Помоги проекту - поделись книгой:
Карл Саган
Мозг Брока. О науке, космосе и человеке
Переводчик
Научный редактор
Редактор
Руководитель проекта
Корректоры
Компьютерная верстка
Дизайнер обложки
© 1974 by Carl Sagan with permission from Democritus Properties, LLC.
© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2018
Вступление
Мы живем в необыкновенную эпоху. Во времена поразительных изменений социальной организации общества, экономического благосостояния, моральных и этических принципов, философских и религиозных концепций, а также знаний человека о самом себе и о той огромной Вселенной, в которой мы пребываем, как песчинка в космическом океане. Все то время, что существует человечество, люди задаются глубокими фундаментальными вопросами, которые заставляют задумываться, волнуют и приближают к пониманию природных явлений. Это вопросы о происхождении сознания, зарождении жизни на нашей планете, образовании Земли и Солнца, о вероятности существования разумных существ где-то там, высоко в небе, а также величайший из всех вопросов – о возникновении, природе и конечной судьбе Вселенной. До недавнего времени эти вопросы находились исключительно в компетенции философов и поэтов, шаманов и теологов. Их совершенно разные и противоречащие друг другу ответы свидетельствуют о том, что немногие из предложенных объяснений оказались верными. Но в наши дни, когда несколько поколений ученых посредством тяжелых трудов, глубоких размышлений, наблюдений и опытов смогли все-таки добыть необходимые знания у природы, мы можем узнать по крайней мере предварительные ответы на многие из этих вопросов.
Некоторые темы проходят через всю книгу, появляясь в начале, исчезая на несколько глав и затем вновь всплывая в другом контексте. Это радость научных изысканий и их социальные последствия, псевдонаука или популярная наука, смежная с ней тема религиозных учений, исследование планет и поиск жизни на других планетах, а также Альберт Эйнштейн, в столетнюю годовщину которого опубликована эта книга. Многие главы можно читать отдельно, но идеи рассматриваются в определенном порядке. Как и в предыдущих моих книгах, я вставляю замечания социального, политического или исторического характера там, где, по моему мнению, они уместны. Внимание, которое я уделяю псевдонауке, может удивить некоторых читателей. Представителей популярной науки как-то назвали парадоксалистами – причудливым словом, появившимся в XIX столетии и используемым для описания тех, кто выдумывает изощренные и бездоказательные объяснения тому, что хорошо изучено и проще сформулировано наукой. В наши дни парадоксалистов видимо-невидимо. Обычно ученые их игнорируют, надеясь, что они исчезнут. Я подумал, что было бы полезно – или по крайней мере интересно – изучить точку зрения и концепции некоторых парадоксалистов и связать их доктрины с другими системами убеждений, как научными, так и религиозными, или противопоставить их им.
И псевдонаука, и многие религии помимо всего прочего всерьез озабочены природой Вселенной и нашей ролью в ней и по этой причине заслуживают нашего внимания. Кроме того, я считаю, что в основе многих религий лежит стремление понять сокровенные тайны истории нашей жизни, о чем я расскажу в последней главе. Но и в псевдонауке, и в институционально оформленной религии много ошибочного или опасного. Хотя практики таких доктрин зачастую хотели бы, чтобы критики не существовало и им бы не приходилось на нее реагировать, и в науке, и в религии скептицизм служит тем средством, с помощью которого можно отсеять настоящие знания от полной чепухи. Я надеюсь, что мои критические замечания на этих страницах будут восприняты как конструктивные. Исполненное благих намерений убеждение, что все идеи одинаково полезны, по моему мнению, не так уж отличается от губительной точки зрения, что все идеи бесполезны.
Следовательно, эта книга об исследовании Вселенной и нас самих, то есть она о науке. Выбранные темы могут показаться очень разнообразными – от кристалла соли до структуры космоса, мифы и легенды, рождение и смерть, роботы и климат, взрыв планет, природа ума, поиск жизни за пределами Земли. Но я надеюсь, что вы убедитесь в том, что эти темы связаны между собой, потому что мир взаимосвязан, а также потому, что люди воспринимают мир посредством одних и тех же органов чувств и мозга, а также схожего опыта, и наше восприятие не отражает внешнюю реальность с абсолютной точностью.
Каждая глава книги «Мозг Брока» написана для широкого круга читателей. В некоторые главы – такие как «Венера и доктор Великовский», «Норман Блум, посланник Бога», «Эксперименты в космосе» и «Прошлое и будущее американской астрономии» – я включил кое-какие технические подробности, но для понимания общего потока обсуждения необязательно в них разбираться.
Некоторые идеи из глав 1 и 25 были впервые упомянуты в моей лекции, посвященной памяти Уильяма Меннингера, которую я читал перед Американской психиатрической ассоциацией в Атланте, штат Джорджия, в мае 1978 г. Глава 16 основана на обращении, с которым я выступил на банкете на ежегодном собрании Национального космического клуба в Вашингтоне, округ Колумбия, в апреле 1977 г., глава 18 – на речи, которую я произнес на симпозиуме, посвященном первому полету ракеты на жидком топливе, в Смитсоновском институте в Вашингтоне, округ Колумбия, в марте 1976 г., глава 23 – на проповеди, которую я прочитал в ноябре 1977 г. в капелле Сейдж в Корнельском университете и глава 7 – на лекции, прочитанной мною на ежегодной встрече Американской ассоциации содействия развитию науки в феврале 1974 г.
Эта книга написана как раз до того – самое большее, как мне кажется, за несколько лет или несколько десятилетий, – как нам удастся выведать у космоса ответы на многие из этих досаждающих и потрясающих вопросов о происхождении и судьбе. Если мы не уничтожим сами себя, большинство из нас узнают ответы. Если бы мы родились на полвека раньше, мы могли бы интересоваться, обдумывать, размышлять на эти темы, но мы бы не смогли ничего
Часть I
Наука и вопросы, волнующие человечество
Глава 1
Мозг Брока
– Они только вчера были обезьянами.
Дай им время.
– Был обезьяной – ей и останешься.
