Докинз Ричард

Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Магия имеет различные формы. Сверхъестественную магию наши предки использовали для того, что — бы объяснить мир, прежде чем они разработали научный метод. Древние египтяне объясняли ночь, предполагая, что богиня Нут проглатывала солнце. Викинги верили, что радуга — мост на землю для богов. Японцы имели обыкновение объяснять землетрясения заколдованным гигантским сомом, который несёт мир на своей спине — землетрясения происходят каждый раз, когда он щёлкает своим хвостом. Это волшебные, удивительные сказки. Но есть другой вид магии и он заключается в радости открытия реальных ответов на эти вопросы. Это магия реальности — наука.

Наполненная искусными мысленными экспериментами, ослепительными примерами и поразительными фактами, «Магия реальности» объясняет огромный диапазон природных явлений. Из чего состоит вещество? Каков возраст вселенной? Почему континенты напоминают разъединённые части пазла? Что вызывает цунами? Почему существует так много видов растений и животных? Кто был первым мужчиной, или женщиной? Это — наглядная детективная история, от которой не оторваться, и которая не только перерывает все науки в поисках улик, но также и учит читателей думать как учёные.

Ричард Докинз, самый знаменитый биолог — эволюционист и один из самых страстных сторонников научного просвещения, он посвятил свою карьеру объяснению чудес науки взрослым читателям. Но теперь, в драматическом путешествии, он объединился с известным художником Дэйвом Маккином и использовал свой непревзойдённый талант рассказчика, чтобы разделить волшебство науки с читателями всех возрастов. Это сокровища для любого, кто когда‑либо задавался вопросом, как устроен мир. Докинз и МакКин создали иллюстрированное руководство по секретам нашего мира — и Вселенной за его пределами — которое будет развлекать и информировать долгие годы.

Клинтон Джон Докинз 1915–2010

Мой любящий отец

Что такое реальность? Что такое магия?

РЕАЛЬНОСТЬ ЭТО ВСЁ, что существует. Звучит просто, не так ли? В действительности это не так. Существует множество проблем. Как быть с динозаврами, которые существовали когда‑то, но не существуют сейчас? Как насчёт звёзд, которые настолько далеко, что к моменту, когда их свет дойдёт до нас и мы сможем их увидеть, они уже могут погаснуть?

К динозаврам и звёздам мы вернёмся чуть позже. Но в любом случае, откуда мы знаем, что вещи существуют, даже в наше время? Наши пять чувств — зрение, обоняние, осязание, слух и вкус — достаточно хорошо выполняют работу по убеждению нас, что многие вещи реальны: камни и верблюды, свежескошенная трава и свежемолотый кофе, наждачная бумага и бархат, водопады и дверные звонки, сахар и соль. Но называем ли мы реальным что‑то, только если можем обнаружить это напрямую одним из пяти чувств?

Как насчёт далёкой галактики, слишком далёкой, чтобы увидеть её невооружённым глазом? Как насчёт бактерии, слишком маленькой, чтобы увидеть её без мощного микроскопа? Можем ли мы сказать, что они не существуют, потому что мы их не видим? Нет. Очевидно, что мы можем расширить наши чувства с использованием специальных инструментов: телескопов для галактики и микроскопов для бактерии. Мы разбираемся в телескопах и микроскопах, знаем, как они работают, поэтому можем использовать их для расширения диапазона нашего восприятия — в данном случае восприятия света. И то, что они позволяют увидеть, убеждает нас в том, что галактики и бактерии существуют.

А как насчёт радиоволн? Они существуют? Наши глаза не могут их обнаружить, как и наши уши. Но снова же, специальные инструменты, например, телевизоры, превращают их в сигналы, которые мы можем видеть и слышать. То есть, хоть мы и не можем видеть или слышать радиоволны, мы знаем, что они являются частью реальности. Как и в случае телескопов и микроскопов, мы понимаем, как работает радио и телевидение. Они помогают нашим чувствам построить картину того, что существует. Реальный мир — реальность. Радиотелескопы (телескопы рентгеновского спектра) показывают нам звезды и галактики так, будто мы смотрим другими глазами: другой способ расширить наше видение реальности.

Вернёмся к нашим динозаврам. Откуда мы знаем, что когда‑то они бродили по Земле? Мы никогда не видели и не слышали их, нам никогда не приходилось от них убегать. Увы, у нас нет машины времени, чтобы посмотреть на них вживую. Но есть другие способы помочь нашему восприятию. Есть окаменелости, которые мы можем видеть невооружённым глазом. Окаменелости не бегают и не прыгают, но так как мы понимаем, как окаменелости устроены, они могут кое‑что рассказать о том, что происходило миллионы лет назад. Мы понимаем, как вода с растворёнными в ней минералами проникает в тела, погребённые под слоями грязи и камней. Мы понимаем, как минералы кристаллизуются из воды, замещают собой ткани тела, атом за атомом, оставляя каменный отпечаток формы животного. Таким образом, несмотря на то, что увидеть динозавров непосредственно нашими органами чувств мы не можем, мы можем заключить, что они должны были существовать, используя непрямые доказательства — доказательства, получаемые, в конечном итоге, все же посредством чувственных ощущений: мы видим каменные следы древней жизни и можем их потрогать.

Телескоп тоже может действовать как машина времени, но в другом смысле. То, что мы видим, когда смотрим на что‑либо, на самом деле просто свет, а свету требуется какое‑то время, чтобы дойти от одной точки к другой. Даже смотря на лицо приятеля, вы видите его в прошлом, потому что, пока свет шёл от его лица до вашего глаза, прошла какая‑то крохотная доля секунды. Звук распространяется намного медленнее — вот почему вспышки фейерверка в небе видны заметно раньше, чем слышен звук взрыва. При наблюдении на расстоянии за человеком, рубящим дерево, видно: когда топор вонзается в дерево, звук странным образом запаздывает.

Свет распространяется настолько быстро, что в обычных условиях мы можем считать, что всё, что мы видим, происходит непосредственно тогда, когда мы это видим. Другое дело звёзды. Даже Солнце находится в восьми световых минутах от нас. Если Солнце вдруг взорвётся, это катастрофическое событие станет частью нашей реальности не раньше, чем через восемь минут. И нам придёт конец! Что касается следующей ближайшей к нам звезды, Проксима Центавра, если вы смотрите на неё в 2011 году, то, что вы видите, происходило в 2007. Галактики — это огромные скопления звёзд. Мы находимся в одной из таких галактик под названием Млечный Путь. Когда мы смотрим на ближайшего к ней соседа, галактику Туманность Андромеды, телескоп становится машиной времени, перемещающей на два с половиной миллиона лет назад. Существует группа из пяти галактик, эффектно сталкивающихся друг с другом, под названием Квинтет Стефана, наблюдаемая в телескоп Хаббл. Но мы наблюдаем их столкновение 280 миллионов лет назад.

Если бы в одной из этих сталкивающихся галактик существовала разумная жизнь, обладающая телескопом, достаточно мощным, чтобы увидеть нас, то прямо в этот момент, здесь и сейчас, они бы увидели на Земле ранних предшественников динозавров. А существуют ли на самом деле в пространствах космоса представители иных цивилизаций? Мы никогда их не видели и не слышали. Являются ли они частью реальности? Этого никто не знает. Зато известно, какие именно факты могли бы в один прекрасный день дать нам знать, что они — часть реальности. Если бы мы в какой‑то момент оказались в непосредственной близости к инопланетянину, наши органы чувств сказали бы нам об этом. Возможно, однажды кто‑нибудь изобретёт достаточно мощный телескоп, способный обнаружить жизнь на других планетах. Возможно также, наши радиотелескопы поймают сигналы, источником которых можно будет считать только иные разумные цивилизации. Реальность состоит отнюдь не только из вещей, о которых мы уже знаем: в неё входят также и вещи, о существовании которых пока не известно — и не будет известно вплоть до какого‑то момента в будущем (возможно, до момента, когда будут построены лучшие инструменты в помощь нашим пяти чувствам). Атомы существовали всегда, но лишь относительно недавно мы убедились в их существовании. И вполне может быть, что у наших потомков будут знания о множестве вещей, о которых нам, на текущий момент, ничего не известно. В этом‑то и состоит волшебство и радость науки: она продвигается все вперёд и вперёд, открывая новое. Это не значит, что надо верить во все, что только может взбрести в голову; существуют миллионы вещей, которые мы можем вообразить себе, но которые с высокой вероятностью не имеют отношения к реальности — феи и домовые, леприконы и гиппогрифы. Всегда нужно быть открытым к новому, свободным от предубеждений, но единственная достойная причина верить в существование чего‑либо — наличие объективных доказательств, что оно существует.

Модели: проверка воображения

Существует несколько менее привычный способ, с помощью которого учёные решают, реально ли что‑либо, если наши пять чувств не позволяют сделать это непосредственно. Он заключается в использовании «модели» того, что могло бы быть, которая затем подвергается проверке. Мы представляем — можно сказать, предполагаем, — что могло бы происходить. Это называется моделью. Потом мы просчитываем (зачастую проводя математические расчёты), что мы должны увидеть, услышать и т. д. (нередко с помощью измерительных инструментов), если модель окажется верной. После этого мы проверяем, видим ли мы это в действительности. Модель может быть в буквальном смысле копией, сделанной из дерева или пластмассы, а может быть кучей формул на бумаге или компьютерной симуляцией. Мы внимательно изучаем модель и предсказываем, что должны увидеть (услышать и т. д.) посредством наших чувств (возможно, используя инструменты), если модель корректна. Затем мы смотрим, оказались предсказания верными или неверными. Если они были верными, это увеличивает нашу уверенность, что эта модель отражает реальность; вслед за этим мы начинаем планировать дальнейшие эксперименты, возможно, уточняющие модель, чтобы проверить результаты и подтвердить их. Если наши предсказания были неверными, мы отбрасываем модель или изменяем её и пробуем снова.

Например, сегодня мы знаем, что гены — единицы наследственности — сделаны из материала, называемого ДНК. Мы знаем много о ДНК и о том, как она работает. Но увидеть, как выглядит ДНК, в подробностях, невозможно, даже в самый мощный микроскоп. Почти все, что мы знаем о ДНК, мы получили косвенным путём, путём разработки моделей и последующей их проверки.

На самом деле, задолго до того как мы услышали о ДНК, учёные уже многое знали о генах, проверяя предсказания моделей. Перенесёмся в девятнадцатый век. Австрийский монах по имени Грегор Мендель в своём монастырском саду проводил эксперименты, скрещивая в больших количествах горох. Он считал число растений, имеющих цветы определённого цвета, или зёрна морщинистые и гладкие, в каждом поколении. Мендель никогда не видел и не касался генов. Все, что он видел, были зёрна или цветы, у которых можно было подсчитывать разные типы, пользуясь собственными глазами. Он разработал модель, которая использовала то, что мы сейчас называем генами (хотя Мендель не называл их так) и он рассчитал, что, если его модель корректна, в каждом эксперименте по скрещиванию должно быть в три раза больше гладких зёрен, чем морщинистых. И именно это он обнаружил, когда их пересчитал. Если опустить детали, дело в том, что гены Менделя были продуктом его воображения: он не мог видеть их ни своими глазами, ни даже в микроскоп. Но он видел гладкие и морщинистые зёрна, и, пересчитывая их, обнаружил косвенное доказательство, что его модель наследственности была хорошим приближением к некой сущности в реальном мире. Позже учёные, работая с другими живыми организмами (плодовыми мушками) вместо гороха, внесли изменения в метод Менделя, чтобы показать, что гены вытянуты в определённом порядке вдоль нитей, названных хромосомами. (У нас, людей, сорок шесть хромосом, а у плодовых мушек восемь). С помощью тестирования моделей оказалось возможным даже выявить точный порядок, в котором гены упорядочены вдоль хромосом. Все это было проделано задолго до того, как мы узнали, что гены состоят из участков ДНК.

Сейчас мы знаем это, и знаем, как конкретно работает молекула ДНК — спасибо Джеймсу Уотсону и Френсису Крику, а также множеству других учёных, работавших после них. Уотсон и Крик не могли видеть ДНК собственными глазами. Они, опять‑таки, делали свои открытия посредством разработки моделей и их опытной проверки. В данном случае, они в буквальном смысле строили металлические и картонные модели, как могла бы выглядеть ДНК, и рассчитывали, какими должны быть некоторые определённые параметры, если модель верна. Предсказания одной из моделей, так называемой модели двойной спирали, в точности соответствовали измерениям, проделанным Розалиндой Франклин и Морисом Вилкинсом при помощи специального инструмента, пр просвечивающего кристаллы очищенной ДНК рентгеновскими лучами. Кроме того, Уотсон и Крик сразу осознали, что их модель структуры ДНК выдаёт в точности такие результаты, какие наблюдал Грегор Мендель в своём монастырском саду.

Итак, следовательно, мы можем прийти к пониманию того, что есть часть реальности, одним из трёх путей. Мы можем обнаружить это непосредственно, используя наши пять чувств; или косвенно, используя те же чувства, усиленные специальными инструментами — такими как телескопы или микроскопы; или ещё более косвенно, создавая модели того, что может быть частью реальности, и затем тестируя эти модели на предмет того, могут ли они успешно предсказать то, что мы видим (или слышим и т. д.), с инструментами или без них. В конечном счёте, все, так или иначе, сводится опять к нашим чувствам.

Значит ли это, что реальность состоит лишь из тех вещей, которые могут быть обнаружены, прямо или косвенно, с помощью чувств или научных методов? А что сказать про такие вещи, как ревность или радость, счастье и любовь? Они что, не являются частью реальности?

Являются. Но их существование зависит от мозга: человеческого — однозначно, и других развитых видов животных, таких как шимпанзе, собаки и киты, вероятно, тоже. Камни не испытывают радости или ревности, горы не могут любить. Эти эмоции переживаются как реальные теми, кто их испытывает, но они не существовали до тех пор, пока не возник мозг. Возможно, что подобные эмоции (а может быть, и другие, о которых мы не можем и помыслить) существуют на других планетах — но только если на этих планетах есть также и мозги или что‑то, что их заменяет: кто знает, какие причудливые мыслительные органы или механизмы чувствования скрываются в глубинах Вселенной?

Наука и сверхъестественное: объяснение и его враги

Итак, реальность и как мы понимаем, реально что‑либо или нет. Каждая глава этой книги будет об одной частной стороне реальности, например, о солнце, или о землетрясениях, или о радуге, или о разнообразии животных. Я хочу сейчас обратиться к другому ключевому слову моего названия: магия. Магия — скользкое слово, оно используется, как правило, в трёх различных смыслах, и первое, что я должен сделать, — провести между ними различие. Я назову первый смысл «сверхъестественной магией», второй — «постановочной магией» и третий (мой любимый, именно его я подразумевал в названии) — «магией в поэтическом смысле».

Сверхъестественная магия — это та разновидность магии, которую мы находим в мифах и сказках. (В «чудесах» тоже, но пока я отложу их в сторону, а вернусь к ним в последней главе). Это магия лампы Аладдина или заклинаний магов, магия братьев Гримм, Ганса Христиана Андерсена или Джоанны Роулинг. Это вымышленное волшебство ведьмы, произносящей заклинание и превращающей принца в лягушку, или феи — крёстной, обращающей тыкву в сияющую карету. Это те сказки нашего детства, о которых мы все вспоминаем с любовью, а многие из нас до сих пор с удовольствием участвуют в традиционном рождественском представлении — но все мы знаем, что этот вид магии — просто вымысел, и в реальности его не бывает.

Постановочная магия, напротив, случается в реальности, и это может быть очень весело. Во всяком случае, в реальности случается нечто, пусть и не то, что кажется публике. Человек на сцене (так сложилось, что обычно мужчина, так что я буду говорить «он», а вы можете заменить на «она», если хотите) заставляет нас поверить, что на сцене происходит что‑то невероятное (и даже сверхъестественное), в то время как в действительности происходит совсем другое. Шёлковый платок может превратиться в кролика с таким же успехом, как и лягушка — в принца. То, что мы видим на сцене, — не более чем фокус. Наши глаза нас подвели. Или, другими словами, фокуснику стоило больших усилий обмануть наши глаза, возможно, с помощью слов ловко отвлекая наше внимание от того, что он делает руками на самом деле.

Некоторые фокусники честны, и изо всех сил уверяют публику, что они всего лишь совершили трюк. Я говорю про таких людей как Джеймс «Восхитительный» Рэнди, Пенн и Теллер или Деррен Браун.

Даже если эти замечательные исполнители обычно не говорят аудитории, как именно они добились цели — они могут быть исключены из Волшебного Круга (клуб фокусников), если бы они это сделали, но они действительно убеждают публику, что сверхъестественного волшебства не было. Другие обстоятельно не объясняют, что это был всего лишь трюк, но и не делают подчёркнутых заявлений о том, что они сделали что‑то сверхъестественное, либо просто оставляют аудиторию с довольно приятным ощущением, что произошло нечто таинственное, прямо не обманывая людей. Но, к сожалению, есть некоторые фокусники, которые сознательно нечестны, и кто притворяется, что у них действительно есть «сверхъестественные» или «паранормальные» способности: возможно, они утверждают, что действительно могут согнуть металл или остановить часы силой одной лишь мысли. Некоторые из этих лгунов (шарлатаны хорошее для них слово) нагревают руки на горной промышленности или нефтяных компаниях, утверждая, что они могут сказать, используя экстрасенсорные способности, где находится хорошее место, для бурения. Другие шарлатаны эксплуатируют скорбящих людей, утверждая, что в состоянии вступить в контакт с мёртвыми. Когда такое происходит, то это уже не просто удовольствие или развлечение, это наживание на доверчивости людей и их страданиях. По правде говоря, может быть не все из этих людей шарлатаны. Некоторые из них могут искренне полагать, что они говорят с мёртвыми.

Третье значение волшебства — то, которое я имею в виду в моем названии: поэтическое волшебство. Нас доводит до слез красивая музыкальная пьеса, и мы описываем исполнение как «волшебное». Мы пристально глядим на звезды тёмной безлунной ночью без городских огней и, затаив дыхание от радости, говорим, что открывающееся зрелище «настоящее волшебство». Мы могли бы использовать те же слова, чтобы описать великолепный закат, или альпийский пейзаж, или радугу на фоне тёмного неба. В этом смысле, «магия» означает просто волнующее, будоражащее явление: то, что даёт нам ощущение мурашек по коже, то, что заставляет нас почувствовать полноту жизни. Я надеюсь показать вам в этой книге, что реальность — факты реального мира, насколько они понимаются через научные методы — это магия в этом третьем смысле, поэтическом, жизнелюбивом смысле.

Теперь я хочу вернуться к идее о сверхъестественном и объяснить, почему оно никогда не сможет предложить нам истинное объяснение того, что мы видим в мире и вселенной вокруг нас. На самом деле, требовать сверхъестественного объяснения чего‑то означает не объяснить его совсем и, хуже того, исключает любую возможность, что оно когда‑либо будет объяснено. Почему я так говорю? Потому что все «сверхъестественное» должно быть по определению недосягаемо для естественного объяснения. Оно должно быть недосягаемо для науки и хорошо обоснованного, опробованного и проверенного научного метода, которому мы обязаны существенным развитием знаний, используемых примерно в течение последних 400 лет. Сказать, что произошло что‑то сверхъестественное, не означает просто сказать, что «Мы не понимаем», это означает «Мы никогда не поймём это, так что даже не пытайтесь».

Наука применяет прямо противоположный подход. Наука процветает на неспособности (пока) объяснить все и использует это в качестве стимула, чтобы продолжать задавать вопросы, создавая возможные модели и испытывая их, поэтому мы и продвигаемся вперёд, шаг за шагом приближаясь к истине. Если что‑то такое должно было произойти, что шло бы вразрез с нашим текущим пониманием действительности, учёные рассмотрели бы это как вызов нашей существующей модели, требуя, чтобы мы отказались или, по крайней мере, изменили её. Именно через такие корректировки и последующие проверки мы подходим все ближе и ближе к тому, что является правдой.

Что бы вы подумали о сбитом с толку убийством детективе, которому лень даже попробовать поработать над раскрытием преступления, а вместо этого описавшего произошедшее как сверхъестественное? Вся история науки показывает, что у вещей, о которых, как когда‑то думали, что они были результатом сверхъестественного, вызванного богами (и добрыми и злыми), демонами, ведьмами, духами, проклятиями и заклинаниями — фактически, есть естественные объяснения: объяснения, которые мы можем понять и проверить, и в которых уверены. Не существует чему абсолютно никаких оснований полагать, что то, чему наука пока не находит естественных объяснений, окажется сверхъестественного происхождения, не более, чем вулканы, землетрясения или болезни окажутся вызванными сердитым божеством, как когда‑то считали.

Конечно, никто не поверит, что можно было бы превратить лягушку в принца (или принца в лягушку? Я никак не могу вспомнить) или тыкву в карету, но вы никогда не задумывались, почему такие вещи были бы невозможны? Есть различные способы объяснить это. Мой любимый способ заключается в следующем.

Лягушки и кареты — сложные вещи, с большим количеством деталей, которые должны быть собраны особым образом, по специальной схеме, которая не может возникнуть просто так случайно (или по мановению волшебной палочки). Именно это и означает «сложный». Очень трудно сделать такую сложную вещь как лягушка или карета. Чтобы сделать карету, вы должны объединить все части вместе только правильным способом. Вам нужны навыки плотника и других мастеров. Кареты не возникают случайно или просто по щелчку пальцев со словами «Абракадабра». Карета имеет структуру, определённую сложность, рабочие части: колеса и оси, окна и двери, пружины и мягкие сиденья.

Было бы относительно легко превратить что‑то сложное, такое как карета, во что‑то простое, например, пепел: в палочку доброй феи нужно было бы только встроить паяльную лампу. Легко превратить почти что угодно в пепел. Но никто не может взять груду пепла — или тыкву — и превратить их в карету, потому что карета является слишком сложной; и не просто сложной, а сложной в полезной направленности: в данном случае полезной для людей, чтобы путешествовать.

Давайте немного упростим задачу для доброй феи, предположив, что, вместо того, чтобы взывать к тыкве, она взывает ко всем необходимым деталям для сборки кареты, все смешивается в коробке, как комплект для строительства модельного самолёта. Комплект для изготовления кареты состоит из сотен досок, оконных стёкол, прутьев и железных стержней, пачек обивки и листов из натуральной кожи, а также гвоздей, шурупов и банок клея, скрепляющих все вместе. Теперь предположим, что вместо чтения инструкций и присоединения частей в правильной последовательности, она просто поместила все части в большущий мешок и встряхнула их. Каковы шансы, что части склеились бы вместе как раз правильным способо способом, чтобы собрать рабочую карету? Ответ — практически нулевые. И одна из причин этого — огромное количество возможных способов, которыми вы могли бы объединить перетасованные части и куски, которые не приведут к рабочей карете — или вообще к чему‑нибудь рабочему.

Если вы возьмёте кучу деталей и будете встряхивать их наугад, они могут просто время от времени составлять нужную структуру, или то, что мы признаем как нечто особенное. Но способов, которыми это может произойти, крошечное количество: действительно очень крошечное по сравнению с числом способов, которыми они составят структуру, не признаваемую нами как нечто большее, чем груда хлама. Существуют миллионы способов перетасовки и перестановки кучи кусочков и частей: миллионы способов превратить их в… другую кучу кусочков и частей. Каждый раз, когда вы перетасовываете их, вы получаете уникальную кучу барахла, которое никогда не видели прежде — но только крошечное меньшинство тех миллионов возможных куч сделает что‑либо полезное (например, доставит вас на бал) или будет замечательной или незабываемой в каком‑то отношении.

Иногда мы можем буквально сосчитать количество способов перестановки последовательности частей — как с колодой карт, например, где «части» являются отдельными картами.

Представьте, что сдающий перетасовывает колоду и раздаёт её четырём игрокам, так, чтобы у каждого из них было по 13 карт. Я поднимаю карты и у меня от изумления перехватывает дыхание. У меня полный набор 13 пик! Все пики.

Я слишком поднимаю первую ставку и показываю свою комбинацию трём другим игрокам, зная, что они будут поражены как и я.

Но затем, один за другим, каждый из игроков кладёт карты на стол и вздохи удивления раздаются со всех сторон. Каждый из них имеет «совершённый» набор: один имеет 13 черв, у другого 13 бубн, а последний имеет 13 крестов.

Будет ли это сверхъестественным волшебством? Мы можем склоняться именно к такой мысли. Математики могут вычислить вероятность того, что такой замечательный расклад возникнет чисто случайно. Оказывается, она почти невероятно мала: 1 к 536 447 737 765 488 792 839 237 440 000. Я не уверен, что знаю как назвать это число! Но если бы вы сели и играли в карты в течение триллиона лет, то вы могли бы лишь в одном случае получить такой идеальный расклад как этот. Но — и в этом все дело — этот расклад не более маловероятен, чем любой другой расклад карт, который когда‑либо имел место! Возможность любого расклада 52 карт составляет 1 к 536 447 737 765 488 792 839 237 440 000, потому что это — общее количество всех возможных вариантов. Мы просто не замечаем какой‑либо конкретной закономерности в подавляющем большинстве карточных раскладов, и они не кажутся нам чем‑нибудь из ряда вон выходящим. Мы только замечаем расклады, которые выделяются каким‑то образом.

Существуют миллиарды вещей, в которые вы могли бы превратить принца, если бы были достаточно жестокими, чтобы переставить его части в миллиарде комбинаций в случайном порядке. Но большинство из этих комбинаций будет выглядеть как беспорядок — как и все эти миллиарды бессмысленных, случайных раскладов карт с которыми мы имели дело. Лишь незначительное количество из всевозможных комбинаций беспорядочно перетасованных частей принца были бы распознаваемыми или полезными для чего‑либо вообще, не говоря уже о лягушке.

Принцы не превращаются в лягушек, и тыквы не превращаются в кареты, потому что лягушки и кареты — сложные вещи, части которых могли бы быть объединены в почти бесконечное число куч мусора. И все же мы знаем как факт, что каждое живое существо — каждый человек, каждый крокодил, каждый чёрный дрозд, каждое дерево и даже каждая брюссельская капуста — эволюционировала из других, первоначально более простых форм. Так разве это не тот же процесс везения, или своего рода магия? Нет! Абсолютно нет! Это — очень распространённое заблуждение, так что, я хочу объяснить прямо сейчас, почему то, что мы видим в действительности, не является результатом случайности или везения или чего‑либо отдалённо 'волшебного' вообще (кроме, конечно, в строго поэтическом смысле, чего‑то, что наполняет нас благоговением и восхищением).

Медленное волшебство эволюции

Превратить один сложный организм в другой сложный организм за один раз, как в сказке — действительно было бы за пределами реальной возможности. И тем не менее, сложные организмы все же существуют. Так, как же они возникают? Как в действительности возникли сложные объекты, такие как лягушки и львы, бабуины и деревья баньяна, принцы и тыквы, вы и я? На протяжении большей части прошедшей истории это был трудный вопрос, на который никто не мог ответить должным образом.

Люди поэтому напридумывали историй, чтобы попытаться это объяснить. Но затем ответ на этот вопрос был получен — и ответ блестящий — в девятнадцатом веке одним из самых великих из когда‑либо живших учёных, Чарльзом Дарвином. Я использую остальную часть этой главы, чтобы объяснить его ответ, кратко, и другими словами.

Ответ в том, что сложные организмы, как и люди, крокодилы и брюссельская капуста, возникли не вдруг, одним махом, а постепенно, крошечными шагами, поэтому то, что было после каждого шага, лишь немного отличалось от того, что было прежде. Представьте, что вы захотели создать лягушку с длинными лапами. Вы могли бы сделать неплохой почин, начав с чего‑то уже немного напоминающего то, чего вы хотите добиться: скажем, с лягушки с короткими лапами. Вы бы осмотрели своих лягушек с короткими лапами и измерили бы их лапы. Вы бы выбрали несколько самцов и несколько самок, у которых лапы немного длиннее, чем у большинства, и вы позволили бы им спариваться, не допуская, чтобы их друзья с более короткими лапами спаривались вообще.

Самцы и самки с более длинными лапами совместно произвели бы на свет головастиков, и у тех, в конечном счёте, выросли бы лапы и они стали бы лягушками. Тогда вы измерили бы это новое поколение лягушек и снова выбрали бы тех самцов и самок, у которых лапы длиннее среднего, и свели бы их для спаривания.

После того, как вы сделаете это в течение примерно 10 поколений, вы сможете заметить что‑то интересное. Средняя длина лап вашей популяции лягушек теперь была бы заметно больше, чем средняя длина лап начальной популяции. Вы даже можете обнаружить, что все лягушки 10–го поколения имеют более длинные лапы, чем любая из лягушек первого поколения. Или 10 поколений могло бы быть недостаточно, чтобы достигнуть этого: вы могли бы продолжить эксперимент до 20 поколения или даже больше. Но, в конце концов, вы могли бы с гордостью сказать: «Я создал новый вид лягушки с более длинными лапами, чем у старого вида».

Не нужно никакой волшебной палочки. Не потребовалось никакого волшебства. Здесь мы имеем дело с процессом называемым селекцией. Она использует тот факт, что лягушки отличаются между собой, и эти вариации имеют тенденцию наследоваться — то есть, передаваться от родителя ребёнку через гены. Просто, выбирая, каким лягушкам размножаться, а каким нет, мы можем создать новый вид лягушки.

Просто, не правда ли? Но простое создание длинных лап не очень впечатляет. В конце концов, мы начали с лягушек — они были просто коротконогими лягушками. Предположим, вы начали не с более коротконогих форм лягушки, а с чего‑то, что не было лягушкой вообще, скажем, с чего‑то больше похожего на тритона. У тритонов очень короткие лапы по сравнению с лапами лягушек (по крайней мере, по сравнению с задними лапами лягушек), и они используют их не для прыжков, а для ходьбы. У тритонов также имеются длинные хвосты, тогда как у лягушек нет хвостов вообще, и тритоны в целом длиннее и уже, чем большинство лягушек. Но я думаю, вы можете увидеть, что достаточно тысячи поколений, и вы смогли бы превратить популяцию тритонов в популяцию лягушек, просто терпеливо выбирая в каждом из этих миллионов поколений самцов и самок тритонов, которые были немного более похожи на лягушку, позволяя им спариваться вместе, препятствуя в этом их менее лягушкоподобным друзьям. Ни на одном этапе этого процесса вы не увидите разительных изменений. Каждое поколение в значительной степени походило бы на предыдущее, но все же, как только минуло бы достаточно много поколений, вы начали бы замечать, что средняя длина хвоста стала бы немного короче, а средняя длина задней пары лап стала бы немного длиннее. После очень большого числа поколений особи с более коротким хвостом и с более длинными лапами могли бы счесть, что легче начать использовать их длинные лапы для прыжков вместо ползания. И так далее.

Конечно, в сценарии, который я только что описал, мы воображаем себя заводчиками, выбирая тех самцов и самок, которых хотим для спаривания и достижения конечного результата, который мы выбрали. Фермеры применяли эту технику в течение тысяч лет, чтобы произвести рогатый скот и зерновые культуры, которые имеют более высокие урожаи или являются более стойкими к болезням и так далее. Дарвин был первым человеком, который понял, что это работает, даже когда нет никакого заводчика, производящего отбор. Дарвин видел, что все это произошло бы естественно, как само собой разумеющееся, по той простой причине, что некоторые особи проживают достаточно долго, чтобы произвести потомство, а другие нет; и те, которые выживают, делают так, потому что они лучше приспособлены, чем другие. Таким образом, дети оставшихся в живых наследуют гены, которые помогли их родителям выжить. Будь то тритоны или лягушки, ежи или одуванчики, всегда найдутся некоторые особи, которые лучше приспособлены к выживанию, чем другие. Если длинные лапы оказались полезными (для лягушек и кузнечиков, скажем, отпрыгивающих при опасности, или для охоты гепардов на газелей, или для джейранов, спасающихся от гепардов), у особей с более длинными лапами будет меньше шансов умереть. Они с большей вероятностью проживут достаточно долго, чтобы воспроизвести потомство. Кроме того, у большинства особей, доступных для спаривания, будут длинные лапы. Поэтому в каждом поколении будет больше шансов, что гены более длинных лап передадутся следующему поколению. Со временем мы увидим, что все больше и больше особей внутри этой популяции имеют гены более длинных лап. Таким образом, эффект будет точно такой же, как если бы умный дизайнер, такой как заводчик, выбирал длинноногих особей для разведения — за исключением того, что не требуется такой дизайнер: все это происходит естественно, само по себе, как автоматическое следствие того, что одни особи живут достаточно долгого для воспроизведения потомства, а другие нет. Поэтому процесс называют естественным отбором.

Учитывая достаточное количество поколений, предки, похожие на тритонов, могут измениться в потомков, похожих на лягушек. Учитывая ещё большее количество поколений, предки, похожие на рыбу, могут превратиться в потомков, похожих на обезьян. Учитывая ещё большее количество поколений, предки, похожие на бактерий, могут превратиться в потомков, похожих на людей. И именно это и произошло. Именно это случились в истории каждого животного и растения, которое когда‑либо жило. Число необходимых поколений больше, чем вы или я можем себе представить, но миру тысячи миллионов лет, и мы знаем из окаменелостей, что жизнь началась более чем 3500 миллионов (3,5 миллиарда) лет назад, так что было достаточно времени для эволюции.

Это великая идея Дарвина, и она называется эволюцией путём естественного отбора. Это — одна из наиболее важных идей, когда‑либо рождённых человеческим умом. Это объясняет все, всё, что мы знаем о жизни на Земле. Поскольку это так важно, я вернусь к этому в следующих главах. Пока этого достаточно, чтобы понять, что эволюция происходит очень медленно и постепенно. Фактически, эта постепенность эволюции позволяет делать сложные объекты, такие как лягушки и принцы. Волшебное превращение лягушки в принца было бы не постепенным, а внезапным, и именно это исключает такие вещи из мира реальности. Эволюция — реальное объяснение, которое действительно работает, и существуют реальные доказательства, чтобы продемонстрировать её истинность; все, что позволяет предположить, что сложные формы жизни появились внезапно, в один приём (а не эволюционировали постепенно, шаг за шагом), является просто придуманными сказками — не лучшими, чем вымышленная магия волшебной палочки доброй феи.

Что касается тыкв, превращающихся в кареты, магические заклинания, безусловно, для этого столь же непригодны, как для лягушек и принцев. Кареты не эволюционируют — или, по крайней мере, не таким же естественным образом как это делают лягушки и принцы. Но кареты — наряду с авиалайнерами и кирками, компьютерами компьютерами и кремнёвыми наконечниками стрел — сделаны людьми, которые действительно эволюционировали. Человеческий мозг и человеческие руки, эволюционировали путём естественного отбора, точно так же, как хвосты и ноги тритонов и лягушек. И человеческий мозг, как только он эволюционировал, смог проектировать и создавать кареты и автомобили, ножницы и симфонии, стиральные машины и часы. Ещё раз, никакой магии. Ещё раз, никакого обмана. Ещё раз, всё красиво и просто объясняется.

В остальной части этой книги я хочу показать вам, что реальный мир, как он понимается с научной точки зрения, обладает собственной магией — которую я называю поэтической магией: вдохновляющей красотой, ещё более волшебной, потому что она реальна и потому что мы можем понять, как она работает. Рядом с истинной красотой и волшебством реального мира сверхъестественные заклинания и постановочные трюки кажутся сравнительно дешёвыми и безвкусными. Магия реальности не сверхъестественна, не обманчива, а просто замечательна. Замечательна и реальна. Замечательна, потому что реальна.

Кто был первым человеком?

БОЛЬШИНСТВО ГЛАВ в этой книге озаглавлено вопросом. Моя цель состоит в том, чтобы ответить на вопрос, или, по крайней мере, дать наилучший ответ, который является ответом науки. Но я по большей части буду начинать с некоторых мифических ответов, потому что они красочны и интересны, а реальные люди им верили. Некоторые люди верят до сих пор.

У всех народов по всему миру есть мифы о сотворении, чтобы объяснить, откуда они произошли. Многие мифы племён о происхождении говорят только о происхождении этого одного конкретного племени — как будто другие племена не в счёт! Точно так же у многих племён существует правило, по которому они не должны убивать людей — но слово «люди», оказывается, означает только членов их собственного племени. А убийство членов других племён это очень хорошо!

Вот типичный миф происхождения, от группы аборигенов Тасмании. Бог по имени Моини был побеждён конкурирующим богом по имени Дромердинер в ужасном сражении среди звёзд. Моини упал со звёзд вниз в Тасманию, чтобы умереть. Перед смертью он хотел дать последнее благословение месту своего последнего упокоения, поэтому он решил создать людей. Но он был в такой спешке, зная, что умирает, что забыл дать им колени, и (без сомнения отвлечённый своим тяжёлым положением) он рассеянно дал им большие хвосты, как у кенгуру, что означало, что они не могли садиться.

Затем он умер. Люди очень не хотели иметь хвосты кенгуру и жить без колен, и они воззвали к небесам о помощи. Могущественный Дромердинер, который все ещё оглушительно ревел в небе на своём параде победы, услышал их крики и сошёл на Тасманию, чтобы узнать, в чем дело. Он сжалился над людьми, дал им сгибаемые колени и отрезал их неудобные кенгуриные хвосты, чтобы все они наконец могли сесть; и жили они с тех пор счастливо.

Довольно часто мы встречаем различные версии одного и того же мифа. Это не удивительно, потому что люди часто меняют детали, рассказывая сказки у костра, так что местные версии истории расходятся. В другой версии этого мифа Тасмании, Моини создал первого человека, по имени Парлевар в небе. Парлевар не мог сидеть, потому что у него был хвост, как у кенгуру, и несгибаемые колени. Как прежде, конкурирующий звёздный бог Дромердинер пришёл на помощь. Он дал Парлевару надлежащие колени и отрезал его хвост, залечив рану жиром. Парлевар спустился в Тасманию, идя по небесной дороге (Млечному пути).

У еврейских племён Ближнего Востока был только один бог, которого они считали выше богов соперничающих племён. У него были различные имена, ни одно из которых им не было позволено произносить. Он создал первого человека из пыли и назвал его Адам (что означает «человек»). Он нарочно создал Адама таким, каким был сам. И действительно, большинство богов в истории изображалось как мужчины (или иногда женщины), часто гигантских размеров и всегда со сверхъестественными силами.

Бог поместил Адама в красивый сад, Эдем, наполненный деревьями, чьи плоды Адаму было предложено есть, но с одним исключением. Это запретное дерево было «древом познания добра и зла», и бог сказал Адаму без обиняков, что он никогда не должен есть его плоды.

Потом бог понял, Адаму должно быть одиноко, и решил что‑нибудь придумать. С этого момента, как и в истории с Дромердинером и Моини, существует две версии мифа, обе из библейской книги Бытия. В самой интересной версии бог сделал животных помощниками Адама, а потом решил, что чего‑то все ещё не хватает: женщины! Итак, под общим наркозом он вскрыл Адама, удалил одно ребро и зашил его снова. Затем он вырастил из ребра женщину так же, как выращивают цветок из черенка. Он назвал её Евой и представил Адаму как его жену.

К сожалению, в саду была злая змея, которая приблизилась к Еве и убедила её дать Адаму запретный плод с древа познания добра и зла. Адам и Ева вкусили плод и быстро приобрели знание того, что они голые. Это смутило их, и они сделали себе набедренные повязки из фиговых листьев. Когда Бог заметил это, он был разъярён на них за то, что они вкусили плод и приобрели знания, потеряв, как я полаг полагаю, свою непорочность. Он выбросил их из сада и осудил их и всех их потомков на жизнь в трудностях и страданиях. По сей день история страшного неповиновения Адама и Евы по — прежнему серьёзно воспринимается многими людьми под названием «первородный грех». Некоторые люди даже считают, все мы унаследовали этот «первородный грех» от Адама (хотя многие из них признают, что Адама никогда не существовало!), и долю его вины.

У норвежских народов Скандинавии, известных как мореходы Викинги, было много богов, как и у греков и римлян. Назывался их главный бог Одином, его иногда называют Вотан или Водан, от которого мы получили наш день недели ‘среда’. («Четверг» происходит от другого скандинавского бога, Тора, бога грома, который он производил своим могучим молотом).

Однажды Один шёл по берегу моря вместе со своими братьями, которые также были богами, и натолкнулся на два ствола дерева.

Один из этих стволов они превратили в первого человека, которого они назвали 'Askr' — Ясень, а другой они превратили в первую женщину, назвав её «Embla» — ива. Создав тела первого мужчины и женщины, братья боги дали им дыхание жизни, а затем сознание, лица и дар речи.

Интересно, почему стволы деревьев? Почему бы не сосульки или песчаные дюны? Разве это не интересно знать, кто составлял такие истории, и почему? Можно предположить, что первоначальные изобретатели всех этих мифов знали, что они были фантастикой в тот момент, когда они их составляли. Или вы думаете, что много разных людей придумали в разное время и в различных местах разные части этих историй, а другие люди позже объединили их, возможно, изменяя некоторые, не понимая, что изначально были придуманы различные части?

Истории забавны, и все мы любим их повторять. Но когда мы слышим красочную историю, будь то древний миф или современная «городская легенда», циркулирующая в интернете, тоже стоит остановиться, чтобы спросить, является ли она или любая её часть правдой. Итак, давайте зададим себе вопрос — кто был первым человеком? — И взглянем на истинный, научный ответ.

Кто был первым человеком на самом деле?

ЭТО МОЖЕТ удивить вас, но никогда не было первого человека — потому что у каждого человека должны были быть родители, и те родители также должны были быть людьми! То же самое с кроликами. Никогда не было первого кролика, никогда не было первого крокодила, никогда первой стрекозы. Каждое существо, когда‑либо родившееся, принадлежало тому же самому виду что и его родители (возможно, за очень немногими исключениями, которые я здесь опущу). Итак что должно означать, что каждое существо, когда‑либо рождённое, принадлежало к тому же виду, что и его бабушка и дедушка. И его прабабушка и прадедушка. И его пра — пра — бабушки и дедушки. И так всегда.

Всегда? Не все так просто. Это требует небольшого объяснения, и я начну с мысленного эксперимента. Мысленный эксперимент это эксперимент в вашем воображении. То, что мы собираемся представить себе, не осуществимо буквально, потому что оно ведёт нас дорогой назад во времена, задолго до нашего рождения. Но представив себе это, мы научимся чему‑то важному. Итак, вот наш мысленный эксперимент. Все, что вам нужно сделать, это представить себя выполняющим эти инструкции.

Найдите свою фотографию. Теперь возьмите фотографию вашего отца и положите сверху. Затем найдите фотографию его отца, вашего деда. Потом поместите туда же фото отца своего деда, вашего прадеда. Вы, возможно, никогда не встречали ни одного из своих прадедов. Я своих никогда не видел, но я знаю, что один был сельским учителем, один сельским врачом, один лесником в британской Индии, а один адвокатом, жадным на сливки, который умер во время скалолазания в пожилом возрасте. Тем не менее, даже если вы не знаете, как выглядел отец отца вашего отца, можно представить его как своего рода тёмную фигуру, пожалуй, как коричневую выцветшую фотографию в кожаной рамке. Теперь сделайте то же самое с его отцом, вашим пра — пра — дедушкой. И так продолжайте складывать фотографии друг на друга, продвигаясь назад через все больше и больше пра — пра — пра. Вы можете продолжать делать это даже до изобретения фотографии: в конце концов это — мысленный эксперимент.

Сколько предков нам нужно для нашего мысленного эксперимента? О, всего лишь 185 млн. или около того вполне устроит!

Всего лишь?

ВСЕГО ЛИШЬ?

Это не просто — представить себе стопку из 185 миллионов фотографий. Какой высоты была бы стопка? Что ж, если бы каждая фотография была напечатана в виде обычной художественной открытки, то 185 миллионов фотографий составили бы башню приблизительно 5 км высотой: это больше, чем 40 ньюйоркских небоскрёбов, стоящих друг на друге. Слишком высоко для восхождения, даже если она не упадёт (что случилось бы). Так что давайте осторожно положим её на бок и уложим фотографии вдоль одной книжной полки.

Какой длины книжная полка?

Те же 3 километра.

На ближнем конце книжной полки ваша фотография. На дальнем конце — изображение вашего 185–миллионного пра…прадеда. Как же он выглядит? Старик с тонкими волосами и белыми бакенбардами? Пещерный человек в шкуре леопарда? Забудьте такие мысли. Мы не знаем точно, как он выглядел, но окаменелости дают нам довольно точное изображение. Ваш прадед в 185–миллионном поколении выглядел примерно так

Да, именно. Ваш прадед в 185–миллионном поколении был рыбой. Как и прабабушка в 185–миллионном поколении, и если бы они не смогли спариться друг с другом, то и вас бы здесь не было.

Давайте теперь пройдём вдоль нашей пятикилометровой книжной полки, вытаскивая фотографии из неё одну за другой, чтобы взглянуть на них. На каждой фотографии показано существо, принадлежащее к тому же виду, что и на фотографиях по обе стороны от неё. Каждое выглядит так же, как и его соседи в ряду — или, по крайней мере, довольно похоже, как любой мужчина похож на своего отца и своего сына. Но если вы неуклонно будете идти от одного конца полки к другому, вы увидите человека с одной стороны, и рыбу с другой. И много других интересных пра — пра-… бабушек и дедушек в промежутке, которые, как мы вскоре увидим, включают некоторых животных, похожих на обезьян, похожих на приматов, на землероек, и так далее. Каждое похоже на своих соседей в ряду, но если вы выберете любые две фотографии далеко друг от друга на полке, они очень отличаются — и если вы проследуете по ряду от людей достаточно далеко назад, вы придёте к рыбе. Как это может быть?

На самом деле это не так уж трудно понять. Мы привыкли к постепенным изменениям, которые шаг за крошечным шагом, один за другим, образуют большие перемены. Вы были когда‑то ребёнком. Теперь это не так. Когда вы будете намного старше, вы снова же будете выглядеть совсем иначе. Тем не менее, каждый день вашей жизни, когда вы просыпаетесь, вы — тот же человек, который лёг спать накануне вечером. Младенец превращается в малыша, затем в ребёнка, затем в подростка; потом в молодого человека, затем во взрослого и, наконец, старика. И изменения происходят настолько постепенно, что не существует дня, когда вы можете сказать: «Этот человек внезапно перестал быть младенцем и стал малышом». И в дальнейшем никогда не наступит день, когда можно сказать: «Этот человек перестал быть ребёнком и стал подростком». Никогда не будет дня, когда вы сможете сказать: «Вчера этот человек был средних лет: сегодня он стар».

Это помогает нам понять наш мысленный эксперимент, который возвращает нас назад на 185 миллионов поколений родителей, дедушек и бабушек, прадедов и прабабушек до тех пор, пока мы не столкнёмся лицом к лицу с рыбой. И если развернуться, чтобы идти вперёд во времени, он являет нам, что произошло, когда у вашего рыбьего предка родился рыбий ребёнок, у которого тоже родился рыбий ребёнок, у которого родился ребёнок… который, 185 миллионов (все менее рыбьих) поколений спустя оказался вами.

