Карл Саган Космос: Эволюция Вселенной, жизни и цивилизации

От переводчика

На Марсе, в точке с координатами 19°20′ с. ш., 33°33′ з. д., занесенный песком, стоит небольшой самоходный аппарат. А неподалеку от него установлен памятник человеку, книгу которого вы сейчас держите в руках. Это мемориальная станция имени Карла Сагана. В июле 1997 года она доставила сюда самоходный ровер «Пасфайндер», а потом почти три месяца передавала на Землю изображения с его видеокамеры. В реальности путешествие «Пасфайндера» по поверхности красной планеты оказалось намного скромнее плана, который задумывал Саган, однако уровень общественного интереса к этой миссии был угадан им верно. В то лето репортажи с Марса были непременной составляющей вечерних теленовостей. Вот только сам Саган не дожил до реализации этой своей идеи.

Памятник на Марсе — далеко не единственный замечательный факт, связанный с именем человека, которого можно смело назвать самым знаменитым популяризатором науки в ХХ столетии. В Сагане причудливо сочетались строгий реализм ученого и харизматический накал эмоций неудержимого романтика. Его непримиримая борьба против псевдонауки и суеверий, мистики и догматизма обернулась не лишенными определенных оснований упреками со стороны оппонентов в том, что он превращает саму науку в предмет религиозного поклонения. В то же время неутомимая популяризаторская деятельность и стремление доступным языком, непременно увлекательно рассказывать о самых сложных научных проблемах порой вызывали упреки со стороны консервативно настроенных коллег, считавших, что настоящему ученому не пристало столь эмоционально выступать в ночных ток-шоу и вообще лучше держаться подальше от внимания «непосвященной» публики. Во многом из-за этого Сагана забаллотировали на выборах в Национальную академию наук. Любопытно, что впоследствии та же Академия вручила ему свою самую престижную награду — медаль за выдающиеся достижения в применении науки на благо общества. Но не будем забегать вперед.

Карл Эдуард Саган родился в Нью-Йорке 9 ноября 1934 года. В детстве он зачитывался научной фантастикой. Вопрос о существовании жизни и разума вне Земли будоражил его воображение. К 12 годам он уже твердо решает быть астрономом и быстро движется к своей цели. В 1951 году в возрасте 16 лет он поступает в Чикагский университет, в 19 лет получает степень бакалавра, а к 25 годам становится доктором астрономии и астрофизики. Задавшись целью искать внеземную жизнь, Саган не забывает и о биологии. В студенческие годы он работает лаборантом у лауреата Нобелевской премии генетика Г. Мёллера. Здесь формируются его представления о биологической эволюции. О научном уровне Сагана в области биологических наук говорит тот факт, что именно ему Британская энциклопедия заказала написать статью «Жизнь».

В 1960-е годы Саган работает в Йоркской и Смитсоновской астрофизических обсерваториях и преподает астрономию в Гарвардском университете. С 1968 года он становится профессором астрономии и космических исследований в Корнеллском университете. Здесь он создает лабораторию по изучению планет, в которой работает до конца жизни.

Саган не раз подчеркивал, что ему повезло жить в эпоху, когда человечество приступило к освоению космоса. С самого начала американской космической программы он участвует в проектах НАСА по исследованию планет Солнечной системы в надежде обнаружить на них следы жизни. При его непосредственном участии была решена загадка высокой температуры на Венере, поняты причины сезонных изменений на поверхности Марса, объяснен цвет атмосферы Титана. Обо всем этом и рассказывается в книге «Космос».

Поиски внеземного разума всегда были окрашены романтикой, но Сагана не привлекает легкий путь потакания собственному воображению, которым идут уфологи. К вопросу существования жизни на других планетах он подходит как к чрезвычайно важной, интересной, сложной, но строго научной задаче. Огромное количество сил он вложил в программу SETI — первый научный проект поиска радиосигналов внеземных цивилизаций. И даже критерием того, что цивилизация достигла высокого уровня технологического развития, Саган считает не выход в космос или освоение ядерной энергии, а открытие радиоастрономии.

Одна из первых научно-популярных книг Карла Сагана называлась «Разумная жизнь во Вселенной». Она была написана в 1966 году в соавторстве с основоположником советской школы звездной астрофизики и горячим сторонником программы SETI И. С. Шкловским, книга которого «Вселенная, жизнь, разум» несколькими годами раньше вышла на русском языке. Интересно, что Шкловский со временем разочаровался в своих ранних романтических убеждениях и в 1976 году опубликовал в журнале «Вопросы философии» статью под пессимистичным заглавием «О возможной уникальности разумной жизни во Вселенной». Саган же, наоборот, до последних дней надеялся, что внеземные сигналы вот-вот будут обнаружены. В 1985 году он написал научно-фантастический роман «Контакт», по которому в 1994 году на киностудии «Warner Brothers» был снят одноименный фильм. Основанное Саганом в 1980 году Планетное общество и сейчас, после того как НАСА официально закрыло программу SETI, продолжает поддержку масштабного проекта SETI@Home, в котором может принять участие любой желающий. Со временем популяризаторская деятельность занимает в жизни Сагана все больше места, почти каждый год выходят его новые книги. Это не просто изложенные доступным языком рассказы о научных исследованиях, каких написано немало. Его произведения — это в полном смысле слова литература. В 1978 году за книгу «Драконы Эдема: размышления об эволюции человеческого разума» Саган получил Пулитцеровскую премию. Литературному таланту Сагана ничуть не уступают его артистические способности и ораторское искусство. Об этом свидетельствует премия «Грэмми» за аудиокассету, на которой он читает свою книгу «Голубое пятнышко» (Pale Blue Dot), посвященную космическому будущему человечества.

Для авторского стиля Сагана характерна особая импрессионистическая манера. Он не излагает вопрос, а создает как бы серию образов. Порой кажется, что в повествовании возникает разрыв, мысль автора, будто фонарик в темноте, неожиданно высвечивает иной предмет. Но будьте уверены, в конце, как в хорошем детективе, из этих фрагментов сложится целостная картина. Подобные приемы позволяют Сагану не только донести до читателя суть научного знания, но и показать развитие науки как огромный захватывающий сюжет, который отличается от обычной беллетристики тем, что при желании любой может стать участником описываемых событий. «Каждый из нас начинает как ученый», — говорил Саган.

Он был уверен, что для выживания нашей цивилизации необходимо, чтобы публика стала понимать и ценить науку. Но для этого рассказ о ней должен быть ясным и увлекательным. И Саган готов использовать для популяризации любые имеющиеся средства и каналы: книги, статьи, многочисленные интервью, выступления в качестве эксперта в телевизионных ток-шоу, собственную научно-популярную программу на телеканале Би-би-си. «Единственный мой секрет, позволяющий доступно говорить о науке, — говорит он в интервью журналу «Плейбой», — это память о том, что когда-то я сам ничего не понимал в том, о чем сейчас рассказываю».

Описывая научные исследования, Саган никогда не позволяет себе ограничиться простой констатацией фактов. Он дает оценки, проводит параллели, сопоставляет полученные результаты с надеждами и ожиданиями, служившими мотивами научного исследования. Он прекрасно знает аксиому научной популяризации: история идей острее всего воспринимается через жизненные коллизии вовлеченных в нее людей. Так печальная иллюстрация из японской истории делает предельно ясной, убедительной и незабываемой идею искусственного отбора (гл. II). Трагическая судьба Гипатии придает особенно пронзительное звучание истории Александрийской библиотеки, которой начинается и заканчивается эта книга. Вообще тема библиотеки — обычной, генетической, галактической — проходит через всю книгу. Образ гибнущей Александрийской библиотеки становится предупреждением всей нашей цивилизации — пока единственного известного проявления самосознания во Вселенной.

Телесериал «Космос» и эта книга принесли Сагану всемирную известность. Работе над ними он посвятил более трех лет — с 1976 по 1980 год. Но вместе с общественным вниманием вырос и уровень критики. Многие оппоненты отмечают, что в своих книгах Саган идет намного дальше виртуозной популяризации науки, неявно предлагая читателю свою собственную метафизическую концепцию. Следует быть внимательным, чтобы отличать, когда автор говорит об объективных научных фактах, прогнозах и гипотезах, а когда переходит к ценностным, морально-этическим суждениям, которые отражают его личную точку зрения.

Философскую позицию Сагана можно охарактеризовать как отчетливо позитивистскую — он реалист, готовый приять любой факт, буде он надежно продемонстрирован, но отрицающий искусственные умозрительные конструкции, которые не помогают систематизировать и объяснять наблюдаемые факты. При этом следует подчеркнуть полную открытость Сагана к рассмотрению любых фактов, наблюдений, теорий. Скандальные писания Иммануила Великовского любой ученый без тени сомнения назовет бредовыми. Однако Саган неожиданно выбрал именно этот пример, чтобы напомнить: каждая научная концепция заслуживает того, чтобы быть рассмотренной по существу (гл. IV). И только сделав такую оговорку, он подвергает систему Великовского уничтожающей критике.

Пока мы остаемся в рамках естественных наук, философская позиция Сагана не встречает возражений. Проблемы начинаются, когда с этой же точки зрения он начинает критиковать религию. Приводя хорошо известные нам по советским учебникам исторические примеры, он демонстрирует, как религиозные институты и догматы вступали в конфликт с наукой и отдельными учеными, препятствуя бескомпромиссному поиску знания, ценность которого для Сагана первостепенна. Отсюда делается вывод об анти интеллектуальном и антинаучном характере любой религии. К сожалению, при этом полностью игнорируются не менее многочисленные примеры того, как религия способствовала сохранению и развитию научного знания. Не менее часто развитию науки препятствовали совершенно иные факторы — социальные, экономические, политические. Наконец, и в самих научных сообществах конкуренция идей далеко не всегда идет по правилам честного поединка.

Недоразумения и злоупотребления свойственны всем человеческим институтам, но тем не менее у каждого из них есть своя функция, недоступная другим. В частности, в компетенции религии, или, точнее, метафизики, находятся вопросы о смысле жизни и ценностях, о морали и этике. Позитивистская наука не может включить их в свой круг ответственности, так как в этой сфере эмпирический метод бессилен. Поэтому любая атеистическая система, кроме, быть может, тотального нигилизма, должна выработать некую метафизику. И Саган предлагает довольно красивую и стройную систему. Высшим смыслом он объявляет самопознание мира, осуществляемое через разумных существ. Отсюда появляется моральный императив: будучи порождением космоса, мы в долгу перед ним и не можем допустить, чтобы по нашей вине его самопознание остановилось. Человечество должно приложить все силы к тому, чтобы выжить, не допустить самоуничтожения и по мере возможности установить связь с другими островками разума во Вселенной.

Можно ли возразить такому построению? Это каждый решает сам. Важно только отдавать себе отчет, что Саган последовательно и настойчиво пропагандирует свою метафизику и, к сожалению, не отделяет ее от собственно научной популяризации. Еще более важно, что оценки исторических событий и личностей Саган дает именно с позиций своей метафизики, видя смысл истории в неограниченном прогрессе познания. Кроме того, он явно недооценивает иррациональные мотивы поведения людей, особенно больших групп, предполагая, что если бы все знали и понимали научную истину, то непременно действовали бы наилучшим способом. Все это приводит к упрощенной трактовке логики исторического развития, особенно древних обществ, вызывая скептическое отношение специалистов-историков.

Отдельного замечания заслуживает критика Саганом астрологии. С современных позиций эта критика может выглядеть не вполне убедительной. Пытаясь сохранить наукообразный вид, астрология старается обзавестись всеми возможными атрибутами настоящей науки. Так, на сегодняшний день вне профессионального научного сообщества именно астрологи, а, к примеру, не любители астрономии являются основными потребителями астрономических эфемерид. К ним больше не могут быть адресованы упреки Сагана в том, что они не разбираются в прецессии и рефракции или не учитывают в своих выкладках недавно открытые астрономические объекты. Сегодня действенная критика астрологии может опираться только на анализ ее методологии в противопоставление методам эмпирической науки. Теме борьбы с псевдонаукой и суевериями посвящена последняя написанная Саганом книга «Мир, полный демонов», вышедшая в 1996 году. В «Космосе» же эта тема еще не получила полного развития.

Если бы эта книга была переведена на русский язык лет двадцать назад, вскоре после публикации, вряд ли к ней пришлось бы писать такое предисловие. В то время официальная советская философия была очень близка к позиции Сагана. Однако в СССР книги Сагана почти не издавались, а его имя, знаменитое на весь мир, было мало известно. И это при том, что Саган открыто выступал за сокращение ядерного вооружения, резко критиковал президента Рейгана за программу звездных войн. Трижды он проигнорировал приглашение в Белый дом на президентский ужин, а однажды был даже арестован в Неваде за участие в выступлениях против ядерных испытаний. Сейчас уже все знают, что наиболее катастрофическим последствием полномасштабного ядерного конфликта будут не разрушение городов и гибель людей и даже не многочисленные мутации, а глобальное изменение климата — ядерная зима. Впервые об этом стали говорить советские ученые, но во многом благодаря именно усилиям Карла Сагана в представлении западной общественности закрепился образ ядерной зимы как неизбежного следствия атомной войны, которое лишает смысла любые рассуждения о победе в ядерном конфликте.

Но несмотря на то что философская и политическая позиция Сагана во многом была близка к советским идеологическим установкам, он весьма критично относился к СССР. Симпатизируя нашей стране за атеистическую пропаганду и борьбу с суевериями и псевдонаукой, он хорошо знал о сталинских репрессиях и фальсификации истории и считал, что должен внести свой вклад в противодействие тоталитарной системе. Правда, делал он это довольно своеобразным способом, на протяжении ряда лет (до конца 1980-х годов) регулярно засылая в СССР экземпляры книги Льва Троцкого «История русской революции». Такой выбор определяется почти буквальным прочтением романа Дж. Оруэлла «1984»: многие литературные критики считали именно Троцкого прообразом Голдстейна — главного сподвижника Большого Брата, ставшего его символическим главным врагом. Саган полагал, что ради восстановления исторической справедливости надо предоставить слово и другой стороне.

С момента написания «Космоса» прошло уже почти четверть века. Для научно-популярной книги это огромный срок. С тех пор некоторые теории были уточнены, многие предположения проверены или сняты с повестки дня. Осуществлен целый ряд задумывавшихся Саганом космических миссий, найдены многочисленные планеты у других звезд. И конечно, с окончанием холодной войны и распадом СССР кардинальным образом изменилась геополитическая обстановка в мире.

В тех случаях, где современная наука располагает более точными фактическими сведениями, чем приводит Саган, в настоящем издании даются примечания переводчика. Однако, когда в результате развития науки произошла заметная корректировка картины событий в целом, как, например, в главе XII, где описывается строение и эволюция Вселенной, было решено не давать примечаний, так как они фактически претендовали бы на подмену авторского текста.

В отдельных местах примечания поясняют общественно-политические обстоятельства, относящиеся ко времени написания книги, с которыми современный читатель может быть незнаком. Однако ссылки на некоторые реалии того времени (например, советская Средняя Азия), как правило, оставлены без комментариев. Это относится и к временным интервалам, отсчитываемым от момента первого издания книги в 1980 году. Примером такого интервала может служить ссылка на создание специальной теории относительности 75 лет назад, то есть в 1905 году.

Очень трудно однозначно охарактеризовать роль, которую должна играть эта книга в современном российском культурном контексте. По ряду вопросов, таких как происхождение и эволюция жизни, строение Солнечной системы, поиск внеземных цивилизаций, в научно-популярном аспекте она остается вполне актуальной. Однако некоторые темы, например космология или геополитика, получили такое развитие, что здесь книга является скорее важным и интересным документом своей эпохи. В любом случае она подарит вам несколько вечеров увлекательного чтения.

Но, пожалуй, главная ценность этой книги — дух реализма и рационализма, который, несмотря на сделанные оговорки, пропитывает все произведения Сагана. После череды смутных лет, которые пережила Россия, когда общественный интерес к естественным наукам упал едва ли не до нуля, сейчас самое время вновь получить прививку научного мировоззрения. И особенно ценно, что мы получаем ее от человека, чьи убеждения сложились в героическую эпоху, когда наша цивилизация одним рывком вышла в космос, овладела ядерной энергией, создала компьютеры, расшифровала геном и сделала первые попытки найти братьев по разуму, от человека, не чуждого истории нашей страны, от светлого романтика Карла Сагана, которому поставлен памятник на Марсе.

Александр Сергеев

Посвящается Энн Дрюан

В бескрайности космоса и бесконечности времени я рад делить планету и эпоху с Энни.

Предисловие

Наступит время, когда тщательные и продолжительные исследования прольют свет на вещи, пока скрытые от нас. Одной жизни, пусть даже полностью посвященной небу, недостаточно для изучения столь обширного предмета <…> Это знание будет открыто лишь по прошествии многих веков. И настанет пора, когда наши потомки удивятся тому, что мы не знали вещей, совершенно очевидных для них <..> Многие открытия отложены на будущие столетия, когда память о нас сотрется. Наш мир окажется жалким недоразумением, если каждому веку в нем не найдется что исследовать <…> Природа не раскрывает свои тайны сразу и навсегда.

Сенека. Естественные вопросы. Книга 7. I в.

В древние времена обычаи и повседневная речь связывали самые обыденные земные дела с величайшими космическими событиями. Пример тому — заклинание против червя, который, как считали ассирийцы в 1000 году до нашей эры, вызывает зубную боль. Заклятие начинается от происхождения мира и заканчивается излечением зубной боли:

Потом Ану создал небо,

И небо создало землю,

И земля создала реки,

И реки создали каналы,

И каналы создали болота,

И болота создали червя.

Червь, плача, явился перед Шамашем,

Его слезы текли перед Эа:

«Что дашь ты мне в пищу,

Что дашь ты мне для питья?»

«Я дам тебе сушеные фига

И абрикосы». «Что мне сушеные фиги

И абрикосы!

Возвысь меня и между зубами

И деснами позволь мне обитать!..»

И потому, что ты сказал это, о червь,

Пусть Эа поразит тебя силою

Своей руки!

(Заклинание против зубной боли)

Применение: второсортную брагу… и масло смешай вместе; Заклинание прочитай трижды над ними и наложи лекарство на зуб.

Наши предки упорно стремились понять мироздание, но просто не смогли найти нужного подхода. Они представляли себе аккуратный, изящный, маленький мир, где главной силой были боги, такие как Ану, Эа или Шамаш[1]. В этом мире человек играл важную, если не центральную, роль. Теснейшие связи соединяли нас с остальной природой. Лечение зубной боли при помощи второсортной браги уходило корнями в глубочайшие космологические тайны.

Сегодня мы обнаружили могучий и изящный инструмент познания Вселенной, метод, называемый наукой. Он открыл нам Вселенную столь древнюю и огромную, что на первый взгляд дела человеческие не могут иметь к ней никакого касательства. Мы выросли вдалеке от Космоса[2]. Он кажется далеким и чуждым повседневности. Но наука обнаружила не только поразительное величие кружащейся Вселенной, не только доступность ее человеческому пониманию, но также и то, что мы в самом буквальном и глубоком смысле являемся частью Космоса, рождены от него и наша судьба тесно связана с ним. Самые важные для человека события, как и самые простые, возвращают нас к Вселенной и ее происхождению. Данная книга посвящена исследованию этой космической перспективы.

Летом и осенью 1976 года в составе группы, которая обрабатывала изображения, полученные посадочными модулями проекта «Викинг», я вместе с сотней коллег занимался изучением планеты Марс. Впервые в истории человечества мы посадили два космических аппарата на поверхность другого мира[3]. Были получены впечатляющие результаты, более полно описанные в главе V. Историческое значение миссии совершенно очевидно. И тем не менее широкая публика практически ничего не знает об этом великом событии. Пресса не проявила к нему большого внимания, телевидение почти полностью проигнорировало миссию. Когда стало ясно, что определенного ответа на вопрос о существовании жизни на Марсе получить не удалось, интерес почти пропал. Человек плохо переносит неоднозначность. Когда мы обнаружили, что небо на Марсе скорее розовато-желтое, а не голубое, как следовало из первого ошибочного сообщения, известие об этом было встречено добродушным шиканьем собравшихся репортеров — им хотелось, чтобы Марс и в этом отношении походил на Землю. Они считали, что каждое новое отличие будет охлаждать интерес аудитории. И тем не менее марсианские ландшафты ошеломляющи, перспективы захватывают дух. Я точно знал по своему собственному опыту, что во всем мире существует громадный интерес к исследованию планет и множеству связанных с этим научных вопросов: к происхождению жизни, Земли и Космоса, поиску внеземных цивилизаций, наших связей со Вселенной. И я был уверен, что этот интерес можно подогреть посредством самого мощного средства коммуникации — телевидения.