– Нет, все будет по-другому… Возвращайся сюда через столетие, ты увидишь…
Это был музей, на первый взгляд, ничем не отличающийся от любого другого, – Musée de l’Homme, Музей человека. Он расположен на возвышенности, и с заднего фасада здания с открытой площадки ресторана открывается прекрасный вид на Эйфелеву башню. Мы разговаривали там с Ивом Коппенсом, заместителем директора музея и выдающимся палеонтологом. Коппенс изучал прародителей человечества; их останки были найдены в ущелье Олдувай и у озера Туркана, в Кении, Танзании и Эфиопии. Два миллиона лет назад в Восточной Африке жили существа ростом немногим более метра, которых мы называем
Институты такого рода имеют публичную и частную стороны. Публичная сторона включает, скажем, выставки по этнографии или культурной антропологии: костюмы монголов или кожаная одежда, разрисованная коренными американцами и, возможно, подготовленная специально для продажи путешественникам и предприимчивым французским антропологам. Но в глубине этого здания работают люди, занимающиеся подготовкой выставок, находятся огромные хранилища предметов, которые не подходят для общей выставки по тематике или размеру, и пространства для исследований. Нас вели по лабиринту забитых вещами, темных, затхлых комнат – от тесных комнатушек до просторных залов с куполообразными крышами. Материалы для исследований были свалены даже в коридорах: реконструкция пола пещеры эпохи палеолита, показывающая, где были брошены кости антилопы после съедения; деревянная статуя фаллоса из Меланезии; изящно разрисованная посуда; причудливые церемониальные маски; метательные копья из Океании, похожие на ассагаи; истрепанный портрет стеатопигической[1] женщины из Африки. Мы прошли мимо сырого и мрачного хранилища, набитого до потолка деревянными духовыми инструментами из тыквы-горлянки, кожаными барабанами, тростниковыми флейтами Пана и бесчисленным количеством других свидетельств непреодолимого человеческого стремления создавать музыку.
Повсюду можно было увидеть людей, действительно занятых исследованиями; землистый цвет их лиц и сдержанное поведение резко контрастировали с добродушием и свободным владением двумя языками Коппенса. Большинство комнат явно использовалось для хранения антропологических предметов, которые скапливались здесь уже более ста лет. Возникало ощущение второстепенного музея, в котором хранились материалы, не представляющие такого уж интереса сейчас, но которые были интересны когда-то. Чувствовалось присутствие директоров музея XIX в., облаченных во фраки и занятых
Но дальше находилось еще одно крыло музея, которое представляло собой странное сочетание мест, в которых велись активные исследования, и фактически заброшенных шкафов и полок. Реконструированный шарнирно-сочлененный скелет орангутана. Огромный стол, покрытый человеческими черепами, каждый из которых аккуратно пронумерован. Полный ящик бедренных костей, сваленных в беспорядке, как сваливают канцелярские принадлежности в шкафу какой-нибудь школьной подсобки. Участок, отданный останкам неандертальцев, включая реконструированный Марселеном Булем[4] череп первого неандертальца, который я бережно взял в руки. Он был легким и хрупким, на нем были хорошо видны швы. Возможно, это первое убедительное свидетельство того, что когда-то жили существа, в достаточной мере похожие на нас, которые вымерли, – тревожный намек на то, что наш вид также не будет существовать вечно. Поднос, полный зубов многих гоминид, включая большие коренные зубы
В глубине комнаты находились более жуткие и шокирующие коллекции. Две сморщенные головы, покоящиеся на шкафу, ухмыляющиеся и гримасничающие, с завернутыми губами, под которыми виднелись ряды острых крошечных зубов. Аккуратно подписанные банки плавающих в мутной зеленоватой жидкости бледно-белых человеческих эмбрионов и плодов. Большинство образцов были нормальными, но время от времени можно было увидеть и аномалии, шокирующие уродства – сиамских близнецов, соединенных, скажем, в области грудины, или плод с двумя головами и четырьмя крепко закрытыми глазами.
И это еще не всё. Ряд больших цилиндрических бутылей, содержащих, к моему удивлению, прекрасно сохранившиеся человеческие головы. Мужчина с рыжими усами, возможно, двадцати с небольшим лет, из Новой Каледонии, как гласила табличка. Вероятно, он был моряком, который покинул корабль в тропиках и был схвачен и казнен, невольно пожертвовав свою голову на алтарь науки. Правда, ее не изучали и она была забыта среди других отрубленных голов. Милая и изящная маленькая девочка, возможно, лет четырех; прекрасно сохранились ее розовые коралловые сережки и ожерелье. Три детские головки в одной бутылке, возможно, для экономии места. Мужчины, женщины и дети обоих полов и многих рас были обезглавлены, и их головы привезли во Францию только для того, чтобы – возможно, после краткого первоначального осмотра – они истлевали в Musée de l’Homme. Как, гадал я, выглядела погрузка ящиков с такими бутылями? Какие догадки строила корабельная команда насчет того, что лежало в трюмах корабля? Было ли морякам все равно, потому что головы принадлежали в основном не белым европейцам, как они сами? Шутили ли они о своем грузе, чтобы продемонстрировать эмоциональную отстраненность от ужаса, который испытывали в душе? Когда коллекции прибывали в Париж, вели ли себя ученые по-деловому, быстро раздавая приказы извозчикам, куда доставить отрубленные головы? Не терпелось ли им распечатать бутыли и измерить содержимое кронциркулем? Рассматривал ли эту коллекцию человек, ответственный за нее, кто бы он ни был, с гордостью и азартом?
А затем, в еще более дальнем углу этого крыла музея, я обнаружил коллекцию серых объектов, покрытых извилинами и хранимых в формалине, чтобы замедлить порчу, – целые полки человеческих мозгов. Должно быть, это было чьей-то работой – проводить стандартную краниотомию на трупах выдающихся деятелей и извлекать их мозг во имя науки. Здесь хранился мозг интеллектуала-европейца, который стал на краткий срок знаменитым, прежде чем отойти в безвестность этой пыльной полки. Был мозг осужденного убийцы. Несомненно, ученые прежних времен надеялись найти какую-нибудь аномалию, некий отличительный признак в анатомии мозга или форме черепа убийц. Возможно, они надеялись, что причиной убийства была наследственность, а не общество. Френология[5] была грубым заблуждением XIX столетия. Моя подруга Энн Друян как-то сказала: «Люди, которых мы морим голодом и мучаем, имеют асоциальную склонность красть и убивать. Мы считаем, что причина в нависших бровях». Но мозг убийц и мозг ученых мужей – в частности, останки мозга Альберта Эйнштейна, уныло плавающие в склянке в Уичито, – ничем не различаются. Так что, вполне вероятно, общество, а не наследственность создает преступников.