Так что все было очень постепенно — настолько постепенно, что вы не заметите изменений, если вернётесь на тысячу лет или даже на десять тысяч лет, что приведёт вас к вашему прадеду приблизительно в 400 поколении. Вернее, можно заметить множество небольших изменений на всем пути, потому что никто не выглядит точно так же, как и его отец. Но вы не заметите какой‑либо общей тенденции. Десять тысяч лет назад от современных людей — не достаточно много, чтобы выявить тенденцию. Портрет вашего предка, жившего десять тысяч лет назад, ничем не отличался бы от современных людей, если отбросить поверхностные различия в одежде, причёске и стиле усов. Он отличался бы от нас не больше, чем современные люди отличаются от других современных людей.

Как насчёт сотен тысяч лет, где мы могли бы найти прапрадеда в 4000 поколении? Что ж, теперь, возможно, были бы заметные изменения. Возможно, незначительное утолщение черепа, особенно под бровями. Однако они будут по — прежнему лишь незначительными. Теперь давайте продвинемся немного далее во времени. Если бы вы прошли первый миллион лет вдоль полки, то фото вашего прадеда в 50 000 поколении достаточно отличалась бы, чтобы считаться другим видом, видом, который мы называем человеком прямоходящим — Homo erectus. Мы сегодня, как вы знаете, являемся человеком разумным — Homo sapiens. Человек прямоходящий прямоходящий и человек разумный, вероятно, не были бы в состоянии спариваться друг с другом; или, даже если бы они могли, ребёнок, вероятно, не мог бы иметь собственных детей — точно так же, как мул, у которого отец — осел, а мать — лошадь, и который почти всегда не может иметь потомство. (Мы увидим, почему в следующей главе.) Повторюсь, все изменения очень постепенны. Вы — человек разумный, а ваш прапрадед в 50000 поколении был человек прямоходящий. Но никогда не было человека прямоходящего, который внезапно родил ребёнка человека разумного.

Таким образом, вопрос о том, кто был первым человеком, и когда он жил, не имеет точного ответа. Он как будто размыт, как и ответ на вопрос: «Когда вы прекратили быть младенцем и стали малышом?» В определённый момент, вероятно, менее чем миллион лет назад, но более чем сотни тысяч лет назад, наши предки достаточно отличались от нас, чтобы современный человек смог спариваться с ними, если бы они встретились.

Должны ли мы называть особь Homo erectus человеком, это другой вопрос. Это вопрос о том, как вы предпочитаете использовать слова — так называемый семантический вопрос. Некоторые люди Ваш предок в 50,000 поколении люди могли бы назвать зебру полосатой лошадью, а другие хотели бы сохранить слово ‘лошадь’ для вида, на котором мы ездим. Это ещё один семантический вопрос. Вы могли бы предпочесть сохранять слова ‘особь’, ‘мужчина’ и ‘женщина’ для Homo sapiens. Вам решать. Никто, однако, не хотел бы назвать вашего рыбьего прапрадеда в 185 миллионном поколении человеком. Это было бы просто глупо, даже если существует непрерывная цепь, связывающая его с вами, каждое звено в этой цепи является членом точно того же вида, что и его соседи в цепочке.

Превращённые в камень

Теперь, откуда мы знаем, на что наши отдалённые предки были похожи, и откуда мы знаем, когда они жили? В основном из окаменелостей. Все фотографии наших предков в этой главе реконструированы на основе ископаемых, но раскрашены благодаря сравнению их с современными животными.

Окаменелости сделаны из камня. Это камни, которые приняли формы мёртвых животных или растений. Большинство животных погибает без надежды превратиться в окаменелость. Весь фокус в том, что если вы хотите быть ископаемым, то вы должны похоронить себя в подходящей грязи или иле, которые могли бы, в конечном счёте, затвердеть в форме «осадочных пород».

Что это значит? Породы, бывают трёх видов: магматические, осадочные и метаморфические. Я не буду принимать в расчёт метаморфические породы, так как они изначально были одним из двух других видов, магматическими или осадочными, и были изменены давлением и/или теплом. Магматические породы (от латинского «огонь», Ignis) когда‑то были расплавленными, как лава, которая сегодня выходит из извергающегося вулкана, и застывает в твёрдые породы, когда охлаждается. Твёрдые породы, любого вида, истираются (‘разрушаются’) ветром или водой, превращаясь в камни, гальку, песок и пыль. Песок или пыль, взвешенные в воде, могут оседать в слои осадочных пород или грязи на дне моря, озера или реки. За очень долгое время отложения могут затвердеть, создавая слои (или 'страты') осадочных пород. Хотя все страты возникают как плоские и горизонтальные, они часто становятся наклонными, перевёрнутыми или деформированными к тому времени, когда мы видим их миллионы лет спустя (как это происходит, см. Главу 10 о землетрясениях).

Теперь представьте, что мёртвое животное оказывается в грязи, скажем, в устье реки. Если грязь позже затвердеет и станет осадочной породой, тело животного может сгнить, оставив в затвердевшем камне полый отпечаток своей формы, которую мы, в конечном итоге, находим. Это одна из разновидностей ископаемых — своего рода «негативный» отпечаток животного. Или полый отпечаток может выступить в качестве формы, в которую оседают новые отложения, позже затвердевая, чтобы сформировать 'позитивную' точную копию поверхности тела животного. Это второй вид окаменелостей. И есть третий вид ископаемых, где атомы и молекулы тела животного, один за другим, заменены атомами и молекулами минералов, находящихся в воде, которые впоследствии кристаллизуются, формируя камень. Это лучший вид ископаемых, потому что, если повезёт, полностью воспроизводятся мелкие детали внутренностей животного, прямо в середине окаменелости.

Окаменелости даже могут быть датированы. Мы можем сказать, сколько им лет, в основном путём измерения радиоактивных изотопов в камне. Мы узнаем, что такое изотопы и атомы, в Главе 4. Вкратце, радиоактивный изотоп — это своего рода атом, который, распадаясь, превращается в другой вид атома: например, атом, называемый уран-238, превращается в атом, называемый свинец-206. Поскольку мы знаем, сколько времени это занимает, мы можем представить себе изотоп как о радиоактивные часы. Радиоактивные часы довольно похожи на водяные и свечные часы, которые люди использовали во времена до изобретения маятниковых часов. Вода из резервуара с отверстием в основании будет вытекать с известной скоростью. Если бак был заполнен на рассвете, вы можете сказать, какая часть дня прошла, измеряя имеющийся уровень воды. То же самое со свечными часами. Свеча горит с постоянной скоростью, так что вы можете сказать, как долго она горела, измеряя, сколько свечи осталось. В случае с изотопными часами, мы знаем, что требуется 4,5 миллиарда лет, чтобы половина урана-238 распалась на свинец-206. Это называется «периодом полураспада» урана-238. Таким образом, измеряя, сколько свинца-206 находится в камне, по сравнению с количеством урана-238, можно вычислить его возраст, так как изначально свинца-206 не было вообще, только уран-238: другими словами, часы были «обнулены».

И когда часы обнуляются? Что ж, это происходит только с магматическими породами, чьи часы обнуляются в момент, когда расплавленная порода застывает, становясь твёрдой. Это не работает с осадочными породами, которые не имеют такого «нулевого момента», и это печально, потому что окаменелости встречаются только в осадочных породах. Поэтому мы должны найти магматические породы рядом с осадочными слоями и использовать их в качестве наших часов. Например, если окаменелость находится в осадке со 120–миллионолетней магматической породой выше неё и 130–миллионолетней магматической породой ниже неё, вы знаете, что окаменелость датируются где‑то между 120 000 000 и 130 миллионами лет назад. Так получены все даты, которые я упоминаю в этой главе. Все даты приблизительны и не должны восприниматься как слишком уж точные.

Уран-238 — не единственный радиоактивный изотоп, который мы можем использовать в качестве часов. Существует множество других, с удивительно широким спектром периодов полураспада. Например, углерод-14 имеет период полураспада, составляющий всего 5,730 лет, что делает его полезным для археологов, изучающих историю человечества. Это прекрасный факт, что многие различные радиоактивные часы имеют перекрывающиеся шкалы времени, поэтому мы можем использовать их для проверки друг друга. И они всегда согласуются.

Часы углерода-14 работают не так, как остальные. Они не связаны с магматическими породами, а используют непосредственно останки живых организмов, например, старую древесину. Это одни из наших самых быстро идущих радиоактивных часов, но 5 730 лет — все же гораздо дольше, чем человеческая жизнь, поэтому вы можете спросить, откуда мы знаем о периоде полураспада углерода-14, не говоря уже о том, откуда мы знаем, что 4,5 миллиарда лет является периодом полураспада урана-238! Ответ прост. Нам не нужно ждать, пока половина атомов распадается. Мы можем измерить скорость распада лишь малой доли атомов и рассчитать полураспад (четверть распада, сотая часть распада и т. д.) исходя из этого.

Поездка в прошлое

Давайте проведём ещё один мысленный эксперимент. Возьмите несколько друзей и войдите в машину времени. Запустите двигатель и вернитесь на десять тысяч лет назад. Откройте дверь и взгляните на людей, которых вы встретите. Если вам случится высадиться там, где сейчас Ирак, они будут находиться в процессе изобретения земледелия. В большинстве большинстве других мест они будут 'охотниками — собирателями', передвигающимися с места на место, охотящимися на диких животных и собирающими дикие ягоды, орехи и корни. Вы не сможете понять, что они говорят, и они будут носить совсем другую одежду (если будут). Тем не менее, если одеть их в современную одежду и постричь их по — современному, они будут неотличимы от современных людей (или не больше отличаться от некоторых современных людей, чем люди отличаются друг от друга сегодня). И они будут вполне способны к скрещиванию с любым из современных людей на борту вашей машины времени.

Теперь, возьмите одного добровольца из их числа (возможно, вашего прапрадеда в 400 поколении, потому что это — приблизительное время, когда он, мог жить) и снова отправьтесь в вашей машине времени назад ещё на десять тысяч лет: до двадцати тысяч лет тому назад, где у вас есть шанс встретить ваших прародителей в 800 поколении. На этот раз все люди, которых вы увидите, будут охотниками — собирателями, но, снова же, их тела будут такими же, как у современных людей, и снова же, они будут вполне способны к межвидовому скрещиванию с современными людьми и производству плодовитого потомства. Возьмите одного из них с собой в машину времени и отправьтесь ещё на десять тысяч лет в прошлое. Продолжайте делать это, прыгая назад с интервалом в десять тысяч лет, на каждой остановке беря новых пассажиров и перевозя их в прошлое.

Дело в том, что в конечном итоге, после долгих десяти тысяч лет перелётов, возможно, когда вы углубитесь на миллионы лет в прошлое, вы начнёте в прошлое, вы начнёте замечать, что люди, которых вы встречаете, когда выходите из машины времени, безусловно, отличаются от нас, и не могут скрещиваться с теми, кто сел с вами в самом начале вашего пути. Но они будут способны к скрещиванию с последними подсевшими пассажирами, почти столь же древним, как они сами.

Я сейчас подчёркиваю ту же мысль, что и раньше — о постепенных изменениях, незаметных, как при движении часовой стрелки — но используя другой мысленный эксперимент. Это стоит объяснить двумя различными способами, потому что это настолько важно и до сих пор — вполне понятно — столь трудно для понимания для некоторых людей.

Давайте продолжим наше путешествие в прошлое и посмотрим на некоторые из станций на пути к этой прекрасной рыбе. Предположим, мы только что прибыли в нашей машине времени на станцию, помеченную как «Шесть миллионов лет назад». Что же мы там найдём? Если мы удостоверимся, что пребываем в Африке, мы встретим наших прародителей в 250 000 поколении (плюс — минус несколько поколений). Они будут человекообразными обезьянами, и они, возможно, будут выглядеть как шимпанзе. Но они не будут шимпанзе. Вместо этого, они будут нашими общими предками с шимпанзе. Они будут слишком отличаться от нас, чтобы спариваться с нами, и слишком отличаться от шимпанзе, чтобы спариваться с ними. Но они будут способны спариваться с пассажирами, которых мы взяли на борт на станции «Пять миллионов девятьсот девяносто тысяч лет назад». И, вероятно, на станции «Пять миллионов девятьсот тысяч лет назад» тоже. Но, вероятно, не с теми, кто присоединился к нам на станции «Четыре миллиона лет назад».

Давайте продолжим наши десятитысячелетние прыжки назад до станции «Двадцать пять миллионов лет назад». Там мы найдём, ваших (и моих) прародителей в полуторамиллионном поколении — по приблизительным оценкам. Они не будут человекообразными обезьянами, поскольку у них будут хвосты. Мы назвали бы их обезьянами, если бы встретили их сегодня, хотя они связаны не более близким родством с современными обезьянами, чем они с нами. Хотя они весьма отличаются от нас и неспособны спариваться с нами или с современными обезьянами, они будут успешно спариваться с почти идентичными пассажирами, присоединившимися к нам на Станции «Двадцать четыре миллиона девятьсот девяносто тысяч лет назад». Постепенное, постепенное изменение, на всем пути.

Продолжаем двигаться назад и назад на десять тысяч лет за раз, не обнаруживая заметных изменений на каждой остановке. Давайте остановимся, чтобы посмотреть, кто встречает нас, когда мы достигнем станции «Шестьдесят три миллиона лет назад». Здесь мы можем пожать руки (лапы?) нашим прародителям в семимиллионном поколении. Они выглядят примерно как лемуры или галаговые (семейство лориобразных приматов), и они действительно являются предками всех современных лемуров и галаговых, а также предками современных обезьян, включая нас. Они связаны столь же близким родством с современными людьми, как и с современным обезьянами, и более близким с современными лемурами или галаговыми. Они не были бы способны спариваться с любыми современными животными. Но они, вероятно, могли бы спариваться с пассажирами, которых мы подобрали на станции «Шестьдесят два миллиона девятьсот девяносто тысяч лет назад».

Давайте поприветствуем их на борту машины времени и двинемся дальше.

На станции «Сто пять миллионов лет назад», мы увидим нашего прародителя в 45–миллионном поколении. Он также является прапредком всех современных млекопитающих, за исключением сумчатых (в настоящее время обитающих в основном в Австралии, а также в Америке) и однопроходных (утконосы и ехидны, обнаруженные сегодня только в Австралии/Новой Гвинее). На рисунке он показан с его любимой пищей, насекомым, во рту. Он связан одинаково близким родством со всеми современными млекопитающими, хотя может быть немного больше похожим на одних, чем на других.

Станция «Триста десять миллионов лет назад» знакомит нас с нашей прапрабабушкой в 170–миллионном поколении. Она является прапредком всех современных млекопитающих, всех современных рептилий — змей, ящериц, черепах, крокодилов — и всех динозавров (в том числе птиц, потому что птицы происходят из числа динозавров). Она связана одинаково отдалённым родством со всеми современными животными, хотя больше похожа на ящерицу. Это означает, что ящерицы изменились меньше с того времени, чем, скажем, млекопитающие.

Опытным путешественникам во времени, какими мы являемся в данный момент, осталось не так далеко до рыбы, упоминавшейся ранее. Давайте сделаем ещё одну остановку в пути: на станции «Триста сорок миллионов лет назад», где мы встретимся с нашим прапрадедом в 175–миллионном поколении. Он выглядит как тритон и является прапредком всех современных земноводных (тритонов и лягушек), а также всех других наземных позвоночных.

И так до станции «Четыреста семнадцать миллионов лет назад» и вашего прапрадеда в 185–миллионном поколении, рыбы. Оттуда мы можем идти ещё дальше назад во времени, встречая более отдалённых прародителей, включая различные разновидности рыб с челюстями, потом без челюстей, затем… что ж, затем наши знания начинают скрываться в своего рода тумане неуверенности, поскольку это очень древние времена, в которых начинают исчерпываться окаменелости.

ДНК говорит нам, что мы все родственники

Хотя нам может не хватать окаменелостей, чтобы сказать точно, на что были похожи наши очень древние предки, у нас нет абсолютно никаких сомнений, что все живущие существа — наши родственники, и родственники друг друга. И мы также знаем, какие современные животные связаны более близким родством друг с другом (как люди и шимпанзе, или крысы и мыши), а какие являются дальними родственниками друг для друга (как люди и кукушки, или мыши и крокодилы). Откуда мы это знаем? Систематически сравнивая их. В настоящее время самые сильные свидетельства получены благодаря сравнению их ДНК.

ДНК — генетическая информация, которую все живые существа несут в каждой из своих клеток. ДНК расписана по буквам вдоль спиральных 'лент' данных, называемых 'хромосомами'. Эти хромосомы действительно очень напоминают перфоленту для старомодного компьютера, потому что информация, которую они содержат, является цифровой и нанизана на них по порядку. Они состоят из длинных последовательностей кодовых «букв», которые вы можете посчитать: каждая буква или есть, или её нет — без полумер. Вот что делает её цифровой, и почему я говорю, что ДНК «расписана по буквам».

Все гены, в каждом животном, растении и бактерии, которые когда‑либо рассматривались, кодируют сообщения о том, как построить существо, написанные стандартным алфавитом. Алфавит состоит только из четырёх букв на выбор (в отличие от 26 букв английского алфавита), которые мы пишем, как A, T, C и G. Одни и те же гены встречаются во многих различных существах, с несколькими показательными различиями. Например, есть ген FoxP2, общий для всех млекопитающих и многих других существ. Ген представляет собой строку более чем из 2000 букв. Внизу этой страницы представлен короткий отрезок из 80 букв откуда‑то из середины FoxP2 на участке от буквы номер 831 до буквы номер 910. Верхний ряд — ДНК человека, средний ряд — шимпанзе и нижний ряд — мыши. Цифры в конце нижних двух строк показывают, сколько букв во всем этом гене отличаются от букв во всем человеческом гене FoxP2.

Можно сказать, что ген FoxP2 одинаков у всех млекопитающих, потому что большинство кодовых букв одинаковы, и это верно для всего гена, а не только на протяжении 80 букв. Не совсем все буквы у шимпанзе одинаковы с нашими, и у мыши их ещё меньше. Различия выделены красным цветом. Из общего числа 2076 букв в FoxP2, у шимпанзе девять букв, отличных от наших, тогда как у мыши 139 отличающихся букв. Эта картина имеет место и для других генов. Это объясняет, почему шимпанзе очень похожи на нас, а мыши — в меньшей степени.

Шимпанзе — наши близкие родственники, мыши — наши более дальние родственники. «Дальние родственники» означает, что наш общий предок жил давным — давно. Хвостатые обезьяны нам ближе, чем мыши, но дальше от нас, чем шимпанзе. И бабуины, и макаки резус — хвостатые обезьяны, близкие родственники друг друга, и с почти идентичными генами FoxP2. Они ровно настолько далеки от шимпанзе, как и от нас, и количество букв в ДНК FoxP2, которые отделяют бабуинов от шимпанзе, почти точно такое же (24), как и количество букв, отделяющих бабуинов от нас (23). Все сходится.

И, только чтобы завершить эту небольшую мысль, лягушки — намного более дальние родственники всех млекопитающих. Все млекопитающие имеют примерно одинаковое количество букв, отличающихся от лягушки, по той простой причине, что все они — в точности одинаково близкие родственники: все млекопитающие разделяют друг с другом более позднего общего предка (около 180 миллионов лет назад), чем с лягушкой (около 340 млн. лет назад).

Но, конечно, не все люди одинаковы, и не все обезьяны, и не все мыши. Мы могли бы сравнить ваши гены с моими, буква за буквой. И каков результат? У нас, оказалось бы, ещё больше общих букв, чем у любого из нас по сравнению с шимпанзе. Но мы все ещё найдём несколько букв, которые отличаются. Не много, и нет никаких особых причин выделять ген FoxP2. Но если бы вы подсчитали количество букв, общих у людей во всех наших генах, их было было бы больше, чем каждый из нас разделяет с шимпанзе. И у вас больше общих букв с вашим родственником, чем со мной. И у вас ещё больше общих букв с вашими матерью и отцом, и с вашей сестрой или братом (если они есть). Фактически вы можете определить, насколько близким родством связаны любые два человека, подсчитав число букв ДНК, которые они разделяют. Интересно произвести такой подсчёт, и, вероятно, мы услышим об этом больше в будущем. Например, полиция будет способна разыскать кого‑либо, если у них будут «отпечатки пальцев» ДНК его брата.

Некоторые гены столь же узнаваемы (с незначительными различиями) у всех млекопитающих. Подсчёт количества различий в буквах таких генов полезен для решения вопроса о связи различных видов млекопитающих. Другие гены полезны для определения более отдалённого родства, например между позвоночными и червями. Ещё другие гены полезны для определения родства внутри вида — например, для выяснения, насколько близким родством связаны вы со мной. Коль вам интересно, если вы оказались уроженцем Англии, наш самый последний общий предок, вероятно, жил лишь несколько столетий назад. Если вы оказались коренным тасманцем или коренным американцем, мы должны были бы возвратиться на несколько десятков тысяч лет, чтобы найти общего предка. Если вы оказались бушменом из пустыни Калахари, нам, возможно, придётся возвратиться ещё дальше.

Но несомненным фактом является то, что мы разделяем предка со всеми другими видами животных и растений на планете. Мы знаем это, потому что некоторые гены узнаваемо одинаковы у всех живых существ, включая животных, растения и бактерии. И самое главное, сам генетический код — словарь, с помощью которого транслируются все гены — одинаков для всех живых существ, которые когда‑либо рассматривались. Мы все родственники. Ваше семейное дерево включает в себя не только очевидных родственников, таких как шимпанзе и хвостатые обезьяны, но и мышей, буйволов, игуан, валлаби, улиток, беркутов, китов, вомбатов, одуванчики, грибы, и бактерии. Все они наши родственники. Все без исключения. Разве это не намного более замечательная мысль, чем любой миф? И самое замечательное в том, что мы знаем наверняка, что это на самом деле правда.

Почему существует так много видов животных?

СУЩЕСТВУЕТ много мифов, которые пытаются объяснить, почему определённые животные выглядят именно так — мифов «отвечающих на вопросы», почему у леопардов пятна и почему у кроликов белые хвосты. Однако мифов, объясняющих, почему существует такое разнообразие животных и мест их обитания, по — видимому, не много. Я не могу найти ничего похожего на еврейский миф о Вавилонской башне, который объясняет огромное разнообразие языков.

Согласно этому мифу, когда‑то все люди говорили на одном языке. Поэтому они могли работать слаженно вместе, чтобы построить башню, которая, как они надеялись, достигнет небес. Бог обнаружил это и отнёсся с большим неодобрением к тому, что каждый человек может понять всех других.

Не знаешь, чего от них ожидать, если они могут разговаривать друг с другом и работать вместе. И он решил решил «смешать языки их», чтобы «один не понимал речи другого». Вот, рассказывает нам миф, почему существует так много языков, и почему, когда люди пытаются разговаривать с людьми из другого племени или страны, их речь слышится как полная бессмыслица. Как ни странно, не существует связи между словом болтовня (babble) и Вавилонская башня (the Tower of Babel).

Я надеялся найти аналогичный миф о многообразии животных, потому что существует сходство между языковой эволюцией и эволюцией животных, как мы увидим в дальнейшем. Но не похоже, чтобы существовал какой‑либо миф, разъясняющий огромное количество различных видов животных. Удивительно, ведь древние люди были очень хорошо осведомлены о наличии большого разнообразия животных. В 1920 году ныне известный немецкий учёный по имени Эрнст Мэйр впервые исследовал птиц Новогвинейских гор. Он составил список из 137 видов, открытых на то время, и к своему изумлению обнаружил, что у местных папуасских племён были отдельные названия для 136 из них.

Вернёмся к мифам. У племени хопи в Северной Америке была богиня по имени Женщина — Паук.

В их мифологии она объединилась с богом солнца Тавой, и они пели Первую Магическую Песню вместе. Эта песня привела к появлению Земли и жизни на ней. Затем Женщина — Паук взяла нити мыслей Тава и соткала их в твёрдую форму, создав рыб, птиц и всех других животных.

У других североамериканских племён, пуэбло и навайо, существует миф о жизни, который содержит идею эволюции: жизнь появилась из Земли как вьющееся растение, прорастающее вверх, минуя определённые стадии. Насекомые ползли из своего мира, Первого или Красного Мира, вверх, во Второй, Голубой Мир, где жили птицы. Второй Мир, затем, стал очень тесным, поэтому птицы и насекомые полетели вверх в Третий или Жёлтый Мир, где жили люди и другие млекопитающие. Жёлтый Мир стал тесным, и пищи было недостаточно, поэтому все они: насекомые, птицы и другие — отправились в Четвёртый Мир, Чёрный и Белый Мир дня и ночи. Здесь, боги уже создали более умных людей, которые знали, как обрабатывать землю Четвёртого Мира, и которые учили новоприбывших, как это делать.

Иудейский миф о сотворении мира достаточно точно описывает его разнообразие, но не пытается объяснить наличие подобного разнообразия. Кстати, Тора (священная книга) содержит две различные трактовки мифов, как мы видели в предыдущей главе. По первой версии, иудейский бог создал весь мир за шесть дней. На пятый день он создал рыб, китов и всех морских обитателей, и птиц в небе. На шестой день он создал остальных сухопутных животных, включая человека. Язык мифа уделяет некоторое внимание количеству и разнообразию живых существ — например, «сотворил бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их, и всякую птицу пернатую по роду её», и сотворил всех «зверей земных» и «всех гадов земных по роду их». Но почему было такое огромное многообразие? Нам не сказано.

Во второй версии нам намекают, что бог думал, что его первый человек нуждался в компании. Адам, первый человек, был создан одиноким и помещён в красивый оазисный сад. Потом бог подумал: «Нехорошо, что человеку приходится быть одному» и «создал животных на земле и птиц в небе и принёс их к Адаму, чтобы узнать, как он их назовёт».

Почему на самом деле так много разных животных

ЗАДАЧА АДАМА дать название всем животным была сложной — сложнее, чем древние евреи могли себе представить. В настоящее время приблизительно двум миллионам видов даны научные названия, и даже это лишь малая часть количества видов, которые все ещё не названы.

Как же мы определяем, относятся ли животные к одному виду или к разным? Если животные размножаются половым путём, мы можем придумать своего рода определение: животные принадлежат к разным видам, если они не скрещиваются между собой. Существуют пограничные случаи, например, лошади и ослы, которые могут скрещиваться, но их потомство (так называемые мулы или лошаки) бесплодно — то есть, не может производить своё потомство. Поэтому мы относим лошадь и осла к разным видам. Более очевидно, лошади и собаки принадлежат к различным видам, потому что они даже не пытаются скреститься, и не могут произвести даже бесплодное потомство. Но спаниели и пудели принадлежат к одному виду, потому что они успешно скрещиваются, и их щенки могут давать потомство.

Каждое научное название животного или растения состоит из двух латинских слов, обычно напечатанных курсивом. Первое слово означает род, то есть группу видов, а второе — отдельный вид в пределах рода. Например, Homo sapiens (человек разумный) и Elephas maximus («очень большой слон»). Каждый вид является членом рода. Homo представляет собой род. Как и Elephas. Лев — это Panthera leo, род пантер также включает Panthera tigris (тигр), Panthera pardus (леопард (леопард или «пантера») и Panthera onca (ягуар). Homo sapiens — «Человек разумный» — единственный сохранившихся вид нашего рода, но окаменелостям были даны названия Homo erectus — «Человек прямоходящий» и Homo habilis — «Человек умелый». Другие человекоподобные ископаемые достаточно отличаются от Homo, они помещены в иной род, например, Australopithecus africanus (Австралопитек африканский) и Australopithecus afarensis (Австралопитек афарский) (ничего общего с Австралией, кстати: australo — значит просто «Южный», от этого слова также происходит название Австралии).

Каждый род входит в семейство, его название пишут обычным шрифтом с заглавной буквы. Кошки (включая львов, леопардов, гепардов, рысей и множество мелких кошек) составляют составляют семейство Felidae (кошачьи). Каждое семейство принадлежит к отряду. Кошки, собаки, медведи, ласки и гиены принадлежат к различным семействам в пределах отряда Carnivora (хищные). Обезьяны, приматы (включая нас) и лемуры принадлежат к различным семействам в рамках отряда Primates (приматы). И каждый отряд принадлежит к классу. Все млекопитающие относятся к классу Mammalia (млекопитающие).

Сможете ли вы представить дерево, когда читаете это описание последовательности группировок? Это генеалогическое древо: дерево со множеством ветвей, небольших веток и веточек. Кончики веточек — виды. Другие группировки — класс, отряд, семейство, род — являются ветвями и небольшими ветками. Целое дерево — вся жизнь на Земле.

Подумайте о том, почему у дерева так много тонких веточек. Ветви ветвятся. Каждая ветка, в свою очередь, разветвляется, поэтому общее количество веток может быть очень большим. Вот что происходит в эволюции. Чарльз Дарвин изобразил ветвящееся дерево в своей самой известной книге «О происхождении видов». Ниже представлена ранняя версия рисунка дерева Дарвина, который он набросал в одной из своих тетрадей несколькими годами ранее. В верхней части страницы он написал таинственное небольшое сообщение самому себе: «Я думаю». Как вы думаете, что он имел в виду? Возможно, он начал писать предложение, но дети прервали его, и он не закончил. Возможно, он счёл, что легче быстро представить то, о чем он думал, этой диаграммой, чем словами. Скорее всего, мы никогда не узнаем. Есть другие надписи на этой странице, но их трудно расшифровать. Стоит потрудиться, потрудиться, чтобы прочитать примечания великого учёного, написанные в особый день и не предназначенные для публикации.

Ниже дано общее представление о том, как ветвилось древо животных. Представьте себе наследственное разделение одного вида на два. Если каждый из них затем расщепляется ещё на два, то получается четыре. Если каждый из них разделяется на два, то их становится восемь, и так далее, включая 16, 32, 64, 128, 256, 512… Таким образом, удвоение позволяет создать миллионы видов, и это не займёт много времени. Это понятно, но вы спросите — почему виды должны разделяться? Ну, это в значительной степени происходит по той же самой причине, что и разделение языков, поэтому давайте остановимся на мгновение, чтобы задуматься об этом.

Расхождение: как языки и виды делятся

Хотя легенда о Вавилонской башне, конечно же, на самом деле неправдива, она поднимает интересный вопрос: почему существует так много разных языков?

Подобно тому, как некоторые виды похожи между собой и помещены в одно семейство, точно также существуют языковые семьи. Испанский, итальянский, португальский, французский и многие европейские языки и диалекты, такие как романшский, галисийский, каталонский и окситанский, довольно похожи друг на друга; вместе их называют «романскими» языками. На самом деле это название происходит от их общего предка, латинского языка Рима, и никак не связано с романтикой, но давайте использовать выражение любви в качестве примера. В зависимости от страны, в которой вы находитесь, вы можете выразить свои чувства одним из следующих способов: «Ti amo», «Amote», «T'aimi» или «Je taime». На латыни это звучало бы «Те amo» — точно также, как в современном испанском языке.

Чтобы поклясться в своей любви кому‑то в Кении, Танзании или Уганде, можно сказать, на языке суахили «Nakupenda». Чуть дальше на юг, в Мозамбике, Замбии или Малави, где я вырос, вы могли бы сказать на языке ньянджа «Ndimakukonda». На другом, так называемом языке банту в южной Африке, вы могли бы сказать «Ndinokuda», «Ndiyakuthanda» или, на зулусском, «Ngiyakuthanda». Языковая семья банту весьма отличается от романской языковой семьи, и обе отличаются от германской семьи, которая включает в себя голландский, немецкий и скандинавские языки. Посмотрите, как мы используем слово «семья»: мы используем его при определении видов (семейство кошачьих, семейство псовых), языковых семей, а также, конечно, для наших собственных семей (семья Джонса, семья Робинсона, семья Докинза).

Нетрудно понять, как семьи родственных языков возникают на протяжении веков. Послушайте, как говорите вы и ваши друзья, и сравните это с тем, как говорят ваши дедушки и бабушки. Их речь отличается незначительно, и вы можете легко их понять, но они отстоят лишь на два поколения. Теперь представьте себе, как говорят не ваши дедушки и бабушки, а ваши предки в двадцать пятом поколении. Если вы англичанин, то это может напоминать вам конец XIV века — время жизни поэта Джеффри Чосера, изъяснявшегося так:

Что ж, это узнаваемый английский, не так ли? Но я держу пари, что вам было бы нелегко воспринимать его на слух. (Если вы хотите попробовать, вы можете прослушать современного актёра, читающего Чосера, здесь: http:// bit.ly/MagicofReality1.) И если бы тот английский отличался ещё сильнее, вы, вероятно, рассматривали бы его как отдельный язык, столь же отличающийся, как и испанский от итальянского.

Так язык где угодно изменяется век за веком. Можно сказать, что он «дрейфует» во что‑то другое. Дополним фактом, что люди разговаривают на одном и том же языке в различных местах, где они не могут общаться друг с другом (по крайней мере, не могли до изобретения телефона и радио); а также фактом, что языки распространялись в разных местах по — разному. Это относится к особенностям говора, как и к самим словам: подумайте, насколько по — разному звучит английский с шотландским, валлийским, джорди, корнуэльским, австралийским или американским акцентом. Шотландцы легко могут отличить эдинбургский акцент от акцентов жителей Глазго и Гебридских островов. Со временем и говор, и использование слов становились характерной особенностью области; когда два говора достаточно сильно отличаются друг от друга, мы называем их разными «диалектами».

После достаточно долгого разделения различные региональные диалекты стали настолько несхожими, что люди из разных областей перестали понимать друг друга. Сейчас мы называем их отдельными языками. Именно это произошло, когда немецкий и нидерландский язык отошли в разных направлениях от ныне исчезнувшего предкового языка. Именно это произошло, когда французский, итальянский, испанский и португальский независимо отделились от латыни в различных частях Европы.

Вы можете нарисовать генеалогическое древо языков, с «двоюродными братьями» французским, португальским и итальянским на соседних «веточках», и латинский в основании древа — то же, что Дарвин сделал с видами.

Подобно языкам, виды изменяются со временем и с расстоянием. Прежде чем мы рассмотрим, почему это случается, мы должны узнать, как это случается. Для видов эквивалентом слов является ДНК — генетическая информация, которую все живое несёт в себе и которая определяет особь, о чем мы говорили в главе 2. Когда особи размножаются половым путём, они смешивают свои ДНК. И когда члены одной местной популяции мигрируют в другую местную популяцию и вносят в неё свои гены при скрещивании с особями популяции, в которую только что влились, мы называем это «потоком генов».

ДНК двух отдельных популяций видов с течением времени отличается всё больше и больше, подобно тому, как, например, отличаются друг от друга итальянский и французский языки. Из‑за этого особи таких популяций постепенно теряют способность при спаривании произвести продуктивное потомство. Лошади и ослы могут спариваться друг с другом, но лошадиную ДНК отнесло так далеко от ослиной, что обе больше не могут понять друг Oкr друга. Или скорее они могут достаточно хорошо смешиваться — два «диалекта ДНК» могут достаточно хорошо понять друг друга — чтобы создать живое существо, мула, но не достаточно хорошо, чтобы создать существо, которое может размножаться: мулы, как мы видели ранее, бесплодны.

Важное различие между видами и языками в том, что языки могут перенимать заимствованные слова из других языков. После того, как английский, например, развился в виде отдельного языка от романских, германских и кельтских источников, он перенял слово «шампунь» из хинди, «айсберг» с норвежского, «бунгало» с бенгальского и «анорак» с инуитского языка. Виды животных никогда (или почти никогда) не обменивают ДНК, как только они продрейфовали достаточно далеко, после прекращения совместного размножения. Бактерии — другое дело: они обмениваются генами, но в этой книге не хватает места, чтобы описать и это. В остальной части этой главы условимся, что я говорю о животных.

Острова и изоляция: сила разделения

Итак, ДНК видов, как слова в языках, разошлись после разделения. Почему это могло бы произойти? Что могло начать разделение? Очевидный вариант — море. Популяции отдельных островов не встречаются друг с другом — во всяком случае, не часто, и их наборы генов имеют возможность отдалиться друг от друга. Это придаёт островам чрезвычайно важную роль в происхождении новых видов. Но мы можем подумать об острове гораздо шире, чем просто о куске земли, окружённом водой. Для лягушки, оазис — «остров», где она может жить, окружённый пустыней, в которой она жить не может. Для рыбы «остров» — озеро. Суть островов, и для видов, и для языков, в том, что популяции островов отрезаны от контактов с другими популяциями (предотвращая поток генов в случае видов, так же как они предотвращают предотвращают дрейф языков) и поэтому свободны начать эволюционировать в своём собственном направлении.

Следующий важный момент в том, что популяция острова не должна быть полностью изолирована навсегда: гены могут иногда пересекать окружающий их барьер, будь то вода или необитаемая земля.

4 октября 1995 года спутанные бревна и выкорчеванные деревья были выброшены на пляж на Карибском острове Ангилья. На них было 15 зелёных игуан, выживших после, должно быть, опасного путешествия с другого острова, вероятно, Гваделупы, находящегося на расстоянии 160 миль. Два урагана, названных «Луи» и «Мэрилин», промчались через Карибское море в течение предыдущего месяца, выкорчёвывая деревья и бросая их в море. Похоже, что один из этих ураганов, должно быть, снёс деревья, на которые взобрались игуаны (они любят сидеть на деревьях, как я наблюдал наблюдал в Панаме), и унёс их в море. В конце концов, достигнув Ангильи, они слезли со своих нетрадиционных транспортных средств на пляж и начали новую жизнь, питаясь и воспроизводя, и передавая свою ДНК на совершенно новом острове, ставшем им домом.

Мы знаем об этом, потому что игуаны были замечены прибывшими в Ангилью местными рыбаками. Несколькими столетиями ранее, хотя никто этого не видел, что‑то подобное почти наверняка впервые занесло предков игуан на остров Гваделупа. И приблизительно такая же история почти наверняка объясняет присутствие игуан на Галапагосских островах, куда мы и направимся на следующем этапе нашего рассказа.

Галапагосские острова исторически важны, потому что они, вероятно, заронили в Чарльза Дарвина первые мысли об эволюции, когда в качестве члена экспедиции он посетил их в 1835 году на английском военно — морском корабле «Бигль». Они представляют собой цепочку вулканических островов в Тихом океане в районе экватора, примерно в 600 милях к западу от Южной Америки. Все они молоды (всего несколько миллионов лет) и образованы вулканами, поднимающимися со дна моря. Это означает, что все виды животных и растений на островах, должно быть, прибыли из других мест — по — видимому, с материка Южной Америки — и совсем недавно по эволюционным меркам. Как только вид прибыл, он может делать короткие переходы с острова на остров, достаточно часто, чтобы достичь всех островов (возможно, один или два раза в столетие или около того), но достаточно редко, чтобы они могли эволюционировать отдельно — «расходиться», как мы уже говорили в этой главе — в течение промежутков между редкими переходами. Никто не знает, когда первые игуаны прибыли на Галапагосы. Они, вероятно, приплыли с материка так же, как те, которые прибыли в Ангилью в 1995 году. В настоящее время самый близкий остров от материка — Сан — Кристобаль (Дарвин знал его под английским именем Чатема), но миллионы лет назад также были другие острова, которые теперь опустились ниже уровня моря. Игуаны, возможно, прибыли сначала на один из ныне затонувших островов, а затем перебрались на другие острова, включая те, которые сегодня все ещё над водой.

Оказавшись там, они имели возможность процветать на новом месте, как и те, что прибыли в Ангилью в 1995 году. Первые игуаны на Галапагосах эволюционировали, став другими, чем их родственники на материке, частично благодаря простому 'дрейфу' (как языки), а частично потому, что естественный отбор благоприятствовал новым навыкам выживания: относительно бесплодный вулканический остров представляет собой место, очень отличающееся от южноамериканского материка.

Расстояния между различными островами гораздо меньше, чем расстояние от любого из них до материка. Так что случайные морские «рейсы» между островами были довольно частыми: возможно, раз в столетие, а не один раз за тысячелетие. И игуаны со временем начали появляться на большинстве островов, или на всех. Прыжки с острова на остров должны были быть достаточно редкими, чтобы позволить некоторое эволюционное расхождение на этих различных островах между «загрязнениями» генов благодаря более поздним прыжкам: достаточно редкими, чтобы позволить им эволюционировать так, чтобы когда они в конечном счёте встретятся снова, они больше не могли бы вместе размножаться. В результате, в настоящее время на Галапагосах существует три различных вида сухопутных игуан, которые уже не в состоянии скрещиваться между собой. Conolophus pallidus (эндемический вид семейства игуановых — бледный конолоф, прим. пер.) встречается только на острове Санта — Фе. Conolophus subcristatus живёт на нескольких островах, включая Фернандина, Исабела и Санта — Крус (каждая популяция острова, возможно, на пути к превращению в отдельный вид). Conolophus marthae ограничен самым северным в цепи из пяти вулканов на большом острове Исабела.

Кстати, в этой связи возникает ещё один интересный момент. Помните, я говорил, что озеро или оазис может считаться островом, хотя и не состоит из суши, окружённой водой? Ну вот, то же самое происходит и со всеми 5 вулканами на Изабелле. Каждый вулкан в цепи окружён зоной богатой растительности (зеленой на рисунке), которая является своего рода оазисом, отделённым от следующего вулкана пустыней. На большинстве Галапагосских островов по одному большому вулкану, тогда как на Изабелле 5. Если уровень океана повысится (возможно, из‑за глобального потепления) Исабела может стать пятью островами, разделёнными океаном. Фактически вы можете представить каждый вулкан как своего рода остров в острове. Именно таким он мог бы казаться животному вроде сухопутной игуаны (или гигантской черепахи), которая должна питаться растительностью, найденной только на склонах вокруг вулканов.

Любой вид изоляции географическим барьером, который иногда можно пересечь, но не слишком часто, приводит к эволюционному ветвлению. (На самом деле, это не обязательно географический барьер. Есть и другие возможности, особенно у насекомых, но для простоты я не буду вдаваться в подробности). Как только разделение популяции отнесло представителей вида достаточно далеко друг от друга, чтобы они больше не могли спариваться, в географическом барьере больше нет необходимости. Оба вида могут пойти своими отдельными эволюционными путями, не «загрязняя» ДНК друг друга никогда. В основном разделения подобного рода были первоначально ответственны за все новые виды, которые когда‑либо возникали на этой планете: даже, как мы увидим, за изначальное отделение предков, скажем, улитки от предков всех позвоночных, включая нас.

В какой‑то момент в истории игуан на Галапагосах произошло ветвление, которое должно было привести к весьма своеобразным новым видам. На одном из островов местная популяция сухопутной игуаны полностью изменила свой образ жизни. Вместо поедания наземных растений на склонах вулканов, они вышли к берегу и перешли на питание водорослями. Затем естественный отбор благоприятствовал тем особям, которые стали искусными пловцами, и сейчас их потомки обычно ныряют, чтобы пастись среди морских водорослей. Их называют морскими игуанами и, в отличие от сухопутных игуан, они не обитают нигде кроме Галапагосских островов. У них много странных особенностей, которые наделяют их всем необходимым необходимым для жизни в море, и это делает их действительно сильно непохожими на сухопутных игуан Галапагосских островов и всего мира. Конечно, они эволюционировали от сухопутных игуан, но они не являются особенно близкими родственниками современных сухопутных игуан Галапагосов, поэтому вполне возможно, что они эволюционировали от более раннего, ныне исчезнувшего рода, который колонизировал острова с материка задолго до нынешнего Conolophus. Существуют разные расы морских игуан, но не разные виды, на разных островах. Вероятно, в один прекрасный день будет установлено, что эти различные островные расы разошлись достаточно далеко, чтобы называться различными видами рода морских игуан.

Похожая история с гигантскими черепахами, килехвостыми игуанами, странными нелетающими бакланами, пересмешниками, вьюрками и многими другими животными и растениями Галапагосских островов. И то же самое происходит по всему миру. Галапагосы — просто наиболее яркий пример. Острова (в том числе озера, оазисы и горы) производят новые виды. И река может сделать то же самое. Если животным трудно пересечь реку, гены в популяциях по обе стороны реки могут отдаляться друг от друга так же, как один язык дрейфует, чтобы стать двумя диалектами, которые впоследствии могут стать двумя языками. Горные хребты могут сыграть подобную роль в разделении. Такую же роль могут сыграть просто расстояния на равнинах. Мыши в Испании могут быть связаны цепью скрещивающихся мышей через весь азиатский континент с Китаем. Но для гена путешествие через него из мыши в мышь занимает так много времени, что они вполне могли бы быть на отдельных островах. И эволюция мышей в Испании и Китае может пойти в различных направлениях.

У трёх видов Галапагосских сухопутных игуан было лишь несколько тысяч лет, чтобы отдалиться друг от друга в своей эволюции. По прошествии сотен миллионов лет потомки одного предкового вида могли на столько же отличаться, как таракан от крокодила. На самом деле без преувеличения верно, что когда‑то давным — давно был пра — пра — пра — (много пра) прародитель тараканов (и многих других животных, включая улиток и крабов), который был также великим предком (давайте использовать слово «прапредок») крокодилов (не говоря уже о всех других позвоночных). Но нам придётся вернуться и проделать очень — очень долгий путь, может быть, более миллиарда лет, прежде чем мы найдём такого прапредка. Это слишком далёкое прошлое даже для нас, чтобы начать предполагать, каким был первоначальный барьер, который впервые их разделил. Независимо от того, что это было, это, должно быть, было в море, потому что в те далёкие дни не было животных, живших на суше. Может быть, прапредковый вид мог жить только на коралловых рифах, и две популяции оказались на двух коралловых рифах, разделённых негостеприимным глубоководьем.

Как мы видели в предыдущей главе, вам следует вернуться только на 6 миллионов лет, чтобы встретить самых последних общих прапредков всех людей и шимпанзе. Это довольно недавно, чтобы высказать догадку о возможном географическом барьере, который мог вызвать первоначальный раскол. Есть предположение, что это была Великая рифтовая долина в Африке, с людьми, эволюционирующими на востоке, и шимпанзе на западе. Позже предковая линия шимпанзе разделились на обычных и карликовых шимпанзе или бонобо: предполагается, что барьер в этом случае был рекой Конго. Как мы видели в предыдущей главе, общий прапредок всех живущих млекопитающих жил около 185 миллионов лет назад. С тех пор его потомки ветвились и ветвились, снова и снова, производя все тысячи видов млекопитающих, которые мы видим сегодня, включая 231 вид плотоядных (собаки, кошки, ласки, медведи и т. д.), 2000 видов грызунов, 88 видов китов и дельфинов, 196 видов парнокопытных (коровы, антилопы, свиньи, олени, овцы), 16 видов в семействе непарнокопытных (лошади, зебры, тапиры и носороги), 87 кроликов и зайцев, 977 видов летучих мышей, 68 видов кенгуру, 18 видов обезьян (включая людей), и много — много видов, которые вымерли по пути (включая довольно много вымерших людей, известных только по окаменелостям).

Перемешивание, отбор и выживание

Я хочу завершить главу, рассказав эту историю снова несколько иным языком. Я уже вскользь упомянул поток генов, учёные также говорят о так называемом генофонде (по — английски это gene pool, дословный перевод — «бассейн генов»), и сейчас я хочу изложить более подробно, что это значит. Конечно же, не может быть буквально бассейна генов. Слово «бассейн» предполагает жидкость, в котором гены могут перемешиваться. Но гены обнаружены только в клетках живых организмов. Так что же означает «бассейн генов» — генофонд?

В каждом поколении, половое размножение следит за тем, чтобы гены были перетасованы. Вы родились с перетасованными генами вашего отца и вашей матери, что означает перетасованные гены ваших четырёх бабушек и дедушек. То же самое относится и к каждой особи в популяции в течение долгого, долгого эволюционного времени: тысяч лет, десятков тысяч, сотен тысяч лет. В течение этого времени процесс половой перетасовки следил, чтобы гены в пределах всей популяции были так тщательно перетасованы, что имеет смысл говорить о большом, циркулирующем «бассейне генов» — «генофонде».

Вы помните наше определение вида как группы животных или растений, которые могут размножаться друг с другом? Теперь вы можете понять, почему это определение имеет значение. Если два животных являются членами одного и того же вида в одной популяции, это означает, что их гены перемешиваются в одном генофонде. Если два животных — члены различных видов, они не могут быть членами одного и того же генофонда, потому что их ДНК не может смешиваться при половом размножении, даже если они живут в одной местности и часто встречаться друг с другом. Если популяции одного и того же вида географически разделены, их генофонд имеет возможность отдаляться друг от друга — настолько отдаляться, что, в конце концов, если им доводится встретиться снова, они не могут больше размножаться совместно. Теперь, когда их генофонды вышли за рамки смешивания, они стали разными видами и могут продолжать двигаться двигаться далее обособленно в течение миллионов лет к точке, где они могли бы стать столь же отличающимися от друг друга, как люди от тараканов.

Эволюция означает изменение генофонда. Изменение в генофонде означает, что некоторые гены становятся более многочисленными, другие меньше. Гены, которые раньше были широко распространёнными, стали редкими или совсем исчезли. Гены, которые обычно были редкими, становятся распространёнными. И в результате форма, или размер, или цвет, или поведение типичных представителей вида изменяется: оно эволюционирует из‑за изменения числа генов в генофонде. Вот что такое эволюция.

Почему количество различных генов изменяется при смене поколений? Что ж, можно сказать, что было бы удивительно, если бы оно не изменялось, учитывая такую необъятность времени. Подумайте, как язык изменяется на протяжении веков. Английские слова как «thee» и «thou», «zounds» и «avast», такие фразы «stap me vitals», сейчас более или менее выпали из английского языка. С другой стороны, фраза «I was like» (что означает «я сказал»), которое было бы непонятно 20 лет назад, в настоящее время обычное явление. Аналогично, «cool» («прохладно») — слово одобрения.

До сих пор в этой главе мне не требовалось уходить намного дальше, чем идея о том, что генофонды отдельных популяций могут отдаляться друг от друга, как и языки. Но на самом деле, в случае с видами, есть гораздо больше, чем дрейф. Это «гораздо больше» является естественным отбором, в высшей степени важным процессом, который был величайшим открытием Чарльза Дарвина. Даже без естественного отбора мы ожидаем от генофондов, оказавшихся разделёнными, дрейфа. Но они дрейфовали бы довольно бессмысленным образом. Естественный отбор подталкивает эволюцию в определённом направлении, а именно: в направлении на выживание. Гены, которые выживают в генофонде, являются генами, которые способны выживать. И что делает ген способными выживать? То, что помогает другим генам построить тела, способные выживать и размножаться: тела, которые живут достаточно долго, чтобы передать гены, которые помогли им выжить.

Как именно они это делают, варьирует от вида к виду. Гены выживают в телах птицы или летучей мыши, помогая построить крылья. Гены выживают в телах крота, помогая построить крепкие, подобные лопате руки. Гены выживают в тел в телах льва, помогая построить быстро бегущие ноги, и острые когти и зубы. Гены выживают в телах антилопы, помогая построить быстро бегущие ноги, и острые слух и зрение. Гены выживают в телах насекомого, мимикрирующего под лист, делая насекомых, почти неотличимыми от листьев. Несмотря на различие деталей, у всех видов игра называется выживанием генов в генофондах. В следующий раз, встретив животное — любое животное — или любое растение, посмотрите на него и скажите себе, что я смотрю на эту сложную машину для передачи генов, которые её сделали. Я смотрю на машину для выживания генов.

В следующий раз вы, глядя в зеркало, подумайте: это также касается и меня.

Из чего сделаны вещи?

В ВИКТОРИАНСКУЮ ЭПОХУ любимой детской книгой была «Книга чепухи» Эдварда Лира. Так же как стихотворение «Кот и Cова» (которое вы можете знать, потому что оно все ещё известно), «Джамбли» и «Поббль Без Больших Пальцев На Ногах», я люблю Рецепты в конце книги. Рецепт Крошковых Котлет начинается так:

добудьте полоски мяса и, разрезав их на наименьшие возможные кусочки, порежьте их ещё мельче, восемь или может быть девять раз.

Что вы получите, если будете продолжать резать что‑нибудь на меньшие и меньшие кусочки?

Предположим, вы взяли кусок чего‑нибудь и разрезали его пополам, используя самое тонкое и острое лезвие, которое вы смогли найти.

Потом вы разрезали его пополам, затем разрезали эту половину пополам, и так далее, снова и снова.

Станут ли кусочки настолько мелкими, что они не могут стать меньше? Насколько тонок край бритвенного лезвия? Насколько мал острый конец иглы?

Каковы самые маленькие частицы, из которых сделаны вещи?

Все древние цивилизации Греции, Китая и Индии, казалось, пришли к одной и той же идее — что всё сделано из четырёх элементов: воздуха, воды, огня и земли.

Но один древний грек, Демокрит, подошёл немного ближе к правде.

Демокрит думал, что если вы порежете все‑что — угодно на достаточно мелкие кусочки, вы достигнете кусочка настолько мелкого, что он не может быть разрезан дальше. Греческое «резать» будет «tomos», и если вы приклеите «a» в начало греческого слова, это будет значить «нет» или «не может». Итак, «atomic» значит что‑то слишком мелкое чтобы быть разрезанным мельче, и отсюда произошло наше слово «атом». Атом золота — это наименьшая возможная частичка золота. Даже если и можно было бы разрезать его мельче, он перестал бы быть золотом. Атом железа — это наименьшая возможная частичка железа. И так далее.

Сейчас мы знаем, что существуют примерно 100 разных видов атомов, из которых примерно 90 встречаются в природе. Остальные были созданы учёными в лабораториях, но только в ничтожных количествах.

Чистые вещества, состоящие только из одного вида атомов, называются элементами (то же слово, которое когда‑то было использовано для земли, воздуха, огня и воды, но с существенно другим значением). Примеры элементов — водород, кислород, железо, хлор, медь, натрий, золото, углерод, ртуть и азот. Некоторые элементы, такие как молибден, редки на Земле (вот почему вы могли не слышать о молибдене), но более распространены в остальной Вселенной (если вам интересно, откуда мы это знаем, подождите до части 8).

Металлы, такие как железо, свинец, медь, цинк, олово и ртуть, являются элементами. Так же газы, такие как кислород, водород, азот и неон. Но большинство веществ, которые мы видим вокруг себя, не элементы, а соединения. Соединение — это то, что вы получите, когда два или более различных атомов соединяются определённым образом. Вы наверняка слышали, как воду называют H_2O. Это — химическая соединение формула, и она означает, что это соединение одного атома кислорода с двумя атомами водорода. Группа атомов, объединённых в соединение, называется молекулой. Некоторые молекулы очень просты: например, молекула воды состоит всего из этих трёх атомов. Другие молекулы, особенно молекулы в живых телах, состоят из сотен атомов, соединённых весьма специальным образом. Более того, именно способ, которым они соединены, как и тип и число атомов, делает определённую молекулу одним соединением, а не другим.

Вы можете использовать слово «молекула» для того, чтоб описать, что вы получите, объединяя два или больше атомов одного типа. Молекула кислорода, газа, необходимого нам для дыхания, состоит из двух соединённых атомов кислорода. Иногда три атома кислорода объединяются в другой вид молекул, называемый озон. Число атомов в молекуле имеет значение, даже если атомы те же самые.

Озон вреден при вдыхании, но мы получаем пользу от его слоя в верхней атмосфере Земли, который защищает нас от наиболее вредных лучей Солнца. Одна из причин, по которым австралийцам приходится быть особенно осторожными при загорании — «дыра» в озоновом слое на дальнем юге.

Кристаллы — атомы на параде

Кристалл алмаза — огромная молекула, без определённого размера, состоящая из миллионов атомов элемента углерод, связанных вместе и выстроенных вполне определённым образом. Они настолько равномерно распределены внутри кристалла, что вы можете представить их солдатами в строю, за исключением того, что они построены в трёх измерениях, как косяк рыбы. Но число «рыб» в косяке — число атомов углерода даже в самом маленьком алмазе — гигантское, больше чем число всех рыб (плюс всех людей) на Земле. И «связанных вместе» не очень корректное описание, если оно заставляет вас думать об атомах как о твёрдых кусках углерода, плотно упакованных без промежутков между ними. На самом деле, как мы увидим, в основном «твёрдая» материя состоит из пустого пространства. Это потребует некоторого объяснения. Я ещё вернусь к этому позже.

Все кристаллы построены одинаковым («строевым») образом, с атомами, равномерно расставленными по фиксированной схеме, что придаёт форму всему кристаллу. Именно форму мы обычно имеем в виду под «кристаллом». Некоторые «солдаты» способны «выстраиваться» несколькими способами, создавая весьма разнообразные кристаллы. Атомы углерода, построенные одним образом, образуют легендарно твёрдые кристаллы алмаза. Но если они выстроятся по — другому, они образуют кристаллы кристаллы графита, настолько мягкого, что его используют как смазку.

Мы думаем о кристаллах как о прекрасных прозрачных объектах, и даже описываем другие вещи, например чистую воду, как «кристально чистые». Но в действительности, наиболее твёрдое вещество состоит из кристаллов, и наиболее твёрдое вещество непрозрачно. Кусок железа состоит из множества мельчайших кристаллов, сложенных вместе, каждый из кристаллов состоит из миллионов атомов, выстроенных «как на параде» подобно атомам углерода в кристалле алмаза. Свинец, алюминий, золото, медь — все состоят из кристаллов соответствующих им типов атомов. Так же камни, такие как гранит или песчаник — но они часто являются смесями множества разных типов мельчайших кристаллов, сложенных вместе.

Песок тоже кристаллический. Фактически, многие песчинки — это просто маленькие куски камня, сточенные водой и ветром. То же самое верно для грязи, с добавлением воды или других жидкостей. Часто, частицы песка и грязи уплотняются снова, создавая новые породы, называемые «осадочными» — потому что это отвердевшие осадки песка и грязи. («Осадок» — это частички твёрдого вещества, оседающие на дне жидкости, например в реке, или озере, или море.) Песок в песчанике в основном состоит из кварца и полевого шпата, двух распространённых кристаллов в земной коре. Известняк — другое дело. Это — карбонат кальция, как и мел, и он происходит из сточенных скелетиков кораллов и морских раковин, включая раковины крошечных одноклеточных существ, называемых фораминиферы. Если вы видите белый пляж, песок на нём, скорее всего, — карбонат кальция из этого же ракушечного источника.

Иногда кристаллы состоят полностью из одного типа атомов «в строю» — все атомы одного и того же элемента. Примеры — алмаз, золото, медь и железо. Другие кристаллы созданы из двух разных типов атомов, опять «в строю» в строгом порядке, например, чередуясь. Соль (поваренная соль, столовая соль) — не элемент, а соединение двух элементов, натрия и хлора. В кристалле соли, атомы натрия и хлора выстроены поочерёдно. На самом деле, здесь они называются не «атомы», а «ионы», но я не буду вдаваться в подробности, почему. Каждый ион натрия имеет шесть соседей — ионов хлора, под прямыми углами друг к другу: спереди, сзади, слева, справа, сверху и снизу. И каждый ион хлора окружён ионами натрия таким же образом. Все расположение состоит из квадратов, и именно поэтому кристаллы соли, если вы внимательно посмотрите через сильную лупу, кубические — трёхмерное обобщение квадрата — или как минимум имеют квадратные грани. Множество других кристаллов состоят из более чем одного вида атомов «в строю», и многие из них находятся в камнях, песке и почве.

Твёрдое, жидкое, газ: как движутся молекулы

Кристаллы твёрдые, но не все на свете твёрдое. У нас есть ещё жидкости и газы. В газах молекулы не сцеплены друг с другом, как в кристаллах, а свободно носятся в доступном пространстве, перемещаясь по прямым, как бильярдные шары (но в трёх изменениях, а не в двух, как на плоском бильярдном столе). Они несутся, пока не стукнутся о что‑то, например другую молекулу или стенку сосуда, тогда они отскакивают, опять как бильярдные шары. Газы можно сжать, что показывает, что между атомами и молекулами полно места. Когда вы сжимаете газ, вы чувствуете сопротивление. Закройте пальцем выход велосипедного насоса и толкайте поршень — вы почувствуете сопротивление. Если вы не отпустите палец, то поршень отскочит назад, как только вы его отпустите. Сопротивление, которое вы чувствуете, называется «давление». Давление — это результат того, что миллионы молекул воздуха (смесь азота, кислорода и ряда других газов) в насосе бомбардируют поршень (и все другие части насоса, но поршень — единственная часть, которая может двигаться в ответ). При более высоком давлении «бомбардировка» происходит чаще. Это же произойдёт, если то же число молекул газа заключают в меньшем объёме (например, когда вы нажимаете на поршень велосипедного насоса). Это же произойдёт, если вы повысите температуру, что заставит молекулы носиться быстрее.

Жидкость подобна газу в том, что молекулы двигаются друг относительно друга или «текут» (поэтому, в отличие от твёрдых тел, обе называются «текучая среда»). Но молекулы в жидкости намного ближе друг к другу, чем молекулы в газе. Если вы поместите газ в закрытый сосуд, он заполнит каждый уголок сосуда, до самого верха… Объём газа быстро увеличится, заполнив весь сосуд. Жидкость тоже заполнит каждый уголок, но только до определённого уровня. Заданное количество жидкости, в отличие от такого же количества газа, сохраняет объём. Гравитация тянет её вниз, поэтому она заполняет только такую часть сосуда, сколько ей требуется, снизу вверх. Это потому, что молекулы жидкости остаются близкими одна к другой. Но, в отличие от твёрдых тел, они скользят друг вокруг друга, вот почему жидкость ведёт себя как текучая среда.

А твёрдое тело даже не пытается заполнить сосуд — оно просто сохраняет свою форму. Это потому, что молекулы твёрдого тела не скользят друг относительно друга, как молекулы жидкости, а остаются (грубо говоря) на тех же позициях относительно соседей. Я говорю «грубо», потому что даже в твёрдом теле молекулы совершают своего рода покачивания (быстрее при более высокой температуре): они просто не отходят достаточно далеко от своего места «в строю» в кристалле, чтобы повлиять на его форму.

Некоторые жидкости «вязкие», как патока. Вязкая жидкость течёт, но настолько медленно, что хотя очень вязкая жидкость, в конце концов, заполнит нижнюю часть сосуда, это займёт много времени. Некоторые жидкости настолько вязкие — текут настолько медленно — что с тем же успехом могут считаться твёрдыми телами. Подобные вещества ведут себя как твёрдые тела, даже при том, что они состоят не из кристаллов. Пример — стекло. Говорят, что стекло «течёт», но настолько медленно, что должны пройти столетия, чтобы заметить это. Так что, с практической точки зрения, мы можем считать стекло твёрдым.

Твёрдое тело, жидкости и газы — названия, которые мы даём трём обычным «фазам» материи. Многие вещества способны быть всеми тремя, при разных температурах. На Земле метан — газ (часто называемый «болотным газом», потому что он всплывает из болот; иногда он загорается, и мы видим его как блуждающие огоньки). Но на большом и очень холодном спутнике Сатурна, называемом Титан — целые озера жидкого метана. А если бы планета была ещё холоднее, на ней могли бы быть «скалы» из замёрзшего метана. Мы думаем о ртути как о жидкости, но это просто означает, что она — жидкость при обычных температурах на Земле. Ртуть является твёрдым металлом, если её оставить вне помещения арктической зимой. Железо — жидкость, если вы нагреете его до достаточной температуры. И действительно, глубоко в центре Земли располагаются моря жидкого железа, смешанного с жидким никелем. Насколько я знаю, вполне могут существовать очень горячие планеты с океанами жидкого железа на поверхности, и, может быть, со странными существами, плавающими в них — хотя в последнем я сомневаюсь. По нашим стандартам, точка замерзания железа весьма горяча, так что на поверхности Земли мы обычно встречаем его как «холодное железо»[1] а вот точка замерзания ртути весьма холодна, так что мы обычно встречаем ртуть как «живое серебро» (жидкость). На другом конце шкалы температур, и ртуть, и железо становятся газами, если вы их достаточно нагреете.

Внутри атома

Когда мы пытались представить деление материи на мельчайшие частицы, в начале этой главы, мы останавливались на атоме. Атом свинца — это мельчайший объект, который мы можем назвать свинцом. Но можем ли мы подвергнуть атом ещё большему делению? И действительно ли атом свинца выглядит как очень маленький кусочек свинца? Нет, он не выглядит очень маленькой частицей свинца. Он не похож ни на что. Потому что атом настолько маленький, что не виден даже в очень мощный микроскоп. Конечно, вы можете разделить атом на ещё более мелкие частицы, но то, что мы получим, не будет являться тем же самым элементом, причины этого мы скоро узнаем. Более того, это очень трудно сделать, и это высвободит огромное количество опасной энергии. Вот почему для некоторых людей фраза «расщепить атом» звучит настолько угрожающе. Это было сделано знаменитым новозеландским учёным Эрнестом Резерфордом в 1919 году.

Хотя мы не можем видеть атом, и хотя мы не можем расщепить его, не превратив во что‑то ещё, это не значит, что мы прекращаем исследовать его содержимое. Как я объяснял в главе первой, когда учёные не могут увидеть что‑то непосредственно, они предлагают модель, на которую объект мог быть похож, и они тестируют эту модель. Научная модель — это способ представить себе то, какими могли быть вещи. Поэтому модель атома — это мысленная картина того, каким бы он мог быть внутри. Научная модель может казаться полётом фантазии, но это не так. Учёные не останавливаются на выдвижении модели: они идут дальше и тестируют её. Они говорят, «Если бы модель, которую я вообразил, была бы верной, мы могли бы ожидать увидеть в реальном мире то‑то и то‑то». Они предсказывают, что получится, если вы проведёте практические эксперименты и сделаете определённые измерения. Успешная модель та, предположения которой верны, особенно если они подтверждаются экспериментом. И если предположения оказываются верны, то мы надеемся, что это значит, что модель является действительностью, или, по крайней мере, частью действительности.

Иногда предположения оказываются неверны, и поэтому учёные возвращаются и исправляют модель, или придумывают новую, затем продолжают её испытывать. Другими словами, процесс представления модели и затем испытывания её — что мы называем «научным методом» — имеет гораздо больше шансов получить реальный результат, чем даже наиболее образный и красивый миф, созданный для того, чтобы объяснить то, что люди не понимали и часто не могли понять.

Ранней моделью атома была так называемая модель «Пудинг с изюмом», предложенная великим английским физиком Дж. Дж. Томсоном в конце 19–го века. Я не буду описывать её, потому что она была заменена более успешной моделью Резерфорда, впервые предложенной тем самым Эрнстом Резерфордом, который расщепил атом, который приехал из Новой Зеландии в Англию работать учеником Томсона и позже сменил Томсона на посту профессора физики в Кембридже. Модель Резерфорда, которую позднее уточнил, в свою очередь, ученик Резерфорда, знаменитый датский физик Нильс Бор, рассматривала атом как крошечную, миниатюризированную солнечную систему. В центре атома — ядро, которое содержит большую часть его материала. И есть крошечные частицы, названные электронами, со свистом летающие вокруг ядра по «орбите» (хотя слово «орбита» может вводить в заблуждение, если вы думаете о нем, как о планете, вращающейся вокруг солнца, потому что электрон не маленький круглый предмет в определённом месте).

В модели Резерфорда/Бора, которая, вероятно, отражает реальную истину, удивительно то, что расстояние между ядрами очень велико по сравнению с размером ядра, даже в плотном куске твёрдого вещества, такого как алмаз. Ядра сильно разбросаны. Это тот момент, к которому я обещал вернуться.

Помните, я говорил о том, что кристалл алмаза — гигантская молекула, созданная из атомов углерода, похожих на солдат в строю, но в трёхмерном строе? Что ж, теперь мы можем улучшить нашу «модель» кристалла алмаза, придав ей масштаб — то есть, ощущение того, как размеры и расстояния в нем связаны друг с другом. Предположим, что мы представляем ядро каждого атома углерода в кристалле не солдатом, а футбольным мячом с электронами на орбите вокруг него. В этом масштабе соседние мячи в алмазе были бы на расстоянии более чем в 15 километров.

15 километров между мячами будут содержать электроны на орбите вокруг ядра. Но каждый электрон, в нашем «футбольном» масштабе, намного меньше, чем комар, и эти миниатюрные комары сами удалены на несколько километров от мячей, которые они облетают. Поэтому понятно — и удивительно — что даже твёрдый алмаз представляет собой почти полностью пустое место!

То же самое справедливо для всех пород, независимо от их прочности и твёрдости. Это верно для железа и свинца. Это также верно даже для самой твёрдой древесины. И это относится к вам и ко мне. Я уже говорил, что твёрдое вещество сделано из атомов, «упакованных» вместе, но «упакованных» здесь означает что‑то довольно странное, потому что сами атомы — главным образом пустое место. Ядра атомов расположены настолько далеко друг от друга, как если бы два футбольных мяча разделяло расстояние в 15 километров, а между ними летали бы несколько комаров.

Как такое может быть? Если камень является почти полностью пустым пространством, с реальной материей, разбросанной как футбольные мячи на километры друг от друга, почему он настолько жёсткий и твёрдый? Почему он не разрушается как карточный домик, когда вы сидите на нем? Почему мы мы не видим прямо через него? Если и стена, и я — в основном пустое место, почему я не могу пройти прямо через стену? Существует довольно забавная история об американском генерале Стабблебайне, который попытался это сделать. Вот история, которую я уже цитировал в предыдущей книге.

Это реальная история.

Она случилась летом 1983 года. Генерал — майор Альберт Стабблебайн III сидит за своим столом в Арлингтоне, штат Вирджиния, уставившись на стену, на которой развешаны его многочисленные военные награды. Они подробно описывают его долгую и выдающуюся карьеру. Он является начальником разведки армии Соединённых Штатов с 16 000 солдат под его командованием… Он смотрит сквозь свои награды на стену. У него возникаем мысль, что он должен что‑то сделать, хотя мысль об этом пугает его. Он думает о выборе, который он должен сделать. Он может остаться в своём кабинете, или он может перейти в соседний офис. Вот его выбор. И он сделал его. Он собирается пройти в следующий офис… Он встаёт, выходит из‑за стола и начинает расхаживать. Я думаю, он размышляет, из чего вообще в основном состоит атом? Из пространства! Он ускоряет шаг. Из чего в основном состою я? Он размышляет. Из атомов! Он почти перешёл на трусцу. Из чего главным образом состоит стена? Он думает. Из атомов. Все, что я должен сделать, это объединить пространства… Затем Генерал Стабблебайн тяжело ударяется носом о стену своего кабинета. Черт побери, думает он. Генерал Стабблебайн поражён своей постоянной неспособностью пройти через стену.

Вы не можете не посочувствовать генералу Стабблебайну. Он знал, что стена, и его собственное тело, были сделаны из атомов, столь рассредоточенных, что они походили на футбольные мячи в 15 километрах друг от друга. Конечно, если стена и его собственное тело были в основном пустым пространством, он же должен быть в состоянии пройти сквозь стену, протискивая свои атомы между атомами стены? Почему же он этого не может?

Почему камни и стены ощущаются твёрдыми, и почему мы не можем объединять наши с ними пространства? Мы должны понять (как бедный Генерал Стабблебайн узнал на своём горьком опыте), что то, что мы чувствуем и видим как твёрдое тело, есть нечто большее, чем просто ядра и электроны — футбольные мячи и комары. Учёные говорят о силах, связях и полях, взаимодействующие различными способами, чтобы держали футбольные мячи порознь друг от друга, а также удерживали компоненты каждого футбольного мяча как одно целое. При рассмотрении очень маленьких сущностей, таких как атомы и ядра, различие между «материей» и «пустым пространством», начинает терять свой смысл. Не совсем правильно говорить, что ядро «материи» как футбольный мяч, и что есть «пустое пространство» до следующего ядра.

Мы определяем твёрдое вещество как такое, «через которое вы не можете пройти». Вы не можете идти через стену из‑за тех таинственных сил, которые связывают ядра с их соседями в фиксированном положении. Вот что означает твёрдый.

Жидкий означает что‑то похожее, за исключением того, что мистические поля и силы удерживают атомы в меньшей степени, поэтому они скользят относительно друг друга, что означает, что вы можете перемещаться в воде, хотя и не так быстро, как в воздухе. В воздухе, являющимся газом (в действительности смесью газов), гораздо легче перемещаться, потому что атомы в газе свободно мчатся, а не привязаны друг к другу. В газе трудно перемещаться только в том случае, когда большинство атомов движутся в одном направлении, противоположном вашему движению. Это и происходит, когда вы пытаетесь двигаться против ветра (это и означает «ветер»). Трудно двигаться против штормового ветра, и невозможно двигаться против урагана или против воздушного потока, созданного реактивным двигателем.

Мы не можем двигаться сквозь твёрдый материал, но очень маленькие частицы, называемые фотонами, могут. Лучи света — это поток фотонов, и они могут перемещаться сквозь некоторые твёрдые материалы, называемые «прозрачными». Способ, которым «футбольные мячи» расположены в стекле, или в воде, или в некоторых драгоценных камнях, означает, что фотоны могут проходить как раз между ними, хотя они немного замедлятся, как вы замедляетесь при попытке пройти через воду.

За некоторым исключением, как например кварцевые кристаллы, камни непрозрачны, и фотоны не могут проникать сквозь них. Вместо этого, в зависимости от цвета камня, они либо поглощаются камнем, либо отражаются от его поверхности, и это справедливо для большинства других твёрдых предметов. Некоторые твёрдые предметы отражают фотоны совершенно особым, прямолинейным способом, и мы называем их зеркалами. Но самые твёрдые объекты поглощают многие из фотонов (они не прозрачны), и рассеивают даже те, которые они отражают (они не ведут себя как зеркала). Мы просто видим их как «непрозрачные», и мы также рассматриваем их как имеющие цвет, который зависит, от вида поглощаемых или отражаемых ими фотонов. Я вернусь к важному вопросу цвета в главе 7, «Что такое радуга?». Тем временем, мы должны сосредоточить наше внимание на действительно очень малых объектах и посмотреть прямо внутрь самого ядра — футбольного мяча.

Мельчайшие частицы

Ядро на самом деле не похоже на футбольный мяч. Это просто грубая модель. Оно, конечно, не круглое, как футбольный мяч. Даже не ясно, должны ли мы говорить о его «форме» вообще.

Может быть, само это слово — «твёрдый» теряет всякий смысл при этих очень маленьких размерах. А мы говорим об очень и очень маленьких размерах.

Точка в конце этого предложения содержит приблизительно миллион миллионов атомов типографской краски Каждое ядро содержит меньшие частицы, называемые протонами и нейтронами. Если хотите, то можете также думать о них как о мячах, хотя, как и ядра, они на самом деле не мячи. Протоны и нейтроны приблизительного одинакового размера. На самом деле они очень — очень маленькие, но все равно они в тысячу раз больше, чем электроны («комары») на орбите вокруг ядра. Существенная разница между протоном и нейтроном в том, что у протона есть электрический заряд. У электронов тоже есть электрический заряд, противоположный заряду протонов. Не важно, какой в точности электрический заряд здесь имеется в виду. У нейтронов заряда нет.

Поскольку электроны такие очень — очень — очень маленькие (а протоны и нейтроны просто очень — очень маленькие), масса атома в сущности — это только его протоны и нейтроны. Что же означает «масса»? Что ж, можно, пожалуй, представить себе массу как вес, и можно измерять её, используя те же единицы (граммы или фунты). Как бы то ни было, вес и масса — не одно и то же, и мне придётся объяснить разницу, но я отложу это до следующей главы. На данный момент просто считайте, что «масса» похожа на «вес».

Масса объекта практически полностью зависит от того, как много протонов и нейтронов связаны вместе во всех его атомах. Число протонов в ядре атома каждого отдельного элемента всегда одно и то же и равно числу электронов на орбите вокруг ядра, хотя электроны и не оказывают значительного влияния на массу, поскольку они слишком малы. Атом водорода имеет только один протон (и один электрон). Атом урана имеет 92 протона. Свинец — 82. Углерод имеет 6. Для каждого возможного числа от 1 до 100 (и ещё нескольких), имеется один и только один элемент, имеющий определённое количество протонов (и столько же электронов). Я не буду их перечислять, хотя это и легко (моя жена Лала Лала может перечислять их наизусть, на большой скорости — фокус, которому она научилась в качестве упражнения для тренировки памяти, и как способ заснуть).

Число протонов (или электронов), которыми обладает элемент, называется «атомным номером» этого элемента. Так что можно определить элемент не только по его названию, но и по его собственному уникальному атомному номеру. Например, элемент под номером 6 — углерод; элемент под номером 82 — свинец. Элементы удобно изложены в таблице, называемой периодической таблицей — я не буду вдаваться в подробности, почему она называется именно так, хотя ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА УРАН СВИНЕЦ УГЛЕРОД хотя это интересно. Но сейчас момент, чтобы вернуться, как я и обещал, к вопросу, почему, когда вы режете, скажем, свинец на все меньшие и меньшие части, вы, в конечном итоге, достигнете точки, когда, если вы разрежете его снова, он больше не является свинцом. Атом свинца имеет 82 протона. Если разделить атом так, чтобы он больше не имел 82 протона, он перестаёт быть свинцом.

Число нейтронов в ядре атома менее фиксировано, чем число протонов: многие элементы имеют разные версии, называемые изотопами, с разным количеством нейтронов. Например, существует три изотопа углерода, называемые углерод-12, углерод-13 и углерод-14. Цифры относятся к массе атома, которая является суммой протонов и нейтронов. Каждый из трёх имеет шесть протонов. Углерод-12 имеет шесть нейтронов, углерод-13 имеет семь нейтронов, а у углерода-14 — восемь нейтронов. Некоторые изотопы, например, углерод-14, радиоактивны, что означает, что они превращаются в другие элементы с предсказуемой скоростью, хотя в непредсказуемые моменты. Учёные могут использовать эту особенность, чтобы помочь вычислить возраст окаменелостей. Углерод-14 используется для датирования предметов моложе большинства окаменелостей, например, древних деревянных судов.

Окончится ли наш процесс по делению на все меньшие и меньшие части на этих трёх частицах: электронах, протонах и нейтронах? Нет — даже у протонов и нейтронов есть составные части. Даже они содержат ещё более мелкие вещи, называемые кварками. Но это то, о чем я не буду рассказывать в этой книге. Не потому, что я считаю, что вы не поймёте этого. А потому, что я не понимаю этого! Здесь мы вступаем в таинственную страну чудес. Важно распознать, когда мы достигаем пределов того, что мы понимаем. Не то чтобы мы никогда не поймём эти вещи. Вероятно, поймём, и учёные работают над ними со всей надеждой на успех. Но мы должны знать, что мы не понимаем, и признаться в этом себе, прежде чем мы сможем начать работать над этим. Есть учёные, которые, по крайней мере, немного понимают в этой стране чудес, но я не являюсь одним из них. Я знаю свои границы знаний.

Углерод — строительные леса жизни

Все элементы особенные по — разному. Но один элемент, углерод, является настолько особенным, что я хочу закончить главу, коротко сказав об этом. У углеродистой химии даже есть своё собственное имя, отделяя её от всей остальной части химии: «органическая» химия. Вся остальная часть химии является «неорганической» химией. Итак, что же такого особенного в углероде?

Ответ заключается в том, что атомы углерода, связываясь с другими атомами углерода, образуют цепочки. Химическое соединение октан (см. выше), которое, как вы знаете, является составной частью бензина (газолина), является довольно короткой цепью из восьми атомов углерода (чёрные шарики на рисунке) с атомами водорода (серые шарики), торчащими по сторонам. Уникальность углерода в том, что он может образовывать цепочки любой длины, некоторые длиной буквально в сотни атомов углерода. Иногда цепочки образуют кольца. Например, справа вверху нафталин (из которого делают шарики от моли), молекулы которого также состоят из углерода с присоединённым водородом, но на этот раз в виде двух колец. Углеродная химия скорее похожа на игрушечный конструктор под названием Tinkertoy.

В лаборатории химикам удалось соединить атомы углерода друг с другом, не только в простые петли, но и в молекулы подобные Tinkertoy, замечательной формы, названные фуллеренами (Buckyballs) и нанотрубками (Buckytubes).

«Bucky» было прозвище Бакминстера Фуллера, великого американского архитектора, который изобрёл геодезический купол. Вы можете увидеть соединения, если посмотрите на рисунок ниже. Специалисты по фуллеренам и нанотрубкам создали искусственные молекулы. Но они показали Tinkertoy способ, которым атомы углерода могут быть объединены в подобные лесам структуры, которые могут быть сколь угодно большими. (Совсем недавно была объявлена интересная новость, что фуллерены были обнаружены в космической пыли дрейфующей рядом с далёкой звездой.) Химия углерода предлагает почти бесконечное число возможных молекул разнообразных форм, и тысячи из них уже найдены в живых организмах. Выше одна очень большая молекула, названная миоглобин, которая встречается, в миллионах копий, во всех наших мышцах. На рисунке не показаны отдельные атомы, только связи, соединяющие их.

Не все атомы в миоглобине — атомы углерода, но именно атомы углерода объединяются в эти увлекательные Tinkertoy — подобные структуры строительных лесов. И это действительно то, что делает жизнь возможной. Когда вы думаете, что миоглобин — это только один пример среди тысяч таких же сложных молекул в живых клетках, вы можете себе представить, что возможно построить почти все что угодно, если у вас есть достаточно большой набор Tinkertoy, поэтому химия углерода обеспечивает широкий спектр возможных форм, требуемых, чтобы собрать нечто столь сложное как живой организм.

Что, не мифы?

Эта глава была необычна тем, что она не начиналась со списка мифов. Это было только потому, что было так трудно найти какие‑либо мифы по этому вопросу. В отличие, скажем, от солнца, или радуги, или землетрясения, захватывающий мир очень маленького никогда не находил места у первобытных народов. Если вы задумались об этом на минутку, это не удивительно. Они не имели возможности даже знать, что он существует, и потому они не придумывали мифов, чтобы его объяснить! Только когда микроскоп был изобретён в шестнадцатом столетии, люди обнаружили, что водоёмы и озера, почва и пыль, даже наши собственные тела, изобилуют крошечными живыми существами, слишком маленькими, чтобы видеть, но сложными и по — своему красивыми — или, возможно, пугающими, в зависимости от того, что вы о них думаете.

Существа на картинке ниже — пылевые клещи, связанные отдалённым родством с пауками, но слишком маленькие, чтобы их разглядеть, разве что как крошечные крапинки. В каждом доме есть тысячи их, ползающих по каждому ковру и каждой кровати, вполне вероятно, включая вашу.

Если бы первобытные люди знали о них, вы можете себе представить, что за мифы и легенды они смогли бы напридумывать, чтобы их объяснить! Но до изобретения микроскопа об их существовании даже не догадывались, и поэтому о них не существует никаких мифов. И, хотя он и маленький, даже пылевой клещ содержит более ста триллионов атомов.

Пылевые клещи слишком малы для нас, чтобы их увидеть, но клетки, из которых они состоят, ещё меньше. Бактерии, в огромном количестве живущие внутри них — и нас — ещё меньше.

А атомы намного меньше, чем бактерии. Весь мир состоит из невероятно крошечных вещей, слишком малых, чтобы быть видимыми невооружённым глазом — и, тем не менее, ни один из мифов или так называемых священных книг, о которых некоторые люди даже сейчас думают как о переданных нам богом, знающим все, не упоминают их вообще! На самом деле, когда вы посмотрите на эти мифы и истории, сможете увидеть, что они не содержат никаких знаний, которые терпеливо добыты наукой. Они не говорят нам, насколько велика Вселенная или сколько ей лет, они не говорят нам, как лечить рак, рак, они не объясняют действие силы тяжести или двигателя внутреннего сгорания, они не говорят нам о микробах, или ядерном синтезе, или электричестве, или анестетиках. В сущности, неудивительно, что рассказы в священных книгах не содержат больше информации о мире, чем было известно примитивным народам, которые впервые начали их рассказывать. Если эти «священные книги» действительно были написаны, или продиктованы, или вдохновлены всезнающими богами, не кажется ли вам странным, что эти боги ничего не сказали ни об одной из этих важных и полезных вещей?

Почему существуют ночь и день, зима и лето?

НАШИ ЖИЗНИ подчинены двум большим ритмам, один из которых медленнее другого. Более быстрый — это ежедневное чередование между тьмой и светом, которое повторяется каждые 24 часа. А медленный ритм — это ежегодная смена зимы и лета, которая повторяется с циклом немногим более 365 дней. Неудивительно, что оба этих ритма породили различные мифы. Цикл день — ночь особенно ярко отражён в мифах из‑за того существенного пути, которое проходит солнце в своём видимом движении по небосводу с востока на запад. Некоторые народы даже рассматривали солнце как золотую колесницу, движущуюся по небу и управляемую богом.

Аборигены Австралии были изолированы на их островном континенте по крайней мере в течение 40000 лет, и у них сохранилось несколько старейших в мире мифов. Эти мифы чаще всего начинаются в таинственную эпоху, называемую Время сновидений, когда начался мир, и он был населён животными и расой гигантов. Разные племена аборигенов имеют разные мифы о Времени сновидений. Первый миф пришёл к нам из племени, которое живёт в горах Флиндерс на юге Австралии.

В ту эпоху Времени сновидений две ящерицы были друзьями. Одна из них была вараном (большая, крупногабаритная ящерица), а другая гекконом (восхитительная маленькая ящерица с присосками на подушечках ног, при помощи которых она может забираться по вертикальным поверхностям). Однажды они обнаружили, что их другие друзья были жестоко убиты женщиной — Солнцем и её стаей собак динго. Разъярённая на женщину — Солнце, большая ящерица ящерица швырнула в неё свой бумеранг и сбила её с неба, где та находилась. Солнце исчезло на западе за горизонтом и мир погрузился во тьму. Две ящерицы очень испугались и отчаянно попытались выбить солнце на небо, чтобы вернуть свет. Варан взял другой бумеранг и швырнул его на запад, туда, куда исчезло солнце. Как вы, наверное, знаете, бумеранг — замечательное оружие, которое возвращается к бросившему его, поэтому ящерицы надеялись, что бумеранг сможет подцепить солнце и вернуть его на небо. Но бумеранг не вернулся. Тогда они стали пробовать бросать бумеранги во всех направлениях в смутной надежде вернуть солнце. Наконец, у варана остался только один бумеранг и, в отчаянии, он бросил его на восток, в противоположном направлении тому, куда исчезло солнце. На этот раз, бумеранг вернулся и принёс на себе солнце. C тех пор солнце каждый день повторяет тот самый случай своего исчезновения на западе и появления на востоке.

Множество мифов и легенд со всех уголков света имеют ту же самую странную особенность: какое‑то исключительное событие случается один раз, а затем, без объяснения причин, та же самая вещь продолжает случаться снова и снова всегда.

Вот другой миф аборигенов, на этот раз с юго — востока Австралии. Кто‑то подбросил яйцо эму (вид австралийского страуса) вверх в небо. Из этого яйца вылупилось солнце и подожгло кучу дров, которые (по какой‑то причине) находились там наверху. Небесный бог заметил, что свет был полезен для людей, и он сказал своим слугам впредь выходить каждую ночь, чтобы класть достаточно дров в небе для освещения следующего дня.

Более длинный сезонный цикл также является предметом мифов во всем мире. В мифах североамериканских индейцев, как и во многих других, часто встречаются персонажи животных. В одном из мифов индейского племени Тахтлан из западной Канады рассказывается о ссоре между Дикобразом и Бобром из‑за того, насколько длинными должны были бы быть времена года. Дикобраз хотел, чтобы зима продолжалась пять месяцев, и в качестве примера показывал свои пять пальцев. Но Бобёр хотел, чтобы зима длилась больше месяцев — по числу углублений на его хвосте. Дикобраз был рассержен и настаивал на ещё более короткой зиме. Он в ярости откусил свой большой палец и выставил напоказ оставшиеся четыре пальца. И с тех пор зима продолжается четыре месяца. Я считаю этот миф несколько разочаровывающим, потому что он уже предполагает, что будут зима и весна, и лишь объясняет, сколько месяцев будет длиться каждая из них. По крайней мере, в этом отношении греческий миф о Персефоне гораздо лучше.

Персефона была дочерью главного бога Зевса. Её матерью была Деметра, богиня плодородия земли и урожая. Деметра очень любила Персефону, которая помогала ей заботиться об урожае на полях. Но Аид, бог подземного мира, царства мёртвых, тоже любил Персефону. Однажды, когда она играла на цветочном лугу, разверзлась большая пропасть, и из неё появился Аид на своей колеснице. Он схватил Персефону, утащил за собой вниз и сделал её королевой своего мрачного подземно подземного царства. Деметра была настолько убита горем из‑за потери своей любимой дочери, что она остановила рост растений и люди начали голодать. В конце концов, Зевс отправил Гермеса, посланника богов, вниз в подземный мир, чтобы забрать Персефону обратно в страну жизни и света. К несчастью оказалось, что Персефона съела шесть гранатовых зёрнышек, пока была в подземном мире, и это означало (по определённого рода логике, которая привычна для нас, когда дело касается мифов), что она должна возвращаться в подземный мир на шесть месяцев (по одному месяцу за каждое гранатовое зёрнышко) каждый год. Таким образом, Персефона жила на поверхности часть года, начиная с весны и всё лето. На протяжении этого времени растения цветут, и всё радуется жизни. Но во время зимы, когда она вынуждена возвращаться к Аиду из‑за тех противных гранатовых зёрен, земля становится холодной и бесплодной, и на ней ничего не растёт.

Почему на самом деле сменяются день и ночь, зима и лето?

ВСЯКИЙ РАЗ, когда что‑либо меняется ритмично и с высокой точностью, учёные предполагают, что нечто либо колеблется, как маятник, либо что‑то вращается, как волчок. В случае наших дневных и сезонных ритмов мы имеем второе. Сезонный ритм объясняется вращением Земли вокруг Солнца на расстоянии примерно 150 миллионов километров от него. А дневной ритм объясняется вращением Земли, которая вертится вокруг себя, подобно волчку.

Иллюзия, что солнце движется по небосводу — всего лишь иллюзия. Это иллюзия относительного движения. Вы довольно часто можете встретить тот же вид иллюзии. Например, когда вы находитесь в поезде, стоящем на станции рядом с другим поездом. Внезапно вам кажется что ваш поезд начал движение. Но потом вы понимаете, понимаете, что на самом деле вы вовсе не трогались с места. На самом деле, это второй поезд начал двигаться в противоположном направлении. Помню, я был заинтригован подобной иллюзией, когда первый раз путешествовал на поезде. (Наверняка я был очень молод, поскольку также помню другую вещь, которую неправильно понял в том первом путешествии. Пока мы ждали поезда на платформе, мои родители постоянно говорили что‑то типа: «Наш поезд скоро приедет» и «Вот подъезжает наш поезд» и потом «Наконец, это наш поезд». Я был взволнован его приближением, поскольку это был наш поезд. Я ходил туда — сюда по проходу, восхищаясь каждой вещью в поезде, потому что думал, что он наш, и мы владеем всем, что находится в этом поезде.)

Иллюзия относительного движения действует ещё и по — другому. Вы думаете, что другой поезд тронулся, до тех пор, пока не обнаружите, что это ваш собственный поезд движется. Трудно отличить кажущееся движение от реального. Это легко, если ваш поезд трогается с толчком, но не в случае, если его движение начинается очень плавно. Когда поезд, в котором вы едете, обгоняет другой, движущийся со скоростью лишь слегка меньшей, вы иногда можете обмануться, думая, что ваш поезд неподвижен, а тот, другой медленно движется назад.

То же самое с Землёй и Солнцем. В действительности, солнце не движется по небу с востока на запад. На самом же деле кружится Земля, подобно почти всему во вселенной (включая, кстати, само Солнце, но мы можем не принимать это в расчёт). Формально мы говорим, что Земля вращается вокруг своей «оси»: вы можете думать о ней как о вале, проходящем через весь земной шар с Северного полюса до Южного. Солнце остаётся практически неподвижным по отношению к Земле (но не к другим объектам во вселенной, однако я просто хочу написать о том, как нам это видится отсюда, с Земли). Мы вращаемся очень плавно для того, чтобы почувствовать движение, и воздух, которым мы дышим, также вращается вместе с нами. Если бы воздух не вращался вместе с нами, мы бы почувствовали его как могучий стремительный ветер, ведь мы вращаемся со скоростью тысячу миль в час. По крайней мере, такова скорость вращения на экваторе; очевидно, что при приближении к северному или южному полюсам мы вращаемся медленнее, поскольку земле, на которой мы стоим, нужно пройти меньшее расстояние, чтобы совершить полный оборот вокруг оси. Так как мы не чувствуем вращения планеты, и так как воздух вращается вместе с нами, то это напоминает тот случай с двумя поездами. Единственный способ сказать, что мы движемся — это смотреть на объекты, которые не вращаются вместе с нами: такие как звезды или Солнце. То, что мы видим — лишь кажущееся движение, и, как и в случае с поездами, кажется, что мы остаёмся в неподвижности, а звёзды и Солнце двигаются по небу.

Известный философ Витгенштейн однажды спросил друга и ученика по имени Элизабет Энскомб,

«Почему люди говорят, что было естественнее думать, что Солнце вращается вокруг Земли, нежели Земля вокруг своей оси».

