художественных вымыслов. Например, в знаменитом собрании арабских рассказов «Книге тысячи и одной ночи» есть повествование под названием «Приключения Булукия», где описано множество фантастических миров, населенных разнообразными формами жизни. В этом контексте всеобщая распространенность жизни связана с идеей всемогущества Бога.

Хотя сегодня мы серьезно сомневаемся в идеях ар-Рази о всеобщности жизни, однако стоит вспомнить, что в XVI в. те, кто осмеливался выступать с подобных позиций, легко попадали в разряд еретиков и даже могли быть приговорены к смерти. Одним из таких людей был итальянский мистик и философ Джордано Бруно. За множество серьезных преступлений против учения Церкви, включая так называемые «выдумки» о существовании других миров, он заплатил своей жизнью. Бруно родился в городке Нола близ Неаполя в 1548 г., и его отцом был солдат Джованни Бруно. Младенца назвали Филиппом, но позднее, при вступлении в монашеский орден доминиканцев, Бруно сменил это имя на Джордано. С ранней молодости он увлекся мощными новыми идеями, бросил вызов ордену и должен был бежать от преследования. Фактически большую часть жизни Джордано провел в изгнании, перебираясь из Франции в Англию, затем в Германию и, наконец, в Венецию. Он был сторонником многих учений, считавшихся еретическими, включая теорию бесконечности Вселенной и множественности миров. Кроме того, Бруно отрицал геоцентрическую модель мира, причем не только с математической точки зрения, а на основе своих интуитивных представлений о мире. Он отвергал классическое представление о конечной Вселенной, покрытой небесной сферой с закрепленными на ней звездами, и принял радикальную в те времена гелиоцентрическую систему Коперника. Джордано даже оспорил некоторые ее положения. Коперник представлял космос в виде пространства с Солнцем в середине, но сохранил в своей модели небесную сферу с фиксированными звездами, то есть считал Вселенную ограниченной, а Бруно отвергал существование этих границ. Конечно, важно отметить, что Джордано Бруно был бы сожжен на костре, даже если бы он и не поддержал идею бесконечной Вселенной или существование многих других миров, поскольку казнили его за действительно еретические взгляды (он не признавал божественность Христа, непорочность девы Марии и ряд других очень важных для Церкви догматов), которые и привели его на перекрестие.

В некотором смысле яркое воображение Бруно и его спекуляции предвосхитили современную науку. Хорошо обтесанные булыжники на одной из знаменитых площадей Рима — Кампо-де-Фьори — более 400 лет назад были молчаливыми свидетелями, как его жестоко заставили замолчать из-за радикальных идей, противоречащих принятым религиозным убеждениям. В неумолимый холодный день 17 февраля 1600 г. Джордано Бруно сожгли на костре «вместе с языком, которым он изрекал свои ложные слова», как было записано в приговоре{9}.

Руководство католической церкви преследовало Джордано Бруно, объявило его еретиком и приговорило к смерти. Однако он успел опубликовать в 1584 г. свою противоречащую ортодоксии книгу «О множественности миров» (De l’infinito universo et mundi). В 1603 г. книга была внесена в опубликованный руководством католической церкви знаменитый список запрещенных еретических книг Index Librorum Prohibitorum. В те годы Церковь могла контролировать работу весьма малочисленных издательств, так что попавшие под запрет книги из списка не могли распространяться открыто и оставались малодоступными для широкой общественности.

Несмотря на трагическую судьбу Бруно, вскоре в науке и общественном сознании произошли большие сдвиги, которые привели к расширению возможностей ознакомления с новыми идеями и, соответственно, к дальнейшим столкновениям между представителями Церкви и науки. Важную роль в этом процессе сыграло изобретение телескопа — преобразующего инcтрумента. Его предложил Галилео Галилей в 1609 г., который направил в небо усовершенствованную им подзорную трубу. Телескоп Галилея увеличил и показал удаленные объекты, поставив много вопросов о том, что лежит за пределами Земли. Новые открытия положили конец классической эпохе астрономических наблюдений невооруженным глазом и неожиданно вновь привлекли внимание ученых к возможности существования других обитаемых миров. Однако лишь в конце эпохи Просвещения многие европейские ученые, философы и писатели сделали космический плюрализм темой своих дискуссий.