Размышляя над этим, я продолжал изучать коллекцию, и тут мой взгляд остановился на табличке на одном из множества низких цилиндрических сосудов. Я взял контейнер с полки и присмотрелся внимательнее. Надпись гласила «П. Брока́». В моих руках был мозг Брока.
Хирург, невропатолог и антрополог Поль Брока́ был ведущей фигурой в истории развития как медицины, так и антропологии середины XIX в. Он провел блестящую работу по исследованию злокачественных новообразований и лечению аневризм, а его исследования происхождения афазии – нарушения артикуляции – имели первостепенное значение. Брока был замечательным, сердобольным человеком. Он заботился о медицинской помощи бедным. Под покровом ночи, рискуя собственной жизнью, он успешно увез контрабандой из Парижа в повозке, запряженной лошадью, засунув в дорожные сумки и спрятав их под картофелем, 73 млн франков – казну Дирекции государственных больничных учреждений, которую – как он считал, любой ценой – нужно было спасти от разграбления. Он был основателем современной хирургии головного мозга. Изучал детскую смертность. К концу своей карьеры был избран членом сената.
Как выразился один биограф, больше всего он любил спокойствие и толерантность. В 1848 г. он основал общество вольнодумцев. Почти единственный среди французских ученых того времени он поддерживал идею Чарльза Дарвина об эволюции путем естественного отбора. Томас Гексли – Бульдог Дарвина[6] – отмечал, что всего лишь упоминание имени Брока наполняло его чувством признательности, и цитировал его слова: «Лучше я буду видоизмененной обезьяной, чем выродившимся сыном Адама». За эти и другие взгляды он был публично обвинен в материализме и, как Сократ, в растлении молодежи. Тем не менее он был избран сенатором.
Но до этого Брока столкнулся с большими трудностями, когда хотел основать во Франции антропологическое общество. Министр народного просвещения и префект полиции считали, что антропология как независимое изучение человека является антиправительственной деятельностью. Когда, наконец, весьма неохотно Брока было дано разрешение говорить о науке с восемнадцатью коллегами, префект полиции назначил Брока лично ответственным за все, что могло бы быть сказано на таких собраниях «против общества, религии или правительства». Даже на этих условиях изучение человека считалось настолько опасным, что агенту полиции в штатском было поручено посещать все собрания, и подразумевалось, что в разрешении собираться будет тотчас же отказано, если что-либо сказанное покажется агенту оскорбительным. При таких обстоятельствах Общество антропологии в Париже в первый раз собралось 19 мая 1859 г., в год публикации научного труда «Происхождение видов». На последующих встречах обсуждалось множество тем – археология, мифология, физиология, анатомия, медицина, психология, лингвистика и история, и легко представить, как агент полиции в большинстве случаев клевал носом в углу. Однажды, как рассказывал Брока, агент пожелал совершить небольшую прогулку и спросил, может ли он быть спокоен, что в его отсутствие не будет сказано ничего, что бы угрожало государству. «Нет, нет, мой друг, – ответил Брока. – Вам нельзя идти на прогулку: садитесь и отрабатывайте вашу зарплату». Не только полиция, но также и духовенство были против развития антропологии во Франции, и в 1876 г. Римско-католическая политическая партия развернула крупную кампанию против преподавания этого предмета в Антропологическом институте Парижа, основанном Брока.
Поль Брока умер в 1880 г., возможно, от той самой аневризмы, которую он изучал столь успешно. В то время он работал над всесторонним исследованием анатомии головного мозга. Он основал во Франции первые профессиональные общества, исследовательские школы и научные журналы по современной антропологии. Его лабораторные образцы стали коллекцией Музея Брока, который долгое время носил это название. Позже он вошел в состав Музея человека.
Именно Брока, чей мозг я бережно держал в руках, основал ту жуткую коллекцию, которую я рассматривал раньше. Он изучал эмбрионы и обезьян, и людей всех рас, с энтузиазмом проводя измерения в попытке понять природу человека. И, несмотря на нынешний вид коллекции и мои подозрения, он не был, по крайней мере по стандартам своего времени, бо́льшим шовинистом или расистом, чем значительная часть людей, и определенно не соответствовал представлению о себе как о холодном, бесчувственном ученом, которого не интересуют последствия его работы для людей. Брока было далеко не все равно.
В
Брока был великолепным специалистом по анатомии мозга и провел важные исследования лимбической системы, ранее называемой rhinencephalon (обонятельный мозг), которая, как мы теперь знаем, тесно связана с человеческими эмоциями. Но Брока в наши дни, возможно, лучше всего известен благодаря открытию маленькой области в третьей извилине левой передней доли коры головного мозга – области, ныне известной как зона Брока. Членораздельная речь, как выяснилось, когда Брока сделал предположение на основе только фрагментарных доказательств, в значительной степени контролируется зоной Брока. Это было одним из первых открытий разделения функций левого и правого полушарий мозга. Но самое важное, это было одним из первых свидетельств того, что за определенные функции мозга отвечают его определенные области, что существует связь между анатомией мозга и тем, что мозг делает, деятельностью, иногда описываемой как «ум».
Ральф Холлоуэй – физический антрополог[7] в Колумбийском университете, чья лаборатория, как я представляю, должна напоминать лабораторию Брока. Холлоуэй делает из каучукового латекса слепки внутренней полости черепных коробок человека и родственных видов, живших ранее и живущих ныне, в попытке, опираясь на отпечатки на внутренней поверхности черепов, воссоздать, как выглядел мозг. Холлоуэй считает, что по черепу живого существа может сказать, присутствует ли в его мозге зона Брока, и он нашел доказательства возникновения зоны Брока у
И вот части мозга Брока плавали в формалине прямо передо мной. Я мог различить лимбическую область, которую Брока изучал у других. Видел извилины на неокортексе[8]. Я даже мог различить серо-белую левую переднюю долю, в которой находилась собственно зона Брока, разлагающуюся и забытую в темном углу коллекции, которую основал сам Брока.