Мисс Энскомб ответила,

«Я полагаю потому, что это выглядело так, как будто солнце вращается вокруг Земли»

«Хорошо»,

ответил Витгенштейн,

«На что это было бы похоже, если бы это выглядело так, как будто бы Земля вращается вокруг своей оси?»

Попробуйте и вы ответить на этот вопрос!

Почему же, если Земля вращается со скоростью тысячу миль в час, когда мы подпрыгиваем прямо вверх, мы не приземляемся в другом месте? Ну что ж, когда вы путешествуете в поезде на скорости 100 миль в час, вы можете подпрыгнуть и, тем не менее, приземлитесь в том же самом месте в поезде. Когда вы подпрыгиваете, вы можете представить себя брошенным поездом вперёд, но это не ощущается, потому что все остальное движется вперёд с той же скоростью. В поезде вы можете подбросить мяч вверх, и он упадёт вниз по прямой. Вы можете совершенно спокойно играть в пинг — понг в поезде до тех пор, пока он движется плавно и не ускоряется или тормозит, или быстро поворачивает. (Но только в закрытом вагоне. Если бы вы попытались играть в пинг — понг на открытой платформе, мячик бы улетел. Все из‑за того, что воздух движется вместе с вами, когда вы находитесь внутри крытого вагона, а не тогда, когда вы стоите на открытой платформе.) Когда вы путешествуете с постоянной скоростью в закрытом вагоне, независимо от того, как быстро он мчится, можно стоять не шелохнувшись или играть в пинг — понг, либо во что‑нибудь другое, без опаски. Однако, если поезд будет разгоняться (или тормозить), и вы подпрыгните, вы приземлитесь в другом месте! И игра в пинг — понг при разгоне, или торможении, или повороте поезда превратится в странную игру, даже если воздух в вагоне будет по — прежнему неподвижен по отношению к поезду. Мы вернёмся к этому позже, когда будем говорить о том, что происходит, когда вы бросаете предмет на орбитальной космической станции.

Вращающиеся часы — и календарь

Ночь сменяется днём, а день сменяется ночью, как и части мира, мы оказываемся кружащими либо к солнечной стороне, либо к теневой. Но почти столь же драматичной, по крайней мере, для тех из нас, кто живёт далеко от экватора, является сезонная смена коротких ночей длинными, жарких дней летом длинными ночами и короткими, холодными днями зимой.

Разница между днём и ночью разительна — настолько разительна, что большинство видов животных может процветать или днём, или ночью, но не днём и ночью. Как правило, они спят в течение своего периода «отключения». Люди и большинство птиц спят ночью и ведут активную жизнь в течение дня. Ежи, ягуары и многие другие млекопитающие активны ночью и спят днём.

В то же время животные находят разные способы, чтобы справиться с изменениями между зимой и летом. У многих млекопитающих вырастает толстая, лохматая шерсть на зиму и линяет весной. Многие птицы, и млекопитающие также мигрируют, иногда на огромные расстояния, чтобы провести зиму ближе к экватору, а затем мигрировать обратно в высокие широты (на крайнем севере и крайнем юге) на лето, когда длинные дни и короткие ночи обеспечивают обильное питание. Морские птицы, называемые полярными крачками, доводят это до крайности. Полярные крачки проводят северное лето в Арктике. Затем, при наступлении осени на севере, они мигрируют на юг, но не останавливаются в тропиках, а летят вплоть до Антарктики. Книги иногда описывают «зимовки» арктических крачек в Антарктике, но, конечно, это вздор: к тому времени, когда они доберутся до Антарктики там южное лето. Арктическая крачка мигрирует так далеко, что у неё два лета: у неё нет «зимовки», поскольку нет зимы. Мне вспоминается шутливое замечание моего друга, который жил в Англии в течение лета, и отправлялся в тропическую Африку, чтобы «перетерпеть» зиму!

Другим способом избежать зимы для некоторых животных является спячка. Её называют «гибернация», от латинского слова hibernus — «зимний». Медведи и суслики — одни из многих млекопитающих, а также довольно многих других видов животных, которые впадают в спячку. Некоторые животные спят непрерывно всю зиму в течение большей части времени, периодически проявляя вялую активность, а затем снова спят. Обычно их температура тела резко падает во время зимней спячки, и все в них замедляется почти до остановки: их внутренние двигатели еле теплятся. На Аляске даже существует лягушка, которая заходит так далеко, что вмерзает в лёд, оттаивая и снова возвращаясь к жизни весной.

Даже тем животным, которые, как и мы, не зимуют и не мигрируют, чтобы избежать холода, приходится приспосабливаться к смене времён года. Листья вырастают весной, а осенью опадают (именно поэтому она называется «листопад»), так что, пышные зеленые деревья летом становятся тощими и голыми в зимний период. Ягнята рождаются весной, так что они получают выгоду от высоких температур и свежих трав, когда растут. Мы не можем на зиму обрастать длинной шерстью, но мы часто носим пальто.

Поэтому мы не можем игнорировать смену времён года, но понимаем ли мы их? Многие люди не понимают. Некоторые люди даже не понимают, что у Земли уходит год на полный оборот вокруг Солнца — на самом деле это и есть год! Согласно одному опросу, 19 процентов британцев думают, что на это уходит месяц, и подобный процент людей оказался и в других европейских странах.

Даже среди тех, кто понимает, что означает год, есть множество таких, кто думает, что летом Земля ближе к Солнцу Солнцу и более удалена от него зимой. Скажите это австралийцам, готовящим рождественский ужин на барбекю, в бикини на обжигающе горячем пляже! И в тот момент, когда вы осознаете, что в южном полушарии декабрь — это середина лета, а июнь — середина зимы, вы поймёте, что времена года не зависят от того, насколько близко находится Земля к Солнцу. Должно быть другое объяснение.

Мы не сможем продвинуться с этим объяснением, пока, для начала, не глянем на то, что заставляет небесные тела вращаться вокруг других небесных тел. Поэтому дальше мы этим и займёмся.

На орбиту

Почему планеты остаются на солнечной орбите? Почему что‑нибудь остаётся в орбите вокруг чего‑либо ещё? Впервые это понял в семнадцатом столетии сэр Исаак Ньютон, один из величайших учёных, которые когда‑либо жили. Ньютон показал, что всеми орбитами управляла сила тяжести — та же самая сила тяжести, которая тянет падающие яблоки к земле, но в более крупном масштабе. (Увы, но история, что Ньютону пришла в голову эта идея, когда ему на голову упало яблоко, вероятно, в действительности неправда.)

Ньютон представлял себе пушку на вершине очень высокой горы со стволом, направленным горизонтально в сторону моря (гора находится на берегу). Каждое ядро, которое она выстрелила, в начале, кажется, движется горизонтально, но одновременно оно падает к морю. Сочетание движения над морем и падения в сторону моря приводит к изящной нисходящей кривой, завершающейся всплеском. Важно понимать, что ядро падает все время, даже на начальной, пологой части кривой. Это не означает, что оно летит некоторое время горизонтально, а затем неожиданно меняет своё решение, как герой мультфильма, который понял, что ему нужно упасть, и поэтому начинает действовать именно так! Снаряд начинает падать с того момента, как как он покинул орудие, но вы не увидите падение как движение вниз из‑за того, что снаряд движется (почти) горизонтально и довольно‑таки быстро.

Теперь давайте сделаем нашу пушку больше и сильнее, так, чтобы снаряд пролетал много километров, прежде чем наконец плюхнуться в море. Это все ещё нисходящая кривая, но очень плавная, очень «пологая» кривая. Направление движения довольно близко к горизонтальному на большом участке пути, но тем не менее, снаряд все равно падает.

Давайте продолжим представлять пушку все большей и большей, все более и более мощной: такой мощной, что ядро пролетит действительно большое расстояние, прежде чем упадёт в море. Теперь начинает сказываться кривизна Земли. Ядро по — прежнему все время «падает», но поскольку поверхность планеты искривлена, «горизонтальность» начинает означать нечто необычное. Пушечное ядро все ещё следует по изящной кривой, как и прежде. Но по мере того, как она медленно изгибается в сторону моря, море изгибается от неё, потому что планета круглая. Поэтому ядру требуется ещё больше времени, чтобы наконец плюхнуться в море. Оно по — прежнему все время падает, но оно падает вокруг планеты.

Вы можете проследить логику аргументов. Теперь представим себе пушку настолько мощную, что ядро проделывает путь вокруг Земли, пока не вернётся туда, откуда оно было запущено. Ядро по прежнему «падает», но кривая его падения будет совпадать с кривизной Земли, так что оно полетит вокруг планеты, не приближаясь к морю. Теперь оно находится на орбите Земли и будет там в течение неопределённого времени, при условии, что нет сопротивления воздуха, замедляющего ядро (которое в действительности было бы). Оно все равно будет «падать», но изящная кривая его длительного падения будет проходить вокруг Земли снова и снова. Оно будет вести себя так же, как миниатюрная луна. Это и есть спутники — искусственные «луны». Они все «падают», но они но они никогда не снижаются. Спутники, которые используются для ретрансляции междугородных телефонных звонков и телевизионных сигналов, находятся на специальной орбите, названной геостационарной. Это означает, что скорость, с которой они вращаются вокруг Земли, ловко подобрана так, что она точно такая же, что и скорость, с которой Земля вращается вокруг своей оси, то есть они обращаются вокруг Земли каждые 24 часа. Если подумать, это означает, что они всегда парят над одним и тем же местом над земной поверхностью. Именно поэтому вы можете нацелить свою спутниковую антенну точно на тот спутник, который излучает на землю телевизионный сигнал.

Когда такой объект, как космическая станция, находится в орбите, он 'падает' всё время, и все объекты, находящиеся в космической станции, считаем ли мы их лёгкими или тяжёлыми, падают с одинаковой скоростью. Это хороший момент, чтобы остановиться и объяснить различие между массой и весом, что я обещал сделать ещё в предыдущей главе.

Все объекты на орбитальной космической станции невесомы. Но масса у них есть. Их масса, как мы видели в этой главе, зависит от числа протонов и нейтронов, которые они содержат. Вес — это сила тяжести, умноженная на массу. На Земле мы можем использовать вес, чтобы измерить массу, потому что притяжение (более или менее) одинаково везде. Но из‑за того, что более массивные планеты имеют более сильную гравитацию, ваш вес меняется в зависимости от того, на какой планете вы находитесь, в то время как ваша масса остаётся везде одинаковой — даже если вы совершенно невесомы в космической станции на орбите. Вы были бы невесомы на космической станции, потому что и вы, и весы, будете оба 'падать' с одинаковой скоростью (в так называемом «свободном падении»), так что ноги не будут оказывать давления на весы, которые, поэтому, зарегистрируют вас как невесомого.

Но хотя вы будете невесомы, ваша масса будет Но будет далеко не нулевой. Если бы вы энергично отпрыгнули от «пола» космической станции, вы отлетели бы к потолку (хотя не было бы очевидно, где пол, а где потолок!), и, независимо от того, насколько далеко потолок, вы ударились бы головой, и ушибли бы её, как если бы упали на голову. И все остальное на космической станции точно так же по — прежнему имело бы свою собственную массу. Если бы у вас в каюте было пушечное ядро, то оно плавало бы в невесомости, что могло бы заставить вас думать, что оно лёгкое, как надувной мяч такого же размера. Но если бы вы попытались бросить его через каюту, вы скоро узнали бы, что оно не такое лёгкое, как надувной мяч. Это была бы тяжёлая работа — отбросить ядро, и вы отлетели бы назад в противоположном направлении, если бы попытались. Пушечное ядро ощущалось бы тяжёлым, даже притом, что оно не демонстрирует особой тенденции лететь «вниз» к полу космической станции. Если бы вам удалось бросить пушечное ядро через каюту, оно вело бы себя как любой тяжёлый предмет, когда он ударяет что‑то на своём пути, и было бы не хорошо, если бы оно ударило одного из ваших коллег — астронавтов по голове, либо прямо, либо после отскакивания от стены. Если оно ударит другое пушечное ядро, оба отскочат друг от друга с соответствующим «тяжёлым» чувством, в отличие, скажем, от пары шариков пинг — понга, которые также отскакивают друг друга, но легко. Я надеюсь, что это даёт вам почувствовать разницу между весом и массой. В космической станции, пушечное ядро имеет гораздо большую массу, чем шарик, хотя оба имеют одинаковый вес — ноль.

Яйца, эллипсы и убегающая сила тяжести

Давайте вернёмся к нашей пушке на вершине горы, и сделаем её ещё более мощной. Что произойдёт? Ну, теперь нам нужно познакомиться с открытием великого немецкого учёного Иоганна Кеплера, который жил как раз перед Ньютоном. Кеплер показал, что изящная кривая, по которой предметы вращаются вокруг других предметов в космосе, является на самом деле не кругом, а чем‑то другим, известным математикам со времён древних греков как 'эллипс'. Эллипс имеет как бы яйцевидную форму (только «как бы»: яйца не являются идеальными эллипсами). Круг представляет собой частный случай эллипса — представьте себе очень тупое яйцо, яйцо столь короткое и толстое, что оно выглядит как шарик для пинг — понга.

Существует простой способ нарисовать эллипс и, в то же время, убедить себя, что круг представляет собой частный случай эллипса. Возьмите верёвку и сделайте из неё петлю, связав концы в настолько аккуратный и маленький узел, какой вы только сможете сделать. Теперь воткните булавку в блокнот, закрепите петлю вокруг булавки, прикрепите карандаш к другому концу петли, сильно натяните петлю и прочертите все вокруг булавки при полном натяжении петли. Конечно, вы нарисуете круг.

Затем, возьмите вторую булавку и воткните её рядом с первой булавкой так, чтобы они соприкасались. Вы по — прежнему нарисуете круг, потому что две булавки настолько близко друг к другу, что они считаются единой булавкой. И вот теперь самое интересное. Переместите булавки друг от друга на несколько сантиметров. Теперь, когда вы прочертите фигуру при полном натяжении петли, нарисованная вами форма не будет кругом, это будет «яйцевидный» эллипс. Чем дальше друг от друга вы разместите булавки, тем уже эллипс. Чем ближе вы помещаете две булавки друг к другу, тем шире — и круглее — будет эллипс, пока две булавки не станут одной булавкой, а эллипс не станет кругом — частным случаем.

Теперь, когда мы познакомились с эллипсом, мы можем вернуться к нашему супермощному орудию. Оно уже выпустило пушечное ядро на орбиту, которая, как мы предполагали, почти круговая. Если теперь сделать его более мощным, произойдёт то, что орбита станет более «растянутой», все менее круговой. Это называют ‘эксцентричной’ орбитой. Наше пушечное ядро проделывает довольно долгий путь от земли, а затем разворачивается и возвращается обратно. Земля — одна из двух 'булавок'. Другой 'булавки' как твёрдого объекта в действительности не существует, но вы можете представить её себе как воображаемую булавку там в космосе. Воображаемая булавка помогает сделать математику понятной для некоторых людей, но если это смущает вас, просто забудьте о ней. Важно понимать, что Земля не находится в центре 'яйца'. Орбита простирается гораздо дальше от Земли с одной стороны (стороны 'воображаемой булавки'), чем с другой (стороны, где сама Земля — булавка).

Мы продолжаем делать наше орудие более мощным. Пушечное ядро теперь путешествует далеко — далеко от Земли и едва удерживается, чтобы возвратиться к Земле. Эллипс теперь очень длинен и сильно растянут. И, в конце концов, наступит момент, когда он перестаёт быть эллипсом вообще: мы стреляем пушечным ядром ещё быстрее, и теперь дополнительная скорость просто выталкивает его за точку, откуда нет возврата, где гравитация Земли не может вернуть его обратно. Оно достигает второй космической скорости и исчезает навсегда (или пока не будет захвачено гравитацией другого тела, например, Солнца).

Наша все более и более мощная пушка проиллюстрировала все стадии до и после образования орбиты. Сначала ядро просто шлёпается в море. Затем, по мере того как мы последовательно стреляем ядрами с увеличивающейся силой, кривая их движения становится все более и более горизонтальной, пока пока ядро не достигнет скорости, необходимой чтобы выйти на почти круговую орбиту (помните, что круг — частный случай эллипса). С увеличением скорости стрельбы орбита становится все менее круглой и более удлинённой, более эллиптической. Наконец, эллипс становится настолько вытянутым, что он перестаёт быть эллипсом вообще: ядро достигнет второй космической скорости и исчезает совсем.

Орбита Земли вокруг Солнца в техническом отношении является эллипсом, но она почти частный случай — круг. То же самое касается всех других планет, кроме Плутона (который в настоящее время не считается планетой вообще). Кометы, с другой стороны, имеют орбиты, похожие на очень длинные, вытянутые яйца. 'Булавки', используемые вами для рисования эллипсов, весьма далеки друг от друга.

Одна из двух 'булавок' для кометы — солнце. Ещё раз, другая 'булавка' — не реальный объект в космосе: вы только должны вообразить её. Когда комета находится на наибольшем расстоянии от Солнца (так называемый «афелий»), она движется с наименьшей скоростью. Она находится в свободном падении все время, но время от времени она падает от Солнца, а не к нему. Она медленно поворачивает в афелии, затем падает в направлении Солнца, все быстрее и быстрее, пока не облетит вокруг Солнца (другой 'булавки') и не достигнет своей самой высокой скорости, будучи в самой близкой от Солнца точке, называемой перигелий. («Перигелий» и «афелий» приходят от имени греческого бога солнца Гелиоса, пери по — гречески «рядом», а афо означает «далеко».) Комета быстро проносится вокруг Солнца в перигелии и улетает от него на большой скорости на другую сторону перигелия. Проносясь вокруг Солнца, комета постепенно теряет скорость по мере удаления от Солнца к афелию, где скорость наименьшая, и цикл повторяется снова и снова.

Космические инженеры используют так называемый эффект рогатки для улучшения топливной экономичности своих ракет. Космический зонд Кассини, спроектированный, чтобы посетить отдалённую планету Сатурн, полетел туда чем‑то похожим на окольный маршрут, который был на самом деле удачно спланированным, чтобы использовать эффект рогатки. Используя гораздо меньше ракетного топлива, чем было бы необходимо, чтобы полететь прямо к Сатурну, Кассини заимствовал силу тяжести и орбитальное движение трёх планет по пути — Венеры (дважды), затем обратный поворот вокруг Земли, а затем заключительный могучий бросок от Юпитера. В каждом случае он падал на планету как комета, получая скорость, повиснув на её гравитационных фалдах, как планета, проносящаяся вокруг Солнца. Эти четыре космические рогатки вышвырнули вышвырнули Кассини к системе 62 лун и колец Сатурна, откуда до сих пор он отсылает ошеломляющие снимки.

Большинство планет, как я сказал, вращается вокруг Солнца по почти круговым эллипсам. Плутон необычен не только тем, что слишком маленький, чтобы больше не называться планетой, но также и наличием заметно эксцентричной орбиты. Большую часть времени он находится за пределами орбиты Нептуна, но в перигелии оказывается внутри и фактически ближе к Солнцу, чем Нептун с почти круговой орбитой. Даже орбита Плутона, однако, совсем не столь эксцентрична, как орбиты комет. Самая известная из них, комета Галлея, становятся видимой для нас только вблизи перигелия, когда она ближе всего к Солнцу и отражает солнечный свет. Её эллиптическая орбита увлекает её далеко — далеко, и она возвращается в наши окрестности окрестности только каждые 75–76 лет. Я видел её в 1986 году и показал её моей маленькой дочери Джульетте. Я прошептал ей на ухо (она, конечно, не могла понять, что я говорю, но я упрямо шептал ей), что я никогда больше не увижу комету снова, но она будет иметь ещё один шанс, когда та вернётся в 2061.

'Хвост' кометы, между прочим, представляет собой шлейф пыли, но он не развевается позади головы кометы, как мы могли бы подумать. Вместо этого он сдувается потоком частиц, поступающих от Солнца, который мы называем солнечным ветром. Так что хвост кометы всегда направлен в сторону от Солнца, независимо от того, куда комета движется. Существует захватывающее предложение, когда‑то ограниченное лишь научно — фантастическими рассказами, но сейчас осуществляемое японскими космическими инженерами, использовать солнечный ветер для движения космического корабля, оборудованного гигантскими парусами. Подобно парусным яхтам, использующим обычный ветер на море, космические яхты с солнечными парусами могли бы теоретически предоставить очень экономичный способ путешествия к далёким мирам.

Косой взгляд на лето

Теперь, когда мы имеем понятие об орбитах, можно вернуться к вопросу о том, почему существуют зима и лето. Некоторые люди, как вы помните, неверно думают, что это из‑за того, что летом мы ближе к солнцу, а зимой — дальше. Это было бы неплохим объяснением, если бы орбита Земли была похожа на орбиту Плутона. Действительно, зима и лето на Плутоне (которые гораздо холоднее тех, что мы переживаем на Земле) вызваны именно этим.

Однако земная орбита является практически круговой, из‑за чего близость планеты к Солнцу не может стать причиной смены сезонов. Что ещё более интересно, Земля, на самом деле, ближе всего к Солнцу (находится в перигелии) в январе, а дальше всего от него (в афелии) — в июле, но эллиптическая орбита нашей планеты настолько близка к круговой, что это не имеет какой‑либо значимой разницы.

Но что же тогда вызывает такую разницу между зимой и летом? Нечто совершенно другое. Земля вращается вокруг своей оси, а ось имеет наклон. Этот наклон и является истинной причиной существования времён года. Давайте посмотрим, как это работает.

Как я сказал раньше, мы можем думать об оси как о вале, стержне, проходящем через весь земной шар, и выходящем наружу на Северном и Южном полюсах. Теперь представьте орбиту Земли вокруг Солнца как колесо гораздо больших размеров, со своей собственной осью, проходящей на этот раз через само Солнце и выходящей концами наружу на северном и южном полюсах Солнца. Если бы эти две оси (Земли и Солнца) были совершенно параллельны друг другу, то у Земли не было бы «наклона», и в этом случае в полдень на экваторе солнце всегда находилось прямо над головой, а день был бы равен ночи на всем земном шаре. И тогда не было бы времён года. На экваторе было бы всегда жарко, а при удалении от него к полюсам становилось бы все холоднее и холоднее. При удалении от экватора вам бы стало холодно, но вовсе не из‑за зимы, ведь тогда не было бы никакой зимы. Никакого лета, вообще никаких времён года.

На самом же деле, однако, эти две оси не параллельны. Ось собственного вращения Земли наклонена относительно оси нашей орбиты вокруг Солнца.

Этот наклон не особенно большой — около 23,5 градусов. Если бы он был 90 градусов (что примерно равно наклону орбиты Урана), Северный полюс был бы направлен прямо на Солнце один раз в году (это называется летним солнцестоянием), и прямо в противоположном направлении от Солнца в момент зимнего солнцестояния. Если бы Земля была подобна Урану, в летнее солнцестояние на северном полюсе солнце все время находилось бы прямо над головой (то есть там не было бы ночи), в то время как на южном полюсе в это время царили бы ледяной холод и тьма, без какого‑либо намёка на дневной свет. А шесть месяцев спустя все происходит наоборот.

Поскольку наша планета на самом деле наклонена только на 23,5 градуса вместо 90 градусов, мы находимся на четверти пути от крайности отсутствия сезонов, когда наклона нет, до крайности почти полностью наклонённого Урана. Этого достаточно, чтобы, как на Уране, Солнце никогда не заходило на земном Северном полюсе в летнее солнцестояние. Это бесконечный день, но, в отличие от Урана, солнце не находится прямо над головой. Солнце будто описывает круг по небу при вращении Земли, но никогда не опускается за горизонт. Это справедливо повсюду за полярным кругом. Если бы в день летнего солнцестояния вы встали прямо на полярном круге, скажем на северо — западной оконечности Исландии, вы бы увидели Солнце, скользящее по южной линии горизонта в полночь, но никогда не садящееся за него. Затем оно бы по дуге поднялось до своего самого высокого положения на небе (не очень высоко) в полдень.

В северной Шотландии, которая находится немного южнее полярного круга, солнце в летнее солнцестояние опускается ниже горизонта, достаточно, чтобы наступило подобие ночи — но не очень тёмная ночь, поскольку солнце в эти дни никогда не опускается очень далеко за горизонт.

Таким образом, наклон земной оси объясняет существование зимы (когда часть планеты, на которой мы находимся, наклонена в сторону от солнца) и лета (когда она повёрнута к солнцу), а также короткие дни зимой и длинные летом. Но объясняет ли это, почему так холодно зимой и так жарко летом? Почему солнце кажется горячее, когда оно находится прямо над головой, чем тогда, когда оно находится низко над горизонтом? Ведь это то то же самое солнце, а значит, не должно ли оно быть одинаково горячим независимо от угла, под которым мы его наблюдаем? Нет.

Вы можете забыть о том, что мы немного ближе к Солнцу, когда наклонены к нему. Это бесконечно малая разница (всего несколько тысяч километров) по сравнению с общим расстоянием до Солнца (около 93 миллионов миль), и по — прежнему незначительна по сравнению с разницей между расстоянием до Солнца в перигелии и расстоянием до Солнца в афелии (около 3 миллионов миль). Нет, что на самом деле имеет значение — это, отчасти, угол, под которым солнечные лучи падают на нас и, отчасти, тот факт что дни длиннее летом и короче зимой. Это тот угол, который делает солнечный свет теплее в полдень, нежели вечером, и это тот угол, который делает более важным нанесение солнцезащитного крема в полдень, нежели вечером.

Комбинация угла и продолжительности дня заставляет растения расти летом больше, чем зимой, со всем, что из этого вытекает.

Так почему же этот угол имеет такое значение? Вот один из способов объяснить это. Представьте, что вы загораете в полдень в середине лета, и солнце высоко над головой. На определённый квадратный сантиметр кожи посреди вашей спины попадают фотоны (крошечные частицы света) с интенсивностью, которую вы смогли бы рассчитать с экспонометром. Теперь, если вы загораете в полдень зимой, когда солнце относительно низко в небе из‑за наклона Земли, свет достигает Земли под более маленьким, более 'косым' углом: поэтому данное число фотонов 'делится' на большую области кожи. Это означает, что первоначальный квадратный сантиметр кожи получает меньшую долю имеющихся фотонов, чем это было в середине лета. То, что верно для вашей кожи, также верно для листьев растений, и это действительно имеет значение, потому что растения используют солнечный свет для собственного питания.

Ночь и день, зима и лето: они являются великими чередующимися ритмами, которые управляют нашими жизнями и жизнями всех живых существ — может быть лишь за исключением тех, что обитают в тёмных, холодных глубинах океана. Другую группу ритмов, которые не столь важны для нас, но имеют огромное значение для других существ, таких как те, что живут на морских побережьях, составляют ритмы, вызываемые движением Луны по орбите, проявляющиеся главным образом в приливах. Тема лунных циклов также затронута в древних волнующих мифах — об оборотнях и вампирах, например. Но сейчас я должен с неохотой оставить эту тему и перейти к самому Солнцу.

Что такое Солнце?

СОЛНЦЕ настолько ослепительно ярко, настолько приятно в холодном климате, и настолько немилосердно паляще в жарком, что нет ничего удивительного в том, что множество людей поклонялись ему как богу. Поклонению солнцу часто сопутствует поклонение луне, и солнце с луной зачастую рассматриваются как существа противоположного пола. Племя Тив, обитающее в Нигерии и других частях западной Африки, верит, что солнце — сын их верховного бога Авондо, а луна — дочь Авондо. Люди племени баротсо из юго — восточной Африки думают, что солнце — скорее отец луны, нежели её брат. Мифы часто рассматривают солнце как мужчину, а луну — как женщину, но может быть и наоборот. В японской синтоистской религии солнце — богиня Аматэрасу, а луна — её брат Огетсуно.

Те великие цивилизации, что процветали в Южной и Центральной Америке до прибытия испанцев в 16 веке, поклонялись Солнцу. Инки Андов верили, что их предками были Луна и Солнце. Ацтеки Мексики поклонялись своим богам совместно с более древними цивилизациями региона, такими как Майя. Некоторые из этих богов были связаны с Солнцем, но в отдельных случаях само Солнце являлось богом. Ацтекский «Миф о Пяти Солнцах» утверждает, что до ныне существующего мира были четыре других, каждый со своим собственным солнцем. Четыре ранних мира были разрушены, один за другим, из‑за катастроф, зачастую насланных богами. Первое солнце было богом по имени Чёрный Тезкэтлипока; он боролся со своим братом, Кетзолкоэтлом, который сбил его с неба своей дубиной. После периода темноты, без солнца, Кетцалькоатль стал вторым солнцем. В своём гневе Тескатлипока превратил всех людей в обезьян, после чего Кецалькоатль сдул всех обезьян прочь, а затем ушёл в отставку, как второе солнце.

Бог Тлэлок тогда стал третьим солнцем. Раздражённый, тем, что Тезкэтлипока украл его жену Ксочикетзэл, он надулся и не позволил идти ни малейшему дождю, так что наступила страшная засуха. Люди просили и просили о дожде, и Тлалоку настолько надоело их попрошайничество, что он послал на землю огненный дождь. Это подожгло мир, и боги должны были начать все заново.

Четвёртое солнце было новой женой Тлэлока, Чалчиухтлику. Она начала хорошо, хорошо, но потом Тескатлипока так расстроил её, что она плакала кровавыми слезами в течение 52 лет без остановки. Это полностью затопило мир, и снова боги должны были начинать на пустом месте. Между прочим, разве не странно, как точно мифы отмечают небольшие детали? Как ацтеки решили, что она плакала в течение 52 лет, не 51 или 53?

Пятым солнцем, в которое верили ацтеки, нынешним солнцем, по — прежнему видимым нами на небе, был бог Тонэтиух, иногда известный как Уицилопочтли. Его мать, Коатликуэ, родила его, будучи случайно оплодотворённой связкой перьев. Это могло бы звучать странно, но такие вещи будут казаться довольно нормальными людям, воспитанным на традиционных мифах (другая ацтекская богиня была оплодотворена калебасом, сосудом, представляющим собой высушенную кожуру тыквы). 400 сыновей Коатликуэ были настолько разъярённы тем, что их мать снова беременна, что попытались её обезглавить. Однако в самый последний момент она родила Уицилопочтли. Он родился во всеоружии и, не теряя времени, убил всех своих 400 единоутробных братьев, за исключением тех немногих, кто сбежал «на юг». Уицилопочтли затем приступил к исполнению своих обязанностей в качестве пятого солнца.

Ацтеки считали, что они должны приносить человеческие жертвы, чтобы успокоить бога солнца, иначе он не будет каждое утро подниматься на востоке. По — видимому, им просто не приходило в голову провести эксперимент и не приносить жертвы, чтобы убедиться, что солнце, возможно, все равно взойдёт. Само жертвоприношение было чудовищно ужасным. К концу расцвета ацтеков, когда прибыли испанцы (принеся свой собственный бренд изуверства), культ солнца возрос до кровавой кульминации. Считается, что от 20 000 до 80 000 человек были принесены в жертву ради перепосвящения Великого Храма Теночтитлана в 1487 году. Могли быть предложены различные дары, чтобы умилостивить бога солнца, но что он действительно любил — была человеческая кровь и все ещё бьющиеся человеческие сердца. Одной из главных целей войны было захватить как можно больше пленных, чтобы они могли быть принесены в жертву, обычно вырезав у них их сердца.

Церемония обычно проходили на возвышенности (чтобы быть ближе к солнцу), например, на вершине одной из великолепных пирамид, которыми знамениты ацтеки, майя и инки. Четыре священника держали жертву на алтаре, в то время как пятый священник орудовал ножом. Он работал как можно быстрее, чтобы вырезать сердце так, чтобы оно ещё билось, когда его поднимали к солнцу. Тем временем кровавый труп без сердца скатывался по склонам холма или пирамиды к основанию, где подбирался стариками и затем расчленялся, чтобы быть съеденным на ритуальном обеде.

Мы также связываем пирамиды с другой древней цивилизацией, египетской. Древние египтяне также были солнцепоклонниками. Одним из их величайших богов был бог солнца Ра.

Египетская легенда рассматривает небесный свод как тело богини Нут, изогнутое над Землёй. Каждую ночь богиня глотала солнце, и затем следующим утром рожала его снова.

У различных народов, включая древних греков и скандинавов, были легенды о солнце, представляющем собой колесницу, едущую через небо. Греческого бога солнца называли Гелиосом, и он дал своё имя различным научным терминам, связанным с солнцем, как мы видели в главе 5.

В других мифах солнце — не бог, но одно из первых творений Бога. В мифе о создании еврейского племени ближневосточной пустыни, племенной бог Иегова создал свет в первый из шести дней творения — но, что удивительно, он не создавал солнце до четвёртого дня! «И создал Бог два светила великие: светило большее, для управления днём, и светило меньшее, для управления ночью, и звезды тоже». Откуда исходил свет в первый день, прежде чем возникли солнце и звезды, нам не говорят.

Пора обратиться к действительности и истинному характеру солнца, подтверждённому научными данными.

Что такое солнце, на самом деле?

Солнце является звездой. Оно нисколько не отличается от многих других звёзд, за исключением того, что мы оказались ближе к нему, поэтому оно выглядит ярче и больше, чем другие. По той же самой причине, солнце, в отличие от других звёзд, ощущается горячим, повреждает наши глаза, если мы глядим непосредственно на него, и обжигает нашу кожу, когда мы находимся под ним слишком долго. Оно не просто чуть ближе других звёзд, оно существенно ближе. Трудно постичь, как далеки от нас звезды, и насколько огромен космос. На самом деле, это более чем трудно, это практически невозможно.

Существует Замечательная книга Джона Кассиди (John Cassidy) под названием «Earthsearch», в которой делаются попытки понять это, используя масштабную модель.

1. Выйдите в большое поле с футбольным мячом и положите его на землю, это будет солнце.

2. Затем, отойдите на 25 метров и положите зёрнышко перца, чтобы представить Землю и её расстояние от Солнца.

3. Луна, в таком масштабе, будет булавочной головкой, она будет лишь в пяти сантиметрах от зёрнышка перца.

4. Но ближайшая другая звезда, Проксима Центавра, в этом масштабе будет другим (немного меньшим) футбольным мячом, расположенным в… приготовьтесь…

… 6 500 километрах!

Возможно, на орбите Проксимы Центавры есть планеты, а возможно нет, но точно есть планеты на орбитах других звёзд, наверное большинства. И расстояние между каждой звездой и её планетой обычно мало по сравнению с расстояниями между самими звёздами.

Как работают звезды

Разница между звездой (вроде Солнца) и планетой (вроде Марса или Юпитера) в том, что звезды ярки и горячи, и мы видим их собственный свет, тогда как планеты относительно холодные, и мы видим их только благодаря свету, отражённому от соседней звезды, вокруг которой они вращаются. И это различие, в свою очередь, следует из разницы в размерах. Вот почему.

Чем больше любой объект, тем сильнее гравитационное притяжение к его центру. Все притягивается под воздействием силы гравитации. Даже вы и я гравитационно притягиваем друг друга. Но это притяжение слишком слабо, чтобы его заметить, если оба тела небольшие. Земля большая, поэтому мы чувствуем сильное притяжение к ней, и когда мы роняем что‑то, оно падает «вниз», то есть по направлению к центру Земли.

Звезды гораздо больше планет, таких как Земля, так что их гравитационное притяжение гораздо сильнее. Середина большой звезды испытывает огромное давление, потому что гигантская гравитационная сила притягивает все вещество звезды к центру. И чем больше давление в звезде, тем более горячей она становится. Когда температура становится очень высокой — гораздо жарче, чем вы или я можем себе представить — звезда начинает вести себя как своего рода водородная бомба замедленного действия, выделяя огромное количества тепла и света, и мы видим как она ярко светит в ночном небе. Сильный жар приводит к тому, звезда раздувается, как воздушный шар, но в то же время гравитация сжимает её обратно. Существует баланс между внешним тепловым расширением и внутренней силой тяжести. Звезда действует как свой собственный термостат. Чем жарче она становится, тем больше она разбухает; и тем менее концентрированной становится масса вещества в центре, поэтому, она немного остывает. Это означает, что она начинает сжиматься снова, что опять её разогревает, и так далее. Я рассказал историю, как будто звезда пульсирует как при сердцебиении, но это не так. Вместо этого она принимает промежуточный размер, который поддерживает звезду при нужной температуре, чтобы оставаться стабильной.

Я начал с того, что Солнце — это просто звезда, как и многие другие, но на самом деле существует множество различных видов звёзд, и они расположены в широком диапазоне их размеров. Наше солнце (см. ниже) не очень большое по сравнению с другими звёздами. Оно немного больше, чем Проксима Центавра, но гораздо меньше, чем многие другие звезды.

Какова самая большая звезда, которая нам известна? Это зависит от того, как вы их измеряете. Звезда, имеющая наибольший размер, называется VY Большого Пса. Её поперечник (диаметр) в 2 000 раз больше размера Солнца. А солнечный диаметр в 100 раз больше, чем диаметр Земли. Тем не менее, VY Большого Пса такая неплотная и лёгкая, что, несмотря на свои огромные размеры, её масса составляет лишь около 30 масс Солнца, а не в миллиарды раз больше, как было бы, если бы они имели одинаковую плотность. Другие, такие как Звезда Пистолет, и звезды, обнаруженные в последнее время, такие как Эта Киля и R136al (не очень броское название!), в 100 раз массивнее Солнца, или даже больше. А масса Солнца более чем в 300000 раз больше массы Земли, что означает, что масса Эта Киля в 30 миллионов раз больше, чем Земли.

Если у гигантской звезды, такой как Rl36a 1, есть планеты, они должны быть очень и очень далеко от неё, или они мгновенно испарились бы. Её гравитация настолько велика (из‑за её огромной массы), что её планеты действительно могут быть очень далеко и до сих пор вращаться по орбите вокруг неё. Если есть такая планета, и кто‑то на ней живёт, R136al, вероятно, кажется им примерно столь же большой, как нам наше Солнце, потому что, хотя она намного больше, она также была бы гораздо дальше — на как раз подходящем расстоянии, фактически именно подходящий видимый размер необходим для поддержания жизни, иначе жизни бы там не было!

История жизни звезды

В действительности, однако, маловероятно, что есть планеты, вращающиеся вокруг R136al, не говоря уже о жизни на них. Причина в том, что очень большие звезды имеют очень короткую жизнь. R136al, вероятно, только около миллиона лет, что составляет менее 1/1000 жизни Солнца до настоящего времени: недостаточно времени для эволюции жизни.

Солнце — меньшая, более преобладающая звезда: из того типа звёзд, у которых история жизни длится миллиарды лет (а не всего лишь миллионы), в течение которых они проходят через ряд длительных этапов, почти как растущий ребёнок, становясь взрослым, проходит через средний возраст, со временем стареет и умирает. Преобладающие звезды в основном состоят из водорода, простейшего из всех всех элементов (см. главу 4). 'Водородная бомба замедленного действия' в недрах звёзд превращает водород в гелий, второй простейший элемент (он назван в честь греческого бога солнца Гелиоса), высвобождая огромное количество энергии в виде тепла, света и других видов излучения. Помните, я говорил, что размер звезды представляет собой баланс между тепловым расширением и силой тяжести? Ну вот, этот баланс остаётся примерно одинаковым, сдерживая кипение звезды на несколько миллиардов лет, пока её топливо не исчерпывается. Обычно звезда коллапсирует в себя под действием безудержной силы тяжести — в этот момент весь ад вырывается на свободу (если возможно вообразить что‑нибудь более адское, чем внутренняя часть звезды).

История жизни звезды слишком долгая для астрономов, чтобы увидеть больше, чем её крошечный миг. К счастью, астрономы, сканируя небо своими телескопами, могут найти целый ряд звёзд, каждую на разной стадии своего развития: некоторые «звезды — младенцы» застигнуты при акте формирования из облаков газа и пыли, как и наше Солнце четыре с половиной миллиарда лет назад, много звёзд «среднего возраста», подобных нашему Солнцу, и некоторые старые и умирающие звезды, которые дают возможность узнать, что произойдёт с нашим Солнцем за следующие несколько миллиардов лет. Астрономы создали богатый «зоопарк» звёзд самых разных размеров и стадий их жизненного цикла. Каждый член 'зоопарка' показывает, на что обычно были похожи другие, или будут похожи.

Обычная звезда, как наше Солнце, в конечном счёте, исчерпывает водород и, как я только что описал, вместо него начинает «сжигать» гелий (я взял это в кавычки, потому что она на самом деле не сжигает, а делает нечто намного более горячее). На этом этапе она называется «красный гигант». Приблизительно через пять миллиардов лет Солнце станет красным гигантом, что означает, что, в настоящее время оно находится в середине своего жизненного цикла. Задолго до этого наша бедная планета станет слишком горячей для жизни на ней. Через два миллиарда лет Солнце будет на 15 процентов ярче, чем сейчас, а это значит, что Земля будет как Венера сегодня. Никто не может жить на Венере: температура там составляет более 400 градусов по Цельсию. Но два миллиарда лет — довольно длительное время, и люди почти наверняка вымрут задолго до этого, так что там будет некому поджариваться. Или, может быть, наши технологии продвинутся так далеко, что мы действительно сможем передвинуть Землю к более удобной орбите. Позже, когда гелий тоже закончится, Солнце исчезнет в облаке пыли и обломков, оставив крошечное ядро, называемое белым карликом, который охладится и потухнет.

Сверхновые звезды и космическая пыль

История заканчивается иначе для звёзд, которые гораздо крупнее и горячее, чем наше Солнце, как гигантские звезды, о которых мы только что говорили. Эти монстры «сжигают» водород гораздо быстрее, и ядерные печи их «водородной бомбы» идут дальше, чем простое слияние ядер водорода для создания ядер гелия. Более горячие печи больших звёзд продолжают сталкивать ядра гелия вместе, чтобы создать ещё более тяжёлые элементы, и так далее, пока они не произведут широкий диапазон более тяжёлых атомов. Эти более тяжёлые элементы включают углерод, кислород, азот и железо (но пока ничего тяжелее железа): элементы, которые в изобилии есть на Земле, и во всех нас. Через относительно короткое время очень большая звезда, подобная этой, в конечном счёте разрушает себя в гигантском взрыве, названном сверхновой, и именно в этих взрывах формируются элементы более тяжёлые, чем железо.

Что делать, если Эта Киля завтра взорвётся как сверхновая? Это станет матерью всех взрывов. Но не волнуйтесь: мы не узнали бы об этом ещё в течение 8 000 лет, которые потребуются, чтобы свет преодолел значительное расстояние между Эта Киля и нами (а ничто не движется быстрее, чем свет). Тогда что если Эта Киля взорвалась 8000 лет назад? Что ж, в этом случае свет и другое излучение от взрыва действительно может достигнуть нас в любой день. В этот момент мы увидим и узнаем, что Эта Киля взорвалась 8000 лет назад. Лишь около 20 сверхновых звёзд были замечены в истории человечества. Великий немецкий учёный Иоганн Кеплер увидел одну 9 октября 1604 года. На рисунке снизу на этой странице показаны остатки взрыва, как мы их видим сегодня: обломки разлетелись с тех пор, как Кеплер впервые его увидел. Сам взрыв фактически произошёл приблизительно на 20 000 лет ранее, примерно во времена, когда вымерли неандертальцы.

Сверхновые, в отличие от обычных звёзд, могут создавать элементы, ещё более тяжёлые, чем железо: например свинец и уран. Колоссальный взрыв сверхновой повсюду в космосе рассеивает элементы, которые создала звезда, а затем сверхновая, включая элементы, необходимые для жизни. В конце концов, облака пыли, богатые тяжёлыми элементами, начнут цикл снова, конденсируясь, чтобы создать новые звезды и планеты. Вот где ответ на вопрос, откуда возникла наша планета, и именно поэтому наша планета содержит элементы, которые необходимы, чтобы создать нас, углерод, азот, кислород и так далее: они происходят из пыли, которая осталась после того, как давно ушедшая сверхновая осветила космос. Отсюда родилась поэтическая фраза — «Мы звёздная пыль'. Это без преувеличения правда. Без случайных (но очень редких) взрывов сверхновых не существовали бы элементы, необходимые для жизни.

Крутясь вокруг да около

Фактом, который мы не можем игнорировать, является то, что Земля и все другие планеты вращаются вокруг своей звезды в одной «плоскости». Что это значит? В принципе, вы можете подумать, что орбита одной планеты может быть наклонена под любым углом к любой другой. Но в действительности дело обстоит не так. Как будто существует невидимый плоский диск в небе с Солнцем в центре, и все планеты движутся на этом диске, только на разных расстояниях от центра. Более того, все планеты вращаются вокруг Солнца в одном направлении.

Почему? Это, вероятно, связано с их созданием. Возьмём первоначальное направление вращения. Вся солнечная система, а значит Солнце и планеты, возникла как медленно вращающееся облако газа и пыли, вероятно, остатки взрыва сверхновой. Подобно почти любому свободно плавающему объекту во вселенной, облако вращалось вокруг своей оси. И да, вы догадались: направление его вращения было таким же, как направление планет, теперь вращающихся вокруг Солнца.

Теперь, почему все планеты находятся в плоскости — на этом плоском «диске»? По сложным гравитационным причинам, в которые я не буду вдаваться, но которые учёные учёные хорошо понимают, большое вращающееся облако газа и пыли в космосе как правило формируется во вращающийся диск с массивным комком в середине. И именно это, кажется, произошло с нашей солнечной системой. Пыль и газ, и небольшие куски материи не остаются в виде газа и пыли. Гравитационное притяжение тянет их к своим соседям, так как я описал ранее в этой главе. Они объединяют свои силы с этими соседями и формируют более крупные куски материи. Чем больше глыба, тем больше её гравитационная сила притяжения. Итак, что произошло в нашем вращающемся диске — это то, что больших кусков стало ещё больше, так как они притянули своих менее крупных соседей.

Безусловно, самая большая глыба стала Солнцем в центре. Другие глыбы, достаточно большие, чтобы притянуть к себе меньшие глыбы, и достаточно далёкие от солнца, чтобы не быть в него затянутыми, стали планетами. Считая от самой близкой от Солнца к периферии, мы теперь называем их Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. В старые списки поместили бы Плутон после Нептуна, но в настоящее время он рассматривается как слишком маленький, чтобы считаться планетой.

Астероиды и метеоры

При других обстоятельствах также могла образоваться ещё одна планета, между орбитами Марса и Юпитера. Но маленькие кусочки, которые могли бы объединиться, чтобы образовать эту дополнительную планету, были лишены возможности сделать это, вероятно, из‑за нависшего гравитационного присутствия Юпитера, и они остались в виде движущегося по орбите кольца обломков, называемого поясом астероидов. Эти астероиды роятся в кольце между орбитами Марса и Юпитера, где и была бы дополнительная планета, если бы они смогли собраться вместе. Знаменитые кольца вокруг планеты Сатурн находятся там по аналогичной причине Они могли бы уплотниться вместе, создав ещё один спутник (у Сатурна уже есть 62 спутника, так что это был бы 63), но они все‑таки остались отдельными в виде кольца камней и пыли. В поясе астероидов — солнечном аналоге колец Сатурна — некоторые обломки достаточно велики, чтобы называться планетезималями (вроде бы «не совсем планетами»). Наиболее крупный из них, называемый Церера — около 1000 километров в поперечнике, достаточно большой, чтобы быть приблизительно сферическим, как планеты, но большинство из них — просто неправильной формы камни и частицы пыли. Время от времени они сталкиваются друг с другом, как бильярдные шары, а иногда один из них вышвыривается из пояса астероидов и может даже приблизиться к другой планете, такой как Земля.

Мы видим их, довольно часто, сгорающих в верхних слоях атмосферы как 'падающие звезды' или 'метеоры'.

Реже метеор может быть достаточно большим, чтобы пережить испытание прохождением через атмосферу и фактически совершить аварийную посадку. 9 октября 1992 года метеор развалился в атмосфере и фрагмент размером примерно с большой кирпич ударил автомобиль в Пикскилле, штат Нью — Йорк. Намного больший метеор, размером с дом, взорвался над Сибирью 30 июня 1908 года, поджегши большие площади леса.

У учёных теперь есть доказательства, что 65 миллионов лет назад ещё больший метеор поразил Юкатан, находящийся в нынешней Центральной Америке, вызвав глобальное бедствие, которое, вероятно, и убило динозавров. Было подсчитано, что энергия, выделившаяся при этом катастрофическом столкновении, была в сотни раз больше, чем было бы выделено, если одновременно взорвать на Юкатане все ядерное оружие в мире. Там было бы разрушительное землетрясение, огромное цунами и всемирные лесные пожары, и густые облака пыли и дыма затмевали бы земную поверхность в течение многих лет.

Это было бы голодом для растений, которым нужен солнечный свет, и голодом для животных, которым нужны растения. Удивительно не то, что динозавры вымерли, а то, что выжили наши млекопитающие предки. Возможно, крошечная популяция выжила, перезимовав под землёй.

Свет нашей жизни

Я хочу закончить эту главу, сказав о важности солнца для жизни. Мы не знаем, есть ли жизнь в другом месте во Вселенной (я буду обсуждать этот вопрос, в следующей главе), но мы знаем, что, если там есть жизнь, то почти наверняка около звезды. Мы можем также сказать, что, если она сколько‑нибудь похожа на нашу разновидность жизни, то, по крайней мере, она, вероятно, будет на планете, находящейся примерно на таком же видимом расстоянии от своей звезды, как и мы от нашего солнца. Под «видимым расстоянием» я имею в виду расстояние в восприятии самой формой жизни. Абсолютное расстояние может быть очень большим, как мы видели на примере сверхгигантской звезды R136al. Но если видимое расстояние одинаково, их солнце будет казаться примерно такого, же размера, как наше для нас, что будет означать, что количество тепла и света, полученное от него, будет примерно таким же.

Почему жизнь должна быть близко к звезде? Потому что вся жизнь нуждается в энергии, а очевидный источник энергии — свет звезды. На Земле растения собирают солнечный свет и делают его энергию доступной для всех других живых существ. Растения, можно сказать, питаются солнечным светом. Они, также, нуждаются в других вещах, таких как двуокись углерода из воздуха, вода и минералы из земли. Но они получают свою энергию от солнечного света, и они используют её, чтобы сделать сахар, служащий своего рода топливом, которое движет всем остальным, что они должны делать.

Вы не можете сделать сахар без энергии. И когда у вас есть сахар, вы можете «сжечь» его, чтобы получить энергию обратно — хотя вы никогда и не получите всю энергию обратно, всегда есть некоторые потери в этом процессе. И когда мы говорим 'сжечь', это не значит, что он развеивается как дым. Буквальное его горение является лишь одним способом освободить энергию топлива. Существует более контролируемый способ позволить энергии сочиться, медленно и с пользой.

Можно представить зелёный лист как раскинувшуюся фабрику, чья плоская крыша — это одна большая солнечная панель, улавливающая солнечный свет и использующая его для приведения в движение механизмов сборочных линий под крышей. Можно представить зелёный лист как раскинувшуюся фабрику, чья плоская крыша — это одна большая солнечная панель, улавливающая солнечный свет и использующая его для приведения в движение механизмов сборочных линий под крышей. Конечным продуктом растения являются сахара различных видов. Затем они перекачиваются через жилки в листе к остальным частям растений, где используются, чтобы произвести другие вещи, такие как крахмал, который представляет собой более удобный способ хранения энергии, чем сахар. В конечном счёте, энергия высвобождается из крахмала или сахара, чтобы сформировать все другие части растения.

Когда растения поедают травоядные животные, такие как антилопы или кролики, энергия передаётся травоядным животным — и снова, часть её теряется в этом процессе. Травоядные используют её для построения своих тел и питания мышц в процессе своей жизнедеятельности. Их жизнедеятельность включает, конечно, обгрызание и ощипывание намного более многочисленных растений. Энергия, которая приводит в действие мышцы травоядных животных, когда они ходят, жуют, борются и спариваются, поступает, в конечном счёте, от солнца, через растения.

Затем и другие животные — поедатели мяса или плотоядные — приходят и поедают травоядных животных. Энергия снова передаётся дальше (и снова некоторая её часть теряется при передаче), и она приводит в действие мышцы хищников в процессе их жизнедеятельности. В этом случае их жизнедеятельность включает выслеживание ещё большего количества травоядных для еды, так же как и все другое, что они делают: спаривание, борьбу, лазание по деревьям и, в случае млекопитающих, выработку молока для своих детёнышей. Тем не менее, именно солнце, в конечном счёте, обеспечивает их энергией, даже при том, что к тому времени она достигает их весьма окольным путём. И на каждой стадии этого окольного пути значительная часть энергии теряется — в виде тепла, которое вносит свой вклад в дело нагревания остальной части Вселенной.

Другие животные, паразиты, кормятся на живых телах, и травоядных, и плотоядных. Снова же, энергия, питающая паразитов, поступает, в конечном счёте, от солнца, и снова же, не вся она используется, потому что часть её теряется впустую в виде тепла.

Наконец, когда что‑либо умирает, будь то растение, или травоядное, или плотоядное, или паразит, оно может быть съедено падальщиками, такими как жуки — могильщики, или оно может разложиться — быть съеденным бактериями и грибами, которые являются просто другой разновидностью падальщиков. Но снова, энергия солнца передаётся дальше, и снова часть её теряется в виде тепла. Вот почему компостные кучи горячие. Все тепло в компостной куче происходит, в конечном счёте, от солнца, захваченное солнечными батареями листьев годом ранее. Есть удивительные австралийские птицы, называемые большеногами, которые используют тепло компостной кучи для инкубации яиц. В отличие от других птиц, которые сидят на своих яйцах и нагревают их теплом своего тела, большеноги нагребают большую кучу компоста, в которую они откладывают свои яйца. Они регулируют температуру кучи, накладывая побольше компоста сверху, чтобы сделать её более горячей, или удаляя компост, чтобы охладить. Но все птицы, в конечном счёте, используют солнечную энергию, чтобы высиживать свои яйца, то ли через тепло своего тела, то ли или через кучу компоста.

Иногда растения не поедаются, а погружаются в торфяные болота. За столетия они прессуются в слои торфа новыми слоями, откладываемыми над ними. Жители западной Ирландии и шотландских островов выкапывают торф и режут его на куски размером с кирпич, которые они жгут как топливо, чтобы поддерживать тепло в их зданиях зимой. Опять же, это — пойманный в ловушку солнечный свет (в данном случае пойманный несколькими столетиями ранее), чья энергия высвобождается в каминах и кухонных очагах Голуэя и Гебридов.

При благоприятных условиях, и на протяжении миллионов лет, торф может уплотняться и преобразовываться, так что, в конечном счёте, становится углём. В пересчёте на вес, уголь является более эффективным топливом, чем торф, и сгорает при более высокой температуре, и именно угольные очаги и печи обеспечили промышленную революцию восемнадцатого и девятнадцатого веков.

Жар сталелитейного завода или доменной печи, пылающие топки паровых двигателей викторианских паровозов, громыхающих по железным рельсам, или судов, стучащих колёсами по морю: все это тепло поступило первоначально от Солнца, через зеленые листья растений, живших 300 миллионов лет назад.

Некоторые из «тёмных сатанинских мельниц» промышленной революции приводились в движение силой пара, но многие из ранних хлопкопрядильных фабрик питались энергией водяных колёс. Фабрика строилась рядом с быстро текущей рекой, которая направлялась, чтобы литься на колесо. Это водяное колесо поворачивало большую ось или ведущий вал, который тянулся через всю фабрику. Через приводной вал, ремни и зубчатые колеса приводили в движение различные прядильные машины, чесальные и ткацкие станки. Даже эти машины, в конечном счёте, приводились в движение солнцем. И вот каким образом.

Водяные колеса приводились в движение водой, притягиваемой вниз силой тяжести. Но это это работает только потому, что есть непрерывная подача воды на высоту, откуда она может бежать под гору. Эта вода доставляется из облаков в виде дождя, падающего на холмы и горы. А облака получают свою воду благодаря испарению морей, озёр, рек и луж на Земле. Испарение требует энергии, а энергия поступает от солнца. Поэтому, в конечном счёте, энергия, приводившая в движение водяные колеса, которые вращали ремни и зубчатые колеса прядильных машин и ткацких станков, вся поступала от солнца.

Более поздние хлопкопрядильные фабрики работали благодаря угольным паровым двигателям — опять же используя, в конечном счёте, энергию солнца. Но прежде чем полностью перейти на паровые двигатели, фабрики прошли через промежуточный этап. Они оставили большое водяное колесо для приведения в действие станков и ткацких челноков, но использовали паровой двигатель для закачки воды наверх в бак, из которого она текла на водяное колесо, чтобы быть закачанной вверх снова. Итак, поднята ли вода солнцем в облака, или она поднята угольным паровым двигателем в резервуар, энергия все же изначально поступает от солнца. Разница в том, что паровая машина приводится в движение солнечным светом, собранным растениями миллионы лет назад и хранящимся в угле под землёй, в то время как водяное колесо на реке движет солнечный свет, поступивший всего нескольких недель назад и хранящийся в виде воды воды в верхней части горы. Эта разновидность «хранения солнечного света» называется потенциальной энергией, потому что вода имеет потенциал — внутреннюю способность — совершать работу, когда она течёт вниз по склону.

Это позволяет хорошо понять, как жизнь питается энергией от солнца. Когда растения используют солнечный свет, чтобы произвести сахар, это как накачать воду на гору, или в резервуар на крыше завода. Когда растения (или травоядные животные, которые питаются растениями, или хищники, которые поедают травоядных животных) используют сахар (или крахмал, сделанный из сахара, или мясо, которое производится из крахмала), мы можем представить сахар как горючее: медленно сжигаемое, чтобы двигать, скажем, мышцы, точно так же как уголь быстро сжигается для создания пара, чтобы приводить в действие вал на фабрике.

Нам не принесло бы пользы, если бы мы буквально сожгли наш сахар и другое пищевое топливо, поджигая их! Горение — расточительный и разрушительный способ возвратить сохранённую энергию солнца. То, что происходит в наших клетках, настолько медленно и настолько тщательно регулируется, что это напоминает воду, сочащуюся вниз с холма и вращающую ряд водяных колёс. Реакции, движимые солнцем, которые происходят в зелёных листьях для производства сахара, эквивалентны перекачиванию воды в гору. Химические реакции в животных и растительных клетках, которые используют энергию — для движения мышц, например — получают энергию на тщательно контролируемых стадиях, постепенно. Высокоэнергетическое топливо, сахар или любое другое, высвобождает свою энергию поэтапно, через каскад химических реакций, каждая питающая следующую, как поток, падающий в ряде небольших водопадов, крутит одно маленькое водяное колесо за другим.

Какими бы ни были детали, все водяные колеса, и шестерни, и ведущие валы жизни, в конечном счёте, приведены в действие солнцем. Возможно, те древние народы поклонялись бы солнцу ещё более преданно, если бы поняли, насколько вся их жизнь от него зависела. Я сейчас задаюсь вопросом, — сколько других звёзд приводят в действие двигатели жизни на вращающихся вокруг них планетах. Для этого необходимо дождаться следующей главы.

Что такое радуга?

Эпос о Гильгамеше является одной из старейших когда‑либо записанных историй. Старше, чем древнегреческие или древнееврейские легенды, этот древний героический миф принадлежит шумерской цивилизации, которая процветала в Месопотамии (сейчас территория Ирака) 5–6 тысяч лет назад. Гильгамеш, описанный в шумерском мифе, был великим героем и королём — немного похожим на короля Артура из британских легенд в той части, что никто не знает, существовал ли он на самом деле, но при этом о нем рассказывается во множестве историй. Подобно греческому Одиссею (Улиссу) или арабскому Синдбаду — мореходу, Гильгамеш совершал эпические путешествия, во время которых ему встречалось много необыкновенных вещей и людей. Один из них был старик (глубокий, столетний старик) по имени Утнапишти, который рассказал Гильгамешу странную историю о себе. Что ж, она казалось странной для Гильгамеша, но она может не казаться настолько странной для вас, потому что вы, вероятно, слышали подобную историю… о другом старике с другим именем.

Утнапишти рассказал Гильгамешу о случае многовековой давности, когда, боги разозлились на человечество за их настолько большой шум, что они не могли спать.

Верховный бог Энлиль предложил наслать всемирный потом чтобы уничтожить всех, так как тогда боги смогли бы ночью отдохнуть. Но бог воды Эа решил предупредить Утнапишти. Эа сказал Утнапишти снести свой дом и построить лодку.

Это должна была быть очень большая лодка, потому что Утнапишти надо был вместить в ней ‘семя всех живых существ’.

Утнапишти построил лодку точно в срок, прежде чем пошёл дождь в течение шести дней и шесть ночей без остановки. В последовавшем наводнении утонули все, кроме находившихся в лодке. На седьмой день ветер стих, и вода успокоилась.

Утнапишти открыл люк в плотно закрытой лодке и выпустил голубя. Голубь улетел, ища землю, но не нашёл никого и возвратился. Затем Утнапишти выпустил ласточку, но произошло то же самое.

Наконец Утнапишти выпустил ворона. Ворон не вернулся, подсказав Утнапишти, что где‑то была суша, и ворон нашёл её.

В конце концов, лодка остановилась у вершины горы, торчащей из воды. Другая богиня, Иштар, создала первую радугу как символ обещания богов более не посылать ужасных наводнений. Вот так, согласно древней легенде шумеров, на свет появилась радуга.

Что ж, я говорил, что история будет знакома. Все дети, воспитывавшиеся в христианских, иудейских или исламских странах, сразу узнают, что это то же самое, что и более недавняя история Ноева ковчега, с одним или двумя небольшими отличиями. Имя кораблестроителя изменено с Утнапишти на Ной. Множество богов старинных легенд превратились в одного бога еврейской истории. «Семя всех живущих существ» излагается как «все животные, и от всякой плоти по паре» — или, как в песне, «животные объединились по двое» — и в «Эпосе о Гильгамеше», безусловно, имелось в виду нечто подобное. Очевидно, что еврейская история Ноя — не более чем пересказ более древней легенды Утнапишти. Это было народное сказание, которое переходило из уст в уста на протяжении веков. Мы часто обнаруживаем, что казалось бы древние легенды на самом деле произошли от ещё более древних легенд, как правило с заменой некоторых имён или других деталей. А эта, в обеих версиях, заканчивается радугой.

И в «Эпосе о Гильгамеше», и в Книге Бытия радуга является важной составной частью мифа. Бытие указывает, что именно радугу Бог поднял в небо в знак своего обещания Ною и его потомкам.

Есть ещё одно различие между историей Ноя и более ранним шумерским рассказом об Утнапишти. В версии Ноя, причина божьего недовольства людьми состояла в том, что мы все были неисправимо безнравственны. В шумерской истории преступление человечества было, как вы могли догадаться, менее серьёзным. Мы всего лишь издавали так много шума, что боги не могли заснуть! Думаю, это забавно. И тема шумных людей, не дающих спать богам, неожиданно возникает, вполне независимо, в легенде о людях Чумаш острова Санта — Круз, недалеко от Калифорнийского побережья.

Люди Чумаш верили, что они были созданы на своём острове (очевидно, тогда он не назывался Санта — Круз, потому что это испанское название) из семян волшебного растения богиней земли Хутэш, которая была замужем за Змеёй Неба (которого мы знаем, как Млечный путь, и который вы можете видеть тёмной ночью в сельской местности, но не в городе — если вы там живёте, где слишком много светового загрязнения). Жителей острова стало очень много, и, как и в эпосе о Гильгамеше, они стали слишком шумными, так что богине Хутэш стало некомфортно. Ночью шум не давал ей спать. Но вместо того, чтобы убить их всех, как шумерские и еврейские боги, Хутеш была добрее. Она решила, что некоторые из них должны уйти с Санта — Крус, на материк, где она не сможет их услышать. И она сотворила мост, чтобы они ушли по нему. И мост… был радугой!

У этого мифа странное окончание.

Переходя мост — радугу, некоторые самые шумные люди посмотрели вниз — и были так напуганы высотой, что им стало дурно.

Они упали с радуги в море, где превратились в дельфинов.

Идея радуги как моста встречается и в других мифологиях. В древнескандинавских мифах о викингах радуга рассматривалась как хрупкие мосты, используемые богами для путешествий с небесного мира на Землю.

Многие народы, например в Персии, Западной Африке, Малайзии, Австралии и в Америках, смотрели на радугу как на большую змею, которая поднимается из земли, чтобы пить дождь.

Интересно, откуда взялись все эти легенды? Кто создаёт их, и почему некоторые люди, в конечном счёте, приходят к убеждению, что это было на самом деле? Эти вопросы увлекательны, и на них нелегко ответить. Но есть один вопрос, на который мы можем ответить: что такое радуга на самом деле?

Реальное волшебство радуги

Когда мне было лет десять, меня взяли в Лондон, чтобы посмотреть детский спектакль под называнием «Где кончается радуга». Вы почти наверняка его не видели, потому что он слишком немоден и непатриотичен для исполнения современным театром. Он всецело посвящён тому, насколько это крайне неповторимо — быть англичанином, и в кульминационном моменте приключения детей спасает Св. Георгий, святой покровитель Англии (не Великобритании, так как у Шотландии, Уэльса и Ирландии есть свои собственные святые покровители). Но что я наиболее ярко помню — это не Св. Георгий, а сама радуга. Дети действительно отправились к подножию радуги, и мы видели их переходящими по радуге на другую сторону. Это было ловко поставлено, с цветными прожекторами, светящими вниз через клубящийся туман, и дети остановились, застыв в изумлении. Я думаю, что это было приблизительно в тот момент, когда защищённый серебряным шлемом в ярких доспехах появился Св. Георгий, и мы, дети, ахнули, когда дети на сцене крикнули:

«Святой Георгий! Святой Георгий! Святой Георгий!»

Но именно сама радуга потрясла моё воображение. Не говоря уже о Св. Георгии: как прекрасно должно быть стоять прямо у подножия гигантский радуги!

Вы можете понять, откуда автор пьесы взял эту идею. Радуга действительно похожа на подходящий объект, висящий поблизости, возможно, на расстоянии в несколько километров. Кажется, что её левая нога упирается, скажем, в пшеничное поле и её правая нога (если вам повезёт увидеть полную радугу) — на вершине холма. Вы чувствуете, что можете подойти прямо к ней и стать именно там, где радуга опирается на землю, как дети в спектакле. У всех мифов, которые я описал вам, — одна и та же идея. Радуга рассматривается как определённая вещь, в определённом месте, на определённом расстоянии.

Что ж, вы, вероятно, решите, что в действительности это не совсем так! Во — первых, при попытке приблизиться к радуге, независимо от того, как быстро вы бежите, вы никогда не доберётесь до неё: радуга будет убегать от вас, пока совсем не исчезнет. Вы не можете её поймать. Но на самом деле она не убегает, потому что в действительности она вообще не находится в определённом месте, никогда. Это иллюзия, но увлекательная иллюзия, и понимание этого ведёт к разным интересным вещам, некоторые из которых мы рассмотрим в следующей главе.

Из чего сделан свет

Во — первых, мы должны понять то, что называется спектром. Он был обнаружен во времена короля Карла II — то есть, около 350 лет назад — Исааком Ньютоном, который, возможно, был величайшим учёным всех времён (кроме спектра, он обнаружил много других вещей, как мы уже видели в главе, посвящённой ночи и дню). Ньютон обнаружил, что белый свет на самом деле представляет собой смесь всех других цветов. Для учёного это и означает белый.

Как Ньютон это узнал? Он поставил эксперимент. Сначала он затемнил свою комнату так, чтобы в неё не мог попасть свет, а затем открыл узкую щель в занавесе, чтобы проник очень тонкий луч белого солнечного света. Затем он позволил лучу света пройти через призму, которая является своего рода треугольным куском стекла.

Что делает призма — это искривляет узкий белый луч; но искривлённый луч, выходящий из призмы, уже не белый. Он разноцветный как h радуга, и Ньютон дал название радуге, которую он сделал: спектр. Вот как это работает.

Когда луч света проходит через воздух и стекло проделывает этот фокус, и это будет иметь большое значение, когда мы вспомним о радуге. Именно преломление придаёт веслу изогнутый вид, когда — луч получается согнутым. Такой изгиб называется преломлением. Преломление вызывается не только стеклом: вода также проде вид, когда вы опускаете его в реку. Таким образом, свет изгибается, когда проходит сквозь стекло или воду. А теперь главный момент. Угол изгиба немного отличается, в зависимости от того, какого цвета свет. Красный свет изгибается под меньшим углом, чем синий. Поэтому если белый свет — действительно смесь цветов, как предположил Ньютон, что должно произойти, когда вы преломляете преломляете белый свет через призму? Синий свет изогнётся сильнее, чем красный, таким образом, они будут отделены друг от друга, когда появятся с другой стороны призмы. А жёлтый и зелёный свет окажутся между ними. Результатом является спектр Ньютона: все цвета радуги, расположенные в правильном порядке радуги — красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, синий, фиолетовый.

Ньютон не был первым человеком, создавшим радугу с помощью призмы. Другие люди уже получали тот же результат. Но многие из них думали, что призма каким‑то образом «окрашивала» белый свет, как бы добавляла краситель. Идея Ньютона была совершенно иной. Он думал, что белый свет является смесью всех цветов, и призма просто отделяет их друг от друга. Он оказался прав и доказал это парой изящных экспериментов. Во — первых, он взял свою призму, как и прежде, и приоткрыл узкую щель на пути цветных лучей, выходящих выходящих из неё, так чтобы только один из них, скажем красный луч, прошёл через щель. Затем он поместил другую призму на пути этого узкого луча красного света. Вторая призма изогнула свет, как обычно. Но то, что вышло из неё, было только красным светом. Никакие дополнительные цвета не были добавлены, что было бы, если бы призма добавляла цвет, как краситель. В результате Ньютон получил именно то, что ожидал, подтвердив свою теорию, что белый свет является смесью света всех цветов.

Второй эксперимент был ещё более изобретательным с использованием трёх призм. Он был назван Ньютоновский Experimentum Crucis, что в переводе с латинского означает «критический эксперимент» — или, как мы могли бы сказать, «эксперимент, служащий по — настоящему убедительным доказательством».

Слева на рисунке выше вы видите белый свет, проникающий через щель в занавесе Ньютона и проходящий через первую призму, которая разлагает его на все цвета радуги. Разделённые цвета радуги затем проходили прежде через линзу, которая сводила их все вместе, прежде чем они пройдут через вторую призму Ньютона. Эта вторая призма имела эффект слияния цветов радуги обратно в белый свет. Это уже чётко подтверждало точку зрения Ньютона. Но чтобы быть совершенно уверенным, он пропустил этот луч белого света через третью призму, которая разложила цвета в радугу снова! Столь аккуратная демонстрация, о которой можно только мечтать, доказывала, что белый свет на самом деле является смесью всех цветов.

Как капли дождя делают радугу

С призмой все понятно, но когда вы видите радугу в небе, нет большой пребольшой висящей призмы. Нет, но есть миллионы капель дождя. Выходит, что каждая капля действует как крошечная призма? Немного похоже, но не совсем.

Если вы хотите увидеть радугу, солнце должно быть позади вас, когда вы смотрите на дождь. Каждая капля больше похожа на маленький шарик, чем на призму, и свет ведёт себя иначе, когда он попадает в шар. Разница в том, что противоположная сторона капли дождя действует как крошечное зеркало. И именно поэтому вам требуется солнце позади вас, если хотите увидеть радугу. Свет от солнца делает сальто внутри каждой капли и отражается назад и вниз, где он попадает в ваши глаза.

Вот как это работает. Вы стоите и смотрите на дождь в отдалении, когда солнце находится сзади и сверху от вас. Солнечный свет попадает в одну каплю (конечно, он попадает во множество других капель тоже, но подождите, мы подойдём к этому). Давайте назовём нашу одну определённую каплю А. Луч белого света падает сверху на поверхность капли А, где он изгибается, как это было на поверхности призмы Ньютона. И конечно, красный свет изгибается меньше, чем синий, таким образом, спектр уже рассортировался. Теперь все цветные лучи проходят через капли, пока не попадут на противоположную сторону. Вместо того, чтобы выйти в воздух, они отражаются обратно в направлении ближней стороны дождевой капли, на сей раз более нижней части ближней стороны. И когда лучи проходят через ближнюю сторону капли дождя, они снова изгибаются. Снова красный свет изгибается меньше, чем синий.

Поэтому когда солнечный луч выходит из капли, он уже разложен в соответствующий небольшой спектр. Разделённые цветные лучи, повернув вокруг внутренней части дождевой капли, теперь мчатся назад по направлению туда, где стоите вы. Если ваши глаза окажутся на пути одного из этих лучей, скажем, зеленого, вы увидите чистый зелёный свет. Кто‑то пониже, чем вы, мог бы увидеть красный луч, исходящий из A. А кто‑то более высокий, чем вы, мог бы увидеть синий луч, исходящий из A.

Никто не видит полный спектр ни от одной из капель дождя. Каждый из вас видит только один чистый цвет. Однако вы все же говорите, что видите радугу, со всеми её цветами. Как же так? Что ж, пока мы говорим только об одной капле, называемой А. Имеются миллионы других дождевых капель, и все они ведут себя подобным же образом. В то время, как вы смотрите на красный луч капли А, есть ещё одна капля, названная B, которая ниже, чем А. Вы не видите красный луч капли B, потому что он светит вам в живот. Но голубой луч B попадает точно в нужное место, вам в глаза. И есть другие капли дождя ниже, чем A, но выше, чем B, красные и синие лучи которых не попадают в ваш глаз, но чьи жёлтые или зеленые лучи попадают туда. Таким образом, много капель дождя вместе составляет полный спектр, в линию, сверху вниз.

Но линия сверху вниз — не радуга. Откуда берётся остальная часть радуги? Не забывайте, что есть и другие капли, простирающиеся от одной стороны ливня до другой и на всех высотах. И конечно, они заполняют для вас остальную часть радуги. Каждая радуга, которую вы видите, между прочим, пытается быть полным кругом, с вашим глазом в её центре — как полная круглая радуга, которую вы иногда видите, когда поливаете сад со шланга, и солнце светит сквозь брызги. Единственная причина, по которой мы обычно не видим целый круг — мешает земля.

Вот почему вы видите радугу в любой момент. Но в следующее мгновение все капли дождя падают ниже. Капля A теперь опустилась до места, где была капля В, поэтому вы теперь видите голубой луч A вместо её зеленого луча. И вы не можете видеть ни один из лучей В (хотя собака у ваших ног может). И новая капля дождя (C, чьи лучи вы не могли видеть прежде вообще) теперь попала на место, где была A, и вы теперь видите её красный луч.

Именно поэтому кажется, что радуга висит, хотя капли дождя, которые её создают, постоянно падают сквозь неё.

На правильной волне?

Давайте теперь посмотрим на то, что спектр — определённый диапазон цветов от красного через оранжевый, жёлтый, зелёный и синий до фиолетового — фактически представляет. Что заставляет красный свет преломляться под меньшим углом, чем синий?

Свет можно рассматривать как колебания: волны. Так же, как звук — это колебания воздуха, свет состоит из так называемых электромагнитных колебаний. Я не буду пытаться объяснить, что такое электромагнитные колебания, потому что это займёт слишком много времени (и я не уверен, что полностью понимаю их сам). Дело в том, что хотя свет сильно отличается от звука, мы можем говорить о высокочастотных (коротковолновых) и низкочастотных (длинноволновых) колебаниях света, так же, как мы можем говорить о звуке. Высокий звук — высокие частоты или сопрано — означает высокочастотные или коротковолновые колебания. Низкочастотные или длинноволновые — низкие звуки, басы. По аналогии со светом, красный (длинные волны) является басом, жёлтый — баритоном, зелёный — тенором, синий — альтом, а фиолетовый (короткие волны) — сопрано.

Есть звуки слишком высокие, чтобы мы их слышали. Их называют ультразвуком; летучие мыши могут их слышать и использовать эхо для того, чтобы находить дорогу. Есть также звуки, которые слишком низки для нас, чтобы быть услышанными. Они называются инфразвуком, слоны, киты и другие животные используют этот низкий грохот для поддержания связи друг с другом. Самые низкие басовые ноты на большом органе собора едва ли не слишком низки, чтобы их слышали: вы, кажется, «чувствуете», как они сотрясают все ваше тело. Диапазон звуков, которые мы, люди, можем слышать, является группой частот в середине между ультразвуком, который слишком высок для нас (но не для летучих мышей), и инфразвуком, который слишком низок для нас (но не слонов).

И то же самое относится и к свету. Цветной эквивалент ультразвукового писка летучей мыши — ультрафиолетовый, что означает 'за фиолетовым'. Хотя мы не можем видеть ультрафиолетовый свет, но насекомые могут. Существуют некоторые цветы, у которых есть полосы или другие узоры, чтобы привлечь насекомых для своего опыления, узоры, которые могут быть замечены только в ультрафиолетовом диапазоне волн. Глаза насекомого могут их видеть, но мы нуждаемся в инструментах, чтобы 'перевести' узоры в видимую часть спектра. Цветок примулы справа выглядит для нас жёлтым, без узоров и полос. Но если сфотографировать его в ультрафиолетовом свете, вы неожиданно увидите звезду из разорванных полос. Узор на нижнем рисунке в действительности не белый, а ультрафиолетовый. Поскольку мы не можем видеть ультрафиолет, мы должны представлять узоры некоторых цветов в свете, который мы видим, и человек, который сделал этот снимок, решил использовать чёрный и белый. Он мог бы выбрать голубой или любой другой цвет.

Спектр простирается на все более и более высокие частоты, далеко за пределы ультрафиолета, далеко за пределы того, что могут видеть даже насекомые. Рентгеновские лучи можно рассматривать как «свет» ещё более «высокого тона», чем ультрафиолет. А гамма — лучи — ещё более высокого.

В другом конце спектра насекомые не могут видеть красный цвет, но мы можем. За красным находится «инфракрасный», который мы не видим, хотя можем почувствовать его как тепло (и некоторые змеи особенно чувствительны к нему, используют его, чтобы обнаружить свою добычу). Я предполагаю, что пчела могла бы назвать красным цветом 'инфра оранжевый'. «Басовые ноты», более низкие, чем инфракрасные — это микроволны, которые вы используете, чтобы приготовить пищу. И ещё более низкий бас (более длинные волны) являются радиоволнами.

Немного удивительно то, что свет, который мы, люди, можем видеть (спектр или «радугу» видимых цветов между немного «более высоким» фиолетовым и немного «более низким» красным) — это крошечная группа в середине огромного спектра в пределах от гамма — лучей в высокочастотном конце до радиоволн в низкочастотном. Почти весь спектр невидим для наших глаз.

Солнце и звезды излучают электромагнитные лучи в полном спектре частот или 'тонов', по всей длине от радиоволн в 'басовом' конце до космических лучей в 'сопрановом' конце. Хотя мы не можем видеть за пределами крошечной полосы видимого света, от красного до фиолетового, у нас есть инструменты, которые могут обнаруживать эти невидимые лучи. Снимок сверхновой в Главе 6 был сделан с использованием рентгеновского излучения от этой сверхновой. Цвета на этом рисунке — ложные цвета, как и тот ложный белый, что был использован, чтобы показать узор на цветке примулы. На изображении сверхновой ложные цвета используются для обозначения различных длин волн рентгеновских лучей. Учёные, называемые радиоастрономами, делают фотографии фотографии звёзд с помощью радиоволн, а не световых волн или рентгеновских лучей. Прибор, который они используют, называется радиотелескопом. Другие учёные получают фотографии неба в другом конце спектра, в рентгеновском диапазоне. Мы узнаем разные вещи о звёздах и о Вселенной, используя различные части спектра. Тот факт, что наши глаза могут видеть только через крошечную щель среди огромного спектра, что мы можем видеть лишь узкую полосу в огромном диапазоне лучей, видимом для научных приборов — это прекрасная иллюстрация силы науки, возбуждающая наше воображение: прекрасный пример магии реальности.

В следующей главе мы узнаем нечто ещё более удивительное о радуге. Разложение на спектр света от далёкой звезды может рассказать нам не только о том, из чего состоит звезда, а также, сколько ей лет. И подобного рода свидетельства — свидетельства радуги — позволяют нам определить, сколько лет вселенной: когда она возникла? Это может показаться невероятным, но все будет показано в следующей главе.

Когда и как всё началось?

Давайте начнём с африканского мифа племени группы Банту — Бошонго из Конго. В начале не существовало тверди, была лишь только кромешная водная тьма и, что самое главное, бог Бумба. Однажды у Бумбы заболел живот, и он изверг солнце. Свет солнца рассеял тьму, а его жар испарил часть воды, обнажив сушу. Проблемы с желудком у Бумбы на этом не закончились, и он также низверг из пучин своего брюха Луну, звезды, животных и людей.

Многие ранние китайские мифы рассказывали о личности по имени Паньгу, гигантском лохматом человеке с головой собаки. Вот один из мифов о Паньгу. В начале не было чёткого разделения на Землю и Небеса: лишь вязкий хаос обволакивал собой большое чёрное яйцо. Свернувшись калачиком, в яйце спал Паньгу. Спал Паньгу внутри скорлупы 18 000 лет. Когда же, в конце концов, он проснулся, ему захотелось выбраться, он схватил топор и прорубил себе путь наружу. Часть содержимого яйца, которая была тяжёлой, осела, чтобы стать Землёй. Та часть, что была лёгкой, поднялась вверх, чтобы превратиться в небо. Земля и небо затем увеличивались со скоростью (эквивалентной) 3 метра в день в течение ещё 18 000 лет.

В некоторых версиях этой истории Паньгу отталкивал небо и землю друг от друга, после чего он был так измучен, что умер. Затем различные его части стали вселенной, которую мы знаем. Его дыхание стало ветром, его голос стал громом; его два глаза стали луной и солнцем, его мышцы сельхозугодиями, а его вены дорогами. Его пот стал дождём, и его волосы стали звёздами. Люди произошли от блох и вшей, которые когда‑то жили на его теле.

Кстати, история Паньгу, расталкивающего небо и землю, очень похожа на (вероятно, не связанный) греческий миф об Атланте, который также поддерживал небо (хотя странно, обычно картины и статуи изображают его поддерживающим всю Землю на своих плечах).

Следующий на очереди один из многочисленных индийских мифов. До начала времён был большой тёмный океан небытия, с гигантской змеёй, свернувшейся на поверхности. В кольцах змеи спал бог Вишну. Однажды бог Вишну был разбужен низким гудящим звуком, доносившимся из океана небытия, и лотос вырос из его пупка. В центре цветка сидел Брахма, слуга Вишну. Вишну приказал Брахме сотворить мир. И Брахма выполнил приказ. Вот так, без проблем! А заодно сотворил и всех живых существ. Легко!

Что мне больше всего не нравится во всех этих мифах о происхождении мира — то, что они начинаются предположением о наличии некоего вида живого существа, которое имело место до сотворения вселенной, — Бумба либо Брахма либо Пан Гу, или Ункулукулу (создатель у племени зулусов), или Абасси (Нигерия), или Старик — в–Небе (племя коренных канадских индейцев Салиш). Не кажется ли вам, что сначала должна появиться некоторая Вселенная, чтобы обеспечить место, где этот созидательный дух может начать работу? Ни один из этих мифов не даёт объяснения, как возник сам (обычно мужского пола) творец Вселенной.

Таким образом, с ними мы продвинулись не очень далеко. Давайте обратимся к тому, что мы знаем из правдивых историй о происхождении Вселенной.

Как всё началось на самом деле?

Вы помните из главы 1, что учёные работают над созданием «модели», каким может быть реальный мир? Затем они проверяют каждую модель, используя её для прогнозирования того, что мы должны увидеть — или для измерения, которые мы должны иметь возможность сделать — если модель была правильной. В середине 20–го столетия существовало две конкурирующих модели происхождения Вселенной, названные теория стационарной Вселенной и теория Большого взрыва. Модель стационарной Вселенной была очень изящна, но, в конечном счёте, оказалась неправильной — то есть, предсказания, основанные на ней, оказались ложными. Согласно модели стационарной Вселенной, начала никогда не было: Вселенная всегда существовала практически в своём нынешнем виде. Теория Большого взрыва, с другой стороны, предполагала, что Вселенная образовалась в определённый момент времени в результате странного взрыва. Предсказания, сделанные на основе модели Большого взрыва, оказались верными, и поэтому в настоящее время она общепризнана большинством учёных.

Согласно современной версии теории Большого взрыва, вся видимая Вселенная образовалась примерно 13–14 миллиардов лет назад. Почему я уточняю «видимая»? Видимая Вселенная означает все, чему у нас есть вообще какие‑либо свидетельства. Вполне вероятно, что существуют другие вселенные, которые недоступны нашим органам восприятия и нашим инструментам. Некоторые учёные предполагают, возможно, фантастично, что может существовать «мультивселенная»: пузырящаяся 'пена' вселенных, из которых наша вселенная — только один 'пузырь'. Или может быть, наблюдаемая вселенная — вселенная, в которой мы живём, и единственная вселенная, для которой у нас есть прямые доказательства — является единственной существующей вселенной. В любом случае, в данной главе я ограничусь видимой вселенной. Наблюдаемая Вселенная, похоже, возникла в результате Большого Взрыва, и это знаменательное событие произошло чуть менее 14 миллиардов лет назад.

Некоторые учёные скажут вам, что само время началось в большом взрыве, и мы более не должны спрашивать, что произошло перед большим взрывом, как не должны спрашивать, что находится к северу от Северного полюса. Вы этого не понимаете? Я тоже нет. Но я понимаю своего рода доказательства того, что Большой взрыв произошёл, и когда. Вот о чем эта глава.

Прежде всего, я должен объяснить, что такое галактика. Мы уже видели, по аналогии с футбольным мячом в 6 главе, что звёзды отстоят друг от друга на невероятно огромные расстояния по сравнению с планетами, вращающимися вокруг нашего Солнца. Однако, будучи чрезвычайно рассредоточенными в пространстве, звёзды всё же на самом деле собраны вместе в группы; и эти группы называются галактиками. Вот изображение четырёх галактик:

Каждая галактика представлена в виде белой закрученной спирали, которая на самом деле состоит из миллиардов звёзд, а также облаков пыли и газа.

Наше Солнце является лишь одной из звёзд, входящих в состав определённой галактики — Млечного Пути. Она называется так потому что в тёмные ночи мы получаем прямое представление о её части. Мы рассматриваем её как таинственную полосу или белый путь через небо, который вы могли бы принять за длинное, тонкое облако, пока не поймёте, что это в действительности — и когда вы это поймёте, эта мысль должна оглушить вас немым благоговением. Поскольку мы находимся в галактике Млечный Путь, мы никогда не сможем увидеть её в полном блеске, но вышеизложенное представляет собой художественное, как будто взгляд со стороны, с обозначенным нашим собственным местонахождением хождением. Оно отмечено как «Солнце», потому что при таком масштабе не существует заметного расстояния между Солнцем и любой из его планет.

И вот здесь представлено фото (справа) — не рисунок художника, а реальная фотография, сделанная с помощью телескопа — сотен галактик, каждая из которых — огромное скопление миллиардов звёзд, как и наш Млечный Путь. Я не могу не поражаться каждый раз, когда смотрю на неё, ведь каждое из этих небольших пятен света — целая галактика, сопоставимая с Млечным Путём. Но это голый факт. Вселенная — наша видимая вселенная — это очень большое место.

Вот следующий важный момент. Можно измерить, насколько далека от нас каждая галактика. Как? Как, собственно говоря, мы узнаем, насколько далеко все во Вселенной? Для ближайших звёзд лучший метод использует нечто называемое «параллаксом». Поднесите палец к лицу и посмотрите на него с закрытым левым глазом. Теперь откройте левый глаз и закройте правый. Поочерёдно открывая глаза, вы заметите, что видимое положение пальца прыгает из стороны в сторону. Это происходит из‑за различия между точками зрения ваших двух глаз. Переместите палец ближе, и прыжки станут больше. Переместите палец дальше, и прыжки станут меньше. Все, что вам нужно знать, это как далеко друг от друга расположены ваши глаза, и вы можете вычислить расстояние от глаз до пальца по величине прыжков. Этот метод оценки расстояния называется параллакс.

Теперь, вместо того, чтобы смотреть на палец палец, посмотрите на звезды в ночном небе, переключаясь с глазу на глаз. Звезда не будет прыгать вообще. Она слишком далека. Чтобы заставить звезду 'прыгать' из стороны в сторону, ваши глаза должны быть в миллионах километров друг от друга! Как мы можем достичь того же эффекта, что и при переключении глаз, находящихся в миллионах километров друг от друга? Мы можем использовать тот факт, что орбита Земли вокруг Солнца имеет в диаметре 300 миллионов километров. Мы измеряем положение соседней звезды, на фоне других звёзд. Затем, спустя шесть месяцев, когда Земля находится в 300 миллионов километров, на противоположной стороне своей орбиты, мы измеряем видимое положение звезды снова. Если звезда довольно близка, её видимое положение будет 'прыгать'. По длине прыжка легко рассчитать, насколько далека эта звезда.

К сожалению, метод параллакса работает только для ближайших звёзд. Для отдалённых звёзд, и конечно, для других галактик, наши два чередующихся глаза должны были бы быть расположены намного далее друг от друга, чем 300 миллионов километров. Нам надо найти другой способ. Вы можете подумать, что это можно сделать путём измерения яркости свечения галактики: наверное, более далёкая галактика должна быть тусклее, чем более близкая? Беда в том, что две галактики действительно могут быть разной яркости. Это все равно, что оценивать, насколько далеко находится зажжённая свеча. Если одна свеча ярче другой, как вы узнаете, видите ли вы яркую свечу далеко, или тусклую рядом?

К счастью, астрономы имеют доказательства того, что существуют некоторые особые разновидности звёзд, которые они называют «стандартными свечами». Они понимают достаточно из того, что происходит в этих звёздах, дах, чтобы знать, насколько они ярки — не то, какими мы их видим, а их фактическую яркость, интенсивность света (или это могут быть рентгеновские лучи или другие виды излучения, которое мы можем измерить), прежде чем он начнёт своё долгое путешествие к нашим телескопам. Они также знают, как определить эти особые свечи; и таким образом, поскольку они могут найти, по крайней мере, одну из них в галактике, астрономы могут использовать её, с помощью общепринятых математических вычислений, чтобы оценить, насколько далека эта галактика.

Таким образом, у нас есть метод параллакса для измерения очень малых расстояний; и есть 'набор' различных видов стандартных свечей, которые мы можем использовать для того, чтобы измерить диапазон все больших и больших расстояний, протянувшийся даже к очень отдалённым галактикам.

Радуги и красное смещение

Хорошо. Итак, теперь мы знаем, что такое галактика и как узнать расстояние от неё до нас. Для следующего шага в наших рассуждениях мы должны воспользоваться световым спектром, который мы встретили в главе 7 о радуге. Однажды меня попросили поучаствовать в работе над главой книги, в которой учёным было предложено выделить наиболее важные изобретения человечества. Это было забавно, но я присоединился к авторам довольно поздно, и все очевидные изобретения были уже разобраны: колесо, печатный станок, телефон, компьютер и так далее. Поэтому я выбрал инструмент, который, я был уверен, никто другой не мог выбрать, и, конечно, очень важный, хотя не многие люди когда‑либо использовали его (и я должен признаться, что я никогда не пользовался им). Я выбрал спектроскоп.

Это машина радуги. Если он соединён с телескопом, то он принимает свет от какой‑либо звезды или галактики и развёртывает его в виде спектра, точно так же как Ньютон своей призмой. Но он более совершенен, чем призма Ньютона, так как позволяет производить точные измерения вдоль всего развёрнутого спектра звёздного света. Измерения чего? Что мы будем измерять в радуге? Что ж, это именно то, что начинает становиться действительно интересным. Свет от различных звёзд создаёт «радуги», несхожие в различных очень особых отношениях, и они многое могут рассказать нам о звёздах.

Означает ли это, что звёздный свет обладает полным разнообразием незнакомых новых цветов, цветов, которые мы никогда не видели на Земле? Наверняка нет. Вы уже видели на Земле все цвета, которые ваши глаза способны увидеть. Вас это разочаровывает? Меня разочаровало, когда я впервые это понял. Когда я был ребёнком, я любил книги Хью Лофтинга о Докторе Дулиттле. В одной из книг доктор летит на Луну и зачарованно наблюдает абсолютно новый диапазон цветов, никогда прежде невиданных человеческими глазами. Мне понравилась эта мысль. Для меня это обозначало захватывающую идею, что наша собственная знакомая Земля может не быть типичной для вселенной. К сожалению, хотя идея имеет смысл, история была неправдой, и не могла быть правдой. Это следует из открытия Ньютона, что все цвета, которые мы видим, содержатся в белом свете, и все они обнаружились, когда белый свет был разложен призмой. Нет никаких цветов вне диапазона, к которому мы привыкли. Художники могут встретиться с любым количеством различных красок и оттенков, но все они являются сочетаниями тех основных составляющих составляющих цветов белого света. Цвета, которые мы видим в наших головах — в действительности лишь ярлыки, созданные мозгом для идентификации света различных длин волн. Мы уже столкнулись с полным спектром длин волны здесь на Земле. Ни Луна, ни звезды не имеют каких‑либо сюрпризов в области цветов. Увы.

Итак, что я имел в виду, когда говорил о том, что разные звёзды создают различные радуги с различиями, которые мы можем измерять, используя спектроскоп? Что ж, оказывается, что когда звёздный свет разлагается спектроскопом, странные узоры тонких чёрных линий появляются в весьма определённых местах вдоль спектра. Или иногда линии не чёрные, а цветные, а фон чёрный — различие, которое я объясню чуть позже. Узор линий выглядит как штрихкод, подобно штрихкоду, который вы видите на вещах, покупаемых в магазине, чтобы идентифицировать их кассовым аппаратом. Различные звезды имеют одинаковую радугу, но разные узоры линий вдоль неё — и эти узоры действительно являются своего рода штрихкодом, потому что они рассказывают нам о звезде и из чего она сделана.