Мои чувства разделял Б. Гентри Ли, директор по анализу данных и планированию проекта «Викинг», человек выдающихся организаторских способностей. Мы решили на свой страх и риск сделать что-то для решения этой проблемы. Ли предложил учредить продюсерскую компанию, которая подавала бы научную информацию в занимательной и доступной форме. В последующие месяцы мы рассмотрели множество проектов. Однако наиболее интересным оказалось предложение компании «Кей-Си-И-Ти» (КСЕТ), осуществляющей кабельное вещание в Лос-Анджелесе. В конце концов мы договорились создать тринадцатисерийную телевизионную передачу, в основном посвященную астрономии, но затрагивающую широкий круг гуманитарных проблем. Она была адресована неподготовленной аудитории и требовала великолепного визуального ряда и музыкального оформления, чтобы захватывать сердца так же, как и умы. Мы договорились со страховщиками, наняли исполнительного продюсера и обнаружили, что втянуты в трехлетний проект под названием «Космос». На момент написания этих строк его мировая аудитория оценивается в 140 миллионов человек, или 3 процента всего населения планеты Земля. Он создавался исходя из предположения, что публика гораздо умнее, чем принято думать, что глубочайшие научные вопросы о природе и происхождении мира вызывают любопытство и энтузиазм у огромного числа людей. Современная эпоха — это важнейший перекресток на пути развития нашей цивилизации и, возможно, нашего вида. Какую бы дорогу мы ни выбрали, наша судьба неразрывно связана с наукой. Поэтому так существенно для нас понимание науки, по сути это вопрос выживания. Кроме того, наука доставляет истинное наслаждение. Так устроено эволюцией, что мы получаем удовольствие от познания, — познающие выживают с большей вероятностью. Телевизионный цикл «Космос» и эта книга представляют собой многообещающий эксперимент по донесению до публики некоторых идей, методов и успехов науки.

Эта книга и телевизионный цикл развивались совместно. В некотором смысле они друг на друге основываются. Однако книги и телевизионные передачи предназначены для разной аудитории и используют различные подходы. Одно из главных преимуществ печатного слова в том, что читатель может вернуться и повторно прочитать неясный или сложный фрагмент; у телевидения такая возможность лишь намечена развитием технологии видеомагнитофонов и видеодисков. При написании главы книги автор пользуется гораздо большей свободой выбора объема и глубины изложения, чем при создании серии с жестким форматом некоммерческой телепрограммы — 58 минут 30 секунд. Многие темы в этой книге обсуждаются гораздо глубже, чем в телевизионных передачах. Некоторые из поднятых в ней вопросов вообще не затрагивались в передачах, и наоборот. Например, вы не найдете здесь описания космического календаря, ставшего знаковой частью телевизионного цикла. Отчасти оно опущено потому, что космический календарь обсуждается в другой моей книге — «Драконы Эдема». По сходной причине я не рассказываю детально о жизни Роберта Годдарда, которому посвящена глава в книге «Мозг Брока». Тем не менее каждый эпизод телевизионного цикла весьма точно следует соответствующей главе этой книги, и, я надеюсь, удовольствие от знакомства с ними будет усилено перекрестными взаимными связями.

Для ясности многие идеи я ввожу более одного раза: в первый раз вскользь, а потом постепенно углубляю рассмотрение. Такой прием используется, например, в главе I при описании космических объектов, которые позднее рассматриваются значительно подробнее; или при обсуждении мутаций, энзимов и нуклеиновых кислот в главе II. В некоторых случаях идеи излагаются вне хронологического порядка. Например, концепции древнегреческих ученых, представленные в главе VII, обсуждаются после работ Иоганна Кеплера, которым посвящена глава III. Однако я считаю, что по достоинству оценить греков можно только после того, как мы увидим возможности, которые они упустили.

Поскольку наука неотделима от всей остальной человеческой жизни, ее нельзя обсуждать, не затрагивая — иногда поверхностно, иногда довольно глубоко — ряда социальных, политических, религиозных и философских вопросов. Даже во время съемок телепередач о науке в нашу работу вмешивалась охватившая весь мир военная активность. Когда мы имитировали исследование Марса в пустыне Мохаве с использованием полномасштабной модели посадочного модуля «Викинг», нашу работу неоднократно прерывали самолеты американских ВВС, выполнявшие бомбометание на расположенном неподалеку полигоне. В Египте, в Александрии, ежедневно с девяти до одиннадцати утра над нашим отелем на бреющем полете проносились самолеты египетских ВВС. На Самосе, в Греции, нам до последнего момента не позволяли вести съемку из-за маневров НАТО и ведущегося строительства подземных и наземных позиций для артиллерии и танков. В Чехословакии использование портативных раций для организации взаимодействия при съемке на сельской дороге привлекло внимание истребителей чешских ВВС, которые кружили над нами, пока не убедились, что не происходит ничего грозящего чешской национальной безопасности. В Греции, Египте и Чехословакии нашу съемочную команду везде сопровождали агенты службы государственной безопасности. Предварительные запросы о возможности съемки в Калуге, в СССР, для планировавшегося рассказа о жизни русского пионера астронавтики Константина Циолковского были отвергнуты, как мы узнали впоследствии, из-за проходившего там суда над диссидентами. Нашей съемочной группе оказывали очень любезный прием во всех странах, которые мы посетили, но повсеместное присутствие военных и затаенный в сердце народов страх были заметны везде. Этот опыт укрепил мое решение по мере возможности затрагивать в передачах и в книге социальные вопросы.

Сущность науки состоит в ее способности к самокоррекции. Новые экспериментальные результаты и оригинальные идеи раз за разом решают старые загадки. Например, в главе IX обсуждается тот факт, что Солнце генерирует слишком мало неуловимых частиц, называемых нейтрино. Перечисляется несколько предложенных объяснений. В главе X мы задаемся вопросом о том, достаточно ли вещества во Вселенной, чтобы в конце концов остановить разбегание далеких галактик, и является ли мироздание бесконечно старым и, значит, несотворенным. Некоторый свет на оба эти вопроса могут пролить недавно проведенные эксперименты Фредерика Рейнса из Калифорнийского университета. Он утверждает, что обнаружил: а) нейтрино могут находиться в трех различных состояниях, из которых только одно детектируется нейтринными телескопами, изучающими Солнце; б) нейтрино, в отличие от света, имеют массу, так что тяготение всех испущенных в пространство нейтрино способно предотвратить вечное расширение Космоса. Будущие эксперименты покажут, верны ли эти идеи[4]. Однако они иллюстрируют непрерывную и смелую переоценку полученного знания, которая имеет фундаментальное значение для всей науки.

В проекте такого масштаба невозможно поблагодарить каждого, кто внес в него свой вклад. Тем не менее я в первую очередь хочу выразить свою признательность Б. Гентри Ли и всем людям, работавшим над производством программ «Космос», администрацию КСЕТ, а также гарантов и сопродюсеров этого телесериала.

Моя безмерная благодарность администрации Корнеллского университета за предоставление мне двухлетнего отпуска для осуществления этого проекта, моим коллегам и студентам, а также коллегам из НАСА, Лаборатории реактивного движения и группы по обработке изображений проекта «Вояджер».

Я в огромном долгу перед моими соавторами по телевизионному сериалу «Космос» Энн Дрюан и Стивеном Сотером. Ими сделано очень многое для развития основных идей, взаимосвязей и интеллектуальной структуры эпизодов, а также для удачного общего стиля. Я очень благодарен им за тщательную критическую вычитку первых версий этой книги, за конструктивные и творческие предложения по исправлению многих частей рукописи и за огромный вклад в подготовку текстов телепередач, которые во многих отношениях повлияли на содержание этой книги.

Итака и Лос-Анджелес

Май 1980

Глава I. На берегах космического океана

Первых созданных людей звали Колдун Рокового Смеха, Колдун Ночи, Лохматый Колдун и Черный Колдун <…> Они были наделены разумом и могли познать все, что есть в мире. Оглядевшись, они сразу увидели все, что их окружало, и стали размышлять о небесном своде и о круглом лике земли <….> [И тогда Создатель сказал: ] «Они знают всё <…> что нам теперь с ними делать? Пусть же их взор будет ограничен лишь тем, что близко; пусть они видят лишь малую часть лика земли! <…> Разве по природе своей они не просто созданные мной существа? Почему же они должны быть богами?

Священные письмена майя: Пополь-Вух


Обозрел ли ты широту земли? <…> Где путь к жилищу света и где место тьмы?

Книга Иова


348… Я не становлюсь богаче, сколько бы ни приобретал земель, потому что с помощью пространства Вселенная охватывает и поглощает меня, а вот с помощью мысли я охватываю Вселенную.

Блез Паскаль. Мысли


Известное — конечно, непознанное — безгранично; интеллектуально мы находимся на островке посреди беспредельного океана необъяснимого. Наша задача — с каждым новым поколением отвоевывать себе немного больше земли.

Томас Генри Гексли. 1887

Космос — это все, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет. Одно созерцание Космоса потрясает: дрожь бежит по спине, перехватывает горло, и появляется чувство, слабое, как смутное воспоминание, будто падаешь с высоты. Мы сознаем, что прикасаемся к величайшей из тайн.

Размеры и возраст Космоса лежат за пределами нормального человеческого понимания. Наш крошечный планетарный дом затерян где-то между вечностью и безмерностью пространства. Перед лицом Космоса большинство людских дел выглядят незначительными, даже пустячными. И все же человеческий род молод, любопытен, храбр и подает большие надежды. За последние несколько тысячелетий мы сделали множество удивительных и неожиданных открытий, касающихся устройства Космоса и нашего места в нем, открытий, осмыслять которые так увлекательно. Они напоминают нам, что человек рожден удивляться, что постижение есть радость, что знание — залог выживания. Я верю: наше будущее зависит от того, насколько хорошо мы будем знать этот Космос, где мы плывем, как пылинка в утреннем небе.

Эти исследования требуют одновременно и скептицизма, и воображения. Воображение часто уносит нас в небывалые миры. Но без него мы вообще никуда не попадем. Скептицизм позволяет нам отличать фантазии от фактов, проверять наши предположения. Космос богат без меры: изящные факты, изысканные взаимосвязи, тончайшая организация, внушающая благоговейный трепет.

Поверхность Земли — это берег космического океана. Почти все наши знания мы получили, не покидая его. Совсем недавно мы вступили в море, зашли по щиколотку, самое большее — по колено. Вода манит. Океан зовет нас. Какая-то часть нашего существа знает, что мы пришли оттуда. Нас тянет вернуться. Эта тяга, я думаю, не таит в себе ничего кощунственного, хотя и способна потревожить всех богов, какие только могут существовать. Космос настолько велик, что для его описания нет смысла прибегать к таким удобным на Земле единицам измерения расстояния, как метры и километры. Вместо этого мы измеряем расстояние скоростью света. За одну секунду луч света проходит 300 000 километров, что равняется примерно семи оборотам вокруг Земли. Приблизительно за восемь минут он преодолевает путь от Солнца до Земли. Мы можем сказать, что Солнце находится в восьми световых минутах от нас. За год свет покрывает почти десять триллионов километров мирового пространства. Единица длины, равная пути, который свет проходит за год, называется световым годом. Ею измеряют не время, но расстояния — гигантские расстояния.

Земля — особое место. Безусловно — не единственное в своем роде. Но, конечно, и не типичное. Никакая планета, звезда или галактика не может быть типичной, потому что Космос в основном пуст. Единственное, что типично для него, — безмерный, ледяной, вселенский вакуум, вечная ночь межгалактического пространства, место, настолько странное и пустынное, что в сравнении с ним планеты, звезды и галактики кажутся восхитительными исключениями. Если бы нас вдруг случайным образом выбросило где-то в Космосе, то шансы оказаться на поверхности планеты или вблизи нее не превысили бы одного к миллиарду триллионов триллионов (1033, единица с 33 нулями). В повседневной жизни такие числа называют астрономическими. Планеты поистине бесценны.

Заняв наблюдательный пост в межгалактическом пространстве, мы увидели бы россыпь бесчисленных слабых волокон света, напоминающих морскую пену на волнах Космоса. Это галактики. Некоторые из них одинокие странники, но большинство обретается в составе общин — звездных скоплений и, сбившись в кучу, бесконечно дрейфует среди величественной темноты Космоса. Перед нами Космос в самом крупном из известных масштабов. Мы в царстве туманностей, в восьми миллиардах световых лет от Земли, на полпути к границам знакомой нам Вселенной.

Любая галактика состоит из газа, пыли и звезд — миллиардов и миллиардов звезд. И каждая звезда может быть чьим-то солнцем. Внутри галактики есть звезды, и миры, и, возможно, жизнь, разумные существа, космические цивилизации. Но издали галактики напоминают мне коллекцию любовно подобранных вещиц — ракушек, а может быть, кораллов, творений, над которыми Природа трудилась в космическом океане целые эоны.

Существует несколько сотен миллиардов (1011) галактик, каждая из которых состоит в среднем из ста миллиардов звезд. Во всех галактиках вместе взятых планет, по-видимому, примерно столько же, сколько звезд: 1011х1011 = 1022, десять миллиардов триллионов. Перед лицом таких ошеломляющих чисел какова, вы думаете, вероятность, что лишь одна, самая обыкновенная звезда, наше Солнце, имеет обитаемую планету? Почему это счастье выпало только нам, затерянным в глухом углу Космоса? Мне кажется гораздо более вероятным, что Космос до краев наполнен жизнью. Просто мы, люди, еще не знаем этого. Мы только начинаем свои исследования. С расстояния восемь миллиардов световых лет нам трудно обнаружить даже то скопление, в котором находится наша Галактика, Млечный Путь, не говоря уж о Солнце и Земле. Та единственная планета, в населенности которой мы можем быть уверены, — это Космос настолько велик, что для его описания нет смысла прибегать к таким удобным на Земле единицам измерения расстояния, как метры и километры. Вместо этого мы измеряем расстояние скоростью света. За одну секунду луч света проходит 300 000 километров, что равняется примерно семи оборотам вокруг Земли. Приблизительно за восемь минут он преодолевает путь от Солнца до Земли. Мы можем сказать, что Солнце находится в восьми световых минутах от нас. За год свет покрывает почти десять триллионов километров мирового пространства. Единица длины, равная пути, который свет проходит за год, называется световым годом. Ею измеряют не время, но расстояния — гигантские расстояния.

Но сейчас наше путешествие приводит нас к Местной Группе галактик, как называют это земные астрономы. Достигая в поперечнике нескольких миллионов световых лет, она включает в себя около двадцати галактик. Это довольно разбросанное, бедное и малозаметное скопление. Одна из его галактик, М31, видна с Земли в созвездии Андромеды. Подобно другим спиральным галактикам, она представляет собой огромный диск из звезд, газа и пыли. М31 имеет два маленьких спутника — две карликовые эллиптические галактики, связанные с ней гравитационным притяжением в силу того же физического закона, который стремится удержать меня в кресле. Во всем Космосе действуют одни и те же законы природы. А мы с вами находимся сейчас в двух миллионах световых лет от дома.

Неподалеку от М31 расположена другая, очень похожая на нее галактика, наша собственная, спиральные рукава которой медленно вращаются, совершая один оборот за четверть миллиарда лет. Находясь в сорока тысячах световых лет от дома, мы обнаруживаем, что ввергнуты в падение к массивному ядру Млечного Пути. Но если мы хотим отыскать Землю, нам следует изменить курс и отправиться на окраину Галактики, к малозаметному месту вблизи края отдаленного спирального рукава.

Даже между спиральными рукавами нас сопровождает захватывающее зрелище — это проносящиеся мимо нас звезды, нескончаемый сияющий поток разнообразнейших звезд. Некоторые раздуты, как мыльные пузыри, и так огромны, что вместили бы десятки тысяч солнц и триллионы планет. Другие размером с небольшой город и в сто триллионов раз плотнее свинца. Бывают звезды одинокие, как наше Солнце, но большинство имеет компаньонов. Преобладают двойные системы — две звезды, обращающиеся одна вокруг другой. Но это не предел: существует плавный переход от тройных систем через небольшие скопления, содержащие несколько десятков звезд, до гигантских шаровых скоплений, сверкающих миллионами солнц[5]. Иные звездные пары настолько тесны, что едва не соприкасаются и между их поверхностями перетекает звездное вещество. Однако по большей части звезды удалены друг от друга примерно на такое же расстояние, как Юпитер от Солнца. Есть звезды — сверхновые, — сияние которых затмевает всю содержащую их галактику; есть такие — черные дыры, — что их не увидишь даже с расстояния в несколько километров. Одни звезды имеют постоянную светимость, другие неожиданно вспыхивают или подмигивают в неизменном ритме. Одни вращаются с неторопливой грацией, другие так бешено крутятся, что сплющиваются от вращения. Большинство звезд излучает видимый и инфракрасный свет, но попадаются и такие, что испускают мощные потоки рентгеновских лучей и радиоволн. Голубые звезды — горячие и молодые; желтые — похолоднее, среднего возраста; красные звезды, как правило, старые и умирающие; а вот маленькие белые и черные звезды стоят на пороге смерти. Млечный Путь содержит около 400 миллиардов звезд всех типов, движущихся в сложном и строгом танце. Но из всех них жители Земли близко знакомы пока только с одной.

Каждая звездная система — это остров в пространстве, изолированный от соседних с ним световыми годами пустоты. Мне нетрудно представить, как в бесчисленных мирах живые существа, достигшие в ходе эволюции первых проблесков знания, поначалу считают свою ничтожную планету и несколько скромных солнц всем сущим. Мы сами выросли в изоляции. Очень медленно мы пришли к пониманию Космоса.

Некоторые звезды, возможно, окружены миллионами безжизненных каменистых обломков, планетными системами, остановившимися на ранней стадии эволюции. Не исключено, что многие звезды обладают планетными системами, очень похожими на нашу: на периферии — гигантские, окольцованные, газовые планеты с ледяными спутниками, а ближе к центру — небольшие, теплые, укрытые облаками бело-голубые миры. На некоторых из них могла развиться разумная жизнь, преобразующая поверхности планет в ходе интенсивной инженерной деятельности. Это наши космические братья и сестры. Насколько сильно они отличаются от нас? Каковы их анатомия, биохимия, нейробиология, история, политика, наука, технология, искусство, музыка, религия, философия? Может статься, наступит день, когда мы всё это узнаем.

Пока же мы входим во двор нашего дома — до Земли остается один световой год. Дальнейшие подступы к Солнцу заполнены гигантскими снежками из льда, камня и органических молекул, которые составляют огромный сферический рой[6]. Это кометные ядра. Время от времени проходящая невдалеке звезда едва заметным гравитационным воздействием мягко направляет одно из них во внутренние области Солнечной системы. Там Солнце нагревает ядро, и лед испаряется, образуя красивый кометный хвост.

Мы приближаемся к планетам нашей системы, крупнейшим мирам-пленникам Солнца, которое своим притяжением вынуждает их следовать по круговым орбитам и согревает их своим светом. Плутон, покрытый метановым льдом[7], и сопровождающий его единственный гигантский спутник Харон освещаются далеким Солнцем, которое выглядит не более чем яркой точкой[8] посреди черного как смоль неба. Гигантские газовые планеты Нептун, Уран, Сатурн (украшение Солнечной системы) и Юпитер сопровождаются свитой ледяных спутников. В облаке кружащихся айсбергов и пояса газовых планет обнаруживается центральная, теплая и каменистая, область Солнечной системы. Здесь, к примеру, расположена красная планета Марс с высочайшими вулканами, гигантскими рифтовыми долинами, чудовищными всепланетными песчаными бурями и, возможно, какими-то простейшими формами жизни. Все планеты обращаются вокруг Солнца — ближайшей к нам звезды, водородно-гелиевого газового ада, где протекают термоядерные реакции, наполняющие светом всю Солнечную систему.

Наконец, завершая наши странствия, мы возвращаемся в крошечный, хрупкий голубовато-белый мир, затерянный в космическом океане, размеры которого превосходят наши самые смелые фантазии. Это лишь один из бесчисленного множества миров. Он может быть важен только для нас. Земля — наш дом, наша прародительница. Здесь возникла и развилась жизнь нашего типа. Здесь спустя много веков появился человеческий вид. Именно в этом мире в нас зародилась страсть к исследованию Космоса, и именно здесь мы строим, порою в муках и без всяких гарантий, свою судьбу.

Добро пожаловать на планету Земля — мир с голубыми азотными небесами[9], океанами жидкой воды, прохладными лесами и мягкими лугами, мир бьющей ключом жизни. По космическим меркам, как я уже говорил, это исключительно красивое и редкое место; более того, на сегодня оно просто уникальное. Путешествуя через пространство и время, мы пока не встретили другого мира, где вещество Космоса стало бы живым и наделенным сознанием. В просторах Космоса должно быть разбросано много таких миров, но наш поиск начинается отсюда, и в его основу положены опыт и мудрость, которые за миллионы лет дорогой ценой накопило человечество. Нам повезло жить среди одаренных и невероятно любопытных людей в эпоху, когда поиск нового знания ценится повсюду. Человеческие существа, обязанные своим происхождением звездам и ныне населяющие мир по имени Земля, начали свой долгий путь домой.