Было сложно удержаться от мысли, не находился ли Брока в каком-то смысле все еще
По особенностям этого заброшенного хранилища в Музее человека я был готов приписать тем, кто собрал коллекцию – в то время я не знал, что это был Брока, – явный сексизм, расизм, и шовинизм, и сильное сопротивление идее родства человека и других приматов. И отчасти это было правдой. Брока был гуманистом XIX в., но не был способен отбросить усвоенные предрассудки, человеческие социальные болезни своего времени. Он считал, что мужчины превосходят женщин, а белые – черных. Даже его заключение о том, что немецкие мозги не сильно отличаются от французских, служило лишь опровержением утверждения тевтонцев о более низком происхождении галлов. Но он пришел к выводу, что в физиологии мозга горилл и людей существует глубокое родство. Брока, в юности – основатель общества вольнодумцев, верил в важность свободного от ограничений исследования и прожил жизнь, преследуя эту цель. Его неспособность соответствовать этим идеалам в конечном счете показывает, что тот, кто так же не ограничен в свободной погоне за знаниями, как Брока, все равно может стать жертвой в массе своей присущей респектабельным слоям узости взглядов. Общество портит лучших из нас. Немного несправедливо, я считаю, критиковать человека за то, что он не разделял просвещенных взглядов более поздней эпохи, но также крайне печально, что такие предрассудки были распространены повсеместно. Возникает волнующий вопрос: какую традиционную истину нашей эпохи следующее поколение будет считать непростительной узостью взглядов? Единственное, что мы можем вынести из урока, который Поль Брока непреднамеренно нам преподал, – подвергнуть сомнению, глубоко и серьезно, наши собственные твердые убеждения.
Эти забытые банки и их жуткое содержимое собирались, по крайней мере отчасти, из гуманистических побуждений, и, возможно, на каком-то этапе будущего продвижения в изучении мозга они снова окажутся полезными. Мне было бы интересно узнать немного больше о человеке с рыжими усами, который частично вернулся во Францию из Новой Каледонии.
Но окружающая обстановка, ощущение комнаты ужасов навевало другие непрошеные беспокойные мысли. В таком месте мы по меньшей мере испытываем приступ жалости к тем – особенно к тем, кто умер молодым и в мучениях, – которые так неподобающе увековечены. Каннибалы на северо-западе Новой Гвинеи используют уложенные друг на друга черепа вместо дверных косяков и иногда в качестве притолоки. Возможно, это самые удобные строительные материалы из доступных, но такие архитекторы не могут не осознавать, какой ужас вызывают их сооружения у ничего не подозревающих прохожих. Черепа использовались гитлеровской СС, Ангелами ада[9], шаманами, пиратами и даже теми, кто рисовал этикетки для склянок с йодом в осознанном стремлении навести ужас. И недаром. Если я оказался в комнате, полной черепов, то поблизости, вероятно, есть кто-то – возможно, стая гиен, возможно, какой-то голодный и убежденный декапитатор-обезглавливатель, – чья профессия или хобби – собирать черепа. Таких людей нужно избегать или, если возможно, убивать. Покалывание волосков на задней стороне шеи, учащенное сердцебиение и повышенная частота пульса – эти странные неприятные ощущения были развиты в ходе эволюции, чтобы заставить меня бороться или убегать. Те, кто избежал обезглавливания, оставляют больше потомков. Такой страх дает эволюционное преимущество. Оказаться в комнате, полной мозгов, еще страшнее: как будто какой-то чудовищный монстр, вооруженный жуткими лезвиями и выскабливающими инструментами, шаркает и пускает слюну где-то на чердаке Музея человека.
Но все зависит, я считаю, от цели составления коллекции. Если цель заключается в том, чтобы узнать, были ли приобретены части человеческих тел
Леонардо[11] и Везалий[12] вынуждены были давать взятки и идти на уловки, чтобы впервые осуществить систематическое препарирование человека в Европе, хотя в Древней Греции существовала процветающая и компетентная школа анатомии. Первым человеком, который определил, опираясь на анатомию нервной системы, местоположение человеческого ума в голове, был Герофил[13] из Халкидона, который добился успеха около 300 г. до н. э. Он также первым отделил двигательные нервы от чувствительных и провел самое всеобъемлющее исследование анатомии мозга, предпринятое до Ренессанса. Безусловно, были те, кто возражал против его ужасных экспериментальных склонностей. Существует скрытый страх, высказанный в легенде о Фаусте, что некоторые вещи человеку «не должно» знать, что некоторые исследования слишком опасны. И в наш век разработка ядерного оружия, если нам не повезет или мы не будем благоразумны, может оказаться случаем точно такого рода. Но что касается экспериментов на мозге, наши страхи менее интеллектуальные. Они уходят глубже в наше эволюционное прошлое. Они вызывают образы диких кабанов и разбойников, которые терроризировали путешественников и деревенское население в Древней Греции прокрустовым ложем[14] или другой жестокостью, пока какой-нибудь герой – Тесей или Геркулес – не разделывался с ними. Эти страхи в прошлом имели адаптивную функцию и были полезны. Но я считаю, что в настоящем они являются в основном эмоциональным багажом. Как ученому, который писал о мозге, мне было интересно обнаружить, что такое отвращение скрывается внутри меня и что оно проявилось во время изучения коллекции Брока. С этими страхами стоит бороться.
Все исследования несут в себе некоторый элемент риска. Нет гарантии, что Вселенная будет соответствовать нашим предрасположенностям. Но я не знаю, как мы можем взаимодействовать со Вселенной – и внешней, и внутренней, – не изучая ее. Лучший способ избежать нападок – просвещать широкую публику, чтобы она понимала последствия таких исследований. В обмен на свободу исследований ученые обязаны объяснять свою работу. Если наука считается закрытым сообществом, обычному человеку слишком сложно ее понять и опасность нападок окажется выше. Но, если наука будет вызывать интерес широкой публики – если и ее успехи, и социальные последствия будут обсуждаться постоянно и на профессиональном уровне в школах, прессе и за обеденным столом, – у нас будет больше шансов узнать, каков мир на самом деле, и улучшить и его, и нас. Я иногда думаю, что эта идея все еще может находиться, притупленная формалином, в мозге Брока.
Глава 2
Можем ли мы познать Вселенную?
Ничто не обладает такими богатствами, как неиссякаемая сокровищница природы. Она показывает нам только то, что находится на поверхности, но глубина ее – миллион саженей.
