Читать книгу: «Космос»

Переводчик: А. Сергеев

Издатель: Павел Подкосов

Руководитель проекта: Анна Тарасова

Художественное оформление и макет: Юрий Буга

Корректоры: Мария Миловидова, Ольга Петрова, Елена Рудницкая

Верстка: Андрей Ларионов, Максим Поташкин, Андрей Фоминов

Подготовка иллюстраций к печати: Александра Фридберг

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

© Druyan-Sagan Associates, Inc., 1980

Formerly known as Carl Sagan Productions, Inc. All right reserved including the rights of reproduction in whole or in part in any form.

© ООО «Альпина нон-фикшн», 2024

* * *

Посвящается Энн Друян

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

Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н.В. Каторжнова).

Фонд поддержки научных, образовательных и культурных инициатив «Траектория» (www.traektoriafdn.ru) создан в 2015 году. Программы фонда направлены на стимулирование интереса к науке и научным исследованиям, реализацию образовательных программ, повышение интеллектуального уровня и творческого потенциала молодежи, повышение конкурентоспособности отечественных науки и образования, популяризацию науки и культуры, продвижение идей сохранения культурного наследия. Фонд организует образовательные и научно-популярные мероприятия по всей России, способствует созданию успешных практик взаимодействия внутри образовательного и научного сообщества.

В рамках издательского проекта Фонд «Траектория» поддерживает издание лучших образцов российской и зарубежной научно-популярной литературы.

Предисловие

Для ученого крайне важно уметь выбирать научные задачи, в решение которых он (или она) может внести существенный вклад «здесь и сейчас». В полной мере обладая этим свойством, Карл Саган, кроме того, имел более редкую способность выделить ключевые моменты и тенденции в истории развития наших знаний о мире, а также – именно как ученый! – распознать самые актуальные проблемы, стоящие перед человечеством. Наконец, он прекрасно обо всем этом рассказывал.

Первая грань таланта Сагана помогла ему получить важные научные результаты в исследованиях различных объектов Солнечной системы. В 1960–70-е гг., на которые пришелся пик собственно научной карьеры Сагана, развитие космической техники впервые позволило отправить межпланетные станции для изучения тел Солнечной системы. Саган активно и плодотворно участвовал в проектах по изучению Венеры и Марса. Кроме того, ему принадлежит несколько оказавшихся верными идей о свойствах других объектов, например спутников больших планет.

Интерес к истории позволил Карлу Сагану выстроить целостную картину развития цивилизации, которая, с одной стороны, достигла способности выйти за пределы родной планеты, а с другой – уничтожить жизнь на ней. Понимание исторической динамики приводит к трезвому, объективному и просвещенному взгляду на современность – в частности, позволяет выделить наиболее существенные угрозы человечеству. В дополнение к очевидно стоявшей на повестке дня (особенно после Карибского кризиса) проблеме ядерного апокалипсиса Саган совершенно справедливо (как показали дальнейшие исследования) полагал, что человечеству угрожает глобальное потепление, связанное с антропогенными факторами.

Талант популяризатора позволил ему объединить рассказ о самых передовых (на тот момент) достижениях науки с изложением ее истории и обсуждением актуальных проблем. Результатом этого стал одноименный цикл телепрограмм и связанная с ним книга, которую вы сейчас держите в руках.

* * *

Как связаны проблемы глобальной безопасности или изменения климата с рассказами об истории астрономии или успехах в изучении Венеры? Саган считал, что рациональное мышление и научный подход к изучению процессов в природе и обществе могут стать основой для решения глобальных проблем современности. Для достижения этого, в частности, необходимо широкое распространение навыков критического мышления, поскольку общечеловеческие задачи не могут удовлетворительным образом решаться небольшой группой оторванных от общества экспертов. Лучший способ знакомиться с рациональным скептицизмом и совершенствоваться в нем – это узнавать о ярких современных научных результатах и понимать, как они были получены, а также как мы пришли к возможности их получить. Отсюда – уже всего один шаг до масштабной популяризации современной астрономии для самой широкой аудитории, потому что именно в астрономии во второй половине XX в. соединились красота изучаемых явлений (что всегда важно для популяризации), обилие прорывных открытий, а также строгость и техническая изощренность используемых методов и технологий.

На протяжении веков разные области знаний выступали в роли «полномочных представителей» науки в целом. В 1950–60-е гг. это могла быть физика частиц (у нас в стране это видно, например, по фильму «Девять дней одного года»). В конце XIX и начале XX в. – возможно, физика электромагнитных явлений, поскольку именно благодаря ей появлялись принципиально новые технические устройства (электрическое освещение, телеграф, телефон), менявшие жизнь людей. Примерами ученых тогда служили Эдисон и Тесла. Еще раньше это могла быть зоология и ботаника, а типичным ученым – кто-то вроде Паганеля. В каждую эпоху интересно заниматься не той наукой, которая знаменита благодаря своему славному прошлому, а той, в которой прямо сейчас происходят важные открытия, углубляющие и расширяющие наше понимание мира.

Во времена, когда Саган работал над этой книгой и циклом телепередач, космические аппараты присылали панорамы с Марса и Венеры; появились потрясающие изображения Юпитера, сделанные «Вояджерами», а чуть ранее – 10-м и 11-м «Пионерами»; наземные телескопы выдавали на-гора фотографии восхитительных спиралей галактик; космическая обсерватория «Эйнштейн» получила первые детальные рентгеновские изображения различных источников; система радиотелескопов VLA позволила увидеть грандиозные струйные выбросы из центров галактик, где находятся сверхмассивные черные дыры… Все это можно было связать с самой передовой физикой (теория относительности, квантовая механика, физика частиц и атомного ядра), а можно – с прошлым науки, показав преемственность исследований и подчеркнув роль тех гигантов, на чьих плечах мы стоим. Начав рассказ о свойствах космических тел, таких как планеты и их спутники, можно было прийти к вопросу об их возможной обитаемости, что позволяло поговорить о химии с биологией, и к размышлениям о разумной жизни, что, в свою очередь, подводило к интереснейшим гуманитарным вопросам. Неудивительно, что именно популяризатор астрономии стал настоящим кумиром для своих современников.

* * *

Популяризация бывает очень разной. И это замечательно! Есть популяризация «профессоров для профессоров», когда, условно говоря, одни доктора физико-математических наук рассказывают о своих результатах другим докторам физико-математических наук, работающим в далекой от первых области физики. Для такого существуют отдельные журналы, обзорные доклады на конференциях с широкой тематикой и т. д. На другом конце спектра – детские книги или видеоролики. Между ними мы встретим, во-первых, лекции, книги и прочие материалы для продвинутых школьников, лучшее представление о которых может дать журнал «Квант». Во-вторых, публикации разных уровней сложности для тех, кто не в первый раз сталкивается с повествованием о происхождении жизни или ядерных превращениях. Наверное, это самые распространенные научно-популярные материалы всех возможных форматов. Ну и в-третьих, есть особый жанр научпопа. Это книга (а в наше время – часто серия видео), которая, не будучи детской, предназначена быть первой для своего читателя (или зрителя), но при этом может стать и единственной – по крайней мере, по этой конкретной теме.

Будем реалистами: подавляющее большинство людей не имеют фундаментального научного образования и не собирают дома библиотеки научно-популярных изданий, которые они прочли от корки до корки. Однако в по-настоящему демократическом обществе (а вряд ли какое-то другое способно одновременно и на длительное выживание, и на продолжающееся развитие) именно от мнения этих людей в конце концов зависят ключевые решения. На основании каких знаний и умений формируются эти мнения?

Современные люди (начиная уже с младших школьников) – хотя они, возможно, никогда не читали научно-популярные статьи или книги, не слушали лекции и т. д. – знают довольно много, потому что постоянно купаются в потоках информации: радио, телевидение, печатная пресса… Со времен Сагана к этому добавился (и все затмил) интернет. Однако чаще всего там можно встретить разрозненные и неполные сведения, вдобавок перемешанные с мифами, распространенными заблуждениями и прочим мусором. Проблема усугубляется отсутствием развитых навыков критического мышления. Поэтому обращаться к этой аудитории – задача сложная и ответственная. Сложная, потому что трудно правильно определить, на какие предыдущие знания можно опереться. А ответственная – из-за масштабов аудитории. В случае Карла Сагана сначала это была вся Америка, а потом – практически весь мир.

* * *

«Космос» – это не просто научпоп, не еще одна книга про планеты или звезды, а настоящая классика жанра. По своему уровню – очень массовая. По широте охвата – практически энциклопедия, вводящая читателя в мир современных естественных наук. По сути же – глубоко гуманистическое произведение, главным героем которого оказывается человеческая цивилизация, ищущая свое место во Вселенной.

Сталкиваясь с научно-популярной книгой почти полувековой давности, читатель вправе задуматься: «А не устарело ли там все?» Справедливый вопрос. Начиная с середины XX в. астрофизика развивается стремительно. Солнечную систему бороздят межпланетные станции. Спускаемые аппараты высаживались не только на Луну, Венеру и Марс, но и на кометы и астероиды, специальные модули изучали спутники планет. Прогресс в создании наземных и космических телескопов, работающих во всех диапазонах спектра, поражает. Зарегистрированы нейтрино и гравитационные волны. Неужели книга 1980 г. остается актуальной?

Да! Тому есть несколько причин. Во-первых, значительную долю ее объема составляет изложение основополагающих знаний. К счастью, наше понимание мира находится сейчас на той стадии, когда революции и прорывы происходят в основном на самом переднем крае, не затрагивая фундаментальные представления (школьные учебники физики основаны на результатах более чем вековой давности, а результаты, полученные после 1980 г., когда вышла книга «Космос», в них, по сути, не упоминаются; в математике даже в университетских курсах часто не выходят за рамки XIX в.). Во-вторых, Саган уделяет много внимания становлению наших представлений, истории науки. Эта часть книги, разумеется, не может устареть. Как автор, Саган хочет не просто сообщить какую-то сумму знаний, а показать их связь с развитием земной цивилизации (не только т. н. «западной», т. е. европейской). Это важно для достижения цели и книги, и телепроекта, обращенных к максимально широкой аудитории, которая может быть по-своему недоверчивой, по-своему эгоистичной, по-своему невежественной. Не имея возможности описывать технические детали, зрителей или читателей можно убедить в достоверности сообщаемых данных, погрузив их в исторический контекст. Следуя за учеными прошлого, мы переходим от более простому к более сложному, а по пути показываем, как научные результаты могли со временем влиять на повседневную жизнь людей. В-третьих, проблемы, стоящие перед землянами в конце первой четверти XXI в., остались в общем-то теми же, что и в начале последней четверти предыдущего столетия. Примерно также обстоит дело и с рассмотренными в книге ключевыми научными задачами, связанными с поиском внеземной жизни.