В 1686 г. французский эрудит Бернар Ле Бовье де Фонтенель опубликовал книгу «Беседы о множественности миров» (Entretiens sur la pluralité de mondes), ставшую очень популярной в период раннего французского Просвещения. Книга была написана в форме бесед между неким философом и маркизой, хозяйкой замка, которые они вели во время совместных прогулок по залитому лунным светом парку, наблюдая за сиянием ночного неба. Несмотря на этот неформальный антураж, богатая фантазия Фонтенеля позволила ясно и просто обрисовать новую систему строения космоса, основанную на идеях Коперника. При этом он удачно угадал и общие веяния своего времени, выбрав в качестве одного из собеседников женщину и допустив ее к участию в обсуждении научных вопросов, считавшихся ранее прерогативой исключительно мужского сообщества. Педагогическая концепция книги отчетливо отражена фразой, вынесенной в подзаголовок пятой беседы: «Каждая звезда представляет собой Солнце, излучающее свет в окружающие миры»{10}. В этой части книги философ рассматривает возможность существования иных миров в виде планет, вращающихся вокруг других звезд, и даже предполагает существование жизни на этих планетах.

Традиция популяризации науки была продолжена через 200 лет астрономом Камилем Фламмарионом, который поверил в идеи Фонтенеля о множестве обитаемых миров и немало писал об этом в своих работах. Фламмарион — автор более 70 книг, один из самых известных популяризаторов науки Нового времени. Начав работать в Парижской обсерватории, он в конце концов основал собственную обсерваторию в предместьях Парижа в 1883 г. Его исследования относились к наблюдениям поверхности Луны и Марса, а также к изучению характеристик звезд. Уже в своей первой книге «Множественность обитаемых миров» (La pluralité des mondes habités), опубликованной в 1862 г., Фламмарион смело утверждал о возможности повсеместного существования жизни и вскоре заслужил в общественном мнении роль «ведущего адвоката» концепции космического плюрализма. Идеи Фламмариона получили широкую известность, и к 1882 г. его книги были переизданы в общей сложности 33 раза и переведены на многие языки. Как и Ж. А. Рони, он предположил реальное существование разнообразных инопланетных существ, значительно отличающихся от людей. В своих книгах «Воображаемые и реальные миры» (Les mondes imaginaries et les mondes réels, 1864) и «Люмен» (Lumen, 1887) Фламмарион пошел еще дальше, описывая экзотические воображаемые растения, способные не только к восприятию окружающего мира, но и к дыханию и перевариванию пищи. Вера Фламмариона в наличие внеземных форм жизни возникла на основе его убеждения в существовании и переселении бессмертных душ, одинаково присущих животным и растениям. При этом у него, как и у Джордано Бруно, прыжки воображения и фантазии не подкреплялись никакими научными рассуждениями. Фламмарион считал людей «гражданами небес», а другие миры описывал в виде каких-то «студий человеческой работы, школ, где души должны были постепенно обучаться, развиваться, постепенно накапливая знания, к которым направляют свои устремления, и готовиться к концу своей судьбы»{11}.

Наибольшую известность получила многократно переведенная на разные языки книга Фламмариона «Популярная астрономия» (Astronomie populaire, 1880), в которой он страстно убеждал читателей в существовании жизни на Луне и на Марсе. Его увлекало объявленное итальянским астрономом Джованни Скиапарелли открытие каналов на поверхности Марса, и он верил, что это доказывает существование на Марсе не просто жизни, но и разумной жизни с развитой цивилизацией. Фламмарион утверждал, что по развитию марсиане могут даже превосходить человеческую расу.