Наука – это, скорее, образ мышления, нежели совокупность знаний. Ее задача заключается в том, чтобы понять, как функционирует мир, обнаружить, какие существуют закономерности, разглядеть взаимосвязи – на уровне элементарных частиц, из которых состоит вся материя, живых организмов, социального сообщества людей и космоса в целом. Наша интуиция – ненадежный проводник. Наше восприятие могут искажать знания, полученные в процессе обучения, предубеждения или просто ограниченность наших органов чувств, которые, конечно, воспринимают непосредственно, но лишь малую часть природных явлений. Даже на такой простой вопрос, как «что падает быстрее – фунт свинца или грамм пуха при отсутствии силы трения», Аристотель и почти все ученые до Галилея отвечали неправильно. Наука основывается на эксперименте, на готовности поставить под сомнение старую догму и увидеть Вселенную такой, какая она есть на самом деле. Соответственно, иногда наука требует мужества – по меньшей мере мужества поставить под сомнение традиционные знания.
Кроме того, наука предполагает
Но научный склад ума изучает мир критически, как будто существует много альтернативных миров, как будто здесь могут находиться другие вещи, которых здесь нет. Тогда мы вынуждены задаваться вопросом, почему здесь находится то, что мы видим, а не что-то другое. Почему Солнце, Луна и планеты имеют сферическую форму? Почему не пирамиды, или кубы, или двенадцатигранники? Почему у них не бывает неправильной, неупорядоченной формы? Почему планеты настолько симметричны? Если вы будете какое-то время строить гипотезы, проверять, имеют ли они смысл, соответствуют ли они тому, что мы знаем, продумаете исследования, которые бы подтвердили или опровергли ваши гипотезы, вы займетесь наукой. И если вы будете практиковать этот навык размышлений все больше и больше, у вас будет получаться все лучше и лучше. Проникая в суть вещей – даже таких маленьких, как травинки, как сказал Уолт Уитмен[16], – мы испытываем то радостное возбуждение, которое, возможно, из всех живых существ на этой планете могут чувствовать только люди. Мы – разумный вид и получаем удовольствие от мыслительного процесса. В этом отношении мозг как мышца. Когда мы много думаем, мы чувствуем себя хорошо. Понимание – это разновидность экстаза.
Но до какой степени мы можем
Давайте займемся гораздо более скромным вопросом: не тем, можем ли мы познать Вселенную, или галактику Млечный Путь, или звезду, или мир. Можем ли мы познать до конца крупинку соли? Рассмотрим один микрограмм столовой соли – крупинку, которую едва может разглядеть без микроскопа человек с хорошим зрением. Такая крупинка соли состоит приблизительно из 1016 атомов натрия и хлора – единица и 16 нулей, 10 млн миллиардов атомов. Если мы хотим познать крупинку соли, мы должны знать по крайней мере пространственное расположение каждого из этих атомов. (На самом деле нужно знать гораздо больше – например, природу сил, связывающих между собой атомы, – но мы делаем только приблизительные вычисления.) Итак, это число больше или меньше того количества вещей, которые может знать мозг?
Сколько мозг
Так что в этом смысле Вселенная не поддается познанию. На этом уровне мы не можем понять крупинку соли, а тем более Вселенную.
Но давайте посмотрим на наш микрограмм соли более внимательно. Соль – это кристалл, в котором, если в структуре кристаллической решетки нет изъянов, расположение каждого атома натрия и хлора строго предопределено. Если бы мы могли уменьшиться и погрузиться в этот кристаллический мир, мы бы увидели ряды атомов, расположенных в установленном порядке, постоянно чередующиеся элементы – натрий, хлор, натрий, хлор, – образующие слой атомов, на котором мы бы стояли, и все слои над и под нами. В абсолютно чистом кристалле соли положение каждого атома могло бы определяться примерно 10 битами информации[18]. Обработка этого объема информации легко доступна нашему мозгу.
Если бы к Вселенной были применимы те же законы природы, которые управляют кристаллом соли, тогда, разумеется, Вселенную можно было бы познать. Даже если бы было множество таких законов и каждый был достаточно сложным, люди могли бы понять их все. Даже если бы подобное знание превысило способность мозга обрабатывать информацию, мы могли бы хранить дополнительные сведения вне наших тел – в книгах, например, или в компьютерной памяти, – но все же, в каком-то смысле, познать Вселенную.
Вполне понятно, что люди стремятся обнаружить закономерности, законы природы. Поиск правил – единственный возможный способ понять такую огромную и сложную Вселенную – это и есть наука. Вселенная заставляет тех, кто живет в ней, стремиться понять ее. Те, кто считает повседневный опыт беспорядочной совокупностью событий, которые нельзя спрогнозировать и которыми нельзя управлять, находятся в серьезной опасности. Вселенная принадлежит тем, кто по крайней мере в какой-то степени понял ее.
Как ни удивительно, но законы природы действительно
К счастью для нас, мы живем во Вселенной, по крайней мере важные части которой можно познать. Наш разум и история эволюции подготовили нас к пониманию повседневного мира. Однако, когда мы сталкиваемся с другими реалиями, здравый смысл и интуиция оказываются очень ненадежными проводниками. Поразительно, но, если мы будем двигаться близко к скорости света, наша масса будет увеличиваться до бесконечности, наша толщина будет стремиться к нулю в направлении движения и время для нас почти остановится – настолько, насколько мы захотим. Многие думают, что это глупо, и раз в неделю или две я получаю от кого-нибудь письмо с жалобой на это. Но это фактический результат не просто эксперимента, а блестящего анализа космоса и времени, проведенного Альбертом Эйнштейном и названного «специальная теория относительности». Не важно, что эти эффекты кажутся нам необоснованными. Мы не часто путешествуем со скоростью, близкой к световой. Свидетельство нашего здравого смысла недостоверно на высоких скоростях.