Не только свет звёзд демонстрирует линии штрихкода. Их также демонстрируют огни на Земле, поэтому мы можем исследовать в лаборатории, что их вызывает. И оказывается, что эти штрихкоды создаются различными элементами. Натрий, к примеру, имеет характерные линии в жёлтой части спектра. Свет натрия (произведённый электрической дугой в парах натрия) светится жёлтым цветом. Причина этого этого очевидна учёным — физикам, но не мне, потому что я учёный — биолог, который не понимает квантовой теории.

Когда я ходил в школу в городе Солсбери в Южной Англии, я помню, как был совершенно очарован странным видом своей ярко красной школьной шапочки в жёлтом свете уличных фонарей. Она теперь выглядела не красной, а желтовато — коричневой. Как и ярко — красные двухэтажные автобусы. И вот по какой причине. Подобно многим другим английским городам в те дни, Солсбери использовал для своего уличного освещения лампы на парах натрия. Они испускают свет только в узких областях спектра, покрываемых характерными линиями натрия, и наиболее яркие линии натрия находятся в жёлтом цвете. Как бы то ни было, натриевые огни светятся чистым жёлтым светом, очень отличающимся от белого солнечного света или неопределённо желтоватого света обычной электрической лампочки. Поскольку красного света практически нет вообще в свете, обеспечиваемом натриевыми лампами, никакой красный свет не мог отражаться от моей кепки. Если вам интересно, что делает кепку или автобус красным вообще, ответ заключается в том, что молекулы красителя или краски поглощают большую часть света всех цветов, кроме красного. Поэтому в белом свете, который содержит все длины волн, отражается главным образом красный свет. Под уличными фонарями, использующими пары натрия, нет никакого красного света, чтобы отражаться — отсюда желтовато — коричневый цвет.

Натрий — лишь один из примеров. Вы помните из главы 4, что каждый элемент имеет своё собственное уникальное «атомное число», представляющее собой число протонов в ядре (а также число электронов, вращающихся вокруг него). Что ж, по причинам, связанным с орбитами его электронов, каждый элемент также имеет свой собственный уникальный световой эффект. Уникальный, как штрихкод… фактически, штрихкод представляет собой то, чем в значительной степени является картина линий в спектре звёзд. Вы можете сказать, какие из 92 природных элементов присутствуют в звезде, разлагая свет звезды в спектроскопе и глядя на линии штрихкода в спектре.

Существует вебсайт, где вы можете выбрать любой элемент, какой захотите, и посмотреть на спектральный штрихкод: http://bit.ly/MagicofReality2. Просто перемещайте ползунок, пока не остановитесь на элементе, который вам нужен. Они расположены в порядке атомных номеров, от водорода по возрастанию.

Например, выше показан рисунок для водорода, первого элемента (так как он, как вы помните, имеет только один протон). Вы видите, что излучение водорода состоит из четырёх спектральных линий: в фиолетовой, тёмносиней, голубой и красной частях спектра (длины волн различных цветов приведены сверху).

Для того чтобы понимать картинки на этом сайте, нам нужно понять пару в остальном сбивающих с толку деталей. Прежде всего, обратите внимание на два способа, с помощью которых появляются полосы: как цветные линии на на чёрном фоне (в верхней части картинки) и как чёрные линии на цветном фоне (в нижней части картинки). Они названы спектром излучения (цветные на чёрном фоне) и спектром поглощения(чёрные на цветном фоне). Что получаете вы — зависит от того, излучает ли элемент свет (как элемент натрий, когда светится в натриевом фонаре) или становится на пути света (как это часто происходит, когда элемент присутствует в звезде). Я не буду обременять вас этим различием. Важным моментом является то, что в обоих случаях появляются полосы в одних и тех же местах спектра. Узор штрихкода один и тот же для любого конкретного элемента, будь то линии чёрные или цветные.

Другая усложняющая деталь — то, что некоторые полосы намного ярче, чем другие. Глядя на свет от звезды с помощью спектроскопа, мы обычно видим только очень яркие полосы. Но этот вебсайт даёт все линии, включая слабые, которые могут быть видны в лаборатории, но обычно не обнаруживаются в звёздном свете. Натрий является хорошим примером. Практически, свет натрия жёлтый, и его заметные полосы появляются в жёлтой части спектра: вы можете забыть о других полосах, хотя и интересно, что они там есть, поскольку они заставляют узоры выглядеть ещё более похожими на штрихкоды.

Вот спектр излучения натрия, на котором показаны только три наиболее сильные линии штрихкода. Вы можете видеть, как преобладает жёлтый.

Итак, поскольку каждый элемент имеет свой штрихкодовый рисунок, мы можем посмотреть на свет от любой звезды и увидеть, какие элементы присутствуют в этой звезде. Правда, это довольно сложно, потому что штрихкоды нескольких различных элементов, вероятно, будут путаться. Но есть способы их сортировки. Каким замечательным инструментом является спектроскоп!

Он становится ещё лучше. Спектр натрия в нижней части противоположной страницы — то, что вы увидите, если посмотрите на свет от ламп улиц Солсбери, или от звезды, находящейся не очень далеко. Большинство звёзд, которые мы видим — к примеру, звёзд из всем известных созвездий зодиака — находятся в нашей галактике. И показанная здесь картина спектра натрия — то, что вы увидите, глядя на любую из них. Но если вы посмотрите на спектр натрия от звезды из другой галактики, вы получите очаровательно несхожую картину. В верхней части этой страницы — штрихкодовые узоры свечения натрия из трёх различных мест: на Земле (или от соседней звезды), от отдалённой звезды в соседней галактике, и от очень отдалённой галактики.

Посмотрите сначала на штрихкодовый узор света натрия от отдалённой галактики (нижнее изображение) и сравните его со штрихкодом, произведённым светом натрия на Земле (верхнее изображение). Вы видите ту же схему полос, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Но вся картина смещена к красному концу спектра. Откуда мы знаем, что это все ещё натрий? Ответ содержится в одинаковом расстоянии между штрихами. Это могло показаться не совсем убедительным, если бы это происходило только с натрием. Но то же самое случается со всеми другими элементами. В каждом случае мы видим одну и ту же картину интервалов, присущих конкретному элементу, но смещённых по спектру к красному концу. Более того, для любой галактики, все штрихкоды сдвинуты на одинаковое расстояние вдоль спектра.

Если вы посмотрите на среднее изображение, показывающее штрихкод натрия в свете галактики, которая несколько ближе к нашей — ближе, чем очень отдалённые галактики, о которых я говорил в предыдущем разделе, но дальше, чем звезды в нашей собственной галактике Млечный путь — вы увидите промежуточное смещение. Вы увидите ту же картину интервалов (штрихкод), которая является признаком натрия, но смещённую не так далеко. Первая линия смещена по спектру далеко от темносинего, но не до зеленого: только до светло — голубого. И две линии в жёлтом (которые сочетаются, создавая жёлтый свет уличных фонарей Солсбери), обе смещены в том же самом направлении к красному концу спектра, но не до самого красного, как они смещены в свете от отдалённой галактики, а лишь немного в оранжевый.

Натрий — лишь один из примеров. Любой другой элемент демонстрирует одно и то же смещение вдоль спектра в красном направлении. Чем дальше галактика, тем больше смещение в сторону красного цвета. Оно было названо «смещением Хаббла», потому что было открыто великим американским астрономом Эдвином Хабблом, также давшим после смерти своё имя телескопу Хаббл, который, между прочим, использовался для того, чтобы сфотографировать очень удалённые галактики. Ещё оно называется «красным смещением», так как сдвиг происходит вдоль спектра в сторону его красного конца.

Вернёмся к Большому взрыву

Что означает красное смещение? К счастью, учёные хорошо в этом разобрались. Это пример того, что называется «смещением Доплера». Доплеровское смещение может произойти везде, где есть волны, а свет, как мы увидели в предыдущей главе, состоит из волн. Его часто называют «эффектом Доплера», и он более знаком нам по звуковым волнам. Когда ты стоишь у обочины глядя на с рёвом пролетающие автомашины, звук двигателя каждого автомобиля, кажется, снижает тон, когда он пролетает мимо вас. Вы знаете, что звук двигателя автомобиля в действительности остаётся тем же самым. Так, почему же кажется смещение что его тон, понижается? Ответ — доплеровское смещение, и объяснение его состоит в следующем.

Звук проходит через воздух, как волны изменяющегося давления воздуха. Когда вы слышите шум автомобильного двигателя, или скажем, трубы, потому что её звук более приятен, чем двигателя, звуковые волны проходят через воздух во всех направлениях от источника звука. Ваше ухо оказывается расположенным в одном из этих направлений, оно воспринимает изменения в давлении воздуха, производимые трубой, и ваш мозг слышит их как звук. Не подумайте, что достигают молекулы воздуха, исходящие из трубы, достигают ваше ухо. Это совсем не то: это был бы ветер, а ветры движутся только в одном направлении, тогда как звуковые волны исходят во всех направлениях, подобно волнам на поверхности водоёма, когда вы бросаете в него камушек.

Самая лёгкая для понимания разновидность волны — это так называемая Мексиканская Волна (рис. сверху), в котором люди на большом спортивном стадионе последовательно встают, а затем снова садятся, каждый делает это сразу же после человека по одну сторону от него (скажем, с левой стороны). Волна встающих, а затем садящихся, быстро движется вокруг стадиона. Никто фактически не движется с места, пока перемещается волна. Действительно, волна движется намного быстрее, чем кто‑либо смог бы бежать.

В водоёме перемещается волна изменений высоты поверхности воды. Её делает волной то, что сами молекулы воды не разбегаются от камушка. Молекулы воды лишь движутся вверх и вниз, подобно людям на стадионе. Ничто фактически не исходит от камушка. Так только кажется, поскольку расходятся высокие и низкие положения воды.

Звуковые волны несколько отличаются. В случае звука движется волна изменений давления воздуха. Молекулы воздуха немного перемещаются из стороны в сторону, по направлению от трубы или какого бы то ни было источника звука, и снова назад. Делая это, они наталкиваются на соседние молекулы воздуха и заставляют их тоже двигаться назад и вперёд. Те, в свою очередь, наталкиваются на своих соседей, и в результате волна соударений молекул — которая представляет собой волну изменения давления — расходится от трубы во всех направлениях. И именно волна движется от трубы к вашему уху, а не сами молекулы воздуха. Волна перемещается с постоянной скоростью, независимо от того, является ли источник звука трубой, голосом говорящего или автомобилем: около 1200 километров в час в воздухе (вчетверо быстрее под водой, и ещё быстрее в некоторых твёрдых телах). Если вы играете верхнюю ноту на трубе, скорость, с которой перемещаются волны, остаётся прежней, но расстояние между гребнями волны (длина волны) становится короче. Играйте нижнюю ноту, и гребни волны растянутся больше, но волна все ещё будет двигаться с той же скоростью. Таким образом, у высоких нот длина волны короче, чем у низких.

Это к вопросу о том, что представляют собой звуковые волны. Теперь по поводу допплеровского смещения. Представьте себе, что трубач, стоящий на заснеженном склоне, играет длинную, непрерывную ноту. Вы садитесь в сани и проноситесь мимо трубача (я выбрал сани вместо автомобиля, потому что они бесшумные, поэтому вы можете слышать трубу). Что вы услышите? Последовательные гребни волн покидают трубу на определённом расстоянии друг от друга, в зависимости от ноты, которую захотел сыграть трубач. Но когда вы несётесь по направлению к трубачу, ваше ухо будет получать последовательные гребни волн с большей скоростью, чем если бы вы неподвижно стояли стояли на вершине. Поэтому нота трубы будет звучать выше, чем она есть на самом деле. Затем, после того как вы пронеслись мимо трубача, в ваше ухо будут попадать последовательные гребни волн с меньшей скоростью (они будут казаться более растянутыми, потому что каждый гребень волны перемещается в том же направлении, что и ваши сани), поэтому кажущаяся высота ноты будет ниже, чем она есть на самом деле. То же самое происходит, если ваше ухо неподвижно, а источник звука движется. Говорят (я не знаю, насколько это правда, но это хорошая история), что Христиан Доплер, австрийский учёный, обнаруживший этот эффект, нанял духовой оркестр играть на открытой железнодорожной платформе, чтобы его продемонстрировать.

Мелодия, которую играл оркестр, внезапно опустилась на более низкий тон, когда поезд пропыхтел мимо поражённой публики.

Световые волны опять же отличаются — совсем не похожи на Мексиканскую волну и совсем не похожи на звуковые волны. Но они создают свой собственный вариант доплеровского эффекта. Вспомните, что красный конец спектра имеет большую длину волны, чем синий, с зелёным посередине. Предположим, все оркестранты на железнодорожной платформе Христиана Доплера одеты в жёлтую униформу. Когда поезд мчится по направлению к вам, ваши глаза получают гребни волн с более высокой скоростью, чем они получали бы, если бы поезд стоял. Поэтому есть небольшое смещение в цвете униформы по направлению к зеленой части спектра. Теперь, когда поезд прошёл мимо вас вас и мчится от вас, происходит обратное, и униформа оркестра становится чуть краснее.

Лишь одно неправильно в этом примере. Для того, чтобы вы заметили синее или красное смещение, поезда должны перемещаться со скоростью в миллионы километров в час. Поезда нигде не мчатся со скоростью, достаточной, чтобы стал заметён цветовой эффект Доплера. Но галактики мчатся. Смещение спектра к красному концу, которое вы можете ясно видеть в положениях линий штрихкода натрия на рисунке на странице 172, показывает, что очень отдалённые галактики удаляются от нас со скоростью в сотни миллионов километров в час. И чем они дальше (если измерять в «стандартных свечах», о которых я упоминал выше), тем быстрее они мчатся от нас (тем больше красное смещение).

Все галактики во Вселенной стремительно удаляются друг от друга, что также означает, что они стремительно удаляются и от нас. Не имеет значения, в какую сторону вы направляете свой телескоп — более удалённые галактики движутся прочь от нас (и друг от друга) со всё увеличивающейся скоростью. Вся Вселенная — сам космос — расширяется с грандиозной скоростью.

Раз такое дело, мы можем спросить, почему только на уровне галактик космос выглядит расширяющимся? Почему звёзды внутри галактики не разбегаются прочь друг от друга? Почему ни вы, ни я не разбегаемся друг от друга? Ответ в том, что группы предметов, близких друг к другу, как все в галактике, испытывают сильнейшее притяжение своих соседей. Это держит их вместе, в то время как удалённые объекты — другие галактики — удаляются вместе с расширением Вселенной.

А теперь кое‑что поистине удивительное. Астрономы посмотрели на расширение и отработали его назад во времени. Это, как будто они создали фильм о расширяющейся вселенной, с разбегающимися галактиками, а затем прокрутили фильм назад. Вместо того, чтобы разбегаться друг от друга, в обратном фильме галактики сходятся. И по этому фильму астрономы могут рассчитать тот момент в прошлом, когда расширение вселенной должно было начаться. Они даже могут рассчитать, когда был этот момент. Так они узнали, что это было где‑то от 13 до 14 миллиардов лет тому назад. Это был момент, когда возникла сама Вселенная — момент, называемый ‘большой взрыв’

Нынешние «модели» Вселенной предполагают, что не только Вселенная возникла с большим взрывом: также с ним возникло само время и само пространство. Не просите меня объяснить это, потому что, не будучи космологом, я не понимаю этого сам. Но, возможно, теперь вы можете понять, почему я выбрал спектроскоп одним из самых важных изобретений всех времён и народов. Радуги прекрасны не только чтобы ими любоваться. В некотором смысле, они говорят нам, когда все началось, включая время и пространство. Я думаю, что это делает радугу ещё красивее.

Одни ли мы?

НАСКОЛЬКО я знаю, существует немного древних мифов, если есть вообще, о внеземной жизни где‑либо ещё во Вселенной, возможно потому, что сама идея Вселенной, значительно большей, чем наш собственный мир, существует не так уж долго. Это продолжалось до 1500–х годов, когда учёным стало ясно, что Земля вращается вокруг Солнца, и что существуют другие планеты, которые делают то же самое. Но расстояние и количество звёзд, не говоря уже о других галактиках, было неизвестно и не поддавалось поддавалось воображению до относительно недавнего времени. И ещё совсем недавно люди впервые поняли, что направление, которое мы называем вверх в одной части мира (например, на Борнео), будет вниз в другой части мира (в данном случае в Бразилии). До этого времени люди думали, что «вверх» было одним и тем же направлением везде, и указывало на место, где жили боги, «выше» неба.

Долгое время существовали многочисленные легенды и верования о странных чуждых существах, живущих рядом: демонах, духах, джиннах, призраках… список можно продолжить. Но в этой главе, когда я спрашиваю «Одни ли мы?» Я буду иметь в виду «Существуют ли инопланетные формы жизни в других мирах, в других местах во Вселенной?» Как я уже сказал, мифы об инопланетянах в этом смысле редки среди первобытных племён. Тем не менее, все они очень распространены среди современных городских жителей. Эти современные мифы интересны потому что, в отличии от древних мифов, мы можем фактически наблюдать, как они возникают. Мы видим мифы, выдуманные на наших глазах. Итак, мифы в этой главе будут современными.

В марте 1997 года в Калифорнии религиозный культ, названный «Райские Врата» подошёл к своему печальному концу, когда все его 39 последователей приняли яд. Они покончили с собой, потому что верили, что НЛО из открытого космоса заберёт их души в иной мир. В то время в небе была видна яркая комета, названная кометой Хейла — Боппа, и в секте считали — поскольку так сказал их духовный лидер, — что инопланетный космический корабль сопровождал комету в её путешествии.

Они купили телескоп, чтобы следить за кораблём, но затем отправили его обратно в магазин, потому что он «не работал». Как они узнали, что он не работает? Потому что они не могли увидеть в него космический корабль!

Верил ли лидер сектантов, человек по имени Маршалл Эпплуайт, в ерунду, которой он учил своих последователей? Вероятно, да, потому что он был одним из тех, кто принял яд, поэтому, похоже, что он был искренен! Многие лидеры религиозных сект занимаются этим делом только для того, чтобы властвовать над своими последователями женского пола, но Маршалл Эпплуайт был одним из нескольких членов секты, которые ранее сами себя кастрировали, поэтому, возможно, секс не занимал его воображение.

Большинство таких людей, похоже, объединяет одно — любовь к научной фантастике. Члены секты «Райские Врата» были одержимы сериалом «Звёздный Путь». Конечно, нет недостатка в научно — фантастических историях о пришельцах с других планет, но большинство из нас знает, что именно они собой представляют: фантастические, воображаемые, выдуманные истории, не происходившие на самом деле. Но есть немало людей, которые твёрдо, искренне и непоколебимо верят, что они лично были захвачены («похищены») пришельцами из космоса. Они так хотят в это поверить, что полагаются на неубедительные «доказательства». Один мужчина, например, полагал, что был похищен, лишь по той простой причине, что у него часто случались кровотечения из носа. Его теория состояла в том, что пришельцы поместили радиопередатчик в его нос, чтобы шпионить за ним. Он также думал, что сам может быть отчасти пришельцем, на том основании, что был немного темнее, чем его родители. Удивительно большое число американцев, многие из которых в остальном нормальны, искренне верят, что они лично были взяты на борт летающих тарелок и стали жертвами ужасных экспериментов, проводимых маленькими серыми человечками с большими головами и огромными глазами. Существует целая мифология «похищения инопланетнми», которая столь же богата, столь же красочна и подробна, как мифология древней Греции и богов Олимпа. Но эти мифы о похищении пришельцами недавние, и вы фактически можете пойти и поговорить с людьми, считающими, что они были похищены: на вид вменяемыми, нормальными, уравновешенными людьми, которые расскажут вам, что они видели пришельцев лицом к лицу, даже расскажут, как выглядят инопланетяне, и что они говорят, когда проводят свои мерзкие эксперименты и втыкают иглы в людей (пришельцы, конечно, говорят по — английски!).

Сьюзен Клэнси — одна из нескольких психологов, проводивших детальные исследования людей, которые утверждают, что были похищены. Не все они имеют чёткие воспоминания об этом событии или даже какие‑либо воспоминания вообще. Они объясняют это тем, что, очевидно, пришельцы, должно быть, использовали некоторую дьявольскую технику, чтобы начисто стереть их воспоминания, после того как они закончили экспериментировать на их телах. Иногда они идут к какому‑либо гипнотизёру или психотерапевту, который помогает им 'вернуть свои потерянные воспоминания'.

Восстановление 'потерянной' памяти, между прочим — другая самостоятельная история, которая интересна сама по себе. Когда мы думаем, что вспоминаем реальные события, мы, возможно, лишь вспоминаем другое воспоминание… и так далее назад к тому событию, которое могло быть, или могло не быть, изначально реальным. Воспоминания о воспоминаниях о воспоминаниях могут становиться все более искажёнными. Есть достоверные свидетельства, что некоторые наши самые яркие воспоминания — фактически ложные воспоминания. И ложные воспоминания могут быть преднамеренно насажены недобросовестными 'врачами'.

Синдром ложной памяти помогает нам понять, почему по крайней мере некоторые из людей, которые думают, что были похищены пришельцами, утверждают, что имели такие яркие воспоминания об этом событии. Обычно случается, что человек становится одержим пришельцами из‑за чтения историй в газетах о других предполагаемых похищениях.

Часто, как я уже говорил, эти люди — поклонники «Звёздного пути» или других научно — фантастических рассказов. Это поразительный факт, что пришельцы, которых они обычно встречают, очень похожи на тех, что описывались в самой последней телевизионной фантастике о пришельцах, и они обычно проводят такие же «эксперименты», как недавно показывали по телевидению.

Следующее, что может оказаться — что человек страдает пугающими ощущениями под названием сонный паралич. Это не редкость. Вы, возможно, даже испытали его сами, в таком случае, я надеюсь, он будет несколько менее страшен, когда произойдёт в следующий раз, если я объясню его вам сейчас. Обычно, когда вы спите и видите сны, ваше тело парализовано. Я полагаю, это происходит для того, чтобы не давать вашим мускулам работать в соответствии с вашими снами и не делать вас лунатиком (хотя это, конечно, иногда случается). И обычно, когда вы просыпаетесь, и ваши сны стираются, паралич проходит, и вы можете управлять своими мышцами.

Но иногда существует некий промежуток между вашим возвращением из забытья и возвращением ваших мышц к жизни, который называется сонным параличом. Это страшно, как вы можете себе представить. Вы вроде бы проснулись и можете видеть вашу спальню и все в ней, но не можете пошевелиться. Сонный паралич часто сопровождается ужасающими галлюцинациями. Люди чувствуют себя окружёнными чудовищной опасностью, которую они не могут назвать. Иногда они даже видят вещи, которые не существуют. И так же как во сне, для спящего они кажутся абсолютно реальными.

Вообразите, если вы видите галлюцинацию во время, когда вы страдаете сонным параличом, что она будет из себя представлять? Современный любитель научной фантастики, по — видимому, может увидеть маленьких серых людей с большими головами и выпученными глазами. В предыдущих столетиях, до появления научной фантастики, видения людей были другими: домовыми, возможно, оборотнями; кровососущими вампирами или (если им повезёт) крылатыми ангелами.

Суть в том, что образы, которые видят люди, переживающие сонный паралич, в действительности не существуют, а формируются в сознании из прошлых страхов, легенд или фантастики. Даже если они не испытывают галлюцинации, ощущения настолько страшны, что просыпаясь, жертвы сонного паралича часто верят, что это случилось на самом деле. Если вы действительно верите в вампиров, вы просыпаетесь с верой в то, что на вас напал вампир. Если я склонён верить в похищение пришельцами, я могу проснуться с уверенностью уверенностью, что был похищен, и моя память была ими стёрта.

Следующее, что происходит с жертвами сонного паралича, даже если в этот раз они не видели пришельцев и ужасные эксперименты — их пугающие представления о том, что, как они предполагают, могло случиться, утверждаются в виде ложной памяти. Этому процессу часто способствуют друзья и родственники, которые добавляют ещё более детальные описания случившегося, и даже подталкивают их вопросами: «Были ли там пришельцы? Какого они были цвета? Они были серыми? Были ли у них большие, широкие глаза, как в фильмах?» Даже вопросов может быть достаточно, чтобы внедрить или укрепить ложные воспоминания. Когда вы смотрите на это подобным образом, не так удивительно, что опрос 1992 года привёл к заключению, что приблизительно четыре миллиона американцев думали, что их похитили инопланетяне.

Мой друг психолог Сью Блэкмор подчёркивает, что сонный паралич, по всей вероятности, и раньше был причиной воображаемых ужасов, до того как стала популярной идея космических пришельцев. В средневековые времена люди утверждали, что их среди ночи посещал «демон» (демон — мужчина посещал жертву — женщину, чтобы заняться сексом с ней) или «суккуб» (демон в женском обличии, посещал жертву — мужчину, чтобы заняться сексом с ним). Один из эффектов сонного паралича — это то, что, если вы пробуете двигаться, то чувствуете, как будто что‑то давит вам на тело.

Напуганная жертва могла бы запросто это истолковать как сексуальное насилие. Ньюфаундлендская легенда рассказывает о «Старой ведьме», посещающей людей ночью и давящей им на грудь. А в Индокитае есть легенда о «Сером Призраке», который приходит к людям в темноте и парализует их.

Поэтому у нас есть хорошее понимание того, почему люди полагают, что были похищены пришельцами, и мы можем связать современные мифы похищения пришельцами с более ранними мифами о хищных инкубах и суккубах или вампирах с длинными клыками, которые по ночам сосут нашу кровь. Вообще не существует убедительных доказательств того, что эту планету никогда не посещали пришельцы из космоса (или, если на то пошло, различные инкубы, или суккубы, или демоны). Но для нас по — прежнему остаётся открытым вопрос — существуют ли живые существа на других планетах. Лишь то, что они не посетили нас, не означает, что их не существует. Может ли один и тот же процесс эволюции, или даже совсем другой процесс, который, возможно, лишь слегка напоминает нашу разновидность эволюции, происходить на других планетах так же как на нашей?

Существует ли жизнь на других планетах?

НИКТО НЕ ЗНАЕТ. Если бы вы вынудили меня высказать своё мнение, тем или иным способом, то я сказал бы, да, и, вероятно, на миллионах планет. Но кого заботит мнение? Прямых доказательств не существует. Одно из великих достоинств науки заключается в том, что учёные знают, когда они не знают ответа на что‑либо. Они охотно признают, что они не знают. Охотно, поскольку незнание ответа является заманчивым стимулом, чтобы попытаться его найти.

Однажды мы, возможно, получим ясные свидетельства о жизни на других планетах, и тогда мы будем знать это наверняка. На данный момент лучшее, что может сделать учёный — записать такую информацию, которая может снизить степень неопределённости, продвинув нас от догадок к оценке вероятности. И это само по себе является интересным и сложным делом.

Первое, что мы могли бы спросить, сколько существует планет. До недавнего времени считалось, что планеты, вращающиеся вокруг нашего Солнца, были единственными, потому что иные планеты не могли быть обнаружены даже самыми большими телескопами. В настоящее время у нас есть достоверные свидетельства, что у многих звёзд есть планеты, и новые «внесолнечные» планеты открывают почти каждый день. Внесолнечная планета — планета, вращающаяся вокруг другой звезды, не Солнца (sol по — латински солнце, а extra — за пределами).

Вы можете подумать, что очевидный способ обнаружить планету — это увидеть её в телескоп. К сожалению, планеты слишком тусклы, чтобы быть видимыми на таком огромном расстоянии — они светятся не своим собственным светом, а лишь отражённым светом своих звёзд — таким образом, мы не можем видеть их непосредственно. Мы полагаемся на непрямые методы, и лучшим способом снова становится использование спектроскопа, прибора, с которым мы познакомились в главе 8. Вот как это делается

Когда одно небесное тело вращается вокруг другого, примерно равного размера, они вращаются друг вокруг друга, потому что оказывают примерно одинаковое гравитационное воздействие друг на друга. Некоторые из ярких звёзд, которые мы видим, глядя на небо, являются на самом деле двумя звёздами — так называемыми двойными звёздами — они вращаются друг вокруг друга, словно два конца гантели, соединённые невидимым стержнем. Когда одно тело гораздо меньше другого, как в случае с планетой и её звездой, меньшее быстро проносится вокруг большего, тогда как большее совершает лишь слабые, символические движения в ответ на притяжение меньшего. Мы говорим, что Земля вращается вокруг Солнца, но на самом деле Солнце также делает слабые движения в ответ на гравитацию тацию Земли. А такая большая планета как Юпитер может оказывать существенное влияние на положение её звезды. Эти символические движения звезды слишком малы, чтобы считаться вращением' вокруг планеты, но они достаточно большие, чтобы быть обнаруженными нашими инструментами, даже при том, что мы не можем видеть планету вообще.

То, как мы обнаруживаем эти движения, интересно само по себе. Любая звезда слишком далеко от нас, чтобы иметь возможность увидеть её фактическое движение, даже с помощью мощного телескопа. Но удивительно, что хотя мы не можем видеть перемещение звезды, мы можем измерить скорость, с которой она это делает. Это звучит странно, но именно здесь вступает в работу спектроскоп. Помните допплеровское смещение в главе 8? При движении звезды от нас, свет от неё будет иметь красное смещение. Когда звезда движется по направлению к нам, в её свете будет обнаружено синее смещение. Так, если вокруг звезды вращается планета, спектроскоп покажет нам картину ритмичной пульсации красное — синее — красное — синее смещение, и время этих регулярных смещений расскажет нам о продолжительности года планеты. Конечно, задача усложняется, когда имеется более одной планеты. Но астрономы сильны в математике, и они могут справиться с этим затруднением. На момент написания (январь 2011 года) таким способом было выявлено 484 планеты, вращающихся вокруг 408 звёзд. Конечно, их будет гораздо больше к тому времени, когда вы будете это читать.

Есть другие методы обнаружения планет. Например, когда планета проходит перед своей звездой, небольшая доля поверхности звезды затемняется или заслоняется — как тогда, когда мы видим Луну, заслоняющую Солнце, за исключением того, что Луна выглядит намного большей, поскольку она намного ближе. Когда планета приходит приходит между нами и своей звездой, звезда становится чутьчуть тусклее, и иногда наши инструменты достаточно чувствительны, чтобы обнаружить это потускнение. На настоящий момент, таким способом, были обнаружены 110 планет. И также есть несколько других методов, которые обнаружили ещё 35 планет. Некоторые планеты были обнаружены более чем одним из этих методов, и нынешний общий итог составляет 519 планет, вращающихся вокруг звёзд в нашей галактике, помимо Солнца.

В нашей галактике у значительного большинства звёзд, у которых мы искали планеты, оказалось, они были. Поэтому предположив, что наша галактика типична, мы можем, вероятно, сделать вывод, что у большинства звёзд во Вселенной есть планеты, вращающиеся вокруг них. Число звёзд в нашей галактике составляет около 100 миллиардов, и число галактик во вселенной примерно такое же. Это означает, что всего существует около 10 000 миллиардов миллиардов звёзд. Приблизительно 10 процентов известных звёзд астрономы описывают как «подобные Солнцу». Звезды, которые очень отличаются от Солнца, даже если у них есть планеты, вряд ли поддерживает жизнь на этих планетах, по различным причинам: например, звезды намного большие, чем Солнце, имеют тенденцию существовать недостаточно долго, прежде чем взорвутся. Но даже если мы ограничимся планетами, вращающимися вокруг подобной Солнцу звезды, мы, по — видимому, будем иметь дело с миллиардами миллиардов, — и это, вероятно, все же будет преуменьшением.

Ладно, но сколько этих планет, вращающихся вокруг «подходящей звезды», могут быть пригодны для поддержания жизни? Большинство экзопланет, обнаруженных к настоящему времени — «Юпитеры». Это означает, что они — «газовые гиганты», в основном состоящие из газа под высоком давлением. Это не удивительно, так как наши методы обнаружения планет обычно недостаточно чувствительны, чтобы заметить что‑либо меньшее, чем Юпитер. А Юпитеры — газовые гиганты — как известно, не годятся для жизни. Конечно, это не означает, что жизнь как мы её знаем — единственно возможный вид жизни. Возможно, могла бы существовать жизнь даже на самом Юпитере, хотя я в этом сомневаюсь. Мы не знаем, какая доля этих миллиардов миллиардов планет представляют собой скалистые планеты, подобные Земле, в отличие от газовых гигантов, подобных Юпитеру. Но даже если их доля весьма мала, абсолютное количество все ещё будет высоким, потому что общее количество столь огромно.

Поиск обитаемых планет

Поиски жизни какой мы её знаем в зоне обитания полагаются на воду. Опять же, мы должны остерегаться фиксировать наше внимание на жизни в привычном нам виде, но на данный момент экзобиологи (учёные, ищущие внеземную жизнь) расценивают воду как главное условие — до такой степени, что значительная часть их усилий направлена на обследование неба в поисках её признаков. Воду обнаружить легче, чем саму жизнь. Если мы находим воду, это, конечно, не означает, что там должна быть жизнь, но это шаг в правильном направлении.

Для жизни в привычном нам виде, по меньшей мере часть воды должна быть в жидкой форме. Она не должна быть ни льдом, ни паром. Внимательный осмотр Марса демонстрирует факт жидкой воды в прошлом, если не сегодня. И на нескольких других планетах есть, по крайней мере, некоторое количество воды, даже если она не в жидкой форме. Европа, одна из лун Юпитера, покрыта льдом, и оправдано предполагалось, что подо льдом есть море жидкой воды. Люди когда‑то считали, что Марс был лучшим кандидатом для внеземной жизни в пределах солнечной системы, и знаменитый астроном астроном по имени Персиваль Лоуэлл даже нарисовал то, что, как он утверждал, было каналами, пересекающими его поверхность. Космические аппараты сейчас получили подробные фотографии Марса, и даже приземлились на его поверхности, и каналы оказались плодом воображения Лоуэлла. В настоящее время Европа заняла место Марса как главного объекта, где предполагается внеземная жизнь в нашей собственной солнечной системе, но большинство учёных считают, что нам придётся искать дальше. Факты свидетельствуют, что вода не особенно редка на экзопланетах.

А что с температурой? Насколько тонко должна быть настроена температура планеты, чтобы поддерживать жизнь? Учёные говорят о так называемой «зоне Златовласки», «подходящей в самый раз» (подобно каше медвежат), находящейся как раз между двумя неприемлемыми крайностями: слишком горячей (подобно каше медведя — отца) и слишком холодной (подобно каше медведицы — матери). Орбита Земли «в самый раз подходит» для жизни: не слишком близко к Солнцу, где вода бы кипела, и не слишком далеко от него, где вся вода бы замёрзла, и было бы недостаточно солнечного света для питания растений. Хотя есть миллиарды и миллиарды планет, мы можем ожидать, что подходящими в самый раз будут лишь меньшинство из них, с соответствующей температурой и расстоянием до их звезды.

Недавно (в мае 2011) была обнаружена «планета в зоне обитания», вращающаяся вокруг вокруг звезды под названием Глизе 581 на расстоянии около 20 световых лет от нас (не очень далеко по звёздным меркам, но все же на огромном расстоянии по человеческим стандартам). Эта звезда — «красный карлик», намного меньшая, чем Солнце, и её зона обитания расположена соответственно ближе. Она имеет по меньшей мере шесть планет, названных Глизе 58le, b, c, g, d и f. Некоторые из них — маленькие, скалистые планеты, вроде Земли, и одна из них, Gliese 58Id, считается, находится в зоне Златовласки с жидкой водой. Неизвестно, есть ли на самом деле на Глизе 581d вода, но если есть, она, вероятно, жидкая, а не в виде льда или пара. Никто не высказывает мнение, что на планете Глизе 581d действительно есть жизнь, но факт, что она была обнаружена так скоро после того, как мы начали искать, вынуждает думать, что существует, вероятно, множество планет в зонах обитания.

А как же размер планеты? Есть ли размер Златовласки — не слишком большой и не слишком маленький, но в самый раз? Размер планеты — точнее её масса — оказывает большое влияние на жизнь по причине гравитации. У планеты с таким же диаметром, как у Земли, но состоящей в основном из твёрдого золота, была бы более чем втрое большая масса. Гравитационное притяжение планеты было бы втрое сильнее, чем мы привыкли на Земле. Всё весило бы более чем втрое больше, включая все живые тела на планете. Каждый шаг давался бы с большим трудом. Животному размером с мышь нужно было бы иметь толстые кости для поддержания тела, и оно бы переваливалось подобно миниатюрному носорогу, в то время как животное размером с носорога, вероятно, задохнулось бы под своим собственным весом.

Точно так же, как золото тяжелее, чем железо, никель и все остальное, из чего в основном сделана Земля, уголь намного легче. Планета размером с Землю, но в основном состоящая из угля, обладала бы гравитационным притяжением приблизительно в пять раз меньшим, чем мы привыкли. Животное размером с носорога рога могло бы носиться на тонких, длинных ногах, подобно пауку. А животные намного большие, чем самые крупные динозавры, могли бы успешно эволюционировать, если другие условия на планете были бы подходящими. Гравитация на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. Вот почему астронавты на Луне двигались странной скачкообразной походкой, которая выглядела весьма смешной из‑за их больших размеров в космических скафандрах. Животное, которое фактически эволюционировало бы на планете с такой слабой гравитацией, было бы построено совсем по — другому — естественный отбор следил бы за этим.

Если бы гравитационное притяжение было бы слишком сильными, как на нейтронной звезде, не могло бы быть никакой жизни вообще. Нейтронная звезда — можно сказать, коллапсировавшая звезда. Как мы узнали в главе 4, вещество обычно почти полностью состоит из пустого пространства. Расстояние между ядрами атомов огромно по сравнению с размерами самих ядер. Но в нейтронной звезде коллапс означает, что все это пустое пространство уничтожается. Нейтронная звезда может обладать такой же массой, как Солнце, однако быть лишь размером с город, поэтому её гравитационное притяжение разрушительно сильно. Если бы вы свалились на нейтронную звезду, вы весили бы в сотни миллиардов раз больше, чем вы весите на Земле. Вас бы раздавило. Вы не смогли бы двигаться. Планета должна обладать лишь крошечной долей гравитационного притяжения нейтронной звезды, чтобы помещаться за пределами зоны обитания — не только для жизни, какой мы её знаем, но и для жизни, какую мы могли бы себе представить.

Приветствуем вас

Если есть живые существа на других планетах, как они могут выглядеть? Есть широко распространённое ощущение, что авторы научной фантастики немного ленятся, заставляя их быть похожими на людей с лишь несколькими изменёнными чертами — с большой головой, или дополнительными глазами, или, возможно, с крыльями. Даже когда они — не гуманоиды, наиболее фантастические инопланетяне, весьма очевидно, представляют собой лишь изменённые версии знакомых существ, как например пауки, осьминоги или грибы. Но, возможно, это не только лень, не только отсутствие воображения. Возможно, есть действительно веская причина полагать, что инопланетяне, если они вообще есть (а я думаю, они, вероятно, есть), не могли бы выглядеть для нас слишком непривычно. Вымышленных инопланетян общепризнанно изображают как пучеглазых монстров, поэтому я возьму глаза в качестве своего примера. Я мог бы взять ноги, или крылья, или уши (или даже задаться вопросом, почему у животных нет колёс!). Но я буду придерживаться глаз и буду стараться показать, что в действительности не лениво считать, что у инопланетян, если они существуют, вполне вероятно, есть глаза.

Иметь глаза довольно здорово, и это должно быть верным на большинстве планет. Свет распространяется практически по прямой линии. Где бы ни был свет, как например, при непосредственной близости от звезды, технически легко пп использовать лучи света, чтобы ориентироваться в пространстве, для навигации, чтобы определять местоположение объектов. Любая планета, на которой есть жизнь, наверняка находится поблизости от звезды, потому что звезда — очевидный источник энергии, необходимой для всего живого. Поэтому высока вероятность, что свет будет везде, где бы ни присутствовала жизнь; а где есть свет, весьма вероятно, будут эволюционировать глаза, потому что они столь полезны. Не вызывает удивления, что глаза эволюционировали на нашей планете независимо десятки раз.

Есть несколько способов сделать глаз, и я думаю, каждый из них эволюционировал где‑нибудь в нашем животном мире. Существует камерный глаз (слева вверху), который, подобно самой камере, представляет собой затемнённую полость с маленьким отверстием спереди, пропускающим свет, через линзу, которая фокусирует перевёрнутое изображение на экране — «сетчатке» — в задней части. Даже без линзы можно обойтись. Её функции выполнит обычное отверстие, если оно достаточно маленькое, но это означает, что будет проходить очень мало света, поэтому изображение изображение будет очень тусклым — кроме тех случаев, когда планета, окажется, получает намного больше света от своей звезды, чем мы получаем от Солнца. Такое, конечно, возможно, в этом случае у инопланетян действительно могли бы быть глаза с крошечными отверстиями. В человеческих глазах (справа напротив) есть линзы, чтобы увеличить количество света, фокусирующегося на сетчатке. Сетчатка в задней части покрыта клетками, чувствительными к свету, и сообщающими о нем мозгу через нервы. Все позвоночные обладают такими глазами, и камерный глаз независимо эволюционировал у множества других видов животных, в том числе у осьминогов. И конечно, также был изобретён человеческими конструкторами.

Пауки — скакуны (слева ниже) обладают причудливыми, как будто сканирующими глазами. Это что‑то вроде камерного глаза, за исключением того, что сетчатка, вместо того чтобы быть покрытой светочувствительными клетками ками, представляет собой узкую полосу. Полоса сетчатки прикреплена к мускулам, которые вертят ею, так чтобы «сканировать» картину перед пауком. Интересно, что это немного напоминает то, что делает телевизионная камера, поскольку у неё также есть лишь один канал, чтобы послать целое изображение. Она сканирует поперёк и вниз по прямой, но делает это так быстро, что картина, которую мы получаем, выглядит как единое изображение. Глаза паука — скакуна сканируют не так быстро, и они как правило концентрируются на «интересных» частях сцены, таких как мухи, но принцип тот же.

Кроме того, есть фасеточный глаз (справа внизу), который встречается у насекомых, креветок и различных других групп животных. Фасеточный глаз состоит из сотен трубочек, расходящихся от центра полусферы, все трубочки смотрят в немного разных направлениях. Каждая трубочка увенчана маленькой линзой, поэтому вы можете представить её как миниатюрный глаз. Но линза не формирует пригодное изображение: она только фокусирует свет в трубочке. Поскольку все трубочки воспринимают свет из разных направлений, мозг может комбинировать информацию от всех них, чтобы воссоздать изображение: изображение довольно грубое, но достаточно хорошее, чтобы позволить стрекозам, например, ловить на лету движущуюся добычу.

Наши наибольшие телескопы используют вместо линзы искривлённое зеркало, и этот принцип также применяется в глазах животных, особенно у морских гребешков. Глаз морского гребешка использует искривлённое зеркало, чтобы сфокусировать на сетчатке изображение того, что находится перед зеркалом. Это неизбежно загораживает часть света, как в аналогичных отражающих телескопах, но это не имеет слишком большого значения, так как большая часть света доходит до зеркала.

Этим списком практически исчерпываются способы создания глаза, которые учёные могут себе представить, и все они эволюционировали у животных на этой планете, большинство из них несколько раз. Держу пари, что, если есть существа на других планетах, которые могут видеть, они будут пользоваться разновидностью глаз, которые мы сочли бы знакомыми.

Давайте напряжём наше воображение На планете наших гипотетических инопланетян излучаемая от их звезды энергия, вероятно, будет будет простираться от радиоволн в длинноволновом конце до рентгеновских лучей в коротковолновом. Почему инопланетяне должны ограничиваться узкой группой частот, которые мы называем «светом»? Может быть, у них радио — глаза? Или рентгеновские глаза?

Хорошее изображение зависит от высокого разрешения. Что это означает? Наибольшее разрешение, при котором две точки могут быть ближе всего друг к другу, все ещё оставаясь отдельными друг от друга. Не удивительно, что длинные волны не годятся для хорошего разрешения. Длины световых волн измеряются в крошечных долях миллиметра и дают превосходное разрешение, но длины радиоволн измеряются в метрах. Поэтому радиоволны были бы непригодны для формирования изображений, хотя они весьма полезны для коммутации, поскольку могут быть модулированы. Модулированы — значит преобразованы, чрезвычайно быстро, контролируемым способом.

Как известно, ни у одного живого существа на нашей планете не эволюционировала естественная система передачи, модулирования или получения радиоволн: ей пришлось дожидаться человеческих технологий. Но, возможно, на других планетах есть инопланетяне, у которых естественным образом эволюционировала радиокоммуникация.

А как насчёт волн более коротких, чем световые волны — например, рентгеновских лучей? Рентгеновские лучи трудно сфокусировать, поэтому наши рентгеновские аппараты формируют скорее тени, а не истинные изображения, но не исключено, что какая‑нибудь форма жизни на других планетах обладает рентгеновским зрением.

Любое зрение зависит от распространения лучей по прямой, или хотя бы предсказуемой, линии. Бесполезно, если они разбросаны каждый каждый в своём направлении, как лучи света в тумане. Планета, постоянно окутанная плотным туманом, не способствовала бы эволюции глаз. Вместо этого, она могла бы благоприятствовать использованию некоторого вида эхолокационных систем, подобно «сонару», который применяется летучими мышами, дельфинами и подводными лодками, созданными человеком. Речные дельфины чрезвычайно искусны в использовании гидролокатора, потому что их вода полна грязи, которая в воде является аналогом тумана. Сонар эволюционировал по меньшей мере четырежды у животных на нашей планете (у летучих мышей, китов, и двух отдельных видов пещерных птиц). Было бы не удивительно обнаружить сонар, эволюционировавший на другой планете, особенно на той, что окутана постоянным туманом.

Или, если у инопланетян эволюционировали органы, которые могут обращаться с радиоволнами в целях коммуникации, у них, возможно, также эволюционировал бы настоящий радар, чтобы ориентироваться в пространстве, а радар работает в тумане. На нашей планете есть рыбы, развившие способность ориентироваться, используя искажения электрического поля, которое сами они и создают. Фактически этот приём эволюционировал дважды независимо, у группы африканских рыб и у совершенно отдельной группы южноамериканских рыб. У утконосов в клювах есть электрические датчики, которые ловят электрические возмущения в воде, вызванные мускульной активностью их добычи. Легко представить себе форму инопланетной жизни, развившую электрическую чувствительность, аналогичную рыбе и утконосу, но на более передовом уровне.