Оживленная дискуссия относительно существования жизни на Марсе, а также возможностей ее проявления продолжается до наших дней. Одна из причин заключается в том, что Марс не только ближайшая к Земле планета, но во многом напоминает ее по основным характеристикам. На нем даже продолжительность дня и сезонов года напоминает земные. Поверхность Марса нетронута и практически не меняется, поскольку эта планета не проявляет тектонической активности. Поиски признаков жизни на Марсе начались еще в XIX в. и продолжаются до сих пор с использованием все более сложной техники — от телескопов до зондов, доставленных в атмосферу Марса. Сейчас поверхность Марса исследуют и с помощью спускаемых аппаратов, самым известным из которых стал марсоход Curiosity, достигший поверхности Красной планеты 6 августа 2012 г. Этот аппарат уже нашел на Марсе следы давно испарившейся воды, а затем (при бурении старых скальных пород) следы органических молекул метана, однако пока ему не удалось обнаружить никаких признаков жизни, не говоря уже о жизни разумной. Остается открытым и вопрос, существуют ли сейчас или имелись ли в прошлом какие-либо жизненные формы на Марсе.

Итак, где мы находимся в этой проблеме в настоящее время? Опрос, проведенный в 2013 г. газетой The Huffington Post и сайтом YouGov.com, показал, что примерно 50 % американцев верят в существование каких-то иных форм жизни на других планетах, 17 % не верят, а оставшиеся 33 % не имеют четкого мнения на этот счет. Опрашиваемые проявляли больший скептицизм, отвечая на вопрос о возможности посещения Земли разумными существами с других планет. Среди тех, кто убежден в существовании жизни на других планетах, 45 % утверждают, что инопланетяне посещали Землю{12}.

Независимо от капризов общественного мнения научные поиски в этом направлении продолжаются, особенно в связи с обнаружением экзопланет, то есть планет, вращающихся вокруг других звезд. Произошел феноменальный прорыв, и часть этого успеха была связана с инструментами на космическом телескопе Kepler[32].

Нам выпало счастье жить в эпоху, когда ответ на извечный вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, кажется в пределах досягаемости. За последние 50 лет мы высадились на Луну, оставили человеческие следы на ее поверхности, запустили несколько зондов на другие планеты Солнечной системы, отправили космический корабль Voyager-1 за пределы Солнечной системы, осуществили посадку ровера Curiosity на Марсе для геологических исследований и рассмотрели изображения поверхности Плутона и Харона, снятые камерами с борта космического аппарата New Horizons. Мы имеем прекрасные, очень четкие фотографии поверхности некоторых планет (включая карликовые), позволяющие изучать их интересные особенности, например структуру колец Сатурна, красное пятно на Юпитере, ураганы на поверхности Ио и пятно в форме сердца на Плутоне. Однако все планеты и их спутники, по-видимому, необитаемы. Но поиск экзопланет и планетных систем у близлежащих звезд одарил щедростью сверх ожиданий. Методы, изобретенные и отточенные за последние 20 лет, позволили открыть эти миры. И наконец, уже с конца 1970-х гг. мы тщательно изучаем потенциальные источники радиосигналов, которые можно связать с разумными цивилизациями.

Кажущаяся поразительной идея о существовании других миров в космосе возникла задолго до XX в. и восходит еще ко временам Древней Греции. Как я уже отмечала, концепция существования иных миров и внеземной жизни трансформировалась из ереси в ортодоксальное учение науки за период времени от V в. до н. э. до XVIII в. Сам термин внеземная жизнь является современным, впрочем в предшествующие века он был идентичен понятию «множество миров».

Коперник стал причиной драматического сдвига в мировоззрении, который вытеснил нас из центра мироздания — только представьте себе это! Позднее Галилей, наблюдая за небесными телами в Солнечной системе через изобретенный им телескоп, сумел развенчать догмат Аристотеля об уникальности Земли по отношению к остальным астрономическим объектам. В конечном счете в этом вопросе оказался прав древнегреческий философ-атомист Эпикур, несмотря на то что его учение почти на 1000 лет было заглушено теориями Платона и Аристотеля.

Что заставляло и заставляет людей искать обитаемые миры и свидетельства существования разумной жизни где-то в глубинах космоса? Прагматические проблемы, связанные с такими поисками, приобрели особую важность в 1960-х гг. в связи с проектом «Поиск внеземного разума» (Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI), участники которого пытались установить прямую радиосвязь с другими планетными системами в микроволновом диапазоне. Самый первый целенаправленный поиск внеземных цивилизаций был проведен на телескопе Green Bank в Национальной обсерватории радиоастрономии (штат Западная Виргиния). В 1960 г. 29-летний долговязый постдок Фрэнк Дрейк первым попытался использовать новый телескоп с радиоантенной диаметром 26 м для регистрации межзвездного послания от планеты, вращающейся вокруг звезды, расположенной примерно в 12 световых годах от Солнца. На этом расстоянии не было зарегистрировано ни одной экзопланеты. Никто и не ожидал, что поиск окажется успешным. Доказывая возможность такого перехвата сигналов, амбициозный Дрейк предложил своим наблюдателям периодически направлять телескоп на две ближайшие к Солнцу звезды — Тау Кита и Эпсилон Эридана — для улавливания сигналов, предположительно направленных от этих звезд к Земле, и назвал попытку «Проект Озма» в честь принцессы сказочной Страны Оз в известной книге Л. Фрэнка Баума. Хотя при осуществлении проекта не удалось зарегистрировать ничего, кроме радиошумов межзвездного пространства, он вдохновил целое поколение на серьезное отношение к возможности связи с инопланетянами. В 1982 г. в Голливуде был снят блокбастер «Инопланетянин» (Е. Т.), один из самых кассовых фильмов 1980-х гг., который разжег и укрепил интерес общественности к этой теме. Институт SETI до 1993 г. в разной степени финансировался федеральным правительством США. После прекращения этой поддержки зарегистрировался в качестве некоммерческой организации и продолжал функционировать исключительно на основе частных пожертвований. Пол Аллен, один из основателей Microsoft, профинансировал работу — названную его именем решетку радиотелескопов в Институте SETI в местечке Маунтин-Вью (штат Калифорния). Широкую общественную поддержку получил сайт SETI@home, где осуществляется научный эксперимент с использованием большого числа бездействующих персональных компьютеров, подключенных к интернету в частных домах. Это мероприятие стало одним из первых краудсорс-проектов в рамках концепции «Гражданская наука» (Citizen Science). Вы можете участвовать в ней, загрузив свободно доступную программу, которую можно установить дома на свой персональный компьютер, для анализа данных с радиотелескопа, полученных в проекте SETI, всякий раз, когда ваш компьютер простаивает и не используется для других задач.

Помимо пламенной веры в проект поиска жизни в далеком космосе Дрейк стал известен существенным вкладом в количественную оценку вероятности космических контактов вообще. Не дожидаясь обнаружения экзопланет аппаратурой космического телескопа Kepler, Дрейк осуществил теоретический расчет возможности контакта. Его оценка, названная формулой Дрейка, была предложена на конференции, созванной в 1961 г. специально для решения одной проблемы — можно ли количественно оценить шансы обнаружения инопланетной жизни в рамках программы SETI. В сотрудничестве с Национальной академией наук США он организовал неформальную встречу с участием многих известных ученых, включая нескольких нобелевских лауреатов по химии и медицине и физика Филипа Моррисона (кажется, единственным участником конференции без титулов был молодой постдок Карл Саган).

Всего за несколько дней до встречи Дрейку удалось сформулировать и определить основные члены его ставшего знаменитым уравнения. Он выделил главные компоненты, необходимые для определения числа развитых цивилизаций, существующих в нашей Галактике. Дрейк начал с определения вероятности различных факторов, относящихся к возникновению цивилизаций. Первым фактором является скорость возникновения обитаемых планет (их можно назвать колыбелями цивилизаций). Лишь некоторые из них могут затем стать приютом для жизни и в будущем даже привести к возникновению разумных и чувствующих существ. Затем он учел долю цивилизаций, способных развиться до уровня технологий и посылать сигналы через огромные межзвездные расстояния, и умножил эту величину на среднюю продолжительность жизни таких сообществ. Произведение всех этих «если», то есть многих вложенных условий в уравнении Дрейка, позволяет оценить число всех развитых цивилизаций, которые могут быть обнаружены в нашей Галактике Млечный Путь. Используя целую серию сложных и спорных аргументов, связанных с рассеянными в литературе соответствующими данными об успешности формирования звезд и планет, Дрейк пришел к выводу, что это число зависит, главным образом, только от одного фактора, а именно от продолжительности жизни развитых цивилизаций. Вероятность межзвездного контакта цивилизаций зависит также от совпадения времени их существования, поскольку обе цивилизации должны дожить и развиться примерно до одинакового технологического уровня к моменту контакта. С наибольшей вероятностью мы можем обнаружить во Вселенной обитаемые миры с развитой технологической цивилизацией. Поиск контакта следует начать с регистрации максимально возможного числа экзопланет, а затем выделить из них пригодные для развития жизни планеты и начать поиск признаков жизни. В 2018 г.[33] НАСА планирует запустить космический телескоп имени Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope, JWST), который наряду с решением других научных задач должен продолжить поиск и идентификацию пригодных к развитию жизни планет и планетных систем на основе наследия миссии спутника Kepler.

В то же время обсуждается и изучается проблема определения условий, необходимых для возникновения жизни. При этом ожесточенные споры возникают даже относительно признаков таких условий. Этот вопрос очень сложен, поскольку ответ на него связан с терминологией и особенностями научно-дисциплинарного подхода. Известный астроном и историк науки Стивен Дж. Дик в своей книге «Жизнь в других мирах» (Life on Other Worlds) проследил историю споров об определении жизни на протяжении всего XX в. Среди прочего он обсуждает статью биолога-эволюциониста Джорджа Гейлорда Симпсона, написанную в 1964 г., когда ученые США начали готовиться к поиску жизни на Марсе. В статье, озаглавленной «Отсутствие превосходства гуманоидов» (The Nonprevalence of Humanoids), Симпсон доказывает, что формы жизни в других условиях вовсе не обязаны напоминать привычные нам земные формы. Ранее биолог Гарольд Блюм назвал такую точку зрения оппортунистической, а обратную к ней научную позицию — детерминистической. В соответствии с детерминистскими доводами эволюция жизни всюду во Вселенной происходит в одинаковой последовательности, со временем увеличивая сложность, а при оппортунистическом подходе формы жизни могут развиваться по множеству различных направлений. Симпсон отмечает, что большинство экзобиологов придерживаются детерминистской точки зрения (хотя она не имеет эмпирических обоснований правоты), в то время как эволюционные биологи предпочитают оппортунистический подход, опирающийся на большое число данных по ископаемым и окаменелостям на нашей планете. Симпсон доказывает, что жизнь, зародившаяся где-то в далеком космосе, не должна обязательно проходить весь известный нам маршрут эволюции от простейших до человека{13}.

Основное определение жизни (с которым согласится большинство биологов) сводится к тому, что живые организмы отличаются способностью к самостоятельному росту и самовоспроизведению. Однако даже применимость этого определения остается неясной для кристаллов, не говоря уже об обширных серых зонах в самой биологии. Например, непонятно, следует ли считать живыми вирусы, которые имеют свой собственный геном, но не способны воспроизводить себя самостоятельно. Похоже также, что приведенное выше определение не включает в себя так называемые прионы, то есть одиночные белки, способные к репликации и вызывающие у организмов-хозяев некоторые заболевания, например губчатую энцефалопатию (коровье бешенство). Можно также отметить, что среди ученых существует согласие относительно того, что бактерии представляют собой наиболее рудиментарную форму жизни.

Предметом споров остается не только определение жизни, но и критерии ее возникновения. Именно сейчас в связи с открытием экзопланет вновь возникла проблема определения необходимых и достаточных условий детектирования их возможной обитаемости. Первоначально ученые полагали, что для доказательства наличия жизни на планете достаточно просто обнаружить кислород в ее атмосфере, однако сейчас уже стало ясно, что необходимые для жизни химические элементы могут возникать в результате многих не биологических процессов. Кроме того, даже и на нашей Земле жизнь возникла и развивалась очень длительное время практически без присутствия этих газов в атмосфере. Поэтому даже надежное обнаружение озона и кислорода в атмосфере каких-либо планет не является достаточным признаком существования жизни на этих планетах. Между тем множатся доказательства в пользу того, что наличие некоторых соединений и элементов, таких как двуокись углерода, метан и аммиак, традиционно считающихся «строительными кирпичиками» жизни на Земле, реально может ассоциироваться с возникновением жизни и в других уголках космоса. К настоящему времени не удалось обнаружить признаки жизни на ближайшем к нам Марсе даже после спуска на его поверхность сложного марсохода, способного анализировать образцы почвы планеты с использованием масс-спектрометра.

Поиски потенциально пригодных для жизни экзопланет продолжаются, и к настоящему времени уже разработаны некоторые достаточно эффективные методики их обнаружения. Большой вопрос состоит в том, сколько еще существует землеподобных планет, которые могут быть открыты. После этого уже ставится вопрос об их обитаемости и в какой форме могла бы быть жизнь на этих планетах. На основе данных, полученных за время работы космического телескопа Kepler, запущенного НАСА в 2013 г., можно считать, что примерно 22 % звезд типа Солнца могут содержать в своих системах планеты, похожие на Землю. Публикация этих данных, разумеется, встревожила некоторые средства массовой информации. Даже обычно серьезная газета The New York Times писала по этому поводу следующее: «Известные шансы, что что-то или кто-то живет далеко-далеко от Земли, повысились в понедельник, выйдя за пределы самых смелых мечтаний астрономов». «Мы не одиноки» — так назвала свой материал на эту тему газета USA Today, как бы отвечая на вопрос «Одиноки ли мы во Вселенной? Скоро мы это узнаем», которым озаглавил статью, опубликованную в газете The Guardian за год до этого, известный специалист Мартин Рис{14}.

Когда мы можем реально получить ответ на этот вопрос? Некоторую тревогу вызывает так называемый парадокс Ферми, получивший свое название в честь знаменитого итальянского физика-эмигранта — отца контролируемого деления атомного ядра, создателя атомной бомбы в США во время Второй мировой войны. Если мы допустим, что инопланетяне не должны быть непременно похожи на земные формы жизни, то должно быть много других мест в нашей Галактике и Вселенной, где существует жизнь. Однако мы не встречаем пришельцев. В этом и состоит парадокс Ферми. Еще в 1975 г. Майкл Харт в журнале Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society опубликовал статью, в которой доказывал, что в настоящее время на Земле нет представителей каких-нибудь разумных форм инопланетной жизни, и сделал вывод, что «…есть серьезные свидетельства того, что мы являемся первой цивилизацией в нашей Галактике»{15}. Его рассуждения были основаны на оценке временны́х масштабов. Действительно, если бы существовала внеземная жизнь, тогда наши инопланетные соотечественники уже были бы здесь, а так как их здесь нет, то их не существует. Как и в случае с оценками в уравнении Дрейка, на самом деле все зависит от времени.

Существует резкое разделение в отношении, мировоззрении и ожиданиях между многими биологами и многими астрономами, которые могут быть привязаны к своим взглядам на уникальность Земли. Большинство астрономов, из наиболее известных — Саган и Дрейк, обычно полагают, что Земля не обладает никакой особенностью или специфичностью в самом широком смысле этого слова. Саган попросту считает гипотезу об уникальности нашей планеты ошибочной, а парадокс Ферми объясняет тем, что все внеземные цивилизации развиваются очень медленно и поэтому пока не установили контакт с нами. Большинство биологов уверены в уникальности жизни на Земле, возможно вследствие того, что богатство и сложность постоянно наблюдаемых ими проявлений жизни убеждают их в том, что наша планета является весьма выдающейся и специфичной, вследствие чего она и стала местом зарождения разумной жизни (хотя ее развитие и включало элементы случайности). Стефан Джей Гулд произнес свою известную фразу о «магнитофонной ленте» жизни и эволюции, которая может перематываться и проигрываться неоднократно, но из нее совершенно неясно, почему конечным продуктом эволюции должен стать именно человек. Действительно, как отмечал эволюционный биолог Теодосиус Добжански, из более чем 2 млн биологических видов, возникших на Земле, лишь один сумел создать язык, построить и развить культуру, а затем выработать концептуальные понятия личности, жизни и смерти. Поэтому Добжански считал абсурдной мысль о том, что любая жизнь, возникшая где-то, должна обязательно приводить к возникновению рационально мыслящих существ{16}.

Крайний оптимизм Сагана по отношению к возможности существования разумной внеземной жизни вытекает из его уверенности в том, что именно полная усредненность нашего положения в пространстве и времени делает нас совершенно заурядными обитателями Вселенной. Более того, Саган видит в спорах относительно уникальности Земли всего лишь некое отражение очень старой антропоцентрической точки зрения, восходящей по меньшей мере к Клавдию Птолемею. Таким образом, точки зрения астрономов и биологов на роль и назначение человечества (как в роли биологического вида, так и в качестве источника мыслящей жизни) на планете Земля действительно существенно различаются. Различия эти обусловлены научными и профессиональными причинами, вынуждающими специалистов обосновывать и оправдывать свой путь.

Споры относительно нашей уникальности временами обостряются, причем не только вследствие новых открытий, изменяющих научную картину, но иногда даже по политическим причинам, например когда решается вопрос об объеме и формах финансирования программ SETI правительством США на длительный период. В последнем случае расхождение мнений, связанное с различными оценками вероятностей обнаружения внеземной жизни, должно как-то отразиться в финансовых расходах для программ SETI.

Однако стоит отметить, что проекты SETI вовсе не являются первой попыткой организации поиска разумной жизни. Например, через 100 лет после того, как Коперник «вытеснил» Землю из центра Вселенной, Рене Декарт предположил, что Солнце тоже не является уникальным объектом. В своей книге «Первоначала философии» (Principles of Philosophy), опубликованной в 1644 г., он писал, что все звезды на небе похожи на наше Солнце, и даже утверждал, что они могут иметь собственные наборы планет, причем, возможно, некоторые из этих планет могут быть обитаемыми, а их обитатели, возможно, обладают душой. Идея подразумевает существование бессчетного числа планет. Его предположение о том, что другие звезды могут иметь планеты, должно было ждать подтверждения более 350 лет.

В 1995 г. два швейцарских астронома, Мишель Майор и Дидье Келоз, случайно обнаружили первую планету за пределами нашей Солнечной системы, вращающуюся вокруг звезды 51 созвездия Пегаса на расстоянии примерно 51 светового года от нас. Планета обращалась вокруг своего светила примерно за четыре дня на расстоянии до своего Солнца, меньшем в шесть раз, чем от Меркурия до нашего Солнца. Она оказалась неожиданно массивной, и ее масса составляла почти половину массы Юпитера, «бегемота» планетной линейки в нашей Солнечной системе. Эта планета около звезды 51 Пегаса оказалась первой в списке целого класса экзопланет, названных позднее «горячие Юпитеры», которые отличаются большой массой и вращаются в опасной близости от своего светила.