Или рассмотрим отдельно взятую молекулу в форме гантели, состоящую из двух атомов, – это может быть и молекула соли. Такая молекула вращается вокруг оси, соединяющей два атома. Но в мире квантовой механики, пространстве чрезвычайно малом, не все направления вращения нашей молекулы возможны. Скажем, молекула может вращаться только в горизонтальном или вертикальном положении, но не под каким-то другим углом. Некоторые направления вращения запрещены. Запрещены чем? Законами природы. Вселенная устроена таким образом, что ограничивает, или квантует, вращение. В повседневной жизни мы с этим непосредственно не сталкиваемся: было бы удивительно, а также неудобно, если в положении сидя мы могли бы только расставить руки в стороны или вытянуть вверх, а все промежуточные позиции были бы невозможны. Мы не живем в мире малых величин, размер которого составляет 10–13 сантиметров, в пространстве, где между десятичным разрядом и единицей двенадцать нулей. Наш здравый смысл не принимается в расчет. А что принимается в расчет, так это эксперимент: в данном случае наблюдения спектров молекул в дальней инфракрасной области. Они показывают, что вращение молекулы квантуется.
То, что мир накладывает ограничения на возможности людей, удручает. Почему нам
Что касается меня, мне нравится Вселенная, которая включает много того, что неизвестно, и в то же время много того, что известно. Вселенная, в которой все известно, была бы статичной и скучной, такой же унылой, как рай некоторых слабоумных теологов. Вселенная, которую нельзя познать, – неподходящее место для мыслящего существа. Идеальная Вселенная для нас очень похожа на ту, в которой мы обитаем. И я бы сказал, что это не просто совпадение.
Глава 3
Этот мир, который манит, как освобождение
Чтобы наказать меня за презрение к авторитетам, судьба сделала меня авторитетом.
Альберт Эйнштейн родился в Ульме, Германия, в 1879 г., всего лишь столетие назад. Он принадлежит к числу тех избранных, кто в любую эпоху переделывает мир благодаря особому дару, таланту воспринимать старое по-новому, бросать вызов традиционному мышлению. В течение многих десятилетий он оставался святой и почитаемой фигурой, единственным ученым, имя которого мог назвать практически каждый человек. Отчасти благодаря своим достижениям в науке, которые люди смогли постичь, по крайней мере в какой-то степени, отчасти благодаря мужественной позиции по социальным вопросам и отчасти благодаря своим душевным качествам Эйнштейн вызывал восхищение и уважение по всему миру. Для детей, интересующихся наукой, чьи родители были иммигрантами, или тех, кто вырос во времена Великой депрессии, как я, почтение, которое оказывалось Эйнштейну, свидетельствовало о том, что существуют такие люди, как ученые, что научная карьера не полностью безнадежна. Он невольно стал образцом для подражания в научной сфере. Если бы не было Эйнштейна, многие молодые люди, которые стали учеными после 1920 г., возможно, никогда бы и не узнали о существовании научной деятельности. Логическая закономерность, лежащая в основе специальной теории относительности Эйнштейна[19], могла быть выведена веком раньше, но, хотя исследования в этом направлении и велись, относительность ждала Эйнштейна. Все же, по сути, физические основы специальной теории относительности очень просты, и многие важнейшие выводы можно получить, зная лишь алгебру на уровне средней школы и представляя движение лодки, плывущей вверх и вниз по течению. Кроме того, Эйнштейн занимался насущными проблемами своего времени, разработками в сфере образования, прослеживал связи между наукой и политикой. Гениальная и ироничная, его жизнь служила наглядным примером того, что люди могут в конечном счете изменить мир.
Детство Эйнштейна не предвещало ничего подобного. «Мои родители, – вспоминал он впоследствии, – волновались из-за того, что я начал говорить сравнительно поздно, и они даже ходили к врачу… Мне было в то время… как минимум, года три». Он не был прилежным учеником в начальной школе, где учителя напоминали ему сержантов-инструкторов по строевой подготовке. В юности Эйнштейна европейское образование отличалось напыщенным национализмом и академической строгостью. Он восставал против скучных автоматических методов преподавания. «Мне было лучше выдержать любое наказание, чем механически зазубривать материал». Эйнштейн всегда ненавидел поборников строгой дисциплины в сфере образования, в науке и в политике.
В пять лет он заинтересовался загадкой компаса. А в 12 лет, как он писал позже, «я обнаружил второе чудо совершенно другой природы в маленькой книжке по евклидовой планиметрии… Там были утверждения, как, например, про пересечение трех высот треугольника в одной точке, которые – хотя и они вовсе и не были очевидны – тем не менее можно было доказать с такой определенностью, что не возникало никаких сомнений. Эта ясность и определенность произвели на меня неописуемое впечатление». Формальное обучение в школе только препятствовало таким размышлениям. Эйнштейн писал о своем самообразовании: «В возрасте 12–16 лет я ознакомился с элементами математики и с принципами дифференциального и интегрального исчисления. Мне повезло найти книги, в которых логические выкладки не приводились с достаточной строгостью и подробностями, но это компенсировалось тем, что главные мысли были изложены ясно и кратко… Мне также посчастливилось узнать основные результаты и методы целой области естественных наук в отличном научно-популярном изложении, которое почти всегда ограничивалось качественными аспектами… сочинение, которое я читал, забывая дышать». Современные популяризаторы науки могут найти некоторое утешение в этих словах.
Его учителя, видимо, не распознали талант. В мюнхенской гимназии Луитпольда, ведущей средней школе города, один учитель сказал ему: «Ты никогда ничего не достигнешь, Эйнштейн». В пятнадцать лет ему настоятельно рекомендовали покинуть школу. Учитель заметил: «Само твое присутствие подрывает уважение класса ко мне». Он принял это предложение с удовольствием и много месяцев путешествовал по северной Италии, где в 1890-х гг. находили пристанище те, кто бросил учебу. В течение всей жизни он предпочитал неформальную одежду и манеру поведения. Если бы он был подростком в 60-е или 70-е гг. XX в., а не в 90-е гг. XIX в., люди, придерживающиеся традиционных взглядов, почти точно назвали бы его хиппи.
Но его интерес к физике и размышления о природе Вселенной вскоре перевесили его отвращение к формальному образованию, и он подал документы, не имея аттестата об общем среднем образовании, в Высшую техническую школу в Цюрихе, Швейцария. Провалив вступительные экзамены, он записался в швейцарскую среднюю школу, чтобы восполнить свои пробелы, и был принят в Высшую техническую школу на следующий год. Но все равно он был посредственным студентом. Он отвергал установленный учебный план, избегал посещения лекций и пытался следовать своим истинным интересам. Позже он писал: «Главной трудностью, конечно, было то, что приходилось впихивать весь этот хлам в голову для экзаменов, нравилось тебе это или нет».