Эта глава довольно сильно отличается от остальных в этой книге, потому что она особо подчёркивает то, что мы не знаем, а не то, что знаем. Все же, хоть мы ещё не обнаружили жизнь жизнь на других планетах (и более того, возможно, никогда её не обнаружим), я надеюсь, что вы увидели и вас вдохновило то, как многое наука может рассказать нам о Вселенной. Наши поиски жизни в других местах не случайны: наше знание физики, химии и биологии даёт нам возможность искать важную информацию о звёздах и планетах, находящихся на огромных расстояниях от нас, и определять планеты, которые являются как минимум вероятными кандидатами на то, что на них содержится жизнь. Остаётся много таинственного, и маловероятно, что мы когда‑либо раскроем все тайны Вселенной, такой огромной как наша: но, вооружённые наукой, мы можем, по крайней мере, задавать разумные, значимые вопросы о ней, и распознавать достоверные ответы, когда мы их находим. Мы не должны придумывать дико неправдоподобные истории: нас радуют и волнуют реальные научные исследования и открытия, обуздывающие наше воображение. И, в конечном счёте, более захватывающие, чем фантазия.

Что такое землетрясение?

ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ, что вы спокойно сидите в вашей комнате, скажем, читая книгу, или смотря телевизор, или играя в компьютерную игру. Внезапно раздаётся ужасный, грохочущий звук, и вся комната начинает трястись. Люстра на потолке дико раскачивается, сыплются с полок украшения, мебель кругом падает на пол, вы сваливаетесь со стула. Примерно через две минуты все снова стихает, и воцаряется блаженная тишина, нарушаемая лишь криком испуганного ребёнка и лаем собаки. Вы поднимаетесь и думаете, как вам повезло, что не разрушился весь дом. При очень сильном землетрясении это могло бы произойти.

В то время как я начинал писать эту книгу, Карибский остров Гаити поразило разрушительное землетрясение, и столичный город Порт — о–Пренс был почти совершенно разрушен. Двести тридцать тысяч человек считались погибшими, а многие другие, в том числе бедные осиротелые дети, все ещё бродят по улицам, бомжуя, или живя во временных лагерях.

Позже, когда я пересматривал эту книгу, другое землетрясение, ещё более сильное, произошло в море поблизости от северо — восточного побережья Японии. Оно вызвало гигантскую волну — «цунами» — которая принесла невообразимые разрушения, когда обрушилась на берег, снося целые города, убивая тысячи человек и оставляя миллионы бездомных, произведя опасные взрывы на атомной электростанции, уже повреждённой землетрясением.

Землетрясения и цунами, которые они вызывают, обычны в Японии (само слово «цунами» было первоначально японским), но эта страна не переживала ничего подобного на памяти живущего поколения. Премьерминистр охарактеризовал его как тяжелейшее испытание страны со времён Второй Мировой Войны, когда атомные бомбы уничтожили японские города Хиросиму и Нагасаки. Действительно, землетрясения обычны по всему кольцу вокруг вокруг Тихого океана — городу Крайстчерч в Новой Зеландии был нанесён сильный ущерб с человеческими жертвами при землетрясении, произошедшем лишь за один месяц перед тем, которое ударило по Японии. Это так называемое «огненное кольцо» включает большую часть Калифорнии и западных Соединённых Штатов, где произошло знаменитое землетрясение 1906 года в городе Сан — Франциско. Крупный город Лос — Анджелес также уязвим.

Что происходит, когда ударяет землетрясение?

ВЫ МОЖЕТЕ ПОЛУЧИТЬ некоторое представление о том, что собой представляло крупное землетрясение возле Лос — Анджелеса, взглянув на компьютерную модель. Эта модель — своего рода визуальный прогноз того, что не происходило, но могло произойти, основанная на реальной науке — что‑то вроде фильма, созданного компьютером. Фильм показывает вам событие, которое на самом деле не происходило, поэтому вы можете увидеть, как бы оно выглядело, если бы случилось — как это однажды будет.

Рисунок здесь показывает две последовательности кадров этого моделирования. Узкая полоса кадров слева на каждой странице показывает область сверху, глядя с юга на север, с обозначенным Лос — Анджелесом, подобно карте. Красное и жёлтое пятно, возникающее ближе к низу на первых двух кадрах — начало землетрясения. Оно называется «эпицентром» землетрясения. Тонкая красная линия, извивающаяся на карте — разлом Сан — Андреас, к которому я перейду через минуту. Пока же просто представьте его как глубокий разрез в земле, слабое место на поверхности Земли.

Более широкая последовательность справа — не карта, а вид местности, как будто видимый с самолёта, глядя в противоположном направлении, на юго — восток от Лос — Анджелеса, в сторону гор и эпицентра землетрясения (снова отмеченного красным).

Если бы вы запустили симуляцию на вашем компьютере, вы бы увидели нечто довольно ужасное. На карте вы увидели бы красный центр землетрясения, устремляющегося на север разлома Сан — Андреас, с волнами синего, зеленого и жёлтого, представляющими землетрясения различной силы, расходящиеся с обеих сторон. Примерно через 80 секунд красный центр достигает места напротив Лос — Анджелеса, и жёлтые и зеленые волны уже проходят через город. Ещё 10 секунд секунд — и красные волны достигают центра Лос — Анджелеса. В этот момент вы можете посмотреть на рисунок справа, «вид с самолёта», чтобы увидеть, что на самом деле происходит внизу, а это — необычное зрелище. Весь ландшафт ведёт себя подобно жидкости. Он напоминает море с проходящими по нему волнами. Твёрдая, сухая земля с несущимися по ней волнами, как это происходит на море. Это и есть землетрясение.

Если бы вы опустились на землю, вы не смогли бы увидеть волны, потому что вы были бы слишком близко к ним, и слишком маленьким по сравнению с ними. Вы лишь ощущали бы движение и дрожание земли под ногами, к ногами, как я описал в начальной сцене этой главы. Если бы колебания стали действительно сильными, ваш дом мог бы рухнуть.

Цвета в модели называются «псевдоцветами», и они используются компьютером просто чтобы сообщить нам, насколько сильно землетрясение в различных местах. Синий означает слабые колебания, красный — сильные, зелёный и жёлтый — средней силы. Цвета помогают нам визуализировать волны, проходящие по поверхности Земли — и увидеть, насколько быстро они перемещаются. «Красный» центр землетрясения с грохотом проносится на север от разлома Сан — Андреас со скоростью около 8 000 километров (5 000 миль) в час.

Как я сказал, это лишь компьютерное моделирование, а не реальный фильм о землетрясении. Компьютер преувеличил размеры колебаний, поэтому землетрясение выглядит в тысячу раз сильнее, чем оно было бы в реальности. Но все же оно было бы довольно ужасным.

Скоро я собираюсь объяснять, что представляет собой землетрясение в действительности, и что собой представляет «линия разлома» — такая как разлом Сан — Андреас и похожие в других частях света. Но сначала давайте рассмотрим некоторые мифы.

Мифы о землетрясениях

Начнём с пары мифов, которые могли возникнуть вокруг конкретных землетрясений, землетрясений, которые происходили на самом деле в определённые моменты истории.

В еврейской легенде рассказывается, как два города, Содом и Гоморра, были уничтожены иудейским богом, потому что люди, которые жили там, были нечестивы.

Единственным хорошим человеком в обоих городах была мужчина по имени Лот.

Бог послал двух ангелов предупредить Лота, чтобы он ушёл из Содома, покуда возможно.

Лот со своей семьёй направилась к холмам, как раз перед тем, как бог обрушил на Содом дождь огня и серы. Им был дан строгий приказ не оглядываться назад, но, к сожалению, жена Лота ослушалась бога. Она обернулась и взглянула назад.

Поэтому бог немедленно превратил её в соляной столб — который, говорят, можно увидеть до сегодняшнего дня.

Некоторые археологи заявляют, что нашли свидетельство большого землетрясения, разрушившего район, где, считается, стояли Содом и Гоморра около 4 000 лет назад.

Если это правда, легенду о их разрушении можно было бы отнести к нашему списку мифов о землетрясениях.

Другой библейский миф, который мог возникнуть благодаря определённому землетрясению — это история о том, как был разрушен Иерихон. Иерихон, лежащий немного к северу от Мёртвого моря в Израиле — один из самых древних городов в мире. Он страдал от землетрясений вплоть до недавних времён: в 1927 году он был близко от центра мощного землетрясения, которое сотрясло весь регион и убило сотни человек в Иерусалиме, лежащем приблизительно в 25 километрах (15 милях) от него.

Древняя еврейская история рассказывает о легендарном герое по имени Иисус Навин, который захотел завоевать людей, живших в Иерихоне тысячи лет назад.

В Иерихоне были толстые городские стены, и люди заперлись так, что на них нельзя было напасть. Люди Иисуса Навина не смогли пробиться через стены, поэтому он приказал своим священникам дуть в бараньи рога, а всех людей — кричать во весь голос.

Шум был настолько большим, что стены затряслись и упали. Затем примчались солдаты Иисуса Навина и зарезали в городе всех, включая женщин и детей, и даже всех коров, овец и ослов.

Они также сожгли все — кроме серебра и золота, которое они пожертвовали своему богу, как он их учил. Согласно мифу, это было хорошо: бог народа Иисуса Навина захотел, чтобы сталось так, то его народ смог захватить всю землю, которая до этого принадлежала народу Иерихона.

Поскольку Иерихон — настолько подверженное землетрясениям место, люди в наше время предположили, что легенда о Иисусе Навине и Иерихоне, возможно, брала начало с древнего землетрясения, которое настолько сильно сотрясло город, что упали стены. Вы можете легко представить, как древние народные воспоминания о разрушительном землетрясении могли быть преувеличены и искажены, устно передаваясь через поколения людей, которые не могли читать или писать, пока, в конечном счёте, не превратились в легенду о великом герое племени, Иисусе Навине, и всех этих громких криках и дудениях в рог.

Два мифа, которые я только что описал, возможно, начались с конкретных землетрясений в истории. Есть также много других мифов со всего мира, которые возникли, когда люди попытались понять, что такое землетрясение вообще.

Поскольку Япония пережила так много землетрясений, не удивительно, что в Японии о них есть несколько довольно красочных мифов.

Согласно одному из них, земля плавала на спине гигантского сома по имени Намазу. Каждый раз, когда Намазу ударял хвостом, земля сотрясалась.

На много тысяч миль южнее, маори Новой Зеландии, прибывшие туда на каноэ и поселившиеся там за несколько столетий до прибытия европейских моряков, верили, что Мать Мать — Земля беременна ребёнком, богом Руамоко. Каждый раз, когда маленький Ру брыкался или потягивался в матке своей матери, происходило землетрясение.

Обратно в север, некоторые сибирские племена верили, что Земля сидит на санях, которые тянут собаки, и которыми управляет бог по имени Талл. У бедных собак были блохи, и когда они чесались, было землетрясение.

В одной западно — африканской легенде Земля представляет собой диск, удерживаемый с одной стороны большой горой, а с другой — чудовищным гигантом, чья жена держит небо. Время от времени гигант и его жена обнимают друг друга, и тогда, как можно легко себе представить, Земля приходит в движение.

Другие западноафриканские племена верили, что они живут на вершине головы гиганта. Лес был его волосами, а люди и животные были подобны блохам, бродящим по его голове.

Землетрясения случались тогда, когда гигант чихал. По крайней мере, полагалось, что они в это верят, хотя я в этом несколько сомневаюсь.

В наше время мы знаем, что собой представляют землетрясения в действительности, и настало время избавиться от мифов и взглянуть на правду.

Что такое землетрясение в действительности?

Для начала нам нужно послушать замечательную историю о тектонике плит.

Все знают, как выглядит карта мира. Мы знаем форму Африки и форму Южной Америки, и мы знаем, что их разделяет широкий Атлантический океан. Мы вполне можем узнать Австралию, и мы знаем, что Новая Зеландия дрейфует на юго — восток от Австралии. Мы знаем, что Италия напоминает сапог, собирающийся «зафутболить» Сицилию, и некоторые люди считают, что Новая Гвинея напоминает птицу. Мы можем легко узнать контуры контуры Европы, хотя границы в её пределах все время меняются. Империи приходят и уходят; границы между странами меняются снова и снова в ходе истории. Но контуры самих континентов остаются неизменными. Не так ли? Что ж, нет, они меняются, и в этом вся суть. Они движутся, хотя, по общему признанию, очень медленно, а также изменяется положение горных массивов: Альп, Гималаев, Анд, Скалистых гор. Разумеется, эти важные географические особенности постоянны в масштабе человеческой истории. Но сама Земля — если она могла бы думать — считала бы это всего лишь мгновением. Письменная история возникла лишь около 5 000 лет назад. Вернёмся на миллион лет назад (это в 200 раз больше, чем длится письменная история), и все континенты имеют практически такие же формы, как сегодня, насколько замечают наши глаза. Но вернёмся на 100 миллионов лет назад, и что мы видим?

Только посмотрите на карту ниже! Южная часть Атлантический океана представляет собой узкий канал по сравнению с сегодняшним днём, и похоже, вы смогли бы едва ли не переплыть из Африки в Южную Америку. Северная Европа почти касается Гренландии, которая почти касается Канады. И посмотрите, где находится Индия: она вообще не часть Азии, а совсем рядом с Мадагаскаром, и наклонена в его сторону. Африка тоже накренена подобным образом по сравнению с более вертикальным положением, которое мы видим сегодня.

Если задуматься, вы когда‑либо замечали, глядя на современную карту, что восточный край Южной Америки подозрительно напоминает западный край Африки, как будто они «захотели» подойти друг к другу, подобно частям паззла? Оказывается, что если мы вернёмся немного дальше дальше назад во времени (скажем так, приблизительно на 50–миллионов лет дальше, но даже это лишь «немного» в огромном, неторопливом геологическом масштабе времени), мы обнаружим, что они действительно подходили друг к другу. Карта справа внизу показывает, как выглядели южные континенты 150 миллионов лет назад.

Африка и Южная Америка были полностью соединены, не только друг с другом, но и с Мадагаскаром, Индией, а также с Антарктидой — и с Австралией и Новой Зеландией с другой стороны Антарктиды, хотя вы не можете увидеть это на рисунке. Все они были одним большим массивом суши, называемым Гондвана (скажем так, тогда она не называлась Гондваной — динозавры, жившие там, ничего никак не называли, но мы называем её Гондваной сегодня). Гондвана позже разделилась на части, создавая один дочерний континент за другим.

Это звучит как прелестная сказка, не так ли? Я имею в виду, звучит довольно нелепо, что нечто столь массивное как континент смогло переместиться на тысячи миль — но мы сейчас знаем, что это произошло, и более того, мы понимаем, как.

Как двигалась земля?

Мы также знаем, что континенты не только отделяются друг от друга. Иногда они натыкаются друг на друга, и когда это случается, огромные горные массивы поднимаются к небу. Так были сформированы Гималаи: когда Индия столкнулась с Азией. На самом деле, не совсем верно, что Индия столкнулась с Азией. Как мы скоро должны увидеть, то, что столкнулось с Азией, было намного большей вещью, называемой «плита», с Индией, находящейся на её вершине. Все континенты находятся на этих «плитах». Мы скоро дойдём до них, но сначала давайте чуть больше подумаем об этих столкновениях и о расходящихся континентах.

Когда вы слышите такое слово как «сталкиваются», вы, возможно, представляете себе внезапное крушение, как в случае, когда грузовик сталкивается с автомобилем. Все было (и есть) по — другому. Движение континентов происходит мучительно медленно. Кто‑то однажды сказал, что это происходит так же быстро, как растут ногти. Если вы сидите и всматриваетесь в ваши ногти, вы не видите, как они растут. Но если вы ждёте несколько недель, вы можете увидеть, что они выросли, и вам нужно их срезать. Точно так же вы не можете увидеть Южную Америку в процессе отделения от Африки. Но если вы ждёте 50 миллионов лет, вы замечаете, что два континента отдалились друг от друга на большое расстояние.

«Скорость, с которой растут ногти» — это средняя скорость, с которой перемещаются континенты. Но ногти растут с довольно постоянной скоростью, тогда как континенты движутся рывками: рывок, затем пауза примерно на сотню лет, пока нагнетается давление, чтобы двигаться снова, затем ещё рывок, и так далее.

Возможно, сейчас вы начинаете догадываться, чем в действительности являются землетрясения? Правильно: землетрясение — это то, что мы чувствуем, когда происходит один из этих рывков.

Я говорю вам это как известный факт, но откуда мы знаем об этом? И когда мы впервые это обнаружили? Это увлекательная история, которую я сейчас обязан рассказать.

Разные люди в прошлом обратили внимание на почти полное соответствие между Южной Америкой и Африкой, но они не знали, как это понимать.

Около 100 лет назад немецкий учёный по имени Альфред Вегенер сделал смелое предположение. Оно было настолько смелое, что большинство людей подумало, что он немного сумасшедший. Вегенер предположил, что континенты дрейфуют подобно гигантским судам. Африка, Южная Америка и другие огромные южные массивы суши, с точки зрения Вегенера, когда‑то были соединены вместе. Затем они порвали друг с другом и поплыли через море в своих различных направлениях. Вегенер так думал, и люди за это над ним смеялись. Но сейчас оказалось, что он был прав — скажем так, почти прав, и конечно, гораздо более прав, чем люди, смеявшиеся над ним.

Современная теория тектоники плит, подтверждаемая огромным количеством свидетельств — не совсем то же самое, что идея Вегенера. Вегенер был определённо прав, что Африка и Южная Америка, Индия и Мадагаскар, Антарктида и Австралия когда‑то были соединены и позже отделились друг от друга. Но то, как это произошло, согласно теории тектоники плит, немного отличается от того, что предполагал Вегенер. Он считал, что континенты бороздят моря, плывя не по воде, а по мягким, расплавленным или частично расплавленным слоям земной коры. Современная теория тектоники плит рассматривает всю земную кору, включая морское дно, как полную систему взаимосвязанных плит. («Plates» — это плиты, а не тарелки, из которых вы едите.) Так что перемещаются не только континенты: перемещаются плиты, на которых они лежат, и не существует ни малейшего участка поверхности Земли, который бы не являлся частью плиты.

Большая часть поверхности большинства плит находится под водой. Континентальные массивы, которые мы знаем как континенты, являются возвышенностями плит, торчащими над водой. Африка — просто вершина намного большей африканской плиты, которая простирается до середины Южной Атлантики. Южная Америка — вершина южноамериканской плиты, которая простирается до середины Южной Атлантики с другой стороны. Другие плиты — это индийская и австралийская плиты; евразийская плита, которая состоит из Европы и всей Азии, за исключением Индии; аравийская плита, довольно маленькая и вставленная между евразийской и африканской плитами; и североамериканская плита, которая включает Гренландию и Северную Америку и достигает середины северной части Атлантического океана.

Существует несколько плит, которые практически не несут на себе сушу, например, обширная Тихоокеанская плита.

Здесь на рисунке вы можете видеть, что граница между южноамериканской и африканской плитой проходит прямо посередине южной части Атлантического океана, далеко от любого из континентов. Вспомните, что плиты включают в себя морское дно, что означает твёрдые породы. Так как же могли Южная Америка и Африка прижиматься друг к другу было 150 миллионов лет назад? Для Вегенера здесь не было бы никакой проблемы, потому что он думал, что дрейфуют сами континенты. Но если Южная Америка и Африка когда‑то были вместе, как теория тектоники плит объясняет весь подводный хребет, который сейчас разделяет их? Как же подводная часть каменистых плит могли вырасти?

Спрединг морского дна

Да. Ответ заключается в самом названии «спрединг морского дна». Вы конечно знаете эти движущиеся ленты, которые вы можете увидеть в крупных аэропортах, помогающие людям с крупным багажом преодолевать большие расстояния между входом в терминал и залом вылета? Вместо того, чтобы идти пешком весь этот путь, люди становятся на движущуюся ленту и доставляются непосредственно туда, где им приходится идти пешком. Движущаяся лента в аэропорту имеет ширину, достаточную для двух людей, стоящих плечом к плечу. Но теперь представьте движущуюся ленту шириной в тысячи миль, простирающуюся от Арктики до Антарктики Антарктики. И представьте, что вместо того чтобы двигаться со скоростью пешехода, она движется со скоростью, с которой растут ногти. Да, вы догадались. Южная Америка, и вся Южно — Американская плита, были унесены прочь от Африки и Африканской плиты на чем‑то напоминающем движущуюся ленту, лежащую глубоко под морским дном, и простирающуюся с далёкого севера далеко на юг Атлантического океана, движущуюся очень медленно.

А что с Африкой? Почему Африканская плита не переместилась в том же самом направлении, и почему она не осталась соединённой с Южно — Американской плитой?

Ответ в том, что Африка находится на другой движущейся ленте, на той, которая передвигается в другом направлении. Африканская лента движется с запада на восток, в то время как Южно — Американская лента движется с востока на запад. Что происходит между ними? В следующий раз, когда вы будете в большом аэропорту, остановитесь перед тем как шагнуть на движущуюся ленту и понаблюдайте за ней. Она выходит из щели в полу и уезжает от вас. Это лента, оборачивающаяся снова и снова, перемещающаяся вперёд над полом и возвращающаяся к вам под полом. Теперь представьте другую ленту, выходящую из той же щели, но движущуюся в совершенно противоположном направлении. Если бы вы пос поставили одну ногу на одну ленту, а вторую на другую, вы были бы вынуждены разделиться на части.

Аналог щели в полу на дне Атлантического океана пробивается сквозь океанское ложе от далёкого юга до далёкого севера. Он называется Срединно — Атлантическим хребтом.

Эти две «ленты» изливаются из Срединно — Атлантического хребта и направляются в разные стороны, одна несёт Южную Америку постоянно на запад, другая относит Африку на восток. И, подобно лентам в аэропорту, огромные ленты, перемещающие тектонические плиты, вращаются и возвращаются обратно глубоко в недрах Земли.

В следующий раз, когда вы будете в аэропорту, зайдите на движущуюся ленту и позвольте ей нести вас, при этом представив, что вы — Африка (или Южная Америка, если хотите). Когда вы доберётесь до другого конца ленты и сойдёте с неё, понаблюдайте, как лента ныряет под пол, готовая проделать свой путь обратно туда, откуда вы только что пришли.

Ленты в аэропорту приводятся в движение электродвигателями. Что движет лентами, несущими огромные земные плиты с грузом континентов? Глубоко под поверхностью Земли есть то, что называется конвекционными течениями. Что такое конвекционный поток? Возможно, у вас дома есть электрический конвекционный воздухонагреватель. Вот как он работает, нагревая комнату. Он нагревает воздух. Горячий воздух поднимается, потому что он менее плотный, чем холодный (таков принцип работы воздушных шаров). Горячий воздух поднимается, пока не достигнет потолка, где он не может больше подняться и вынужден опускаться вдоль стен, вытесняемый новым горячим воздухом, поступающим снизу. Когда воздух движется в сторону, он охлаждается, после чего опускается. Достигнув пола, он снова движется в сторону, ползёт по полу, пока его не подхватывает нагреватель, и он снова не поднимется. Такое объяснение слишком простое, но основная идея состоит в том, что в идеальных условиях конвектор может заставить воздух двигаться по кругу — циркулировать. Такая циркуляция называется «конвекционным потоком».

То же самое происходит в воде. На самом деле, это может произойти в любой жидкости или газе. Но как могут существовать конвекционные потоки под поверхностью Земли? Она же внутри не жидкая, не так ли? Ну да, жидкая — вроде как. Не жидкая, как вода, но полужидкая, как густой мёд или патока. Потому что она настолько горячая, что всё плавится. Жар возникает в глубине. Центр Земли в действительности очень горяч, и Земля продолжает быть горячей довольно близко к поверхности. Иногда тепло вырывается через поверхность в месте, которое мы называем вулканом.

Движимые теплом

Плиты состоят из скальных пород, и, как мы видели, большинство из них находится ниже уровня моря. Каждая плита имеет толщину в несколько километров. Этот толстый слой брони называется литосферой, что буквально означает «каменная сфера». Под каменной сферой лежит ещё более толстый слой, если вы можете поверить, который вообще‑то не называется сферой патоки, но, вероятно, должен был бы (это — фактически верхняя мантия). Твёрдые скалистые плиты каменной сферы, можно сказать, «плавают» по сфере патоки. Глубинный жар под сферой патоки и внутри неё служит причиной мучительно медленных, медленных, размалывающих конвекционных потоков в патоке, и именно эти конвекционные потоки несут большие скальные плиты, плавающие выше.

Конвекционные потоки следуют довольно сложными путями. Только представьте себе все различные океанские течения, и даже ветры, которые являются своего рода быстродействующими конвекционными потоками. Поэтому неудивительно, что разные плиты на поверхности Земли уносит во всевозможных направлениях, а не крутит, как на вращающемся транспортёре. Не удивительно, что плиты сталкиваются, яростно отрываются друг от друга, ныряют одна под другую или трутся боками. И неудивительно, что мы ощущаем эти неистовые титанические силы — размалывающие, скручивающие, грохочущие, скребущие силы — как землетрясения. Землетрясения могут быть ужасны, и удивляет то, что они не являются ещё более страшными.

Иногда движущаяся плита скользит под соседнюю плиту. Это называют 'субдукцией'. Часть Африканской плиты, например, в настоящее время, погружается — субдукцирует под Евразийскую плиту. Это одна из причин, почему в Италии происходят землетрясения, и это одна из причин, почему Везувий извергался во времена Древнего Рима и уничтожил города Помпеи и Геркуланум (потому что вулканы, как правило, вырастают по краям плит). Гималайские горы, включая гору Эверест, были подняты на их громадную высоту, когда Индийская плита неуклонно субдукцировала — пододвигалась под Евразийскую плиту.

Мы начали с разлома Сан — Андреас, поэтому давайте там и закончим. Разлом Сан — Андреас — длинная, довольно прямая линия «скольжения» между Тихоокеанской и Североамериканской плитами. Обе плиты движутся на северо — запад, но Тихоокеанская плита движется быстрее. Город Лос — Анджелес находится на Тихоокеанской плите, а не на североамериканской, и неуклонно приближается к Сан — Франциско, большая часть которого находится на североамериканской плите. Землетрясения постоянно следует ожидать во всем этом регионе, и эксперты предсказывают, что большое землетрясение произойдёт в течение ближайших десяти лет. К счастью, Калифорния, в отличие от Гаити, хорошо оснащена для борьбы с ужасным положением жертв землетрясения.

Когда‑нибудь часть Лос — Анджелеса может оказаться в Сан — Франциско. Но это долгий путь, и никого из нас уже не будет, чтобы увидеть это.

Почему происходят несчастья?

После ужасного бедствия, такого как землетрясение или ураган, вы услышите людей, говорящих примерно так:

‘Это так несправедливо. Что же сделали эти бедные люди, чтобы заслужить такую судьбу?’

Если действительно хороший человек заболевает тяжёлой болезнью и умирает, в то время как действительно плохой человек остаётся в добром здравии, мы снова кричим, ‘Несправедливо!!’ Или говорим, ‘Где же тут cправедливость?

Трудно сопротивляться этому чувству, что, так или иначе, должна существовать своего рода естественная справедливость. Хорошие вещи должны происходить с хорошими людьми. Плохие вещи, если они должны произойти вообще, должны происходить только с плохими людьми. В восхитительной пьесе Оскара Уайльда «Как важно быть серьёзным» пожилая гувернантка мисс Призм объясняет, как, давным — давно, она написала роман. Когда её спросили, хорошо ли он заканчивался, она ответила: ‘Для хороших все заканчивалось хорошо, а для плохих — плохо. Это и есть беллетристика.’ Реальная жизнь отличается.

Плохие вещи происходят, и они происходят как с хорошими людьми, так и с плохими. Почему? Почему действительность не похожа на беллетристику мисс Призм? Почему происходит плохое?

Многие люди верят, что их бог намеревался создать совершённый мир, но, к сожалению, что‑то пошло не так — и существует почти столь же много идей о том, что именно. Племя Догонов в Западной Африке верит, что при возникновении мира было космическое яйцо, из которого вылупились два близнеца. Все было бы хорошо, если бы близнецы вылупились в одно и то же время. К сожалению, один из них вылупился слишком быстро, и испортил божий план совершенства. Вот почему, по мнению Догонов, происходят плохие вещи.

Существует множество легенд о том, как в мир пришла смерть. Различные племена повсюду в Африке верят, что хамелеону дали новости вечной жизни и приказали донести их людям. К сожалению, хамелеон шёл так медленно (я знаю, они ходят медленно: когда я был ребёнком в Африке, у меня был домашний хамелеон по имени Хукария), что новости смерти, которые несла более проворная ящерица (или (или другое более быстрое животное в других версиях легенды), прибыли первыми. В одной западно — африканской легенде, новости жизни несла медлительная жаба, которую, к сожалению, настигла быстрая собака, несущая новости смерти. Я, должен сказать, немного озадачен, почему порядок, в котором приходили новости, должен был иметь такое значение. Плохие новости остаются плохими, когда бы они ни прибыли.

Болезни — особый случай плохой вещи, и они сами по себе породили большое количество мифов. Одна из причин в том, что долгое время болезни были довольно загадочными. Наши предки сталкивались с другими опасностями — от львов и саблезубых тигров, от вражеских племён, от угрозы голода — но можно было видеть, как они возникают, и понять их. Оспа, с другой стороны, или чума, или малярия, должно было казаться, нападают из ниоткуда, без предупреждения, и не было очевидно, как уберечься от этих нападений. Это была ужасная тайна. Откуда взялись болезни? Что мы сделали, чтобы заслужить эту болезненную смерть, эту мучительную зубную боль или эти отвратительные прыщи? Не удивительно, что люди прибегли к суевериям, когда отчаянно пытались понять болезни, и ещё более отчаянно пытаясь защититься от них. Во многих африканских племенах до совсем недавнего времени каждый, кто заболевал, или у кого был болен ребёнок, автоматически искал поблизости злого колдуна или ведьму, виновную в этом. Если у моё у моего ребёнка высокая температура, это, должно быть, потому, что враг заплатил знахарю, чтобы он наложил на неё проклятие. Или, может, это потому, что я не смог пожертвовать козла, когда она родилась. Или, возможно, это потому, что зелёная гусеница перешла мне дорогу, и я забыл выплюнуть злого духа.

В Древней Греции больные паломники оставались на ночь в храме, посвящённом Асклепию, богу целительства и медицины. Они верили, что бог или излечит их непосредственно, или покажет лечение во сне. Даже сегодня удивительно большое число больных людей путешествуют в места, такие как Лурд, где они погружаются в священный водоём в надежде, что священная вода их излечит (на самом деле, я подозреваю, что они, скорее подхватят что‑нибудь от всех остальных людей, которые купались в той же воде). Около 200 миллионов человек совершило паломничество в Лурд в течение прошедших 140 лет, в надежде на излечение. Во многих случаях у них не было ничего серьёзного, и, к счастью, они чаще всего выздоравливали — что произошло бы так или иначе, с паломничеством или без него.

Гиппократ, древнегреческий «отец медицины», давший своё имя клятве безупречной службы, которую, как предполагается, соблюдают все врачи, считал, что землетрясения являются важной причиной болезни. В средние века многие люди верили, что болезни вызывает движение планет на фоне звёзд. Это — часть системы верований под названием астрология, которая, хоть это может показаться нелепым, до сих пор ещё имеет довольно много последователей.

Наиболее стойким мифом о здоровье и болезни, сохранившимся с пятого столетия до н. э. вплоть до восемнадцатого столетия н. э., был миф о четырёх телесных жидкостях или «гуморах». Когда мы говорим: «Он сегодня в добром гуморе», — вот откуда происходят эти слова, хотя люди больше не верят в стоящую за этим идею. Четыре телесных жидкости были чёрной жёлчью, жёлтой жёлчью, кровью и слизью. Считалось, что хорошее здоровье зависит от хорошего «баланса» между ними, и сегодня вы можете все ещё услышать нечто похожее от шарлатанов- $1целителей», машущих над вами руками для того, чтобы «сбалансировать» ваши «энергии» или ваши «чакры».

Теория четырёх телесных жидкостей, конечно, не могла помочь врачам лечить болезни, но она, возможно, не наносила большого вреда, за исключением того, что приводила к практике «кровопускания». Это предполагало вскрытие вены острым инструментом, называемым ланцетом, и выпускание определённого количества крови в специальную ёмкость. Это, конечно, делало бедного пациента ещё более больным (и способствовало смерти Джорджа Вашингтона) — но врачи так крепко верили в древний миф о телесных жидкостях, что делали это снова и снова. Более того, люди не только отдавали кровь, когда были больны. Иногда они просили врача сделать это до того как заболели, в надежде, а что это защитит их от болезни.

Однажды, когда я учился в школе, наш учитель попросил нас подумать о том, отчего возникают болезни. Один мальчик поднял руку и сказал, что из‑за «греха»! Есть много людей, даже сегодня, кто думает, что нечто подобное обычно является причиной несчастий. Некоторые мифы предполагают, что несчастья в мире происходят потому, что давным — давно наши предки совершили что‑то плохое. Я уже упомянул еврейский миф о предках — основателях основателях Адаме и Еве. Вы запомните, что Адам и Ева совершили просто ужасную вещь: они позволили змею убедить себя съесть плод с запретного дерева. Это мифическое преступление отразилось через века и все ещё рассматривается некоторыми людьми как причина всех несчастий, которые происходят в мире до сегодняшнего дня.

Множество мифов говорят о конфликте между хорошими и плохими богами (или дьяволами). Плохие боги ответственны за несчастья, происходящие в мире. Или, возможно, есть один дух зла, называемый Дьяволом или как‑то, похоже, который борется с хорошим богом или богами. Если бы не было этой борьбы между дьяволами и богами, или хорошими богами и плохими, несчастья не случались бы.

Почему неприятности случаются на самом деле?

ПОЧЕМУ что‑либо случается? Это непростой вопрос, но более разумный, чем: «Почему случаются несчастья?» Все потому, что нет никакой причины уделять особое внимание несчастьям, кроме тех случаев, когда несчастья происходят чаще, чем мы ожидаем от случайности; или кроме случаев, когда мы думаем, что должна быть своего рода естественная справедливость, которая означала бы, что несчастья должны случаться только с плохими людьми.

Случаются ли несчастья чаще, чем мы должны ожидать только от случайного стечения обстоятельств? Если так, то нам действительно есть что выяснять. Вы, возможно, слышали, как люди в шутку ссылаются на «Закон Мёрфи», иногда называемый «Законом бутерброда». Он гласит: «Если вы уроните кусок тоста с мармеладом на пол, он всегда приземляется мармеладом вниз». Или, более в общем виде: «Если что‑то может получиться не так как надо, это произойдёт». Люди часто шутят об этом, но иногда возникает чувство, что они думают, что это не просто шутка. Похоже, они действительно верят, что мир враждебно настроен против них.

Я участвовал в съёмках некоторого количества телевизионных документальных фильмов, и одна из вещей, которые могут пойти не так при съёмке «на натуре» — нежелательный шум. Когда вдали гудит самолёт самолёт, вам придётся остановить съёмку и дождаться, пока он улетит, и это может быть крайне раздражающим. Костюмированные драмы о жизни в предшествующих столетиях губит даже небольшой шум самолёта. У кинематографистов есть предрассудок, что самолёты специально выбирают для полётов моменты, когда тишина наиболее важна, и они ссылаются на Закон бутерброда.

Недавно съёмочная группа, с которой я работал, выбрала место, где, мы были уверены, должно было быть минимум шума, огромный безлюдный луг поблизости от Оксфорда. Мы прибыли рано утром, чтобы быть вдвойне уверенными в тишине и спокойствии — только чтобы по прибытии обнаружить одинокого шотландца, играющего на волынке (возможно, выгнанного из дома женой).» Закон бутерброда!» — возвестили мы все. Правда, конечно, в том, что шум продолжается большую часть времени, но мы обращаем на него внимание только тогда, когда он раздражает, например, когда он мешает съёмке. У нас есть склонность обращать внимание на неприятности, и это вынуждает нас думать, что мир умышленно создаёт нам неприятности.

В случае с тостом, можно не удивляться, обнаружив, что он действительно падает мармеладом вниз чаще, чем вверх, потому что столы не очень высокие, тост начинает движение мармеладом вверх, и обычно есть время только для одного полуоборота перед тем, как он попадает на землю. Но пример тоста — это лишь яркий способ выразить мрачную идею, что:

‘если что‑то может пойти не так, то это случится.’

Возможно, лучшим примером Закона бутерброда было бы: «Когда вы подбрасываете монету, сильнее желая, чтобы выпал орёл, с большей вероятностью будет выпадать решка».

Что является, по меньшей мере, пессимистичной точкой зрения. Есть оптимисты, которые думают, что чем сильнее вы хотите орла, тем с большей вероятностью монета выпадет орлом. Возможно, мы могли бы назвать это «Законом Поллианы» — оптимистичной верой в то, что вещи обычно действуют во благо. Или это можно было бы назвать «Законом Панглосса», в честь персонажа, придуманного великим французским писателем Вольтером. Его доктор Панглосс считал, что «всё к лучшему в этом наилучшем из всех возможных миров.».

Когда вы высказываетесь подобным образом, вы можете вскоре увидеть, что и Закон бутерброда, и Закон Поллианы является чушью. Монеты и ломтики тоста никак не могут узнать о силе ваших желаний, и у них нет собственных желаний, чтобы им помешать — или им способствовать. При этом, то, что плохо для одного человека, может быть хорошо для другого. Два соперничающих теннисиста могут горячо молить о победе, но одному придётся проиграть! Нет никакой особой причины спрашивать, «Почему случается плохое?» Или, если на то пошло, «Почему случается хорошее?» Реальный вопрос, лежащий в основе и того и другого, является более общим: «Почему случается что‑либо?»

Удача, случайность и причина

Люди иногда говорят: «У всего есть причина». У всего действительно есть причина — то есть, у событий есть причины, и причина всегда предшествует событию. Цунами происходят из‑за подводных землетрясений, а землетрясения происходят из‑за сдвигов тектонических плит Земли, как мы видели в главе 10. В этом истинный смысл того, что у всего есть причина: смысл, в котором «причина» означает «фактор, повлиявший в прошлом». Но люди иногда используют слово «причина» совсем в другом смысле: для обозначения чего‑то вроде «намерения» [мотива]. Они будут говорить что‑то вроде, «цунами было наказанием за наши грехи» или «причиной [мотивом] цунами было желание уничтожить стрипклубы, дискотеки, бары и другие грешные места» поразительно, насколько часто люди прибегают к подобному вздору.

Может быть, это пережиток детства. Детские психологи обнаружили, что очень маленькие дети, когда спрашивают, почему некоторые скалы остроконечны, отвергают научные причины как объяснение и предпочитают ответ: «Чтобы животные могли почесаться, когда у них что‑то зудится». Большинство детей перерастают такие объяснения для остроконечных скал. Но довольно многие взрослые, похоже, не могут отделаться от подобного рода объяснений, пока не доходит до больших несчастий, таких как землетрясения, или больших удач, как например успешные спасения от землетрясений.

А что можно сказать о «невезении»? Существует ли такая вещь как невезение, или более того, везение? Правда ли, что некоторые люди везучее, чем другие? Люди иногда говорят о «полосе неудач». Или они будут говорить: «Со мной за последнее время случилось так много несчастий, что меня ждёт действительно большая удача.» Или они могут сказать: «Такой‑то является таким невезучим человеком, кажется, всё всегда ему выходит боком.»

«Меня должна ждать удача» — пример широко распространённого неправильного понимания «Закона больших чисел». В крикете часто имеет большое значение, какая команда бьёт первой. Два капитана подбрасывают монету, чтобы решить, кто получает преимущество, и болельщики каждой из команд очень надеются, что их капитан выиграет жребий. Перед недавним матчем между Индией и Шри — Ланкой, на веб — странице Yahoo был задан вопрос: «Повезёт ли Дони [капитану индийцев] снова при жребии?»

Из полученных ответов, следующий был выбран (по какой‑то причине, которую я не понимаю) в качестве «Лучшего ответа»: «Я твёрдо верю в закон больших чисел, поэтому держу пари, что Сангаккуре [капитану Шри — Ланки] повезёт, и он выиграет этот сильно раздутый жребий!»

Видите, какой это вздор? В сериях предыдущих матчей Дони каждый раз выигрывал жребий. Предполагается, что монеты беспристрастны. Поэтому неправильно истолкованный «Закон больших чисел» должен следить за тем, чтобы Дони, которому пока что везло, теперь проиграл жребий, чтобы жребий, чтобы восстановить баланс. Другой способ выразить это — сказать, что теперь очередь Сангаккуры выигрывать жребий. Или, что было бы несправедливо, если бы Дони выиграл жребий снова. Но практика показывает, что не имеет значения, как много раз ранее Дони выигрывал жребий, шансы, что в этот раз он выиграет его снова, всегда составляют 50: 50. «Очерёдность» и «справедливость» просто не проявляются. Нас может заботить справедливость и несправедливость, но монеты это не волнует! И Вселенную в целом.

Верно, что, если вы бросаете монету 1 000 раз, вы можете ожидать приблизительно 500 орлов и 500 решек. Но представьте, что вы бросили монету 999 раз, и пока что каждый раз выпадали орлы. На что вы держали бы пари при последнем броске? Согласно широко распространённому неправильному пониманию «Закона больших чисел», вы должны ставить на решки, потому что сейчас их очередь, и было бы несправедливо, если бы снова выпал орёл. Но я поставил бы на орлы, и вы бы тоже, если вы здравомыслящий. Последовательность из 999 орлов подряд предполагает, что кто‑то манипулировал монетой или способом её бросания. Неправильно истолкованный «Закон больших чисел» был крахом для многих игроков.

Нужно признать, что взглянув в прошлое, вы можете сказать: «Сангаккуре очень не повезло проиграть жребий, потому что это означало, что Индия выполнила отличный удар, и это помогло им набрать много очков.» С этим все в порядке. Все, что вы говорите — что на этот раз выигрыш жребия действительно повлиял на ситуацию, поэтому кто бы ни выиграл жребий в данном конкретном случае, ему с этим очень повезло. Что вы не должны говорить — что, поскольку Дони выигрывал жребий во многих случаях ранее, в этот раз очередь Сангаккуры! Как не должны говорить чего‑то вроде: «Дони оказался хорошим крикетистом, но реальная причина, почему мы должны сделать его капитаном — что ему очень везёт выигрывать жребий.» Везение в подбрасывании монеты — не то, чем обладают отдельные люди. Вы можете сказать о крикетисте, что он — хороший бьющий или плохой боулер. Вы не можете сказать, что он хорош или плох в выигрывании жребия!

Именно по этой причине полный вздор думать, что вы можете улучшить своё везение, нося на шее амулет, приносящий удачу. Или скрестив пальцы за спиной. Эти вещи не имеют никакой возможности повлиять на то, что случится с вами, кроме как благодаря некоторому воздействию на ваше самочувствие: учитывая, что у вас добавляется уверенности, которая, например, успокаивает ваши нервы перед теннисной подачей. Но это не имеет никакого отношения к везению; это психология.

Действительно, некоторых людей характеризуют как невезучих. Прекрасно, если это означает лишь что‑то вроде «неуклюжести» или особой склонности спотыкаться или иным образом переживать неудачу.

Если вам нужен действительно забавный пример невезения, посмотрите весёлый фильм «Розовая пантера» с Питером Селлерсом в роли инспектора Жака Клузо. Инспектор Клюзо постоянно попадает в неловкие и занятные ситуации, но потому что он заправский разгильдяй, а не потому что ему постоянно «не везёт», как обычно некоторые выражаются.

(Кстати, постарайтесь посмотреть именно оригинальный фильм «Розовая Пантера», а не порождённые им более поздние серии фильма с подобным названием, вроде «Сын Розовой Пантеры», «Месть Розовой Пантеры», и так далее.)

Поллиана и паранойя

Итак, мы увидели, что плохое, как и хорошее, происходит не чаще, чем оно должно происходить случайно. У Вселенной нет никакого разума, никаких чувств и никаких личностных свойств, поэтому она не делает ничего с целью принести вам страдание, или удовольствие. Плохое случается, потому что что‑то случается. Плохо это или хорошо с нашей точки зрения, не влияет на то, с какой вероятностью оно происходит. Некоторым людям это трудно понять. Они предпочли бы думать, что грешники получают своё заслуженное наказание, что добродетель вознаграждена. К сожалению, Вселенную не заботит, что предпочитают люди.

Но сейчас, сказав все это, я задумался. Как ни странно, мне придётся признать, что что‑то немного похожее на Закон бутерброда, верно. Хотя наверняка не верно, что погода, или землетрясение, настроено к вам враждебно (поскольку вы им безразличны, так или иначе), все немного по — другому, когда мы обращаемся к живому миру. Если вы кролик, лиса настроена к вам враждебно. Если вы мелкая рыбёшка, щука настроена к вам враждебно. Я не имею в виду, что лиса или щука щука думает об этом, хотя могут. Я был бы одинаково счастлив сказать, что вирус настроен к вам враждебно, и никто не полагает, что вирусы думают о чем‑либо. Но эволюция путём естественного отбора следила за тем, чтобы и вирусы, и лисы, и щуки вели себя так, чтобы быть активно неблагоприятными для своих жертв — вели себя, как будто они сознательно настроены против них — чего нельзя было бы сказать о землетрясениях, или ураганах, или лавинах. Землетрясения и ураганы неблагоприятны для своих жертв, но они не принимают активные меры, чтобы создавать несчастья: они не принимают активные меры, чтобы создавать что‑либо, они просто случаются.

Естественный отбор, борьба за существование, как назвал её Дарвин, означает, что у каждого живого существа есть враги, которые усердно работают на его погибель. И иногда уловки, используемые естественными врагами, приобретают вид умно спланированных. Сети паука, например — это хитрые ловушки, расставленные на ничего не подозревающих насекомых. Маленькое насекомое, называемое муравьиный лев, роет ловушки, в которые падает их добыча.

Сам муравьиный лев сидит в песке на дне выкопанной им конической ямы и захватывает любого муравья, который в неё падает. Никто не предполагает, что паук или муравьиный лев изобретателен — что он выдумал свою хитрую ловушку. Но естественный отбор вынуждает их развивать мозг, который ведёт себя так, что выглядит изобретательным для наших глаз. Таким же образом, тело льва выглядит изобретательно спроектированным, чтобы обусловить судьбу антилоп и зебр. И мы можем представить, что, если бы вы были антилопой, преследование, охота, нападение льва, казалось бы, могло быть направлено против вас.

Нетрудно понять, что хищники (животные, которые убивают, а затем поедают других животных) добиваются гибели своей добычи. Но также верно, что добыча добивается гибели своих хищников. Они усердно работают, чтобы избежать поедания, и если бы все они преуспели, хищники умерли бы от голода. То же самое отмечается между паразитами и их хозяевами. Это также отмечается между представителями одного и того же вида, всеми, кто фактически или потенциально конкурирует друг с другом. Если жизнь легка, естественный отбор будет благоприятствовать эволюции усовершенствований у врагов, будь то хищники, жертвы, паразиты, ствований у врагов, будь то хищники, жертвы, паразиты, хозяева или конкуренты: усовершенствований, которые снова сделают жизнь трудной. Землетрясения и торнадо неприятны и могли бы даже называться врагами, но они не «настроены к вам враждебно» в такой же манере «Закона бутерброда», как это делают хищники и паразиты.