Та истина, что Земля — маленький мир, была открыта, как и много других важных истин, на древнем Ближнем Востоке. Произошло это в тот период, который некоторые люди называют третьим веком до нашей эры, в крупнейшем культурном центре того времени — египетском городе Александрии. Здесь жил человек по имени Эратосфен. Один из завистливых современников дал ему прозвище Бета — по названию второй буквы греческого алфавита, намекая на то, что Эратосфен во всех делах лишь второй. На самом же деле Эратосфен во многом, если не во всем, был Альфой. Астроном, географ, философ, поэт, тонкий ценитель театрального искусства и математик, он написал книги по самым разным вопросам — от «Астрономии» до «Свободы от боли». В его ведении находилась великая Александрийская библиотека. Там он однажды обнаружил старый папирус, из которого вычитал, что на юге, в Сиене[10], вблизи первого из нильских порогов, в полдень 21 июня вертикальный шест не отбрасывает тени. В день летнего солнцестояния — самый длинный день года — по мере того как время шло к полудню, тени колонн в храме становились все короче. Ровно в полдень они исчезали и отражение Солнца можно было увидеть в воде на дне самых глубоких колодцев. Солнце стояло точно над головой.

Многие другие могли бы не обратить внимания на подобное наблюдение. Шесты, тени, отражения в колодцах, положение Солнца — какую цену имеет все это для повседневной жизни? Но Эратосфен был ученым, и его размышления над простыми вещами изменили наш мир; в каком-то смысле они создали наш мир. Эратосфен догадался поставить опыт в Александрии и проверить, отбрасывает ли вертикальный шест тень в полдень 21 июня. Оказалось, что отбрасывает.

Эратосфен задался вопросом, как получается, что в один и тот же момент в Сиене шест не отбрасывает тени, а в Александрии, которая находится значительно севернее, тень отчетливо видна. Представьте себе карту Древнего Египта и два одинаковых вертикальных шеста — один в Александрии, другой в Сиене. Допустим, что в определенный момент оба шеста не отбрасывают тени. Это легко укладывается в сознании, если считать Землю плоской. Солнце должно находиться прямо над головой. Если шесты отбрасывают тени равной длины, это также вполне согласуется с представлением о плоской Земле: солнечные лучи должны падать на оба шеста под одним и тем же углом. Но как объяснить, что в один и тот же момент в Сиене тень отсутствует, а в Александрии она видна?

Эратосфен нашел этому лишь одно возможное объяснение: поверхность Земли искривлена. При этом чем больше кривизна, тем больше должна быть разница в длине теней. Солнце находится так далеко, что его лучи, приходящие на Землю, можно считать параллельными. Шесты, расположенные под разными углами по отношению к солнечным лучам, отбрасывают тени разной длины. Для того чтобы получить наблюдаемое различие между Александрией и Сиеной в длине тени, расстояние между ними по поверхности Земли должно составлять около семи градусов. Иначе говоря, если вы мысленно продолжите шесты до центра Земли, они пересекутся под углом семь градусов. Семь градусов — это примерно одна пятидесятая от трехсот шестидесяти градусов, составляющих полную окружность Земли. Эратосфен знал, что расстояние между Александрией и Сиеной составляло около 800 километров, — он нанял человека, который шагами измерил дистанцию. Умножив 800 километров на 50, получим 40 000 километров — такой должна быть полная длина окружности Земли.

Это правильный ответ. Единственными инструментами Эратосфена были шесты, а еще — глаза, ноги и голова. Плюс любовь к эксперименту. И этого оказалось достаточно, чтобы определить длину окружности Земли с погрешностью в несколько процентов. Замечательное достижение для эпохи, которую от нас отделяют почти 2200 лет! Эратосфен был первым, кто смог точно измерить размер нашей планеты.

Средиземноморье в те времена славилось своими мореходами. Александрия была крупнейшим морским портом на планете. Если уж вы узнали, что Земля — сфера[11] довольно скромного диаметра, то почему бы не отправиться в путешествие на поиски неизвестных земель и даже не попробовать обогнуть планету? За четыре столетия до Эратосфена финикийский флот по приказу египетского фараона Нехо[12] совершил плавание вокруг Африки. На хрупких, вероятно, открытых судах мореходы вышли из Красного моря, обогнули восточное побережье Африки и, достигнув Атлантического океана, вернулись по Средиземному морю. Это великое путешествие заняло три года — примерно столько же, сколько потребовалось современному космическому аппарату «Вояджер», чтобы долететь от Земли до Сатурна.

После открытия Эратосфена храбрые и азартные моряки не раз пускались в грандиозные странствия. У них были крошечные корабли. Они владели лишь самыми примитивными навигационными инструментами. Они смертельно рисковали и до последней возможности старались держаться возле береговой линии. Находясь в открытом океане, они могли, ночь за ночью наблюдая положение созвездий относительно горизонта, определить свою широту, но не долготу. Вид знакомых светил вселял в них уверенность посреди неизведанного океана. Звезды всегда были друзьями исследователей — и тех, что когда-то вели свои суда по морским просторам Земли, и тех, что управляют космическими кораблями в небе. Хотя со времени Эратосфена многие пытались совершить кругосветное плавание, до Магеллана это никому не удавалось. Какие же истории о дерзновенных приключениях должны были слагаться, чтобы моряки и навигаторы, весьма здравомыслящие люди, доверяли свою жизнь математическим выкладкам ученого из Александрии?

В эпоху Эратосфена уже создавались глобусы, представляющие, как выглядит Земля из космоса; они довольно точно отображали хорошо исследованный район Средиземноморья, но становились все более приблизительными по мере удаления от него. Для современных знаний о Космосе характерно то же неприятное, но неизбежное свойство. В первом столетии александрийский географ Страбон писал:

Вернувшиеся после попытки совершить плавание вокруг Земли сообщают, что им помешал не вставший на пути континент, ибо море оставалось совершенно открытым, но скорее недостаток решимости и запасов продовольствия. <…> Эратосфен говорит, что, если бы не протяженность Атлантического океана, мы могли бы по морю добираться из Иберии в Индию. <….> Вполне вероятно, что в зоне умеренного климата существует еще одна или две населенные земли. <…> В самом деле, если [эта иная часть света] населена, то не такими людьми, какие живут в наших частях, и мы должны считать ее другим населенным миром. Человечество отправлялось в полный риска и приключений путь к другим мирам.

Последующее изучение Земли стало начинанием глобального масштаба, включавшим путешествия в Китай и Полинезию. Кульминацией, безусловно, оказалось открытие Америки Христофором Колумбом, а также странствия нескольких последующих столетий, завершившие географическое исследование планеты. Первое плавание Колумба напрямую связано с вычислениями Эратосфена. Колумб был захвачен тем, что называл «Индийским предприятием», планом того, как достичь Японии, Китая и Индии, не следуя вдоль береговой линии Африки и далее на восток, но смело отправившись в неизведанный «Западный океан» — как говорил в своем поразительном пророчестве Эратосфен, «пройти по морю из Иберии в Индию».

Колумб был странствующим торговцем старинными картами и неутомимым читателем книг древних географов, в том числе Эратосфена, Страбона и Птолемея. Однако для того, чтобы «Индийское предприятие» стало осуществимо, чтобы корабли и команда выдержали долгие скитания, Земле следовало быть поменьше, чем вытекало из расчетов Эратосфена. Поэтому Колумб подтасовал его вычисления, что было совершенно надежно установлено исследованием, выполненным в Саламанкском университете. Он взял наименьшее возможное значение окружности Земли и наибольшую протяженность Азии на восток из тех, что удалось найти в доступных ему книгах, да и ту увеличил. И если бы на пути кораблей не встретилась Америка, экспедиция Колумба непременно провалилась бы.

Сегодня Земля уже изучена во всех подробностях. На ней больше не осталось места для новых континентов и затерянных миров. Однако технологии, позволившие исследовать и заселить самые отдаленные уголки Земли, теперь дают возможность покинуть нашу планету, выбраться в космос, узнать другие миры. Сегодня мы можем, покинув Землю, взглянуть на нее со стороны, увидеть сферу Эратосфеновых размеров и контуры континентов, подтверждающих замечательную осведомленность многих античных землеописателей. Какое удовольствие доставил бы подобный вид Эратосфену и другим александрийским географам!

Именно в Александрии люди на протяжении шести веков, начиная примерно с 300 года до нашей эры, в самом высоком смысле слова заложили традицию тех интеллектуальных приключений, которые привели нас к берегам Космоса. К сожалению, от того великолепного мраморного города ничего не осталось. Угнетение и страх познания стерли почти всю память о древней Александрии. Ее население было удивительно разнообразным. Македонские, а позднее римские солдаты, египетские жрецы, греческие аристократы, финикийские моряки, еврейские торговцы, заезжие гости из Индии, выходцы из земель, прилегающих к Сахаре, — все они, за исключением бесчисленных рабов, жили в согласии и взаимном уважении почти все то время, что сохранялось величие Александрии.

Город был основан Александром Македонским и застраивался под управлением его бывшего телохранителя. Александр уважал чужую культуру и покровительствовал непредубежденному поиску знания. Согласно легенде — и не так уж важно, насколько она правдива, — он опускался на дно Красного моря в первом в мире водолазном колоколе. Он поощрял своих военачальников и солдат брать в жены персидских и индийских женщин. Он чтил чужеземных богов. Он коллекционировал экзотические формы жизни и прислал слона в дар своему учителю, Аристотелю. Город его возводился с размахом, замысленный как мировое средоточие торговли, культуры и образования. Украшением его стали проспекты тридцатиметровой ширины, величественные изваяния и архитектурные сооружения, монументальная гробница Александра и одно из семи чудес света — гигантский Фаросский маяк.

Но величайшим чудом Александрии была библиотека и связанный с ней музей (греч. мусейон, слово, буквально означающее учреждение, посвященное девяти музам и тем наукам и искусствам, которым они покровительствуют). Все что осталось от знаменитой библиотеки в наши дни — это сырой и заброшенный подвал Серапеума[13], крыла здания, которое первоначально было храмом, а затем стало служить знаниям. Но и здесь можно увидеть лишь несколько разрушенных полок. И все же когда-то это место было центром мысли и предметом гордости величайшего города на планете, первым в мировой истории настоящим научно-исследовательским институтом. Александрийские ученые исследовали весь Космос. «Космос» — это греческое слово, означающее порядок во Вселенной. Оно противоположно по смыслу слову «хаос» и подразумевает глубокую взаимосвязь всего сущего. Оно внушает священный трепет перед сложностью и изощренностью взаимосвязей, пронизывающих мироздание. Александрия дала приют сообществу ученых, занимавшихся физикой, литературой, медициной, астрономией, географией, философией, математикой, биологией и инженерным делом. Наука и образование достигли тут совершенства. Здесь процветала гениальность. Александрийская библиотека была тем местом, где люди впервые объединили на серьезной и систематической основе свои знания о мире.

Помимо Эратосфена в Александрии жили: астроном Гиппарх, который составлял звездные карты и ввел систему оценки яркости звезд; Евклид, блестящий систематизатор геометрии, заметивший монарху, поставленному в тупик сложной математической задачей: «В геометрию нет царского пути»; Дионисий Фракийский, который выделил части речи и сделал для изучения языков то, что Евклид сделал для геометрии; Герофил, физиолог, установивший раз и навсегда, что вместилищем разума является мозг, а не сердце; Герон Александрийский, изобретатель цепной передачи и парового двигателя, автор труда «Automata» — первого сочинения о роботах; Аполлоний Пергский, математик, исследовавший формы конических сечений[14]: эллипса, параболы и гиперболы — кривых, по которым, как мы теперь знаем, движутся планеты, кометы и звезды; Архимед, величайший до Леонардо да Винчи гений механики; Птолемей, астроном и географ, собравший воедино многое из того, что сегодня составляет псевдонауку астрологию; его геоцентрическая система мира продержалась полторы тысячи лет — хороший пример того, что интеллектуальная мощь не гарантирует от смертельных заблуждений. Среди всех этих великих мужей была и великая женщина, Гипатия, математик и астроном, последнее светило александрийской науки, чья мученическая кончина связана с гибелью библиотеки спустя семь столетий после основания — история, к которой мы еще вернемся.

Эллинские цари, правившие Египтом после Александра, весьма серьезно относились к наукам. Веками они покровительствовали изысканиям и заботились о том, чтобы в библиотеке царила атмосфера, способствующая работе лучших умов своего времени. В здании, украшенном фонтанами и колоннадами, имелось десять больших научных залов, посвященных каждый своему предмету, ботанический сад, зоопарк, анатомический класс, обсерватория и огромная обеденная зала, где в часы досуга ученые мужи могли поспорить о своих идеях.

Но, конечно, сердцем библиотеки было собрание свитков. Создатели его прошлись частым гребнем по всем культурам и языкам мира. Они засылали в чужие пределы своих агентов скупать библиотеки. На торговых судах, швартующихся в александрийском порту, стражи искали не контрабанду, но папирусы. Свитки изымали, копировали и затем возвращали владельцам. Трудно назвать точные цифры, но, вероятно, библиотека содержала около полумиллиона рукописей, папирусных свитков. Что случилось с этими сочинениями? Создавшая их классическая цивилизация погибла, а библиотека была целенаправленно уничтожена. До наших дней сохранилась лишь малая часть собранных в ней трудов да немногочисленные разрозненные фрагменты. Сколько же несбыточных надежд внушают эти обрывки! Мы знаем, например, что на одной из полок библиотеки лежало сочинение Аристарха Самосского, доказывавшего, что Земля — одна из планет, которая, подобно другим, обращается вокруг Солнца и что звезды находятся чрезвычайно далеко. Эти выводы абсолютно верны, но нам пришлось ждать почти две тысячи лет, пока истинность их не была вновь доказана. Если горечь от утраты Аристархова труда умножить в сто тысяч раз, только тогда мы постигнем величие классической цивилизации и трагедию ее гибели.

Мы далеко превзошли науку, известную античному миру. Но в наших исторических знаниях остались невосполнимые пробелы. Представьте, какие загадки прошлого удалось бы разрешить, будь у нас читательский билет Александрийской библиотеки. Мы знаем, что там хранилась утраченная ныне мировая история в трех частях, написанная вавилонским жрецом Беросом. Первая часть освещала период от сотворения мира до Всемирного потопа, период, который длился 432 000 лет, то есть примерно в сотню раз дольше, чем по хронологии Ветхого Завета. Любопытно, что же там было написано?

Древние знали, что мир очень стар. Они пытались заглянуть в отдаленное прошлое. Теперь нам известно, что Космос гораздо старше, чем они могли себе представить. Мы исследовали пространственные масштабы Вселенной и увидели, что живем на ничтожной пылинке, крутящейся возле ординарной звезды в дальнем углу малозаметной галактики. И будучи лишь пятнышком в необъятности пространства, мы и в безмерности времени занимаем лишь мгновение. Теперь нам известно, что наша Вселенная — по крайней мере, ее последнее воплощение — имеет возраст около пятнадцати или двадцати миллиардов лет. Именно столько времени прошло с того знаменательного события, которое мы называем Большим Взрывом. В момент рождения нашей Вселенной не существовало ни галактик, звезд или планет, ни жизни и цивилизаций — только однородный расширяющийся огненный шар, заполняющий все пространство. Переход от Хаоса Большого Взрыва к Космосу, который мы начинаем познавать, — это самая невероятная трансформация материи и энергии, какую только нам посчастливилось наблюдать. И пока где-нибудь не отыщется более разумных существ, именно мы будем самым эффектным результатом этой трансформации — далекими потомками Большого Взрыва, чье предназначение — познавать и преображать тот самый Космос, что вызвал нас к жизни.

Глава II. Один голос в космической фуге

И приказано мне предаться Господу миров. Он — тот, который сотворил вас из праха.

Коран, сура 40


Древнейшая из всех философий, философия эволюции, была связана по рукам и ногам и брошена в тысячелетнюю тьму теологической схоластики. Но Дарвин влил новую кровь в старый сосуд, разорвал узы и воскресил древнегреческую идею, доказав, что она может служить более адекватным объяснением существующего порядка вещей, чем любая из тех схем, что легковерно принимались 70 поколениями суеверных людей.

Томас Генри Гексли. 1887


Мы должны допустить, что и все органические существа, когда-либо жившие на земле, могли произойти от одной первобытной формы <…> Есть величие в этом воззрении… и между тем как наша планета продолжает вращаться согласно неизменным законам тяготения, из такого простого начала развилось и продолжает развиваться бесконечное число самых прекрасных и самых изумительных форм.

Чарлз Дарвин. Происхождение видов. 1859


Общность материи обнаруживается во всей видимой Вселенной, потому что звезды содержат многие из тех элементов, которые существуют на Солнце и на Земле. Примечательно, что некоторые элементы, наиболее широко распространенные в царстве звезд, в частности водород, натрий, магний и железо, принадлежат к числу наиболее тесно связанных с живыми организмами нашей планеты. Может ли быть, что звезды, по крайней мере ярчайшие из них, не являются, подобно нашему Солнцу, центрами и источниками энергии для планетных систем, пригодных для обитания живых существ?

Уильям Хёггинс. 1865

Сколько себя помню, я всегда стремился узнать, есть ли жизнь где-нибудь еще во Вселенной. На что она похожа? Как устроена? На нашей планете все живое состоит из органических молекул — сложных микроскопических образований, в которых центральную роль играет атом углерода. Было время до появления жизни, когда бесплодная Земля прозябала в запустении. Теперь наш мир переполнен жизнью. Как она зародилась? Как вышло, что в отсутствие живого возникли органические молекулы на основе углерода? Каким образом эволюция жизни породила столь сложные существа, как мы с вами, способные исследовать тайну собственного происхождения?

А бесчисленные планеты, которые, возможно, обращаются вокруг иных солнц, — есть ли там жизнь? И если внеземная жизнь существует, то лежат ли в ее основе те же органические молекулы, что и на Земле? Похожи ли существа других миров на земные формы жизни? Или совсем непохожи — иное порождение иной окружающей среды? Что еще возможно? Природа жизни на Земле и поиски жизни за пределами нашей планеты — это две стороны одного вопроса, вопроса о том, кто мы такие.

В великой межзвездной пустоте встречаются облака из газа, пыли и органического вещества. Радиотелескопы обнаружили в космосе десятки разных органических молекул. Распространенность этих молекул заставляет думать, что необходимые для жизни вещества встречаются повсеместно. Не исключено, что в космосе жизньс неизбежностью возникает и развивается, если ей на это отпущено достаточно времени. На некоторых из миллиардов планет нашей Галактики, Млечного Пути, жизнь может не возникнуть никогда. На других она появится и погибнет или никогда не зайдет в своем развитии дальше простейших форм. Но есть горстка миров, где возможно зарождение разума и расцвет цивилизаций, более развитых, чем наша.

Время от времени приходится слышать: как удачно сложилось, что Земля идеально подходит для жизни — умеренные температуры, жидкая вода, кислородная атмосфера и прочее. Говорящие так путают, по крайней мере отчасти, причину и следствие. Мы, земляне, великолепно приспособлены к земной среде обитания просто потому, что здесь выросли. Те ранние формы жизни, что адаптировались не столь успешно, вымерли. Мы произошли от организмов, которые смогли приспособиться. А живые существа, которые эволюционировали в совершенно ином мире, будут, без сомнения, возносить хвалу именно ему.

Все формы жизни на Земле тесно взаимосвязаны. Мы имеем общую органическую химию, общее эволюционное наследие. И в результате наши биологи крайне ограничены в своих исследованиях. Они изучают только один тип биологии, только одну тему в музыке жизни. Является ли этот слабый и пронзительный мотив единственным голосом на тысячи световых лет? Или существует своего рода космическая фуга с темами и контрапунктом, гармониями и диссонансами, миллиардами разных голосов, исполняющих музыку жизни в Галактике?

Позвольте мне рассказать об одной лишь маленькой фразе из земной музыки жизни. В 1185 году трон императора Японии занимал семилетний мальчик по имени Антоку. Он был номинальным главой самурайского клана Хэйкэ, который вел долгую и кровавую войну с другим кланом, Гэндзи[15]. Каждый клан предъявлял наследственные права на императорский престол. Решающее сражение состоялось 24 апреля 1185 года на Внутреннем Японском море, вблизи местечка Данноура[16]. Во время боя император находился на борту корабля. Хэйкэ уступали противнику в численности и маневренности. Многие из них погибли в схватке. Уцелевшие, великое множество людей, предпочли плену смерть в морской пучине. Госпожа Ни, бабка императора, не могла допустить, чтобы ее и Антоку захватили враги. Случившееся дальше описывает эпос «Хэйкэ-моногатари»:

Императору было семь лет, но выглядел он гораздо старше. Он был настолько прекрасен, что, казалось, распространял сияние, его длинные черные волосы свободно струились по спине. С удивлением и беспокойством на лице спросил он госпожу Ни: «Куда ты ведешь меня?»

Она обратила к юному монарху залитое слезами лицо и… утешала его, заправляя его длинные волосы в серо-голубое одеяние. Ослепленный слезами мальчик-монарх сложил свои маленькие прекрасные руки. Сперва он повернулся на восток, чтобы попрощаться с божеством Исэ, затем на запад, чтобы повторить нембутсу [молитву Будде Амиде]. Госпожа Ни крепко обняла его и со словами «В глубинах океана наш храм» вместе с ним предалась на волю волн.

Боевой флот Хэйкэ был полностью уничтожен. Из всего клана выжили только сорок три женщины, дамы императорского двора. Их заставили продавать цветы и оказывать другие услуги рыбакам, живущим близ места сражения. Клан Хэйкэ канул в вечность. Но несколько бывших придворных дам и дети, прижитые ими от рыбаков, стали проводить поминальный ритуал. Каждый год 24 апреля рыбаки, потомки клана Хэйкэ, облачаются в одежды из сурового холста и черные головные уборы и шествуют к часовне Акама, где в память об утонувшем императоре возвели мавзолей. Там разыгрывается действо, изображающее события, что последовали за битвой у Данноуры. Спустя столетия людей посещает видение призрачных самурайских армий, которые тщатся вычерпать море, чтобы очистить его от крови, позора и унижения.

Рыбаки говорят, что самураи Хэйкэ до сих пор скитаются по дну Внутреннего моря, обратясь в крабов. Иногда здесь вылавливают крабов, на спине которых обнаруживаются странные рельефные отметины, напоминающие лицо самурая. Таких крабов не едят, а отпускают в море в память о печальных событиях у Данноуры.

Легенда, о которой идет речь, поднимает интереснейшую проблему. Каким образом на панцире краба появляется лик воина? Похоже, это случилось благодаря людям. Рисунок на панцире краба — наследуемый признак. У крабов, как и у людей, существует много разных линий наследования. Предположим, что по чистой случайности среди далеких предков краба был один, на чьем панцире проступали, пусть и смутно, очертания человеческого лица. Даже до сражения у Данноуры рыбаки не слишком охотно употребляли в пищу таких крабов. Выбрасывая их в море, они запустили эволюционный процесс. Если ты краб с обычным панцирем, люди съедят тебя. И потомства по твоей наследственной линии будет меньше. Если же твой панцирь несет на себе изображение человеческого лица, тебя выбросят вон. И ты оставишь после себя больше потомства. Участь крабов была поставлена в зависимость от рисунка на панцире. По мере того как сменялись поколения крабов и рыбаков, выживало все больше ракообразных, чей панцирный узор походил на лицо самурая, и постепенно рисунок стал напоминать не просто человеческое лицо, и даже не просто лицо японца, но именно лицо жестокого и разгневанного воина. Все это никак не связано с тем, чего хотят крабы. Отбор был им навязан. Чем больше сходства с самураем, тем больше шансов выжить. В конце концов таких «самурайских» крабов развелось очень много.

Этот процесс называется искусственным отбором. В случае с крабами Хэйкэ он производился рыбаками более или менее бессознательно и уж конечно не осознавался самими крабами. Однако на протяжении тысячелетий люди целенаправленно выбирали, каким растениям и животным жить, а каким умирать. С детства нам привычны домашние животные и скот, фрукты, овощи и другие культурные растения. Откуда они появились? Может, существовали в диком виде, а затем были приспособлены к менее суровой жизни в человеческом хозяйстве? Вовсе нет. Большинство из них созданы нами.

Десять тысяч лет назад не было молочных коров, охотничьих собак, высокоурожайной кукурузы. Одомашнивая предков этих животных и растений — некоторые из них выглядели тогда совсем иначе, — мы управляли их размножением. Мы заботились о том, чтобы определенные разновидности, обладавшие нужными нам свойствами, пользовались преимуществом при воспроизводстве. Когда нам требовалась собака, которая помогала бы следить за овцами, мы отбирали для размножения наиболее смышленых и послушных особей, предрасположенных к управлению стадом — навык, весьма полезный для животных, охотящихся стаями. Огромное коровье вымя — результат человеческой потребности в молоке и сыре. Десять тысяч поколений потребовалось, чтобы вывести нашу вкусную и питательную кукурузу (маис) из хилых дикорастущих злаков; более того, изменения зашли так далеко, что теперь она даже не может воспроизводиться без вмешательства человека.

Суть искусственного отбора — для краба Хэйкэ, собаки, коровы или злака — состоит в следующем: многие физические свойства и особенности поведения растений и животных наследуются, воспроизводясь в потомстве. По тем или иным причинам человек поощряет воспроизведение одних разновидностей и препятствует размножению других. В результате отобранные разновидности получают повсеместное распространение, а те, против которых направлен отбор, становятся редкими и даже исчезают.

Но если люди могут создавать новые разновидности растений и животных, то не должна ли и природа делать то же самое? Соответствующий процесс называется естественным отбором. Тот факт, что на протяжении эонов жизнь претерпевала фундаментальные изменения, со всей очевидностью доказывают как метаморфозы, происшедшие со скотом и овощами за короткий срок владычества человека на Земле, так и останки ископаемых животных. Летопись окаменелостей неоспоримо свидетельствует о созданиях, некогда во множестве обитавших на нашей планете, но теперь полностью исчезнувших[17]. Вымерших видов в истории Земли гораздо больше, чем ныне живущих. Это оконченные эксперименты эволюции.

Вызванные одомашниванием генетические изменения произошли очень быстро. Кролики не были домашними животными до начала Средневековья (их стали разводить французские монахи, считавшие, что новорожденный крольчонок — это рыба, а потому его мясо годится в пищу в постные дни); кофейное дерево окультурено в XV веке, сахарная свекла — в XIX веке; а норка в наши дни еще остается на самой начальной стадии одомашнивания. Менее чем за десять тысяч лет одомашнивание увеличило настриг шерсти от одной овцы с одного килограмма до десяти — двадцати, причем волокна стали тоньше и однороднее; надой молока от одной коровы в период лактации увеличился с нескольких сотен до миллиона кубических сантиметров. Если искусственный отбор позволяет добиться столь значительных изменений за такое короткое время, то на что же должен быть способен естественный отбор, действующий на протяжении миллиардов лет? Ответом может служить красота и разнообразие биологического мира. Эволюция — это факт, а не теория.

Открытие того, что естественный отбор есть механизм эволюции, — величайший шаг в познании, связанный с именами Чарлза Дарвина и Алфреда Рассела Уоллеса. Больше века назад они отметили, что природа чрезвычайно плодовита и родит гораздо больше животных и растений, чем имеют надежду выжить, а значит, окружающая среда отбирает те разновидности, которые по воле случая лучше приспособлены для выживания. Внезапные изменения наследственности — мутации — дают начало новым породам. Они поставляют эволюции сырой материал. Среда отбирает те немногие мутации, которые способствуют выживанию, и в результате серии медленных трансформаций, преобразующих одну форму жизни в другую, появляется новый вид[18].

В книге «Происхождение видов» Дарвин пишет:

В действительности человек не вызывает изменчивости; он только непреднамеренно помещает живые существа в новые условия жизни, а затем Природа начинает наводить порядок и пробуждает изменчивость. Однако среди вариаций, предлагаемых природой, человек может осуществлять выбор, и, делая это, он накапливает предпочтительные для него изменения. Таким образом он адаптирует животных и растения к собственным желаниям и целям. Делать это человек может целенаправленно, но может и бессознательно, просто сохраняя экземпляры, наиболее подходящие ему в данный конкретный момент, без всякой мысли изменить существующую породу. <…> Нет никаких причин, по которым закономерности, столь эффективно действующие среди домашних животных, не работали бы в Природе. <…> Особей рождается больше, чем может выжить. <…> Самое незначительное преимущество одного существа — любого возраста и в любом сезоне — над другим, с которым оно вступает в конкуренцию, или лучшее, пусть даже совсем ненамного, приспособление к окружающим физическим условиям будет менять баланс.

Т. Г. Гексли, самый активный защитник и популяризатор эволюции в XIX веке, писал, что публикации Дарвина и Уоллеса были «вспышкой света, которая человеку, заблудившемуся темной ночью, неожиданно озаряет дорогу, если и не ведущую прямо к дому, то указующую направление». И далее: «Когда я впервые овладел центральной идеей „Происхождения видов", мне подумалось: „Насколько же глупо было не догадаться об этом!" Полагаю, компаньоны Колумба говорили что-то подобное. <…> Примеров изменчивости, борьбы за существование, адаптации к окружающим условиям было известно более чем достаточно; но пока Дарвин и Уоллес не развеяли тьму, никто из нас не догадался, что путь к решению проблемы видового разнообразия пролегает именно здесь».

Многих людей шокировали — кое-кого шокируют и до сих пор — обе идеи, эволюция и естественный отбор. Наблюдая изящество земной жизни, приспособленность строения организмов к их функциям, наши предки усматривали в этом руку Великого Конструктора. Простейший одноклеточный организм — гораздо более сложная машина, чем самые хитрые карманные часы. Но ведь современные карманные часы не собираются спонтанно и не развились в ходе постепенной эволюции, скажем, от дедовских ходиков. Раз имеются часы, был и часовых дел мастер. Казалось, что атомы и молекулы не могут самопроизвольно соединиться в организмы той невероятной сложности и точно заданной функциональности, какие мы во множестве находим в любом районе Земли. Представления о том, что каждая форма жизни специально сконструирована, что один вид не может превратиться в другой, отлично согласовывались с теми знаниями о жизни, которыми располагали наши предки, крайне ограниченные в части сведений о естественной истории. Идея сотворения каждого организма Великим Конструктором наделяла природу смыслом и порядком и придавала человеческому существованию ту особую значимость, в которой мы испытываем нужду до сих пор. Конструктор — это естественное, привлекательное и универсальное человеческое объяснение биологического мира. Но, как показали Дарвин и Уоллес, существует другое объяснение, столь же привлекательное, столь же человеческое и гораздо более убедительное, — естественный отбор, который на протяжении эонов делает музыку жизни все более красивой.

Существование ископаемых можно примирить с идеей Великого Конструктора; возможно, некоторые виды были уничтожены, поскольку недовольный ими Конструктор предпринял новые эксперименты в попытке улучшить конструкцию. Однако это довольно неудачное объяснение. Каждое растение или животное — это совершенное творение; разве не должен был всезнающий Конструктор сразу создавать нужные разновидности? Ископаемые свидетельствуют о пробах и ошибках, о невозможности предвидеть будущее, что несовместимо с представлением о Великом Конструкторе (хотя и не противоречит возможности отдаленного или косвенного его участия).

Когда я был студентом колледжа в начале 1950-х годов, мне посчастливилось работать в лаборатории Г. Дж. Мёллера[19], великого генетика, человека, открывшего, что радиация вызывает мутации. Мёллер был первым, кто привлек мое внимание к крабу Хэйкэ как примеру искусственного отбора. Я потратил много месяцев на изучение практической генетики, работая с плодовыми мушками Drosophila melanogaster (что означает «чернотелые любители росы») — крошечными, безобидными существами, двукрылыми и пучеглазыми. Мы держали их в бутылках из-под молока и, скрещивая две разновидности, наблюдали, какие новые формы возникают в результате перераспределения родительских генов, естественных и спровоцированных мутаций. Самки откладывали яйца на определенном виде патоки, которую лаборанты помещали в бутылки; затем бутылки закупоривались, и мы две недели ждали, пока оплодотворенные яйца превратятся в личинки, личинки — в куколки, а куколки — в новых взрослых плодовых мушек. Однажды я разглядывал в слабый бинокулярный микроскоп новую партию взрослых дрозофил, обездвиженных небольшим количеством эфира, и сортировал их на разновидности кисточкой из верблюжьего волоса. К моему удивлению, я обнаружил нечто совершенно необычное: это была не просто небольшая вариация, вроде красного цвета глаз вместо белого или щетинок на шее там, где их прежде не росло. Это был другой и очень функциональный тип существа с гораздо более крупными крылышками и с длинными мохнатыми усиками. Я пришел к выводу, что судьбе было угодно преподнести редкий пример крупного эволюционного скачка за одно поколение. И надо же было такому случиться в лаборатории Мёллера, который категорически отрицал подобную возможность. А несчастье объявить ему об этом выпало именно мне.

С тяжелым сердцем я постучал в дверь его кабинета. «Входите!» — послышался приглушенный голос. Зайдя внутрь, я увидел, что вся комната погружена в темноту и лишь одна маленькая лампочка освещает предметное стекло микроскопа, за которым он работал. В такой мрачной обстановке мои объяснения прозвучали довольно сбивчиво. Я обнаружил совершенно новый тип мушки. Я уверен, что она появилась из куколки, которая была в патоке. Я не хотел доставлять беспокойство, но… «Она ведь больше похожа на Lepidoptera, чем на Diptera?» — спросил он. Его лицо было подсвечено снизу. Я понятия не имел, что это значит, и ему пришлось пояснить: «У нее большие крылья? И мохнатые усики?» Я угрюмо кивнул.

Мёллер включил верхний свет и добродушно ухмыльнулся. Это была старая история. Оказывается, существовал вид моли, который приспособился к условиям генетических лабораторий, работающих с дрозофилами. Он не имел ничего общего с плодовыми мушками и не проявлял к ним никакого интереса. Единственное, что ему было нужно, — это предназначенная для них патока. За то короткое время, которое требовалось лаборантам, чтобы откупорить и закупорить молочную бутылку (например, при добавлении в нее плодовых мушек), самка моли, подобно пикирующему бомбардировщику, успевала на лету сбросить яйца в питательную патоку. Я не открыл макромутацию. Просто я столкнулся с примером еще одного восхитительного приспособления в живой природе, которое появилось в результате микромутации и естественного отбора.

Секрет эволюции складывается из смерти и времени — из смерти огромного числа форм жизни, которым не удалось достаточно хорошо адаптироваться к окружающей среде, и из времени, необходимого для постепенного накопления длинной цепочки небольших мутаций, которые по чистой случайности оказываются благоприятными и способствуют адаптации. Неприятие выводов Дарвина и Уоллеса отчасти связано с тем, что трудно представить себе даже период в несколько тысяч лет, не говоря уж о целых зонах. Что может значить срок в семьдесят миллионов лет для существ, чья жизнь в миллион раз короче? Мы подобны бабочкам-подёнкам, выпорхнувшим в мир на день и полагающим, что это и есть вечность.

Случившееся на Земле может быть более или менее типичным для эволюции жизни во многих мирах; но вполне может статься, что в таких частностях, как химия протеинов или физиология мозга, история развития земной жизни уникальна для нашей Галактики. Земля сконденсировалась из межзвездных газа и пыли примерно 4,6 миллиарда лет назад. Древнейшие окаменелости говорят нам, что уже вскоре после этого, где-то около 4 миллиардов лет назад, в первобытных океанах зародилась жизнь. По сложности своего устройства первые живые объекты намного уступали одноклеточным организмам, представляющим собой уже весьма изощренную форму жизни. Проявления жизни были тогда гораздо скромнее. Грозовые разряды и ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляли простые богатые водородом молекулы первичной земной атмосферы на фрагменты, которые затем, объединяясь случайным образом, порождали все более и более сложные молекулы. Продукты этой древней химической фабрики растворялись в океанах, образуя своего рода органический бульон, состав которого постоянно усложнялся, пока в один прекрасный день совершенно случайно не появилась молекула, способная воспроизвести свою собственную грубую копию, используя в качестве строительных блоков другие молекулы бульона. (В дальнейшем мы еще вернемся к данной теме.)

Это был древнейший прообраз дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — главной молекулы жизни на Земле. По форме ДНК напоминает скрученную в спираль веревочную лестницу, перекладинами которой служат молекулярные конструкции четырех разных типов, соответствующих четырем буквам генетического кода. Эти перекладины, называемые нуклеотидами, кодируют наследуемую инструкцию по созданию того или иного организма. Каждая форма жизни на Земле имеет свой набор инструкций, записанных, впрочем, на одном и том же языке. Источник различия организмов кроется в различии их нуклеотидных инструкций. Мутация — это изменение нуклеотидов, которое воспроизводится в следующем поколении, образуя линию наследования. Будучи случайными изменениями нуклеотидов, мутации в большинстве своем вредны или даже смертельны, так как приводят к появлению бесполезных энзимов. Требуется немалое время, чтобы случилась мутация, улучшающая работу организма. И тем не менее движущей силой эволюции служат именно эти невероятные события — едва заметные полезные мутации нуклеотидов, поперечник которых составляет одну десятимиллионную долю сантиметра.

Четыре миллиарда лет назад Земля была молекулярным Эдемом. Здесь еще не водилось хищников. Отдельные молекулы медленно самовоспроизводились, конкурируя за строительные блоки и порождая грубые копии самих себя. Однако эволюционный процесс, пусть и на молекулярном уровне, уже начался благодаря самовоспроизведению, мутациям и отсеву наименее эффективных разновидностей. Со временем точность воспроизведения увеличивалась. Молекулы с различными специальными функциями объединялись, образуя своеобразный молекулярный коллектив — первую клетку. Клетки современных растений содержат крошечные молекулярные фабрики, называемые хлоропластами, которые отвечают за фотосинтез — преобразование солнечного света, воды и углекислого газа в углеводы и кислород. В клетках капли крови имеются молекулярные фабрики другого типа — митохондрии, которые, окисляя питательные вещества, извлекают необходимую для жизнедеятельности энергию. В наше время эти фабрики входят в состав растительных и животных клеток, но, возможно, когда-то они сами были свободноживущими клетками.

Около трех миллиардов лет назад несколько одноклеточных растений объединились по какой-то причине, возможно из-за мутации, которая препятствовала разъединению клеток, образовавшихся после деления. Так началась эволюция многоклеточных организмов. Каждая клетка вашего тела — это своего рода сообщество, которое объединило ради общего блага некогда самостоятельные живые элементы. А состоите вы из сотен триллионов клеток. Все мы, каждый из нас — это множество.

Разделение полов, похоже, произошло около двух миллиардов лет назад. Прежде новые разновидности организмов могли появляться только в результате накопления случайных мутаций. Отбор изменений в генетических инструкциях происходил буква за буквой. Эволюция должна была протекать мучительно медленно. С появлением полов два организма смогли обмениваться целыми абзацами, страницами, томами своего ДНК-кода, порождая новые разновидности, готовые пройти решето естественного отбора. Организмы выбрали половой путь развития; те, что проигнорировали эту возможность, очень быстро вымерли. И это относится не только к микробам, жившим два миллиарда лет назад. Мы, люди, тоже испытываем тягу к обмену сегментами своих ДНК.

Около миллиарда лет назад жизнедеятельность растений привела к поразительным изменениям среды обитания на Земле. Зеленые растения производят молекулярный кислород. Поскольку океаны были, как и теперь, густо населены простыми зелеными растениями, кислород становился главной составляющей земной атмосферы, необратимо изменяя ее первоначальный, богатый водородом состав и приближая конец той эпохи в истории Земли, когда живая материя порождалась небиологическими процессами. Кислород способствует расщеплению органических молекул. Несмотря на наше пристрастие к нему, в своей основе он является ядом для всякой незащищенной органической материи. Переход к окисляющей атмосфере стал величайшим кризисом в истории жизни, в результате которого погибло огромное множество организмов, неспособных справиться с кислородом. В наши дни существуют лишь немногочисленные примитивные формы жизни, такие как ботулизм и бациллы столбняка, выживающие только в бескислородной среде. Азот в земной атмосфере химически гораздо более инертен и потому намного менее опасен, чем кислород. Однако и он поставляется биологическими процессами. Таким образом, 99 процентов земной атмосферы имеет биологическое происхождение. Наше небо было создано жизнью. В течение четырех миллиардов лет от зарождения жизни доминирующими организмами оставались микроскопические синезеленые водоросли, которые покрывали и заполняли океаны. Затем, около 600 миллионов лет назад, монополия этих водорослей была нарушена, и появилось невероятное изобилие новых форм жизни — событие, получившее название кембрийского взрыва. Живая материя возникла почти сразу после образования Земли, и это позволяет предположить, что жизнь, возможно, есть химический процесс, с неизбежностью возникающий на планетах земного типа. Однако три миллиарда лет эволюция не шла дальше синезеленых водорослей, и это заставляет думать, что развитие живой материи в крупные формы со специализированными органами — задача куда более трудная, чем даже само появление жизни. Быть может, существует множество заселенных микробами планет, где не встретишь больших животных и растений.

Вскоре после кембрийского взрыва океаны уже кишели многочисленными и разнообразными формами жизни. Около 500 миллионов лет назад в них обитали огромные полчища трилобитов — замечательно устроенных животных, отдаленно напоминавших насекомых; некоторые из них охотились стаями на дне океана. Кристаллическое вещество в их глазах позволяло им различить поляризацию света. Однако в наши дни живых трилобитов больше нет; вот уже 200 миллионов лет, как они вымерли. Землю неоднократно заселяли растения и животные, от которых в современной флоре и фауне не осталось и следа. И конечно же видов, населяющих Землю сейчас, в далеком прошлом тоже не было. Среди древних окаменелостей нет и намека на подобных нам животных. Виды появляются, живут какое-то время, а затем угасают. Похоже, что до кембрийского взрыва виды сменяли друг друга относительно медленно. Отчасти, наверное, такое впечатление складывается из-за того, что чем дальше мы углубляемся в прошлое, тем скуднее становится доступная нам информация; лишь немногие организмы на ранних этапах истории нашей планеты имели твердые органы, а мягкие ткани почти не оставляют ископаемых останков. Однако отчасти представление о том, что до кембрийского взрыва принципиально новые формы жизни появлялись редко, соответствует действительности; тончайшие эволюционные изменения в структуре и биохимии клетки не находят непосредственного отражения во внешних формах, фиксируемых окаменелостями. После кембрийского взрыва новые изощренные акты приспособления следовали друг за другом со скоростью, от которой захватывает дух. В стремительной череде превращений появились первые рыбы и позвоночные; растения, прежде обитавшие только в океанах, начали колонизировать сушу; народилось первое насекомое, и его потомки стали пионерами в освоении земной тверди среди животных; крылатые насекомые вывелись одновременно с амфибиями, существами, которые, подобно двоякодышащим рыбам, способны жить и на земле, и в воде; выросли первые деревья и рептилии; расплодились динозавры; возникли млекопитающие, а вслед за ними первые птицы; увидели свет первые цветы; динозавры исчезли с лица Земли; первые китообразные, предки современных дельфинов и китов, пришли в мир одновременно с приматами, пращурами обезьян и человека. Первые подобия человека, со значительно увеличенным объемом мозга, обрели плоть меньше десяти миллионов лет назад. И всего несколько миллионов лет назад появились первые настоящие люди.

Человеческий род взращен в лесах, и мы питаем естественное влечение к зеленым кущам. Как чудесно дерево, устремленное к небу! Его листья собирают солнечный свет, необходимый для фотосинтеза, и потому деревья соперничают, затеняя соседей. Часто, приглядевшись, можно заметить, как два дерева с медлительной грациозностью борются друг с другом. Деревья — это замечательные механизмы, которые у солнца берут энергию, у почвы — воду, у воздуха — углекислый газ и все это превращают в пищу для себя и для нас. Созданные ими углеводы растения используют в качестве источника энергии для своих, растительных нужд. А мы, животные, паразитирующие на растениях, воруем углеводы для достижения наших собственных целей. Поедая растения, мы соединяем углеводы с кислородом, растворенным в нашей крови благодаря дыханию, и таким образом извлекаем энергию, позволяющую нам двигаться. По ходу дела мы выдыхаем углекислый газ, который растения вновь превращают в углеводы. Какая изумительная кооперация: растения дышат тем, что выдыхают животные, и наоборот! Этакий изящный всепланетный цикл взаимного питания, который поддерживается энергией звезды в 150 миллионах километров от нас.

Известны десятки миллиардов типов органических молекул. Но лишь около пятидесяти из них участвуют в фундаментальных процессах жизнедеятельности. Одни и те же схемы снова и снова используются с изобретательностью и экономным консерватизмом для разных функций. В самой основе земной жизни — протеинах, управляющих клеточной химией, и нуклеиновых кислотах, несущих наследственные инструкции, — мы обнаруживаем молекулы, одинаковые у всех растений и животных. И дуб, и я сделаны из одного материала. Если мы заглянем достаточно далеко в прошлое, то найдем нашего общего предка.

По сложности и красоте устройства живая клетка не уступает царству звезд и галактик. Ее тщательно отлаженный механизм совершенствовался миллиардами лет эволюции. Фрагменты пищи причудливым образом превращаются в работающие клеточные структуры. Сегодняшние белые кровяные тельца — это вчерашнее пюре из шпината. Как подобное удается клетке? Внутри нее находится сложнейшая самоподдерживающаяся структура, которая преобразует молекулы, запасает энергию и готовится к самовоспроизведению. Попав внутрь клетки, мы увидели бы многочисленные пятна-молекулы, в основном протеины, некоторые в состоянии бешеной активности, другие — в ожидании чего-то. Самые важные протеины — энзимы. Эти молекулы управляют химическими реакциями в клетке. Энзимы подобны сборщикам у конвейера — каждый специализируется на какой-то отдельной молекулярной операции: один выполняет, например, шаг 4 в процессе конструирования нуклеотида гуанозинфосфата, другой — шаг 11 в процессе расщепления молекулы сахара в целях извлечения энергии, универсальной валюты, которой расплачиваются за выполнение всех остальных работ в клетке. Однако не энзимы заказывают музыку. Они получают инструкции и сами создаются по указаниям свыше. Молекулы-начальники — это нуклеиновые кислоты. Они живут изолированно в запретном городе в самой сердцевине клетки — ее ядре.

Просочась сквозь поры клеточного ядра, мы обнаружим что-то вроде последствий взрыва на фабрике спагетти — множество беспорядочно разбросанных нитей и спиралей, представляющих собой два типа нуклеиновых кислот: ДНК, которая знает, что следует делать, и РНК, которая доставляет инструкции от ДНК к остальным элементам клетки. Это лучшее, что смогла произвести эволюция за четыре миллиарда лет, здесь собрана полная информация о том, как создать клетку, дерево или человека. Объем информации, заключенной в ДНК человека, таков, что, если изложить ее обычным языком, она составит сотню толстых фолиантов. Но что особенно важно, молекулы ДНК умеют создавать точные (за очень небольшими исключениями) копии самих себя. Они действительно знают чрезвычайно много.

ДНК представляет собой двойную спираль, две перекрученные нити, напоминающие спиральную веревочную лестницу. В ходе воспроизведения нити разделяются при помощи специального раскручивающего протеина, а затем каждая нить синтезирует идентичную копию из строительных блоков — нуклеотидов, плавающих вокруг в вязкой жидкости клеточного ядра. Когда процесс раскручивания запущен, замечательный энзим, называемый ДНК-полимеразой, следит за тем, чтобы копирование протекало с почти идеальной точностью. Если случается ошибка, специальные энзимы вырезают дефект и заменяют ошибочный нуклеотид правильным. Эти энзимы — молекулярные машины потрясающих возможностей.

Помимо создания точной своей копии — чем обеспечивается наследственность — ядерные ДНК управляют всей деятельностью клетки — ее метаболизмом — путем синтеза других нуклеиновых кислот, информационных РНК, каждая из которых, покинув ядро, в нужное время и в нужном месте управляет созданием одной молекулы того или иного энзима. Созданная молекула будет теперь отвечать за определенный аспект клеточной химии.

ДНК человека — это лестница длиной в миллиарды нуклеотидов. Большинство их возможных комбинаций совершенно бессмысленны: они бы привели к синтезу протеинов, не выполняющих никаких полезных функций. Лишь крайне малое число молекул нуклеиновой кислоты годится для форм жизни, столь сложных, как мы с вами. И все же число возможных полезных комбинаций нуклеотидов невероятно велико — оно во много раз превосходит количество протонов и электронов во всей Вселенной. А значит, число человеческих индивидуальностей, которые могли бы существовать, неизмеримо превосходит число всех когда-либо живших людей; человеческий род обладает громадным невостребованным потенциалом. Должны существовать такие комбинации нуклеиновых кислот, которые станут работать намного лучше — какой критерий ни выбери, — чем любой из когда-либо существовавших человеческих организмов. К счастью, мы пока не знаем, как построить альтернативную последовательность нуклеотидов, чтобы вывести новый тип человеческих существ. Возможно, в будущем мы научимся собирать нуклеотиды в любой желаемой последовательности и добиваться каких угодно требуемых характеристик — реалистичная, но тревожная перспектива.

Эволюция совершается через мутации и отбор. Мутации могут происходить в ходе репликации ДНК, когда энзим ДНК-полимераза допускает ошибку. Однако ошибается он очень редко. Мутации также случаются под действием радиации, ультрафиолетового излучения Солнца, космических лучей или содержащихся в окружающей среде химикатов. Такие воздействия способны изменить отдельные нуклеотиды и даже завязать нуклеиновые кислоты узлом. Если темп мутаций становится слишком высоким, мы теряем то, что накопили за четыре миллиарда лет тщательного эволюционного отбора. Если он слишком низок, то перестают появляться новые разновидности, которые могли бы приспособиться к будущим изменениям окружающей среды. Эволюция жизни требует более или менее точного баланса между мутациями и отбором. Когда этот баланс достигнут, появляются замечательные приметы адаптации.

Изменение в отдельном нуклеотиде ДНК приводит к изменению одной аминокислоты в протеине, который эта ДНК кодирует. Красные кровяные тельца людей европеоидной расы имеют форму, близкую к сферической. А у некоторых представителей негроидной расы они напоминают по форме ущербную луну. Серповидные клетки переносят меньше кислорода и потому ведут к анемии определенного рода. Но зато они обеспечивают высокую сопротивляемость малярии. Вряд ли кто-то станет спорить, что лучше страдать анемией, чем умереть от малярии. Это весьма существенное различие в свойствах крови — разницу можно без труда заметить на фотографиях красных кровяных телец — является результатом изменения всего лишь одного нуклеотида из десяти миллиардов, составляющих ДНК типичной человеческой клетки. Мы все еще не знаем, каковы могут быть последствия изменений в большей части других нуклеотидов.

Внешне мы, люди, совсем не похожи на деревья. Без сомнения, мы иначе воспринимаем окружающий мир. Однако в самой глубине, в молекулярном сердце жизни, мы и деревья суть одно и то же. Наша наследственность обеспечивается нуклеиновыми кислотами; химией наших клеток управляют протеины в роли энзимов. Но самое главное, для перевода информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, в информацию протеинов используется одна и та же кодовая книга, общая практически для всех живых созданий на планете[20]. Обычно это молекулярное единство объясняют тем, что все мы: деревья и люди, морской черт (удильщик) и плесенный грибок, а также парамеция — ведем свое происхождение от одного общего предка, одного экземпляра, давшего начало жизни в древней истории планеты. Но как же впервые появились эти наиважнейшие молекулы?

В лаборатории Корнеллского университета мы среди прочего занимались предбиологической органической химией, пытаясь сыграть отдельные ноты музыки жизни. Мы пропускали электрическую искру через смесь водорода, водяного пара, аммиака, метана, сероводорода — газов, составлявших атмосферу первобытной Земли. Все они, между прочим, присутствуют в наше время в атмосфере Юпитера и встречаются в космосе. Искра имитировала грозовые разряды, также характерные для древней Земли и современного Юпитера. Первоначально сосуд был полностью прозрачен: исходные газы совершенно невидимы. Однако через десять минут пропускания через него электрических разрядов мы замечали странный коричневый налет, медленно оседающий на стенках сосуда. Постепенно толстый слой бурого дегтя совершенно скрывал происходящее внутри. При использовании ультрафиолетового излучения, моделирующего свет молодого Солнца, результат получался более или менее таким же. Деготь представлял собой чрезвычайно богатую смесь сложных органических молекул, включая составные части протеинов и нуклеиновых кислот. Оказалось, что получить материал, из которого построена жизнь, очень легко.

Подобные эксперименты впервые проделал в начале 1950-х Стенли Миллер, который был тогда аспирантом у химика Гарольда Юри. Юри приводил убедительные аргументы в пользу того, что в первичной атмосфере Земли, как и почти везде во Вселенной, преобладал водород, что впоследствии водород с Земли постепенно диссипировал (рассеялся) в космос, чего не случилось на массивном Юпитере, и что жизнь возникла до того, как водород был потерян. После того как Юри предложил пропустить через подобную смесь газов электрический разряд, кто-то спросил у него, какие продукты он ожидает получить в таком эксперименте. Юри ответил: «Бейльштейна». «Бейльштейн» — это громадный 28-томный немецкий компендиум, перечисляющий все известные химикам органические молекулы[21].

Используя только наиболее широко распространенные на древней Земле газы и практически любой источник энергии, способный разрушать химические связи, мы смогли получить основные строительные блоки жизни. Но в нашем сосуде звучали лишь отдельные ноты музыки жизни, а не сама музыка. Молекулярные строительные блоки необходимо еще расположить в правильном порядке. Жизнь, конечно, нечто большее, чем аминокислоты, из которых состоят протеины, или нуклеотиды — составляющие нуклеиновых кислот. Но даже формирование из этих строительных блоков длинных молекул-цепочек являло собой значительный прогресс в экспериментах. В условиях, близких к тем, что были на древней Земле, аминокислоты объединялись в молекулы, напоминающие протеины. Некоторые из них могли хотя и очень слабо, влиять на полезные химические реакции, подобно тому как это делают энзимы. Нуклеотиды составляли нити нуклеиновой кислоты длиной в десятки блоков. При благоприятных условиях в лабораторной пробирке короткая молекула нуклеиновой кислоты может синтезировать идентичную себе копию.

И все же никому пока не удалось, смешивая газы и воды первобытной Земли, добиться, чтобы в конце эксперимента из лабораторной колбы выползло нечто живое. Мельчайшие известные живые объекты — вироиды — состоят менее чем из 10 000 атомов. Они вызывают целый ряд различных болезней у культурных растений и вывелись, вероятно, относительно недавно из более сложных, а не из более простых организмов. В самом деле, трудно представить себе еще более простые организмы, которые являлись бы хоть в каком-то смысле живыми. Вироиды состоят из одной только нуклеиновой кислоты, в отличие от вирусов, которые также имеют протеиновую оболочку. Они представляют собой всего-навсего единичную нить РНК линейной или кольцевой формы. Вироидам удается быть столь маленькими и все-таки процветать, потому что они законченные паразиты. Подобно вирусам, они просто завладевают молекулярными машинами гораздо более крупной и хорошо работающей клетки и превращают ее из фабрики, производящей новые клетки, в фабрику вироидов.

Наименьшими из известных свободноживущих организмов являются плевропневмоние подобные организмы и близкие к ним. Они состоят примерно из пятидесяти миллионов атомов. Такие организмы, вынужденные в большей степени полагаться на себя, намного сложнее вироидов и вирусов. Однако сегодня земная среда обитания не слишком благоприятна для простых форм жизни. Приходится много работать, чтобы выжить. Приходится беречься от хищников. Однако в начальный период истории нашей планеты, когда в богатой водородом атмосфере солнечный свет порождал огромное количество органических молекул, шансы выжить были даже у самых простых непаразитических организмов. Первым живым существом могло оказаться что-то вроде свободноживущего вироида длиной всего в несколько сотен нуклеотидов. Эксперименты по созданию подобных существ могут начаться уже в конце ХХ века. Многое еще предстоит понять о происхождении жизни, и в том числе — о возникновении генетического кода. Однако мы проводим подобные эксперименты всего лишь около трех десятилетий[22]. У природы была фора в четыре миллиарда лет. Во всяком случае, мы продвигаемся довольно неплохо.

Во всех этих экспериментах нет ничего специфически земного. Исходные газы и источники энергии весьма обычны для Космоса. Химические реакции, подобные тем, что происходили в нашей лаборатории, могут быть причиной появления органического вещества в межзвездном пространстве, а также источником аминокислот, обнаруженных в метеоритах. В чем-то похожие химические процессы, должно быть, протекали в миллиардах других миров по всему Млечному Пути. Молекулы жизни заполняют Космос.

Но даже если инопланетная жизнь основана на той же молекулярной химии, что и у нас, вряд ли стоит ожидать появления организмов, похожих на те, что нам знакомы.

Посмотрите, как невероятно разнообразны живые существа Земли, населяющие одну планету и имеющие общую молекулярно-биологическую основу. Те, другие животные и растения, вероятно, кардинальным образом отличаются от знакомых нам земных организмов. Возможны некоторые, эволюционные параллели, поскольку не исключено, что та или иная задача приспособления к окружающей среде имеет единственное наилучшее решение — к примеру, что-нибудь вроде двух глаз для бинокулярного зрения в оптическом диапазоне. Однако в целом случайный характер эволюционного процесса должен сделать внеземную жизнь отличной от всего, что мы знаем.

Я не могу сказать, как будут выглядеть внеземные существа. Меня крайне ограничивает тот факт, что я знаком только с одним типом жизни — с жизнью на Земле. Некоторые люди — писатели-фантасты и художники, например, — выдвигали предположения относительно облика обитателей других миров. Я скептически отношусь к большинству этих внеземных фантазий. Они кажутся мне слишком похожими на те формы жизни, с которыми мы уже знакомы. Любой конкретный вид организмов стал таким, какой он есть, в результате длинной цепочки отдельных маловероятных шагов. Не думаю, что жизнь где бы то ни было обретет форму рептилии, или насекомого, или человека — пусть даже с такими незначительными, косметическими поправками, как зеленая кожа, остроконечные уши или антенны. Но, если бы вы настаивали, я мог бы попытаться вообразить что-нибудь совершенно другое.

На гигантской планете, вроде Юпитера, с атмосферой, богатой водородом, гелием, метаном, водяными парами и аммиаком, твердая поверхность недосягаема, однако существуют довольно плотные облачные слои, в которые органические молекулы могут падать с неба, будто манна небесная, как это получалось с продуктами наших лабораторных экспериментов. Есть на такой планете и характерная помеха для жизни: атмосфера турбулентна и в нижних своих слоях разогрета до очень высоких температур. Организмы должны остерегаться того, чтобы их не унесло вниз и не поджарило.

Дабы показать, что жизнь вовсе не исключена на таких совершенно отличных от Земли планетах, мы с коллегой по Корнеллу Э. Э. Солпитером проделали некоторые вычисления. Конечно, мы не можем точно знать, на что будет похожа жизнь в подобном месте, однако нам хотелось рассмотреть, в рамках известных законов физики и химии, может ли мир такого типа в принципе быть обитаемым.

Один из способов сохранить жизнь в описанных условиях — произвести потомство, прежде чем изжариться, и надеяться, что конвекция вынесет некоторых твоих отпрысков в более высокие и холодные слои атмосферы. Такие организмы могут быть очень маленькими. Мы назвали их синкерами (от англ. sinker — грузило. — Пер.). Однако можно также стать и флоатером (от англ. float — плавать. — Пер.) — огромным водородным баллоном, который откачивает наружу гелий и другие более тяжелые газы, оставляя внутри себя только легчайший газ — водород; другой вариант — баллон с горячим воздухом, сохраняющий плавучесть за счет поддержания внутри себя высокой температуры, на что тратится энергия, получаемая с пищей. Как и в случае с привычными нам земными воздушными шарами, чем глубже погружается флоатер, тем больше становится подъемная сила, возвращающая его в верхние, более прохладные и безопасные области атмосферы. Флоатер может питаться образующимися в атмосфере органическими молекуламиили вырабатывать их самостоятельно, используя солнечный свет и воздух, подобно тому как это делают растения на Земле. Надо заметить, что чем больше будут размеры флоатера, тем жизнеспособнее он окажется. Мы с Солпитером представляли себе флоатеров поперечником в несколько километров — величиной с целый город, намного крупнее самых больших из когда-либо существовавших китов.

Флоатеры могут передвигаться в атмосфере, испуская струи воздуха, на манер реактивного самолета или ракеты. Мы воображали их скученными в огромные ленивые стада, которые простираются, насколько хватает глаз, с характерной защитной окраской, свидетельствующей, что они тоже сталкиваются с проблемами. Потому что в рассматриваемой среде существует по меньшей мере еще одна экологическая ниша — охота. Хантеры (от англ. hunter — охотник. — Пер.) — существа быстрые и подвижные. Они охотятся на флоатеров не только ради их органики, но и ради запасаемого ими чистого водорода. Пустотелые синкеры вполне могли эволюционировать в первых флоатеров, а самодвижущиеся флоатеры — в первых хантеров. Хантеров не может быть слишком много, поскольку в противном случае они поглотили бы всех флоатеров и погибли бы сами.

Физика и химия допускают существование таких форм жизни. Искусство наделяет их неким очарованием[23]. Природа, конечно, не обязана следовать нашим умозрениям. Но если в Галактике существуют миллиарды обитаемых миров, то, возможно, среди них найдется несколько населенных синкерами, флоатерами и хантерами, которых мы выдумали, оставаясь в рамках законов физики и химии.

Биология больше похожа на историю, чем на физику. Чтобы понять настоящее, нужно знать прошлое. И знать во всех подробностях. Нет еще такой биологической теории, которая позволяла бы делать предсказания, так же как нет ее и в исторической науке. Причина здесь общая: обе дисциплины пока слишком сложны для нас. Но разобравшись в других примерах, мы способны лучше узнать самих себя. Изучение даже одного образчика внеземной жизни, сколь бы скромным он ни был, избавит биологию от провинциальности. Прежде всего, биологи узнают, какие иные формы жизни возможны. Говоря о важности поиска внеземной жизни, мы не обещаем, что найти ее будет просто, — только гарантируем, что поиски того стоят.

Пока мы слышали голос жизни только в одном маленьком мире. Но мы наконец начали прислушиваться к другим голосам космической фуги.

Глава III. Гармония миров

Знаешь ли ты уставы неба, можешь ли установить господство его на земле?

Книга Иова (38,33)


Все доброе и злое, что случается с людьми и прочими творениями, происходит благодаря Семи [планетам] и Двенадцати [созвездиям]. И те двенадцать созвездий, как сказано в Авесте, [являются] двенадцатью вождями, что на стороне света [Ормазда], а те семь планет — семью вождями, что на стороне тьмы [Ахримана]. И семь планет побеждают все творения и создания и обрекают [их] на смерть и всякое зло, так что двенадцать созвездий и семь планет создают мир и управляют [им].

Дадестан-и Меног-и Храд (Суждения духа мудрости), поздняя зороастрийская книга


Говорить о том, что каждый род вещей наделен особыми скрытыми качествами, которые определяют их поведение и наблюдаемые эффекты, — это значит не сказать ничего; но вывести из наблюдаемых явлений два или три общих принципа движения и затем объяснить, каким образом свойства и поведение всех материальных вещей вытекают из этих очевидных принципов, — это будет большим достижением.

Исаак Ньютон. Оптика


Мы не спрашиваем, в чем состоит польза пения птиц, поскольку, будучи созданными для пения, они находят удовольствие в том, чтобы петь. Точно так же мы не должны спрашивать и о том, почему человеческий разум стремится разгадать секреты небес <…> Разнообразие явлений Природы стольвелико, а сокровища, сокрытые в небесах, столь богаты, что люди никогда не будут испытывать недостатка в свежей пище для ума.

Иоганн Кеплер. Mysterium Cosmographicum

Живи мы на планете, где никогда ничего не изменяется, нам было бы нечем заняться. Нечего было бы воображать. Не возникло бы импульса для зарождения науки. А если бы мы обретались в непредсказуемой реальности, где все меняется случайным или очень сложным образом, то не смогли бы адекватно судить о вещах. И опять-таки наука была бы невозможна. Однако мы живем в промежуточном мире, где вещи изменяются, но в соответствии с определенными схемами, правилами или, как мы их называем, законами природы. Если я подброшу палку вверх, она всегда упадет вниз. Если солнце садится на западе, то на следующее утро оно всегда вновь восходит на востоке. Все это позволяет нам составить представление о вещах. Мы можем создать науку и с ее помощью улучшить нашу жизнь.

Человеческие существа весьма успешно постигают мир. Так было всегда. Мы преуспели в охоте и добывании огня только потому, что нам удавалось что-то понять. Было время до телевидения, до кинематографа, до радио, до книг. Большая часть существования рода человеческого приходится на то время. Поверх тлеющих углей походного костра безлунными ночами мы наблюдали звезды.

Ночное небо приковывает внимание. На нем проступают узоры. Без особого труда вы можете угадать в них изображения. На северном небе, к примеру, есть фигура, или созвездие, в котором просматривается что-то медвежье. В некоторых культурах оно получило название Большой Медведицы. А кто-то увидел совершенно иные образы. Конечно, в действительности всех этих изображений на ночном небе нет; мы сами помещаем их туда. Мы были охотниками и потому видели охотников и собак, медведей и молодых женщин — все то, что вызывало у нас интерес. Когда в XVII столетии европейские моряки впервые всмотрелись в южное небо, они поместили на него объекты, которые занимали умы в ту эпоху: тукана и павлина, телескоп и микроскоп, компас и корму корабля. Если бы созвездиям давали имена в ХХ веке, я полагаю, на небесах узрели бы велосипеды и холодильники, звезд рок-н-ролла, а возможно, и грибовидное облако — новый набор человеческих надежд и страхов, помещенный среди светил.

Иногда наши предки замечали очень яркую звезду с хвостом, которая в мгновение ока пересекала небо. Они называли это падучей звездой — не слишком удачное наименование: все старые светила после пролета метеора оставались на своих местах. Некоторые периоды года были богаты падающими звездами; в другие их было очень мало. Здесь просматривалась какая-то регулярность.

Подобно Солнцу и Луне, звезды всегда восходят на востоке и заходят на западе, и им требуется целая ночь, чтобы пересечь небо, пройдя у нас над головами. В разное время года видны различные созвездия. Например, в начале осени всегда восходят одни и те же группы светил. Никогда не случалось такого, чтобы на востоке неожиданно обнаружилось какое-то новое созвездие. Среди звезд царят порядок, предсказуемость и постоянство. В известном смысле, в этом есть что-то утешительное.

В зависимости от сезона определенные звезды поднимаются над горизонтом перед самым рассветом и заходят сразу после заката Солнца. Если вести за звездами тщательные наблюдения и записывать результаты на протяжении многих лет, то можно научиться предсказывать наступление времен года. Время года можно также определить, ежедневно отмечая, в какой точке горизонта восходит Солнце. Небо — великий календарь, доступный любому, кто готов и способен его понять, а также располагает средствами для ведения записей.

Наши предки возводили специальные сооружения, чтобы предсказывать смену сезонов. В каньоне Чако (штат Нью-Мексико, США) воздвигнута огромная церемониальная кива — храм под открытым небом, датируемый XI столетием. В самый длинный день года, 21 июня, луч солнца проникает на рассвете в окно и медленно движется по специально сделанной нише. Но это случается только вблизи 21 июня. Я представляю, как гордые люди племени анасази, которые сами себя называли «древними», наряженные в перья, погремушки и бирюзу, собираются 21 июня в храме, чтобы восславить силу Солнца. Они также следили за видимым движением Луны: двадцать восемь верхних ниш в киве могут соответствовать числу дней, необходимых Луне, чтобы вернуться на прежнее место среди созвездий. Этот народ уделял много внимания Солнцу, Луне и звездам. Сооружения, в основу которых положены сходные принципы, найдены в Ангкор-Вате (Камбоджа), Стоунхендже (Англия), Абу-Симбеле (Египет), Чичен-Ице (Мексика) и на Великих равнинах Северной Америки.

Быть может, некоторые из подобных построек ошибочно посчитали древними обсерваториями — по чистой случайности окно расположено так, что 21 июня свет из него падает в нишу. Но существуют и другие приспособления, совершенно иного устройства. На юго-западе США обнаружена конструкция из трех вертикальных каменных плит, перемещенных из естественного положения примерно тысячу лет назад. На скальной породе высечена спираль, отдаленно напоминающая галактику. 21 июня, в первый день астрономического лета, сияющий клинок солнечных лучей, проникнув через просвет между плитами, рассекает спираль точно пополам, а 21 декабря, в первый день астрономической зимы, два солнечных клинка ложатся точно по бокам спирали — это уникальный пример использования полуденного солнца для чтения небесного календаря.

Почему люди по всему миру тратят столько сил на изучение астрономии? Мы охотились на газелей, антилоп и буйволов, чьи миграции определялись сменой сезонов. Фрукты и орехи поспевали в определенную пору. С появлением сельского хозяйства нам понадобилось ухаживать за растениями и собирать урожай, сообразуясь с временами года. Ежегодные встречи кочующих племен назначались на заранее определенное время. Способность читать небесный календарь была буквально вопросом жизни и смерти. Появление лунного серпа вслед за новолунием, возврат Солнца после полного затмения, утренний его восход после тревожного ночного отсутствия отмечались людьми во всем мире, эти явления убеждали наших предков в возможности пережить смерть. Так небеса постепенно стали символом бессмертия.

Гудит ветер в каньонах американского Юго-Запада, но никто, кроме нас, не услышит в нем напоминания о 40 000 поколений мыслящих мужчин и женщин, которые жили до нас, о ком мы ничего не знаем, но кто заложил основы нашей цивилизации.

Веками люди перенимали опыт предков. Чем точнее знаешь положения и ход Солнца, Луны и звезд, тем надежнее можешь предсказать, когда охотиться, когда сеять и жать, а когда собираться племенам. С увеличением точности измерений потребовалось вести записи, тем самым астрономия способствовала развитию наблюдений, математики и письменности. Но затем, намного позднее, стали появляться другие, довольно странные идеи, произошло вторжение мистики и суеверия в область преимущественно эмпирической науки. Солнце и звезды управляли сменой времен года, от них зависели пища и тепло. Луна контролировала приливы, жизненный цикл многих животных и, похоже, женский менструальный[24] цикл, чрезвычайно важный для продолжения рода. Существовали и другие небесные тела — странствующие или блуждающие звезды, называемые планетами. Наши кочевые предки должны были ощущать свое сродство с ними. Не считая Солнца и Луны можно было увидеть только пять планет. Они перемещались на фоне более далеких звезд. И если вы следили за их видимыми движениями на протяжении многих месяцев, то могли заметить, как они переходят из одного созвездия в другое, а иногда даже описывают на небе своего рода мертвые петли. Все небесные явления оказывали то или иное воздействие на человеческую жизнь. Каково же должно быть влияние планет? В наши дни на Западе[25] купить астрологический журнал можно в любом киоске. Гораздо труднее найти издание по астрономии. Практически в каждой американской газете есть ежедневная астрологическая колонка, но вряд ли найдется такая, которая хотя бы один столбец в неделю посвящает астрономии. В Соединенных Штатах астрологов в десять раз больше, чем астрономов. Встречаясь на вечеринках с людьми, которые не знают, что перед ними ученый, я часто слышу: «Вы случайно не Близнецы?» (один к двенадцати, что попадешь в точку) или «Какой ваш знак?». Гораздо реже меня спрашивают: «Вы слышали, что золото образовалось при взрыве сверхновой?» или «Когда Конгресс одобрит проект марсохода?».

Астрология утверждает, что созвездия, в которых находились планеты в момент вашего рождения, накладывают неизгладимый отпечаток на все ваше будущее. Идея о том, что движения планет правят судьбой королей, династий и империй, зародилась несколько тысяч лет назад. Астрологи изучали ход небесных тел и задавались вопросом, что произошло, когда в прошлый раз, например, Венера была в созвездии Козерога; возможно, что-то подобное случится снова. Это было хитрое и весьма рискованное занятие. Дошло до того, что астрологов держали исключительно на государственной службе. Во многих странах толкование небесных предзнаменований считалось тяжким преступлением для всех, кроме придворных астрологов: чтобы свергнуть режим, порой достаточно было предсказать его падение. В Китае за неточное предсказание придворных астрологов казнили. Их собратья по ремеслу подправляли записи, чтобы пророчества согласовывались с ходом событий. Астрология развилась в странное сочетание наблюдений, математики и кропотливого ведения записей с легковесным мышлением и ханжеским обманом.

Но если планеты могут определять судьбы наций, разве могут они не влиять на то, что случится со мной завтра? Основные представления индивидуальной астрологии сложились в эллинистическом Египте и распространились в греко-римском мире около 2000 лет назад. Сегодня мы можем ощутить всю древность астрологии через слова, такие как disaster (бедствие), что в переводе с греческого означает «плохая звезда», или influenza (грипп), которое в итальянском языке буквально означает «влияние» (звезд). Еврейское mazeltov (удача) имеет вавилонские корни и переводится как «хорошее созвездие»; слово shlamazel, которым говорящие на языке идиш называют фатально невезучего субъекта, тоже восходит к вавилонскому астрономическому лексикону. Согласно Плинию, римляне воспринимали слово side-ratio как «месть планеты»[26]. В планетах принято было усматривать непосредственную причину смерти людей. Или хотя бы слово consider (англ. «рассматривать»): оно означает «согласно с планетами», что, очевидно, предполагает серьезное обдумывание. Джон Граунт собрал статистику смертности в лондонском Сити в 1632 году. На фоне ужасных потерь от младенческих и детских болезней, а также экзотических хворей вроде «стеснения в легких» (rising of the light — возможно, абсцесс или опухоль легких. — Ред.) и «королевской пагубы» (King's evil — золотуха. — Ред.) мы обнаруживаем, что из 9535 умерших 13 пали жертвами планет — больше, чем скончалось от рака. Интересно, каковы были симптомы? Индивидуальная астрология существует и в наши дни: рассмотрим астрологические колонки, опубликованные в одном и том же городе в один и тот же день двумя газетами. Возьмем, к примеру, нью-йоркские «Пост» и «Дейли ньюс» за 21 сентября 1979 года. Допустим, ваш знак — Весы, то есть вы родились между 23 сентября и 22 октября. Астролог в «Пост» пишет: «Компромисс позволит вам ослабить напряжение»; разумно, быть может, но несколько туманно. В тот же день астролог «Дейли ньюс» призывает вас «потребовать от себя большего» — рекомендация иного рода, но столь же неопределенная. Эти «предсказания» и не предсказания вовсе; скорее, отрывочные советы — говорят, что следует делать, а не что должно случиться. Они намеренно сформулированы столь общо, что могут быть отнесены к кому угодно, и в то же время они демонстрируют полную взаимную несовместимость. Почему же их публикуют безо всяких оговорок, как спортивные результаты или биржевые сводки?

Астрологию можно проверить на судьбах близнецов. Известно немало случаев, когда один из близнецов погибал в детстве, например упав с лошади или от удара молнии, тогда как другой благополучно доживал до старости. Оба родились в одном месте с разницей в несколько минут. Планеты при их рождении занимали одинаковое положение. Если допустить, что астрология верна, как же вышло, что близнецов постигла столь разная судьба? Случается, что даже между собой астрологи не могут договориться, какой смысл заключен в том или ином гороскопе. Тщательные проверки показывают, что они не способны предсказать характер и будущее людей, о которых не знают ничего, кроме времени и места рождения[27].

Есть нечто любопытное в государственных флагах Земли. На флаге Соединенных Штатов изображено пятьдесят звезд, на флагах СССР и Израиля — по одной, на флаге Бирмы — четырнадцать, Гренады и Венесуэлы — по семь, Китая — пять, Ирака — три, Сан-Томе и Принсипи — по две. Флаги Японии, Уругвая, Малави, Бангладеш и Тайваня украшает изображение Солнца; флаг Бразилии — рисунок небесной сферы. Австралия, Западное Самоа, Новая Зеландия и Папуа-Новая Гвинея поместили на флаг созвездие Южного Креста; Бутан — драконову жемчужину, символ Земли; Камбоджа — астрономическую обсерваторию Ангкор-Ват; Индия, Южная Корея и Монгольская Народная Республика — космологические символы. Многие социалистические государства изображают на флагах звезды[28], многие исламские — лунный серп. Почти на половине национальных флагов красуются астрономические символы. Это всемирный, транскультурный, надрелигиозный феномен. Он также не ограничивается рамками нашего времени: созвездия запечатлены и на шумерских цилиндрических печатях третьего тысячелетия до нашей эры, и на даосском знамени дореволюционного Китая. Без сомнения, народы стремятся неким образом приобщиться к мощи и незыблемости неба. Мы ищем связей с Космосом. Мы хотим быть сопричастны его грандиозным масштабам. И оказывается, что мы действительно с ним связаны — не персонально, не тем примитивным образом, о котором говорят астрологи, а на самом глубинном уровне, затрагивающем происхождение материи и обитаемость Земли, эволюцию и судьбу человеческого рода — темы, к которым мы еще вернемся.

Современная популярная астрология берет свое начало с Клавдия Птолемея, которого мы называем просто Птолемеем, хотя он и не состоял в родстве с одноименной царской династией. Он работал в Александрийской библиотеке во II столетии. Все эти загадочные разговоры о планетах, восходящих в том или ином солнечном и лунном «доме», об «эре Водолея» начались именно с Птолемея, который кодифицировал вавилонскую астрологическую традицию. Вот типичный гороскоп времен Птолемея, записанный на папирусе, на греческом языке, для девочки, родившейся в 150 году: «На рождение Филои. Десятый год правления императора Антонина[29], ночь с 15 на 16 месяца Фаменос[30], первый час ночи. Солнце в Рыбах, Юпитер и Меркурий в Овне, Сатурн в Раке, Марс во Льве, Венера и Луна в Водолее, под знаком Козерога». Даже способы исчисления лет и месяцев больше изменились за прошедшие века, чем тонкости астрологической лексики. Характерная выдержка из астрологического трактата Птолемея «Тетрабиблос» гласит: «Сатурн, если он на востоке, делает подвластных ему темнокожими, крепкими, черноволосыми, курчавыми, наделяет их волосатой грудью, глазами среднего размера, средним ростом и темпераментом, который определяется избытком влажного и холодного»[31]. Птолемей считал, что не только образ действий, но также рост, комплекция, национальный характер и даже врожденные физические недостатки определяются звездами. В этой части современная астрология, похоже, занимает более осторожную позицию.

Однако нынешние астрологи забыли о явлении прецессии, о котором знал Птолемей. Игнорируется ими и атмосферная рефракция, о которой он писал. Они практически не уделяют внимания всем тем спутникам и планетам, астероидам и кометам, квазарам и пульсарам, взрывающимся галактикам, симбиотическим звездам, катаклизмическим переменным и рентгеновским источникам, которые были открыты со времен Птолемея[32]. Астрономия — это наука, исследующая Вселенную такой как она есть. Астрология — псевдонаука, которая в отсутствие убедительных доказательств декларирует, что планеты влияют на нашу повседневную жизнь. Во времена Птолемея различие между астрономией и астрологией не было четко выражено. Теперь оно очевидно.

Как астроном Птолемей давал имена звездам[33] и оценивал их яркость, привел убедительные аргументы в пользу сферической формы Земли, выработал правила предсказания затмений и, что, пожалуй, важнее всего, попытался объяснить, почему движения планет на фоне далеких созвездий выглядят так странно. Чтобы понять ход планет и расшифровать небесные послания, он разработал модель, обладавшую предсказательной силой. Исследование неба приводило Птолемея в экстаз. «Как и все смертные, — писал он, — я знаю, что рожден на день. Но когда я в мыслях своих следую за стройными рядами бесчисленных звезд в их круговом движении, мои ноги уже не касаются Земли…»

Птолемей считал, что Земля является центром Вселенной, что Солнце, Луна, планеты и звезды движутся вокруг Земли. Это наиболее естественная картина мира. Земля кажется нам устойчивой, твердой и неподвижной, в то время как небесные тела, по нашим наблюдениям, ежедневно восходят и заходят. Все культуры проходили через геоцентрическую гипотезу. Как писал Иоганн Кеплер, «совершенно невозможно, чтобы разум, заранее не обученный, вообразил, будто Земля есть нечто иное, нежели род огромного строения, увенчанного куполом неба; оно неподвижно, а внутри него Солнце, такое маленькое, перемещается из одной области в другую, подобно тому как птицы странствуют по воздуху». Но как же объяснить видимые движения планет (к примеру, Марса), которые были известны за тысячи лет до Птолемея? (Одним из эпитетов, которыми наградили Марс древние египтяне, было sekded-ef em khetkhet, что означало «тот, который двигается назад». Это ясное указание на попятное движение, когда планета делает на небе мертвую петлю.)

Птолемееву модель движения планет можно представить при помощи небольшой машины, вроде той, что действительно существовала в его времена[34]. Задача состояла в том, чтобы найти такие «истинные», наблюдаемые как бы сверху, «извне», движения планет, которые бы с высокой точностью воспроизводили видимые пути планет, прослеживаемые снизу, «изнутри».

Считалось, что планеты движутся вокруг Земли, будучи прикреплены к идеальным прозрачным сферам. Однако прикреплены не напрямую, а через небольшие вращающиеся колеса с центрами на сферах. Сфера поворачивается, маленькое колесо вращается, и мы на Земле видим, как Марс совершает свои петлеобразные движения. Эта модель позволяла предсказывать движения планет с достоверностью, вполне достаточной при той точности измерений, которая была достижима во времена Птолемея и даже много столетий спустя.

Оттого что в Средние века Птолемеевы эфирные сферы почитались хрустальными, мы до сих пор толкуем о музыке сфер и седьмом небе (по одному «небу», или сфере, отводилось Луне, Меркурию, Венере, Солнцу, Марсу, Юпитеру и Сатурну, еще одно предназначалось для звезд). Когда Земля — центр Вселенной, когда мироздание вращается вокруг земных событий, а небеса устроены по совершенно неземным принципам, немного находится резонов для ведения астрономических наблюдений. Поддержанная церковью еще в раннем Средневековье, модель Птолемея задержала развитие астрономии на целое тысячелетие. Только в 1543 году польский каноник Николай Коперник опубликовал совершенно иную гипотезу, объяснявшую видимые движения планет. Наиболее смелым в ней было предположение о том, что Солнце, а не Земля находится в центре мироздания. Земля была низведена до положения рядовой планеты, третьей по счету от Солнца, движущейся вокруг него по идеальной круговой орбите. (Птолемей упоминает о такой гелиоцентрической модели, но тут же отвергает ее; с точки зрения Аристотелевой физики подразумеваемое этой моделью бешеное вращение Земли противоречит наблюдениям.)

Новая теория объясняла видимые движения планет, по крайней мере не хуже Птолемеевых сфер[35]. Однако она раздражала очень многих. В 1616 году католическая церковь внесла работу Коперника в список книг, запрещенных «вплоть до исправления» местным церковным цензором, где она значилась до 1835 года[36]. Мартин Лютер так отзывался о Копернике, «выскочке-астрологе»: «Этот глупец хочет перевернуть всю астрономическую науку. Однако Священное Писание говорит нам, что Иисус приказал остановиться Солнцу, а не Земле». Даже некоторые сторонники Коперника говорили, что он на самом деле не верит в гелиоцентрическую Вселенную, а просто предлагает гипотезу, удобную для расчета движения планет.

Эпохальное противостояние двух представлений о Космосе — геоцентрического и гелиоцентрического — достигло кульминации в XVI–XVII столетиях и воплотилось в личности человека, который, подобно Птолемею, был одновременно и астрологом, и астрономом. Он жил во времена, когда человеческий дух пребывал в путах, а разум — в оковах; когда тысячелетней давности суждения отцов церкви по научным вопросам ставились превыше новейших открытий, сделанных с использованием недоступных в древности методов; когда отклонения от догм, католических или протестантских, даже в темных теологических вопросах, карались унижением, поборами, высылкой, пытками и смертью. Небеса были населены ангелами и демонами, и десница Господня приводила в движение хрустальные планетные сферы. Наука еще не несла в себе идеи, что в основе природных явлений лежат законы физики. Но смелости этого боровшегося в одиночку человека суждено было затеплить первую искру современной научной революции. Иоганн Кеплер родился в Германии в 1571 году и еще ребенком был отправлен в протестантскую семинарию провинциального города Маульбронн учиться на священнника. Это был своего рода лагерь для новобранцев, где молодые умы учились обращать теологическое оружие против крепости римского католицизма. Кеплер, упрямый, умный и яростно независимый, провел дваодиноких года в унылом Маульбронне, становясь отрешенным и замкнутым, сосредоточенным на своей воображаемой ничтожности в глазах Бога. Он каялся в тысячах грехов, хотя и был не хуже других, и боялся, что никогда не сможет обрести спасения.

Но Бог стал для него чем-то большим, нежели небесным гневом, требующим умиротворения. Бог Кеплера был творящей силой Космоса. Любопытство мальчика победило страх. Он захотел изучать всемирную эсхатологию, осмелился размышлять о Промысле Божьем. Эти опасные раздумья, поначалу несущественные, стали впоследствии смыслом всей его жизни. Дерзкие устремления ребенка-семинариста способствовали вызволению Европы из узилища средневекового мышления.

Более тысячи лет классические античные науки принуждались к безмолвию, однако на исходе Средневековья слабое эхо их голосов, подхваченное арабскими учеными, стало проникать в европейские курсы обучения. В Маульбронне Кеплер слышал эти отзвуки, изучая теологию, греческий и латинский языки, музыку и математику. В геометрии Евклида ему виделся проблеск совершенства и космической красоты. Позднее он писал: «Геометрия существовала прежде Творения. Она так же вечна, как Божественный промысл… Геометрия дала Богу модель для Творения… Геометрия — это сам Бог».

Ни поглощенность математикой, ни отшельнический образ жизни не уберегли Кеплера от влияния несовершенств окружающего мира, наложивших отпечаток на его характер. В то время суеверия служили панацеей для людей, бессильных противостоять напастям: голоду, мору, братоубийственным религиозным войнам. Для многих единственной незыблемой вещью оставались звезды, и древние астрологические измышления процветали и при королевских дворах, и в тавернах преследуемой страхами Европы. Кеплер, чье отношение к астрологии оставалось неоднозначным на протяжении всей его жизни, стремился понять, существуют ли потаенные схемы, лежащие в основе хаоса повседневной жизни. Если мир был создан Богом, разве не следует как можно тщательнее изучать его? Разве не является все созданное выражением гармонии Божьего Промысла? Книга Природы больше тысячи лет ожидала своего читателя.

В 1589 году Кеплер покинул Маульбронн, чтобы учиться богословию в знаменитом университете Тюбингена, и это стало для него освобождением. Гений его, противопоставивший себя большинству важнейших интеллектуальных течений того времени, был немедленно замечен учителями, один из которых приобщил молодого человека к опасным тайнам гипотезы Коперника. Гелиоцентрический мир оказался созвучен религиозному чувству Кеплера и был принят им с энтузиазмом. Солнце воплощало собой Бога, вокруг которого вращается все остальное. Еще до посвящения в духовный сан Кеплеру предложили весьма привлекательную мирскую должность, которую он, возможно в силу безразличия к церковной карьере, счел для себя подходящей. Он отправился в австрийский город Грац преподавать математику школьникам, а немного погодя стал готовить астрономический и метеорологический календари и составлять гороскопы. «Для каждой твари Бог предусмотрел средства к пропитанию, — писал Кеплер. — Для астронома он приуготовил астрологию».

Кеплер был блестящим мыслителем и ясно излагал свои мысли на бумаге, но оказался сущим бедствием в роли школьного учителя. Он мямлил. Он отвлекался. То, что он говорил, временами было совершенно недоступно для понимания. В первый год в Граце он смог собрать лишь горстку учеников; на следующий год к нему не пришел никто. Несмолкаемый внутренний хор ассоциаций и рассуждений постоянно отвлекал его от темы, соперничая за его внимание. В один прекрасный летний день, основательно увязнув в дебрях нескончаемой лекции, он вдруг сподобился откровения, которому предстояло радикально изменить все будущее астрономии. Возможно, он остановился на полуслове. Его невнимательные ученики, с нетерпением ждавшие окончания дня, прозевали, я думаю, этот исторический момент.

Во времена Кеплера были известны только шесть планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. Кеплер задался вопросом: почему только шесть? Почему не двенадцать или не сто? Почему расстояния между их орбитами именно таковы, как их определил Коперник? Никто до него не ставил таких вопросов. Еще во времена Пифагора было известно пять правильных, Платоновых тел — многогранников, чьи грани представляют собой правильные многоугольники. Мысль Кеплера состояла в том, что эти два числа связаны друг с другом, что причина существования всего шести планет заключается в наличии лишь пяти правильных тел и что эти тела, будучи вписаны или вложены друг в друга, дадут нам расстояния планет от Солнца. Кеплер считал, что в этих совершенных формах он обнаружил невидимые структуры, поддерживающие сферы шести планет. Он назвал свое откровение «Космографической тайной»[37]. Связь между Платоновыми телами и расположением планет могла иметь только одно объяснение: это десница Бога-Геометра.

Кеплера поразило, что именно он — погрязший, как ему мнилось, в грехах — избран свыше, чтобы сделать великое открытие. Он обратился к герцогу Вюртембергскому с прошением выделить средства на исследования, предложив проверить конструкцию из вложенных многогранников путем построения трехмерной модели, которая позволит другим уловить красоту священной геометрии. Его модель, добавлял Кеплер, может быть сделана из серебра и драгоценных камней и помимо всего прочего послужит герцогу кубком. Предложение отклонили, сопроводив отказ любезным советом, изготовить сначала менее дорогой макет из бумаги, что Кеплер и попытался сделать: «То удовольствие, которое я получил от этого открытия, невозможно выразить словами… Меня не пугала ни сложность вычислений, ни что-либо другое. Дни и ночи я проводил в математических трудах, чтобы убедиться, придет ли моя гипотеза в согласие с орбитами Коперника, или моя радость растворится в воздухе». Но как ни старался Кеплер, установить соответствие между многогранниками и орбитами не удавалось. Красота и грандиозность теории тем не менее склоняли его к выводу, что в наблюдения вкрались ошибки — заключение, не новое в истории науки: многие теоретики приходили к нему, когда их концепции не согласовывались с наблюдениями. В то время во всем мире только один человек имел доступ к более точным наблюдениям видимых положений планет — находившийся в добровольном изгнании датский дворянин, который принял пост императорского математика при дворе Рудольфа II, императора Священной Римской империи. Звали дворянина Тихо Браге. Случилось так, что он, по предложению Рудольфа, пригласил Кеплера, чья слава математика росла, присоединиться к нему в его трудах в Праге.

Провинциальный учитель, человек незнатного рода, не известный никому, кроме нескольких математиков, Кеплер колебался, принять ли это приглашение. Но всё решили за него. В 1598 году его затронуло одно из первых потрясений надвигающейся Тридцатилетней войны. Местный католический эрцгерцог, твердо стоявший на догматах веры, поклялся, что «скорее опустошит страну, чем станет править еретиками»[38]. Протестанты были отлучены от экономической и политической власти; школу, где преподавал Кеплер, закрыли; молитвы, книги и песни, считавшиеся еретическими, оказались под запретом. В довершение всего горожан подвергали допросам на предмет религиозных убеждений. Отказавшиеся принять римскую католическую веру в наказание лишались десятой части доходов и должны были под страхом смерти навсегда покинуть Грац. Кеплер предпочел ссылку: «Лицемерию я не обучен. Я серьезен в вопросах веры. Я не играю с этим».

Оставив Грац, Кеплер, его жена и падчерица пустились в нелегкий путь до Праги. Кеплер не был счастлив в браке. Его жену, которая не вылезала из хворей и лишилась двух маленьких детей, описывали как «тупую, угрюмую, замкнутую, унылую» особу. Она понятия не имела, над чем работает ее муж, и, будучи взращена в среде мелкопоместного дворянства, презирала малодоходное занятие супруга. Он, в свою очередь, то увещевал, то игнорировал ее, «поскольку мои исследования иногда делали меня неосторожным; но я затвердил свой урок, я научился сохранять с ней спокойствие. Когда я вижу, что она приняла мои слова близко к сердцу, я скорее дам откусить себе палец, чем нанесу ей новое оскорбление». При всем том Кеплер был полностью поглощен работой.

Имение Тихо Браге представлялось ему убежищем от всех зол того времени, местом, где его «Космографическая тайна» будет принята благожелательно. Он мечтал стать сподвижником великого ученого, который еще до изобретения телескопа тридцать пять лет посвятил тщательно упорядоченным и точным измерениям часового механизма Вселенной. Ожиданиям Кеплера не суждено было сбыться. Сам Тихо Браге оказался фигурой экстравагантной. Его украшал золотой нос — свой собственный он потерял в студенческой дуэли за право называться лучшим математиком. Вокруг него всегда отиралась свора горластых приспешников, подхалимов, бедных родственников и прочих прилипал. Их бесконечные пирушки, наветы и козни, их жестокие насмешки над набожным и старательным провинциальным недотепой угнетали и печалили Кеплера: «Тихо… невероятно богат, но не знает, как пользоваться своим богатством. Каждый из его инструментов стоит больше того, чем владею я вместе со всей моей семьей».

Кеплеру не терпелось увидеть астрономические данные Тихо Браге, но тот лишь время от времени подбрасывал ему кое-какие черновики: «Тихо не дает мне возможности воспользоваться его результатами. Только иногда на пиру или между делом он вдруг мимоходом упоминает, что сегодня одна планета прошла апогей, завтра другая — в узле… Тихо выполняет лучшие наблюдения… У него есть сотрудники. У него нет только архитектора, который смог бы привести в порядок его результаты». Тихо Браге был величайшим наблюдателем своей эпохи, а Кеплер — величайшим теоретиком. Каждый знал, что в одиночку не сможет достичь синтеза и построить точную и последовательную систему мира, которая, как оба чувствовали, была уже на подходе. Но Тихо не собирался преподносить труд всей жизни в подарок возможному молодому сопернику. Совместное авторство было по ряду причин неприемлемо. Рождение современной науки — плода теории и эксперимента — было поставлено под угрозу взаимным недоверием. Все восемнадцать месяцев, что осталось прожить Тихо, эти двое то ссорились, то мирились. На обеде у барона Розенберга Тихо, выпив много вина, «поставил вежливость выше здоровья» и, сопротивляясь естественным позывам, не стал, даже ненадолго, выходить из-за стола раньше хозяина. Последовавшее воспаление мочевого пузыря привело к осложнениям, когда Тихо решительно отказался ограничить себя в еде и питье. На смертном одре он завещал все свои наблюдения Кеплеру, а «в последнюю ночь, находясь в бреду, он раз за разом повторял, как будто сочиняя стихи: „Пусть мне не кажется, что жизнь прожита напрасно… Пусть мне не кажется, что жизнь прожита напрасно"».

После смерти Тихо Браге Кеплер, ставший придворным математиком, сумел вытребовать дневники наблюдений у вздорной семьи покойного. Его догадка о том, что орбиты планет описываются пятью Платоновыми телами, не подтверждалась данными Тихо точно так же, как и данными Коперника. Окончательно «Космографическая тайна» оказалась опровергнута значительно позже, когда были открыты планеты Уран, Нептун и Плутон — ведь не существует других Платоновых тел[39], которые могли бы задать их расстояния от Солнца. Кроме того, вложенные Платоновы тела не позволяли объяснить существование Луны, равно как и открытых Галилеем четырех больших спутников Юпитера. Но Кеплер не впал в уныние, наоборот, он хотел, чтобы у планет были найдены новые спутники, и задумывался над тем, сколько спутников должна иметь каждая планета. Он писал Галилею:

Я немедленно начал думать, как увеличить число планет, не отказываясь от моей «Космографической тайны», согласно которой пять правильных тел Евклида не позволяют обращаться вокруг Солнца более чем шести планетам <…> Я настолько далек от того, чтобы не верить в существование четырех обращающихся вокруг Юпитера планет, что жду не дождусь, когда у меня появится телескоп, чтобы опередить Вас, если получится, с открытием двух спутников вокруг Марса, а также, как, похоже, требует пропорция, шести или восьми вокруг Сатурна и, возможно, по одному вокруг Меркурия и Венеры.

Марс действительно имеет два маленьких спутника, и крупное геологическое образование на большем из них в честь этой догадки называется теперь хребтом Кеплера. Однако в отношении Сатурна и Меркурия с Венерой Кеплер оказался не прав, а Юпитер, как выяснилось, имеет гораздо больше спутников, чем открыл Галилей[40]. На самом деле мы по-прежнему так и не знаем, почему существует именно девять планет, не больше и не меньше, и почему их расстояния от Солнца именно таковы, каковы они есть (см. гл. VIII).

Наблюдения Тихо Браге за видимым движением Марса и других планет на фоне созвездий охватывали многолетний период. Эти данные, собранные за несколько десятилетий, предшествовавших изобретению телескопа, были точнее всего полученного ранее. Кеплер, стараясь разобраться в них, работал с неистовой самоотдачей. Как реальные движения Земли и Марса вокруг Солнца объясняют точные измерения видимых положений Марса на небе, включая петли попятных движений на фоне звезд? Тихо указал Кеплеру обратить особое внимание на Марс, поскольку видимые движения этой планеты выглядели наиболее странными и менее всего согласовались с круговыми орбитами. (Обращаясь к читателю, которому могли наскучить его громоздкие вычисления, он писал: «Если эта скучная процедура истощила ваше терпение, будьте снисходительны к тому, кто проделал ее не менее семидесяти раз».)

Пифагор в VI веке до нашей эры, Платон, Птолемей и все христианские астрономы до Кеплера предполагали, что планеты движутся по круговым путям. Окружность считалась «совершенной» геометрической фигурой, и планеты, пребывающие в небесных высях, вдали от земной скверны, также мыслились «совершенными» в мистическом смысле. В равномерном круговом движении планет были уверены Галилей, Тихо Браге и Коперник, причем последний утверждал, что альтернатива должна заставить «разум содрогнуться», поскольку «было бы недостойно помыслить такое о сотворении мира, которое вершилось наилучшим из возможных образом». Поэтому первоначально Кеплер пытался истолковать наблюдения, представляя Землю и Марс движущимися по круговым орбитам вокруг Солнца.

После трех лет вычислений он был уверен, что нашел правильные характеристики круговой орбиты Марса, которые совпадали с десятью наблюдениями Тихо с точностью до двух минут дуги. Напомним, что 60 минут дуги составляют один градус, а 90 градусов — прямой угол, например угол от горизонта до зенита. Так что пара минут дуги — очень небольшая величина для измерений, особенно без телескопа. Это примерно одна пятнадцатая углового размера полной Луны, видимой с Земли. Однако переполнявшая Кеплера радость вскоре сменилась унынием — два следующих наблюдения Тихо оказались несовместимы с орбитами Кеплера, и отличие достигало восьми минут дуги:

Божественное Провидение послало нам в лице Тихо Браге такого прилежного наблюдателя, что раз его наблюдения указывают на… восьмиминутную ошибку в расчетах, то нам остается только с благодарностью принять Божий дар… Если бы я допускал, что мы можем игнорировать эти восемь минут, я бы внес в мои гипотезы соответствующие поправки. Но поскольку игнорировать их было бы непозволительно, эти восемь минут указывают путь к полному преобразованию астрономии.

Расхождение между круговой и истинной орбитами могло быть выявлено только точными измерениями и смелым признанием фактов: «Гармоничные пропорции украшают Вселенную, но гармонии должны находиться в соответствии с опытом». Кеплер был потрясен необходимостью отбросить круговые орбиты и поставить под вопрос свою веру в Божественного Геометра. Очистив авгиевы конюшни астрономии от окружностей и спиралей, он остался, по собственным словам, с «одной телегой навоза» — со сплюснутой окружностью, чем-то вроде овала.

В конце концов Кеплер осознал, что его восторг перед окружностями был заблуждением. Согласно Копернику, Земля являлась планетой, и Кеплер понимал со всей очевидностью, что она, разоряемая войнами, моровыми поветриями, голодом и прочими напастями, весьма далека от совершенства. Кеплер одним из первых со времен античности предположил, что планеты суть материальные объекты, сложенные из того же несовершенного вещества, что и Земля. А если планеты «несовершенны», почему их орбитам не быть такими же? Он попробовал обсчитать различные овалообразные кривые, но допустил при этом некоторые арифметические ошибки (что заставило его поначалу отбросить правильный ответ). Спустя несколько месяцев он от отчаяния вновь попробовал формулу для эллипса, впервые выведенную в Александрии Аполлонием Пергским. И тут обнаружилось великолепное согласие с наблюдениями Тихо Браге: «Истина природы, которую я отверг и выгнал вон, вернулась, крадучись, через черный ход, переменив обличье, чтобы быть принятой… Каким же глупцом я был!»

Кеплер обнаружил, что Марс движется вокруг Солнца не по окружности, а по эллипсу. Другие планеты обращаются по гораздо менее вытянутым орбитам, и посоветуй Тихо Браге исследовать движение, скажем, Венеры, Кеплер мог бы так никогда и не открыть истинных планетных орбит. У таких орбит Солнце находится не в центре, а смещено в фокус эллипса. Когда планета подходит ближе к Солнцу, ее движение ускоряется. Приудалении от Солнца оно замедляется. Это движение можно описать следующим образом: планеты все время падают на Солнце, но никогда не достигают его. Первый закон движения планет Кеплера очень прост: планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

При равномерном круговом движении одинаковый угол или часть дуги покрывается за одинаковое время. Так, чтобы пройти две трети окружности, требуется вдвое больше времени, чем на прохождение одной трети. Кеплер выяснил, что в случае эллиптических орбит имеет место нечто иное: при движении планеты по орбите прямая, соединяющая ее с Солнцем, заметает небольшие клинообразные области внутри эллипса. Когда планета близка к Солнцу, она за определенный интервал времени проходит довольно большую дугу по орбите, однако площадь, соответствующая этой дуге, не очень велика, поскольку планета находится вблизи Солнца. Когда планета далека от Солнца, она проходит за то же время значительно меньшую дугу, но этой дуге соответствует большая площадь, поскольку Солнце теперь гораздо дальше. Кеплер обнаружил, что эти две площади в точности равны друг другу, независимо от того, насколько эллиптична орбита: длинная узкая область, соответствующая удаленному от Солнца положению планеты, в точности равна по площади более короткой, но широкой области, которую планета заметает, будучи близка к Солнцу. Это был второй закон Кеплера о движении планет: планеты заметают равные площади за равное время.

Первые два закона Кеплера могут показаться несколько абстрактными и далекими от жизни: планеты движутся по эллипсам и заметают равные площади за равное время. Допустим, ну и что?

1. Пять правильных платоновых многогранников.
2.Круговое движение

Когда Земля, двигаясь по орбите вокруг Солнца, обгоняет Марс, он, если смотреть с Земли, движется на фоне далеких звезд в обратном направлении (так называемое попятное движение).



Согласно первому закону Кеплера, планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. По второму закону Кеплера, радиус, проведенный от Солнца к планете, заметает одинаковые площади за равные промежутки времени. Путь от В до Л планета проходит за то же время, что от F до Е и от D до С. При этом площади секторов BSA, FSE и DSC равны, проще себе представить. Мы могли бы отмахнуться от этих законов как от пустых математических умствований, далеких от повседневной жизни. Но этим законам повинуются планеты, равно как и мы сами, приклеенные тяготением к поверхности Земли, несущейся через межпланетное пространства Мы движемся в соответствии с законами природы, которые первым открыл Кеплер. Когда мы отправляем космический аппарат к другим планетам, когда мы наблюдаем двойные звезды, когда мы исследуем движение далеких галактик, то обнаруживается, что во всей Вселенной выполняются законы Кеплера.

Много лет спустя Кеплер вывел свой третий и последний закон движения планет, закон, связывающий движение различных планет, раскрывающий действие часового механизма Солнечной системы. Кеплер изложил его в книге, названной «Гармонии Мира». Очень многие вещи он считал проявлением мировой гармонии: порядок и красоту движения планет, существование математических законов, объясняющих это движение (идея, восходящая к Пифагору), и даже музыкальную гармонию, «гармонию сфер». Орбиты планет, за исключением Меркурия и Марса, так мало отличаются от круговых, что мы не можем изобразить эти отличия даже на предельно точной диаграмме. Земля для нас — движущаяся платформа, с которой мы наблюдаем за движением других планет на фоне картины далеких созвездий. Внутренние планеты движутся по своим орбитам быстро: вот почему Меркурий по праву носит имя посланца богов. Венера, Земля и Марс — каждая следующая планета обращается вокруг Солнца медленнее предыдущей. Внешние планеты, такие как Юпитер и Сатурн, совершают свой путь с величавой неспешностью, как и приличествует царям богов. Третий закон Кеплера, или закон гармонии, утверждает, что квадраты периодов планет (интервалов, за которые совершается полный оборот по орбите) пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца; чем больше расстояние до планеты, тем медленнее она движется, причем в строгом соответствии с математическим законом: Р2 = а3, где Р соответствует периоду обращения планеты вокруг Солнца, измеряемому в годах, а величина а — это расстояние планеты от Солнца, измеряемое в астрономических единицах. Одна астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца. Юпитер, к примеру, находится на расстоянии пяти астрономических единиц от Солнца: а3 = 55–5 = 125. Какое число, умноженное само на себя, дает 125? Похоже, что 11 довольно близко к тому, что нам нужно. И именно 11 лет составляет период обращения Юпитера вокруг Солнца. Аналогичные рассуждения применимы к любой планете, астероиду или комете.

Не довольствуясь добытыми у природы законами движения планет, Кеплер пробовал найти лежащую в их основе более фундаментальную причину, некое влияние Солнца на кинематику миров. Планеты ускоряли свой ход, приближаясь к Солнцу, и замедляли, отходя от него. Каким-то образом отдаленные планеты чувствовали присутствие Солнца. Магнетизм также был воздействием, ощущаемым на расстоянии, и в невероятном предвидении идеи всемирного тяготения Кеплер предположил, что фундаментальная причина подобна магнетизму:

Моя цель — показать, что небесная машина должна быть уподоблена не божественному организму, а скорее часовому устройству… потому как почти все многочисленные движения происходят под влиянием одной, очень простой магнитной силы, подобно тому как в часовом механизме все движения [вызываются] простым грузом.

Магнетизм и гравитация, конечно, не одно и то же, и все-таки дух захватывает, как подумаешь, сколь фундаментальным было нововведение Кеплера: он предположил, что количественные физические законы, применимые на Земле, лежат в основе установлений, правящих небесами. Это было первое немистическое объяснение движений, наблюдаемых в небе; оно сделало Землю частью Космоса. «Астрономия, — сказал он, — это часть физики». Кеплер стоит особняком в истории; последний ученый, который занимался научной астрологией, был и первым астрофизиком.

Не склонный к смиренному умалению своих открытий, Кеплер характеризует их следующим образом:

Эта симфония голосов позволяет человеку менее чем за час сыграть музыку вечности и хотя бы в малой степени почувствовать наслаждение Бога, Верховного Артиста… Я свободно поддаюсь священному неистовству… смерть положит этому конец, и я пишу книгу, чтобы она была прочитана, неважно — сейчас или только потомками. Она может ждать своего читателя хоть сто лет, как сам Господь ожидал 6000 лет своего свидетеля.

В «симфонии голосов», полагал Кеплер, скорости движения каждой планеты соответствуют определенные ноты латинского музыкального звукоряда, который широко использовался в его время: до, ре, ми, фа, соль, ля, си, до. Он утверждал, что нашей планете в гармонии сфер отвечают «фа» и «ми», что Земля всегда воспроизводит эти звуки и что они находятся в прямой связи с латинским словом fames (голод). Он доказывал, и небезуспешно, что больше всего Земля подходит под описание одинокой юдоли скорби. Ровно через восемь дней после того как Кеплер открыл свой третий закон, произошло событие, которое вовлекло Прагу в Тридцатилетнюю войну. Военные потрясения разрушили жизни миллионов людей, и Кеплера в том числе. Он потерял жену и сына в эпидемии, которую принесли с собой солдаты, его царственный покровитель был свергнут, а сам он отлучен от лютеранской церкви за свой бескомпромиссный индивидуализм в вопросах веры. Кеплер вновь стал беженцем. Противоборство, которое и католики, и протестанты провозглашали священной войной, было скорее эксплуатацией религиозного фанатизма теми, кто жаждал земли и власти. В прошлом войны обычно заканчивались, когда воюющие князья исчерпывали свои ресурсы. Но теперь для поддержания действующей армии в ход пошло организованное мародерство. Устрашенное население Европы беспомощно взирало, как плуги и серпы в буквальном смысле перековывают на мечи и копья[41].

Волны слухов и паранойи прокатывались по странам, обрушиваясь на самых беспомощных. Среди множества других жертв оказались одинокие старые женщины, заподозренные в колдовстве: мать Кеплера увезли посреди ночи, запихнув в сундук для белья. В Вейль-дер-Штадте, родном городке Кеплера, в период между 1615 и 1629 годами каждый год около трех женщин подвергали пыткам и казнили как ведьм. А Катарина Кеплер была сварливой старухой. Она ввязывалась в споры, которые раздражали местную знать, и приторговывала сонным зельем, а возможно, и галлюциногенами, вроде тех, что приготовляли в те времена мексиканские курандерос[42]. Несчастный Кеплер полагал, что он сам в какой-то мере способствовал ее аресту.

Дело в том, что он написал одно из первых научно-фантастических произведений, призванных разъяснить и популяризировать науку. Книга называлась «Somnium» («Сон»). В ней описывалось путешествие на Луну, космические странники, которые с лунной поверхности наблюдают восхитительную планету Земля, что медленно вращается в небе над ними. Изменяя перспективу, мы могли представить себе, как обращаются миры. Во времена Кеплера одним из главных аргументов против идеи о вращении Земли было то, что люди этого вращения не чувствуют. В «Somnium» Кеплер попытался изобразить вращение Земли более правдоподобным, эффектным и понятным: «Поскольку большинство не может заблуждаться… я предпочитаю быть на стороне большинства. Поэтому я приложил огромные усилия, чтобы стать понятным как можно большему числу людей». (В другой раз он замечает в письме: «Не обрекайте меня на одну только рутину математических выкладок — оставьте мне время для философских спекуляций, единственного моего наслаждения»[43].)

Изобретение телескопа положило начало тому, что Кеплер называл «лунной географией». В «Somnium» он изображает Луну изобилующей горами и долинами, «пористой, как будто изрытой кавернами и пещерами». Это отклик на открытия Галилея, который незадолго перед тем увидел лунные кратеры в первый астрономический телескоп. Кеплер представлял себе Луну населенной существами, которые хорошо приспособились к суровой окружающей среде. Он изображает медленно вращающуюся Землю, видимую с поверхности Луны, и высказывает догадку, что континенты и океаны нашей планеты порождают ассоциации, подобные тому человеческому лицу, которое мы видим на Луне. Сближение в Гибралтарском проливе берегов Южной Испании и Северной Африки вызывает в его уме образ девы в струящихся одеждах, которая вот-вот поцелует своего возлюбленного, — хотя, на мой взгляд, это больше напоминает соприкасающиеся носы.

Памятуя о длинных лунных днях и ночах, Кеплер писал об «очень резком климате на Луне и разрушительных перепадах от жары к холоду», что совершенно верно. Конечно, он был прав не во всем. Так, он считал, что на Луне существуют полноценная атмосфера и океаны, что планета обитаема. Наиболее курьезно выглядит его гипотеза о происхождении лунных кратеров, которые, по его словам, придают Луне сходство с «мальчишеским лицом, изрытым оспой». Он не погрешил против истины, когда доказывал, что кратеры являются впадинами, а не возвышенностями. В ходе собственных наблюдений он обратил внимание на валы вокруг многих кратеров и на существование в кратерах центральных пиков. Однако он думал, что правильная круговая форма кратеров подразумевает такой уровень порядка, что только присутствие разумной жизни может его объяснить. Он не догадывался, что падение с неба огромных камней должно вызывать взрывы, идеально симметричные по всем направлениям и оставляющие после себя круглые воронки, — именно таково происхождение большинства кратеров на Луне и на других планетах земного типа. Кеплер же вместо этого пришел к выводу о «существовании некой разумной расы, способной создавать на поверхности подобные углубления. Эта раса должна быть достаточно многочисленной, чтобы одна группа использовала вновь созданное углубление, а другая занималась сооружением следующего». Довод о маловероятности столь грандиозных строительных начинаний Кеплер парировал ссылкой на египетские пирамиды и Великую Китайскую стену, которые, как теперь выяснилось, действительно видны с околоземной орбиты. Идея о том, что геометрический порядок обнаруживает скрытый за ним разум, была центральной в жизни Кеплера. Его аргументы относительно лунных кратеров предвосхищают будущую полемику о природе марсианских каналов (см. гл. V). Удивительно, что поиски внеземной жизни были начаты при жизни того самого поколения, которое узнало телескоп, и занимался этим величайший теоретик своего времени. Отдельные места в «Somnium» явно автобиографичны. Главный герой, например, наносит визит Тихо Браге. Его родители торгуют лекарствами. Его мать водит дружбу с духами и демонами, один из которых в конце концов соглашается устроить путешествие на Луну. Нас, нынешних, «Somnium» убеждает, что «во сне человеку должна подчас дозволяться такая свобода воображения, которая совершенно невозможна в мире чувственного восприятия», но у многих современников Кеплера эта мысль не находила отклика. Научная фантастика была внове во времена Тридцатилетней войны, и книгу Кеплера использовали как доказательство в пользу того, что его мать — ведьма.

Забыв о прочих горестях, Кеплер бросается в Вюртемберг, где находит свою семидесятичетырехлетнюю мать закованной в кандалы и заключенной в протестантскую тюрьму, где ей, как Галилею в тюрьме католической, угрожали пытками. Как и положено ученому, он начал с поиска естественных причин различных событий, которые повлекли за собой обвинение в ведовстве, включая незначительные хвори, которые жители Вюртемберга приписывали ее заклинаниям. Его расследование завершилось успехом — триумфальной победой разума над суеверием, чем, собственно, и была вся жизнь Кеплера. Его мать изгнали из Вюртемберга, пригрозив смертью, если она когда-нибудь вздумает вернуться; именно смелое вмешательство Кеплера, по всей видимости, привело к появлению герцогского указа, запрещающего привлекать к суду за ведовство при наличии столь слабых доказательств.

Превратности войны лишили Кеплера средств к существованию, и до конца жизни он прозябал, выпрашивая денег и покровительства. Он составлял гороскопы для герцога Валленштейна, как делал это для Рудольфа II, и свои последние годы провел в подвластном Валленштейну силезском городе Загане (ныне Жагань, Польша. — Ред.). Эпитафия, которую он сам себе сочинил, гласила: «Я измерял небеса, теперь я измеряю тени. К небу прикован был разум, к Земле — останки»[44]. Но Тридцатилетняя война не оставила следа от его могилы. Если бы в наши дни была установлена мемориальная доска, то, отдавая дань мужеству ученого, на ней следовало бы написать: «Он предпочел суровую истину любимейшим своим иллюзиям».

Иоганн Кеплер верил, что наступит такой день, когда исследователи, «не убоявшиеся громадных просторов» космоса, отправятся в небо на «кораблях с парусами, приспособленными к небесным ветрам». И сегодня эти исследователи — люди и автоматы — в своих путешествиях через необозримые космические пространства используют в качестве безотказного руководства три закона движения планет, которые Кеплер вывел в течение жизни, полной тяжелых трудов и поразительных открытий.

Поиски длиною в жизнь, которые вел Иоганн Кеплер, стремясь понять ход планет и обнаружить гармонию на небесах, получили свое разрешение спустя тридцать шесть лет после его смерти в работах Исаака Ньютона. Ньютон явился в этот мир в Рождество 1642 года таким крошечным, что, как сказала ему мать многие годы спустя, мог бы поместиться в литровую пивную кружку. Болезненный, обделенный родительской любовью, раздражительный, необщительный, девственник до самой смерти, Исаак Ньютон был, вероятно, величайшим из всех когда-либо живших научных гениев.

Уже в ранней молодости Ньютона беспокоили бесполезные вопросы, как, например, является свет «субстанцией либо акциденцией»[45] или каким образом гравитация может оказывать воздействие через пустое пространство. Он рано решил, что традиционное для христианства учение о Святой Троице — это ошибочное толкование Священного Писания. Его биограф, Джон Мейнард Кейнс, утверждает:

По своим убеждениям он был ближе к иудаистскому монотеизму школы Маймонида[46]. Он пришел к этому итогу не путем так называемых рациональных или скептических аргументов, но только через интерпретацию древних авторитетов. Он был убежден, что тексты откровений не дают никакой почвы для доктрины о Троице, которая, по его мнению, возникла в результате позднейших фальсификаций. Бог откровений был единственным Богом. Но это оставалось страшной тайной, которую Ньютон вынужден был всю свою жизнь скрывать неимоверными усилиями.

Как и Кеплер, он не был свободен от суеверий своего времени и неоднократно обращался к мистицизму. И действительно, большинство интеллектуальных достижений Ньютона можно связать с метаниями между рационализмом и мистицизмом. В 1663 году, в возрасте двадцати лет, он купил на ярмарке в Сторбридже книгу по астрологии, «из любопытства, посмотреть, что в ней такое». Он листал ее, пока не добрался до иллюстрации, которую не мог понять, поскольку не был знаком с тригонометрией. Он приобрел книгу по тригонометрии, но тут же обнаружил, что не может разобраться в геометрических рассуждениях. Тогда он отыскал Евклидовы «Начала геометрии» и стал читать. Спустя два года он изобрел дифференциальное исчисление.

В студенческие годы Ньютон был зачарован загадкой солнечного света. У него возникла опасная привычка смотреть на отражение Солнца в зеркале:

За несколько часов я довел свои глаза до такого состояния, что, даже не глядя на яркие предметы, видел перед собой Солнце; я не мог ни писать, ни читать и, чтобы восстановить зрение, на три дня заперся в темной комнате и всеми силами старался отвлечь свое воображение от Солнца. Ибо стоило мне подумать о нем, как я немедленно видел его изображение, хотя находился в темноте.

В 1666 году, в возрасте двадцати трех лет, когда Ньютон учился в Кембриджском университете, эпидемия чумы заставила его провести год в праздном уединении в деревушке Вулсторп, где он родился. В это время он занимал свой досуг тем, что разрабатывал дифференциальное и интегральное исчисления, доискивался до первооснов природы света и закладывал фундамент теории всемирного тяготения. В истории физики был еще только один такой год — 1905-й, «удивительный год» Эйнштейна. Когда Ньютона спрашивали, как ему удалось сделать свои выдающиеся открытия, он затруднялся с ответом: «Я размышлял над ними». Его работы были столь значительны, что учитель по Кембриджу, Исаак Барроу, уступил ему кафедру математики, когда спустя пять лет молодой человек вернулся в колледж.

Вот как описывал Ньютона, которому перевалило за сорок, его слуга:

Я никогда не видел, чтобы он отдыхал или развлекался — ездил верхом, гулял, играл в мяч или занимался другими подобными упражнениями. Он считал потерянным всякий час, не потраченный на исследования, к которым он был прикован столь неотлучно, что редко покидал свой кабинет, кроме как в часы занятий [для чтения лекций]… на которые приходили послушать его лишь немногие, а понимали и вовсе единицы, а потому нередко за неимением слушателей он, как говорится, читал лекции стенам.

Студенты Ньютона, как и слушатели Кеплера, так никогда и не узнали, чего лишились.

Ньютон открыл закон инерции, в соответствии с которым движущийся объект стремится продолжать движение по прямой линии до тех пор, пока какое-нибудь внешнее воздействие не собьет его с этого пути. Луна, по мнению Ньютона, улетела бы по прямой линии, касательной к орбите, если бы не особая сила, тянущая ее к Земле и заставляющая постоянно сворачивать с прямого пути на окружность. Эту силу Ньютон называл гравитацией и считал, что она действует на расстоянии. Между Землей и Луной нет видимой связи. И тем не менее Земля постоянно притягивает Луну к себе. Пользуясь третьим законом Кеплера, Ньютон математически выявил природу гравитационной силы[47]. Он продемонстрировал, что та же сила, которая заставляет яблоко падать на Землю, удерживает Луну на орбите вокруг Земли и отвечает за обращение по орбитам спутников Юпитера, в то время еще только открытых.

Испокон веков вещам свойственно падать вниз. В том, что Луна движется вокруг Земли, человечество было уверено на протяжении всей своей истории. Ньютон был первым, кто понял: за оба эти явления ответственна одна и та же сила. Именно поэтому открытое Ньютоном тяготение называют «всемирным». Во всей Вселенной действует один и тот же закон тяготения.

Этот закон подчиняется правилу обратных квадратов. Сила уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Если дистанция между двумя объектами возрастает вдвое, то сила гравитационного притяжения между ними уменьшается вчетверо. При десятикратном росте расстояния гравитация станет в 102 = 100 раз слабее. Очевидно, что сила должна находиться в обратной зависимости от расстояния, то есть убывать с его ростом. Если бы сила с расстоянием увеличивалась, то наибольшие силы действовали бы между наиболее далекими объектами, и тогда, я думаю, все вещество Вселенной оказалось бы стянутым в одну громадную космическую кучу. Ничего подобного не происходит, а значит, тяготение должно убывать с расстоянием. Вот почему движение планет и комет замедляется вдали от Солнца и ускоряется вблизи него — действующее на них притяжение тем слабее, чем дальше от Солнца они находятся.

Из Ньютоновых принципов можно вывести все три кеплеровских закона движения планет. Законы Кеплера были эмпирическими, основанными на кропотливых наблюдениях Тихо Браге. Законы Ньютона — теория, довольно простые математические абстракции, из которых, в конечном счете, можно вывести все измерения Браге. Это позволило Ньютону, не скрывая гордости, написать в своих «Началах»: «Теперь я продемонстрирую основание Системы Мира».

Впоследствии Ньютон председательствовал в Королевском обществе, был смотрителем, а затем директором Монетного двора, где отдавал всю свою энергию борьбе с фальшивомонетчиками. Его природная угрюмость и замкнутость росли; он решил прекратить занятия наукой, из-за которых втянулся в жесткие споры с другими учеными (в основном по вопросам приоритета открытий); кое-кто даже распространял слухи, будто с ним приключилось что-то вроде «нервного расстройства». Тем не менее Ньютон до самого конца жизни продолжал эксперименты на грани химии и алхимии, а недавние исследования позволяют предположить, что его недуг был не столько психического свойства, сколько связан с отравлением тяжелыми металлами, вызванным систематическим приемом внутрь небольших количеств мышьяка и ртути. Для химиков того времени проба на вкус была довольно распространенным методом анализа.

Несмотря на это поразительный интеллект Ньютона оставался в полном порядке. В 1696 году швейцарский математик Иоганн Бернулли обратился к коллегам с предложением разобраться в неразрешенной задаче о брахистохроне — найти кривую, соединяющую две точки, вдоль которой тело, движущееся под действием силы тяжести, быстрее всего пройдет путь от одной точки до другой. Первоначально Бернулли установил шестимесячный срок, однако потом увеличил его до полутора лет по просьбе Лейбница, одного из ведущих ученых того времени, независимо от Ньютона изобретшего дифференциальное и интегральное исчисление. Задание поступило к Ньютону в четыре часа дня 29 января 1697 года. На следующее утро, перед уходом на службу, он вызвал к жизни новую ветвь математики, называемую вариационным исчислением, применил ее к задаче о брахистохроне и отправил решение, которое, по его требованию, было опубликовано анонимно. Однако блеск и оригинальность работы выдавали ее автора. Когда Бернулли увидел решение, он заметил: «Мы узнаём льва по когтям». Ньютону шел тогда пятьдесят пятый год.

На закате жизни основные его интеллектуальные ...

Конец ознакомительного фрагмента

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную версию.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.