Ему удалось закончить институт только потому, что его близкий друг Марсель Гроссман прилежно посещал занятия и делился записями с Эйнштейном. После смерти Гроссмана много лет спустя Эйнштейн написал: «Я помню наши студенческие дни. Он – безукоризненный студент, я – неорганизованный мечтатель. Он в хороших отношениях с учителями и разбирается во всем, я – пария, попрекаемый и нелюбимый… Затем конец нашей учебы – я, внезапно отверженный всеми, стою в растерянности на пороге жизни». Погрузившись в записи Гроссмана, он смог закончить колледж. Но, как он вспоминал, подготовка в выпускным экзаменам «так отталкивала меня, что… я целый год испытывал отвращение к любым научным проблемам… Это почти чудо, что современные методы обучения не полностью подавили святое любопытство исследований, потому что в чем это нежное маленькое растение нуждается больше всего, кроме первоначальной стимуляции, так это в свободе; без нее оно точно завянет… Я считаю, что можно даже лишить здорового хищника аппетита, если заставлять его при помощи кнута есть постоянно, голоден он или нет…». Его замечания должны отрезвлять тех, кто занимается высшим образованием в области естественных наук. Подумать только, сколько потенциальных Эйнштейнов перестали заниматься наукой из-за конкурсных экзаменов и насильственного вскармливания знаниями в соответствии с учебным планом.
Эйнштейна не брали на те должности, которые он хотел, и ему приходилось перебиваться случайными подработками. Но вскоре он начал работать экспертом по заявкам в швейцарском патентном бюро в Берне – возможность, предоставленная посредством ходатайства отца Марселя Гроссмана. Почти в то же время он отказался от немецкого гражданства и стал гражданином Швейцарии. Три года спустя в 1903 г. он женился на своей возлюбленной из колледжа. Почти ничего не известно о том, какие патентные заявки Эйнштейн одобрял, а какие нет. Было бы интересно, стали ли какие-нибудь из предложенных патентов стимулом для его разработок в области физике.
Один из его биографов, Банеш Хоффман, пишет, что в патентном бюро Эйнштейн «вскоре научился эффективно выполнять свои рутинные обязанности, и это позволило ему выкраивать драгоценное время для тайных вычислений, которые он стыдливо прятал в ящик, когда приближались чьи-то шаги». Таковыми были обстоятельства рождения великой теории относительности. Но Эйнштейн позже с ностальгией вспоминал патентное бюро как «тот мирской монастырь, где я выносил мои самые прекрасные идеи».
Иногда он говорил коллегам, что должность смотрителя маяка была бы подходящим занятием для ученого, потому что работа была бы сравнительно простая и позволила бы предаваться размышлениям, необходимым для того, чтобы проводить научные исследования. «Для Эйнштейна, – говорил его соавтор Леопольд Инфельд, – одинокая жизнь на маяке была бы наиболее стимулирующим занятием, освободила бы его от многочисленных обязанностей, которые он ненавидит. На самом деле это была бы для него идеальная жизнь. Но почти каждый ученый думает иначе. В
Эйнштейн также считал нечестным зарабатывать деньги, преподавая физику. Он утверждал, что физику намного лучше обеспечивать себя каким-то другим простым и честным трудом и заниматься физикой в свободное время. Когда Эйнштейн сказал что-то подобное много лет спустя в Америке, он мечтательно произнес, что хотел бы работать водопроводчиком, и сразу же получил почетное членство в профсоюзе водопроводчиков.
В 1905 г. Эйнштейн опубликовал четыре исследовательские работы – результат свободного времени в швейцарском патентном бюро – в ведущем журнале по физике того времени
Это уравнение выражает преобразование материи в энергию, и наоборот. Оно расширяет закон сохранения энергии до закона сохранения энергии и массы, утверждая, что энергию и массу нельзя ни создать, ни уничтожить – хотя одна форма энергии или материи может быть преобразована в другую форму. В этом уравнении E обозначает энергию, эквивалентную массе m. Количество энергии, которое можно при идеальных обстоятельствах извлечь из массы
Четыре работы Эйнштейна, опубликованные в 1905 г., могли стать впечатляющим результатом исследовательской работы физика, посвятившего этому всю свою жизнь; для одного года работы в свободное время 26-летнего швейцарского патентного клерка это просто поразительно. Многие историки науки назвали 1905 г.
До Эйнштейна среди физиков бытовало мнение, что существуют незыблемые системы координат, такие как абсолютное пространство и абсолютное время. Отправная точка исследований Эйнштейна заключалась в том, что все системы координат – все наблюдатели, каким бы ни было их расположение, скорость или ускорение, – видят фундаментальные законы природы одинаково. По-видимому, на точку зрения Эйнштейна на системы координат повлияли его социальные и политические установки и его сопротивление жесткому шовинизму, с которым он столкнулся в Германии в конце XIX в. И в самом деле, в этом смысле идея относительности стала антропологическим трюизмом, и социологи вывели идею культурного релятивизма, которая заключается в том, что существует много различных социальных контекстов и мировоззрений, этических и религиозных принципов, выраженных различными человеческими сообществами, и степень обоснованности большинства из них вполне сопоставима.
Специальная теория относительности поначалу не была принята. Попытавшись еще раз начать научную карьеру, Эйнштейн подал уже опубликованную работу по относительности в Бернский университет в качестве примера своих исследований. Очевидно, он считал ее значительным исследованием. Она была отклонена как невразумительная, и ему пришлось оставаться в патентном бюро до 1909 г. Но его опубликованная работа не осталась незамеченной, и постепенно некоторых ведущих европейских физиков осенило, что Эйнштейн может оказаться одним из величайших ученых своего времени. Все же его работа по относительности вызывала большие сомнения. В рекомендательном письме для Эйнштейна на должность в Берлинском университете один ведущий немецкий ученый утверждал, что теория относительности была гипотетическим сценарием, кратковременным заблуждением и что, несмотря на это, Эйнштейн
Взгляды Эйнштейна на религию и политику были взаимосвязаны. Его родители были евреями, но они не соблюдали религиозные ритуалы. Тем не менее Эйнштейн пришел к традиционной религиозности «под влиянием традиционного образовательного механизма, государства и школ». Но в 12 лет этому пришел конец: «Читая научно-популярные книги, я вскоре убедился, что большинство историй из Библии не могут быть правдивыми. В результате сформировалась фанатическая приверженность свободному мышлению в совокупности с ощущением, что государство намеренно обманывает молодежь; это было сокрушительное ощущение. Из этого опыта выросло подозрительное отношение к любому авторитету, скептическое отношение к убеждениям, которые имели место в любом социальном окружении – настрой, который никогда не покидал меня, даже позднее, хотя благодаря лучшему пониманию причинно-следственных связей он утратил некоторую первоначальную резкость».