Это влечёт за собой что‑то вроде ментальной установки, которую, как можно было бы ожидать, имеет любое дикое животное, например антилопа. Если вы антилопа, и вы видите шуршание в высокой траве, это может быть просто ветром. Не стоит об этом волноваться, поскольку ветер не настроен к вам враждебно: он совершенно безвреден для антилоп и их благополучия. Но это шуршание в высокой траве могло бы быть подкрадывающимся леопардом, а леопард, несомненно, настроен к вам враждебно: вы хорошо различаете леопарда, и естественный отбор благоприятствовал предкам леопарда, которые хорошо ловили антилоп. Поэтому и антилопам, и кроликам, и мелким рыбёшкам, и большинству других животных приходится быть постоянно настороже. Мир полон опасных хищников, и надёжнее всего предположить, что нечто немного похожее на Закон бутерброда верно. Давайте выразим это языком Чарльза Дарвина, языком естественного отбора: те отдельные животные животные, которые действуют как будто Закон бутерброда верен, выживают и размножаются с большей вероятностью, чем те отдельные животные, которые следуют Закону Поллианы.

Наши предки проводили много времени в смертной опасности со стороны львов и крокодилов, питонов и саблезубых тигров. Поэтому, вероятно, для каждой особи имеет смысл смотреть на мир подозрительно, можно даже сказать параноидально, чтобы видеть вероятную угрозу в каждом шуршании травы, каждом хрусте ветки, и предполагать, что что‑то относится к ней враждебно, строящий планы объект, замышляющий её убить. «Замысел$1 — неправильный способ смотреть на вещи, если вы думаете о нем как о преднамеренном заговоре, но нетрудно выразить эту идею на языке естественного отбора: «поблизости есть враги, сформированные естественным отбором, что — бы вести себя, как будто они замышляют убить меня. Мир не нейтрален и не безразличен к моему благополучию. Мир настроен против меня. Закон бутерброда может быть верен, а может и нет, но вести себя как будто он верен безопаснее, чем вести себя как будто верен Закон Поллианы.» Возможно, это одна из причин, почему до сегодняшнего дня у многих людей есть суеверное убеждение, что мир настроен к ним враждебно. Когда это заходит слишком далеко, мы говорим, что они «параноики».

Болезни и эволюция — в процессе работы?

Как я сказал, хищники не единственные, кто настроен к вам враждебно. Паразиты — более коварная угроза, но они точно так же опасны. В число паразитов входят солитёры и глисты, бактерии и вирусы, которые ведут образ жизни, подпитываясь нашими телами. Хищники, такие как львы, также «подпитываются» телами, но различие между хищником и паразитом обычно очевидно. Паразиты подпитываются постоянно живущими жертвами (хотя они могут, в конечном счёте, их убить), и они обычно меньше, чем их жертвы. Хищники либо крупнее, чем их жертвы (как кот крупнее, чем мышь), либо меньше (как лев меньше, чем зебра), но не намного меньше. Хищники убивают свою добычу сразу, а затем едят её. Паразиты едят своих жертв медленнее, и жертва может оставаться живой длительное время, с паразитами, грызущими изнутри.

Паразиты часто нападают в больших количествах, например, когда наше тело переносит тяжёлое заражение гриппом или простудой. Паразитов, слишком маленьких, чтобы их увидеть невооружённым глазом, часто называют «микробами», но это довольно неточное слово. К ним относятся вирусы, к тому же очень очень маленькие, бактерии, которые больше вирусов, но все же малы (существуют вирусы, паразитирующие на бактериях); и другие организмы организмы, такие как малярийный плазмодий, который значительно больше бактерии, но недостаточно большой, чтобы увидеть его без микроскопа. В обычном языке нет названия для этих более крупных одноклеточных паразитов. Некоторых из них можно назвать «протозоа», но сейчас это довольно устарелый термин. Другие не менее важные паразиты, такие как: грибки, к примеру, стригущий лишай (большие тела грибов дают ложное представление о том, что из себя представляют грибы).

Примеры бактериальных заболеваний: туберкулёз, некоторые виды пневмонии, коклюш, холера, дифтерия, проказа, скарлатина, фурункулы и тиф. Примеры вирусных заболеваний: корь, ветрянка, свинка, оспа, герпес, бешенство, полиомиелит, краснуха, разные варианты гриппа и группа заболеваний, которую мы обычно зовём простудой. Малярия, амебоидная дизентерия и сонная болезнь тоже относятся к заболеваниям, которые вызваны простейшими. Другая группа паразитов, достаточно крупных чтобы быть увиденными невооружённым глазом, это различные типы червей, такие как: плоские черви, круглые черви и сосальщики. Когда я был мальчиком, живущим на ферме, я довольно часто находил мёртвых животных: хорьков и кротов. Я изучал биологию биологию в школе, и мне было настолько интересно, что я препарировал их трупы. Главное, что меня поражало — они были полны шевелящимися, живыми червями (круглыми червями или по — научному нематодами). Что нельзя было сказать о лабораторных крысах и кроликах, которые нам давали препарировать для изучения в школе.

Их тела имели очень эффективную систему естественной защиты от паразитов, зовущуюся иммунной системой. Иммунная система настолько сложна, что для её описания не хватит и книги. Коротко, когда система чувствует опасного паразита, организм мобилизуется для производства специальных клеток, которые переносятся кровью в бой (наподобие армии), созданные специально для борьбы с определёнными паразитами. Обычно иммунная система побеждает, и человек выздоравливает. После чего иммунная система «запоминает» молекулярную боевую технику, созданную против определённого паразита, и любые проявления заражения тем же самым паразитом, побеждаются так быстро, что мы даже не замечаем этого. Вот почему, если однажды вы болели корью, ветрянкой или свинкой, вы вряд ли заболеете снова. Люди обычно думали, что хорошо, когда дети переболевают, скажем, свинкой, потому что память иммунной системы в дальнейшем будет их защищать, свинкой очень нежелательно нежелательно болеть взрослым (особенно мужчинам, потому что болезнь атакует яички). Вакцинация — это хитрая процедура, производимая с подобной целью. Вместо того чтобы заражать вас самой болезнью, врач заражает вас более слабой её версией, или, возможно, вводит мёртвые бактерии, чтобы стимулировать иммунную систему, фактически не заражая вас болезнью. Более слабая версия намного менее опасна, чем настоящая: действительно, вы часто вообще не замечаете какого‑либо воздействия. Но иммунная система '«запоминает» мёртвые бактерии или заражение лёгкой формой болезни, и таким образом заранее вооружается, чтобы защитить от настоящей болезни, если она должна когда‑либо случиться.

Перед иммунной системой стоит трудная задача: «определить», что является «инородным», с которым поэтому нужно бороться (предполагаемые паразиты), а что должно восприниматься как часть самого тела. Это может быть особенно сложно, например, когда женщина беременна. Малыш внутри неё — «инородный» (дети генетически не идентичны своим матерям, потому что половина их генов получена от отца). Но для иммунной системы важно не бороться против ребёнка. Это было одной из сложных проблем, которую пришлось решать, когда беременность эволюционировала у предков млекопитающих. Она была решена — в конце концов, конце концов, большинство малышей ухитряется выживать в матке достаточно долго, чтобы родиться. Но также совершается большое количество ошибок, которые, возможно, говорят о том, что у эволюции были сложности с её решением, и что решение не вполне совершенно. Даже сегодня многие малыши выживают лишь потому, что рядом есть врачи — например, чтобы полностью заменить их кровь, как только они рождаются, в некоторых экстремальных случаях гиперреакции иммунной системы.

Другая причина, почему иммунная система может ошибаться — слишком энергичная борьба против предполагаемого противника. Вот что такое аллергии: иммунная система напрасно, расточительно и даже с ущербом для организма борется с безобидными вещами. Например, пыльца в воздухе обычно безвредна, но иммунная система некоторых людей слишком остро реагирует на неё — и именно тогда вы получаете аллергическую реакцию под названием «сенная лихорадка»: вы чихаете, у вас слезятся глаза, и это очень неприятно. У некоторых людей аллергия на кошек, или собак: их иммунные системы слишком остро реагируют на безвредные молекулы в шерсти или на шерсти этих животных. Аллергии иногда могут быть очень опасными. У некоторых людей настолько сильна аллергия на арахис, что единственный съеденный орешек может их убить.

Иногда слишком остро реагирующая иммунная система доходит до того, что человек имеет аллергию сам на себя! Это вызывает так называемые аутоиммунные болезни (….. по — гречески означает 'сам'). Примеры аутоиммунных заболеваний — алопеция (волосы выпадают на отдельных участках, потому что организм нападает на свои собственные волосяные фолликулы) и псориаз (сверхактивная иммунная система вызывает розовые чешуйчатые пятна на коже).

Не удивительно, что иммунная система реагирует иногда слишком остро, потому, что существует тонкая грань между отказом атаковать, когда вы должны это делать, и атакой, когда вы не должны. Это — та же самая проблема, которую мы встретили у антилопы, пытающейся решить, убежать ли ей из‑за шелеста в высокой траве. Действительно ли это — леопард? Или это безобидный порыв ветра, шуршащий травой? Это опасная бактерия, или это безобидное зерно пыльцы? Не могу сдержать удивления, что люди с гиперактивной иммунной системой, которые расплачиваются аллергией или даже аутоиммунными заболеваниями, реже страдают от некоторых видов вирусов и других паразитов.

Такие проблемы 'баланса' слишком распространены. Можно быть «слишком нерисковым$1 — слишком боязливым, рассматривая каждый шелест в траве как опасность, или развязывая массированную иммунную реакцию на безопасный арахис или на собственные ткани тела. А можно быть

-----------------

Как иммунная система справляется с попытками атак вируса гриппа (справа) Верхняя последовательность показывает успешную атаку.

Вирус гриппа приближается к клетке (1). Ключ вируса подходит к замку клетки (рецептору поверхности клеток) (2), так, что вирус допускается в клетку (3), где реплицируется. В конце концов (4), сотни реплицированных вирусов вырываются из инфицированной клетки.

Нижняя последовательность показывает иммунную систему, отбивающую нападение T — клетки иммунной системы приближаются к вирусу (1) и присоединяются к нему (2). Теперь вирусный ключ больше не соответствует замку клетки (3), таким образом, вирус не может войти в клетку.

-----------------

быть слишком беспечным, будучи не в состоянии реагировать на опасность, когда она очень реальна, или не в состоянии организовать иммунную реакцию, когда действительно присутствует опасный паразит. Придерживаться середины сложно, и наказание наступает за отход от неё в любом направлении.

Раковые заболевания представляют собой особый случай плохого: странный, но очень важный. Рак — это группа наших собственных клеток, которые отклонились от того, что они предположительно должны делать в организме, и стали паразитическими. Раковые клетки обычно группируются в «опухоли», которые разрастаются бесконтрольно, паразитируя на некоторых частях тела. Наихудшие раковые образования распространяются на другие части тела (это называется метастазы) и в конце концов часто убивают организм. Опухоли, которые это делают, называют злокачественными.

Причина такой опасности рака в том, что их клетки прямо происходят от клеток собственного тела. Это наши собственные клетки, только слегка изменённые. Это означает, что иммунной системе тяжело признать их инородными. Это также означает, что очень трудно найти лекарство, которое убивает рак, потому что любое лекарство, которое вы сможете придумать — вроде яда, например — также вероятно, убьёт наши собственные здоровые клетки. Гораздо проще убить бактерии, потому что бактериальные териальные клетки отличаются от наших. Яды, которые убивают бактериальные клетки, но не наши собственные, называются антибиотиками. Химиотерапия отравляет раковые клетки, но она также отравляет остальную часть нас, потому что наши клетки очень похожи. Если вы переусердствуете с дозой яда, вы можете убить рак, но не раньше, чем убьёте бедного пациента.

Мы вернулись к той же проблеме баланса между нападением на подлинных врагов (возможно, на клетки рака) и ненападением на друзей (на наши собственные нормальные клетки): вернулись к проблеме леопарда в высокой траве.

Позвольте мне закончить эту главу предположением. Возможно ли, что аутоиммунные заболевания являются своего рода побочным продуктом эволюционной войны с раком, идущей в течение многих предшествующих поколений? Иммунная система выигрывает много сражений против предраковых клеток, подавляя их прежде, чем они получают шанс стать полностью злокачественными. Моё предположение состоит в том, что, в своей постоянной бдительности в отношении предраковых клеток, иммунная система иногда заходит слишком далеко и нападает на безвредные ткани, атакует собственные клетки организма — и мы называем это аутоиммунным заболеванием. Может быть, объяснение аутоиммунных заболеваний состоит в том, что они являются свидетельством работы эволюции в процессе выработки эффективного оружия против рака?

Как вы думаете?

Что такое чудо?

В первой главе этой книги я говорил о магии и отделил сверхъестественное волшебство (заклинания, превращающие лягушку в принца, или трение лампы, чтобы вызвать джина) от фокусов (иллюзий, таких как шёлковые носовые платки, превращающиеся в кроликов, или женщины, распиливаемые пополам). Никто в настоящее время не верит в сказочную магию. Все знают, что тыквы превращаются в кареты только в сказке о Золушке. И мы все знаем, что кролики появляются из очевидно пустой шляпы только с помощью трюка. Однако существуют некоторые сверхъестественные истории, к которым все ещё относятся серьёзно, и события, о которых они рассказывают, часто называют чудесами. Эта глава о чудесах — историях о сверхъестественных событиях, в которые многие люди верят, в отличие от сказочных заклинаний, в которые никто не верит, и от фокусов, которые похожи на волшебство, но, как мы знаем, являются трюком.

Некоторые из этих рассказов — истории о о привидениях, жуткие городские легенды или истории о странных совпадениях — истории типа, «Мне приснилась знаменитость, о которой я не думал в течение многих лет, и на следующее утро я услышал, что она ночью умерла». Многие происходят из сотен религий во всем мире, и именно их часто называют чудесами. Приведём лишь один пример, есть легенда, что около 2000 лет назад странствующий еврейский проповедник по имени Иисус был на свадьбе, где закончилось вино. Поэтому он потребовал воды и использовал чудодейственные силы, чтобы превратить её в вино — очень хорошее вино, как говорится дальше в истории. Люди, которые смеялись бы над мыслью, что тыква могла бы превратиться в карету, и которые прекрасно знают, что шёлковые носовые платки в действительности не превращаются в кроликов, весьма счастливы поверить, что проповедник превратил воду в вино или, как утверждают приверженцы другой религии, взлетел на небо на крылатой лошади.

Слухи, совпадения и снежный ком историй

Обычно, когда мы слышим историю чуда, мы её слышим не от очевидцев, а от кого‑то, кто услышал об этом от кого‑то ещё, кто услышал от кого‑то ещё, кто услышал её от двоюродного брата друга чьей‑то жены …., и любая история, переданная достаточным количеством людей, искажается. Самим первоначальным источником этой истории часто является слух, который возник так давно и стал настолько искажённым от пересказываний, что почти невозможно догадаться, какое фактическое событие, если таковое было, лежит в его основе.

После смерти почти любого известного человека, героя или злодея, рассказы, что кто‑то видел его живьём, начинают устремляться со всего мира. Так было с Элвисом Пресли, Мэрилин Монро, даже Адольфом Гитлером. Трудно понять, почему люди любят передавать такие слухи, когда они их слышат, но факт в том, что они это делают, и это основная причина распространения слухов.

Вот недавний пример того, как возникает такой слух. Вскоре после смерти популярного певца Майкла Джексона в 2009 году, американской телевизионной команде поручили провести экскурс по его знаменитому особняку под названием Неверленд.

В одной сцене итогового фильма люди подумали, что увидели его призрак в конце длинного коридора. Я посмотрел на записи, и они очень неубедительны, однако, их было достаточно, чтобы начать циркуляцию диких слухов. Призрак Майкла Джексона на свободе! Вскоре появились фальшивые идентификации. Например, на противоположной странице фотография, которую человек сделал с полированной поверхности своего автомобиля. Для вас и меня, особенно когда мы сравниваем «лицо» с другими облаками с обеих сторон, на которые мы смотрим, очевидно, что это отражение облаков. Но для перегретого воображения преданного поклонника это мог быть только призрак Майкла Джексона, и изображение на YouTube получило более чем 15 миллионов посещений!

На самом деле происходит интересная вещь, о которой стоит упомянуть. Люди являются социальными животными, поэтому человеческий мозг запрограммирован видеть лица других людей, даже там, где их нет. Вот почему люди так часто видят лица в случайных узорах из облаков, или на кусочках тоста, или во влажных пятнах на стенах.

Сохраняются повергающие в дрожь истории о призраках, особенно если они действительно страшны, и ещё больше, если вы утверждаете, что они правдивы. Когда мне было восемь лет, моя семья недолгое время жила в приблизительно 400–летнем доме под названием Кукушка, с шаткими чёрными тюдоровскими балками. Не удивительно, что у дома была легенда о давно умершем священнике, спрятанном в тайном ходе. Рассказывали, что можно услышать его шаги на лестнице, но с той особенностью, что вы могли услышать на один шаг больше, чем ступеней — что зловеще объяснялось тем, что лестница, как говорили, имела ещё одну ступень в шестнадцатом веке! Я помню, с каким удовольствием я мимоходом рассказал эту историю своим одноклассникам. Им никогда не приходило в голову спросить меня, насколько вескими были доказательства. Было достаточно, что дом стар, и мои друзья были поражены.

Люди получают острые ощущения от рассказов о привидениях. То же самое относится к историям о чудесах. Если слух о чуде записан в книге, слух трудно оспорить, особенно если книга древняя. Если слух достаточно старый, он начинает называться «предание», и затем люди верят всему этому ещё больше ещё больше. Это довольно странно, потому что можно подумать, что они понимают, что старые слухи имели больше времени для искажения, чем более недавние слухи, которые ближе по времени к самим событиям, якобы имевшим место. Элвис Пресли и Майкл Джексон жили слишком недавно, чтобы возникли предания, так что немногие люди верят историям о том, что «Элвиса видели на Марсе». Но возможно через 2,000 лет…?

А как насчёт тех странных историй о приснившихся людях, которых не видели и о которых не думали в течение многих лет, но внезапно проснувшись, находили письмо от этого человека на коврике у двери? Или, проснувшись, слышали или читали, что этот человек ночью умер? Вы, возможно, сами с этим сталкивались. Как можно объяснить подобные совпадения?

Что ж, наиболее вероятное объяснение состоит в том, что это действительно просто совпадения и ничего больше. Ключевым моментом является то, что мы только тогда рассказываем истории, когда происходят странные совпадения, а не когда они не происходят. Никто никогда не рассказывает: не думал в течение многих лет, 'Вчера вечером мне приснился дядя, о котором я не думал в течение многих лет, и затем я проснулся и оказалось, что он не умер ночью!'

Чем более жуткое совпадение, тем более вероятно, что известие о нем будет распространяться. Иногда это кажется человеку столь поразительным, что он строчит письмо в газету. Возможно, ему в первый раз приснилась когда‑то известная, но давно забытая актриса из далёкого прошлого, а затем, пробуждаясь, обнаруживает, что она умерла ночью. Прощальный визит во сне — как жутко! Но задумайтесь на минуту, что же произошло на самом деле. Чтобы о совпадении сообщили в газете, оно должно произойти только с одним человеком среди миллионов читателей, которые могли бы написать в газету. Если мы просто возьмём только одну Великобританию, приблизительно 2,000 человек умирают каждый день, и должно быть сто миллионов видят сны каждую ночь. Когда вы думаете об этом подобным образом, мы, безусловно, ожидаем, что время от времени кто‑то будет просыпаться и обнаруживать, что человек, который ему снился, умер ночью. Только эти люди пошлют свои рассказы в газеты.

Другое, что происходит — что истории разрастаются в рассказах и пересказах. Люди настолько наслаждаются хорошей историей, что они приукрашивают её, чтобы сделать немного лучше, чем она была, когда они её услышали. Она так забавно вызывает у людей мороз по коже, что мы преувеличиваем историю — лишь немного, чтобы сделать её чуть более красочной — а затем следующий, кто передаёт эту историю, преувеличивает немного больше, и так далее. Например, проснувшись и обнаружив, что знаменитость умерла ночью, вы могли бы навести справки, чтобы узнать точное время, когда она умерла. Мог бы всплыть ответ: «О, это должно было случиться приблизительно в 3 часа ночи.» Затем вы высчитываете, что вы вполне могли бы видеть её во сне где‑то около 3 часов ночи. И прежде чем вы определитесь со временем, после ряда пересказов, «приблизительно» и «около» выпадут из истории, пока не останется: «Она умерла ровно моему двоюродному в 3 часа ночи, и это именно тот момент, когда моему двоюродному брату внучки жены друга она приснилась».

Иногда мы действительно можем найти объяснение для странных совпадений. Великий американский учёный Ричард Фейнман трагически потерял свою жену от рака, и часы в её комнате остановилась именно в тот момент, когда она умерла. Мороз по коже! Но доктор Фейнман не даром был великим учёным. Он нашёл истинное объяснение. Часы были неисправны. Если их приподнимали и наклоняли, они, как правило, останавливались. Когда Миссис Фейнман умерла, медсестра должна была сделать запись о времени для официального свидетельства о смерти. Комната больного была довольно тёмной, таким образом, она подняла часы и наклонила их к окну, чтобы рассмотреть их. И это был момент, когда часы остановились. Совсем не чудо, просто неисправный механизм.

Даже если бы не было такого объяснения, даже если бы завод часовой пружины окончился ровно в тот момент, когда миссис Фейнман умерла, нас не должно все это так впечатлять. Без сомнения, в любую минуту каждого дня и ночи довольно много часов в Америке останавливаются. И много людей умирает каждый день. Повторяя мою более раннюю идею, мы не утруждаемся распространять «новости», что «мои часы остановились ровно в 4.50 дня, и (разве это не удивительно?) никто не умер.»

Один из шарлатанов, которых я упомянул в главе, посвящённой магии, раньше претендовал на то, что он может перезапустить часы «силой мысли». Он предлагал своей многочисленной телевизионной аудитории взять любые старые неисправные часы в доме и сжимать их в руке, в то время когда он попытается запустить их на расстоянии силой мысли. Почти немедленно телефон в студии звонил, и задыхающийся голос на другом конце испуганно объявлял, что его часы пошли часы пошли.

Частично это объяснение может быть похоже на случай с часами миссис Фейнман. Это, вероятно, менее справедливо в отношении современных цифровых часов, но во времена, когда в часах были пружины, просто взяв в руки остановившиеся часы, иногда можно было запустить их снова, поскольку резкое движение активировало волосковую пружину маятника. Это может произойти легче, если часы нагреваются, и для этого может быть достаточно тепла человеческих рук — не во многих случаях, но это не должно происходить часто, когда есть 10 000 человек по всей стране, берущих остановившиеся часы, возможно, встряхивающих их, а затем сжимающих в тёплых руках. Лишь одним из 10 000 часов нужно пойти, чтобы возбуждённый владелец позвонил в новости и поразил всю телевизионную аудиторию. Мы никогда не узнаем о 9 999 часах, которые не пошли снова.

Хороший способ подумать о чудесах

В восемнадцатом веке жил знаменитый шотландский мыслитель по имени Дэвид Юм, который сделал разумное замечание о чудесах. Он начал с определения чуда как «нарушения» (или ломки) законов природы. Хождение по воде, или превращение воды в вино, или остановка или запуск часов только силой мысли, или превращение лягушки в принца было бы хорошим примером нарушения законов природы. Подобные чудеса вызвали бы большое беспокойство в науке, по причинам, которые я привёл в главе о волшебстве. То есть, вызывали бы беспокойство, если бы они когда‑либо случались! Итак, как мы должны реагировать на истории о чудесах? Это был тот вопрос, к которому обратился Юм; и его ответом было разумное замечание, которое я упомянул.

Если вы хотите знать настоящие слова Юма, здесь они есть, но вам нужно помнить, что он писал их более чем два века назад, и стиль английского языка изменился с того времени.

Никакого свидетельства не достаточно для того, чтобы доказать чудо, если только это свидетельство не таково, что его недостоверность ещё более сверхъестественна, чем тот факт, который оно хочет установить.

Позвольте мне попытаться выразить тезис Юма другими словами. Если Джон рассказывает вам чудесную историю, вы должны поверить в неё, только если она была бы ещё большим чудом, будучи ложью (или ошибкой, или иллюзией). Например, вы могли бы сказать: «Я верю Джону по жизни, он никогда не солгал, и было бы чудом, если бы Джон когда‑либо солгал.» Это все прекрасно, но Юм сказал бы что‑то вроде: «Насколько бы невероятно ни было то, что Джон может солгать, действительно ли это более невероятно, чем чудо, которое Джон утверждает, что видел?» Предположим, Джон утверждает, что видел корову, перепрыгнувшую Луну. Не важно, насколько надёжен и честен Джон обычно бывает, предположение, что его рассказ рассказ является неправдой (или правдивой галлюцинацией) было бы менее чудесным, чем то, что корова буквально перепрыгнула через Луну. Поэтому вы должны предпочесть объяснение, что Джон солгал (или ошибся).

Это был утрированный и надуманный пример. Это был утрированный и надуманный приме. Давайте возьмём что‑нибудь, что действительно произошло, чтобы посмотреть, как идея Юма могла бы работать на практике. В 1917 году две молодые двоюродные сестры, англичанки Френсис Гриффитс и Элси Райт сделали фотографии, на которых, как они говорили, были феи. Выше — одна из их фотографий, с Элси, позирующей со своими «феями».

Вы могли бы подумать, что фотография — очевидная подделка, но в то время, когда фотография была ещё новинкой, даже великий писатель сэр Артур Конан Дойль, создатель знаменитого Шерлока Холмса, которого невозможно было обмануть, был одурачен ею, как и довольно многие другие люди. Спустя годы, когда Френсис и Элси стали пожилыми женщинами, они рассказали правду и признались, что «феи» были ничем иным как вырезками из картона тона. Но давайте задумаемся подобно Юму и разберёмся, почему Конан Дойль и остальные должны были быть более осторожными, чтобы не поддаться на этот фокус. Какая из следующих двух возможностей, по вашему мнению, была бы более удивительной, если бы это было правдой?

1 Это действительно были феи, крошечные человечки с крыльями, летающие среди цветов.

2 Элси и Френсис подрисовали и подделали эти фотографии.

Не о чем спорить, не так ли? Дети все время разыгрывают фантазии, и это так легко сделать. Даже если бы это было трудно сделать; даже если бы вы чувствовали, что очень хорошо знаете Элси и Френсис, и они всегда были абсолютно правдивыми девочками, которые никогда не мечтали сыграть шутку; даже если девочки получили бы сыворотку правды и с успехом прошли бы испытание на детекторе лжи; даже если это все сложить, чтобы их обман был чудом, что сказал бы Юм? Он сказал бы, что «чудо» их обмана все ещё было бы меньшим чудом, чем феи, которые, как они утверждали, действительно существовали.

Элси и Френсис не нанесли никакого серьёзного вреда своей шалостью, и даже довольно забавно, что они сумели одурачить великого Конана Дойля. Но такие фокусы молодых людей иногда не являются поводом для смеха, мягко выражаясь. Ранее, в семнадцатом веке, в деревне Салем в Новой Англии, группа молодых девочек стала истерически одержима «ведьмами», и запустила, или выдумала, представление о всевозможных вещах, в которые, к сожалению, поверила очень суеверная взрослая общественность. Многие более старшие женщины, а также некоторые мужчины, обвинялись в том, что были настоящими ведьмами, действующими заодно с дьяволом, и заколдовали девочек, которые сообщили, что видели их, летающих по воздуху или делающих другие странные дела, которые, как всенародно полагалось, делают ведьмы. Последствия были чрезвычайно серьёзны: свидетельские показания девочек отправили на виселицу около двадцати человек. Один мужчина был даже торжественно раздавлен камнями, и эта ужасная вещь случилась с невиновным человеком лишь потому, что группа детей выдумала истории о нем. Я не могу сдержать удивления, почему девочки сделали это. Они пытались поразить друг друга? Могло ли это быть немного похоже на жестокую «виртуальную агрессию», которая встречается сегодня в электронной почте и на сайтах социальных сетей? Или они искренне верили в свои собственные небылицы?

Давайте вернёмся к чудесным историям вообще, и к тому, как они возникают. Возможно, самым знаменитым примером, когда молодые девочки говорят странные вещи и верят в них, является так называемое чудо Фатимы. В 1917 году в Фатиме в Португалии десятилетняя девочкапастушка по имени Лусия, сопровождаемая двумя юными кузенами, Франсишку и Жасинтой, утверждала, что наблюдала виденье на холме. Дети сказали, что холм посетила женщина по имени «Дева Мария», которая, хотя давно умерла, стала своего рода богиней местной религии. По утверждению Лусии, призрачная Мария обратилась к ней и сказала ей и другим детям, что она будет возвращаться 13 числа каждого месяца вплоть до 13 октября, когда она совершит чудо, чтобы доказать, что она была той, кем назвалась. Слухи об об ожидаемом чуде распространились по всей Португалии, и в назначенный день, говорят, в том месте собралась огромная толпа из более чем 70 000 человек. Когда произошло чудо, оно затронуло солнце. Сообщалось ни больше ни меньше, что солнце позволило себе отклониться. Некоторым свидетелям казалось, что оно «танцует», другим — что оно ходит по кругу, подобно огненному колесу. Самое поразительное заявление было, что

… солнце, казалось, сорвалось с неба и обрушивалось на шокированную толпу

… Лишь когда показалось, что огненный шар упадёт на них и уничтожит, чудо прекратилось, и солнце заняло своё нормальное место на небе, засияв так мирно, как всегда.

Итак, что, мы думаем, произошло в действительности? Было ли на самом деле чудо в Фатиме? Действительно ли появлялся призрак Марии? Удобно то, что она была невидимой для всех, кроме трёх детей, поэтому мы не должны относиться относиться к этой части истории очень серьёзно. Но предполагается, что чудо перемещающегося солнца увидели 70 000 людей, что же поделать с этим? Действительно ли Солнце двигалось (или действительно ли Земля двигалась относительно него, так что Солнце, казалось, движется)? Давайте рассуждать как Юм. Здесь можно рассматривать три варианта.

1 Солнце действительно переместилось по небу и стало обрушиваться на ужаснувшуюся толпу, перед тем как вновь приняло своё прежнее положение. (Или Земля изменила схему своего вращения, таким образом, что выглядело, как будто переместилось Солнце.)

2 Ни Солнце, ни Земля в действительности не перемещались, а 70 000 человек одновременно испытали галлюцинацию.

3 Ничего вообще не произошло, и весь этот случай был неправильно освещён, преувеличен или просто придуман.

Какой из этих вариантов, по вашему мнению, является самым правдоподобным? Все три кажутся довольно маловероятными. Но несомненно, вариант 3 является наименее надуманным, наименее заслуживающим называться чудом. Чтобы принять вариант 3, нам только придётся считать, что кто‑то солгал в сообщении, что 70 000 человек видело, как солнце движется, и ложь повторялась и распространялась, совсем как какая‑нибудь из популярных городских легенд, гуляющих по интернету в настоящее время. Вариант 2 менее вероятен. Он подразумевает, что мы считаем, что 70 000 человек одновременно испытали галлюцинацию, касающуюся солнца. Довольно надуманно. Но каким бы маловероятным — почти сверхъестественным — ни казался бы вариант 2, даже он был бы намного меньшим чудом, чем вариант 1.

Солнце видно на всем освещённом земном полушарии, не только в одном португальском городе. Если бы оно действительно переместилось, миллионы людей по всему полушарию — не только в Фатиме — обезумели бы от страха. На самом деле доводы против варианта 1 ещё более сильные. Если бы солнце действительно двигалось двигалось с описанной скоростью — «обрушиваясь» на толпу — или если бы случилось что‑то, что достаточно изменило бы вращение Земли, чтобы создать видимость, как будто солнце двигалось с такой колоссальной скоростью — это для всех нас закончилось бы катастрофически. Либо Земля была бы вышвырнута со своей орбиты и сейчас была бы безжизненным, холодным камнем, несущимся через тёмную пустоту, либо мы помчались бы к Солнцу и изжарились. Вспомните из Главы 5, что Земля вращается со скоростью многих сотен миль в час (1 000 миль в час, если измерять на экваторе), однако видимое движение Солнца все же слишком медленно, чтобы мы его увидели, потому что Солнце настолько далеко. Если бы Солнце и Земля внезапно достаточно быстро переместились бы друг относительно друга, чтобы толпа увидела солнце, обрушивающееся на неё, реальное движение должно было бы быть в тысячи раз быстрее, чем обычно, и это был бы буквально конец света.

Говорилось, что Лусия сказала своей публике пристально посмотреть на солнце. Это, кстати, делать крайне глупо, потому что можно навсегда повредить глаза. Это также могло вызвать звать галлюцинацию, что солнце качается в небе. Даже если бы только один человек галлюцинировал, или солгал, что видел, как движется солнце, и рассказал бы это комунибудь ещё, кто рассказал бы комунибудь ещё, кто рассказал бы многим другим людям, каждый из которых рассказал бы многим другим людям …этого было бы достаточно, чтобы запустить популярный слух. В конечном счёте, один из тех людей, которые слышали этот слух, вероятно, записали бы его. Но произошло ли это на самом деле или нет — для Юма не имеет значения. Имеет значение, что, насколько бы неправдоподобно было бы то, что были неправы 70 000 свидетелей, это все ещё намного менее неправдоподобно, чем то, что Солнце должно было двигаться описанным способом.

Юм не выступал и не говорил прямо, что чудеса невозможны. Вместо этого, он попросил нас подумать о чуде как о невероятном событии — событии, невероятность которого мы могли бы оценить. Оценка не должна быть точной. Достаточно, что невероятность предполагаемого чуда можно грубо разместить на чем‑то вроде шкалы, а затем сравнить с альтернативой, такой как галлюцинация или ложь.

Давайте вернёмся к карточной игре, о которой я говорил в первой главе. Помните, мы представили, что есть четыре игрока, каждому роздана прекрасная комбинация: все трефы, все черви, все пики и все бубны. Если бы такое произошло на самом деле, что бы мы об этом подумали? Снова же, мы можем записать три варианта.

1 Это было сверхъестественное чудо, совершённое каким‑то колдуном, или ведьмой, или волшебником, или богом с особыми способностями, который нарушил законы науки таким образом, чтобы изменить все эти маленькие черви, и трефы, и бубны и пики на картах так, чтобы они заняли отличное место в раскладе.

2 Это — замечательное совпадение. Так получилось, что перетасовывание дало этот особый идеальный расклад.

3 Кто‑то исполнил ловкий фокусный трюк, вероятно, заменив колоду, которую, как мы все видели, была открыто перетасована, предварительно, тельно подтасованной колодой карт, которую он спрятал в рукаве.

Итак, что вы об этом думаете, учитывая совет Юма? Может показаться, что в каждый из трёх вариантов немного трудно поверить. Но в вариант 3, безусловно, поверить легче всего. Вариант 2 мог бы случиться, но мы вычислили, насколько он маловероятен, и он действительно очень и очень маловероятен: 536 447 737 765 488 792 839 237 440 000 к 1. Мы не можем столь же точно вычислить вероятность варианта 1, но только подумайте об этом: некоторая сила, которая никогда должным образом не демонстрировалась и которую никто не понимает, манипулировала красными и чёрными печатными чернилами на дюжинах карт одновременно. Вы были бы вынуждены использовать решительное слово, вроде «невозможно», но Юм не просит вас это делать: все, что от вас требуется — сравнить это с альтернативами, которые в данном случае заключаются в ловком фокусе и огромной счастливой случайности. Разве мы не видели ловких фокусов ловких фокусов (часто, между прочим, с картами), которые были по меньшей мере столь же поразительны? Очевидно, наиболее вероятное объяснение идеального расклада — не чистая случайность, не говоря уже о каком‑то чудесном вмешательстве в законы вселенной, а трюк фокусника или нечестного шулера.

Давайте посмотрим на другую знаменитую удивительную историю, ту, что я упомянул раньше о Еврейском проповеднике по имени Иисус, превратившем воду в вино. Снова же, мы можем составить список трёх главных разновидностей возможных объяснений.

1 Это действительно произошло. Вода действительно превратилась в вино.

2 Это был хитрый фокус.

3 Ничего подобного вообще не происходило. Это всего лишь предание, фантазия, придуманная кемто. Или было неправильно понято что‑то менее замечательное, что произошло на самом деле.

Я думаю, здесь нет никаких сомнений о порядке вероятностей. Если бы объяснение 1 было верным, это нарушало бы некоторые из самых глубоких научных принципов, известных нам, по той же самой причине, которую мы встретили в первой главе, говоря о тыквах и каретах, лягушках и принцах. Молекулы чистой воды пришлось бы преобразовать в сложную смесь молекул, в том числе алкоголь, танины, различные сахара и многое другое. Альтернативные объяснения должны быть действительно очень маловероятными, если отдавать предпочтение этому.

Хитрый фокус возможен (многие более хитрые фокусы, чем этот, регулярно проделываются на сцене и на телевидении) — но не настолько вероятен, как объяснение 3. Зачем же предполагать фокус, учитывая отсутствие свидетельства, что история происходила вообще?

Зачем даже думать о фокусе, когда объяснение 3 настолько более вероятно по сравнению с ним? Кто‑то выдумал эту историю. Люди все время выдумывают истории. Это и есть вымысел. Поскольку настолько правдоподобно, что история является вымыслом, нам не нужно утруждать себя мыслями о хитрых фокусах, ещё меньше — о реальных чудесах, которые нарушают законы науки и опровергают все, что мы знаем и понимаем о работе Вселенной.

Дело в том, что мы знаем, что много фантазий было придумано об этом особом проповеднике по имени Иисус. Например, есть милая песенка, названная «Гимном Вишни», которую вы, возможно, пели или слышали. Она о том, что когда Иисус был ещё в утробе матери Марии (кстати, это та же Мария, что и в истории Фатимы), она проходила с мужем Иосифом мимо вишнёвого дерева. Мария захотела вишен, но они росли слишком высоко на дереве, и она не могла до них дотянуться. Иосиф был не в настроении, чтобы лазить по деревьям, но…

Тогда заговорил младенец Иисус Из утробы Марии:

«Наклонитесь, высокие ветки,

Чтобы моя мать могла сорвать вишен.

Наклонитесь, высокие ветки,

Чтобы моя мать могла сорвать вишен!

Тогда наклонились высокие ветки,

Пока не коснулись руки Марии.

Она воскликнула: «О, посмотри, Иосиф,

Я получила вишни по команде.»

Она воскликнула: «О, посмотри, Иосиф,

Я получила вишни по команде.»

Вы не найдёте историю вишнёвого дерева ни в одной из древних священных книг. Никто, буквально никто, кто вообще хорошо осведомлён или хорошо образован, не считает её ничем иным как вымыслом. Многие люди считают, что история превращения воды в вино правдива, но все сходятся во мнениях, что история вишнёвого дерева — фантазия. Истории вишнёвого дерева всего около 500 лет. История превращения воды в вино более древняя. Она появляется в одном из четырёх евангелий Христианской религии (в Евангелии от Иоанна: между прочим, ни в одном из трёх других), но нет никакой причины полагать, что это совсем не выдуманная история — просто она была выдумана на несколько столетий раньше, чем история о вишнёвом дереве. Кстати, все четыре евангелия были написаны спустя долгое время после событий, которые они описывают, и не одно из этих событий свидетели не видели своими глазами. Можно сделать вывод, что история превращения воды в вино — чистый вымысел, совсем как история вишнёвого дерева.

Мы можем сказать то же самое обо всех якобы имевших место чудесах, обо всех «сверхъестественных» объяснениях чего угодно. Предположим, происходит что‑то, чего мы не понимаем, и мы не можем себе представить, как это могло быть фальсификацией, или трюком, или ложью: справедливо ли сделать вывод, что это должно быть сверхъестественным? Нет! Как я объяснил в главе 1, это положило бы конец всем дальнейшим обсуждениям или исследованиям. Это было бы лениво, даже нечестно, ибо это все равно, что заявлять, что никакое естественное объяснение никогда не будет возможно. Если вы утверждаете, что что‑либо странное должно быть «сверхъестественным», вы не только говорите, что вы в настоящий момент не понимаете это; вы опускаете руки и говорите, что это никогда нельзя будет понять.

Сегодняшнее чудо, завтрашняя технология

Есть вещи, которые даже лучшие современные учёные не могут объяснить. Но это не означает, что мы должны забросить все исследования, прибегнув к странному объяснению, прибегающему к магии и сверхъестественному, которое на самом деле ничего не объясняет вообще. Только представьте, как средневековый человек — даже самый образованный человек своего времени — отреагировал бы, если бы увидел реактивный самолёт, ноутбук, мобильный телефон или устройство спутниковой навигации. Он, вероятно, назвал бы их сверхъестественными, чудесами. Но эти устройства теперь обычны, и мы знаем, как они работают, поскольку люди создали их, следуя научным принципам. Нет необходимости ссылаться на магию, или чудеса, или сверхъестественное, и мы теперь видим, что средневековый человек был бы неправ, прибегая к ним.

Мы не должны возвращаться к средневековым суждениям. Банда викторианских международных преступников, оснащённых современными мобильными телефонами, могла бы координировать свои действия таким образом, что для Шерлока Холмса это выглядело бы как телепатия. В мире Холмса, подозреваемый в деле об убийстве, который мог бы доказать, что он был вечером в Нью — Йорке после того, как убийство было совершено в Лондоне будет иметь идеальное алиби, потому что в конце девятнадцатого века было невозможно находиться в Нью — Йорке и Лондоне в один и тот же день. Любой, кто утверждает иное, казалось бы, ссылается на сверхъестественное. Однако современные реактивные самолёты делают это простым. Выдающийся писательфантаст Артур Кларк подытожил эти аспекты в виде третьего закона Кларка: Любая достаточно развитая технология неотличима от магии.

Если бы машина времени перенесла нас примерно на столетие вперёд, мы увидели бы диковинки, которые сегодня могли бы считать невозможными — чудеса. Но это не значит, что все, что мы можем считать невозможным сегодня, будет происходить в будущем. Писателифантасты могут легко вообразить машину времени или антигравитационную машину или ракету, несущую нас быстрее света. Но сам факт, что мы можем представить их, не является основанием полагать, что такие машины в один прекрасный день станут реальностью. Некоторые вещи, которые мы можем вообразить сегодня, могут стать реальными. Большинство не станет.

Чем больше вы думаете об этом, тем больше вы понимаете, что сама идея сверхъестественного чуда не имеет смысла. Если что‑то случается так, что кажется необъяснимым наукой, можно с уверенностью заключить одно из двух. Или это в действительности не происходило (наблюдатель ошибался, или обманывался или был обманут); или мы выявили недостатки в современной науке. Если современная наука сталкивается с наблюдением или результатом эксперимента, который она не может объяснить, то мы не должны успокаиваться до тех пор, пока не улучшим нашу науку так, чтобы она могла представить объяснение. Если это потребует радикально новый вид науки, революционную науку, столь странную, что старые учёные едва признают её наукой вообще, это тоже хорошо. Это случалось раньше. Но никогда не будьте столь ленивы — не капитулируйте настолько — чтобы сказать «Это должно быть сверхъестественным» или «Это должно быть чудом быть чудом». Скажите вместо этого, что это загадка, что это странно, что это вызов, который мы должны принять. Принимаем ли мы вызов, подвергая сомнению достоверность наблюдений, или развивая нашу науку в новых и захватывающих направлениях, правильный и смелый ответ на любой такой вызов — взяться за него напрямую. И, пока мы не нашли правильный ответ на загадку, совершенно нормальным будет сказать: «Это то, что мы ещё не понимаем, но мы над этим работаем». Это действительно единственный честный ответ.

Чудеса, магия и мифы — они могут быть забавными, и с ними мы весело провели время в этой книге. Всем нравятся хорошие истории, и я надеюсь, что вы наслаждались мифами, с которых я начал большинство своих глав. Но ещё больше я надеюсь, что в каждой каждой главе вы наслаждались наукой, которая пришла на смену мифам. Я надеюсь, что вы согласны с тем, что правда имеет свою собственную магию. Правда более волшебна — в лучшем и лучшем и самом захватывающем значении этого слова — чем любой миф или выдуманные тайны или чудеса. Наука имеет свою собственную магию: магию реальности.

1

Поищите это в Google. Это из поэта Ридьярда Киплинга, которого я люблю, хотя он не в моде сейчас.

Content

Докинз Ричард Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Что такое реальность? Что такое магия?

Модели: проверка воображения

Наука и сверхъестественное: объяснение и его враги

Медленное волшебство эволюции

Кто был первым человеком?

Кто был первым человеком на самом деле?

Превращённые в камень

Поездка в прошлое

ДНК говорит нам, что мы все родственники

Почему существует так много видов животных?

Почему на самом деле так много разных животных

Расхождение: как языки и виды делятся

Острова и изоляция: сила разделения

Перемешивание, отбор и выживание

Из чего сделаны вещи?

Кристаллы — атомы на параде

Твёрдое, жидкое, газ: как движутся молекулы

Внутри атома

Мельчайшие частицы

Углерод — строительные леса жизни

Что, не мифы?

Почему существуют ночь и день, зима и лето?

Почему на самом деле сменяются день и ночь, зима и лето?

Вращающиеся часы — и календарь

На орбиту

Яйца, эллипсы и убегающая сила тяжести

Косой взгляд на лето

Что такое Солнце?

Что такое солнце, на самом деле?

Как работают звезды

История жизни звезды

Сверхновые звезды и космическая пыль

Крутясь вокруг да около

Астероиды и метеоры

Свет нашей жизни

Что такое радуга?

Реальное волшебство радуги

Из чего сделан свет

Как капли дождя делают радугу

На правильной волне?

Когда и как всё началось?

Как всё началось на самом деле?

Радуги и красное смещение

Вернёмся к Большому взрыву

Одни ли мы?

Существует ли жизнь на других планетах?

Поиск обитаемых планет

Приветствуем вас

Что такое землетрясение?

Что происходит, когда ударяет землетрясение?

Мифы о землетрясениях

Что такое землетрясение в действительности?

Как двигалась земля?

Спрединг морского дна

Движимые теплом

Почему происходят несчастья?

Почему неприятности случаются на самом деле?

Удача, случайность и причина

Поллиана и паранойя

Болезни и эволюция — в процессе работы?

Что такое чудо?

Слухи, совпадения и снежный ком историй

Хороший способ подумать о чудесах

Сегодняшнее чудо, завтрашняя технология