Кроме всего вышесказанного, книгу удалось существенно актуализировать благодаря огромной работе, проделанной ее переводчиком и редактором – Александром Сергеевым. Вы увидите множество его примечаний, позволяющих четко понять, что изменилось на переднем крае науки за прошедшие десятилетия; вы никогда не окажетесь в ситуации неясности относительно того, насколько верно сделанное автором утверждение о современных (для него) результатах.

Наконец, повторюсь, что это классика. Переиздания книг Камиля Фламмариона интересны и сто с лишним лет спустя. Уверен, что такая же судьба ждет и книгу Сагана.

* * *

Один из главных для Сагана вопросов – есть ли жизнь еще где-то во Вселенной? Тут снова сходятся основные темы книги: астрономия, история цивилизации, глобальные проблемы. Ответ могут дать только исследования космоса. Сейчас мы, кажется, как никогда близки к возможному открытию следов существования жизни на экзопланетах (по анализу их атмосфер) или на телах Солнечной системы (благодаря работе межпланетных станций). Уже нынешнее и следующие поколения астрономических инструментов (телескоп «Джеймс Уэбб», успешно выведенный на орбиту в 2021 г., а также новые 30- и 40-метровые наземные телескопы, космический телескоп «Нэнси Грейс Роман» и спутник «Ариэль», которые заработают еще до 2030 г.) имеют неплохие шансы не только расширить наши знания об экзопланетах, но и сообщить нам, что земная жизнь не уникальна. А уж к середине этого века их преемники наверняка покажут нам множество обитаемых миров.

Но человеку хотелось бы найти не просто следы хоть какой-то жизни, а жизнь разумную. С этим сложнее. Научные дискуссии на эту тему начались в конце 1950-х – начале 1960-х гг. Быстро было осуществлено несколько проектов по поиску искусственных сигналов из космоса. Однако первый энтузиазм схлынул уже к моменту написания книги «Космос». В нашей стране это можно было понять, например, из пятого издания выдающейся книги Иосифа Самуиловича Шкловского «Вселенная. Жизнь. Разум», которое также вышло в 1980 г. (кстати, в 1966 г. книга Шкловского трудами Карла Сагана была издана на английском языке с существенными дополнениями самого Сагана).

Космос молчит, что нашло свое отражение в знаменитом парадоксе Ферми «А где же все?». Этому факту было предложено множество вариантов объяснения. В конце 1970-х – начале 1980-х гг. все более популярной становилась гипотеза о том, что по мере технического развития цивилизация если и не убивает сама себя, то, по крайней мере, отбрасывает себя назад в развитии или из-за глобальной войны с применением оружия массового поражения, или из-за техногенной экологической катастрофы. Насколько это вероятно (или даже неизбежно)? Неужели над любым биологическим видом, подобным человеческому, тяготеет «проклятие», приводящее его в пропасть? Это было (да и остается) предметом бурных споров социологов, антропологов, историков…

И тут мы приходим к желанию лучше понять историю нашего развития, чтобы рассуждать о судьбе других цивилизаций. Кому-то наше прошлое видится как череда войн, и только оружие становится все более мощным, достигая во второй половине XX в. критического уровня, позволяющего уничтожить практически все высшие формы жизни одним махом. Кто-то воспринимает историю как последовательность социальных изменений, в результате которой мы уже пришли к ситуации, когда в большинстве стран мира (и практически во всех процветающих государствах) установлена демократия. Другие замечают прежде всего научно-технический прогресс, определяющий даже быт практически каждого человека. В своей книге Саган в той или иной мере объединяет эти взгляды, стараясь продемонстрировать, как разные грани развития человечества связаны с развитием наших знаний о мире, в конце концов меняющих нашу жизнь.

Жизнь – удивительный феномен. Она поражает в самых разных своих проявлениях, от поведения планктона или слизевиков до создания «В поисках утраченного времени» или общей теории относительности. Пока мы знаем единственный пример биосферы – земную. И единственный пример цивилизации – земной. На нас лежит ответственность за их сохранение, поскольку мы сами придумали средства, которые могут их разрушить (по крайней мере, в современном виде). Это один из лейтмотивов книги «Космос», и, возможно, к этому сводится ее главный посыл, обращенный ко всему миру.

* * *

У разных эпох были свои знаковые книги (а потом, видимо, телепрограммы, а еще позже – интернет-проекты), с которых могло начаться увлечение наукой или просто знакомство с миром удивительных открытий и странных людей, их совершающих. И это вовсе не обязательно научпоп в обычном понимании слова (как, например, крайне популярные в прошлом у нас в стране книги Перельмана). Это могут быть романы Жюля Верна, или сериалы «Звездный путь» и «Теория Большого взрыва», или «Фиксики». Тринадцать серий созданного Карлом Саганом телепроекта «Космос», ставшего основой книги, которую вы держите в руках, – из этой же когорты. Один известный американский астрофизик на мой вопрос о том, как он заинтересовался наукой, ответил: «Сериал "Космос" изменил мою жизнь». Да и Шелдон Купер, к слову, начинал с него! В США телепрограмма и книга стали событием национального масштаба, а Карл Саган – одним из самых известных для публики представителем мира науки. Так что у вас в руках книга-событие.

Книга, главным героем которой является человечество во Вселенной. Мы пытаемся понять Вселенную, понять себя, сохранить свой мир и открыть новые миры. Для этого нам понадобится совершенствовать мышление, наращивать знания и прекратить войны.

Сергей Попов,

астрофизик, профессор РАН

Квазар, находящийся внутри гигантской эллиптической галактики, которая доминирует среди других в богатом скоплении галактик.

Художник А. Шеллер

Предисловие от автора

Придет время, когда усердие долгих поколений вытащит в один прекрасный день на свет все то, что скрыто сейчас от нас. Для такого исследования одной жизни недостаточно, даже если вся она будет посвящена небу ‹…› Все это будет разъясняться постепенно в долгой череде преемства. Но придет время, и потомки наши удивятся, что мы не знали столь простых вещей ‹…› многое останется неизвестным для тех, кто будет жить, когда изгладится всякая память о нас. Мир не стоит ломаного гроша, если в нем когда-нибудь не останется ничего непонятного ‹…› секреты открываются не сразу и не всем.

Сенека. О природе. Книга 7. 1 в.

В древние времена традиции и повседневная речь связывали самые обыденные земные дела с величайшими космическими событиями. Пример тому – заклинание против червя, который, как считали ассирийцы в 1000 г. до н. э., вызывает зубную боль. Оно начинается с 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 фиги
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 могли найти подходящего метода. Они представляли себе аккуратный, изящный, маленький мир, где главной силой были боги, такие как Ану, Эа или Шамаш¹. 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 в стороне от Космоса². Он кажется далеким и чуждым повседневных дел. 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 г. 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 мира³. Были получены впечатляющие результаты, более полно описанные в главе V. Историческое значение миссии совершенно очевидно. Однако 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. Людям не нравится 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 Джентри Ли⁴, 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» (KCET), осуществляющей кабельное вещание в Лос-Анджелесе. В конце концов мы договорились создать телевизионный сериал из 13 выпусков, в основном посвященный астрономии, но затрагивающий широкий круг гуманитарных проблем. Он был адресован неподготовленной аудитории и требовал великолепного визуального ряда и музыкального оформления, чтобы захватывать сердца так же, как и умы. Мы договорились со страховщиками, наняли исполнительного продюсера и оказались втянуты в трехлетний проект под названием «Космос». На момент написания этих строк его мировая аудитория оценивается в 140 млн человек, или 3 % всего населения планеты Земля. Сериал 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 выпусках. Некоторые из поднятых в ней вопросов вообще не затрагивались в телеверсии, и наоборот. Например, вы не найдете здесь описания космического календаря, ставшего знаковой частью сериала. Отчасти оно опущено потому, что космический календарь обсуждается в другой моей книге – «Драконы Эдема». По сходной причине я не рассказываю подробно о жизни Роберта Годдарда⁵, которому посвящена глава в моей 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, ферментов 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 съемки телесериала 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», нас 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 острове Самос, 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 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 идеи⁶. 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. Но в первую очередь я хочу выразить свою признательность Джентри Ли и всем, кто работал над производством сериала «Космос», администрации KCET, а также гарантам и сопродюсерам 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 NASA, Лаборатории реактивного движения и группы по обработке изображений проекта «Вояджер».

Я в огромном долгу перед моими соавторами по телевизионному сериалу «Космос» Энн Друян⁷ и Стивеном Сотером⁸. Ими сделано очень многое для развития основных идей, их взаимосвязей и общей 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 сценариев, которые во многих отношениях повлияли на содержание этой книги.

Итака и Лос-Анджелес

Май 1980

Небольшое скопление, включающее спиральную и эллиптическую галактики.

Художник А. Шеллер

Глава 1
На берегу космического океана

Вот имена первых людей, которые были сотворены и созданы: первый человек был Балам-Кице, второй – Балам-Акаб, третий – Махукутах, а четвертый был Ики-Балам. ‹…› Они были наделены проницательностью ‹…› они преуспевали в знании всего, что имеется на свете. Когда они смотрели вокруг, они сразу же видели и созерцали от верха до низа свод небес и внутренность земли. ‹…› Но Создательница и Творец [сказали]: «Они знают все… Что же мы будем делать с ними теперь? Пусть их зрение достигает только того, что близко; пусть они видят лишь немногое на лице земли! ‹…› Разве они должны быть равными нам, своим творцам, кто может видеть далеко, кто знает все и видит все?»

Пополь-Вух⁹. Священные письмена майя.

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

Книга Иова [38:18–19]

…Владение землями не даст мне никакого преимущества. В пространстве Вселенная объемлет и поглощает меня, малую точку; мыслью я ее объемлю.

Блез Паскаль. Мысли¹⁰

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.

Более крупное скопление, включающее неправильную галактику (справа внизу).

Художники А. Шеллер и Р. Стернбах

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.

Редкая кольцеобразная галактика, одна из звезд которой взорвалась как сверхновая и сияет голубым светом.

Художник А. Шеллер

Взрывающаяся радиогалактика с двумя симметричными выбросами – джетами.

Художник А. Шеллер

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 длины, как метры и километры. Вместо этого мы измеряем расстояния скоростью света. За одну секунду луч света проходит 300 000 км, 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 10 трлн км мирового пространства. Единица длины, равная пути, который свет проходит за год, называется световым годом. Ею измеряют не время, но расстояния – гигантские расстояния.

Крупномасштабная текстура Космоса: небольшой фрагмент карты, охватывающей миллионы ярчайших галактик на расстоянии до миллиарда световых лет от Земли. Каждый маленький квадратик – это галактика, содержащая миллиарды звезд. Карта построена по результатам телескопического обзора, который Дональд Шейн и Карл Виртанен из Ликской обсерватории Калифорнийского университета составляли 12 лет.

Дональд Шейн и Карл Виртанен, Ликская обсерватория Калифорнийского университета. Любезно предоставлено Стюартом Брэндом

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, места, настолько странного и пустынного, 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 триллионов¹¹ (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 дрейфуют среди величественной темноты Космоса. Перед нами Космос в самом крупном из известных масштабов. Мы в царстве туманностей, в 8 млрд световых лет от Земли, на полпути к границам известной 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 планеты, 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.

Спиральная галактика с перемычкой, своим названием она обязана перемычке из звезд и пыли, которая проходит через ее ядро.

Художник Дж. Ломберг

Типичная спиральная галактика.

Художник Дж. Ломберг

Существует несколько сотен миллиардов (10¹¹) галактик, каждая из которых состоит в среднем из 100 млрд звезд. Во всех галактиках вместе взятых планет, по-видимому, примерно столько же, сколько звезд: 10¹¹ × 10¹¹ = 10²², 10 млрд трлн¹². 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 8 млрд 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 лишь крохотная каменно-металлическая песчинка, слабо отблескивающая отраженным солнечным светом, и на таком расстоянии она наверняка потеряется из виду.

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 20 галактик¹³. 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 спутника¹⁴ – 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 2 млн 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 40 000 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 рукава¹⁵.

Млечный Путь, видимый из точки, немного приподнятой над плоскостью его спиральных рукавов (их голубой цвет объясняется наличием горячих молодых звезд). Вдали видно ядро галактики, состоящее из более старых красноватых звезд.

Художник Дж. Ломберг

Даже между спиральными рукавами нас сопровождает захватывающее зрелище – это проносящиеся мимо звезды, нескончаемый сияющий поток разнообразнейших светил. Некоторые раздуты, как мыльные пузыри, и так огромны, что вместили бы десятки тысяч солнц и триллионы планет. Другие размером с небольшой город и в 100 трлн 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, к гигантским шаровым скоплениям, сверкающим миллионами солнц¹⁶. 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 километров¹⁷. 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 млрд звезд всех типов, движущихся в сложном и строгом танце. Но из всех них жители Земли близко знакомы пока только с одной.

Шаровое звездное скопление, обращающееся вокруг ядра Галактики.

Художник А. Норсиа

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 пришли мы к пониманию Космоса.

Вид с ребра на ядро галактики Млечный Путь.

Художник А. Шеллер

Красный гигант (на переднем плане) и видимый с ребра спиральный рукав галактики (вдали).

Художники Дж. Оллисон и А. Шеллер

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.

Темные пылевые облака и звезды, погруженные в газовые туманности; позади них виден Млечный Путь, повернутый к нам ребром.

Художники Дж. Оллисон и А. Шеллер

Пока же мы входим во двор нашего дома – до Земли остается один световой год. Дальнейшие подступы к Солнцу заполнены гигантскими снежками изо льда, камней и органических молекул, которые составляют огромный сферический рой¹⁸. 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.

Внутри темного пылевого облака начинают разгораться молодые звезды. Вблизи них испаряются ледяные планеты, а газ сдувается прочь подобно кометным хвостам.

Художник А. Шеллер

Мы приближаемся к планетам нашей системы, крупнейшим мирам-пленникам Солнца, которое своим притяжением вынуждает их следовать по круговым орбитам и согревает их своим излучением. Плутон, покрытый метановым льдом¹⁹, и сопровождающий его единственный гигантский спутник Харон освещаются далеким Солнцем, которое выглядит не более чем яркой точкой посреди черного как смоль неба²⁰. 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, расположен 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.

Быстро вращающийся вспыхивающий пульсар в центре остатка сверхновой.

Художник Дж. Оллисон

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 ценен 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.

Туманность: подсвеченное газовое облако, окружающее место взрыва сверхновой.

Хкдожник Дж. Оллисон

Добро пожаловать на планету Земля – мир с голубыми азотными небесами²¹, 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.

Обратная, невидимая с Земли сторона туманности Ориона. Три голубые звезды – это пояс Ориона, привычного нам созвездия земного неба.

Художник Дж. Оллисон

Туманность Ориона вблизи. Под воздействием излучения горячих звезд ее газ светится разными цветами. Часть туманности заслонена поглощающей свет пылью. Туманность Ориона видна с Земли невооруженным глазом.

Художник Дж. Оллисон

Та истина, что Земля – маленький мир, была открыта, как и много других важных истин, в древности на Ближнем Востоке. Произошло это в тот период, который некоторые люди называют III в. до н. э., в крупнейшем культурном центре того времени – египетском городе Александрия. 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 «Освобождения от боли». В его ведении находилась великая Александрийская библиотека. Там он однажды обнаружил старый папирус, из которого вычитал, что на юге, в Сиене, вблизи первого из нильских порогов, в полдень 21 июня вертикальный шест не отбрасывает тени²². 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.

За темной пылевой завесой в туманности Ориона разливается яркий свет горячих молодых звезд.

Художник Дж. Оллисон

Трапеция Ориона – четыре новорожденные звезды в туманности Ориона.

Художник Дж. Оллисон

Плеяды – скопление молодых звезд, недавно покинувших туманности, в которых они родились, с тянущимися за ними облаками подсвеченной пыли.

Художник Дж. Оллисон

Кто-то другой мог бы не обратить внимания на подобное наблюдение. Шесты, тени, отражения в колодцах, положение Солнца – какую ценность имеет все это для повседневной жизни? Но Эратосфен был ученым, и его размышления над простыми вещами изменили наш мир; в каком-то смысле они наш мир создали. 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?

Плутон, покрытый метановой корой, и его спутник Харон.

Художник Дж. Оллисон

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 7 градусов. 7 градусов – это примерно 1/50 от 360 градусов, составляющих полную окружность Земли. Эратосфен выяснил, что расстояние между Александрией и Сиеной составляло около 800 км, наняв человека, который шагами измерил дистанцию. Умножив 800 км на 50, получим 40 000 км – такой должна быть полная длина окружности Земли.

Сатурн.

Модель А. Шеллера, Р. Стернбаха и Дж. Оллисона

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.

Ио, один из крупных спутников Юпитера, самый близкий к нему.

Модель Д. Дэвиса

Средиземноморье в те времена славилось своими мореходами. Александрия была крупнейшим морским портом на планете. Если уж вы узнали, что Земля – сфера 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 Нехо²³ 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.

Гора Олимп на Марсе (высота 30 км, ширина более 500 км).

Модель Д. Дэвиса

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 времен 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?

«Портрет» Солнца.

Художник А. Норсиа

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:

По длине тени в Александрии можно измерить угол А, но согласно элементарной геометрии («если две параллельные прямые пересечены третьей прямой, то внутренние накрест лежащие углы равны») угол B равен углу А. Так что, измерив тень в Александрии, Эратосфен пришел к заключению, что Сиена находится на расстоянии A = B = 7° от полной окружности Земли

…те, кто предпринял кругосветное плавание и затем возвратился назад, не достигнув цели, говорят, что они вернулись не потому, что наткнулись на какой-то материк, который помешал их дальнейшему плаванию, так как море оставалось открытым, но вследствие недостатка съестных припасов и пустынности мест. Эратосфен утверждает, что ‹…› если бы не существовало препятствия в виде огромного пространства Атлантического океана, то можно было бы проплыть из Иберии в Индию ‹…› возможно, что в одном и том же умеренном поясе два обитаемых мира и даже больше. ‹…› 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 миром²⁴.

Человечество отправлялось в полный риска и приключений путь к другим мирам.

Взгляд вверх со дна колодца в древней Сиене (неподалеку от современного Абу-Симбела, в Египте) стал, согласно местному преданию, отправной точкой для исследований Эратосфена, посвященных измерению окружности Земли

Дальнейшее исследование Земли стало начинанием глобального масштаба, включавшим путешествия в Китай и Полинезию. Его кульминацией, безусловно, было 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, «проплыть 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 Университете Саламанки²⁵. 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 развитие технологии, позволившее исследовать и заселить самые отдаленные уголки Земли, теперь дает возможность 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!

(a) Плоская карта Древнего Египта. Когда Солнце находится прямо над головой, вертикальный обелиск не отбрасывает тени ни в Александрии, ни в Сиене

(б) Плоская карта Древнего Египта. Когда Солнце не находится прямо над головой, тень вертикального обелиска имеет одинаковую длину и в Александрии, и в Сиене

(в) Искривленная карта Древнего Египта. В Сиене Солнце может быть прямо над головой, а в Александрии – нет. Соответственно обелиск в Сиене не отбрасывает тень, в Александрии же в это самое время тень отчетливо видна

Именно в Александрии люди на протяжении шести веков, начиная примерно с 300 г. до н. э., 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 и Центральной Африки – все они, за исключением бесчисленных рабов, жили в согласии и взаимном уважении почти все то время, что сохранялось величие Александрии.

Карты мира. Во времена Гомера мир ограничивался Средиземноморьем и считалось, что со всех сторон он окружен океаном. Эратосфен и Птолемей значительно усовершенствовали эту картину. В XI в. эти древние географические представления сохранялись арабами (которые дополнили их сведениями о Китае), однако были практически полностью утрачены европейцами, которые представляли себе Землю плоской, с центром в Иерусалиме. Последняя карта, составленная до открытия Америки (показан контур), была нарисована флорентийским астрономом Тосканелли. Вероятно, Колумб брал эту карту в свою первую экспедицию. Название «Америка», в память о друге Колумба Америго Веспуччи, было предложено в книге Вальдземюллера «Введение в космографию» (1507).

Публикуется с разрешения «Шотландского географического журнала» (Scottish Geographical Magazine)

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 30-метровой ширины, величественные изваяния и архитектурные сооружения, монументальная гробница Александра и одно из семи чудес света – гигантский Фаросский маяк.

Маршруты некоторых важнейших исследовательских экспедиций

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 Серапеума²⁶, 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.

Серапис – один из богов эллинистического мира. Культ Сераписа был введен в Египте Птолемеем I в III в. до н. э. Серапис сидит на троне, у его ног – Цербер, трехглавый пес преисподней

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 сечений²⁷: 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 страхует 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.

Александр Македонский в облачении фараона. В таком одеянии его могли видеть в Александрийской библиотеке

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, имелись 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.

Так могли выглядеть утраченные книги Аристарха на полках Александрийской библиотеки

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 2000 лет, пока истинность их не была вновь доказана. Если горечь от утраты Аристархова труда умножить в 100 000 раз, только тогда мы постигнем величие классической цивилизации и трагедию ее гибели.

Большой зал Александрийской библиотеки в Египте. Реконструкция на основе научных данных

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. 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 15 или 20 млрд лет²⁸. 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 однородная расширяющаяся плазма, заполняющая все пространство. Этот переход от хаоса Большого взрыва к Космосу, который мы начинаем познавать, – самая невероятная трансформация материи и энергии, какую только нам посчастливилось наблюдать. 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.

Жизнь на Земле. Макрофотография клеща с пыльцой розы гибискус, сделанная сканирующим электронным микроскопом.

С разрешения Ж.-П. Ревеля, Калифорнийский технологический институт

Глава 2
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.

Чарльз Дарвин. Происхождение видов. 1859²⁹

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 Хаггинс³⁰. 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?

Темные облака межзвездной пыли. Такие газопылевые комплексы содержат простые органические молекулы; отдельные частицы пыли могут состоять, в числе прочего, из органических соединений.

Художник А. Шеллер

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 жизнь с неизбежностью возникает и развивается, если ей на это отпущено достаточно времени. На некоторых из миллиардов планет 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 появление разума и 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.

Японский самурай в доспехах. Для японской литературы «Повесть о доме Тайра» имеет такое же значение, как «Илиада» для западной.

С разрешения Ч.-Ч. Ли

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, с миллиардами разных голосов, исполняющих музыку жизни в Галактике?

Позвольте мне рассказать об одной лишь маленькой фразе из земной музыки жизни. В 1185 г. 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, Гэндзи³¹. Каждый клан предъявлял наследственные права на императорский престол. Решающее сражение состоялось 24 апреля 1185 г. на Внутреннем Японском море, вблизи местечка Данноура³². 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. Бабка императора, Ниидоно, не могла допустить, чтобы ее и Антоку захватили враги. Случившееся дальше описывает эпос «Повесть о Доме Тайра» («Хэйкэ-моногатари»):

Краб Хэйкэ из японского Внутреннего моря.

Lonmelo/Flickr

Императору Антоку исполнилось восемь лет, но на вид он казался гораздо старше. Черные прекрасные волосы ниспадали у него ниже плеч. Он был так хорош собой, что, казалось, красота его, как сияние, озаряет все вокруг.

– Куда ты ведешь меня? – удивленно спросил он, и Ниидоно, утерев слезы, отвечала юному государю:

– ‹…› я отведу вас в прекрасный край, что зовется Чистой землей, обителью райской, где вечно царит великая радость! – так говорила она, а сама заливалась слезами.

Государь, в переливчато-зеленой одежде, с разделенными на прямой ряд, завязанными на ушах волосами, обливаясь слезами, сложил вместе прелестные маленькие ладони, поклонился сперва восходу, простился с храмом богини в Исэ, потом, обратившись к закату, прочел молитву, и тогда Ниидоно, стараясь его утешить, сказала:

– Там, на дне, под волнами, мы найдем другую столицу! – и вместе с государем погрузилась в морскую пучину³³.

Боевой флот Хэйкэ был полностью уничтожен. Из всего клана выжили только 43 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 Данноура. 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 Данноура.

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 Данноура 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. 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 доказывается как метаморфозами, происшедшими со скотом и овощами за короткий срок владычества человека на Земле, так и остатками ископаемых животных. Летопись окаменелостей неоспоримо свидетельствует о созданиях, некогда во множестве обитавших на нашей планете, но теперь полностью исчезнувших³⁴. 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 в., сахарная свекла – в XIX в.; а норка в наши дни еще остается на самой начальной стадии одомашнивания. Менее чем за 10 000 лет одомашнивание увеличило настриг шерсти от одной овцы с одного килограмма до 10–20, причем волокна стали тоньше и однороднее; надой молока от одной коровы в период лактации увеличился с нескольких сотен до миллиона кубических сантиметров³⁵. 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 Чарльза Дарвина и Альфреда Рассела Уоллеса. Больше века назад они обратили внимание, 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 – передаются по наследству. 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 вид³⁶.

В книге «Происхождение видов» Дарвин пишет:

Изменчивость не вызывается самим человеком; он только бессознательно подвергает органические существа новым жизненным условиям, и тогда природа действует на их организацию и вынуждает их варьировать. Но человек может отбирать и действительно отбирает вариации, доставляемые ему природой, и, таким образом, кумулирует их в любом желательном направлении. Он, таким образом, адаптирует животных и растения к своим потребностям или прихотям. Он может достигать этого методически или бессознательно, сохраняя особей, наиболее ему полезных или приятных, без всякого намерения изменить породу ‹…› Нет никакого основания, чтобы принципы, которые действовали столь эффективно при доместикации, не могли бы действовать в естественных условиях ‹…› Рождается более особей, чем может выжить ‹…› Самое слабое преимущество некоторых особей, обнаруживающееся в известном возрасте или в известное время года, над теми, с кем они конкурируют, или хотя бы в ничтожной степени делающее их более приспособленными к окружающим физическим условиям, может со временем нарушить равновесие³⁷.

Гексли, самый активный защитник и популяризатор эволюции в XIX в., 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 такой 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 творение. 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, мне посчастливилось работать в лаборатории Г. Дж. Мёллера³⁸, 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 эонах. Что может значить срок в 70 млн лет для существ, чья жизнь в миллион раз короче? Мы подобны бабочкам-поденкам, 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 белков или физиология мозга, история развития земной жизни уникальна для нашей Галактики. Земля сконденсировалась из межзвездных газа и пыли примерно 4,6 млрд лет назад. Древнейшие окаменелости говорят нам, что уже вскоре после этого, где-то около 4 млрд лет назад, в первобытных океанах зародилась жизнь³⁹. 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 Земле⁴⁰. 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 белков. 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, размер которых составляет одну 10-миллионную 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. Клетки в капле крови содержат 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 3 млрд 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 2 млрд лет назад⁴¹. 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 вымерли⁴². И это относится не только к микробам, жившим 2 млрд лет назад. Мы, люди, тоже испытываем тягу к обмену сегментами своих ДНК.

Окаменелые трилобиты.

Слева: три слепых экземпляра, которым полмиллиарда лет.

В центре и справа: более высокоразвитые особи с прекрасно сохранившимися глазами. Появление трилобитов – одно из следствий кембрийского взрыва.

Ил. из книги «Трилобиты» Р. Леви-Сетти.

© University of Chicago, 1975

Около 1 млрд лет назад⁴³ 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 % земной атмосферы имеет биологическое происхождение. Наше небо было создано жизнью.

Из 4 млрд лет, прошедших от зарождения жизни, бо́льшую часть времени доминирующими организмами были микроскопические синезеленые водоросли, которые покрывали и заполняли океаны. Затем, около 600 млн 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 3 млрд 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 млн 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 различать поляризацию света. Однако в наши дни живых трилобитов больше нет; вот уже 200 млн 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.

Дерево и человек – близкие родственники.

Фото Б. Рэя

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 дают ископаемых остатков. 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 10 млн 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 млн км от нас.

Макрофотография клеток крови человека. Клетки, напоминающие пончики, – это красные кровяные тельца (эритроциты), переносящие кислород. Более крупные комки – белые кровяные тельца, которые уничтожают чужеродные микроорганизмы.

Публикуется с разрешения Д. Голди, Калифорнийский университет, Лос-Анджелес

Известны десятки миллиардов типов органических молекул. Но лишь около 50 типов 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 – белках, 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 белки, некоторые в состоянии бешеной активности, другие – в ожидании чего-то. Самые важные белки – ферменты. Эти молекулы управляют химическими реакциями в клетке. Ферменты 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 ферменты 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.

Электронные микрофотографии клеток крови человека (с последовательным увеличением). На верхнем снимке большинство клеток – красные кровяные тельца. Клетка, которая занимает весь нижний снимок, это B-лимфоцит, внутрь которого мы заглянем на следующей странице. Его диаметр – около одной десятитысячной сантиметра.

С разрешения Ж.-П. Ревеля, Калифорнийский технологический институт

Проникнув сквозь пору 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 4 млрд 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.

Путешествие внутрь живой клетки. Лимфоцит типичного представителя земных высших организмов – человека. В поперечнике клетка имеет около 100 микрометров (мкм) (= 0,1 мм – размер наименьшего объекта, который человек может различить невооруженным глазом). Пройдя через клеточную мембрану толщиной 0,01 мкм, мы попадаем в ее липкое продолжение (а), называемое эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), который играет важную роль в строении клетки. Внутри цитоплазмы (б) видны многочисленные рибосомы (например, группа из пяти темных глобул). Некоторые из них прикреплены к белкам или матричным РНК, несущим информацию от ДНК, находящихся в ядре клетки. Поперечник рибосом составляет около 0,02 мкм. В направлении ядра уходят тонкие канальцы (светло-голубые, на заднем плане). Вытянутые, как сардельки, митохондрии (б, в) обеспечивают клетку энергией. Их толщина около 1 мкм, длина около 10 мкм. У них есть своя собственная ДНК. Возможно, когда-то их предки были самостоятельными микробами. ЭР соединяется с ядром (в, г). Нырнув в туннелеобразную нору (диаметром 0,05 мкм) ядерной мембраны (д), мы попадаем в ядро клетки (е), заполненное нитями ДНК, напоминающими «взрыв на макаронной фабрике». Пять полных витков спирали ДНК (ж) соответствуют примерно 3000 атомов. Человеческий геном содержит порядка трехсот миллионов таких витков и двухсот миллиардов атомов, что сравнимо с числом звезд в типичной галактике. Один виток спирали изображен на рисунке (з). Две зеленые нити образуют каркас молекулы, состоящий из чередующихся сахаров и фосфатов. Желтым, красным и коричневым показаны содержащие азот нуклеотидные основания, которые образуют связи, или «ступеньки», между двумя спиралями. (Они представлены молекулами аденина, тимина, гуанина и цитозина. Аденин соединяется только с тимином, гуанин – только с цитозином.) Язык жизни складывается из последовательностей нуклеотидных оснований. Отдельные шарики на этой модели соответствуют атомам водорода (самые маленькие), углерода, азота, кислорода и фосфора. Энзим хеликаза (и, голубой), расплетающий ДНК, управляет разрывом химических связей между соответствующими парами нуклеотидных оснований, подготавливая ДНК к репродукции: молекула энзима ДНК-полимеразы (к, голубая) руководит присоединением окружающих строительных блоков к одной из нитей ДНК. Каждая нить в исходной двойной спирали воспроизводит другую в процессе саморепликации ДНК. Когда появившийся нуклеотид не подходит партнеру, ДНК-полимераза удаляет его (эту деятельность молекулярные биологи называют коррекцией ДНК). Редкие ошибки коррекции порождают мутации: генетические инструкции изменяются. Типичная человеческая ДНК-полимераза добавляет несколько десятков нуклеотидов в секунду. В процессе репликации над каждой ДНК может трудиться десять тысяч молекул ДНК-полимеразы. Столь тонкая молекулярная машина существует в каждом дереве, животном и микроорганизме на Земле.

Художники (а–е) Ф. Армитидж, Дж. Оллисон и А. Шеллер.

Компьютерная графика (ж–к) Дж. Блинна и П. Коула, Лаборатория реактивного движения. Все цвета искусственные

ДНК представляет собой двойную спираль, две перекрученные нити, напоминающие спиральную веревочную лестницу. В ходе воспроизведения нити разделяются при помощи специального раскручивающего фермента, а затем каждая нить синтезирует идентичную копию из строительных блоков – нуклеотидов, плавающих вокруг в вязкой жидкости клеточного ядра. Когда процесс раскручивания запущен, замечательный фермент, называемый ДНК-полимеразой, следит за тем, чтобы копирование протекало с почти идеальной точностью. Если случается ошибка, специальные ферменты вырезают дефект и заменяют ошибочный нуклеотид правильным. Эти ферменты – 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 фермента. 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 белков, 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 перспектива⁴⁴.

Эволюция совершается через мутации и отбор. Мутации могут происходить в ходе репликации ДНК, когда фермент 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 4 млрд 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 примеры адаптации.

Изменение в отдельном нуклеотиде ДНК приводит к изменению одной аминокислоты в белке, 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 10 млрд, составляющих ДНК типичной человеческой клетки⁴⁵. 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 белки в роли ферментов. Но самое главное, для перевода информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, в информацию белков используется одна и та же кодовая книга, общая практически для всех живых созданий на планете⁴⁶. Обычно это молекулярное единство объясняют тем, что все мы – деревья и люди, морской черт (удильщик) и плесневый 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 10 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 белков и нуклеиновых кислот. Оказалось, что получить материал, из которого построена жизнь, очень легко.

Синтез органического вещества в Лаборатории планетарных исследований Корнеллского университета. На прозрачную смесь газов – метана, аммиака, сероводорода – и воды, помещенную в стеклянный сосуд (вверху), воздействовали электрическими разрядами. Через несколько часов внутренняя поверхность сосуда (внизу) покрывалась смесью разнообразнейших органических молекул, связанных с процессами происхождения жизни.

С разрешения Б. Хара

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 молекулы⁴⁷.

Используя только наиболее широко распространенные на древней Земле газы и практически любой источник энергии, способный разрушать химические связи, мы смогли получить основные строительные блоки жизни⁴⁸. 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 белки, 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 белки. Некоторые из них могли, хотя и очень слабо, влиять на полезные химические реакции, подобно тому как это делают ферменты. Нуклеотиды составляли нити нуклеиновой кислоты длиной в десятки блоков. При благоприятных условиях в лабораторной пробирке короткая молекула нуклеиновой кислоты может синтезировать идентичную себе копию⁴⁹.

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 произошли, вероятно, от более сложных, а не 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 белковую 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 плевропневмониеподобные организмы и близкие к ним. Они состоят примерно из 50 млн атомов⁵⁰. 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 в.⁵¹ Многое еще предстоит понять о происхождении жизни, и в том числе – о возникновении генетического кода. Однако мы проводим подобные эксперименты всего лишь около трех десятилетий⁵². У природы была фора в 4 млрд лет. Во всяком случае мы продвигаемся довольно неплохо.

Инопланетянин в представлении фантаста Э. Картье. Сравните его с электронной микрофотографией земного клеща в начале этой главы.

Библиотека иллюстраций Hamlyn Group

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. Солпитером⁵³ 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.

Такими представляют себе инопланетян писатели-фантасты

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. Однако можно также стать и флоатером (от англ. float – плавать. – Прим. 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 молекулами или 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. Хантеры⁵⁴ – 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 очарованием⁵⁵. 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.

Хантеры и флоатеры – воображаемые, но возможные формы жизни в атмосферах планет, подобных Юпитеру. Характер облаков в основном был взят из наблюдений атмосферы Юпитера, проведенных «Вояджером». Кристаллы льда в верхних слоях атмосферы приводят к возникновению гало вокруг Солнца. Фрагменты первой большой картины: (a) стадо флоатеров поднимается в восходящем потоке над ураганом; (б) флоатеры летят через разрыв в облаках; (в) флоатеры в аммиачных перистых облаках; (г, д) флоатеры крупным планом, маскирующиеся под фактуру облаков для совместной защиты от хантеров; (е) хантер в атакующей конфигурации; (ж) стая маскирующихся флоатеров на большой высоте.

Художник А. Шеллер

Декоративный элемент вычислительного приспособления из бумаги для определения размеров земной тени на Луне во время лунного затмения. Отпечатано в 1540 г., до публикации книги Коперника и за 31 год до рождения Кеплера.

Из «Императорского Астрономикона» Петера Апиана, Ингольштадт, Германия

Глава 3
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 (знакам зодиака). И те двенадцать созвездий, как сказано в Авесте, (являются) двенадцатью спахбедами, что на стороне Ормазда [света. – Прим. пер.], а те семь планет – семью спахбедами, что на стороне Ахримана [тьмы. – Прим. пер.]. 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 книга⁵⁶

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. Сказать, что каждый род вещей наделен особым скрытым качеством, при помощи которого он действует и производит явные эффекты, – значит ничего не сказать. Но вывести два или три общих начала движения из явлений и после этого изложить, каким образом свойства и действия всех телесных вещей вытекают из этих явных начал, – было бы очень важным шагом.

Исаак Ньютон. Оптика⁵⁷

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 столь велико, а сокровища, сокрытые в небесах, столь богаты, что люди никогда не будут испытывать недостатка в свежей пище для ума.

Иоганн Кеплер. Космографическая тайна

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.

Это созвездие в Северной Америке называют Большим Ковшом, во Франции – Кастрюлей

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.

Та же группа из семи звезд (соединенных красными линиями) в Англии называется Плугом

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 корабля⁵⁸. Если бы созвездиям давали имена в ХХ в., 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.

В Китае ее воспринимали как созвездие Небесного Чиновника, сидящего на облаке и сопровождаемого в своем круговом движении вокруг Северного полюса на небе вечно на что-то надеющимися просителями

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.

В средневековой Европе в тех же звездах видели Повозку

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. Порядок, предсказуемость и постоянство царят среди звезд. 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.

Древние греки и индейцы считали эти звезды хвостом Большой Медведицы – Ursa Major

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: 28 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.

Более обширную группу звезд, включающую Большой Ковш, древние египтяне объединяли в странную процессию из быка, человека или бога и гиппопотама с крокодилом на спине.

Рисунки анимированы и сфотографированы Дж. Краяновски

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 луча ложатся точно по бокам спирали – это уникальный пример использования полуденного солнца для чтения небесного календаря.

Каса-Бонита, «многоквартирный дом» племени анасази, состоял из 800 помещений. XI в.

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.

Каса-Ринканьяда, храм анасази, почти точно сориентированный в направлении восток–запад

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.

Внутри Каса-Ринканьяда видны шесть высоких ниш и две – пониже

В Каса-Ринканьяда солнечный свет, проходящий через окно на восходе 21 июня, освещает нишу

Веками люди перенимали опыт предков. Чем точнее знаешь положения и движения 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 менструальный⁵⁹ 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 Западе⁶⁰ 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?»

Отметка солнцестояния, сохранившаяся с 1000 г.

Фото Б. Рэя

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.

«Медицинское колесо» в канадской провинции Саскачеван, сооруженное ок. 600 г. до н. э. Это старейшая астрономическая обсерватория в обеих Америках, ее диаметр 8 м. Пирамида слева предназначена для наблюдения восхода в день летнего солнцестояния.

Фото д-ра Дж. Эдди

Попятное движение на многомесячном пути планеты Марс среди созвездий

Видимое движение нескольких планет на одном участке неба на протяжении месяцев

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 schlemazl, которым говорящие на языке идиш называют фатально невезучего субъекта, тоже восходит к вавилонскому астрономическому лексикону. Согласно Плинию, римляне воспринимали слово sideratio как «месть планеты»⁶¹. 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 г. На фоне ужасных потерь от младенческих и детских болезней, а также экзотических хворей вроде «стеснения в легких»⁶² и «королевской пагубы»⁶³ 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 Post и Daily News за 21 сентября 1979 г. Допустим, ваш знак – Весы, то есть вы родились между 23 сентября и 22 октября. Астролог в Post пишет: «Компромисс позволит вам ослабить напряжение»; разумно, быть может, но несколько туманно. В тот же день астролог Daily News 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?

Обложка книги по актуальной статистике Джона Граунта, 1632 г.

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 рождения⁶⁴.

Есть нечто любопытное в государственных флагах. На флаге Соединенных Штатов изображено 50 звезд, на флагах СССР и Израиля – по одной, на флаге Бирмы – 14, 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#59, 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 III тысячелетие до н. э., 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 способом, 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.

Данные о смертности в Лондоне и ее причины. 1632 г.

По Дж. Граунту

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 г.: «На рождение Филои. Десятый год правления императора Антонина⁶⁵, ночь с 15 на 16 месяца фаменос⁶⁶, 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»⁶⁷. 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.

Николай Коперник.

Художник Ж.-Л. Гюанс. © National Geographic Society

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 Птолемея⁶⁸. 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.

Иоганн Кеплер. На стене висит портрет Тихо Браге.

Художник Ж.-Л. Гюанс. © National Geographic Society

Как астроном Птолемей давал имена звездам⁶⁹ 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…»⁷⁰

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 времена⁷¹. 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».

Страница календаря за ноябрь месяц с изображением Стрельца. Из немецкого астрологического манускрипта, ок. 1450 г.

Средневековое обсуждение относительной продолжительности дня и ночи

Геоцентрическая докоперниковская Вселенная христианской Европы. В центре – Земля, разделенная на Небеса (светлые) и Ад (темный). Землю окружают элементы: вода (зеленая), воздух (голубой) и огонь (красный). Далее, в направлении изнутри наружу, следуют сферы, содержащие семь планет, включая Луну и Солнце, а также «Двенадцать чинов блаженных духов», херувимов и серафимов. Из немецкого астрологического манускрипта, ок. 1450 г.

Знаки зодиака с Солнцем и Луной в центре. По углам изображены четыре ветра. Цвета соотносятся с четырьмя элементами: землей (коричневый), воздухом (синий), водой (зеленый) и огнем (красный). Из немецкого астрологического манускрипта, ок. 1450 г.

Номограммы с четырьмя подвижными дисками для предсказания солнечных и лунных затмений. И «Императорского Астрономикона» Петера Апиана, 1540 г.

Слева: номограмма для определения моментов времени, когда Луна образует определенные конфигурации с планетами. Жемчужина, которую присоединяли к нити, должна была служить указателем. Из «Императорского Астрономикона» Петера Апиана, 1540 г.

Справа: «страница планеты» для Меркурия, который изображен темно-синим круглым символом. Меркурий окружают различные созвездия (Кассиопея находится прямо под ним, Орион, убивающий зверя, – справа от нее), а на земле изображены различные виды деятельности, которые, как верили астрологи, управляются планетами. Из немецкого астрологического манускрипта, ок. 1450 г.

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.

В геоцентрической системе Птолемея малая сфера, называемая эпициклом и несущая планету, крутится, будучи прикреплена к большой вращающейся сфере, и обеспечивает видимое попятное движение планеты относительно далеких звезд

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 г. 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 сфер⁷². Однако она раздражала очень многих. В 1616 г. католическая церковь внесла работу Коперника в список книг, запрещенных «вплоть до исправления» местным церковным цензором, где она значилась до 1835 г.⁷³ 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.

В системе Коперника Земля и другие планеты движутся по круговым орбитам вокруг Солнца. Когда Земля обгоняет Марс, последний выглядит движущимся назад на фоне далеких звезд

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 г. и еще ребенком был отправлен в протестантскую семинарию провинциального города Маульбронн учиться на священника. 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 два одиноких 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 промысел… 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 г. 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».

Пять правильных Пифагоровых (или Платоновых) тел

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 12 или не 100? 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»⁷⁴. 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 опытом. 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.

Кеплеровская космографическая тайна. Сферы шести планет, описанные вокруг пяти правильных пифагоровых (платоновых) тел, из которых самым внешним является куб

Провинциальный учитель, человек незнатного рода, не известный никому, кроме нескольких математиков, Кеплер колебался, принять ли это приглашение. Но всё решили за него. В 1598 г. 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»⁷⁵. 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 укушу себя за 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 «Тайна Вселенной» будет принята благожелательно. Он мечтал стать сподвижником великого ученого, который еще до изобретения телескопа 35 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 18 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 «Тайна Вселенной» оказалась опровергнута значительно позже, когда были открыты планеты Уран, Нептун и Плутон – ведь не существует других Платоновых тел⁷⁶, 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 «Тайны Вселенной», 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 Галилей⁷⁷. 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 всех полученных ранее. Кеплер, стараясь разобраться в них, работал с неистовой самоотдачей. Каким образом 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 в. до н. э., 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 иное было бы «противно нашему разуму», поскольку «недостойно предполагать что-нибудь подобное в том, что устроено в наилучшем порядке»⁷⁸. 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 1/15 углового размера видимой с Земли полной Луны. 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!»

Первый закон Кеплера: планета (P) движется по эллипсу, в одном из двух фокусов которого находится Солнце (S)

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. При удалении 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.

Второй закон Кеплера: радиус-вектор планеты заметает одинаковые площади за равные промежутки времени. Путь от B до A планета проходит за то же время, что от F до E и от D до С. При этом площади секторов BSA, FSE и DSC равны между собой

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.

Третий закон Кеплера, «гармонический закон», устанавливает точную связь между размером орбиты планеты и периодом ее обращения вокруг Солнца. Закон подтвердился для Урана, Нептуна и Плутона – планет, открытых тогда, когда Кеплера уже давно не было в живых

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? Круговое движение 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 пространство. 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 «Гармония 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: P² = a³, где P соответствует периоду обращения планеты вокруг Солнца, измеряемому в годах, а величина a – 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: a³ = 5×5×5 = 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 любым планетам, астероидам и кометам.

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 копья⁷⁹.

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 гг. 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 курандерос⁸⁰. 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, в котором космические странники 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»⁸¹.)

Луна над Землей: вид вблизи границы атмосферы.

С разрешения NASA

Изобретение телескопа положило начало тому, что Кеплер называл «лунной географией». Во «Сне» 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.

Земля над Луной: увидеть это мечтал Кеплер.

С разрешения NASA

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 есть полноценная атмосфера, океаны и обитатели. 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 орбиты⁸². 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 тем же поколением, которое изобрело телескоп, и занимался этим величайший теоретик своего времени.

Отдельные места «Сна» 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. Для нас ясно, 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 74-летнюю 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 Загане⁸³. Эпитафия, которую он сам себе сочинил, гласила: «Я измерял небеса, теперь я измеряю тени. К небу прикован был разум, к Земле – останки»⁸⁴. 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 36 лет после его смерти в работах Исаака Ньютона. Ньютон явился в этот мир в Рождество 1642 г. 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»⁸⁵ 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 Маймонида⁸⁶. 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 г., в возрасте 20 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:

Исаак Ньютон.

Художник Ж.-Л. Гюанс. © National Geographic Society

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 г., в возрасте 23 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 исчисление, доискивался до первооснов природы света и закладывал фундамент теории всемирного тяготения. В истории физики был еще только один такой год – 1905-й, «чудесный 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 40, 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 силы⁸⁷. 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, тогда еще лишь недавно 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 ньютоновских 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 г. 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 г. 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 55-й год.

На закате жизни основные его интеллектуальные усилия были направлены на калибровку и согласование хронологий древних культур в традициях историков прошлого – Мането, Страбона и Эратосфена. В последней своей работе «Исправленная хронология древних царств», изданной посмертно, Ньютон привел множество астрономических опорных точек для различных исторических событий, реконструировал архитектуру храма Соломона; весьма провокационно заявил, что все созвездия Северного полушария названы в честь персонажей, атрибутов и событий греческого мифа о Ясоне и аргонавтах, и, наконец, на этом основании предположил, что боги всех цивилизаций (за единственным исключением его собственного) были на самом деле древними королями и героями, которых обожествили последующие поколения.

Кеплер и Ньютон олицетворяют собой переломный момент в человеческой истории – открытие того, что вся Природа управляется чрезвычайно простыми математическими законами, что одни и те же законы действуют на Земле и на небе и что существует соответствие между образом нашего мышления и принципами устройства мира. Они безмерно уважали точность эмпирических данных, и их высокоточные предсказания движения планет стали неопровержимым доказательством того, что человек способен постичь Космос до самых глубин. Нашей современной глобальной цивилизацией, нашим видением мира и нашими современными исследованиями Вселенной мы во многом обязаны их озарениям.

Ньютон всегда отстаивал приоритет своих открытий и яростно соперничал с собратьями по цеху. Ему ничего не стоило отложить на десяток-другой лет публикацию открытого им закона обратных квадратов. Но перед лицом величия и загадочности Природы он, подобно Птолемею и Копернику, был радостно возбужден и обезоруживающе скромен. Перед самой смертью он писал: «Я не знаю, кем представляюсь миру; однако сам себе я всегда казался всего лишь мальчиком, играющим на морском берегу, который забавляется, находя то особенно гладкий камешек, то необычно красивую ракушку, в то время как великий океан истины лежит перед ним совершенно неисследованным».

Комета Веста, сфотографированная с Земли в феврале 1976 г. Мартином Гроссманом в Громау, Германия. Ветер из протонов и электронов, летящих от Солнца, уже опустившегося под горизонт, сдувает огромный хвост с ледяного ядра кометы

Глава 4
Небеса и преисподняя

Помню девять миров…

Старшая Эдда. ок. 1260 г.⁸⁸

Я есмь Время – могучий разрушитель миров.

Бхагавадгита [11:32]⁸⁹

Врата рая и ада рядом и неразличимы.

Никос Казандзакис. Последнее искушение Христа

Земля – чудесное и относительно спокойное место. Ход вещей меняется, но медленно. Можно прожить целую жизнь и никогда не столкнуться со стихийным бедствием страшнее урагана. Это делает нас благодушными, расслабленными и беззаботными. Но естественная история непреложно свидетельствует: миры подвергались опустошению. Даже мы, люди, достигли сомнительных технических успехов в деле устройства собственных катастроф, как преднамеренно, так и по небрежности. Ландшафты других планет, где сохранились приметы далекого прошлого, являют нам бесчисленные следы грандиозных катаклизмов. Все дело во временной шкале. Событие, немыслимое на отрезке в сто лет, в течение ста миллионов лет может оказаться неизбежным. Но даже на Земле, даже в нашем столетии случались очень странные природные явления.

Советский геолог Л.А. Кулик (справа) и его помощник в 1930 г. изучают место Тунгусского события 1908 г. в Восточной Сибири. Кулик, одетый в накомарник, настраивает теодолит.

С разрешения Sovfoto

Ранним утром 30 июня 1908 г. в Центральной Сибири через все небо с огромной скоростью пронесся гигантский огненный шар. В том месте, где он коснулся горизонта, произошел невероятной силы взрыв. На площади в 2000 кв. км повалило лес, а вблизи места падения огненная вспышка сожгла тысячи деревьев. Взрыв породил в атмосфере ударную волну, дважды обогнувшую Землю. В течение двух следующих дней в воздухе оставалось столько мелкой пыли, что рассеянный ею свет позволял читать газету на улицах ночного Лондона, за 10 000 км.

Правительство царской России не озаботилось исследованием столь банального события, которое к тому же случилось в далекой Сибири среди темных тунгусов. Лишь через десять лет после революции для анализа почвы и опроса свидетелей была отправлена первая исследовательская партия. Вот некоторые из собранных ею рассказов⁹⁰.

Рано утром, когда все еще спали, сильный толчок подбросил в воздух чум вместе со всеми, кто в нем находился. А как упали на землю, то вся семья была покрыта синяками, а Акулина с Иваном даже сознание потеряли. Когда они пришли в себя, то услышали ужасный шум и увидели, что вокруг них горит лес и большая часть его повалена.

В завтрак я сидел на крыльце дома на фактории Вановаре и лицом был обращен на север. Только я замахнулся топором, чтобы набить обруч на кадушку, как вдруг… небо раздвоилось, и в нем широко и высоко над лесом появился огонь. Вся северная часть неба была покрыта огнем. В этот момент мне стало так горячо, словно на мне загорелась рубашка… Я хотел уж было разорвать и сбросить с себя рубашку, но в этот момент небо захлопнулось, и раздался сильный удар, а меня сбросило на землю сажени на три. В первый момент я лишился чувств, но выбежавшая из избы моя жена ввела меня в избу. После удара пошел такой шум, словно падали камни или стреляли из пушек, и когда я лежал на земле, то прижимал голову, опасаясь, чтобы камни не проломили голову. В момент, когда раскрылось небо, с севера пронесся мимо изб горячий ветер, как из пушки, который оставил на земле следы в виде дорожек…

Когда я сел завтракать около своей сохи, вдруг раздались удары, как бы пушечные выстрелы. Конь упал на колени. С северной стороны над лесом вылетело пламя… Потом вижу – еловый лес пригнуло: ураган, думаю, схватился за соху обеими руками, чтобы не унесло. Ветер был так силен, что снес немного почвы с поверхности земли; а потом этот ураган на Ангаре воду валом погнал: мне все хорошо было видно, так как пашня была на бугре.

Грохот перепугал лошадей настолько, что они пустились вскачь, в панике потянули в разные стороны плуги.

Плотники, работавшие на постройке указанного амбара, после первого и второго ударов в полном недоумении крестились; а когда раздался третий удар, так плотники попадали с риштовок на щепки навзничь. Некоторые были так сильно ошеломлены и перепуганы, что нам… приходилось приводить их в чувство и успокаивать… Все мы… тоже бросили работу и пошли в село… Там на улице собрались целые толпы местных жителей, горячо обсуждавших и на всевозможные лады истолковывающих это необыкновенное явление.

Я был в поле. Только я успел запрячь лошадь в борону и стал привязывать другую, как вдруг услышал как бы несильный выстрел из ружья вправо от себя. Я тотчас же повернулся и увидел летящее как бы воспламененное, вытянутое: лоб шире, к хвосту – уже, цветом как огонь днем (белый), во много раз больше солнца, но много слабее его по яркости, так что на него можно было смотреть. Позади пламени оставалась как бы пыль. Она вилась клубками, а от пламени оставались еще синие полосы… Как только скрылось пламя, послышались звуки сильнее ружейных выстрелов, чувствовалось дрожание земли и слышно было дребезжание стекол в окнах зимовья.

Я мыл шерсть на берегу реки Кана, как вдруг сперва послышался шум, как от крыльев испуганной птицы… и по реке пошла вверх по течению волна вроде зыби. После чего последовал один резкий удар… Удар был настолько силен, что один из рабочих… упал в воду.

Это удивительное событие известно как падение Тунгусского метеорита. Некоторые ученые высказывали догадку, что его причиной послужил кусок антивещества, аннигилировавший при контакте с обычным веществом Земли и породивший вспышку гамма-излучения. Однако отсутствие радиационного заражения на месте падения не позволяет принять такую гипотезу. Другие утверждали, что Землю прошила насквозь маленькая черная дыра – внедрилась в земные толщи в Сибири и вышла наружу с другой стороны планеты. Но записи атмосферных ударных волн не обнаруживают и намека на объект, вылетевший из Северной Атлантики позднее в тот же день. Возможно, это был космический корабль какой-то невообразимо развитой внеземной цивилизации, потерпевший аварию в отдаленном районе неизвестной планеты из-за неустранимых технических проблем. Но на месте падения не найдено никаких следов подобного аппарата. Каждая из этих гипотез уже когда-то высказывалась, причем некоторые – более или менее серьезно. Ни одна из них не имеет под собой убедительных доказательств. Главная особенность тунгусского феномена состоит в том, что и ужасный взрыв, и мощная ударная волна, и гигантский лесной пожар были налицо, но на месте падения не образовалось ударного кратера. Похоже, есть только одно объяснение, не противоречащее фактам: в 1908 г. на Землю упал обломок кометы.

По необозримым межпланетным просторам разбросано множество объектов – каменных, металлических, ледяных; некоторые частично состоят из органических молекул. Есть такие, что размером с пылинку, но бывают неправильной формы обломки величиной с Никарагуа или Бутан. Иногда, совершенно случайно, на их пути оказывается планета. Тунгусский метеорит, вероятно, был порожден ледяным обломком кометы, который в поперечнике достигал примерно сотни метров (размер футбольного поля), весил 1 млн т и двигался со скоростью около 30 км/с.

Уничтоженная тайга. Фотография сделана в пяти километрах от эпицентра спустя 21 год после Тунгусского события. Все деревья повалены в направлении от точки взрыва.

С разрешения Sovfoto

Если такое столкновение произойдет сегодня, то по ошибке, особенно в момент паники, его могут принять за ядерный взрыв. Падение кометы способно вызвать все эффекты, характерные для мегатонного ядерного взрыва, в том числе грибовидное облако, за двумя исключениями: не будет гамма-излучения и радиоактивных осадков. Может ли редкое, но естественное явление – падение крупного кометного обломка – привести к развязыванию ядерной войны? Странный был бы сценарий: небольшая комета падает на Землю, как это случалось и раньше с миллионами других комет, и наша цивилизация немедленно самоуничтожается. Не мешало бы нам побольше узнать о кометах, столкновениях и катастрофах. Вот, например, 22 сентября 1979 г. американский спутник «Вела»⁹¹ зарегистрировал яркую двойную вспышку света где-то на границе Южной Атлантики и западной части Индийского океана. В первую очередь возникло предположение, что это были тайные испытания созданных в ЮАР или в Израиле маломощных ядерных зарядов (килотонны две, примерно в шесть раз меньше, чем у бомбы, сброшенной на Хиросиму). Политические последствия очень серьезно изучались во всем мире. Но что, если эти вспышки вызвало падение небольшого астероида или кометы? Данное объяснение было признано наиболее вероятным, когда воздушная разведка не обнаружила в районе вспышек никаких следов радиоактивности. Вот пример того, как опасно в наш ядерный век не уделять должного внимания ударам из космоса.

Кометы большей частью состоят изо льда – замерзшей воды (Н₂O) с небольшими примесями метана (СН₄) и аммиака (NH₃). Вторгаясь в атмосферу Земли, обломок кометы скромных размеров порождает огромный сияющий болид, способный воспламенять деревья, и мощную ударную волну, которая может повалить лес и регистрируется по всему миру. Однако вовсе не обязательно, что на поверхности образуется крупный кратер. При входе в атмосферу все льды могут растаять. В таком случае отыщется лишь небольшое число фрагментов кометы – скорее всего, только редкие крупицы неледяных составляющих кометного ядра. Советский ученый Е. Соботович обнаружил большое количество микроскопических алмазов, разбросанных на месте падения Тунгусского метеорита. Такие алмазы уже находили прежде в упавших метеоритах, происхождение которых могло быть связано с кометами.

Если в ясную погоду с наступлением темноты внимательно, не отвлекаясь, понаблюдать за небом, то прямо над головой иногда удается заметить короткую вспышку метеора. В некоторые ночи, всегда приходящиеся на одни и те же календарные даты, выпадает шанс полюбоваться метеорным потоком – своеобразным природным фейерверком⁹², небесным шоу. Эти метеоры мельче горчичного зернышка, скорее оседающая пыль, чем падающие звезды. Входя в земную атмосферу, метеорные частицы разогреваются под действием трения, на мгновение ярко вспыхивают и погибают на высоте около 100 км. Метеоры – это остатки разрушившихся комет⁹³. Старые кометы, многократно проходя вблизи Солнца и разогреваясь, подвергаются распаду, испарению и прекращают свое существование. Их остатки рассеиваются вдоль всей кометной орбиты. Там, где эта орбита пересекается с земной, нас поджидает метеорный рой. Какой-то своей частью рой всегда приходится на один и тот же участок земной орбиты, и поэтому метеорный поток каждый год наблюдается в один и тот же день. 30 июня 1908 г. был день метеорного потока Бета-Таурид, связанного с кометой Энке. Возможно, первопричиной Тунгусского феномена послужил обломок именно этой кометы – фрагмент, который оказался значительно крупнее крошечных песчинок, вызывающих безобидные вспышки метеоров.

Фрагмент гобелена из Байё (XI в.), на котором запечатлена комета Галлея в апреле 1066 г. Латинская надпись слева от стилизованного изображения кометы гласит: «Эти люди удивляются звезде». Придворный спешит доложить о событии английскому королю Гарольду II, чье поражение от руки Вильгельма Завоевателя, как многие верили, предвещала комета (обратите внимание на вторгающиеся корабли, изображенные внизу). Гобелен был изготовлен по повелению королевы Матильды, жены Вильгельма

Кометы всегда были источниками страха и суеверного трепета. Их неожиданное появление бросало вызов представлению о неизменном и божественном упорядоченном Космосе. Казалось невероятным, что приковывающая к себе взгляд полоса молочно-белого пламени, которая каждую ночь восходит и заходит вместе со звездами, появилась безо всякой на то причины и не является каким-либо предзнаменованием. Так возникла идея, будто кометы – это предвестницы катастроф, знаки божественного гнева, что они предсказывают смерть правителей и гибель царств. Вавилоняне считали кометы небесными бородами. Греки говорили о струящихся волосах, арабы – о пылающих мечах. Во времена Птолемея кометы были тщательно классифицированы по форме на «лучи», «трубы», «кувшины» и т. п. Птолемей верил, что кометы приносят войны, жаркую погоду и «потрясение устоев». Некоторые средневековые изображения комет похожи на неопознанные летающие распятия. Андреас Целициус, глава лютеранский церкви и епископ Магдебургский, опубликовал в 1578 г. «Теологическую памятку о новой комете», в которой проводилась мысль, будто «густой дым человеческих грехов, зловонный и отвратительный пред ликом Господа, поднимаясь каждый день, каждый час, каждое мгновение, постепенно становится настолько плотным, что образует кометы с вьющимися и заплетающимися волосами, которые в конце концов воспламеняются от огненного гнева Высшего Небесного Судии». На это ему возражали, что, будь кометы дымом грехов, они постоянно пылали бы в небесах.

В своей картине «Поклонение волхвов» (ок. 1304 г.) Джотто изображает Вифлеемскую звезду как комету, не представляющую собой ничего сверхъестественного. Вероятно, прообразом этого изображения послужила для Джотто комета Галлея, появившаяся в 1301 г.

С разрешения SCALA / Editorial Photocolor Archives

Самая древняя запись о появлении кометы Галлея (она же самая древняя запись о кометах) обнаружена в китайской «Книге принца Хуай Наня», сопровождавшего правителя У в военном походе. Это был 1057 г. до н. э. Сближением кометы Галлея с Землей в 66 г., вероятно, можно объяснить упоминание Иосифом Флавием меча, который целый год висел над Иерусалимом⁹⁴. В 1066 г. норманны были свидетелями очередного возвращения кометы Галлея. Поскольку для них это стало предзнаменованием падения некоего королевства, комета в каком-то смысле ускорила вторжение в Англию Вильгельма Завоевателя. Появление кометы отражает своеобразная хроника того времени – гобелен из Байё. В 1301 г. Джотто, один из основоположников современной реалистической живописи, засвидетельствовал другое появление кометы Галлея и запечатлел ее в сцене Рождества Христова. Великая комета 1466 г. – еще один визит кометы Галлея – вызвала панику в христианской Европе; христиане опасались, что Господь, посылающий кометы, может быть на стороне турок, которые недавно захватили Константинополь.

Ацтекский рисунок, на котором изображен наблюдающий за яркой кометой правитель Монтесума. Он разделял широко распространенное суеверие о том, что кометы предвещают катастрофы, впал в глубокую депрессию и тем самым непреднамеренно содействовал испанским завоевателям. Это великолепный пример самосбывающегося пророчества.

Иллюстрация из «Истории Индий Новой Испании» Диего Дурана

Ведущие астрономы XVI–XVII вв. были в восторге от комет, и даже Ньютон не остался к ним равнодушным. Кеплер писал, что кометы носятся по космосу, «как рыбы по морю», но постепенно рассеиваются солнечным светом, поскольку кометные хвосты всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Дэвид Юм, во многих отношениях бескомпромиссный рационалист, по-видимому, в шутку рассуждал о том, что кометы могут быть репродуктивными клетками – яйцами или спермой – планетных систем и что планеты вступают в своего рода межзвездное соитие. Ньютон еще в студенчестве, до изобретения телескопа-рефлектора, провел немало бессонных ночей, пытаясь невооруженным глазом отыскать на небе кометы и так усердствовал, что даже заболел от истощения. Вслед за Тихо Браге и Кеплером Ньютон пришел к выводу, что кометы, видимые с Земли, движутся не в атмосфере нашей планеты, как считал Аристотель и многие другие ученые, но находятся гораздо дальше Луны, хотя и ближе, чем Сатурн. Подобно планетам, кометы излучают отраженный солнечный свет, и «поэтому совершенно заблуждаются те, которые относят кометы в область близ неподвижных звезд, ибо в этом случае они не более освещались бы нашим солнцем, нежели находящиеся в наших областях планеты освещаются неподвижными звездами»⁹⁵. Ньютон показал, что кометы, подобно планетам, движутся по эллипсам: «Кометы составляют род планет, обращающихся вокруг Солнца по весьма эксцентричным эллипсам»⁹⁶. Эта демистификация, выразившаяся в предсказании регулярности кометных орбит, привела к тому, что друг Ньютона, Эдмунд Галлей, рассчитал в 1707 г., что кометы 1531, 1607 и 1682 гг. были явлениями с 76-летним интервалом одной и той же кометы. И Галлей предрек ее возврат в 1758 г. Строго в указанное время комета возникла на небосводе и была, уже после смерти ученого, названа его именем. В истории человечества комета Галлея сыграла интересную роль, и, возможно, она станет первой небесной гостьей, к которой будет запущен космический зонд, во время ее очередного прилета в 1986 г.⁹⁷

Турецкое изображение Великой кометы 1577 г. (сравните со следующим рисунком). Впечатление от появления кометы было настолько сильным, что привело к основанию Стамбульской обсерватории.

С разрешения Библиотеки Стамбульского университета

Современные планетологи иногда утверждают, что столкновения с кометами могли дать существенный вклад в формирование планетных атмосфер. Например, вся вода, обнаруживаемая сегодня в атмосфере Марса, могла бы появиться в результате падения небольшой кометы⁹⁸. Ньютон писал, что вещество, составляющее хвосты комет, рассеивается в межпланетном пространстве и мало-помалу притягивается находящимися поблизости планетами. Он был убежден, что Землей постепенно теряется вода, «поглощаемая растениями и гниением и превращается в сухую землю… количество жидкости, если бы оно не получало восполнения извне, должно бы беспрерывно убывать и наконец исчезнуть»⁹⁹. Похоже, Ньютон считал, что земные океаны имеют кометное происхождение и что жизнь возможна лишь потому, что на планету падает кометное вещество. В своих мистических размышлениях он идет еще дальше: «Кроме того, я подозреваю, что тот газ, который составляет меньшую, но тончайшую и лучшую часть нашего воздуха и который требуется для поддержания жизни во всем живущем, также происходит, главным образом, из комет»¹⁰⁰.

Афиша, напечатанная в Праге Петром Кодициллусом, изображает Великую комету 1577 г., протянувшуюся над Луной и Сатурном, а также художника, который зарисовывает ее при свете фонаря. Вывод Тихо Браге о том, что эта комета находилась дальше Луны, привел к тому, что кометы были исключены из числа земных явлений и совершенно правомерно причислены к небесным.

Центральная библиотека Цюриха

Еще в 1868 г. астроном Уильям Хёггинс¹⁰¹ обнаружил, что некоторые детали в спектре кометы и природного (нефтяного попутного) газа совпадают. Так Хёггинс открыл в составе комет органическое вещество; в последующие годы в кометных хвостах была выявлена цианогруппа CN, состоящая из атомов углерода и азота, молекулярный фрагмент которой служит основой цианидов. Когда в 1910 г. Земля должна была пройти сквозь хвост кометы Галлея, многие люди ударились в панику. Они упускали из виду, что хвост кометы невероятно разрежен и опасность отравления во много раз меньше той, которую уже в 1910 г. создавали промышленные выбросы в крупных городах.

Сильно стилизованное изображение кометы 1556 года над немецким городом, возможно Нюрнбергом.

Центральная библиотека Цюриха

Разъяснения почти никого не успокоили. Вот, например, заголовки из сан-францисской Chronicle от 15 мая 1910 г.: «Кометная газовая камера величиной с дом», «Муж исправляется из-за прилета кометы», «Нью-Йорк чудит из-за кометы». Лос-анджелесская Eхaminer взяла шутливый тон: «Эй! Комета вас еще не нацианидила? ‹…› Все человечество ждет бесплатная газовая камера», «В ожидании "шумного веселья"», «Многие ощущают запах циана», «Жертва залезла на дерево, пробует позвонить на комету». В 1910 г. люди спешили устроить вечеринку, покутить напоследок, пока отравление цианом не привело к концу света. Предприимчивые бизнесмены вразнос торговали противокометными пилюлями и газовыми масками. Последние явились мрачными провозвестниками сражений Первой мировой войны. Недоразумения, связанные с кометами, случаются и в наши дни. В 1957 г. я был аспирантом в Йеркской обсерватории при Чикагском университете. Однажды ночью, оставшись дежурить в одиночестве, я услышал настойчивый телефонный звонок. Голос, выдававший порядочную степень опьянения, произнес в трубке: «Дайте мне потолковать с аштро́номом!» – «Чем могу быть полезен?» – «Да у нас тут, в Уилметте, в саду вечеринка, а в небе какая-то штуковина висит. И забавно, если прямо глядеть – исчезает. А если не смотришь – снова появляется». Наиболее чувствительная часть сетчатки находится в стороне от центра поля зрения. Тусклую звезду или другой объект можно заметить, немного отведя взгляд. Я знал, что на небе в то время была едва различимая невооруженным глазом комета Аренда – Ролана, которую недавно открыли. Поэтому я сообщил, что, вероятно, он видит комету. Последовала продолжительная пауза, а затем вопрос: «Чё еще за комета?» «Комета, – ответил я, – это такой снежный шар поперечником в одну милю». И вновь повисла пауза, еще более долгая, и на том конце потребовали: «Дай-ка мне поговорить с настоящим аштрономом!» Интересно, каких привидений будут страшиться политические лидеры, когда в 1986 г. комета Галлея появится вновь, какие еще глупости выплеснутся на нас?¹⁰²