Как раз перед тем, как разразилась Первая мировая война, Эйнштейн занял должность профессора в хорошо известном Институте кайзера Вильгельма в Берлине. Желание работать в ведущем центре теоретической физики было тогда сильнее, чем его антипатия к немецкому милитаризму. Начало Первой мировой войны застало жену Эйнштейна и двоих его сыновей в Швейцарии, возможности вернуться в Германию не было. Несколько лет спустя эта вынужденная разлука привела к разводу, но, получив Нобелевскую премию в 1921 г., Эйнштейн, хотя был уже вторично женат, отдал 30 000 долларов своей первой жене и их детям. Его старший сын позже стал значительной фигурой в строительной инженерии, заняв должность профессора в Калифорнийском университете, а его второй сын, который поклонялся отцу, позднее обвинил его – что причинило Эйнштейну сильные страдания – в том, что тот не уделял ему внимания в юности.
Эйнштейн, который раньше считал себя социалистом, пришел к выводу, что Первая мировая война по большому счету явилась результатом тайных планов и некомпетентности «правящих классов», с чем соглашаются многие современные историки. Он стал пацифистом. В то время как другие немецкие ученые с энтузиазмом поддерживали военные кампании своего государства, Эйнштейн публично осуждал войну как «повальное заблуждение». Только его швейцарское гражданство помешало его арестовать, как случилось с его другом философом Бертраном Расселом в Англии в то же время и по той же причине. Взгляды Эйнштейна на войну не увеличили его популярности в Германии.
Однако война косвенно сыграла роль в прославлении имени Эйнштейна. В своей общей теории относительности Эйнштейн исследовал предположение – идею, все еще поражающую своей простотой, красотой и мощью, – что гравитационное притяжение между двумя массами возникает вследствие искривления этими массами окружающего евклидова пространства. Количественная теория воспроизвела с точностью, с которой она была проверена, закон Ньютона о всемирном тяготении. Но с увеличением точности расчетов, так сказать, в следующем десятичном разряде, общая теория относительности показывала значительные отличия от взглядов Ньютона. Такова классическая традиция науки: новые теории сохраняют установленные результаты старых, но делают ряд новых прогнозов, которые позволяют провести четкую разделительную линию между двумя мировоззрениями.
Общую теорию относительности Эйнштейн предложил проверить, рассмотрев аномальное смещение орбиты планеты Меркурий, смещение спектральных линий света, испускаемого массивной звездой, в красную (длинноволновую) сторону и отклонение света звезд, проходящего рядом с Солнцем. Еще до подписания перемирия в 1919 г. в Бразилию и на остров Принсипи у берегов Западной Африки были направлены британские экспедиции для того, чтобы посредством наблюдений во время полного солнечного затмения проверить, соответствует ли отклонение света звезд прогнозам общей теории относительности. Оказалось, что соответствует. Взгляды Эйнштейна были доказаны, и символизм того, что британская экспедиция подтвердила работу немецкого ученого в то время, как две страны все еще находились в состоянии войны, воззвал к лучшим чувствам широкой публики.
Но в то же время в Германии была запущена хорошо профинансированная общественная кампания против Эйнштейна. В Берлине и других местах проводились массовые собрания с антисемитскими настроениями, на которых осуждалась теория относительности. Коллеги Эйнштейна были возмущены, но большинство из них, слишком робкие для политики, ничего не сделали, чтобы воспрепятствовать этому. С подъемом нацизма в 20-х и начале 30-х гг. ХХ в. Эйнштейн, несмотря на свою естественную склонность к спокойной жизни в размышлениях, стал выступать на публике – мужественно и часто. Он свидетельствовал в немецких судах в защиту ученых на процессах по их политическим взглядам. Он требовал амнистии для политических заключенных в Германии и за границей (включая Сакко и Ванцетти и «парней из Скоттсборо» в Соединенных Штатах). Когда Гитлер стал канцлером в 1933 г., Эйнштейн со своей второй женой покинули Германию.
Нацисты публично сожгли научные работы Эйнштейна вместе с другими книгами антифашистских авторов. Авторитет Эйнштейна как ученого стал подвергаться резким нападкам. Их инициатором оказался нобелевский лауреат, физик Филипп Ленард, который осуждал то, что он называл «математически недоделанными теориями Эйнштейна» и «азиатским духом в науке». Он продолжал: «Наш фюрер уничтожил этот дух в политике и национальной экономике, где он известен как марксизм. В естественной науке, однако, с прославлением Эйнштейна, он все еще сохраняется. Мы должны осознать, что немцу недостойно быть интеллектуальным последователем еврея. Естественная наука потому так названа, что она абсолютно арийского происхождения…
Многие нацистские ученые присоединились к порицанию «еврейской» и «большевистской» физики Эйнштейна. Забавно, что в Советском Союзе в то же время ведущие интеллектуалы сталинского времени осуждали теорию относительности как «буржуазную физику». Была ли верной сама
Самоидентификация Эйнштейна как еврея, несмотря на его глубокое отчуждение от традиционных религий, была полностью обусловлена ростом антисемитизма в Германии в 20-х гг. ХХ в. По этой причине он также стал сионистом. Но согласно его биографу Филиппу Франку, не все группы сионистов принимали его, потому что он требовал, чтобы евреи постарались поддерживать дружеские отношения с арабами и с пониманием относиться к их стилю жизни – приверженность культурному релятивизму, которая производила еще большее впечатление благодаря сложным эмоциональным вопросам, которые она затрагивала. Тем не менее он продолжал поддерживать сионизм, особенно когда стало известно об отчаянном положении европейских евреев в конце 30-х гг. ХХ в. (В 1948 г. Эйнштейну предложили пост президента Израиля, но он вежливо отклонил это предложение. Интересно порассуждать о том, какие различия в политике Ближнего Востока могло бы повлечь президентство Альберта Эйнштейна.)
Поделиться книгой: