А.В. ВОЛКОВ

ТАЙНЫ ОТКРЫТИЙ XX ВЕКА

1.1. ФИЗИКА НА РУБЕЖЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ

В конце XIX века ученые верили, что в физике все открыто. Однако именно в ближайшие десятилетия были созданы и общая теория относительности, и квантовая механика. Но и эти прозрения не исчерпали таинственной сущности физики. Прежние проблемы разрешились, и появились десятки других. С каждым новым открытием ученые приближаются все к новым загадкам, феноменам, которые не поддаются объяснению. Непонятное подстерегает нас и в космической дали, и в глубинах материи, и в повседневной жизни. Только за последнее десятилетие были сделаны два важных открытия: обнаружены топ-кварки и определена масса нейтрино. А сколько еще предстоит открыть! Похоже, что XXI век вновь будет «веком физики».

Внешний мир представляет собой нечто не зависящее от нас, абсолютное, чему противостоим мы, а поиски законов, относящихся к этому абсолютному, представляются мне самой прекрасной задачей в жизни ученого.

Макс Планк

Мы плохо представляем себе положение дел в физике в канун великого открытия Эйнштейна. Тогда казалось, что после XIX века — века открытий, века Максвелла и Фарадея, Ома и Гельмгольца — в этой науке почти не осталось тайн. Профессия физика превращалась на глазах современников в нечто рутинное.

Знаете ли вы, что знаменитый современник Эйнштейна, Макс Планк, мог бы и не стать физиком? Он подумывал о карьере музыканта или классического филолога, хотя, в конце концов, выбрал физику, вопреки советам знакомых, в том числе декана факультета физики Мюнхенского университета Филиппа фон Жолли. Тот считал, что в этой науке почти все открыто и разве что осталось уточнить некоторые частности, например в области термодинамики.

Один из самых знаменитых ученых XX века Макс Планк мог и не стать физиком. Он подумывал о карьере музыканта.

Когда декан, вспоминал Макс Планк, «рассказывал мне об условиях и перспективах моей учебы, он изобразил мне физику как едва ли не полностью исчерпанную науку, которая теперь… близка, по-видимому, к тому, чтобы принять окончательную стабильную форму. Вероятно, в том или ином углу есть еще пылинка или пузырек, которые можно исследовать и классифицировать, но система как целое построена довольно прочно, и теоретическая физика заметно приближается к той степени законченности, какой, например, обладает геометрия уже в течение столетий».

Действительно, в канун XX века многие ученые были убеждены в том, что время главных открытий в физике прошло. Ее здание было почти достроено. Однако перспектива рутинной работы — «время открытий прошло!» — не смутило ни Планка, ни молодого Эйнштейна. Тупик физической науки оказался преддверием…

Вскоре Макс Планк защитит диссертацию, посвященную необратимости процессов теплопередачи, создаст классическую теорию теплового излучения, а затем и квантовую теорию, а его соратник и соперник Эйнштейн — общую теорию относительности.

Однако даже эти открытия не исчерпали таинственной сущности физики. Прежние проблемы разрешились, но появились десятки других. Сегодня никто из физиков не рискнет утверждать, что в их науке скоро не останется «белых пятен». С каждым новым открытием ученые приближаются — нет, не к завершению «строительства здания физической науки», — а к новым загадкам, феноменам, которые не поддаются объяснению. Непонятное подстерегает нас и в космической дали, и в глубинах материи, и в повседневной жизни.

Вот один из «крепких орешков», с которыми предстоит справиться физикам-теоретикам: природа темной материи и темной энергии — неизвестных видов материи, составляющих большую часть мироздания. Что скрывается за этими таинственными источниками гравитации — этим незримым каркасом, скрепляющим Вселенную, не дающим ей распасться? Этого никто пока не знает.

Другая загадка — вопиющая несовместимость двух столпов современной физики: квантовой механики и общей теории относительности. Причина кроется, прежде всего, в загадочной природе силы гравитации. Похоже, она разительно отличается от трех остальных видов физических взаимодействий: электромагнитного, сильного и слабого взаимодействий.

На протяжении десятилетий ученые вынуждены использовать Стандартную модель мироздания, созданную в 1961 году и описывающую элементарные частицы и их взаимодействия, использовать, понимая всю ее ограниченность, понимая, что она — лишь частный случай какой-то более общей модели, которая опишет все мироздание во всей его сложности и целостности. Она не дает ответа на целый ряд вопросов, возникающих перед учеными. Кроме того, она не отличается внутренней стройностью и симметрией, то бишь красотой, как того требует идеальная физическая теория.

В конце XIX века ученые верили, что в физике все известно. Однако настал XX век, и пришло время великих открытий Альберта Эйнштейна, Нильса Бора и Эрвина Шредингера

«Она очень причудлива; в ней слишком много Византийщины, чтобы она могла вместить всю истину мироздания», — так велеречиво отозвался о ней Крис Л. Смит, бывший генеральный директор CERN, Европейского центра физики элементарных частиц. Так, Стандартная модель, эта «Менделеевская таблица микромира», содержит около двух десятков натуральных констант, в том числе значения массы частиц. Все эти константы нельзя определить с помощью теоретических расчетов; их надо измерять экспериментальным путем. Но ведь ни одна теория, в которой есть столько априори задаваемых параметров, не может считаться фундаментальной.

Девять из этих констант характеризуют массу покоя шести кварков и трех лептонов. Но Стандартная модель не отвечает на вопрос, почему большинство элементарных частиц обладают массой. Неясно также, почему в природе существует несколько фундаментальных взаимодействий, резко отличных по образу действия и интенсивности. Кроме того, одно из них — гравитационное — доставляет ученым особые хлопоты: его никак не удается включить в общую модель. Приходится «искусственным путем» вводить особую частицу — гравитон, якобы передающую гравитационное взаимодействие.

Согласно Стандартной модели, существуют 12 вещественных частиц, фермионов, — шесть лептонов и шесть кварков. Однако весь видимый нами мир состоит фактически из четырех частиц: электронов и электронных нейтрино, которые в огромном количестве образуются при ядерных реакциях, а также Up- и Down-кварков, из которых сложены нейтроны и протоны, составные части атомных ядер. Стандартная модель физики не может объяснить, почему существует 12 фермионов, хотя Природа ограничилась лишь четырьмя.

Однако вопреки сомнениям и возражениям, Стандартная модель остается основой современной физики. За ее развитие и доказательство присуждены более двадцати Нобелевских премий. Эта модель предрекла существование W- и Z-бозонов, и впоследствии они были найдены.

«Вот уже давно физиков занимает вопрос, что находится по ту сторону Стандартной модели», — выразил общие чаяния нобелевский лауреат Герардт Хуфт из Утрехтского университета. Но все многочисленные попытки вывести единую формулу мироздания, в существовании которой многие убеждены хотя бы по соображениям эстетики, до сих пор не принесли результата.

Не поддаются строгому научному объяснению даже некоторые, на первый взгляд, простые феномены: например, турбулентность, последняя великая загадка классической физики. А ведь турбулентность играет важную роль при расчете воздушных потоков, возникающих возле крыла самолета или корпуса автомобиля.

Загадкой остается и внутренняя природа твердых тел, обусловливающая такие их неожиданные свойства, как магнетизм или сверхпроводимость. Внутри твердых тел наблюдаются настолько сложные и разнообразные процессы взаимодействия атомов и электронов, что описать их с помощью формул или составить их точную модель не представляется пока возможным.

От топ-кварка до пентакварка

Пока…

Ведь за минувшее десятилетие, например, получили объяснение некоторые физические феномены, которые долго представлялись загадочными.

Так, в начале 1990-х годов физики-экспериментаторы безуспешно пытались обнаружить топ-кварк — последнюю элементарную частицу, которая была предсказана Стандартной моделью мироздания и существование которой к тому времени не удавалось доказать.

Кварки — точечные частицы, скрывающиеся внутри протонов и нейтронов, — вызывают особый интерес у ученых. За их исследование вручено уже несколько Нобелевских премий, начиная с 1969 года, когда лауреатом этой премии стал американский физик Марри Гелл-Ман — человек, предположивший, что подобные частицы существуют.

Американский физик Марри Гелл-Ман предположил, что протоны и нейтроны состоят из миниатюрных частиц — кварков

Сорок лет назад, постулируя существование кварков, ученые, скорее, изобретали удобную теоретическую конструкцию, позволявшую, наконец, навести порядок в хаосе элементарных частиц, которых год от года становилось все больше. В начале шестидесятых годов число «кирпичиков мироздания» превысило две сотни, что и побудило некоторых физиков предположить, что эти частицы, в свою очередь, состоят из каких-то более мелких, воистину элементарных частиц. Природа не терпит лишней сложности.

Несколько лет гипотеза кварков не подтверждалась на практике. Лишь в 1968 году в США, в Стэнфордской лаборатории, при обстреле электронами неподвижных протонов, удалось показать, что разброс частиц не соответствует прежним представлениям о протоне как однородном объекте, не имеющем никакой внутренней структуры. Наоборот, картина разброса явно свидетельствовала, что внутри протона находятся какие-то другие частички. Это и были кварки.

В последующие годы ученые обнаружили пять разновидностей кварков и лишь топ-кварки скрывались от их внимания. Все сообщения об их открытии были ошибочны.

Так, весной 1994 года на пресс-конференции, организованной сотрудниками Национальной лаборатории имени Э. Ферми в Чикаго, было объявлено, что «топ-кварк — последний, недостающий кирпичик материи — открыт». Эксперимент проводился на «Теватроне» — в то время самом мощном в мире ускорителе элементарных частиц. Длина его кольца составляет 6,3 километра.

Впрочем, руководитель «Теватрона» признал, что обнаружить сам топ-кварк не удалось. «Мы располагаем лишь косвенными свидетельствами того, что он существует». Потребовались дальнейшие эксперименты, чтобы развеять сомнения. Лишь год спустя, в марте 1995 года, из Чикаго пришло сообщение, что во время нового эксперимента на «Теватроне» там все-таки обнаружен топ-кварк.

Масса топ-кварка составила 174 гигаэлектронвольт (миллиардов электронвольт). Он почти вдвое тяжелее ближайшей элементарной частицы — Z-бозона. Почему масса топ-кварка так велика? Стандартная модель не может этого объяснить.

Итак, стали известны шесть разновидностей кварков, получивших название Up («верхний»), Down («нижний»), Strange («странный»), Charm («очарованный»), Bottom («красивый») и Тор («истинный»), а также шесть соответствующих антикварков. «Верхний» и «нижний» кварки — самые легкие; они входят в состав ядер атомов обычного вещества. Более массивные кварки возникали на ранней стадии существования Вселенной, а сегодня их получают во время экспериментов, проводимых на ускорителях.

Различные комбинации кварков позволяют описать все частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. С ними много неясного — так, до сих пор не удалось хотя бы отделить один кварк от другого. Они не разъединяются, какую бы огромную энергию мы ни прилагали, потому что сила их взаимного притяжения неимоверно увеличивается по мере того, как растет расстояние между ними. Кварки неизменно образуют тройственные союзы, порождая барионы — протоны и нейтроны, — или двойственные союзы, порождая мезоны: пионы и каоны.

На гамбургском ускорителе HERA готовятся к проведению очередного эксперимента

По словам помощника директора Объединенного института ядерных исследований Павла Боголюбова, «если кварки попытаться растащить в стороны, то при этом выделится энергия, на несколько порядков превосходящая ядерную». Энергия пары кварков при попытке ее разъять возрастает настолько, что когда-нибудь достигнет величины, при которой произойдет превращение энергии в массу. Из пустоты возникнет пара «кварк-антикварк». Было два кварка, станет четыре. Вместо одной пары — две пары. Можно заново попытаться разделить кварки — не выйдет. «Кварки находятся в тюрьме, — шутят физики, — убежать из которой никогда не удастся».

По современным научным представлениям, кварки существовали отдельно друг от друга лишь на самой ранней стадии развития Вселенной, когда ее плотность и температура были невероятно велики. В принципе, в лаборатории можно воспроизвести подобные условия. Это, например, на доли мгновения удалось в 2003 году сотрудникам Брукхэйвенской национальной лаборатории (США).

Да, кварки остаются крайне загадочными частицами. Их исследование принесет еще много' неожиданностей. Даже внутренняя структура протона теперь не представляется такой уж простой, как прежде. Внутри протона, как говорят физики, «бурлящее месиво из кварков, антикварков и глюонов, которые непрестанно возникают из ничего и через крохотные доли секунды вновь исчезают. Кварки беспрерывно обмениваются глюонами, и это так называемое сильное взаимодействие скрепляет атомные ядра, не дает им распасться. Чем пристальнее мы вглядываемся в протон, тем больше частиц мы там обнаруживаем!» Так что о протоне можно сказать, что он состоит из трех стабильных кварков, если только… игнорировать эти частицы, исчезающие почти мгновенно.

* * *

Лет тридцать назад физики предположили, что могли бы существовать частицы, состоящие даже из четырех или пяти кварков. Подобная идея не противоречит Стандартной модели мироздания. Лишь в 1997 году российские физики Дмитрий Дьяконов, Виктор Петров и Максим Пляков сумели рассчитать, как должна выглядеть система из пяти кварков.

А уже в начале нашего века — новый шаг вперед. В 2003 году сразу несколько групп ученых, в том числе сотрудники российского Института теоретической и экспериментальной физики, обнаружили пентакварки — особые частицы, состоящие из пяти кварков.

Первыми эту частицу получили японские исследователи, пусть она и просуществовала всего 10-20 (десять в минус двадцатой степени) секунды. Во время эксперимента в исследовательском центре под Осакой Такаси Накано и его коллеги бомбардировали энергетичными гамма-лучами твердый углеродный блок. При столкновении кванта гамма-лучей с нейтроном углеродного ядра появлялся заряженный К-мезон, но нейтрон при этом сохранялся. Последующий анализ продуктов реакции показал, что нейтрон сливался с положительно заряженным К-мезоном, причем на мгновение возникала частица, содержавшая пять кварков. Она состояла из двух Down-, двух Up- и одного aнтиStrange-кваркаa. Ее масса равнялась 1,54гигаэлектронвольт, что соответствовало теоретическим предсказаниям.

Подтвердилось открытие сразу. Американский исследователь Кен Хикс и его коллеги, бомбардируя гамма-лучами ядра дейтерия, также обнаружили следы пентакварка. После двухмесячных расчетов ученые пришли к выводу, что в общей сложности в проведенном опыте нейтроны 50 раз сталкивались с К-мезонами, образуя пентакварки. Масса необычной частицы, по Хиксу, составила 1,543 гигаэлектронвольт.

Итак, в 2003 году все сомнения в существовании пентакварка отпали. «Зоопарк» частиц пополнился новым экзотическим обитателем. Впрочем, вряд ли стоит рассчитывать на получение стабильной формы пентакварка. Найти ее можно разве что в центре черной дыры.

* * *

В 2007 году вступит в строй Large Hadron Collider (LHC) — новый коллайдер Европейского центра физики элементарных частиц, Большой адронный коллайдер. На этом гигантском кольцевом ускорителе протяженностью 27 километров протоны будут сталкиваться с антипротонами, разогнавшись почти до световой скорости. В момент такого соударения высвобождается энергия порядка 14 тысяч гигаэлектронвольт и возникает состояние, наблюдавшееся через 10-12 (десять в минус двенадцатой степени) секунды после Большого Взрыва. Ежесекундно здесь можно будет производить до миллиарда столкновений.

С вводом в эксплуатацию нового коллайдера мы заглянем вглубь материи дальше, чем когда-либо. Очевидно, он произведет революцию в физике элементарных частиц. Возможно, предстоящие эксперименты пошатнут наши представления о фундаментальных основах мира и покажут, что кварки — вовсе не элементарные частицы и что они состоят из каких-то более крохотных частиц, иногда называемых «прекварками». В таком случае в XXI веке повторятся те же события, что пережила физика XX века, когда обнаружилось, что якобы неделимые нейтроны и протоны состоят из еще более элементарных частиц — кварков. Дробление материи на составные части продолжится. Может быть, «в материи, как в русской матрешке, — пишет обозреватель немецкого журнала «Bild der Wissenschaft», — мы будем находить все более миниатюрные “куклы” — и так будет продолжаться до бесконечности?»

Пока известно, что кварки и лептоны ведут себя как точечные частицы вплоть до расстояний порядка 10-17 (десять в минус семнадцатой степени) сантиметра. Но что лежит по ту сторону этой границы вплоть до расстояния Планка, равного 10-13 (десять в минус тридцать третьей степени) сантиметра? Физики называют эту область Микрокосма «Великой пустыней». Но разве может там простираться «пустыня», если вспомнить, как изобилуют элементарными частицами все остальные области Природы?

Превращения «призрачных частиц»

На рубеже нового века благополучно разрешилась и загадка солнечных нейтрино. Ученые долго не могли понять, почему на Земле регистрируют значительно меньше нейтрино, нежели предсказывала расчетная модель.

Еще в 1920 — 1930-е годы физики и астрономы предложили модель термоядерной реакции превращения водорода в гелий, протекающей внутри Солнца; из этой реакции наше светило черпает энергию. Расчеты, проделанные в шестидесятые годы, показали, что около двух процентов энергии уносят нейтрино. Покинув Солнце, эти «призрачные частицы» — их называют так потому, что они почти не взаимодействуют с другими частицами, — устремляются в космическое пространство. Миллиарды нейтрино в любое мгновение пролетают сквозь наши тела, но мы их не замечаем. По расчетам астрофизиков, каждый квадратный сантиметр земной поверхности ежесекундно пронизывают 5 миллионов подобных частиц. Нейтрино — самая распространенная частица на нашей планете и… самая неприметная.

В то же время экспериментальные данные свидетельствовали, что до Земли долетает почти вдвое меньше нейтрино, чем следовало из расчетов. Например, это показал российско-американский эксперимент SAGE, проведенный в 1992 году в Баксанской лаборатории на Кавказе.

Значит, либо неверна была модель процессов, протекавших в недрах Солнца, либо природа нейтрино была иной, например, у них могла быть совсем крохотная масса — в Стандартной модели она равнялась нулю.

Японские ученые ведут поиск нейтрино

В апреле 1996 года начались эксперименты на японском детекторе «Суперкамиоканде», содержавшем 50 миллионов литров сверхчистой воды. При столкновении нейтрино с атомами воды появлялись электроны, а, кроме того, наблюдались микровспышки. Их-то и можно было уловить с помощью фотоэлектронных умножителей, расставленных вокруг. Уже в первые месяцы работы эта установка зарегистрировала больше нейтрино, чем все остальные приборы за 25 лет наблюдений, и именное ее помощью в 1998 году была решена загадка дефицита нейтрино. У этой частицы, действительно, обнаружилась масса. Стало ясно, что на Солнце образуется «нужное» количество нейтрино, но приборы, очевидно, не могут заметить все их.

С помощью подобных детекторов улавливают солнечные нейтрино

Теперь известно, что существуют три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. У них есть небольшая масса, поэтому они могут превращаться в нейтрино другого типа. В недрах Солнца образуются только электронные нейтрино. В экспериментах, проводившихся с начала 1960-х годов, ученые пытались регистрировать лишь нейтрино этого типа, но их неизменно оказывалось меньше, чем следовало из расчетов, ведь на пути к Земле они превращались в нейтрино другого типа. Эти превращения, называемые на научном языке «осцилляциями», приводят к тому, что на Земле обнаруживают меньше нейтрино, чем считалось. Большинство детекторов не могут одновременно регистрировать нейтрино всех трех типов, поэтому часть из них ускользает от наблюдения. «Нейтрино маскируются, — шутят ученые, — у них есть шапка-невидимка».

В 2002 году эксперимент, проведенный в Садберийской нейтринной обсерватории, расположенной глубоко под землей близ города Садбери в канадской провинции Онтарио, окончательно подтвердил описанные выше свойства нейтрино. Таким образом, модель строения Солнца верна, зато нейтрино выглядят иначе, чем представляли ученые.

Точное значение массы нейтрино еще предстоит определить. Пока удалось установить лишь разность масс электронного и других видов нейтрино. Она составляет примерно одну пятидесятимиллионную долю массы электрона. Вообще же, по оценкам физиков, масса электронного нейтрино не должна превышать 2,2 электрон-вольт.

Мы не знаем также, какова доля нейтрино в общей массе мироздания. Предположительно, это значение очень мало. Возможно, что существуют и неизвестные нам, более тяжелые разновидности нейтрино.

В Антарктиде, в толще льда, сооружается нейтринный телескоп «Аманда»

В XXI веке исследование нейтрино — этих загадочных частиц, прилетающих из Космоса, — поможет понять происхождение Вселенной и ее судьбу. Нейтрино возникают во время ядерных реакций, протекающих в недрах звезд. Именно эти частицы позволили заглянуть внутрь Солнца; они сообщают о взрывах сверхновых звезд и поведении черных дыр. С их помощью мы всматриваемся в те уголки Вселенной, куда не проникает свет. Возможно, именно исследование нейтрино поможет понять природу темной материи и суть загадочных гамма-вспышек.

Новый нейтринный телескоп — «Аманда» — сооружается сейчас в Антарктиде, на станции Амундсена-Скотта, то есть на Южном полюсе планеты. В Антарктиде идеальные условия для его строительства. Самый большой в мире нейтринный телескоп будет состоять примерно из пяти тысяч детекторов, погруженных в лед на глубину более двух километров. Его сооружение завершится в 2010 году. Ледяной панцирь, окружающий прибор, защитит его от помех — от постороннего излучения. Нацелен телескоп не в небо, а на огромный ледяной куб объемом один кубический километр, то есть он будет регистрировать нейтрино, прилетевшие… со стороны Северного полюса и беспрепятственно миновавшие толщу Земли в отличие от других частиц. Проникая в ледяной куб, нейтрино может столкнуться с каким-нибудь протоном. Так возникает другая элементарная частица — мюон. Ее энергия очень высока, поэтому при движении мюона сквозь толщу льда наблюдается слабое свечение — излучение Черенкова-Вавилова. Его и стремятся обнаружить охотники за нейтрино. Свечение мюона хорошо видно в толще льда; за ним можно следить с расстояния в сотни метров.

«За первыми открытиями следует период кропотливых планомерных исследований, — резюмировал журналист Александр Семенов, выступая на страницах журнала «Знание — сила». — Похоже, что самая неуловимая частичка хранит ключи от многих тайн природы и наступивший век может стать веком нейтринной астрономии».

1.2. В НАЧАЛЕ БЫЛА СТРУНА?

Единая формула, что объяснит все сущее, — давняя мечта физиков. Однако ее по-прежнему не удается найти. Недостаток теории струн, например, в том, что она предполагает наличие дополнительных пространственных размерностей. Почему некоторые из них затеряны в микромире, а другие устремлены в бесконечность? Поиск единой формулы продолжится и в XXI веке.

Вдруг комната наполнилась протяжными, вибрирующими звуками, соединение которых мгновенно залило мое воображение.

Гайто Газданов

В поисках «потерянного Рая»

С давних времен ученые пытаются объяснить мир, описать его простой, красивой формулой. Что может быть прекраснее, чем, к примеру, единая формула мироздания, выражающая суть всего, что ни происходит на свете? «Эта формула, вероятно, ответит на вопрос о природе темной материи, — говорил в одном из интервью американский физик Стивен Уайнберг, — и позволит понять, каким было начало нашего мироздания. Что тогда произошло? Был ли Большой Взрыв уникальным событием или же элементом некоего более масштабного процесса?» Эта формула наконец сведет воедино оба столпа современной физики: квантовую механику и общую теорию относительности Альберта Эйнштейна.

Квантовая механика описывает поведение отдельных атомов. В повседневной жизни нам незачем учитывать квантовые эффекты; они наблюдаются лишь в микромире. Общая теория относительности, наоборот, описывает происходящее в макромире. Это — закон, по которому живет мироздание.

Конечно, хорошо было бы соединить обе теории! Вот бы и получилась единая формула мироздания, описывающая все — от дальнего уголка Вселенной до глубин материи, от микромира до макромира. Однако у этой задачи нет простого решения. Обе теории частично противоречат друг другу.

Поэтому физики пытаются создать теорию, которая содержала бы квантовую механику и теорию относительности лишь как «частные случаи». Сама же она должна выходить далеко за их рамки. Она призвана объединить все четыре основных взаимодействия, существующих в природе: электромагнитное, сильное, слабое и гравитационное.

В электромагнитном взаимодействии участвуют частицы, имеющие электрический заряд или магнитный момент. Слабое взаимодействие обусловливает в большинстве случаев распад элементарных частиц, а также взаимодействие нейтрино с веществом. Радиус действия этой силы крайне мал: уже на расстоянии, равном сотой части диаметра протона, ее действие неощутимо. Сильное взаимодействие — оно и впрямь является самым сильным из фундаментальных взаимодействий элементарных частиц — удерживает кварки внутри протонов и нейтронов, а также сами протоны и нейтроны внутри атомного ядра.

Поиск единой формулы сродни исканию «потерянного Рая». Ведь когда-то, пусть считанные мгновения, мир в самом деле был прост и един. Около четырнадцати миллиардов лет назад — в момент Большого Взрыва — во Вселенной действовала единая «Сверхсила». Она определяла развитие материи, времени и пространства. Через считанные доли секунды она «распалась» на четыре известных нам сейчас взаимодействия.

Если бы мы воспроизвели условия, царившие в момент Большого Взрыва, подчеркивал Стивен Уайнберг, то эти силы снова бы образовали ту самую «Сверхсилу». По его словам, «возможно, к середине XXI века мы сумеем создать теорию, объединяющую их».

У скептиков, правда, свое особое мнение. На их взгляд, «всемирная формула» — «Theory of Everything», — если она будет открыта, может оказаться бесполезной, недоказуемой, непонятной. Возможно, человек никогда не извлечет из нее практического смысла. Возможно, что ее не поверить даже экспериментом. Ее красоту оценят лишь немногие знатоки.

Первый успех к знатокам пришел в 1968 году, когда сам Уайнберг, а также уроженец Пакистана Абдус Салам и Шелдон Глэшоу из Гарвардского университета создали объединенную теорию электромагнитных и слабых взаимодействий (одиннадцать лет спустя ученые удостоились Нобелевской премии).

Однако все попытки включить в эту формулу гравитацию были безуспешны. Она так и осталась «пятым колесом в научной телеге». Ее описывает общая теория относительности Эйнштейна, но эта теория оставляет двоякое впечатление: если в макромире — в мире космических мерок — она блестяще подтвердилась, то в мире элементарных частиц дает сбой. Она не согласуется с квантовой механикой — основным уставом микромира. К каким бы математическим трюкам ни прибегали ученые, чтобы «квантизировать» гравитацию, всякий раз вместо одного противоречия появлялось другое, столь же абсурдное: когда две точечные частицы бесконечно сближаются, сила их притяжения бесконечно растет и утрачивает всякий смысл.

Вообще-то сама природа развела теорию гравитации и квантовую механику по разным «вотчинам мироздания». Однако в момент Большого Взрыва Микрокосм на миг встретился с Макрокосмом. Стандартная модель не способна описать эту первородную стихию.

Анализируя на страницах журнала «Знание — сила» итоги развития современной физики, российский физик B.C. Барашенков писал: «Не будет преувеличением сказать, что сегодня физики запутались в формулах. Существует множество путей для развития теории, и не ясно, какой из них предпочтительнее. Сейчас в этой области работает сравнительно небольшое число специалистов, занятых изучением очень сложных и неоднозначных математических структур. Такое впечатление, что известные физические идеи себя исчерпали и для дальнейшего продвижения нужна новая экспериментальная информация. Возможно, ее дадут опыты на создаваемых сверхмощных ускорителях».

Мир, вытянутый в М-струнку

Сейчас, по мнению многих ученых, среди теорий, притязающих на универсальность, наиболее перспективна «теория струн», которую, действительно, можно назвать «революционной модификацией теории Эйнштейна». По словам американского физика Гордона Кейна, «возможно, теория струн или один из ее вариантов позволят нам не только вычислить массу электрона и другие величины, но и обосновать свойства пространства-времени и правила квантовой теории».

Главная ее идея родилась еще в 1968 году, но не вызвала интереса ввиду некоторых очень странных допущений — их приходилось делать одно за другим. Это выглядело полнейшим произволом в теории.

Все началось с того, что британский физик Майкл Грин и Джон Шварц из Калифорнийского технологического института пришли к выводу, что квантовая механика несоединима с общей теорией относительности потому, что элементарные частицы априори считаются бесконечно малыми точками. Все изменится, если предположить, что они имеют конечные размеры — например, напоминают крохотную одномерную нить. Допустим, Вселенная на недоступном нам микроуровне — основе ее основ — заполнена незримыми нитями, или — почему бы их так не назвать? — струнами (strings). Их длина не может быть меньше 10-33 (десять в минус тридцать пятой степени) сантиметра; это — природная константа, мельчайший квант длины.

Так художник представляет себе незримые энергетические «струны», из которых, возможно, состоит все наше мироздание

По данной идее, которую трудно поверить рассудком, все элементарные частицы — электроны, протоны, кварки — представляют собой не что иное, как вибрации тех незримых струн. Каждый из «квантовых тонов» соответствует определенной частице, например, кварку или электрону. Сами «струны» представляют собой энергию в чистом виде.

Итак, все известные нам «кирпичики мироздания» возникают подобно звукам, рождаемым при колебании гитарной струны. Внезапно все наполнилось протяжными, вибрирующими звуками… Это — мелодии, долетающие из невидимого Ничто в микромир, чтобы потом эхом — сложной симфонической картиной — отозваться в макромире, порождая зримые образы объектов. Из звучания этих струн рождается опус, который носит название «Вселенная».

Итальянский физик Габриель Венециано, один из основоположников теории струн

Правда, нечто подобное высказывали и до Шварца с Грином, но на эту идею не обратили внимания, ведь она не поддавалась математическому решению. Струны «отказывались» вибрировать в трехмерном пространстве. Тогда — фантазировать так фантазировать! — Шварц и Грин (при одном звуке их фамилий вспоминаются сказочник Евгений Шварц и мечтатель Александр Грин) решили следовать лишь неумолимой логике, игнорируя любые практические соображения. Выяснилось, что в десятимерном пространстве эта теория вполне справедлива. Абсурд! — который, на первый взгляд, был хорош только одним: математически точно связывал все несоединимое прежде.

Значит, если следовать данной логике, мы живем… в десятимерном пространстве? И те же электроны могут оказаться струнами, чьи концы закреплены в семи пространственных измерениях, но свободно движутся в пределах трех остальных? Быть может, наша Вселенная — всего лишь одна из граней этого пространства? «И наша неспособность воспринимать все десятимерное великолепие пространства, — пишет на страницах журнала «Scientific American» итальянский физик Габриель Венециано, один из основоположников теории струн, — объясняется ограниченной подвижностью электронов и других частиц?»

Как подчеркивал B.C. Барашенков, «в это десятимерное пространство может быть вложено огромное число трехмерных миров. Не означает ли это, что где-то по соседству с нашей существует множество других “параллельных” вселенных и мы можем ждать не только радиосигналов с далеких звезд, но и гравитационных телеграмм из других измерений?»

Триада ортов X, Y, Z — эта ортогональная проекция, угадываемая в любом углу наших комнат и кабинетов, — мешала следовать данной логике. Окружающее нас пространство было трехмерным; оно знало лишь длину, ширину, высоту, да еще «перпендикулярно» всей действительности, из прошлого в будущее, текло время.

Если же довериться выводам Шварца и Грина, то сказочные чудеса будут подстерегать нас на каждом шагу: в запертом помещении станут сами собой исчезать или появляться предметы, содержимое кошелька неожиданно растворится в воздухе, чтобы отыскаться в кармане вашего соседа по вагону метро; закон сохранения энергии и импульса будет нарушаться на каждом шагу. Мыслимо ли такое?

Что ж, пришлось признать, что большая часть размерностей… бесконечно мала. Они никак не проявляются в окружающем нас мире и не играют, очевидно, в нем никакой роли. Они свернуты в крохотные клубочки величиной с саму струну и недоступны для измерения. Они таятся где-то в глубинах микромира — в этом причудливом мире, который, как кажется нам сейчас, еще менее понятен, чем астрономическая даль, эта россыпь галактических скоплений, уходящих в неизвестность. Значит, в любой точке четырехмерного пространства-времени скрывается подобный клубочек свернутых размерностей, которые, пусть и остаются невидимы, но вполне могут определять свойства элементарных частиц, например, их массу и электрический заряд.

Столь вольное обращение с пространственными измерениями было, впрочем, в традициях физики. В 1921 году польский исследователь Теодор Калуца попробовал описать электромагнитные силы… как результат искривления пространства в гипотетическом четвертом измерении. Его шведский коллега, Оскар Клейн, пытаясь приблизить к практике эту чисто математическую модель, придал четвертому измерению микроскопически малые размеры. По его расчетам, оно соответствовало постоянной Планка, то есть десяти в минус тридцать третьей степени сантиметра. Спустя десятилетия ученые вновь вернулись к такого рода математическим моделям. И даже заново описали историю нашей многомерной Вселенной.

По мнению Шварца и Грина, лишь вспышка Большого Взрыва высветила размерности, скрытые во Вселенной. Из их множества по какой-то странной причине выкристаллизовались всего четыре нормальные размерности. Все они — видимые и невидимые — несомненно, очерчивают одно: пределы нашего знания. За ними пребывает Ничто, не воспринимаемое нами никак и не постижимое никем и никогда.

Подобная гипотеза противоречила всем прежним воззрениям. Кроме того, проверить ее экспериментальным путем было нельзя. Согласно расчетам, длина струны составляет всего десять в минус тридцать третьей степени сантиметра, что опять же примерно соответствует постоянной Планка. Итак, струна в 100 000 000 000 000 000 000 (сто миллиардов миллиардов) раз меньше протона. Следующее сравнение поможет понять пропорции. Если бы удалось увеличить струну хотя бы до полусантиметра, то атом водорода достиг бы размеров Млечного Пути.

Согласно теории струн, сразу после Большого Взрыва десятимерное пространство свернулось в крохотный шар. Его диаметр был в 10^20 (десять в двадцатой степени) меньше диаметра атомного ядра. Затем четыре размерности стремительно вытянулись, образовав мир, в котором мы живем. Остальные шесть остались крохотными и незримыми. Можно сравнить размерности мироздания с десятью маленькими почками. Из четырех «почек» выросли привычные нам пространство и время; остальные так и не проклюнулись.

… Стоит передохнуть от абсурдных открытий и сделать теологический экскурс. В «Евангелии от Иоанна» сказано: «В начале было Слово». С фонетической точки зрения, слово состоит из гласных и согласных звуков, заставляющих по-разному вибрировать наш слуховой аппарат. Итак, эту знаменитую фразу — если обращаться с ней так же вольно, как Грин и Шварц с картиной мира, — можно истолковать в том смысле, что в начале всех начал была вибрация, породившая все мироздание. Отсюда легко перейти к новейшему научному убеждению: «В начале была Струна». Именно колебания струн породили весь зримый мир.

Теперь весь вопрос был в том, имеет ли эта умозрительная философия хоть что-то общее с действительностью. Теоретиков успокаивал пример Эйнштейна. В свое время он тоже отказался от привычных представлений о пространстве и времени и был прав. Возможно, так произойдет и с теорией струн.

В 1999 году в Потсдаме (Германия) состоялась международная конференция по теоретической физике, на которой четыре сотни ученых обсуждали единую формулу мироздания. На этой фотографии участники конференции; на переднем плане Стивен Хоукинг

Однако у многих ученых эта идея по-прежнему вызывала скепсис. Для них казалось неприемлемым решать сложную физическую проблему с помощью легкомысленных трюков. Знаменитый физик Ричард Фейнман, преподававший вместе с Шварцем в Калифорнийском технологическом, на каждом шагу посмеивался над своим «незадачливым» коллегой. Едва завидев его, Фейнман говорил: «Ну что, в каком измерении ты сегодня живешь?»

Ключевую роль в судьбе этой идеи сыграл небольшой симпозиум физиков, проводимый каждое лето в одном из курортных местечек в Скалистых горах. Здесь в 1984 году Грин и Шварц показали коллегам, что, соединяя гравитационную теорию с квантовой механикой, можно избавиться от пресловутых «бесконечных величин», если только взять за основу «теорию струн».

Постепенно многие физики перешли на их сторону. И все из-за мороки с гравитацией! За их лабильность их ждала награда: в «теории струн» неизбежно появлялась новая элементарная частица, которая обладала свойствами гравитона — особой,

не найденной пока частицы, якобы передающей действие гравитации. В отличие от некоторых других элементарных частиц, например, электрона, частица гравитации свободно перемещалась во всем десятимерном пространстве.

В последующие годы на основе «теории струн» возникло несколько разных концепций. Все они притязали на то, что абсолютно точно описывают мироздание. Какая из них верна? «Если одна из них описывает наш мир, то кто живет в остальных?» — так образно обрисовал эту проблему американский физик Эдвард Уиттен, один из крупнейших специалистов в области «теории струн».

Воистину судьбоносной для нее оказалась конференция физиков, проведенная в 1995 году в Лос-Анджелесе. Тот же Эдвард Уиттен предложил выход из тупиковой ситуации: так называемую «М-теорию».

Согласно ей, пространство изначально имеет одиннадцать размерностей. Его частными случаями являются все «открытые на кончике пера» десятимерные Вселенные. Внутри него скрываются многомерные мембраны — так называемые р-браны. Они обладают р-размерностью. Так, 0-брана — это некая точка в пространстве, 1-брана — это знакомая нам струна, а 2-брана — некая плоскость, называемая обычно мембраной… Подобным образом можно истолковать и браны более высоких размерностей. Так, стремительные колебания струн были заменены вибрациями мембран, напоминающих, как шутят физики, своего рода «мыльные пузыри», сплетенные из множества крохотных струн, причем, по предположению ряда теоретиков, некоторые частицы, например, гравитоны, не прикреплены к мембранам и свободно перемещаются по всему многомерному пространству.

Итак, наша Вселенная — одна из многих мембран, дрейфующих в этом пространстве. Иногда мембраны сталкиваются, и тогда в них происходит очередной Большой Взрыв. Потом они расходятся, ускоренно расширяются и сближаются вновь, чтобы столкнуться. Впрочем, это лишь гипотетическая модель.

Сама же теория струн, которая скоро отметит свое сорокалетие, по-прежнему далека от того, чтобы занять место на страницах школьных учебников. Образ вибрирующей струны или мембраны — как «основы основ» всех элементарных частиц — очень прост и понятен, но используемый математический аппарат слишком сложен. Как иронично замечают сами физики, он «уводит нас в джунгли различных способов компактификации (свертки) лишних измерений, топологических особенностей экстраразмерностей и прочих очень трудных и абстрактных проблем». Пока ученые не могут даже завершить детальное описание М-теории, ведь Уиттен лишь постулировал ее. Для ее описания понадобится большая часть известных математических методов, в том числе тех, которые долгое время считались совершенно бесполезными. Как иронично заметил Уиттен, «теория струн — это физика XXII века, случайно попавшая в XXI век».

В ожидании коллайдера

Окончательно правота «теории струн» может выясниться лишь в лаборатории. До тех пор, пока опытным путем не удастся хоть косвенно подтвердить эту теорию, она останется блестящей игрой ума.

Да, мы не можем строить ускорители длиной во всю Галактику, чтобы исследовать «музыку невидимых струн». Да, нам никогда не заглянуть в таинственный «черный ящик», где хранится опись мельчайших элементов природы. Однако уже в ближайшие годы можно начать проверку предсказательной способности этой теории. Так, она предполагает существование суперсимметричных частиц (согласно гипотезе, у каждой частицы есть свой двойник; значит, во Вселенной должно быть, по крайней мере, вдвое больше разновидностей частиц, чем известно исследователям). Итак, если фантомы, созданные теорией струн, преспокойно живут, значит, на теорию можно полагаться. Подлинная модель Вселенной потому и будет называться подлинной, что станет предсказывать еще неведомые феномены, как Периодическая таблица Менделеева прогнозировала свойства неоткрытых химических элементов.

В 2007 году в Европейском центре физики элементарных частиц вступит в строй новый коллайдер. При столкновении частиц на нем будет выделяться достаточно энергии, чтобы получить суперсимметричные элементарные частицы. Возможно, в ближайшие годы их удастся обнаружить. Тогда наконец ученые выберутся за пределы Стандартной модели мироздания.

Подобное открытие может прояснить структуру Вселенной. Согласно теории, самая легкая суперчастица должна быть стабильной. Значит, таинственная темная материя, возможно, состоит из таких частиц. Открытие Суперсимметрии придаст новый импульс поискам всемирной формулы мироздания.

В любом случае можно поверить в прозорливость Эдварда Уиттена, сказавшего, что в ближайшие полвека теория струн будет так же определять развитие физики, как в последние полвека его определяла квантовая теория.

В окрестностях Женевы ведется строительство Большого адронного коллайдера

Итак, теория струн, по большому счету, создана для того, чтобы сблизить гравитацию с тремя остальными фундаментальными взаимодействиями. Есть и другой подход — создание квантовой теории геометрии. В этом случае можно обойтись без конструирования дополнительных размерностей, чье существование мы пока не можем обнаружить. Зато появляются отдельные «атомы пространства».

«Пространство нельзя считать непрерывным, оно имеет структуру, напоминающую атомарную, — подчеркивает один из поборников этой теории, американский физик Ли Смолин. — В одном кубическом сантиметре, показывает несложный расчет, “атомов пространства” больше, чем кубических сантиметров в наблюдаемой нами Вселенной».

Однако и квантовая геометрия до сих пор не сформулирована окончательно. Можно лишь предположить, что М-теория, как и квантовая теория геометрии, являются лишь частными случаями некой обобщенной модели, описывающей все феномены мироздания. Если бы ее удалось создать, признался как-то британский физик Стивен Хоукинг, «это была бы формула Бога, формула, по которой Он сотворил мир».

Путь к единой формуле мироздания еще долог. Однако если вспомнить, какой путь проделала физика в XX веке — путь, увенчавшийся становлением квантовой механики и общей теории относительности, то можно предположить, что и XXI век станет временем торжества двух фундаментальных физических теорий — квантовой геометрии и обобщенной теории струн.

1.3. ЧТО ТАКОЕ ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ

Звезды, планеты и межпланетный газ составляют лишь малую часть всей массы Вселенной. Астрофизики до сих пор не знают, из чего состоит остальная часть материи. Понять ее природу предстоит в XXI веке.

Шапка-невидимка для целой Вселенной

Что такое материя? Ответ знаком со школьной скамьи. Материя — это «объективная реальность, которая… отображается нашими ощущениями, существуя независимо от них» (В.И. Ленин). Однако с недавних пор астрофизики наделяют большую часть материи совершенно противоположными свойствами. Эта материя и не видима нами, и не дана нам в ощущениях. Ее можно было бы назвать «абсолютным ничто», если бы она не оказывала такого сильного гравитационного воздействия на окружающий мир. Это — незримая «темная сила», правящая миром, следовало бы сказать, вспомнив фантастический фильм.

Окружающий мир долго казался нам удивительно знакомым. Его слагали камень и металл, воздух и вода. Там, за горизонтом, материальный мир продолжался. В спектрах далеких звезд ученые с умилением обнаруживали все те же химические элементы, что известны нам на Земле. Словно сосуд, наполненный до краев песчинками, Космос был наполнен смесью одних и тех же веществ. За видимым разнообразием скрывался конгломерат электронов, нейтронов, протонов и других знакомых частиц. Расчеты космологов показали позднее, что это не так. «Большая часть мироздания состоит из материи неизвестного нам происхождения — темной материи» — таково было общее мнение. Но и оно было перечеркнуто. Сейчас мы гораздо лучше понимаем, из чего состоит Вселенная. Этому «из чего» и посвящен наш рассказ.

Галактические скопления содержат мириады звезд

За последние годы мы свыклись с мыслью о том, что видимая материя — ее называют «барионной» — составляет меньшую часть Вселенной. Какими бы громадными ни казались нам звезды и галактики, они — песчинки, брошенные в океан тьмы. Все остальное — невидимый и неведомый мир, сказочное «то, не знаю что». Оно не искажает свет и не улавливает потоки частиц, не излучает электромагнитные волны и не отражает их. Безмерная шапка-невидимка накинута на весь окружающий Космос, и лишь россыпь звезд, разбросанных вокруг этого таинственного Нечто, выдает нам его очертания. Мы ощущаем неимоверную тяжесть, исходящую от него.

Это Нечто разрослось прямо на наших глазах. Первые сомнения в том, что все видимое нами и есть космический мир, зародились, когда ученые измерили скорость вращения спиральных галактик. По законам Кеплера, их центральная часть должна была вращаться быстрее периферийной. Это не подтвердилось. Очевидно, галактики были окружены массивными, но невидимыми нам скоплениями материи.

В восьмидесятые годы во Вселенной были обнаружены обширные скопления галактик. Они тоже не вписывались в привычную теорию. Так, в конце 1980-х годов на небе Северного полушария была открыта так называемая Великая стена — скопление галактик протяженностью 700 миллионов световых лет. Она напоминала полосу пены, взбитую на небосводе, и содержала тысячи галактик. Подобные структуры могли возникнуть вскоре после Большого Взрыва лишь потому, что в космосе гораздо больше материи, чем можем заметить мы. Иначе бы их не было по сей день! Очевидно, сгустки темной материи становились своего рода «центрами конденсации» при образовании галактик.

Астрономы придумывали самые разные теории, пытаясь понять природу темной материи. Недостающую массу мироздания пытались восполнить, суммируя «бурых карликов» — это несостоявшиеся звезды, крупные небесные тела, в недрах которых так и не началась термоядерная реакция, — а еще прибавляя к ним громады черных дыр и пучки нейтрино.

Однако точнейшие измерения космического фонового излучения, проведенные в 2001 году, показали, что темная материя не может быть «горячей», то есть не может состоять из нейтрино — частиц, движущихся почти со скоростью света. Нельзя ее трактовать и как совокупность массивных несветящихся объектов — «бурых карликов». Мы живем в занимательное время, подчеркивают физики, хотя общее количество темного вещества известно довольно точно, его по-прежнему невозможно идентифицировать.

Очевидно, темная материя состоит из не описанных Стандартной моделью и не открытых пока еще — небарионных — частиц, движущихся очень медленно. Эти долгоживущие частицы тяжелее нейтронов и протонов и взаимодействуют с ними посредством гравитации. Никакого иного влияния на обычное вещество они не оказывают; у них нет электрического заряда; они не взаимодействуют даже между собой. Подсчитано, что масса этих загадочных частиц должна превышать массу любой известной нам элементарной частицы. Им подобраны звучные названия: «аксионы», «нейтралино», WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles, «слабо взаимодействующие массивные частицы»). «Как океан объемлет шар земной», так видимый мир кругом объят темной материей.

В 2000 году группа исследователей, работавших на итальянском детекторе DAMA под Римом, уже заявляла, что им удалось, наконец, обнаружить некие массивные частицы, из которых, наверное, и состоит темная материя. Однако это заявление не подтвердилось.

Компьютерный анализ распределения темной материи, проделанный пару лет назад американским физиком Чанг-Пэй Ма, показал, что она не рассеяна во Вселенной беспорядочно. Она во многом ведет себя, как обычная материя. Она образует галактики разной протяженности, причем преобладают небольшие галактики. Словно тени, они движутся среди обычных галактик, незримо сопровождая их. В этих галактиках может существовать множество звезд, в недрах которых никогда не начнутся термоядерные реакции.

«В отличие от барионной материи, которая концентрируется к центру Галактики, образуя классический диск, — пишет на страницах журнала «Наука и жизнь» российский астроном Л. Ксанфомалити, — темная масса распределена более равномерно в гало, охватывающем Галактику гигантской сферой.

В этом смысле вокруг и внутри нашей звездной системы находится еще одна галактика».

Различные эксперименты, быть может, позволят прояснить природу темной материи. Так, в 2005 году астрофизики из Вюрцбургского университета, анализируя данные, собранные Комптоновской обсерваторией (в 1991 — 2000 годах она вела наблюдение за гамма-вспышками), обратили внимание на то, что преобладает гамма-излучение определенного уровня энергии. Но именно так должно распределяться гамма-излучение, если в его источнике происходит аннигиляция нейтралино. Что это, первый след Неведомого Невидимого?

* * *

Было время, когда ученые говорили, что «во Вселенной есть невидимое вещество», «немалая часть Вселенной сложена из неизвестной для нас материи», «большая ее часть», «90 процентов»… И вот — последний вывод: 95 процентов! Читатель, подобно автору, живущий в стандартной двухкомнатной квартире, легко поймет астрономов, если представит себе, что все в его обители вдруг растворилось в воздухе, и лишь какой-то клочок пространства, к примеру, любимый «обломовский» диван, он еще может разглядеть.

Окружающий мир долго казался нам удивительно знакомым. Его слагали камень и металл, воздух и вода. Там, за горизонтом, материальный мир продолжался… Внезапно мир распался. Теперь его составляли отдельные «чистые сущности» — стихии, не соединяемые друг с другом.

Очевидно, темная материя играла особую роль на ранней стадии существования Вселенной, когда она образовывала первые сгустки, вокруг которых скапливалась обычная, видимая нами материя. Со временем эти сгустки превратились в галактики и галактические скопления.

Их расположение очень причудливо. Галактики напоминают бусины, нанизанные на нитки. Между ними зияют огромные пустоты. Мироздание, как кто-то остроумно заметил, похоже на мириаду мыльных пузырей, улетающих вдаль.

Существование темной материи подтверждают не только выкладки теоретиков, но и результаты астрономических наблюдений. В последние десять лет с помощью Космического телескопа имени Хаббла не раз удавалось наблюдать близ галактических скоплений огромные светящиеся дуги, арки или круги. Ведь масса этих скоплений так велика, что отклоняет свет, излучаемый лежащими за ними звездными системами. Астрономы говорят о так называемых «гравитационных линзах». Как показали вычисления, масса этих «линз» должна быть раз в 60 больше суммарной массы звезд, образующих подобные скопления. Таким образом, эти «линзы», предположительно, состоят в основном из темной материи.

Открытие темной энергии

Еще в 1917 году, описывая Вселенную, Альберт Эйнштейн ввел в формулу «космологическую константу» — энергию, свойственную пространству как таковому. В то время ученые были убеждены в статичности Вселенной. Без этой же константы Вселенная неминуемо расширялась или сжималась. Константа уравновешивала действие гравитационных сил, но ее существование удалось доказать лишь в 1998 году.

В конце XX века ученым пришлось вспомнить о самоуправстве Эйнштейна, в котором сам ученый впоследствии раскаивался, называя изобретенную им константу «величайшей глупостью». Теперь в научных кругах утвердилась уверенность в том, что существует некая «энергия», определяющая судьбу Вселенной, ее ускоренное расширение. Неизвестный вид энергии заполняет все пространство — «словно легкий туман», говорят физики, -~ и вызывает взаимное отталкивание материи. Эта энергия, своего рода «антигравитация», соответствует «космологической константе» из уравнений Эйнштейна. Правда, величина ее все-таки не постоянна, однако это не умаляет «последнего триумфа Эйнштейна», как выразился немецкий физик Гюнтер Хазингер, лауреат премии имени Лейбница за 2005 год.

Впрочем, природа этой энергии остается во многом загадочной; она не может быть объяснена с позиций Стандартной модели физики, поэтому ее и назвали «темной энергией». Это определение дал ей в 1998 году Майкл Тернер, астрофизик из Чикагского университета.

«Обнаруженная темная энергия оказалась распределенной в пространстве на удивление однородно, — пишет на страницах журнала «Вокруг света» физик Сергей Рубин, — но если бы эта энергия была заключена в каких-то неведомых частицах, то гравитационное взаимодействие заставило бы их собраться в грандиозные конгломераты, подобные галактикам. Следовательно, энергия спрятана в пространстве-вакууме». Вселенная в основном наполнена ей. Планеты, звезды, галактики — это редкие островки, затерянные посреди моря, моря «темной энергии».

Общая масса этого вида материи должна быть невероятно велика, но, поскольку темная энергия разлита по всему мирозданию, ее плотность, как показывают расчеты, не превышает четырех электронвольт на кубический миллиметр. Для сравнения: масса покоя одного электрона равна 511 тысячам электронвольт.

Открыли эту самую великую и неприметную стихию сразу двумя способами: наблюдая за отдаленными вспышками сверхновых звезд и исследуя космическое фоновое излучение.

Светимость сверхновых звезд типа 1а (это белые карлики с массой до 1,4 массы Солнца, сжавшиеся до размеров Земли) всегда одинакова. Лишь по мере удаления от них видимая яркость их ослабевает. Однако далекие сверхновые звезды светят слабее, чем требует теория. Наблюдения за ними позволили сделать вывод, что Вселенная расширяется все быстрее, а значит, эти сверхновые звезды находятся от нас дальше, чем предсказывали теоретики.

Окончательно сомнения развеяло открытие американского астронома Адама Раиса и его коллег из Space Telescope Science Institute. Исследуя фотоснимки, сделанные Космическим телескопом имени Хаббла, Райе обнаружил самую далекую из известных нам сверхновых звезд: SN 1997ff. Расстояние до нее — 10 миллиардов световых лет. Ее светимость точь-в-точь такова, как того требует теория «расширяющейся Вселенной», но иная, нежели допускают гипотезы скептиков.

В ту отдаленную эпоху Вселенная расширялась медленнее, чем теперь. Силы гравитации сдерживали бег видимой материи. «Судя по поведению сверхновой SN 1997ff, наша Вселенная напоминает обычного автомобилиста: она то тормозит, увидев впереди красный свет, то залихватски мчится, заметив зеленый», — поясняет Райе. Роль светофора поочередно выполняли гравитация и антигравитация. Около пяти миллиардов лет назад последняя — то бишь темная энергия — победила. С тех пор Вселенная расширяется все быстрее. «Результаты астрономических наблюдений, — иронизировал на страницах журнала «Знание — сила» B.C. Барашенков, — убеждают в том, что наш мир катится в будущее с разгоном, как санки с крутой горки!»

Впрочем, это исследование не позволило точно определить содержание темной энергии во Вселенной, хотя и стало ясно, что она преобладает над остальными формами материи. Теперь судьба Вселенной всецело зависит от темной энергии.

…Параллельно этой работе шли исследования фонового космического излучения. Телескопы «Бумеранг» и «Максима», установленные на аэростатах, доказали, что Вселенная имеет плоскую форму. Телескоп DASI («Degree Angular Scale Interferometer»), размещенный в Антарктиде сотрудниками Чикагского университета и Калифорнийского технологического института, не только подтвердил плоскую форму Вселенной, но и позволил в 2001 году оценить содержание в ней темной энергии.

По результатам наблюдений, астрофизики создали новую модель Вселенной — так называемую «Concordance Model» («космическое согласие»). Согласно ей, Вселенная состоит на 70 процентов из темной энергии, на 25 процентов — из темной материи и 5 процентов — из обычной материи. Измерения микроволнового излучения, проделанные в 2001 году американским зондом MAP, подтвердили эти выводы.

Итак, две трети мироздания состоят из темной энергии. Вселенная словно охвачена незримым огнем. Он медленно разгорался, но теперь пылает вовсю. В его темном пламени крупицами пепла разлетаются звезды и галактики. Они летят все дальше, дальше, отодвигая границы космоса. Как описать этот «пожар» на языке физических формул? Ведь они придуманы давно, когда Вселенная представлялась теоретикам иной.

«Мы не понимаем сущности темной энергии, мы не знаем, о чем идет речь, — признает Гюнтер Хазингер. — Ситуация с темной энергией напоминает ту, что сложилась в физике сто лет назад, когда все искали таинственный эфир, потом появился Альберт Эйнштейн и создал совершенно новую физику».

Лишь в самом существовании темной энергии сейчас никто не сомневается. В этом убеждают самые разные феномены, наблюдаемые во Вселенной: поведение рентгеновского газа, вспышки сверхновых звезд, фоновое излучение.

Когда законы физики запрещают пользоваться компьютером

«Мы живем в странной Вселенной, — заявил Майкл Тернер. — Кто ее звал, эту темную энергию?» Она словно «кость, застрявшая в нашем горле», вторил ему нобелевский лауреат

Стивен Уайнберг. Вина этой непрошеной незнакомки в том, что она не укладывается в традиционные теории физики. Она пришла последней на пир науки. Ее здесь явно не ждали. Все эти теории созданы без нее.

Конечно, используя основные модели физики, можно найти место для темной энергии, но в одной модели она не уместится и в полцарства, в другой — ей с избытком хватит наперстка. Судите сами.

Согласно квантовой теории, вакуум никогда не бывает пустым. В нем непрестанно рождаются и исчезают частицы. По словам B.C. Барашенкова, «вполне возможно, что наш мир — что-то вроде заполняющего все пространство кипящего и застывающего в различных формах океана вакуумной пены и жидкости».

Многие ученые полагают, что энергия вакуума и есть темная энергия. «Но когда теоретики, — пишет Адам Райе, — попытались вычислить плотность энергии, связанной с квантовым вакуумом, то получили значение на 120 порядков выше необходимого (по другим подсчетам, на 55 порядков. — А.В.)».

«Пока неизвестно, чем объясняется такой чудовищный разрыв между теоретическими и опытными данными, — отмечает американский физик Лоренс Кросс. — Это самая сверхъестественная и потому самая захватывающая проблема физики». «Никогда прежде за всю историю физики выводы теории и данные наблюдений не разнились так резко», — подчеркивает Стивен Уайнберг.

В данном случае подводит теория. Если бы она была права и антигравитация в мире, окружающем нас, была бы так велика, то я ни за что бы не успел дотянуться до клавиши компьютера, собираясь писать эту фразу, ибо за долю секунды, разделившую замысел и исполнение, пространство так стремительно расширилось бы, что я, пожалуй, уже ничего бы не нашел под руками. Да и существовал бы тогда я? Привычный мне мир непременно исчез бы, разлетелся, словно взрываясь и взрываясь каждую секунду.

Итак, научная теория, давно подтвердившая свою правоту, соприкоснувшись с темной энергией, тут же невероятно зашкалила. Как приравнять то, что неощутимее электрона, и то, что мощнее любой стихии? Где истинный портрет нашей незнакомки? Как доктор Лемюэль Гулливер, она чужеродна любой теории, в чье царство попадает, становясь то великаном, то лилипутом. Научный «гардероб» явно не рассчитан на эту запоздавшую гостью. Здесь все скроено и сшито без нее; ей все здесь не по размеру.

И как получилось, что наша незнакомка «проспала» сотворение мира! Это тоже смущает ученых. В первые миллиарды лет динамику становления Вселенной определяли две стихии: барионная и темная материя. «Почему антигравитационное действие темной энергии проявилось лишь в то время, когда стали возникать галактики?» — задался вопросом американский астрофизик Марио Ливио.

Оба эти вопроса — «Почему так поздно?» и «Где истинный портрет?» — неминуемо подводят нас к третьему, главнейшему вопросу: «Кто она?» Каково происхождение темной энергии? Миновать эти вопросы нельзя. Ведь невозможно описать фундаментальные свойства времени, пространства, материи и энергии, игнорируя основной компонент Вселенной.

Темную энергию нельзя уловить, ее не воссоздать на современных ускорителях, но именно «она таит ключ к пониманию нашего мироздания, — говорит Майкл Тернер. — Пусть мы не знаем пока, что такое темная энергия, мы убеждены в том, что, изучая ее, поймем, каким образом на ранней стадии Вселенной были взаимосвязаны фундаментальные силы и элементарные частицы. Путь к этому пониманию лежит через телескопы, а не через ускорители». Пока же физики и астрономы, пытаясь объяснить природу темной энергии, буквально блуждают в потемках.

То, не знаю что: отражения отражений

Итак, в рамках общей теории относительности можно истолковать темную энергию как антигравитацию. В квантовой теории она готова предстать в обличье вакуумной энергии. Возможно, гравитационное действие почти равно антигравитационному, и потому плотность вакуумной энергии равна микроскопической величине.

Есть и другие объяснения.

Американский космолог, выпускник Харьковского университета, Александр Виленкин предлагает свою гипотезу. Быть может, нет никакой случайности в том, что плотность материи во Вселенной и космологическая константа, то есть темная энергия, — это величины одного порядка. Ведь если бы было иначе, не могли бы возникнуть галактики и где-то в глубине одной из них — по крайней мере, одной из них — не зародилась бы жизнь.

Исследователь темной энергии, Пол Стейнхардт

Эта гипотеза побуждает вспомнить «антропный принцип»: мир устроен так гармонично, и все его части так ладно пригнаны друг к другу, что у этого мира не может не быть Творца. В таком случае Бог проделал поистине ювелирную работу, с необычайной точностью подбирая естественные константы. Стоит незначительно изменить любую из них, и Вселенная может превратиться в непригодную для обитания среду.

Чтобы избежать подобного объяснения, продолжает Виленкин, можно предположить следующее: космологическая константа в разных частях Космоса принимает различные значения. Только в некоторых районах Вселенной — там, где существуют галактики, — эта константа приняла значение, при котором могла зародиться жизнь. Стало быть, темная энергия неравномерно распределена в пространстве? Если это так, то незачем уверовать в «чудесный случай», «Божественный промысел» и «ювелирную точность», породившие наш обжитой мир.

В 1998 году американские физики Пол Стейнхардт, Ричард Колдуэлл и Рауль Дэйв предположили, что за темной энергией скрывается неизвестное пока квантовое поле, не описываемое Стандартной моделью физики. Оно пронизывает все пространство и вызывает непрестанное расширение Вселенной. «Оно мало напоминает электрическое или магнитное поле и действует как антигравитационная сила». Стейнхардт и коллеги назвали его «квинтэссенцией», вспомнив пятую основу мироздания, придуманную Аристотелем в дополнение к четырем известным грекам стихиям — воздуху, огню, земле и воде: по Аристотелю, «из нее состоят эфирные тела».

В гипотезе Стейнхардта, Колдуэлла и Дэйва, темная энергия ведет себя, почти как в гипотезе Виленкина. Только не в пространстве она неравномерно распределена, а во времени. В момент возникновения Вселенной плотность темной энергии, в самом деле, была в 10^120 раз выше, чем теперь. Эта идея примиряет разные научные теории, ведущие спор о «незнакомке в чреде космических стихий». Приняв ее, можно не удивляться: «Почему так поздно?»

«Пытаясь объяснить, почему в мироздании содержится такое-то количество темной энергии, мы вынуждены предположить, что и в момент его возникновения квинтэссенция равнялась строго определенной величине, а это попахивает подтасовкой, — рассуждает Стейнхардт. — Другое дело, если она меняется, взаимодействуя с остальной материей. Тогда ее концентрация естественным образом может достичь своего нынешнего значения».

Некоторые гипотезы звучат еще радикальнее. Израильский физик М. Мильгром и его нидерландский коллега Б. Сандерс вообще сомневаются в законе всемирного тяготения. Они предложили «модифицированную ньютоновскую динамику», и надо думать, что желающие «подправить старика Ньютона» не переведутся ни на Западе, ни у нас. Известный британский астрофизик Мартин Рис так оценил их усилия: «К гипотезе Мильгрома можно будет обратиться лишь в том случае, если все поиски темной энергии окажутся бесплодными и все иные возможности будут исключены».

Португальский физик Жоао Магуэхо из лондонского Имперского колледжа ради новой любимицы физиков готов был поступиться еще одной вековечной догмой. Он предположил, что на начальной стадии Вселенной скорость света была в миллиард раз выше, чем теперь. По мере расширения и остывания Вселенной скорость света спадала, а когда температура Вселенной достигла некоего критического значения, произошел «фазовый переход» — что-то вроде превращения воды в лед: скорость света «застыла» на нынешнем уровне. В таком случае наблюдения за сверхновыми звездами можно истолковать иначе. Однако упомянутые уже исследования космического фонового излучения, проведенные в 2001 году, опровергли эту гипотезу.

По мнению Энн Нельсон, Дэвида Каплана и Нила Уайнера из Вашингтонского университета, за темной энергией скрывается новый, неизвестный прежде тип элементарных частиц — акселероны (от английского acceleration, «ускорение»). Они взаимодействуют лишь с нейтрино и ни с какими другими элементарными частицами. Взаимное отталкивание акселеронов и нейтрино, мчащихся почти со световой скоростью и практически не реагирующих с обычным веществом, вызывает ускоренное расширение Вселенной. В результате термоядерных

реакций, протекающих в недрах звезд, количество нейтрино все растет, и Вселенная все увеличивается. Однако чем дальше будут разлетаться нейтрино, тем медленнее будет расширяться Вселенная.

Наконец, по мнению грузинского физика Георгия Двали из Нью-Йоркского университета, за темной энергией скрываются… недоступные нам размерности пространства. Так темная энергия соединяется с «теорией струн».

Согласно ей, многие свойства частиц легко объяснимы, если допустить, что мир состоит из незримо тонких, вибрирующих нитей. От характера колебаний зависит облик частиц — их масса, заряд, спин.

Георгий Двали развивает эту теорию, и, хотя в его изложении она напоминает рассуждения уфолога, разве что там «не барражируют НЛО с пришельцами и не пролетают ангелы и привидения», она основана на строгом математическом расчете. Итак, возможно, мы все-таки способны проникнуть в мир, по «теории струн» недоступный нам, и можем даже контактировать с ним. Мы обязаны этим гравитации. Она — единственная сила, которой дано преодолеть границы размерностей и воздействовать на микроскопические миры и наоборот. Дополнительные измерения ослабляют тяготение, ведь часть гипотетических «частиц гравитации» ускользает в другие измерения, а потому сила взаимного притяжения галактик ослабевает и космос стремительно расширяется. Наблюдается «утечка гравитации».

Возможно, по этой причине сила гравитации гораздо слабее трех других фундаментальных взаимодействий. Опытным путем было установлено, что закон всемирного тяготения действует, по-видимому, и на расстояниях порядка одной стомиллионной доли миллиметра. К такому выводу пришли исследователи из Индианаполиса, поставившие в 2005 году эксперимент с чрезвычайно чувствительным торсионным маятником. В этом опыте не было обнаружено никаких отклонений, вызванных существованием дополнительных размерностей. В противном случае сила притяжения заметно увеличилась бы. Очевидно, гипотетические размерности свернуты еще компактнее.

По расчетам Георгия Двали и его американских коллег Андрея Грузинова и Маттиаса Залдариаги, «утечка гравитации», могла бы вызвать медленную прецессию орбиты Луны. Пока Луна делает один оборот вокруг Земли, точка ее наибольшего сближения с нашей планетой должна смещаться примерно на полмиллиметра. Однако проверить правильность этой гипотезы пока нельзя, ведь погрешность лазерного дальномера составляет сейчас примерно один сантиметр. Впрочем, сама возможность постановки такого эксперимента радует, отмечает Георгий Двали, ведь «долгое время считалось, что теория струн касается только чрезвычайно малых объектов, и никакой эксперимент не может подтвердить или опровергнуть ее».

Но, может быть, уже в первые десятилетия XXI века удастся доказать обратное, а заодно и подтвердить, пишет Георгий Двали, что «таинственная темная энергия порождена теми силами гравитации, что проникают из видимого мира в скрытые от нас измерения. Там, в этих недоступных нам мирах, наши звезды и галактики, в свою очередь, кажутся чем-то вроде темной энергии». Круг замкнулся, соединив реальность с отражением.

Так, взявшись исследовать открытую недавно темную энергию и начав путешествие там, где о ней еще ничего не знали, мы неожиданно очутились там, где о ней уже ничего не хотят знать. Что ж, остановимся и соберемся с силами для новых странствий по темной стороне Вселенной. В путеводителях недостатка не будет. В ближайшие годы появится немало теорий, описывающих природу этого невидимого и неведомого мира, сказочного «того, не знаю что». И, может быть, загадочный мир темной энергии внезапно исчезнет как морок, растает словно дым. Во всяком случае, Адам Райе и Майкл Тернер, авторитетные исследователи этого мира, не отрицают такой возможности. В их статье, опубликованной на страницах «Scientific American», есть и такие строки: «Не исключено, впрочем, что темной энергии вообще нет и нужно пересмотреть теорию гравитации Эйнштейна».

Пока же, по сообщению журнала «В мире науки», министерство энергетики США и НАСА готовят совместный проект — «Объединенная миссия по изучению темной энергии», или сокращенно JDEM. Ученые надеются, что проект стартует в начале 2010-х годов.

1.4. РАЗГАДЫВАЯ КОД ДИРАКА

В бестселлере Дэна Брауна «Ангелы и демоны» заговорщики планируют стереть с лица земли Ватикан. Для этого им нужно антивещество. Выдумка, конечно? Но впечатление обманывает: исследователи открывают все новые способы применения антивещества; о нем мечтают и космонавты, и медики, и, конечно, военные.

События приняли дурной оборот. В швейцарской лаборатории убит физик-ядерщик. На его груди выгравирован таинственный символ «иллюминатов» — знак секты, что веками борется против церкви и христианской веры. Члены секты затевают неслыханное: они хотят взорвать Ватикан, использовав необычное средство — бомбу из антивещества, похищенного из CERN.

Такова канва романа Дэна Брауна — пока не такого известного, как «Код да Винчи», но, может быть, и более правдивого? Так неужели можно создать оружие из антивещества, оружие, что будет страшнее современных бомб, способных стереть с лица Земли целые города?

Вот и впрямь, в мирной Швейцарии, в расположенных здесь научных лабораториях, ведется изготовление антивещества — самого взрывоопасного вещества во Вселенной. Одна миллионная доля его грамма эквивалентна 38 килограммам тротила, ну а грамма хватит, чтобы произошел взрыв такой силы, что взрыв какой-нибудь атомной бомбы (помните Хиросиму, Нагасаки?) покажется пустяком, легким хлопком перед этой темной силой, бесследно стирающей мир, готовой сравнять его с пустой, безжизненной Вечностью.

Впрочем, пока еще рано говорить об арсеналах оружия неслыханной разрушительной силы. В Европейском центре физики элементарных частиц производят антивещество в таких крохотных количествах, что это не несет угрозы человечеству. Пока еще.

Однако, если ученым удастся нарастить производство антивещества, можно задуматься и об его использовании. Что тогда?

Позитивные адские видения

Конечно, антивещество интересует не только практиков, готовых взорвать чужие города, клерикальные святыни и — «о, да… весь этот шар земной» (У. Шекспир, пер. Б.Л. Пастернака), — но и теоретиков, стремящихся понять, что происходило в первые мгновения после Большого Взрыва. В эти мгновения весь — такой еще крохотный! — Космос был наполнен не только привычным нам веществом, но и его экзотическим «негативным двойником», явившимся к нам сперва из теоретических экскурсов, фантастически открытым на кончике досужего, фантазирующего пера.

Ему, антивеществу, почти 14 миллиардов лет, сколько и нашей Вселенной. И ему, антивеществу, всего каких-то сто лет. Почти ровно столько оно одиноко возникает в научных моделях, поверочных расчетах, смелых гипотезах, странных экспериментах. Сто лет одиноко — на короткие мгновения — рождается в совершенно чуждом ему мире, — мире, где все пяди пространства вплоть до незримых планковских размерностей заполнены привычным нам веществом, темным веществом (темной материей), но никак не антивеществом — тем, что, подобно адским видениям, исчезает при первом соприкосновении с явью.

Британский физик Поль Дирак

Итак, идея антивещества родилась в головах физиков почти сто лет назад, в конце двадцатых годов XX века. Творцом ее стал британский физик Поль Дирак.

То время было триумфом физики. Все мироздание — от Макрокосма до Микрокосма — было заново исчислено и описано двумя новомодными теориями — общей теорией относительности Альберта Эйнштейна и квантовой теорией.

Немедленно возникло желание объединить две крайности физической науки, «свести к единому знаменателю» атомы и планеты. Этим, в частности, занимался Дирак. Однако из формул, выведенных им, явствовало нечто странное. Наряду с электронами, в этих формулах получали право на жизнь и частицы, точь-в-точь похожие на них, но заряженные положительно, — неслыханная новация для классической физики. С другой стороны, в математическом решении, предложенном Дираком, не было видно изъянов, а весь многовековой опыт приучил ученых к мысли о том, что математика — впрямь «царица наук». Любые предсказания, справедливые с математической точки зрения, неминуемо сбывались — находили свое воплощение в Природе. Что сказано на языке цифр, то не может быть неправдой!

Через несколько лет, второго августа 1932 года, в одном из экспериментов «антиэлектрон» был, действительно, обнаружен. За свой положительный — позитивный — заряд он был удостоен имени «позитрон». В 1955 году были примечены и «антипротоны». Теперь известно, что у всех элементарных частиц есть свои антиподы — античастицы. Знаменитый физик Вернер Гейзенберг назвал открытие антивещества «самым неожиданным открытием XX века».

Так приотворилась дверца в неведомый мир, с которым мы прежде не соприкасались. Ведь любой контакт с ним гибелен. При встрече частиц и античастиц они аннигилируют, уничтожаются. Как пошутил немецкий астроном Рудольф Киппенхан, если человек влюбится в существо из антивещества, пусть их любовь останется платонической, иначе беды не миновать. Что родится от такого союза? Лишь сноп лучей.

Борьба пуруши с пракрити

Когда в 1933 году Поль Дирак (тогда еще тридцатиоднолетний!) получал Нобелевскую премию, он произнес речь, в которой обмолвился, что Земля по случайности состоит из вещества, а не из антивещества. «Возможно, — фантазировал он, — с некоторыми небесными телами все обстоит как раз наоборот». Иными словами, в представлении Дирака, где-то в неизведанной космической дали свершали свой бег антипланеты, обращаясь вокруг антизвезд. По этим антипланетам разгуливали наши зеркальные двойники, антилюди. В своих антигосударствах, шутили записные юмористы от физики, они отстаивали свои антиправа, боролись за свое антидостоинство и увлекались новейшими идеями в области антинауки.

Что же подвигло британского ученого на такой смелый вывод? Ее величество Симметрия, пронизывающая все мироздание от Макрокосма до Микрокосма. С незапамятных времен философы всех народов почитают это «диво дивное» — симметрию, являющую всякой сущности ее отражение, всякому естеству — его противоположность. Даже в индуистских Ведах, древнейшем памятнике культуры индоевропейцев, заходит речь о таинственном равновесии субстанций, слагающих мироздание, — пракрити (веществе) и пуруше (своего рода антивеществе).

В начале 1960-х годов эта всепроникающая Симметрия лежала в основе современной физики, описывавшей акт сотворения Вселенной — Большой Взрыв. В это мгновение, когда Ничто превратилось в Нечто, родился в высшей степени симметричный объект. Вещества в нем было столько же, сколько и антивещества.

Английский физик Поль Дирак (вверху) предсказал существование антивещества, а его американский коллега Карл Андерсон обнаружил в космическом излучении позитрон, то есть положительно заряженный электрон

Однако эта же модель немедленно полагала предел мирозданию. Частицы встречались с античастицами, вещество с антивеществом — и аннигилировали, аннигилировали… Лишь гамма-вспышки проносились по вмиг опустевшему Космосу.

Итак, едва родилась подобная абсолютно симметричная модель мироздания, на нее не могли не обрушиться вопросы, вспыхивавшие как молнии… как молнии, порождаемые аннигиляцией.

Почему же в первые микросекунды после Большого Взрыва все частицы не уничтожились, встретившись со своими античастицами? Почему существует этот — такой реальный, такой зримый — мир, сложенный из элементарных частиц? Где затерялись их двойники, грозившие, о да… всему этому шару земному?

Божественный план с визой от академика Сахарова

Однако в нашей Вселенной изначально был изъян. По какой-то причине Великая Симметрия, рождающая и стирающая миры, как мимолетные облачка, нарушилась. Законы природы для частиц и античастиц стали разниться. Количество вещества несколько превысило запасы антивещества. И после вселенского фейерверка, выжегшего, возможно, почти все антивещество, остался результат нарушения Симметрии — звезды, галактики, мы.

По общепринятому теперь сценарию (его творцом является великий «антиученый» Советского Союза, человек, несовместимый со сложившейся к 1970-м годам в СССР общественной системой, как несовместимы, к примеру, протоны и антипротоны, А.Д. Сахаров), всего через миллионную долю секунды после Большого Взрыва почти все вещество в нашем мироздании (99,99999999 процента), аннигилировало, соприкоснувшись с антивеществом. История сотворения Вселенной началась с истории ее разрушения.

Этот космический «судный миг», этот «праздник уничтожения», пережили, по некоторым оценкам, всего по одной элементарной частице из каждых 30 миллиардов. Все это — незримые семена, из которых пророс наш — такой необъятный — мир. Из этой горстки частиц соткана даль мироздания с ее звездами, планетами и гигантскими галактическими скоплениями. Из крох, уцелевших в Микрокосме, возведен величественный Макрокосм.

Итак, мы обязаны своим существованием нарушению симметрии, этому дефекту законов природы? В Божественный план, по которому создавался космос, изначально вкралась ошибка? Мир должен быть рожден, как рождаются в вакууме виртуальные пары частиц и античастиц, — рождаются, чтобы сразу исчезнуть? Здесь это правило не сработало, и вакуум потеснен нагромождением масс, простертым до горизонта и далее?

Но если наш мир обязан своим существованием асимметрии, то где именно она вкралась в скрижали законов природы? Почему череда частиц оказалась протяженнее когорты античастиц? Почему одних много, других мало?

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи CERN не так давно сравнили массу протонов и антипротонов — частиц, которые не существуют со времен Большого Взрыва. По всем физическим законам, масса тех и других должна быть одинакова. В противном случае пришлось бы говорить о нарушении Стандартной модели физики.

В самом деле, массы протонов и антипротонов совпали, по крайней мере, вплоть до десятого знака после запятой. Итак, симметрия соблюдена? Предположительно. Исследования будут продолжены в ближайшие годы. Пошатнут ли они привычную теорию? Поколеблют ли полувековой фундамент физики?

Другой любопытный эксперимент, длившийся несколько лет (1999 — 2004), был проведен в США, на Стэнфордском ускорителе. Здесь удалось доказать, что при распаде В-мезонов и их античастиц, анти-В-мезонов, действительно, нарушается симметрия.

В США, на Стэнфордском ускорителе, в течение нескольких лет исследовали процесс распада В-мезонов

В общей сложности ученые наблюдали 200 миллионов случаев распада мезонов. В 910 случаях В-мезоны распадались на каон и пион, а вот анти-В-мезоны распадались подобным образом лишь 696 раз. Если бы вещество и антивещество были абсолютно симметричны, то показатели распада частиц и античастиц были бы примерно одинаковы.

Возьмите в Космос «кусочек сахара»!

Для экспериментов нужно антивещество. По оценке НАСА, стоимость одной миллиардной доли его грамма достигает сейчас примерно шести миллиардов долларов. Получить наяву эти призрачные частицы, не способные прижиться в Космосе, можно лишь с помощью гигантских ускорителей, разгоняя до невероятных скоростей и сталкивая друг с другом частицы нормального вещества.

Производство антивещества пока в высшей степени не эффективно. Сперва нужно затратить огромное количество энергии, чтобы затем — когда-нибудь — использовать энергию, таящуюся в антивеществе.

Да и много ли ее «таится» в современных лабораториях? Сейчас в магнитных ловушках крупнейших ускорителей мира можно удержать до миллиона античастиц. Этого достаточно для научных целей, но никак не для нужд военного ведомства или атак вымышленных террористов. И вообще, нельзя используемыми ныне методами накопить более ста миллиардов антипротонов — уж слишком велики силы отталкивания их и электронов.

Чтобы наладить производство антивещества, нужно накапливать не антипротоны, а антиатомы — электрически нейтральные образования. Перспективнее всего, говорят физики, наладить производство антиводорода, поскольку мы располагаем запасами водорода почти в неограниченном количестве.

В лабораторных экспериментах ученым уже удавалось изготавливать атомы антиводорода, в которых вокруг отрицательно заряженного ядра обращается позитрон. Однако они возникают всего на 30 миллиардных долей секунды и думать об их конденсации в виде капель или кристаллов пока рановато.

Впрочем, когда-то, в канун Второй мировой войны, и обогащенный уран был едва ли не такой же экзотикой, как в наши дни антивещество. Тогда представлялось невозможным наладить производство одной тонны обогащенного урана. Сейчас накоплены огромные его количества.

И ведь как хорошо было бы, мечтают многие ученые, иметь под рукой запасы антивещества! Использовать его могли бы медики для борьбы с раковыми опухолями, что гораздо эффективнее современной радиотерапии. Частицы (раковые клетки) и античастицы (антипротоны) уничтожались бы, опухоль растаивала бы, как снег под весенними лучами солнца. В то же время антипротоны, в отличие от рентгеновских лучей, не повреждали бы здоровую ткань.

Схема магнитной ловушки, в которой можно накапливать антивещество

После эксперимента на ускорителе: возможно, здесь оставили свой след и античастицы

Другие возможные способы применения антивещества связаны с тем, что оно аккумулирует невероятную энергию в крохотном объеме пространства.

Так, космонавты могли бы получить в свое распоряжение самый эффективный двигатель за всю историю техники. Космический корабль, оборудованный им, разгонялся бы до скорости 100 тысяч километров в секунду, в то время как современные ракеты — лишь до 5 километров в секунду. Для вывода на околоземную орбиту корабля, весящего сто тонн, хватило бы количества энергии, скрытого в брикете антивещества размером с кусочек сахара. Вместо громадных топливных баков — брикеты весом в несколько граммов.

По расчетам американской фирмы «Hbar Technologies», финансируемой НАСА, было бы достаточно семнадцати граммов антивещества, чтобы автоматический зонд долетел за сорок лет до звезды Альфа Центавра, то есть преодолел расстояние в 4,3 световых года.

Для полета к соседним звездам пригодилась бы ракета, работающая на антивеществе

Как отмечает Кеннет Эдвардс, руководитель отдела Revolutionary Munitions («революционного вооружения»), созданного при ВВС США, потребуется примерно полтора десятилетия и около двух миллиардов долларов, чтобы создать прототип двигателя, работающего на антивеществе. Для хранения такого взрывоопасного топлива, как антиводород, его нужно охладить почти до абсолютного нуля. Тогда тепловое движение антиатомов практически прекратится, и они перестанут вступать в реакцию с частицами обычного вещества.

На основе антиводорода можно создать и чрезвычайно разрушительное оружие. Его мощь превысит мощь атомных бомб, — и в то же время на территории, где его применили, не будет радиоактивного заражения.

Неслучайно военное ведомство США в последнее время наложило запрет на публикацию материалов об исследованиях в области антивещества. Помнится, что когда-то, незадолго до создания атомной бомбы, из открытой печати исчезли упоминания о работах в области исследования урана.

Инь и Ян тунгусского неба

Исследования антивещества продолжаются. Между тем космологи порой говорят о том, что, может быть, где-то в отдаленной области Космоса можно обнаружить огромные скопления антивещества, возникшего сразу после Большого Взрыва. Что если оно не полностью уничтожилось в первые доли секунды космического творения? Что если антивещество в нашей части Космоса столь же редко, как где-то на далекой окраине Вселенной редко вещество? И все мироздание состоит, на самом деле, как из «инь» и «ян», как из «положительного» и «отрицательного», — из двух несходных, несовместимых сущностей — нашего вещественного и далекого антивещественного, вещества и антивещества?

Можно предаться фантазиям и вообразить, что где-то в космической дали, на своих антипланетах, живут и антилюди. Ведь антивещество, очевидно, так же может образовывать крупные структуры, как обычное вещество. Вступая в химические реакции, антиводород и антикислород образуют антиводу, антиуглерод и антиводород — органические антисоединения. Антиатомы излучают свет, когда позитроны переходят с одной орбиты на другую, но свет этот состоит из антифотонов. Мы могли бы наблюдать звездные системы из антивещества с помощью телескопа, но не догадались бы об их «инаковости», ведь свет, приходящий от них, ничем не отличался бы от света обычных звезд.

В 1960 — 1970-е годы нобелевский лауреат, американский физик Луис Альварес, подняв на высоту 4000 метров сверхпроводящие магниты на баллонах, выслеживал антивещество, проникавшее из Космоса, но обнаружил лишь позитроны и пару антипротонов — всего около 40 тысяч частиц. Однако, чтобы и впрямь найти антивещество, прилетевшее с антизвезд, нужно, считают ученые, проанализировать миллиарды частиц. Ведь лишь одна частица на 100 тысяч или даже миллион частиц, долетающих до Земли, прибывает из областей, лежащих за пределами Млечного Пути.

В атмосферу нашей планеты постоянно проникают высокоэнергетичные частицы из космоса. При столкновении их с атомами атмосферных газов могут на доли мгновения возникать античастицы

Теперь поисками антивещества занимается альфа-магнитный спектрометр, установленный на Международной космической станции. Этот прибор, анализирующий состав космического излучения, заметит одну-единственную частицу антивещества среди десяти миллиардов «нормальных» частиц. Если удастся найти, к примеру, хотя бы несколько атомов антиуглерода, это докажет, что где-то вдали светятся антизвезды. Ведь в первые минуты после Большого Взрыва образовались только легкие элементы — водород и гелий, а тяжелые элементы рождались впоследствии в недрах звезд — и антизвезд. В таком случае есть и антиастероиды, и антикометы, которые — теоретически — когда-нибудь могут долететь до Земли. Даже крупица антивещества размером с горошину, попав в атмосферу нашей планеты, могла бы вызвать страшный взрыв. Так, еще один нобелевский лауреат, американский физик Уиллард Либби, разработавший метод радиоуглеродного анализа, был убежден в том, что загадочный Тунгусский метеорит, взорвавшийся летом 1908 года, был сгустком антивещества, случайно достигшим окрестности нашей планеты. Может ли такая случайность повториться? Что если огнедышащие драконы древних сказаний, внезапно обнаруживавшие себя в небесах и выжигавшие все живое в округе, были такими вот «сгустками антивещества», случайно долетавшими до Земли, чтобы там разразиться памятной вспышкой? А не могла ли подобная вспышка уничтожить динозавров (последние — «мастера выживания»: сколько гипотез описывали их массовую гибель, а вот поди ж ты, нет недостатка в новых гипотезах, трактующих факт их вымирания с привлечением любых ресурсов реального и ирреального!)?

… Пока исследования не подтвердили, что где-то в космосе скрываются целые области, состоящие из антивещества. Но и не опровергли этого. Быть может, эти области отделены от привычного нам Космоса обширными участками пустого пространства, что и препятствует аннигиляции. Наша Вселенная сейчас настолько велика, что в ней хватит место и для таких регионов.

Следы Тунгусской катастрофы 1908 года

Впрочем, в первые мгновения после Большого Взрыва мироздание было крохотным. Если бы тогда между веществом и антивеществом пролегла полоса пустоты, то в космическом фоновом излучении остался бы ее след. Можно предположить лишь одно: области антивещества находятся настолько далеко от нас, что их не обнаружить даже в космическом фоновом излучении. Тогда непонятно, почему все-таки область вещества в Космосе так велика. Проблема избытка вещества остается пока нерешенной. «Мы не говорим, что нельзя обнаружить антивещество других звезд, — подчеркивает Шелдон Глэшоу, — мы говорим лишь, что подобное открытие несовместимо с нынешним уровнем знаний в области космологии».

Итак, прошло почти сто лет с тех пор, как научный мир узнал о возможном существовании антивещества. В последние десятилетия в научных лабораториях зрим сам факт его существования — горстки антиатомов, рои антиэлектронов. Возможно, в XXI веке ученые обнаружат естественные свидетельства его бытия: антизвезды, антигалактики.

Если, конечно, террористы раньше не взорвут Ватикан и все остальное в придачу, вновь обращая антивещество, а с ним и наш мир, в великое Ничто.

1.5. В ПОИСКАХ ХИГГС-БОЗОНОВ И СЭЛЕКТРОНОВ

В физике элементарных частиц многое зависит от такой невероятно малой гипотетической частицы, как хиггс-бозон. С вводом в эксплуатацию нового коллайдера CERN в 2007 году ученые надеются отыскать эту неуловимую частицу. Возможно, вслед за ней будет открыт новый класс элементарных частиц — суперсимметричные частицы.

Возвращение массы

Наше представление о мироздании основано на так называемой Стандартной модели. Однако она не лишена недостатков. Так, согласно ей, все субатомарные частицы — нейтрино, электроны, кварки — не должны иметь массы. Конечно, было бы полбеды, если бы все сводилось к тому, что в мире электронов и кварков нам никогда не потребуются весы — даже самые что ни на есть прецизионные. Плохо другое: частицы, масса которых равна нулю, должны двигаться со скоростью света — как и частицы света, фотоны, также не имеющие массы. Но это означает, что кварки и электроны просто не могут образовывать атомы. Они будут без удержу мчаться из одного конца Вселенной в другой, не встречая ничего на своем пути. А ведь все в мире должно состоять из атомов — люди, животные, звезды, планеты.

В 1964 году шотландский физик Питер Хиггс попробовал примирить противоречия, предположив, что в космосе существует неизвестное нам поле — его так и назвали впоследствии «полем Хиггса». Оно заполняет все мироздание; по гипотезе Хиггса, пространство между частицами словно заполнено тяжелой, вязкой субстанцией. Оно всегда, при самой низкой энергии, отлично от нуля. Любые элементарные частицы, движущиеся сквозь время и пространство, движутся также и сквозь поле Хиггса; оно тормозит их. Массивные частицы взаимодействуют с полем Хиггса сильнее, легкие — слабее. Можно сказать так: частицы, изначально лишенные массы, попав в поле Хиггса, приобретают некую массу.

Данное поле можно обнаружить лишь благодаря частицам, возникающим из него на доли секунды, — хиггс-бозонам. «Облипая обычную частицу со всех сторон, — пишет на страницах журнала «Знание — сила» журналист Рафаил Нудельман, — эти бозоны наделяют ее способностью «сопротивляться» воздействию внешних сил — иными словами, наделяют ее инерцией, а масса, как известно, есть мера инерции».

По мнению некоторых ученых, имеется пять разновидностей хиггс-бозонов: три нейтральные и две заряженные. Однако Стандартная модель физики не позволяет рассчитать массу этих загадочных частиц; она ничего не говорит о том, как возникает поле Хиггса и как быстро распадаются хиггс-бозоны.

Как отмечает на страницах журнала «Scientific American» Гордон Кейн, масса хиггс-бозона, полученная расчетным путем, «оказывается огромной, а значит, массы всех остальных частиц тоже должны быть очень велики. Являясь неизбежным следствием Стандартной модели, такой результат порождает серьезные принципиальные трудности».

Из одного научно-популярного журнала в другой кочует пример, поясняющий, каким образом элементарные частицы приобретают массу. Перескажем его, слегка его подновив. Представьте себе окрестности футбольного стадиона. Сотни болельщиков рассеянно слоняются из стороны в сторону. Никто не обращает внимания друг на друга. Внезапно, как молния, распространяется новость: «Сычев идет, Сычев идет!» Все всматриваются в неприметного молодого человека, пересекающего площадь у стадиона. Новость эта, сказал бы физик, сродни хиггс-бозону. Она наделяет такого же, как все, парня необычайным весом. Десятки, сотни болельщиков спешат к нему, тянут блокноты, прося об автографе, что-то спрашивают, подбадривают, восхищаются. Его скорость падает почти до нуля, зато любой наблюдатель может сказать, какой вес обрел этот юноша — «элементарная частица большого города».

Теоретики полагают, что при столкновении протонов удастся обнаружить следы существования хиггс-бозонов

Эта компьютерная модель демонстрирует следы, которые мог бы оставить во время эксперимента хиггс-бозон

Сами физики предпочитают прибегать к другому образу. «Представьте себе, все мироздание до краев заполнено вязкой глиной. Все элементарные частицы — эти электроны, нейтрино, кварки, — дефилируют по космосу в каких-нибудь болотных сапогах, и при каждом движении на их обуви остаются комья глины. Вот так же к ним пристает их масса, пока они пробираются сквозь поле Хиггса, а оно вездесуще».

Итак, предположим вслед за Хиггсом, что хиггс-бозоны наделяют элементарные частицы определенной массой. Их роль в мироздании столь важна, что некоторые физики кто иронично, а кто велеречиво именуют их «частицами Бога», «святым Граалем», «провозвестницами земли обетованной».

«И увидел Бог, что это скучно» — такими словами начинает повествование об этих загадочных частицах американский физик и нобелевский лауреат Леон Ледерман. Ведь без изобретения Питера Хиггса уравнения Стандартной модели физики мертвы. Они описывают призрачный мир — мир духов и привидений, мир, в котором ни одна элементарная частица не имеет массы. Лишь Хиггс наполнил мироздание невидимым морем частиц, придающих вес всему, что ни есть на этом свете. Однако все поиски их были напрасны. Поле Хиггса не удалось зафиксировать ни в одном эксперименте.

Так, осенью 2000 года из лаборатории CERN пришло известие, взволновавшее научный мир: при столкновении позитронов и электронов, разогнанных до невероятной скорости, похоже, обнаруживались следы хиггс-бозонов. Но подтвердить этот результат так и не удалось.

Понятно, с каким нетерпением ученые ждут завершения строительства Большого адронного коллайдера неподалеку от Женевы. Тысяча двести чрезвычайно мощных сверхпроводящих магнитов разгонят протоны и антипротоны почти до скорости света, сталкивая их друг с другом. Здесь каждую секунду будет происходить до миллиарда столкновений. Возможно, эти эксперименты и подтвердят существование хиггс-бозонов.

Ученые могут обнаружить хиггс-бозоны по продуктам их распада

К опытам готовятся с оптимизмом. Если прежде ученые полагали, что масса хиггс-бозона должна быть равна 96 гигаэлектронвольт, что соответствует десяти в минус двадцать первой степени грамма (10-21),то теперь, по данным уточненных расчетов, этот показатель должен быть равен 117 гигаэлектронвольт, то есть этот бозон можно обнаружить лишь после необычайно мощного столкновения частиц. В прежних экспериментах ученые почти подобрались к данному показателю — достигли 114 гигаэлектронвольт. Не хватило мощи ускорителя, чтобы обнаружить хиггс-бозон. Многие специалисты уверены, что эксперимент на новом коллайдере приведет к открытию этой загадочной частицы, наделяющей все мироздание определенной массой. «Дни хиггс-бозонов сочтены», — шутят физики.

Сэлектроны, струны и симметрия

Однако целью экспериментов на новом коллайдере будут не только хиггс-бозоны, но и так называемые суперсимметричные частицы. Как полагают ученые, у каждой известной нам частицы есть свой двойник. Открытие этих двойников станет очередным триумфом современной физики. Ученые даже могут описать некоторые свойства, которыми, очевидно, обладают суперсимметричные частицы. Некоторые из них могут быть в миллиарды и даже миллиарды миллиардов раз тяжелее протона. Современные ускорители не обладают достаточной мощностью, чтобы породить подобные частицы. И все же, как полагают многие специалисты, доказать их существование будет даже легче, чем отыскать хиггс-бозоны.

Ожидание неких революционных перемен в теоретической физике очень сильно, и некоторые результаты экспериментов, проведенных в последние годы, убеждают, что «по ту сторону» Стандартной модели действительно лежит «новая физика», которую есть смысл поискать.

В феврале 2001 года сенсационная новость пришла из стен Брукхэйвенской лаборатории. Здесь ученые из США, России, Германии и Японии измеряли магнитный момент мюона. Эта элементарная частица, как и электрон, относится к семейству лептонов, но в 207 раз тяжелее электрона. Подобно электронам, мюоны ведут себя, словно крохотные стержневые магниты: при движении сквозь магнитное поле они покачиваются относительно направления поля. По частоте этого покачивания можно определить магнитный момент.

Свободный мюон постоянно окружен облаком «виртуальных» частиц — фотонов, электронов, позитронов. Все они возникают из ничего и через долю секунды исчезают. При взаимодействии их с мюоном его магнитный момент увеличивается. Это было известно давно. Данный феномен называют «спиновой аномалией мюона». Стандартная модель позволяла точно рассчитать величину этой аномалии.

Однако расчеты оказались опровергнуты опытом. В накопительном кольце удалось разогнать мюоны почти до световой скорости и пропустить их сквозь мощное магнитное поле, при этом ученые измерили магнитный момент мюонов с невиданной прежде точностью. Так вот, величина его оказалась на 0,0004 процента выше, чем в уравнениях Стандартной модели.

По мнению большинства специалистов, полученный результат можно трактовать по-разному. Возможно, результат исказили крохотные погрешности. Но, может быть, Стандартная модель имеет свои пределы и ее недостаточно для объяснения всех явлений в микромире. Что если, совершая обороты в ускорителе, мюоны окутались облаком виртуальных суперсимметричных частиц, и потому их магнитный момент увеличился?

Гипотеза о существовании неизвестных частиц, не вписывающихся в Стандартную модель физики, отвечает устремлениям теоретиков. Так, согласно теории струн и М-теории, наряду с известными нам элементарными частицами, имеется целый «зоопарк» других частиц.

Ядром новой физики может стать так называемая Суперсимметрия. Во-первых, ее принцип подразумевает наличие хиггс-бозонов, придающих элементарным частицам массу. Во-вторых, при наличии Суперсимметрии фундаментальные взаимодействия могут соединиться и образовать так называемую Сверхсилу, или Суперсилу. Произойдет это, правда, лишь при «энергии Планка» — энергии, которая в десятки миллионов миллиардов раз выше, чем максимальная энергия, достижимая в современных ускорителях.

Наконец, теория струн тоже требует, чтобы мир был суперсимметричен. Ведь, согласно ей, все материальные и силовые частицы суть колебания одних и тех же крохотных струн, а значит, в основе основ между этими типами частиц нет разницы: материальные частицы (фермионы) могут превращаться в силовые (бозоны) и наоборот.

В основе теории Суперсимметрии также лежит идея о фундаментальном родстве бозонов и фермионов. Лишь стремительное расширение Вселенной и ее охлаждение нарушили Великую Симметрию, царившую в мироздании в первые доли мгновения после Большого Взрыва.

Следовательно, делают вывод теоретики, у каждой материальной частицы есть свой суперсимметричный двойник — некая силовая частица, и, соответственно, у каждой силовой частицы есть суперсимметричный материальный двойник. Это значит, что во Вселенной должно быть, по крайней мере, вдвое больше разновидностей частиц, чем известно исследователям.

Как отмечают специалисты, эта гипотеза позволяет избавиться от одного из минусов Стандартной модели — от невыполнения законов симметрии, предписываемых ею природе. С учетом суперсимметричных частиц (суперчастиц) эти законы выполняются.

Данные частицы еще предстоит открыть. Однако ученые уже давно раздают им имена. К суперсимметричным частицам, соответствующим фермионам, добавляют предлог «с», а к суперсимметричным напарникам бозонов — суффикс «ино». Так, в пару к электрону подобрали сэлектрон, в пару к мюону — смюон, кварки дополнили скварками, нейтрино — снейтрино, суперсимметричный фотон назвали «фотино», ну а двойником еще не открытого хиггс-бозона стал хиггсино.

В лаборатории CERN готовятся к поискам хиггс-бозонов и суперсимметричных частиц. В 2007 году в физике грядет новая эпоха открытий?

По одной из моделей — Минимальной суперсимметричной стандартной модели элементарных частиц — наименьшая масса снейтрино может составлять около 50 гигаэлектронвольт, в то время как масса сфермионов превышает 1000 гигаэлектронвольт.

Результаты эксперимента с мюонами, проведенного в Брукхэйвене, могли бы стать первым фактом, подтверждающим, что эти таинственные частицы существуют. Именно присутствие суперсимметричных частиц объясняет, почему величина магнитного момента мюона оказалась именно такой. Если мюон взаимодействует с суперчастицами, всеми этими слептонами и сэлектронами, то его магнитные свойства обязательно будут отличаться от тех, что были бы у него, взаимодействуй он только с обычными частицами.

Возможно, эта гипотеза, а также правота авторов теории струн, окончательно подтвердится после 2007 года в экспериментах на новом коллайдере. Пока же теоретикам остается лишь мечтать. «Если будут открыты суперсимметричные частицы, наука совершит грандиозный шаг вперед», — говорит немецкий физик Херман Николаи. А Джон Шварц полагает даже: «В случае, если в опытах на новом коллайдере или каком-то другом ускорителе будет доказана Суперсимметрия, то это открытие станет одним из величайших в истории человечества. По моему мнению, оно гораздо важнее, чем возможное открытие жизни на Марсе».

«Если будут открыты суперсимметричные частицы, наука совершит грандиозный шаг вперед», — говорит Херман Николаи

В комментарии к Брукхэйвенскому эксперименту, опубликованному на страницах журнала «Знание — сила», Рафаил Нудельман писал: «Переход от Стандартной модели к Суперсимметрии будет, конечно, концептуальной революцией. Если она произойдет, то затронет всю физику, от теории элементарных частиц до астрофизики и космологии».

Впрочем, вряд ли за пределами касты физиков найдется много тех, кто относится к их работе с таким же энтузиазмом. Восторг же самих физиков легко объяснить. Согласно теории, самая легкая суперчастица должна быть стабильной. Следовательно, темная материя может состоять именно из таких частиц. Открытие Суперсимметрии придаст также новый импульс поискам единой формулы мироздания.

Вот что писали по этому поводу в январе 2001 года на страницах «Physikalische Blaetter» Гудрид Моортгат-Пик из Венского университета и немецкий физик Петер Цервас: «Если прежние косвенные свидетельства не обманывают, значит, физика элементарных частиц находится на пороге важнейших открытий, которые могут сыграть решающую роль в создании единой теории материи и ее фундаментальных взаимодействий».

Новый век начался в ожидании великого открытия. Час его приближается…

1.6. А ПОЛЕТАТЬ НАЯВУ ХОТЕЛОСЬ БЫ!

Гравитация — самая слабая из известных нам сил, хотя ее проявления мы ощущаем на каждом шагу. Стоит споткнуться или выронить чашку из рук, как мы немедленно понимаем: во всем виновата гравитация. Предполагают, что она порождена снующими всюду «частичками гравитации», аналогичными частицам света — фотонам. Однако природа гравитонов не ясна, хотя их существование убедительно объясняет действие силы тяжести, феномен инерции и релятивистское возрастание массы.

След яблока давно простыл?

Ни об одном физическом феномене не известно так много и в то же время так мало, как о гравитации. Мы все, в любой момент времени, испытываем действие этой силы на себе. Однако ее природа и механизм ее действия до сих пор непонятны.

Конечно, четвертый закон Ньютона помнят многие. Сила взаимного притяжения двух тел прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. И все помнят апокрифический анекдот, связанный с этим законом, — впервые его рассказал в 1728 году Генри Пембертон, биограф знаменитого физика.

По теории Ньютона, два тела притягиваются друг к другу так, словно они соединены резиновой лентой

Летний отдых в саду. Мечтания Ньютона грубо прерваны яблоком, упавшим ученому на макушку. Возмущение. Озарение. След яблока на голове Ньютона давно простыл, а идея пережила века, впечаталась в миллиарды учебников, втемяшилась в миллиарды голов. Столетиями без обиняков рассказывали этот милый анекдотец, хоть правды в нем не было ни на йоту, а кое-кто до сих пор сомневается в правоте выводов Ньютона относительно природы гравитации. Согласно его теории, два тела притягиваются друг к другу так, словно они соединены резиновой лентой. С математической точки зрения, эта теория очень проста; она практически точно описывает все наблюдаемые феномены. Ее правота подтверждена и расчетным путем (вспомните планеты, открытые астрономами «на кончике пера»), и на практике (иначе невозможны были бы космические полеты).

Для нас ньютоновская теория тяготения — те же «дважды два» из области физики. Мы воспринимаем ее как нечто само собой разумеющееся. Современники Ньютона встретили ее с недоумением. Сразу посыпались вопросы. И чаще всего такой: «Почему сила тяготения действует бесконечно быстро?» Ньютон не нашел ничего лучшего, как представить гравитацию промыслом Божьим. Именно дух Господень пронизывает все мироздание и скрепляет его — гипотеза хоть и благочестивая, но не имеющая отношения к науке.

Согласно Эйнштейну гравитация — это результат искривления пространства

Лет через двести после появления четвертого закона Ньютона, когда была точно измерена орбита Меркурия, зародились первые сомнения в его универсальности. В 1915 году Альберт Эйнштейн разрешил видимые противоречия, установив, что при скоростях, близких к скорости света, поведение тел меняется, а потому и закон всемирного тяготения выражается несколько иной формулой, чем было известно со времен Ньютона.

Согласно Эйнштейну, гравитация — это результат искривления пространства. Представьте себе, что космос похож на огромное, туго натянутое резиновое полотнище. На нем лежат металлические шарики разной величины. Будем считать их небесными телами. Под их весом в полотнище возникают углубления — эти искривления и есть «гравитация». Чем массивнее шарик, тем глубже «впадина» под ним. В эту ложбинку в пространстве-времени поневоле скатывается все, что приблизится к шару. Гравитация, говорит Эйнштейн, это пространственная геометрия. Однако у современных физиков есть немало вопросов и к этой теории. Мы не можем пока описать действие гравитации в микромире. Эта область мироздания подчиняется законам квантовой механики, а потому частицы взаимодействуют здесь иначе, нежели мы привыкли себе представлять.

Неслучайно в последнее время вновь пробудился некоторый интерес к гипотезе швейцарских ученых XVII — XVIII веков Николя Дюилье и Жоржа Лесажа. Ее английское название — «Pushing Gravity» — можно перевести как «гравитация — это давление».

Основная идея подкупающе проста. Тела не притягиваются, а придавливаются друг к другу бессчетными невидимыми частицами, снующими всюду. Они в чем-то аналогичны частицам света — фотонам. Любое тело равномерно окружено потоками этих частиц. Между любыми двумя телами возникает «гравитационная тень» (она подобна «световой тени», отбрасываемой нами в солнечный день), ведь, оказавшись сравнительно близко друг от друга, они перегораживают часть этих потоков. Количество «частиц гравитации» вокруг любых двух тел заметно больше, чем между ними. Так создается перепад давлений — та самая сила тяготения.

«Гравитация — это давление», — считал швейцарский ученый XVIII века Жорж Лесаж

«Мне подумалось об этом, — писал Лесаж, — в один прекрасный день, когда я наблюдал за каретой. Лошадь вовсе не тянула карету за собой; она надавливала на упряжь… Растягивающее усилие на поверку оказалось сдавливающим!»

Следующее сравнение поможет понять эту парадоксальную идею. Представьте себе, что вы нырнули в воду. Кажется, какая-то непонятная сила тянет вас наверх — словно десятки незримых веревок привязаны к вашим рукам и ногам! Вы заблуждаетесь: вас выталкивает наверх вода. Ведь давления внутри жидкости на разных уровнях неодинаковы. Разность давлений и создает выталкивающую силу.

Одновременно эта гипотеза объясняет природу еще двух загадочных феноменов: инерции и релятивистского возрастания массы. Снова прибегнем к сравнению. Допустим, вы забрасываете в воду сеть. Если вы тянете сеть очень медленно, то почти не чувствуете сопротивления воды. Если потянуть сеть быстрее, она натягивается и тянуть ее становится все труднее. Она словно прибавляет в весе. Вот так, по теории Эйнштейна, с увеличением скорости движения тела возрастает его масса.

Вот еще один важный вывод из этой теории. Дальность действия силы гравитации вовсе не бесконечна. Расчеты показывают, что она составляет около 3 тысяч световых лет. В таком случае решается проблема, волновавшая еще Ньютона: взаимная сила притяжения всех космических тел так велика, что они неминуемо должны устремиться навстречу друг другу, как россыпь металлических опилок, если поместить посреди них мощный магнит. Если же радиус действия силы гравитации ограничен, то этого не произойдет.

Однако теория Лесажа была в свое время обоснованно отвергнута. Вот, например, почему против нее возражал известный математик и астроном Пьер Симон Лаплас. Во-первых, эта теория предполагала, что материя состоит в основном из пустот, и это казалось бессмыслицей. Это теперь мы знаем, что электроны — это крохотные островки, затерянные в огромном, как океан, атоме. Примерно на 99,999 процента любой атом состоит из пустого пространства. Во-вторых, по расчетам Лапласа, эти таинственные частицы должны были двигаться быстрее света. Ученый отверг это предположение. В-третьих, теория ему не понравилась — и все тут.

Крупнейший британский физик XIX века Джеймс Максвелл тоже раскритиковал эту теорию. Предположив, что все тела поглощают частицы гравитации, он подсчитал, чем это может грозить. Выходило одно из двух: либо все тела разогреются до такой степени, что немедленно испарятся, либо их масса возрастет настолько, что планеты сойдут со своих орбит.

Энтузиасты этой теории подчеркивают: «Если гравитация обусловлена действием особого рода частиц, значит, можно как-либо защититься от них». Однако опыты, поставленные ими, не впечатляют коллег.

Впрочем, иногда опыты ставит сама природа. Вот что происходит во время полного солнечного затмения. По теории Ньютона, силы гравитации, создаваемые Солнцем и Луной, просто суммируются — независимо оттого, закрывает ли Луна Солнце или нет. По теории Лесажа, в момент солнечного затмения сила гравитации должна измениться, поскольку Луна, заслонив Солнце, оказалась внутри его «гравитационной тени». Результаты наблюдений получались противоречивыми, но чаще всего они соответствовали теории Лесажа.

Вот, например, в 2000 году авторитетный журнал «Physical Review Letters» опубликовал данные, полученные китайскими физиками во время полного солнечного затмения, наблюдавшегося 9 марта 1997 года. Согласно им, сила гравитации заметно менялась в начале и конце затмения.

Однако, по большому счету, эти данные тоже ничего не доказывают. Измерять действие гравитации на различные объекты, находящиеся на нашей планете, крайне трудно, поскольку эта сила очень мала, а погрешность полученных результатов, наоборот, велика. Лучше всего изучать действие гравитации на примере космических объектов.

Например, околоземные спутники периодически оказываются в земной тени. Наша планета закрывает их от Солнца. По результатам наблюдений, которые проделал физик Том ван Фландерен, соавтор выпущенной в Канаде книги «Pushing Gravity», в момент этого «затмения» приборы, установленные на спутниках, фиксируют некоторое изменение гравитации. Возможно, этот факт подтверждает гипотезу Лесажа; возможно, причина в чем-то ином.

Не исключено, что гравитоны удастся обнаружить весной 2006 года, когда закончится эксперимент, проводимый сейчас на околоземной орбите, на борту зонда «Gravity Probe В». Этот эксперимент должен показать, возникает ли гравитация лишь в результате искривления пространства, как считал Эйнштейн, или же ее создает некое неизвестное пока силовое поле — «поле гравитонов».

Полеты не во сне, а наяву

Какие же частицы могли бы претендовать на роль «частиц гравитации»?

В 1935 году японский физик Хидэки Юкава предположил, что сила гравитации возникает за счет того, что тела обмениваются определенными частицами — гравитонами, которые не имеют массы и движутся со скоростью света. Например, Солнце удерживает Землю на орбите, потому что испускает поток гравитонов, поглощаемых нашей планетой. Однако эти частицы пока не обнаружены.

Быть может, гравитоны — это нейтрино, частицы, обладающие чрезвычайно малой массой и в огромном числе снующие повсюду? Нейтрино почти беспрепятственно проникают сквозь материю. За ними ведется наблюдение, но практически никто не исследовал связь между нейтрино и гравитацией.

Другой претендент — ультрадлинные радиоволны. Они тоже почти беспрепятственно проникают сквозь материю и, по знаменитой формуле Эйнштейна Е = тсс, обладают определенной массой. Однако доказать «права этого претендента» крайне трудно.

В 1935 году японский физик Хидэки Юкава предположил, что сила гравитации возникает за счет того, что тела обмениваются определенными частицами — гравитонами

В 2002 году французские физики Тибо Дамур и Антониос Папазоглу, а также их британский коллега Айен Коган предположили, что может существовать особый вид гравитонов, наделенных массой. Они нестабильны и, пролетая огромные расстояния, разделяющие галактики, исчезают, а потому сила притяжения галактик ослабевает и Вселенная расширяется. Однако и эти частицы существуют пока лишь в догадках ученых.

Если же когда-нибудь подтвердится правота гипотезы о «частицах гравитации», откроется путь к достижению невесомости в земных условиях, а значит, и к «полетам» наяву. Достаточно придумать экран, который надежно изолировал бы человека от действия «частиц гравитации». Под защитой этого экрана мы могли бы парить в воздухе, подобно птицам. Космические корабли, облицованные таким экраном, могли бы гораздо легче добираться до Луны.

Искусство мечтать о левитации

В последнее время стоит заговорить о попытках преодолеть гравитацию, неизбежно вспоминаются эффектные опыты, поставленные в минувшем десятилетии одним русским ученым.

В 1992 году Евгений Подклетнов, работавший тогда в Институте материаловедения при университете Тампере (Финляндия), случайно обнаружил, что вес предметов, помещенных над вращающимся диском из сверхпроводящей керамики (его диаметр составлял 15 сантиметров, а скорость вращения — 5000 оборотов в минуту), незначительно уменьшается, если диск находится в мощном магнитном поле. Это навело ученого на мысль, что силу тяжести можно экранировать.

Результаты опыта он изложил в статье, которую, впрочем, категорически отказались публиковать серьезные научные журналы. Когда же в сентябре 1996 года в одной из бульварных британских газет, вопреки воле ученого, появился сенсационный материал о «победе над гравитацией», на научной карьере пришлось поставить крест. Он был уволен из института, и даже вход в здание института, где осталась часть его приборов, был ему запрещен. В глазах коллег Подклетнов выглядел теперь шарлатаном. Многие видные ученые могли бы подписаться под словами Виктора Тихомирова, заведующего лабораторией ядерной оптики белорусского НИИ ядерных проблем: «Физических предпосылок для существования антигравитации в рамках официальной науки пока не найдено». Что же это был за опыт, вызвавший восторг профанов и гнев специалистов?

«Кто-то в лаборатории курил трубку, и мы заметили, что струйка дыма, медленно расплывавшаяся по комнате, едва достигнув вращавшегося диска, устремлялась вверх, словно ее что-то отталкивало. Тогда мы поместили на диск намагниченный шарик, соединив его с весами. Показания весов нас удивили, — вспоминал Евгений Подклетнов в интервью журналу «Wired». — Оказалось, что любой предмет, помещенный над диском, чуть-чуть терял в весе, а если диск вращать, этот эффект увеличивался. Подобрав определенную скорость вращения, удалось добиться максимального уменьшения веса предметов на два процента».

По словам Подклетнова, уменьшение веса наблюдалось и на втором этаже здания, прямо над экспериментальной установкой. Если же два диска ставили один над другим, вес предметов над ними уменьшался уже на четыре процента. Кроме того, ртутный барометр, помещенный над диском, показал, что атмосферное давление уменьшилось на 4 миллиметра ртутного столба.

В 1995 году Подклетнов повторил свой эксперимент в Москве, использовав кольцо из сверхпроводящего материала диаметром 28 сантиметров и толщиной 1 сантиметр. Он вновь констатировал, что предметы, помещаемые над диском на расстоянии до трех метров, немного теряют в весе. Максимальный эффект составил 2 процента при скорости вращения 3500 оборотов в минуту. Даже над неподвижным диском предметы становились легче примерно на несколько сотых долей процента. Эффект потери веса также наблюдался, когда между сверхпроводящим кольцом и исследуемым объектом помещали толстую металлическую пластину.

Идеями Подклетнова заинтересовалось немало энтузиастов — и теоретиков, и практиков.

Джованни Моданезе из Туринского университета и Нинг Ли из Алабамского университета даже разработали теорию, которая объясняет, почему возможен эффект Подклетнова. Так, по мнению Ли, элементарные частицы внутри вращающегося сверхпроводника создают особое поле, которое меняет силу гравитации.

В НАСА потратили более 600 тысяч долларов, чтобы построить «антигравитационную установку», но в конце концов признали метод Подклетнова «изначально ошибочным». Затем «бороться с гравитацией» взялись руководители американской аэрокосмической компании «Боинг». Поговаривают, что подобными идеями увлеклись и военные, а потому вся информация по антигравитации, хранившаяся в библиотеках, внезапно исчезла…

Чем реже встречаются новые сообщения об антигравитации, тем чаще вспоминаются давние поборники этой идеи. Немало их было в СССР.

Так, академик В.Н. Челомей в 1960-е годы опытным путем установил, что при вибрационном воздействии массивные тела, погруженные в воду, всплывают, а легкие, наоборот, тонут.

В 1980-е годы кандидат технических наук Генрих Талалаевский предложил модель гравитолета, напоминавшего летающую тарелку. Наружная часть корпуса гравитолета стремительно вращалась и якобы противодействовала силе тяжести.

Возможно, подобные аппараты когда-нибудь и заменят космический и авиационный транспорт. Пока же все их проекты существуют лишь на бумаге. Недаром многие ученые склонны сравнивать поиски антигравитации с конструированием перпетуум-мобиле — вечного двигателя.

В поисках гравитационных волн

В любом случае до подобных полетов еще далеко. «Частицы гравитации», похоже, — самые неуловимые из элементарных частиц. Пока же ученые пытаются обнаружить другой феномен, связанный с гравитацией, — гравитационные волны.

Еще в 1916 году Альберт Эйнштейн, описав гравитацию как «геометрическое искривление динамического пространства-времени», предсказал их существование. «Волны, эти завитки искривленного пространства-времени, доносят до нас тайные весточки мироздания — подобно тому, как акустические волны доносят до публики информацию об оркестре», — поясняет известный американский физик Кип Торн.

При столкновении черных дыр возникают гравитационные волны. Перед вами компьютерная модель подобной коллизии

Согласно общей теории относительности, действие гравитации распространяется не мгновенно, а со скоростью света. И, подобно тому, как в электромагнитной теории Максвелла ускоренно движущиеся заряды порождают электромагнитные волны, так и ускоренно движущиеся массы должны создавать гравитационные волны — своего рода «сотрясения», периодические колебания пространства-времени.

Подобные волны пронизывают пространство, словно сейсмические волны — Землю. Они пробегают с одного конца Галактики на другой, и вся толща материи, лежащая на их пути, не способна их ослабить. «Под действием гравитационных волн материя, лежащая на их пути, — поясняет Торн, — поочередно растягивается и сжимается в направлении, перпендикулярном оси, вдоль которой распространяются эти волны». Однако эти отклонения минимальны. Мы не замечаем их. Так, если бы мы имели дело с мостом, выстроенным от Земли до Солнца, то под действием гравитационной волны он изменился бы на миг всего… на один диаметр атома.

Попробуйте уловить подобные — неощутимые — колебания! Теоретики убеждают нас в том, что доказать существование гравитационных волн очень просто: раз они есть, их можно измерить! Теоретики описывают, как это сделать, и… кивают на практиков. Только как измерить все эти волны? Порой кажется, что прибор подобной чувствительности построить нельзя. Легко советовать: «Возьмите груз и детектор…»

Легко говорить: «Представим себе мост, выстроенный от Земли до…»

* * *

Астрономы делят источники гравитационных волн на несколько классов.

«Барстеры», кратковременные источники волн, в считанные доли секунды излучают больше энергии, чем Солнце за все время своего существования. Возникают барстеры при взрывах звезд и столкновении черных дыр. Их мощность достигает примерно 10^45 (десять в сорок пятой степени) ватт.

Периодические гравитационные волны можно заметить лишь из космоса, поскольку вести наземные наблюдения мешает сейсмическая активность нашей планеты. Источником их являются двойные звезды, а также нейтронные звезды (пульсары). Для их отслеживания нужен спутниковый интерферометр с базовой длиной в миллионы километров. В 2013 году для наблюдения за этими волнами планируется запустить в космос три зонда (в этом проекте участвуют европейские и американские ученые). В 50 миллионах километров от Земли они образуют равносторонний треугольник с длиной стороны 5 миллионов километров. Точность подобного детектора будет в миллионы раз выше, нежели наземных установок.

Стохастические (случайные) волны возникают при наложении нескольких периодических процессов, протекающих очень далеко от Земли, а также при наложении слабых или очень отдаленных единичных событий. Можно назвать такие процессы, как: 1) столкновения первых звезд, возникших вскоре после Большого Взрыва, 2) процессы, протекавшие в молодой Вселенной и вызвавшие нарушения пространственно-временной структуры, 3) реликты Большого Взрыва, а также 4) гравитационное торможение — оно наблюдается, когда две звезды пролетают мимо друг друга.

2013 году для наблюдения за гравитационными волнами планируется запустить в Космос три зонда

Подсчитано, что длина гравитационной волны, создаваемая, например, сверхновой звездой, составляет около 300 километров, а частота — порядка 1000 герц. В принципе, эти волны находятся в акустическом диапазоне, но мы не слышим их из-за их крайне малой амплитуды.

В окрестностях Ганновера сооружена установка GEO-600 для наблюдения за гравитационными волнами

Американский инженер и физик Джозеф Уэбер из Мэрилендского университета еще в конце пятидесятых годов размышлял о том, как измерить «пространственно-временные завитки». Он же первым стал оборудовать гравитационные детекторы. В его исполнении это были алюминиевые цилиндры длиной 2 метра и диаметром 0,5 метра. Каждый из них весил одну тонну. Когда гравитационная волна пересекает подобный цилиндр, его концы сжимаются и расширяются на неимоверно малую величину. Уэбер пытался измерить эти крохотные осцилляции. Он помещал на поверхность цилиндра пьезоэлектрические кристаллы. При их растяжении или сжатии возникает электрическое напряжение. Прибор должен был его измерить. Однако ученый потерпел неудачу. Он не сумел зафиксировать эти неуловимые колебания.

Более тридцати лет назад советские ученые Герценштейн и Пустовойт, а также Райнер Вайс из Массачусеттского технологического института предложили использовать для измерения гравитационных волн лазерные интерферометры. Фиксируя разность фаз двух лазерных лучей, теоретически можно заметить деформацию пространства.

Первый опытный образец такого прибора построили в 1972 году сотрудники американской Hughes Research Laboratories; руководил ими Роберт Форвард. В восьмидесятые годы целый ряд лабораторий обзавелись лазерными интерферометрами. Они появились в Калифорнийском технологическом, в университетах Токио и Глазго, а также в мюнхенском Институте квантовой оптики.

В начале нового века были сооружены сразу четыре крупных установки, предназначенных для поиска гравитационных волн: французско-итальянский лазерный интерферометр «VIRGO» близ Пизы; длина плеча — 3 километра; германо-британский интерферометр «GEO-600» к югу от Ганновера; длина плеча — 600 метров; «ТАМА-300», интерферометр японской Национальной астрономической обсерватории, расположенный близ Токио, и самая большая установка — «LIGO», Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory в США. В состав этой обсерватории входит два интерферометра; длина плеча каждого равна четырем километрам. Эти интерферометры разделяет расстояние в три тысячи километров: один расположен далеко на западе США, в штате Вашингтон, другой — на юге, в штате Луизиана. Один принадлежит Калифорнийскому технологическому, другой — Массачусетсскому технологическому.

По словам Кипа Торна, открытие гравитационных волн «станет лучшей проверкой законов Эйнштейна и лучшим доказательством того, что черные дыры в самом деле существуют. Быть может, волны помогут также расслышать шум Большого Взрыва». Наблюдение за ними позволит заглянуть в недра сверхновых, детально изучить процессы, протекающие в двойных звездных системах в момент их слияния, а также исследовать нейтронные звезды.

Косвенным образом существование гравитационных волн уже удалось доказать. В 1993 году астрономы Рассел Хале и Джозеф Тейлор даже получили за эту работу Нобелевскую премию в области физики. За двадцать лет до этого, в 1974 году, в созвездии Орла были открыты две нейтронные звезды, вращавшиеся друг относительно друга. Удалось зафиксировать радиоизлучение, испускаемое с поразительной периодичностью одной из этих звезд — погрешность интервалов составляла всего три миллионные доли секунды. Поэтому данный пульсар, известный под названием «PSR 1913+16», можно было использовать в качестве точнейших «часов». С помощью этих «часов» впервые удалось проверить положения теории относительности, касающиеся мощных гравитационных полей. Кроме того, Ученые обнаружили, что скорость обращения этого пульсара постоянно убывает; очевидно, он излучает свою энергию в виде гравитационных волн.

Земля, кстати, тоже теряет энергию за счет излучения гравитационных волн, но ввиду того, что ее масса по космическим меркам чрезвычайно мала, мощность излучаемых ею гравитационных волн составляет всего около 200 ватт, что практически невозможно обнаружить.

Измерена скорость гравитации?

Еще один вопрос, давно волнующий ученых: «Как быстро распространяется гравитация?» В январе 2003 года на очередном заседании Американского астрономического общества было сообщено, что впервые удалось сравнительно точно определить скорость распространения гравитации. Это сделали Сергей Копейкин из Миссурийского университета и Эдвард Фомалон из Национальной радиоастрономической обсерватории США. Эксперимент был поставлен в сентябре 2002 года, когда Юпитер, самая массивная планета Солнечной системы, проходил мимо мощного источника излучения — квазара J0842+1835, расположенного в 9 миллионах световых лет от Земли. Исследователи измерили положение квазара на небе относительно двух соседних квазаров и оценили, что под действием гравитационного поля Юпитера изображение квазара смещается на 1300 миллионных долей угловой секунды. Это и позволило вычислить скорость гравитации.

По теории Ньютона, сила гравитации распространяется мгновенно, а по теории Эйнштейна — со скоростью света. «Однако до настоящего времени, — подчеркнул Сергей Копейкин, — никто не измерил этот показатель». Российский астроном М.Е. Прохоров из ГАИШ так прокомментировал разницу между этими воззрениями: «Если бы Солнце мгновенно исчезло, то, по ньютоновской теории, Земля в тот же миг покинула бы свою орбиту, а, согласно общей теории относительности Эйнштейна, около восьми минут в ее движении не происходило бы никаких изменений».

У Копейкина и Фомалона все получилось почти по Эйнштейну. Скорость гравитации оказалась примерно равной 0,95 скорости света.

Впрочем, ряд ученых не согласен с интерпретацией результатов данного эксперимента. По их мнению, Копейкин и Фомалон при выбранном ими методе не могли измерять скорость гравитации. Так, японский физик Хидэки Асада считает, что ученые, сами того не подозревая, измерили скорость света, а не гравитации. «Безусловно, изящный эксперимент еще раз подтвердил общую теорию относительности. Но удалось ли измерить скорость гравитации, остается неясным», — считает Стивен Карлип из Калифорнийского университета. Что ж, исследования, очевидно, продолжатся. Однако уже сейчас мало кто из ученых сомневается в том, что скорость гравитации равна скорости света в вакууме.

1.7. БЫСТРЕЕ СКОРОСТИ СВЕТА?

Тахионы — это гипотетические частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью. По одной из гипотез, воображаемый мир тахионов располагается «параллельно» нашей реальности. По другой, в мире тахионов время течет вспять: из будущего в прошлое, и если бы мы могли наблюдать тахионы, мы предсказывали бы будущее с неотвратимой точностью. Возможно, исследование космического излучения поможет физикам XXI века определить, существуют ли тахионы.

Лежать на диване, в сумерках, с фонариком в руках и, позевывая, выводить узоры светописи на стене напротив, или мчаться в авто полутемными улицами и, выхватывая лучом фонарика что-то неясное, неотчетливое из тьмы, уноситься все дальше — нет, для физиков в том и другом опыте нет никакой разницы. Скорость света всегда одинакова — 299 792 458 метров в секунду, — движется ли источник света, или неподвижен, или — сумерки обволакивают вас, вас сковывает дремота, — медленно выскальзывает из рук, фонариком на пол.

Скорость света не меняется никогда. Странно, на ваш повседневный взгляд? Не правда ли? Именно размышления над этим парадоксом помогли Эйнштейну в создании частной теории относительности. Бесчисленные эксперименты, проведенные с тех пор, лишь подтверждали эту гипотезу. Сверхсветовые скорости не могут существовать. «Последствия, которые могла бы породить возможность передачи сигналов быстрее света, столь чудовищны, что о них даже не хочется думать», — писал известный британский астрофизик Артур Эддингтон. Тем не менее в последние годы ученые вновь и вновь рассуждают о том, можно ли передавать сигналы со сверхсветовой скоростью.

Где пролетают тахионы

Мы делим все элементарные частицы на две категории: «тардионы» и «люксоны». Первые обладают массой и движутся со скоростью ниже световой; вторые, лишенные массы покоя, мчатся так же быстро, как свет. К последним принадлежат, например, частицы света — фотоны, а также гипотетические гравитоны, якобы передающие действие силы гравитации.

В 1967 году американский физик Джеральд Фейнберг дал название еще одному классу частиц — «тахионы» (от греческого tachys, «быстрый»). Вот только сами тахионы с тех пор так и не попались на глаза ученым. Их свойства приходится описывать заочно, — скорее строя догадки, чем находя им подтверждение.

Предполагать же начали задолго до Фейнберга. Еще древнеримский поэт Лукреций писал о частицах, летящих быстрее, чем солнечный свет. Эти частицы, «неуклонно несясь туда, куда раз устремились, явно должны обладать быстротой совершенно безмерной, мчась несравненно скорей, чем солнца сияние мчится» (пер. Ф.А. Петровского).

В современную же физику эти невиданные и невидимые частицы ворвались в начале шестидесятых годов, когда сразу несколько ученых, развивая идею немецкого физика начала XX века Арнольда Зоммерфельда, предположили, что существуют частицы, которые с момента своего зарождения всегда движутся со сверхсветовой скоростью. Подобно всем известным частицам, они тоже не могут преодолеть световой барьер. Вот только находятся они по ту сторону этого барьера, в мире сверхсветовых скоростей. Как иронизировал физик Ник Герберт, «однажды тахион — навсегда тахион».

В академических справочниках тахионы и поныне случайные гости. С ними не церемонятся. Их нет; лишь их призрачные тени перелетают из одной гипотезы в другую. Вот что, например, говорится о них в шеститомном «Лексиконе физики», изданном недавно в Германии: «Тахионы — гипотетические элементарные частицы, движущиеся со сверхсветовой скоростью. Их существование — излюбленный мотив писателей-фантастов, но в теоретической физике их не принимают в расчет, поскольку появление подобных частиц противоречит частной теории относительности».

Последнее, строго говоря, неверно, ведь, по теории Эйнштейна, лишь тела, обладающие массой, не могут обогнать свет.

Тахионы, лишенные массы покоя, вполне вписываются во все уравнения этой теории и разве только, как шутят физики, «противоречат ее духу».

Шутки шутками, но, если тахионы удастся обнаружить, в этом не будет ничего удивительного. В физике не раз бывало так, что элементарная частица, рожденная на кончике пера, вскоре начинала жить самостоятельной жизнью в лабораториях экспериментаторов. Так было с позитронами, антипротонами, нейтрино и кварками. Все они были вначале описаны, а потом найдены. Вот и свойства тахионов достаточно подробно предсказаны сторонниками их существования.

Тахионы, как и фотоны, не могут находиться в покое; их масса покоя является величиной мнимой.

Теряя энергию, тахион лишь увеличивает свою скорость. Когда его энергия близка к нулю, скорость движения становится бесконечно велика. Физики говорят в таком случае о трансцендентном состоянии: тахион одновременно находится почти повсюду. И, наоборот, поглощая энергию, тахион замедляет свое движение; теперь его скорость близка к световой.

В мире тахионов время течет вспять: из будущего в прошлое. Быть может, если бы мы могли наблюдать тахионы, мы предсказывали бы будущее с неотвратимой точностью.

Тахионы — поистине неуловимые частицы. Невозможно заставить их двигаться хотя бы со световой скоростью. Расчеты показывают: чем быстрее мы будем преследовать тахион (вообразим такую ситуацию), тем быстрее он помчится относительно своих преследователей.

Непонятно, могут ли тахионы вообще взаимодействовать с тардионами.

Как расставить все точки над i

Одно из перечисленных выше свойств и есть та лазейка, через которую тахионы влетели в мир эйнштейновской относительности, да так и остались в нем. Тахионы обладают мнимой массой покоя — не отрицательной, не положительной, не нулевой, а мнимой, то есть квадрат этой величины меньше нуля.

В мире математики у этой массы покоя есть «родственная душа» — i, корень из минус единицы. В мире действительных чисел i места нет. Однако стоит перемножить это число само на себя, как оно, изменившись до 1, проникает в ряды «обычных» чисел. Вообще же мнимые и действительные числа образуют так называемое «комплексное числовое пространство», в котором можно находить ответ на любые задачи.

Вот и гипотетические тахионы: они — пусть в отдельных гипотезах — образуют удивительное единство с миром тардионов. В этой «комплексной Вселенной» время не тратится безвозвратно, растекаясь в пучине наших дел, а переливается из Будущего в Прошлое и наоборот. Время течет по замкнутому кругу, и оба его направления — вперед и назад — равноправны. Это время поистине равно библейскому Времени: оно вмещает в себя все свои ипостаси. «Время родиться и время умирать.., время разрушать и время строить,., время отыскивать и время дать потеряться, время хранить и время тратить, время рвать и время сшивать» (пер. И.М. Дьяконова).

Одно время не теряет связи с другим. Из одного времени в другое тянутся «нити». Чем не повод пофантазировать? В научной фантастике сплошь и рядом с помощью сверхсветовой (читай: тахионной) связи летят весточки в прошлое, чтобы повлиять на события, которые только свершатся. Короче: тахионы — незаменимое «топливо» любой машины времени. Вот только можем ли мы, особи, состоящие из тардионов, получать весточки, сложенные совсем из иной материи? Не запрещено ли это законами природы?

Вот классический парадокс: тахионная машина саморазрушения. Ее можно запрограммировать так, что она взорвется в два часа дня, если в час дня получит приказ, отправленный в три. Но если машина в самом деле получит команду в час дня, тогда часом позже она взорвется, и никакой приказ никогда не отправит в прошлое. Но если этого не произойдет, она не взорвется в два, и тогда приказ будет отправлен… Логическая неувязка. Машина взорвется, если только… не взорвется.

Джеральд Фейнберг называл подобные неувязки «главным возражением» против существования тахионов. Если бы к нам беспрерывно прилетали вести из будущего, мир превратился бы в хаос, в котором исчезло бы всякое представление о причинах и следствиях. Внезапно цепочки событий, которые мы привычно выделяем в окружающем нас мире, свились бы в непроглядный лабиринт, где не найти ничего закономерного — где обманывало бы любое явление.

Большинство физиков придерживаются того же мнения. Но, может быть, ученые не вполне точно представляют себе мир тахионов? Да ведь и теория Эйнштейна — вовсе не всеобъемлющее учение. Будущим генерациям теоретиков еще предстоит в поисках «единой формулы мироздания» связать воедино теорию относительности и квантовую механику. Понадобятся ли в этой формуле тахионы? Впишутся ли они в этот научный конструкт? И как тогда разрешится, например, приведенный выше парадокс?

«Мы привыкли считать, что наши действия определяются лишь нашим прошлым, но это не всегда так», — говорит американский физик Лоренс Шульман

А вообще, всегда ли мы правы, доискиваясь в происходящем до сути — до четкой картины причин и следствий? «Мы привыкли считать, что наши действия определяются лишь нашим прошлым, но это не всегда так, — говорит американский физик Лоренс Шульман. — Возможно, сосуществуют две противоположно направленные стрелы времени. Тогда нам придется отказаться от традиционного принципа причинно-следственных связей… Нам уже нельзя будет четко разграничивать причины и следствия».

Что, например, ведет вперед, к триумфу, человека, одержимого какой-либо великой идеей? Быть может, он бессознательно ощущает, что настанет день и эту идею он претворит в жизнь? О таких людях говорят: «Его ведет счастливая звезда». Почему его? Почему не других? Потому что много лет спустя именно он добьется триумфа! Все остальные потерпят поражение. И «отсвет» будущего успеха, — сказал бы энтузиаст обсуждаемой нами гипотезы, — лежит на челе этого героя, принесенный к нему… потоками тахионов.

Жили-были в трех параллельных мирах…

Некоторые исследователи полагают, что уже в опытах наших современников удается проникать в таинственный мир тахионов. Время от времени из какой-нибудь научной лаборатории приходит известие о том, что в эксперименте удалось достичь сверхсветовой скорости. Однако всякий раз находится более прозаичное объяснение этого опыта.

Так, случалось, что творцы подобных сенсаций, например, не учитывали, что известная нам константа — скорость света — это скорость распространения света в вакууме. В такой среде, как стекло или вода, свет движется медленнее. А вот нейтрино или электроны перемещаются здесь быстрее, чем свет, — они движутся со «сверхсветовой скоростью», что и фиксируют приборы. Одновременно наблюдается характерное голубоватое свечение. Впервые этот эффект наблюдал советский физик, будущий нобелевский лауреат, П.А. Черенков в 1934 году. Сторонники «тахионной гипотезы» тоже говорили о том, что если бы тахионы обладали электрическим зарядом, то при их движении наблюдался бы эффект Черенкова-Вавилова. Подобные вспышки света искали, но так и не зафиксировали. В конце концов, пришлось предположить, что у тахионов нет электрического заряда.

А может быть, тахионы участвуют в слабых взаимодействиях с ядрами атомов? Вот и миры тардионов и фотонов вовсе не отделены друг от друга непроницаемой стеной.

Тогда немедленно возникают вопросы. К примеру, такой: в гравитационном взаимодействии участвуют объекты, обладающие некоторой массой. Если масса мнимая, то и сила тяготения будет мнимой. Как это можно представить в нашем реальном мире?

Если же тахионы никак не взаимодействуют с материей, то и обнаружить их нельзя. Мир тахионов, образно говоря, «параллелен» нашему миру; оба они не пересекаются друг с другом. Мы можем описывать тахионы на языке математики, но эти формулы не оживут для нас ни в одном эксперименте.

Физик Ричард Готт из Принстонского университета предположил, что в момент Большого Взрыва зародились сразу три вселенных

Физик Ричард Готт из Принстонского университета предположил, что в момент Большого Взрыва зародились сразу три вселенных: наша состоит из материи, и время в ней течет из прошлого в будущее; в другой вселенной все состоит из антивещества, и время в ней течет вспять; третья вселенная лежит по ту сторону светового барьера — она состоит из тахионов.

Три «параллельных мира»… Ничто не соединяет их. Но, может быть, «тени» других миров все-таки падают на наш мир, как порой падает на землю тень пролетающего над ней самолета?

Иные физики считают подобной тенью… нейтрино и пытаются доказать свои гипотезы и теоретически, выстраивая цепочки превращений одних частиц в другие, и практически, наблюдая за нейтрино. Подобные эксперименты не приносят пока ожидаемых результатов, но отбрасывать саму идею тахионов нельзя, говорят энтузиасты. Тахионы могут существовать, отнюдь не перечеркивая теорию Эйнштейна, а вписываясь в нее — пусть даже на сверхсветовых скоростях!

1.8. ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ

Время течет беспрестанно и бесповоротно. Так происходит в повседневной жизни. Однако до сих пор остается загадкой, какова физическая природа феномена времени. Возможно, время порождено расширением Вселенной. Тайна времени — одна из важнейших проблем современной физики.

Мне кажется, что есть глубокое несоответствие между тем, что мы ощущаем, воспринимая течение времени, и тем, что наши теории говорят об окружающем мире

Роджер Пенроуз, американский физик

По законам релятивистского времени

Законы физики не приближают нас к пониманию природы времени. В них нет ничего, что мы могли бы интерпретировать как описание времени, процесса его течения.

С появлением частной теории относительности мы начали все отчетливее понимать, насколько загадочен и сложен феномен времени. Ведь из уравнений, выведенных Эйнштейном, явствовало, что для двух человек, движущихся один относительно другого, само время течет по-разному. Чем быстрее перемещается человек, тем медленнее для него течет время. Классическим стал пример с молодым космонавтом, который вернулся на Землю после полета со скоростью, близкой световой, и увидел, что его брат-близнец за короткое время разлуки стал дряхлым стариком; сам же космический странник, «человек юный, бодрый», с ужасом глядел на эту непостижимую перемену.

С точки зрения Эйнштейна и современных физиков, в этой перемене не было ничего сверхъестественного. Такого понятия, как «истинное время», не может быть. У каждого наблюдателя есть свое собственное, «индивидуальное время».

В современных космических полетах время замедляется всего на считанные доли секунды, поскольку скорости полетов невысоки. Если же когда-нибудь ракеты помчатся со скоростью, близкой световой, то «парадокс близнецов», возможно, воплотится наяву.

В экспериментах, проведенных физиками, уже доказана относительность времени. Так, в опыте немецкого физика Геральда Хубера, поставленном в начале 1990-ых годов в лаборатории Гейдельбергского университета, ионы лития разгоняли до скорости 19 200 километров в секунду. Затем сравнивали их поведение с поведением частиц, находившихся в покое. Так было установлено, что для ионов лития, мчавшихся с большой скоростью, время замедлялось на одну десятимиллионную долю секунды.

Особенно эффектен был эксперимент, поставленный в 1976 году. Известно, что период полураспада мюонов, тяжелых собратьев электронов, составляет полторы миллионные доли секунды. В лабораторных условиях мюоны удалось разогнать до скорости, равной 99,94 процентам скорости света. Тут-то и выяснилось, что продолжительность их жизни возросла в 29 раз.

Еще пару веков назад Вселенную любили сравнивать с часовым механизмом

Самый точный прибор, измеряющий время, — это атомные часы

Ситуация станет еще запутан-нее, если принять во внимание уравнения обшей теории относи-тельности. Согласно им, мощные источники гравитации, то есть сверхмассивные объекты, также замедляют течение времени. И это доказано экспериментально.

Если взять пару чрезвычайно точных атомных часов, показывающих одно и то же время, и оставить одни часы в лаборатории, а другие поместить на борт самолета, совершающего сверхдальний перелет, то после его приземления часы на его борту будут спешить на несколько миллиардных долей секунды. Наша планета создает мощное гравитационное поле и замедляет течение времени. Данный эффект был достоверно зафиксирован еще в семидесятые годы. В 1985 году он был подтвержден с высокой степенью точности в рамках эксперимента NAVEX, проводившегося на борту космического корабля «Space Shuttle».

Меняется время и в окрестности черных дыр. При приближении к черной дыре постепенно возрастает сила гравитации, а поскольку эта сила замедляет бег времени, оно течет все медленнее. Каждая секунда, как капля из опустевшего сосуда, неторопливо скатывается на часы, лишь изредка толкая стрелку. Это время за пределами черной дыры мчится, как лавина с горы. Здесь же, возле самого сердца Тьмы, время словно взрывается. За доли секунды остынет Солнце — будто и не было пяти миллиардов лет. За то же мгновение небо покроется новыми галактиками, растратив вчистую еще миллиарды лет. Стрела времени, еще недавно уходившая в вечность, внутри черной дыры сжимается в точку. В этой точке уместится все, чему суждено быть «до скончания веков». А потом?

По всем расчетам, там должна наступить сингулярность — то особое состояние, выхода из которого нет. Сингулярность в центре черной дыры — средоточие нашего неведения. Там нарушаются законы физики. Температура и плотность возрастают до бесконечности, а время и пространство стремятся к нулю. Время останавливается. Все это лишь результат математических выкладок. Никто не знает, что действительно происходит в центре черной дыры.

Приходится признать, что наши привычные представления о времени крайне примитивны, поскольку опираются лишь на известные нам факты — на наблюдение за природой одного крохотного уголка мироздания. Вселенная же непомерно велика и неведома.

Куда метит стрела времени

Согласно общей теории относительности, время существовало всегда. Однако многие физики, например, Стивен Хоукинг, полагают, что в момент Большого Взрыва, не только возникла материя, но и родились пространство и время. «Рассуждать о том, что было за секунду до Большого Взрыва, так же бессмысленно, как и говорить о том, что находится на километр к северу от Северного полюса», — поясняет Хоукинг.

Да что там «за секунду до»?! По мнению физиков, не существовало и некоторых моментов времени после Большого Взрыва. Предположительно, есть «квант времени» — минимальный неделимый отрезок времени. Подсчитана и его величина — десять в минус сорок третьей степени секунды. В таком случае нельзя спрашивать, что было через десять в минус пятидесятой степени секунды после Большого Взрыва или что было через десять в минус сотой степени секунды. Таких моментов времени просто не было в природе.

Пустота, мнимость, ничто — и вдруг, как по мановению фокусника, из пустоты рождается доля секунды, «Северный полюс времени». И в следующие мгновения выстроится цепочка этих песчинок времени — его квантов. Цепочка, уходящая за горизонт. На веки веков! Река времени, пробившая твердь пустоты. Теперь ее бег не остановить.

Но почему же время течет в одном направлении? Почему его река не петляет, не сворачивает, не возвращается к истоку? Почему она необратима, как кажется нам? Основные законы физики, описывающие природные феномены, инвариантны по отношению к времени. Это значит, что в принципе любой физический процесс является обратимым. Время отнюдь не течет из прошлого в будущее — с таким же успехом оно может течь из будущего в прошлое. Однако повседневный опыт учит иному: что-то мы ни разу не видели, чтобы осколки разбитой чашки снова склеились или упавшее яблоко взлетело вверх.

И тут нельзя не вспомнить второй закон термодинамики. Он гласит, что энтропия, то есть «мера беспорядка», замкнутых систем неизменно нарастает. Порядок превращается в хаос. Конечно, в отдельных сегментах системы может происходить и нечто противоположное: чашка склеивается, яблоко, вопреки мнению Ньютона, взлетает на ветку. Однако вероятность этого практически равна нулю, — ну, может быть, пару раз в вечность и случится такое.

Значит, второй закон термодинамики нарушает симметрию времени. Физики говорят о «термодинамической стреле времени», которая, может быть, и заставляет время течь из прошлого в будущее. Проблема только в одном: этот закон нельзя вывести из основных уравнений физики. Это — постулат, в его основе лежит опыт, обретенный многими поколениями людей.

Такой ответ не устраивает физиков, представителей строго научной школы. В 1998 году сотрудники CERN провели эксперименте К-мезонами, или каонами, и их античастицами — антикаонами, анализируя скорость их распада. Результаты этого эксперимента можно истолковать так: время течет назад и вперед с разной скоростью, то бишь время отнюдь не зеркально симметрично. Физики говорят об «асимметрии времени в квантовом мире», о «врожденной ориентации каонов во времени», о «стреле времени в микромире».

По предположению израильского физика Ювала Неемана, «направленность времени, проявляющаяся в поведении каонов, связана с расширением Вселенной». Если бы Вселенная не расширялась, а сжималась, то преобладали бы антикаоны.

Итак, физики вновь и вновь возвращаются к мысли о том, что Большой Взрыв породил время, а начавшийся процесс расширения Вселенной сыграл роль «стрелы времени», придал происходящему в ней особую внутреннюю динамику.

По мнению Лоренса Шульмана, во Вселенной есть островки, где время течет вспять

Что же касается термодинамических процессов деградации, наблюдаемых во Вселенной, то они, как предположил, нобелевский лауреат Илья Пригожий, являются локальными событиями, и нет доказательств, будто они определяют ее судьбу. Во Вселенной, полагают некоторые космологи, есть и островки, где время течет вспять. По мнению Лоренса Шульмана, «подобные островки могли бы состоять из невидимой нами темной материи, из которой состоит большая часть Вселенной».

Вообще, если оставаться на строго научных позициях, нельзя однозначно сказать, не повернет ли «стрела времени» когда-нибудь назад и не начнет ли Вселенная сжиматься, а время — течь вспять. Тогда процесс самоорганизации возьмет верх, и Вселенная будет вечно становиться все сложнее. Пойдут вспять и термодинамические процессы: например, холодные газы, рассеянные в космическом пространстве, начнут само собой нагреваться — только за счет постепенного сжатия Вселенной.

«Вселенная вступит в эру чудес. Лучи света превратятся в звезды, из упавших яблок вырастут деревья, из горсток праха возродятся люди — они будут молодеть на глазах, пока не превратятся в нерожденные комочки клеток», — пишет австралийский философ Хью Прайс, автор книги, посвященной «стреле времени».

Впрочем, астрономические открытия последних лет свидетельствуют, что наша Вселенная будет, по-видимому, расширяться вечно. Со временем все разрушится, Вселенная опустеет. Погаснут последние вспышки аннигилировавших черных дыр. Все пространство заполонит космическая пыль. Вечность преборет все, хотя, как печально заметил Джеймс Джойс, «к концу всех этих биллионов и триллионов лет вечность едва начнется».

Под действием силы тяжести отдельные пылинки время от времени будут сливаться друг с другом. Эти сгустки, коллапсируя, вновь превратятся в черные дыры, которые вслед за тем снова аннигилируют. Вселенная, как заезженная пластинка, будет какое-то время наигрывать одну и ту же мелодийку: сгущение, коллапс, аннигиляция, сгущение, коллапс, аннигиляция… Но когда-нибудь уничтожатся и эти остатки вещества.

К тому времени вся жизнь во Вселенной, «свершив печальный круг, угаснет». В череде взрывов и вспышек, методично перемалывающих содержимое вселенского сосуда, не найдется места ни для звезд, ни для планет, ни для людей.

Что впереди? «Холодно, холодно, холодно. Пусто, пусто, пусто. Страшно, страшно, страшно» (А.П. Чехов). И течет бесконечное Время.

… Легко понять, что в опустевшей Вселенной не будет стрелы времени, потому что там ничего не будет происходить. Вселенная словно умрет… Чтобы родиться в новых гипотезах физиков! И тогда вместе с ней, как феникс из пепла, восстанут и время, вытянувшись цепочкой квантов, и стрела времени. Все начнется вновь? Станет еще одним звеном в той цепи перерождений, в которую веруют буддисты? И что это за цепь? Время? Так что же такое время?

1.9. МАШИНЫ ВРЕМЕНИ ПОЛЕТЯТ СКВОЗЬ ИЗЪЯНЫ ПРОСТРАНСТВА?

Известный — и проверенный временем — принцип физики гласит, что произойти может все, что не запрещено законами природы. Поэтому многим ученым стало не по себе, когда они обнаружили, что, по принципиальным соображениям, теория относительности Эйнштейна отнюдь не исключает появление машины времени.

Скромная дама по имени Брайт

Быстрее света любила летать.

Тихо покинула нас, в прошлое перенеслась

Релятивистская дама по имени Брайт.

А.Х. Реджинальд Баллер

В век каменный на железной птице?

С тех пор физики раздумывают над тем, как можно использовать формулы Эйнштейна для построения машины времени. Выдвигались самые разные идеи, но лишь один концепт выдержал критику оппонентов. Речь идет о так называемых «червоточинах» — особых туннелях, ведущих из одной эпохи в другую (их называют также «кротовыми норами»).

Общая теория относительности позволяет нам однозначно описать подобную «червоточину». Как только один ее конец придет в движение, часы, висящие здесь, замедлят свой бег. По крайней мере так будет казаться со стороны. Это явление называется релятивистским расширением времени. «Чем быстрее одна система отсчета движется относительно другой, — писал Эйнштейн, — тем сильнее время в ней замедляет свой ход».

Перемещаясь по «червоточинам», можно переноситься в прошлое или будущее, а также молниеносно перелетать с одного конца Вселенной на другой. Эта идея увлекла даже вполне уважаемых физиков. Так, лет десять назад статью на эту тему в «Physical Review Letters» опубликовали Кип Торн, Майкл Моррис и Ульви Юртсивер из Калифорнийского технологического института. «Цивилизация, достигшая бесконечно высокого уровня развития, могла бы превратить подобную “червоточину” в настоящую машину времени», — полагает Кип Торн.

В 1979 году Стивен Хоукинг стал профессором прикладной математики и теоретической физики в Кембриджском университете (Великобритания). Триста лет назад эту кафедру занимал Исаак Ньютон, с которым Хоукинга часто сравнивают

Вот пример: путешествуя по галактике, космонавт наткнулся на небольшую «червоточину». На входе в нее он оставляет своего напарника (для вящего эффекта скажем, что это его брат-близнец). Теперь, взяв на буксир другой конец «червоточины», он унесется прочь почти со световой скоростью. Через некоторое время он остановится и повернет назад, туда, где его брат ожидает окончания эксперимента. И тут выяснится, что пока наш герой «маневрировал» в Космосе (это заняло совсем немного времени!), его брат изнемог от ожидания. Для него прошло, быть может, несколько десятилетий! Наш же герой ничуть даже не состарился.

Подобный мысленный эксперимент основан на «парадоксе близнецов», придуманном Эйнштейном. Согласно ему, если один из братьев остается на Земле, а другой, усевшись в космический корабль, уносится с огромной скоростью прочь, то для него время идет медленнее, чем для того, кто остался ждать. Благодаря «червоточине» этот парадокс к общей радости разрешается. Состарившемуся братцу достаточно потерпеть, пока его единокровный родственник не примчится назад и не привезет с собой другой конец «червоточины». Теперь, стоит юркнуть туда, можно попасть в свое прошлое. Миновав этот туннель, обретаешь давно исчезнувший мир и самого себя, только молодого, такого, каким ты был в ту пору, когда твой брат отправился в путешествие.

Есть лишь одно ограничение. Путешествуя в прошлое подобным образом, можно добраться лишь до того момента, когда эту «червоточину» впервые использовали как машину времени. Проникнуть куда-нибудь дальше и стать очевидцем «времен Очаковских и покоренья Крыма» — нельзя. Зато в другую сторону дорога открыта, и можно катапультироваться в будущее.

«Смеем надеяться, что когда-нибудь, при соответствующем развитии науки и техники, людям удастся построить машину времени, — обмолвился как-то Стивен Хоукинг, выступая с лекцией в Кембриджском университете. — Но если это так, почему до сих пор никто никогда не прилетал к нам из будущего, дабы поведать, как там идут дела? Быть может, на то есть свои разумные причины, и пока мы находимся на нашей нынешней, примитивной стадии развития, тайна путешествия во времени должна быть скрыта от нас».

Можно вообразить себе даже поездки, организованные турфирмами по маршруту «В век каменный на железной птице» (рекламный слоган, как часто бывает, обманчив). Итак, в девять утра в субботу вы прибываете на стоянку «Тайм-экспресс» и с любопытством смотрите, как водитель разогревает «автобус времени». Эта странная конструкция вращается с невероятной скоростью. Рядом, на табло, — два циферблата. Один исправно показывает время — вы может сверить по нему часы. Второй как будто барахлит. Циферки на экране мелькают все реже. Время зримо замедляется. В самом деле этот циферблат показывает, сколько сейчас времени внутри этой конструкции, — а время там подчиняется высшей логике мироздания, описанной уравнениями Эйнштейна, а вовсе не нашему здравому смыслу — узкому провинциальному кругозору жителя планеты Земля, что затеряна где-то в Млечном Пути.

Однако мы отвлеклись. Пора отправляться в путь. В одиннадцать часов вы входите внутрь этой диковинной конструкции и — ничего особенного, никаких рыцарей Грааля, живого кодоведа да Винчи или тирексов юрского периода. Обычный коридор, только очень длинный. Вы идете по нему почти час. Даже надоедает глазеть по сторонам. Перед вами распахивается дверь. Вы спрыгиваете в проем, невольно взглянув на часы: 12.00 и — попадаете в прошлое. Вот и солнце еще не так высоко, и уличные часы показывают всего десять. Вы перенеслись на целый час назад. Только и всего? Но ведь и первые фильмы в синематографе длились считанные минуты и не демонстрировали зрителям ничего, кроме политых поливальщиков и прибывших поездов. А вот теперь, глядите-ка, как все развернулось! Может статься, так и произойдет когда-нибудь с путешествиями во времени?

Что если астрофизики какой-нибудь высокоразвитой цивилизации уже научились выискивать в квантовой пене миниатюрные червоточины и увеличивать их? Но если такое возможно, то, может быть, Хоукингне прав, и депутации их туристов давно посещают нас тайком, перелетая из будущее в наше «такое унылое», кажется нам, настоящее, чтобы полюбоваться им, вглядеться в «невыносимую легкость земного бытия», как мы, став зрителями, глядим порой на счастливые и трагические картины, разыгрываемые на театральной сцене?

Гипотеза в защиту хронологии

Разумеется, нельзя считать серьезным аргументом против путешествий во времени тот гипотетический факт, что наша цивилизация-де не могла бы пользоваться машинами времени. Другое возражение куда серьезнее: путешествия во времени могли бы разрушить естественную череду причин и следствий. Если связи между прошлым и будущим запутаются, мы станем свидетелями самых удивительных парадоксов.

Среди западных физиков популярен следующий пример «релятивистской путаницы». Допустим, первый конструктор машины времени начитался до одури трудов Зигмунда Фрейда. Учение помрачает его рассудок. У него развивается явный «эдипов комплекс». Он пылает необъяснимой ненавистью к своему отцу. На машине времени он перелетает на шестьдесят лет назад и убивает отца в бытность того ребенком. Посему его отец никогда не встретится с будущей женой, та не забеременеет, и горе-изобретатель никогда не появится на свет. Итак, он не родится, не изобретет машину времени, не совершит путешествие в прошлое. Следовательно, он не убьет своего отца, тот встретится с его матерью, на свет появится сметливый мальчик, который все-таки изобретет машину времени, чтобы убить своего отца. Посему его отец никогда не встретится… он не появится… Без причин и следствий мир превратится в ловушку, из которой не выскользнуть, как из черной дыры.

Стало быть, путешествия во времени и впрямь способны расшатать основы космического мироздания? Не учредить ли «полицию времени», дабы помешать массовому строительству «пространственно-временных червоточин», как призывал Стивен Хоукинг? Для него путешествия во времени суть тупиковая, ошибочная идея. Они строго-настрого запрещены природой. В 1992 году Хоукинг сформулировал «Гипотезу в защиту хронологии», в которой отстаивал неизменность течения времени и, противореча самому себе, убеждал в невозможности создания машин времени. «Законы природы в их совокупности не допускают того, чтобы макроскопические объекты могли передавать в прошлое какую-либо информацию».

К счастью, есть и другие резоны, позволяющие нам «обезвредить» путешествия во времени, сгладить всю каверзность тех парадоксов, что они могут нам уготовить. Быть может, подобные путешествия допустимы лишь в том случае, если они не влекут за собой каких-либо физических противоречий. Например, по мнению российского ученого Игоря Новикова, мы можем влиять на события, лежащие на замкнутой кривой времени, лишь в той мере, в какой это не вызывает нарушения принципа каузальности, то бишь нарушения причинно-следственных связей. Нам не переменить случившегося, как не переместить свою собственную тень, сколько мы ни прикладывали бы сил, стремясь сдвинуть ее с места, — вот так может обстоять дело и с путешествиями во времени: увидеть прошлое будет дано, но вмешаться в него будет выше наших сил. Возвращаясь к приведенному выше примеру, скажем, что путешественник, обуреваемый фрейдистскими муками, добравшись до своего будущего отца, непременно промахнется или же напрочь откажется от своего жестокого намерения, внезапно ощутив приступ жалости к бедному «фазеру». История не будет посрамлена. Она окончательна и бесповоротна. Произойдет то, что должно было произойти. Никакого противоречия не возникнет.

«Все задуманное исполнится» — основной закон физики?

Итак, большинство ученых не верит в путешествия во времени, считая, что, допусти мы только саму возможность таких путешествий, мы столкнемся с неразрешимыми парадоксами, вызванными нарушением причинно-следственных связей, если только…

Если только не предположим, как сделал это полвека назад американский физик Хью Эверетт, что существует… множество миров. Тот интерпретировал квантовую механику следующим провокационным способом. Он предположил, что всякий раз, когда Природа делает выбор между несколькими возможными состояниями, наша Вселенная расщепляется на несколько параллельных Вселенных, идентичных друг другу. Таким образом, есть Вселенная, в которой это предложение оканчивается точкой. Есть Вселенная, в которой это предложение оканчивается многоточием… И впредь каждая из них будет развиваться по-своему. У каждой отныне будет своя собственная история. Вот так случайно запамятованное правило грамматики подрывает основы мироздания, множа миры до умопомрачения.

Стало быть, изобретательный сын и впрямь может пробраться в прошлое и прикончить своего папашу. Вот только он попадет не в ту Вселенную, из которой прибыл, а в другую. Она — творение его рук и воли. До той самой секунды, пока в ней не объявится кровожадный путешественник, она будет выглядеть так же, как и Вселенная, где он когда-то жил. Но теперь, после его появления, она начнет развиваться совсем по-другому. В этой Вселенной изобретатель-отцеубийца никогда не появится на свет. И, значит, машина времени здесь не будет изобретена — или это случится гораздо позже и с другим человеком. Изобретатель родится совсем в другой Вселенной — в той, где его будущей отец вырастет, женится, станет его отцом, в той, где он, неблагодарный сын, вырастет, изобретет свой загадочный аппарат и отправится на поиски своего отца, что в конце концов и выведет нашего путешественника за пределы собственной Вселенной и перенесет его в другое мироздание — мироздание, как две капли воды похожее на то, которое он искал во времени и пространстве. Теперь он занесет нож, пистолет, гранату, грабли, топор, кулак… Совершит убийство. Но ему не спутать причины и следствия, не изменить ход времени. В той Вселенной, откуда он прилетел, все идет своим чередом, и неубитый отец еще породит своего неубившего сына.

Так стало быть, каждый миг наше мироздание делится на бесчисленное множество миров, которые теперь существуют параллельно? Всякий раз, когда человек делает выбор или элементарная частица переходит из одного состояния в другое, рождается новая Вселенная? Какое бы решение вы ни приняли, все равно, все, что вы хотели и не хотели, произойдет? Не в той Вселенной, так в этой? Вы обречены прожить все жизни кряду и совершить все возможное и невозможное?

Если религия утешает нас, обещая одарить несбывшимся за гробовой чертой, то современная физика в толковании Эверетта и его последователей сулит нам, что наши помыслы сбудутся — и не где-нибудь, в том времени, которого нет, а сейчас, сиюминутно. В одной из триллионов в миллионной степени Вселенных, составляющих Великий континуум мирозданий. В одной из них, отправившись в путешествие по гипотетическим «червоточинам», мы, может быть, и найдем себя в прошлом. Но что бы мы ни сделали, умудренные опытом, ворвавшись, как вихрь, как неуемный дух, в собственное прошлое, в нашей Вселенной от этих бесчинств ничего не изменится.

Кто знает, может быть, в XXI веке ученые и подтвердят справедливость этой странноватой гипотезы. Не у нас, в Дубне, Оксфорде или Массачусетсе, так за тридевять Вселенных отсюда, в тридесятом мироздании. Пока же наблюдается явный всплеск интереса к пространственно-временным «червоточинам». В начале наступившего века ряд исследователей занимается их геометрией, с невиданной точностью исчисляя некоторые их параметры.

1.10. ВХОД В ЧЕРВОТОЧИНЫ ВОСПРЕЩЕН?

Теория Эйнштейна не запрещает переноситься из одной точки космического пространства в другую со скоростью выше световой — важно лишь выбрать особый маршрут. Пусть сказанное кажется фантастичным, но ведь научная фантастика расширяет возможности нашего воображения — и представления современной физики/ Быть может, со временем космические корабли научатся преодолевать пространство-время и сновать по туннелям-червоточинам, хотя расчеты показывают, что для этого потребуется неимоверное количество отрицательной энергии, то есть энергии меньшей, чем у абсолютного вакуума. Гипотеза, появившаяся во второй половине прошлого века, по-прежнему вызывает большой интерес у ученых. В начале XXI века появилось несколько серьезных научных исследований, посвященных загадочным космическим образованиям.

Так художник представляет себе пространственно-временные туннели — «червоточины», по которым возможны путешествия в самые дальние части Космоса

Ему незачем было видеть туннель, чтобы знать, что тот существует.

А убеждать в этом остальных представлялось ему бесполезной затеей

А. Бьой Касарес. О форме мира

Преддверие космического туннеля

Многие понятия современной физики прижились и на страницах научно-фантастических книг или даже заимствованы оттуда: телепортация, тахионы, многомерное пространство, параллельные вселенные, путешествия во времени… Не стали исключением и «червоточины», сперва подточившие устои космоса в книгах популярного жанра, — например, героиня романа «Контакт» американского астронома и писателя Карла Сагана путешествует по «червоточине» в отдаленную часть Космоса, к созвездию Беги, — а потом странные космические туннели источили и строго научные работы. Доверясь гипотезе, некоторые астрономы смело соединяли этими туннелями отдаленные части Космоса, прокладывая путь будущим экспедициям. Ведь оказавшись в такой «червоточине», можно вмиг перенестись на множество световых лет от Земли. Знать бы только, где найти этот «скоростной лифт» мироздания?

Может быть, мы — словно муравьи, мельтешащие на первом этаже небоскреба, суетимся и не верим, что когда-нибудь доберемся до сотого этажа? Нам, муравьям, всей жизни на это не хватит. Знать бы только, что рядом лифт, в который лишь заползи, и он помчит московского муравья в неведомую архитектурную даль — унесет на «седьмое небо». Фантастика, да и только.

Далекие космические путешествия возможны, если в Космосе есть «червоточины» или изобретен двигатель, искривляющий пространство:

1 — «червоточина»; 2 — Земля; 3 — Сириус; 4 — двигатель, искривляющий пространство

«В нашей Вселенной правит закон: «Все, что категорически не запрещено, может случиться», — считает американский ученый Лоренс Кросс. Слева: книга Л. Кросса «Физика “Звездного пути”»

«Идеи, представленные на страницах научно-фантастических произведений, иногда перекочевывают в научные теории. А то, глядишь, и наука выдвинет идеи, которые покажутся еще страннее самых диких фантазий, порожденных писателями-фантастами», — подчеркивает Стивен Хоукинг.

Его мнение разделяют многие ученые. «Мы все вдохновляемся одними и теми же идеями, — признается Лоренс Кросс, выпустивший книгу комментариев к фантастическому сериалу «Star Trek» («Звездный путь»). — Однако если даже самые лучшие научно-фантастические романы завораживают нас сакраментальным «Что было бы, если бы» и, как правило, не дают никаких окончательных ответов, то современная наука готова нам объяснить, что возможно, а что все-таки нет… В нашей Вселенной правит закон, который я часто формулирую студентам следующим образом: «Все, что категорически не запрещено, может случиться».

Общая теория относительности Эйнштейна благоволит многим неожиданным гипотезам. В принципе, согласно ей, «могут существовать самые невероятные вещи, какие только возможны: от двигателя, искривляющего пространство, до путешествий во времени» (Л. Кросс). Статьи, посвященные уорп-двигателю — двигателю, искривляющему пространство, в последние десять лет появлялись даже на страницах серьезных научных журналов (впервые такую статью опубликовал в 1994 году мексиканский физик Мигель Алькубьерре). Действительно, принцип работы подобного двигателя вытекает из уравнений Эйнштейна.

То warp to Sirius

Общая теория относительности и впрямь позволяет моментально перенестись, например, в окрестности Сириуса (эта звезда находится от нас на расстоянии 8,7 световых лет). Для этого надо проникнуть в «червоточину» или обзавестись двигателем, искривляющим пространство. В любом случае пространство-время исказится так сильно, что Земля окажется почти рядом с Сириусом.

Представьте себе мироздание в виде листа газеты. Сложите этот лист пополам, и тогда его половинки почти соприкоснутся друг с другом. Можно даже вообразить какой-нибудь микроскопический туннель, соединяющий их. Остается лишь юркнуть в туннель, чтобы мигом достичь цели.

Итак, идея таких путешествий заключается в том, что, например, уорп-двигатель (от английского «to warp», «искривлять, искажать») деформирует пространство-время таким образом, что в нем появляются ходы, связывающие отдаленные части космоса. Пространство перед космическим кораблем, оснащенным подобным двигателем, чрезвычайно сжимается, а позади него расширяется. Для наблюдателя, оставшегося на Земле, такой корабль будет двигаться со сверхсветовой скоростью, а для самого космонавта замрет на месте. Ведь корабль будет окружен оболочкой, за пределами которой все будет деформироваться, а внутри — останется неизменным.

В путешествие по вакууму с «вакуумным топливом» в придачу

Однако такой двигатель обойдется очень дорого. Для его создания нужен диковинный материал с отрицательной массой и отрицательной плотностью энергии. Подобное вещество не притягивает к себе другие тела, а отталкивает их. «Яблоко, падающее в небо» — вот над чем пришлось бы поломать голову Ньютону, если бы он жил на планете, состоявшей из такого вот вещества.

Никто не знает, имеется ли где-нибудь во Вселенной подобное вещество и можно ли запастись им в достаточном количестве. Впрочем, в лабораторных условиях удавалось создать отрицательную плотность энергии. Для этого нужен был вакуум.

Как известно, идеальный вакуум вовсе не похож на воплощенную пустоту. Он буквально пронизан жизнью, он бурлит. В нем рождаются и исчезают виртуальные частицы и античастицы. Это пустое пространство заполнено квантовыми флуктуациями.

Полвека назад нидерландские физики Хендрик Казимир, получивший позднее Нобелевскую премию, и Дик Полдер предположили, что между двумя металлическими пластинами, расположенными на небольшом расстоянии параллельно друг другу, возникает отрицательное давление, поскольку между пластинами заметно меньше квантовых флуктуации, чем снаружи. Пластины прижимаются друг к другу.

Эту догадку подтвердил опыт, поставленный в конце XX века в Лос-Аламосской лаборатории в США. Величина возникавшей силы, что притягивала пластины, равнялась примерно миллиардной доле ньютона. Репортаж в «Нью-Йорк таймс» об этом открытии был озаглавлен: «Физики подтвердили, что в “ничто” есть энергия».

Отрицательная энергия появляется и в окрестностях черной дыры из-за резкого искривления пространства-времени. При медленном испарении — за счет излучения Хоукинга — черная дыра успевает подпитываться отрицательной энергией. С помощью этой энергии можно совершать путешествия во времени, а также путешествия в пространстве фактически со сверхсветовой скоростью, в кратчайший срок переносясь на несколько световых лет вперед, например, к Сириусу.

Однако та же квантовая теория, что предсказывает появление в вакууме флуктуации, а значит, и отрицательной энергии, ограничивает возможность ее применения. Этой энергией — этим «топливом» сверхсветовых странствий — не очень-то разживешься. Чем ее больше, тем она нестабильнее. Нельзя накопить много отрицательной энергии — ваши сбережения мигом пойдут прахом.

Американские физики Лоренс Форд и Томас Роман, описывая отрицательную энергию, поневоле прибегли к экономическим терминам. «Подобно тому, как долги — это отрицательные деньги, которые рано или поздно надо выплачивать, так и отрицательная энергия — это по своей сути дефицит энергии. А как известно, чем больше ссуда, тем быстрее ее полагается вернуть. Природа — безжалостный банкир и всегда возвращает выданные кредиты в срок, ну а по квантовым долгам с ней приходится расплачиваться даже с процентами».

Итак, запастись отрицательной энергией будет весьма проблематично. А сколько вообще ее понадобится, раз мы приготовились путешествовать по недоступным глубинам Вселенной?

В Космосе грядет энергетический кризис?

Лоренс Форд в сотрудничестве с Мичеллом Пфенингом подсчитал грядущую потребность в отрицательной энергии, и его расчеты не могли обрадовать никого из поклонников «сайенс-фикшн». «Для путешествия с искривлением пространства понадобится в 10 миллиардов раз больше энергии, чем содержит вся видимая Вселенная», — таков был баланс космической экспедиции, подведенный Пфенингом. И все это для того, чтобы изготовить оболочку из вещества с отрицательной массой — оболочку толщиной всего 10-31 (десять в минус тридцать первой степени) сантиметра. «Я не думаю, что кому-нибудь удастся с этим справиться», — признался Форд.

Окончателен ли этот приговор? Согласятся ли с ним те, чьей рукой до Сириуса подать? «Форд и Пфенинг в своих расчетах исходят из того, что пространство изначально не искривлено, однако мы пока еще слишком мало знаем о квантовой гравитации. Возможно, она поможет путешествовать по космосу» (М. Алькубьерре).

Конечно, теория квантовой гравитации пока еще только создается, но это не мешает уже сейчас «подсчитывать барыши», которая она принесет. Так, в 2002 году физик Сергей Красников из Пулковской обсерватории вычислил, что при определенных условиях для корабля, оснащенного искривителем пространства, понадобится всего 10 килограммов этого странного вещества.

Впрочем, проблем хватает и без того. В космическом пространстве царит отнюдь не идеальный вакуум. Страшно представить себе, что произойдет, если корабль на огромной скорости столкнется с какой-нибудь крупицей или даже пылинкой. Поэтому бельгийский физик Крис ванден Брек, также увлеченный «игрой в космологический бисер», предложил, прежде чем отправлять кого-нибудь в полет, вторично искривить пространство, создав вокруг корабля своего рода защитную оболочку. Однако для этого потребуется не так уж мало вещества с отрицательной массой — в несколько раз больше, чем весит Солнце.

Кроме того, сама оболочка, в которую нужно втиснуть космический корабль, гораздо меньше, чем та бутылка, в которую иной умелец возьмет да и ввернет какой-нибудь выточенный им парусник. Диаметр отверстия в оболочке — этого «игольного ушка», сквозь которое надо проникнуть космонавтам, составит всего десять в минус тридцатой степени сантиметра.

Еще одна проблема, способная отвратить мечтателей от межзвездной космонавтики, заключается, по мнению португальского физика Жозе Натарио, в следующем: при движении корабля со сверхсветовой скоростью вокруг него возникнет горизонт событий. Корабль словно превратится в черную дыру. Ни один сигнал, исходящей из него, не достигнет сторонних наблюдателей. Всякое общение с экипажем будет исключено. «Можно даже не задумываться о техническом воплощении этой идеи. Чисто теоретически искривитель пространства невозможен», — отмечает Жозе Натарио.

Космонавты не сумеют даже управлять кораблем, например, тормозить. Им можно посоветовать лишь одно: прежде чем лететь к тому же Сириусу, нужно отправить туда обычный корабль, летящий со скоростью ниже световой. И тогда его капитан даст команду на посадку вновь прибывающей экспедиции. С таким же успехом, отправляясь из Москвы в Мадрид, нужно предварительно отправить туда пешего путешественника, чтобы он на месте позаботился о том, как встретить вас в аэропорту. А вам остается лишь дождаться, когда через пару лет из Мадрида придет телеграмма «На взлет!» Не правда ли, смешно такое вот «последнее слово техники»?

В своей работе Сергей Красников предложил еще один вариант решения проблемы. Перед стартом корабля нужно соорудить своего рода «сверхсветовое метро» — туннель из модифицированного пространства-времени. Но опять же, при сооружении туннеля нужно сперва «своим ходом» отправиться к цели вашего путешествия и, прибыв туда после многих лет странствий, дождаться, когда вашему примеру последуют те, кто от одной части космоса до другой мчатся за считанные секунды. Точнее, готовы мчаться! Так вот, пусть подождут окончания работ!

Смета строительства, составленная С. Красниковым, тоже ужаснет любого — даже нас, привыкших к тому, что на «строительные расходы» можно списывать невероятные суммы. Так, для возведения подобного туннеля к соседней звезде потребуется примерно в 10^44 (десять в сорок четвертой степени) раз больше вещества с отрицательной массой, чем весит Солнце. Для сравнения: количество видимого нами вещества во Вселенной составляет примерно 10^22 (положительных!) солнечных масс.

Так неужели подобные путешествия с одного края Космоса на другой придется отменить за невозможностью? Нет, горевать пока рано! Не получилось с двигателем, можно — на страницах теоретических работ — возвести какой-нибудь мост через полкосмоса кряду. Назовите этот мост, например, «червоточиной».

Эйнштейновское яблоко отдано на растерзание книжному червю?

«Червоточина — это туннель, ведущий сквозь эйнштейновское пространство-время; его вполне можно сравнить с тем «туннелем», который протачивает в ньютоновском яблоке червь, — без литературных образов, подобных тому, что привел профессор физики Монтанского университета Уильям Хискок, порой трудно разобраться в лабиринтах гипотетических миров, выстроенных современными теоретиками. — Пока червоточины — всего лишь теоретические конструкции, однако они могут нам помочь использовать возможные краевые условия общей теории относительности и эффекты теории квантовой гравитации — науки, которая только создается».

В одном из рассказов аргентинского писателя Адольфо Бьой Касареса, написанном несколько десятилетий назад, подобные туннели существуют даже на Земле. По ним можно пройти пешком, «не торопясь, что называется, нога за ногу, за пять минут», из Буэнос-Айреса в один из уругвайских городов, миновав за эти мгновения «каких-нибудь четыреста километров».

География Земли нам известна и к подобным фантазиям не располагает, но почему бы не помечтать о таких туннелях в Космосе — в столь неведомом нам космосе, где пока, словно в сказке, найдется место всему: зеркальным мирам, черным дырам, параллельным вселенным. Может быть, там находится и «вход в туннель, снаружи его не видно»?

«Они провалились. Внезапно все небо усеяли звезды. Элли заметила громадное облако пыли, вытянувшееся в спираль. Казалось, ее засасывает в черную дыру неимоверных размеров», —

так описывает проникновение в таинственный космический туннель Карл Саган.

Если бы подобные туннели существовали, то перед нами открылись бы неожиданные возможности посещать отдаленные области Вселенной. Туннели, как скоростные лифты, увозили бы нас туда, куда и помыслить попасть невозможно.

По тонкому льду Космоса

В середине восьмидесятых годов Кип Торн задался вопросом: а нельзя ли проникать в отдаленные районы космического пространства или даже другие Вселенные по пространственно-временным туннелям? Благодаря им, «червоточинам» мироздания, можно перехитрить законы природы и миновать барьер световой скорости. Разумеется, чтобы пуститься в межзвездный полет, надо выполнить ряд условий, иначе экспедиция не удастся. Торн сформулировал их так.

Во-первых, не всякая «червоточина» годится для путешествий. Вы же не рискнете переходить реку по тонкому льду и не отправитесь в горы, когда ожидают схода лавин. Вот и космический туннель должен быть стабильным объектом. Что станет со звездолетом, если туннель неожиданно сомкнётся? Чтобы укрепить туннель, надо покрыть его веществом с отрицательной массой.

Путешествие сквозь подобный туннель не должно длиться более года. Туннель должен пребывать в допустимом времени и пространстве. Он не может поглощать бесконечно большие количества материи и энергии.

Гравитационные силы следует свести к минимуму.

Кип Торн и его помощник Майкл Моррис нашли простое и элегантное решение уравнений Эйнштейна. Оно описывает «песочные часы» с двумя сплющенными чашами и узким коридором, соединяющим их. Позднее американский физик Мэтт Виссер и другие исследователи показали, что во Вселенной могли бы существовать «червоточины» иного рода. К примеру, модель Виссера представляет собой угловатую катушку (разумеется, четырехмерную) с прямоугольным коридором: космические корабли могли бы передвигаться по нему гораздо Увереннее, чем по туннелю, связывающему две половинки песочных часов.

Все сказанное звучит довольно сумасбродно даже для проченных фантазеров от науки. «“Червоточины” — это спекулятивная физика, — подчеркивает Виссер. — Нет никаких конкретных признаков того, что они существуют. Однако само понятие “червоточина” расширяет пределы привычной нам науки, не требуя пересмотра ее принципов или создания новых фундаментальных теорий». И это обнадеживает некоторых ученых. Ведь те же черные дыры тоже были «придуманы» за письменным столом, и многие ученые сомневались в их существовании.

Сюжет путешествия, которое не состоится

По оценкам специалистов, эти туннели могли бы выглядеть примерно так же, как те червоточины, по которым снуют герои сериала «Звездный путь». Дальше мнения расходятся. Оптимисты рады уже тому, что ученые не опровергли саму возможность существования таких туннелей. Пессимисты же вновь напоминают, что для путешествий понадобится огромное количество отрицательной энергии. А ее, как известно, и взять особенно неоткуда. При нынешних технологиях невозможно долго удерживать червоточины открытыми. Они сомкнутся, едва в него направится межзвездный корабль.

Так, чтобы удержать открытым туннель радиусом всего один метр, нужно облицевать его стенки тончайшим слоем отрицательной энергии. Толщина этого слоя составит всего десять в минус двадцать первой степени метра, что в миллионы раз меньше диаметра протона. Чтобы получить такое количество отрицательной энергии, нужно затратить примерно столько же энергии, сколько вырабатывают в течение года десять миллиардов звезд. Похоже, что этим туннелям останется место лишь на страницах теоретических трудов, где, повинуясь логике цифр, могут возникать и не такие фантомы.

В 2005 году физики Стивен Сю и Роман Бани из Орегонского университета обнародовали свои подробные расчеты. Они разделили червоточины на две категории — одни подчинялись лишь законам квантовой механики, в других соблюдались многие классические законы физики.

Оказалось, что квантовомеханические червоточины были довольно стабильными, но, как и все в квантовом мире, непредсказуемыми. Путешественники, заглянув внутрь такого туннеля, всякий раз вынуждены были бы начинать жизнь «с чистого листа». Туннель мог перенести их в любую точку времени и пространства. А куда именно, никто и сказать не мог! Понятно, что отправиться в такую экспедицию вряд ли кто захочет, кроме тех, кому надоела жизнь, ведь о возвращении домой, может быть, придется забыть. «Опасность заключается в том, что конечный пункт червоточины, которая колеблется во времени, может оказаться в стене или на дне Тихого океана», — комментировал этот результат Стивен Сю.

В других червоточинах — их назвали «полуклассическими» — можно задать пункт назначения, но отправляться по ним в путь все равно, что взлетать на самолете, из которого убраны все крепежные детали. Туннель чрезвычайно нестабилен. Вы углубились в него, а он возьмет, да и сомкнётся, не отбросив и тени незадачливых путешественников.

«Мы не говорим, что вы не можете построить червоточину. Но те из них, что позволили бы вам предсказать, что мистер Спок прибудет в Нью-Йорк в два часа пополудни и в такой-то день, похоже, исчезнут», — пояснил Стивен Сю.

Туннель закрыт. Просим в него вернуться!

Отчет о работе Стивена Сю и Романа Бани моментально обошел страницы интернетовских научно-популярных изданий. Казалось бы, вопрос с туннелями решен раз и навсегда. Вот только в науке ученые периодически возвращаются к однажды решенным вопросам, чтобы, может быть, пересмотреть прописные истины, даже изреченные такими авторитетами, как Евклид, Ньютон или Эйнштейн.

В последние годы ученые не раз пытались понять, есть ли дополнительные условия, при которых путешествия по таким туннелям могут стать реальностью. Пусть когда-нибудь. Пусть через тысячи тысяч лет.

По расчетам Сергея Красникова, червоточина может сама вырабатывать экзотическое вещество с отрицательной массой, «причем в таком количестве, что ее хватит для космических путешествий».

В 2005 году английский физик Крис Фьюстер и его американский коллега Томас Роман показали, что червоточина будет вполне стабильна и человек может совершить по ней путешествие без опаски, если только геометрия ее стенок будет выдержана с точностью порядка десяти в шестидесятой степени. Конечно, сейчас это немыслимо, но надежду не убедишь в плохом!

В 2002 году бразильский ученый Жозе Мартинш Салим рассчитал, что можно обойтись и без отрицательной энергии. В таком случае для стабилизации туннеля понадобятся магнитные монополи — гипотетические частицы, обладающие положительным или отрицательным магнитным зарядом, аналогичным электрическому. Магнитный монополь можно представить как отдельно взятый полюс длинного и тонкого постоянного магнита. Предполагается, что такие частицы возникли сразу после Большого Взрыва. Поль Дирак еще в 1931 году выдвинул гипотезу о существовании этих экзотических частиц. Монополи оказывают отрицательное давление на червоточину, распирают ее стены, не дают им сомкнуться — и все за счет одного лишь магнитного поля.

В том же 2002 году Сэан Хэйуорд из южнокорейского Ewha Womans University и японский физик Хисааки Синкаи разработали компьютерную модель, которая свидетельствует о родстве черных дыр и космических червоточин. В их модели, стоило стенкам туннеля сомкнуться, как на его месте уже зияла черная дыра. Если же на экране компьютера прямо к черной дыре с двух противоположных сторон подводили отрицательную энергию, то она вмиг вытягивалась в туннель, зазывавший проникнуть туда, отправиться в неведомую даль…

По мнению Стивена Хоукинга и некоторых других ученых, подобные червоточины — только крохотных размеров — регулярно возникают в микромире по причине квантовых эффектов. Возникают и исчезают — этакая рябь в квантовой пене. Но когда-нибудь и эта мельчайшая рябь может вырасти в громадную волну. Расчеты показывают, что с помощью механизма «инфляции» — благодаря ему Вселенная сразу после Большого Взрыва расширялась со сверхсветовой скоростью — можно увеличить протяженность крохотных квантовых туннелей до поистине космических масштабов. Вот только как остановить их рост, как прекратить космическую инфляцию, ученые пока не берутся сказать.

В стороне от скоростных космических дорог

Порой экзерсисы физиков-теоретиков кажутся настоящим образчиком схоластики. Сколько копий сломано вокруг возможного факта существования во Вселенной червоточин! И ради чего? Пересчитана вся наличная отрицательная энергия, собран комплект монополей, выстроена даже модель неуправляемого — катастрофического, инфляционного — строительства космических дорог. Как же все это далеко от насущной жизни — даже от проблем фундаментальной физики!

Однако сами исследователи так не считают. «Изучение червоточин, — подчеркивает Сэан Хейуорд, — расширяет наше понимание силы гравитации, заставляет нас прибегнуть к альтернативным идеям гравитации, например, к моделям бран, используемым в теории струн».

Наука полна чудес. Самые странные гипотезы могут здесь сбыться. Когда-то таким же несбыточным чудом казались и Земля, покидающая центр мироздания, и параллельные прямые, уходящие за горизонт, чтобы непременно пересечься, и эйнштейновские близнецы, стареющие с разной скоростью, потому что время — оно бывает порой тягуче как мед, переливается каплями секунд, а порой летит как световые лучи, день-ночь-день-год-год-год. Научные теории могут выглядеть куда необычнее научно-фантастических сюжетов. Вот уже и черные дыры стали общепризнанной примечательностью космических далей, в то время как к червоточинам, — открыт ли нам вход в них или нет, — по-прежнему относятся, как к чему-то курьезному, как к фантому, рожденному на кончике пера. «А ведь червоточины — это всего лишь черные дыры с отрицательной плотностью энергии», — так прокомментировал свои компьютерные метаморфозы тот же Сэан Хейуорд.

Конечно, большинство его коллег рассуждает так: «Я полагаю, что ни червоточины, ни двигатели, искривляющие пространство, никогда не найдут практического применения, хотя в принципе они могут существовать. Искривление пространства — это дело не наступившего века, не двадцать второго и скорее всего не двадцать третьего» (Л. Кросс). Однако так ли это важно: «Никогда, о nevermore»?

«Мы слишком озабочены земными, практическими вопросами, мы сковываем человеческий дух, — написал однажды Стивен Хоукинг. — Речь же идет о том, чтобы картографировать неведомое в мироздании». Тень невозможного, несбыточного все так же упрямо ложится на нашу человеческую, земную жизнь, на комнату, в которой каждый из нас просиживает большую часть жизни, на ковер под ногами, но так ли уж важно, что «душе из этой тени, что ложится на ковер, не подняться — nevermore»? (Э. По, пер. B.C. Жаботинского)

1.11. ГДЕ НАЧИНАЕТСЯ КВАНТОВЫЙ МИР

В квантовом мире не работает привычная нам логика. Уж слишком разительно отличается поведение электронов, фотонов и атомов от того, что говорит нам повседневный опыт. Удивительно, но некоторые макроскопические объекты ведут себя по законам квантового мира. Пример тому — конденсат Бозе-Эйнштейна, открытый в 1990-е годы, крохотное облачко из миллионов атомов, которое ведет себя буквально как один огромный атом. Этот конденсат интересен и с технической точки зрения. Он может стать элементом квантового компьютера. Такого рода компьютеры, — предполагается, что они войдут в обиход в XXI веке, — гораздо эффективнее современных вычислительных машин.

Кошка Шрёдингера и Человек-Бог

В квантовом мире частицы движутся самым непредсказуемым образом

Это не небо в облачный день. Это — квантовое электронное облако, модель распределения заряда вокруг ядра атома гелия

Нильс Бор сказал однажды: кто не шокирован квантовой физикой, тот не понял ее. А Ричард Фейнман обмолвился даже, что квантовую физику не понимает никто. Уж слишком разительно отличается поведение электронов, фотонов и атомов от того, что говорит нам повседневный опыт. Для этих частиц любой наблюдатель — Бог. Принимаясь измерять параметры частицы, мы неизбежно меняем субатомарную явь. Мы заставляем неопределенное, неясное обретать четкие очертания. Но какое отношение это имеет к измеряемой реальности? Пока мы не всматриваемся в элементарную частицу, она пребывает одновременно во множестве состояний. Лишь в тот момент, когда мы измеряем ее параметры, она «решает», какое состояние ей принять.

Поясним это с помощью бытового примера. В нашем мире зрители, пришедшие на футбольный матч, на какой бы трибуне они ни сидели, видят, что спортсмены играют мячом одного и того же — допустим, белого — цвета. В квантовом мире тот же самый мяч мог бы одним болельщикам казаться «белым», другим — «черным»: например, половина наблюдателей видели бы одно, половина — другое. Предсказать, что увидит некий господин N, нельзя. Мяч, словно мифический Протей, будет без устали принимать один облик за другим, не повинуясь законам, к которым привыкли мы, жители макромира.

Еще одна странность. В квантовом мире одна и та же частица может одновременно пребывать в двух разных точках пространства. Точнее говоря, две разлетающиеся в стороны частицы могут вести себя так, словно это одна и та же частица. Как отмечают физики, «влияние одной частицы на другую, будь одна из них на Земле, а вторая на Марсе или еще дальше, передается с бесконечной скоростью». Эти частицы связаны между собой, на каком бы они расстоянии ни находились. Их можно сравнить с двумя игральными костями, на которых, сколько их ни кидай, всегда выпадают одни и те же цифры. Стоит нам лишь измерить свойства одной из таких связанных частиц, — например, ее спин, — как у ее «двойника» обнаруживаются те же самые свойства. Некоторые же частицы, — их называют «негативными близнецами», — наоборот, на любом расстоянии ведут себя наперекор друг другу. По словам Эрвина Шрёдингера, подобное дальнодействие — это «самая главная характерная особенность квантовой механики, которая заставляет полностью отказаться от классических представлений».

В свое время эта «странная телепатия», действующая быстрее света, побудила Альберта Эйнштейна назвать квантовую механику ошибочной. Лишь в начале восьмидесятых годов группа французских ученых доказала, что описанная нами «молниеносная» связь частиц является реальным фактом, а вовсе не порождением фантазирующего ума.

* * *

Пожалуй, самый известный пример, иллюстрирующий парадоксы квантового мира, это история «кошки Шрёдингера». Знаменитый австрийский физик придумал следующий мысленный эксперимент, стремясь продемонстрировать законы поведения элементарных частиц на примере макроскопических тел.

Представьте себе ящик, в котором заперта кошка. В том же ящике — бутылка с ядовитым газом. Она открывается с помощью фотоэлемента — тот сработает, едва распадется один-единственный атом радиоактивного вещества, находящийся здесь же. Распадется — кошка мертва. Еще нет — жива. Когда случится непоправимое? Не знает никто. То ли через секунду, то ли через час. Чтобы узнать, что сейчас с кошкой, надо открыть ящик и посмотреть, бегает ли наша мурлыка или же — жестокосердый эксперимент! — перешла в другое состояние. Пока мы не видим кошку, она может быть и жива, и мертва, она находится в любом возможном состоянии — или уж, воспользуемся русской идиомой, — она «ни жива ни мертва». В буквальном смысле слова.

Почему же в момент, когда мы открываем ящик, кошка обретает жизнь? Или смерть… Почему мы меняем параметры частицы, когда всматриваемся в нее? Что в этот момент происходит? Ведь не вырастает же в наших глазах собеседник, стоит бросить на него приветливый взгляд! И не скукоживается, если мы презрительно на него посмотрим… И телекинез по-прежнему остается мечтой. С элементарными же частицами это проще простого. «Элементарно, Ватсон!»

Как же удается моментально совершать переход из макроскопического мира в микроскопический? Почему мы принуждаем некий элемент реальности измениться, не совершая ничего? По одному взгляду — даже не по мановению.

Среди самых распространенных попыток объяснить происходящее — гипотеза декогерентности. Согласно ей, система может по причине внешнего воздействия утратить свои квантовомеханические свойства, и тогда она начнет вести себя в соответствии с законами повседневного мира.

Никто не знает, верна ли эта интерпретация. В последние годы ученые регулярно ставят эксперименты, пытаясь постичь происходящее в квантовом мире, а заодно и понять, где начинается этот мир. Где пролегает граница между микромиром и макромиром? Когда и как законы квантовой механики уступают место законам классической механики Ньютона?

Конденсат Бозе — Эйнштейна

Стоит произнести «квантовая механика», как нам представляются элементарные частицы, атомы или что-то подобное. На самом деле, формулы квантовой механики вполне применимы к макроскопическим телам. Главное, чтобы эти тела не взаимодействовали с внешним миром, чтобы они были идеально изолированы от него.

Неслучайно особый интерес ученых в последнее время вызывают макроскопические объекты, которые ведут себя по законам квантового мира. Пример тому — конденсат Бозе — Эйнштейна, крохотное облачко из множества атомов, охлажденных до сверхнизкой температуры — до миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля, когда тепловое движение практически замирает. Подобное облачко, находясь в магнитной ловушке, ведет себя буквально как один огромный «атом». Отдельные атомы, составившие его, теряют свободу; они перестают быть независимы друг от друга. «Атомы шагают в ногу», — как было метко сказано в одной из статей, посвященных данному явлению. Образовавшийся макроскопический квантовый объект достигает в поперечнике нескольких микрометров; он во много раз больше обычного атома. Теперь этот объект как единое целое реагирует на любые воздействия, хотя между отдельными его атомами почти не действуют никакие связывающие их силы.

Охлажденное до невероятной температуры облачко атомов начинает «шагать в ногу» — возникает конденсат Бозе — Эйнштейна

Причудливый мир атомов. Слева: атомы натрия и йода на поверхности медной подложки. Справа: «стена», возведенная из атомов железа на медной подложке

«Обычно все атомы мельтешат, мчатся кто куда, но если их очень сильно охладить, они начинают вдруг маршировать строем, как армия. Разница почти такая же, как между электрической лампочкой и лазером: у лампочки все частицы света мчатся в разные стороны, а у лазера маршируют. Вот мы и сумели построить лазер, который излучает не свет, а вещество. Собственно говоря, все очень просто, не так ли?» — шутливо пояснял суть открытия немецкий физик Вольфганг Кеттерле, получивший впоследствии Нобелевскую премию за исследование этого конденсата, который представлял собой… новое состояние вещества.

Окружающие нас субстанции пребывают в жидком, твердом или газообразном виде. Однако теория допускает и другие агрегатные состояния. Например, все атомы вещества могли бы сконденсироваться на самом низком энергетическом уровне. Подобный объект должен был реагировать на любые воздействия как единое целое, хотя его частицы ничто не связывает. Его поведение можно было бы описать одной-единственной волновой функцией. Этот странный феномен предсказал в середине 1920-х годов Альберт Эйнштейн, анализируя расчеты, которые проделал индийский физик Шатьендранат Бозе. Данная метаморфоза должна произойти в непосредственной близости от абсолютного нуля по шкале Кельвина.

Готовится эксперимент по охлаждению вещества почти до абсолютного нуля и получению конденсата Бозе — Эйнштейна

В самом деле, подобное состояние впоследствии наблюдалось, но получить его в чистом виде не удавалось никак. Так, в сверхпроводниках часть электронов пребывает в виде конденсата Бозе-Эйнштейна. В сверхтекучем гелии часть атомов тоже ведет себя, как единое целое.

В начале девяностых годов сразу в нескольких научных лабораториях «охотились» за конденсатом Бозе — Эйнштейна. Путь к нему пролегал через область сверхпроводящих материалов. Следующая отметка на пути ученых: 4,2 кельвина (около — 269 °С). При этой температуре гелий становится жидкостью. При температуре, равной 2 Кельвинам, он становится сверхтекучим, то есть, не испытывая трения, проникает в тончайшие капилляры.

Собственно область физики сверхнизких температур начинается при температуре ниже 2 Кельвинов. К середине 1990-х годов физикам удалось настолько усовершенствовать технологию охлаждения, что открытие нового состояния вещества казалось неминуемым.

Вот один из методов — так называемое лазерное охлаждение. Газ удерживается в магнитной ловушке, а на него направляется лазерный луч. Он поглощает часть кинетической энергии атомов, и это снижает температуру газа. В потоке световых квантов атомы газа тормозятся словно в «оптическом сиропе». Подобным способом в начале 1995 года удалось охладить газ из атомов цезия до температуры, равной 700 нанокельвинам, то есть 0,0000007 кельвина.

Все готово для получения конденсата Бозе — Эйнштейна

Но рекорд держался недолго. В том же году американские физики Эрик Корнелл и Карл Уайман из Национального института стандартов и технологий (Колорадо) сперва охладили газ, образованный из атомов рубидия, до 200 нанокельвинов, а чуть позже побили и этот температурный рекорд. Важную роль сыграл выбор газа. Атомы рубидия из-за их размеров легче охладить, чем, например, водород. Кроме того, при работе с ними конденсат легче обнаружить. В случае же с водородом газ может сконденсироваться, и никто ничего не заметит.

Рубидиевый газ предварительно охлаждали лазерами, а затем с помощью направленных радиоволн удаляли из магнитной ловушки самые горячие из атомов. «Происходило примерно то же, что и с чашкой кофе, которую остужают, дав испариться самым горячим частичкам напитка», — поясняет Эрик Корнелл.

Наконец, при температуре, равной 170 нанокельвинам, настал долгожданный момент: рубидиевый газ начал конденсироваться, его плотность резко возросла. Все больше атомов занимало самое выгодное энергетическое положение вместо того, чтобы распределяться по различным уровням, что характерно для обычного газа. В центре ловушки скопились две тысячи атомов. Их скорость и направление движения были одинаковы. Это состояние длилось около пятнадцати секунд.

«Когда исследователи поняли, что за добычу они поймали, всех охватило поразительное волнение. Ведь этот сгусток атомов вовсе не был обычным газом! Речь шла о новой форме вещества, которой приписывают диковинные свойства». Подобными сообщениями летом 1995 года пестрели страницы многих газет.

В первых комментариях к этому эксперименту говорилось, что конденсат Бозе-Эйнштейна мог бы задать новый эталон измерения времени. Что он мог бы проводить тепло лучше, чем металл. Что если сфокусировать его, получится луч, напоминающий лазерный. Подобный луч мог бы стать мощным орудием нанотехнологов. Используя его, можно было бы изготавливать куда более миниатюрные микросхемы, чем теперь.

«Мы проникли в совершенно новую область исследований, — признавался в одном из первых интервью будущий нобелевский лауреат Эрик Корнелл. — Перед нами открываются очень интересные феномены. Я думаю, что в ближайшие годы физика сверхнизких температур переживет свой ренессанс».

Начиная с 1995 года, физики сумели получить конденсат Эйнштейна-Бозе из атомов рубидия, натрия, водорода и гелия. Во всех случаях он состоял из бозонов — квазичастиц с целым спином (собственным моментом количества движения), стремящихся быть как можно ближе друг к другу.

В 1999 году был впервые получен и конденсат из фермионов — частиц с полуцелым спином, которые стараются держаться друг от друга подальше. В данном случае конденсат содержал атомы калия. Они соединялись попарно, образуя своего рода двухатомные молекулы с целым спином.

Это напоминало появление так называемых пар Купера в сверхпроводниках, то есть пар электронов, способных преодолеть взаимное отталкивание. В комментариях специалистов подчеркивалось: «Если бы удалось перевести фермионный конденсат в твердое состояние, то получившееся вещество могло бы иметь свойства высокотемпературного сверхпроводника».

«Изучение фермионных конденсатов может значительно продвинуть исследования в области высокотемпературной сверхпроводимости, поскольку механизм образования пар атомов имеет тот же характер, что и образование пар Купера, но при этом атомы значительно более устойчивы к влиянию высоких температур», — писал журналист «Известий» Петр Образцов.

Идет эксперимент с конденсатом Бозе — Эйнштейна

Наконец, в апреле 2001 года появились сообщения о том, что сотрудники Rice University (Хьюстон, Техас) получили особое состояние вещества: в нем одновременно присутствовали и бозонный, и фермионный конденсаты.

Группа ученых — ее возглавлял Рэндалл Халет — проводила опыты со смесью, содержавшей изотопы лития-6 и лития-7. Атомы последнего ведут себя, как бозоны, поскольку состоят из четного числа элементов: четырех нейтронов, трех протонов и трех электронов. Атомы лития-6 принадлежат к фермионам. Они состоят из нечетного числа частиц: трех нейтронов, трех протонов и трех электронов. Два одинаковых фермиона не могут находиться в одном и том же месте, двигаться с одной и той же скоростью, в одном и том же направлении.

На мониторе растрового туннельного микроскопа видны горы, сложенные из атомов

Когда атомарное облако охладили до миллионной доли градуса Кельвина, в самом центре магнитной ловушки расположились атомы лития-7; они образовали компактное облако диаметром около полумиллиметра. При дальнейшем охлаждении оно быстро уменьшалось. Фермионное облако было диффузным, и размеры его мало менялись. В нем действовало так называемое давление Ферми, которое мешало атомам даже при столь низкой температуре скапливаться посредине ловушки. Американские ученые предполагают, что и при более низких температурах фермионное и бозонное облака избегают друг друга и стремятся отдалиться. Подобное явление наблюдалось также в смеси из жидкого гелия-3 и гелия-4.

Любопытны и другие исследования конденсата Бозе — Эйнштейна.

Так, Эрик Корнелл и Карл Уайман в опыте с конденсатом из атомов изотопа рубидия добились быстрого чередования сил притяжения и отталкивания атомов. Это привело к почти взрывному расширению конденсата, напоминавшему взрыв сверхновой звезды. Ученые окрестили данный процесс: «Bose-Nova».

Немецкие физики Йозеф Фортаг и Теодор Хенш, получивший Нобелевскую премию по физике в 2005 году, независимо друг от друга изготовили микросхему, которой можно управлять с помощью капли конденсата Бозе — Эйнштейна. Используя ее, можно накапливать и передавать информацию.

Вольфганг Кеттерле показал, что от конденсата Бозе — Эйнштейна можно «отщипывать» кусочки. Это позволит построить атомный лазер, который будет генерировать излучение вещества, а не света. Конденсат представляет собой идеальную вещественную волну подобно тому, как лазерный свет — идеальную электромагнитную волну. Отдельные его атомы можно описывать волновой функцией, как и когерентный свет. Однако длина волны атомов значительно меньше, чем длина световой волны. С помощью атомного лазера можно создавать самые крохотные структуры, перемещая атомы с точностью до нанометра. Это открытие принесет ощутимый прогресс в нанотехнологии. Преимущество атомных лазеров перед традиционной светооптикой заключается в их чрезвычайно высокой точности. «Применение атомного лазера, — говорит Теодор Хенш, — это, насколько мне известно, самый точный метод, с помощью которого можно манипулировать атомами, целенаправленно перемещая их».

«Применение атомного лазера, — говорит Теодор Хенш, — это… самый точный метод, с помощью которого можно манипулировать атомами, целенаправленно перемещая их»

«Конденсат Бозе — Эйнштейна, — отмечает Кеттерле, — открывает путь к созданию и исследованию совершенно новых материалов». Так, плоские полосы или ленты из конденсата «обладают абсолютно иными свойствами, чем трехмерные объекты. Это — совершенно иная физика».

Конденсат идеально подходит для экспериментального исследования свойств квантовых систем. Кроме того, его можно рассматривать как модель макроскопических систем, в которых множество частиц вынуждены взаимодействовать друг с другом. Так, можно создать «оптическую решетку» из световых волн и поместить внутри нее конденсат Бозе — Эйнштейна. Получится своеобразный объект, в котором охлажденные атомы газа будут располагаться строго в определенных точках пространства — почти как атомы в кристаллической решетке. Этот чрезвычайно охлажденный газ можно использовать в лабораторных экспериментах как упрощенную модель твердого тела. Возможно, эксперименты с конденсатом Бозе-Эйнштейна помогут, наконец, точно описать механизм высокотемпературной сверхпроводимости.

Остается добавить, что, по сообщению газеты «Известия», «крупнейшие российские специалисты по конденсатам Бозе-Эйнштейна работают за границей: академик Владимир Захаров — в США, академик Лев Питаевский — в Италии. Эксперименты в этой области в России не ведутся».

1.12. В ОЖИДАНИИ КВАНТОВОГО КОМПЬЮТЕРА

Подобная машина может одновременно выполнять невероятно большое число операций. Ее принцип действия основан на использовании квантовых состояний отдельных атомов или ионов. Впрочем, насколько хорош квантовый компьютер, настолько же трудно его создать. Исследования в этой области только начинаются.

Конденсат Бозе — Эйнштейна вызывает большой интересу специалистов. Области его возможного применения — от микроскопов до атомных лазеров, от гравитационных сенсоров до квантовых компьютеров. Такого рода компьютеры, — предполагается, что они войдут в обиход в XXI веке, — гораздо эффективнее современных вычислительных машин, поскольку способны одновременно выполнять множество счетных операций.

Возможности современного компьютера предсказуемы. Как и способности человека, сотворяющего все новые, более мощные компьютеры. Их отношения вот уже сорок лет описывает так называемый закон Мура. Гордон Мур, один из основателей фирмы «Интел», первым заметил, что каждые полтора года мощность процессоров удваивается. В этом прогрессе не было ничего мистического. Каждые полтора года удваивалось количество транзисторов, умещаемых на микросхеме. Ее элементы становились все миниатюрнее. И этот факт указывал «пределы роста» современной техники. Когда-нибудь ячейки информации в один бит станут настолько малы, что их нельзя будет уменьшить ни на йоту — ни на атом. Они сами станут размером с атом. По мнению экспертов, обычный кремниевый компьютер исчерпает свой ресурс около 2020 года.

Сорок лет назад Гордон Мур предсказал пределы развития современной компьютерной техники

Но не может же наука остановиться в своем развитии из-за ущербности материала! Наша цивилизация прогрессирует «скачками»: один излюбленный ею материал сменяется другим. Вся история человеческой культуры — это череда разочарований и отказов от кремния, бронзы, древесины, угля, железа. Всякий раз, на новом витке развития, у цивилизации появляется очередной «любимчик». Еще недавно ученые и инженеры не чаяли души в полимерах и полупроводниках, но вот и кремниевые микросхемы понемногу выходят из фавора. Последние лет двадцать перед наукой брезжит видение «квантового компьютера».

Идею квантования вычислений высказал в 1980 году советский математик Юрий Манин. Интерес к ней пробудила статья нобелевского лауреата Ричарда Фейнмана, опубликованная в 1982 году.

Подобная машина может моментально просматривать огромные базы данных. Теоретики уже убедили, что квантовый компьютер без труда разгадает любой шифр. Проблема заключается лишь в том, как построить эту «чудо-машину», как научиться создавать и удерживать в стабильном состоянии тысячи частиц, связанных (или, как говорят физики, «сцепленных») друг с другом.

Квантовые биты взрываются как бомбы

«Разве есть Луна там, где ее никто не видит?» — ироническая фраза Эйнштейна, адресованная адептам невзлюбившейся ему квантовой механики, достаточно метко описывает поведение изучаемых ею объектов. В квантовом мире они принимают определенные свойства лишь в тот момент, когда мы пытаемся «взглянуть» на них, то бишь измерить их параметры. Или иными словами: нет реальности без наблюдателя.

С миром, окружающим нас, мы связаны воистину неразрывными узами. Пока мы есмь, есть и он. Когда мы исчезаем, мир принимает совершенно иной облик, повинуясь чужому взгляду. Только мы удерживаем вокруг себя Вселенную такой, как она… Есть? Какой мы ее видим! К концу своей жизни человек становится хранителем целой Вселенной, в которой, вероятнее всего, действуют те же законы, что и в других вселенных, — в мириадах вымышленных и одной истинной. Ее облик неминуемо отличается от остальных своими «корнями» и размахом, подобно тому как любую окружность обособляют от других расположение ее центра и ее радиус.

Недаром физики дали еще одно толкование этому основному положению квантовой механики: для каждого возможного результата имеется своя параллельная Вселенная, в которой некий наблюдатель (возможно, это вы!) видит некий конкретный результат.

Итак, квантовый объект — это своего рода чистый холст, ожидающий появления художника. В нем заключено множество самых разных состояний, одно из которых будет воплощено. Подобные «абсурдные» модели долгое время бытовали лишь в академических кругах, пока, наконец, в 1994 году математик Питер Шор из лаборатории Белла (США) не опубликовал свою теорию квантового компьютера. Он показал, что эта машина, например, может с невероятной быстротой разлагать очень большие числа на простые сомножители. И дело даже не в этом…

Теория Шора стала «вопросом национальной безопасности США», ведь он убедил, что в мире, где существует квантовый компьютер, нет больше тайн. С помощью этого компьютера можно сравнительно легко дешифровывать секретные коды, используемые сейчас американскими банками и кредитными компаниями, поскольку эти коды как раз и основаны на разложении больших чисел на сомножители.

До сих пор банковские служащие, военные, связисты могли полагаться на секретные коды лишь потому, что любой, кто пытался дешифровать их, затрачивал слишком много времени, подбирая нужный ключ методом проб и ошибок. Так, если длина кодового ключа достигнет 2^66 (двух в шестьдесят шестой степени) бит, то взломщик этого кода, тщась перебрать все варианты, должен совершить больше попыток, чем имеется атомов во Вселенной. Даже самые мощные современные компьютеры потратили бы на эту работу больше времени, чем существует вся Вселенная. Что ж, криптологи могут спать спокойно, пока у противника есть только такие помощники, что последовательно перебирают все возможные варианты.

А вот квантовые компьютеры проявляют невероятные способности. Вместо нулей и единиц они оперируют особыми квантовыми состояниями, характерными для микромира, — квантовыми битами, или, сокращенно, кубитами (q-битами). Кубит, в отличие от классического бита, может не только равняться нулю или единице, но и принимать промежуточные значения, точнее, весь спектр значений от нуля до единицы. Физики говорят о «суперпозиции», о наложении состояний.

«Наличие континуума состояний между нулем и единицей, — пишет австралийский физик Майкл Нильсен на страницах журнала «Scientific American», — причина многих необычных свойств квантовой информации. В одном кубите можно закодировать бесконечное количество классической информации».

Едва мы начнем решать на квантовом компьютере какую-либо задачу, как его кубиты воплотят сразу все возможные решения. Два кубита представляют сразу четыре числа — 00, 01, 10, 11, три кубита — восемь чисел, n кубитов — это 2 в степени n чисел. В поисках решения компьютер будет перебирать все имеющиеся варианты одновременно (!). Там, где обычный компьютер последовательно вычисляет функцию f от одного значения x, другого значения x и так далее, квантовый компьютер одновременно определит все показатели f при любых значениях x. Он найдет нужное решение, уложившись в считанное число операций, и справится с не решаемой — в нашей Вселенной — задачей менее, чем за час. Задача поиска тех же простых сомножителей раскладывается на целый ряд задач, которые будут решаться не последовательно, а параллельно друг другу, то есть одновременно. Как заявил еще один сотрудник лаборатории Белла, Лав Грувер, подобный компьютер будет незаменим при решении нечетко сформулированных задач. Привычные нам машины теряются при решении таких задач. Недаром о подобном компьютере мечтал еще в начале 1980-х годов Ричард Фейнман — эта машина идеально моделировала бы поведение квантовых систем.

Следующий пример, затрагивающий ваши личные, пусть и мнимые, интересы, наглядно обрисует разницу между двумя типами компьютеров. Представьте себе, вам сообщили, что в квартире номер 80 лежит банковский чек в один миллион евро, выписанный на ваше имя. Единственное, чего вы не знаете, так это названия города, улицы, страны, где вас давно дожидается ваше счастье. Правда, в вашем распоряжении есть чудесная база данных: в ней упомянуто все, что хранится во всех жилищах нашей планеты. Вот только опять незадача: в вашем распоряжении есть лишь обычный кремниевый компьютер. Он последовательно город за городом, улица за улицей, дом за домом просматривает все, что хранится в его памяти. Начинается перебор данных: Санкт-Петербург, Уфа, Москва, улица Бирюлевская, Рузская, Широкая, дом 10, 15, 20… А ваше богатство покоится где-нибудь в далеком Белу-Оризонти… И через сколько лет педантичная машина отыщет его? Нужно ли оно будет вам тогда? Квантовый компьютер — не в пример этому тихоходу, — моментально обозрев все варианты, даст вам ответ через считанные секунды.

Известие об алгоритме Шора было сродни разорвавшейся бомбе. «Внезапно на всех проводимых нами конференциях стали появляться люди, которых мы никогда не видели», — вспоминает немецкий физик Герберт Вальтер. Многие из этих посторонних, неожиданно возомнивших себя знатоками неизведанной области физики, открыто указывали свое место работы: «National Security Agency» (NSA). В Национальном агентстве безопасности собрались американские «взломщики кодов», использующие в своих целях самые мощные компьютеры. Вот так спецслужбы США быстро взяли под свое крыло все работы в этой области, поддерживая ученых деньгами и зорко следя за их новейшими достижениями. Естественно, подобный компьютер, моментально выхватывающий из огромной базы данных нужный результат, пригодится и в науке.

Счетные доски квантовых дотов

Однако сказанное, по большей части, представляет собой лишь мечты. Идея квантового компьютера блестяща, но реализовать ее весьма трудно, поскольку квантовые эффекты, теоретически облегчающие работу подобной машины, в то же время делают неимоверно сложным ее практическое воплощение. Пытаясь узнать результат вычислений, мы невольно вмешиваемся в процессы, происходящие на субатомарном уровне, и тогда результат меняется. Квантовый компьютер настолько чувствителен, что его работу нельзя контролировать. Он должен быть полностью изолирован от всего. Любое взаимодействие с окружающей средой может разрушить квантовое состояние, и тогда накопленная информация будет утрачена. Удастся ли нам приноровиться к подобным странностям квантового мира, обуздать их — покажет будущее.

Так, первый алгоритм решения задач с нечетко поставленными условиями был опубликован еще в 1996 году. Но для его применения нужны мощные машины. А их-то у нас нет!

Еще никто не знает, сколько атомов надо соединить, чтобы квантовый компьютер впрямь заработал. Все атомы нужно идеально изолировать от внешнего мира. Даже одна-единственная молекула газа моментально разрушит это хрупкое состояние. А ведь абсолютного вакуума не существует!

Поэтому ученые радуются, когда подобное «телепатическое» состояние удается удержать на миллионную долю секунды. Соответственно и возможности современных квантовых компьютеров пока невероятно малы. В лучшем случае они работают как квантовая… счетная доска.

Так, в декабре 2001 года Айзек Чуанг, сотрудник компании IBM, создал 7-кубитную машину, использовав в качестве вычислительных элементов пару капель раствора соединения железа (C_11H_5F_5O_2Fe). Отдельным кубитам соответствовали спины атомов фтора и углерода. Данная машина сумела определить, что делителями числа 15 являются числа 3 и 5 (пятнадцать — это минимальное число, для которого алгоритм Шора дает разумное решение). Это было тогда… самое сложное вычисление за всю историю квантовых компьютеров.

На первый взгляд, эксперимент не слишком эффектен, и все же он стал важным шагом на пути к созданию квантового компьютера. Возможности этого компьютера XXI века наглядно покажет следующий пример.

В одном из недавних экспериментов, чтобы разложить 158-значное число на простые множители, потребовалось несколько недель времени и сеть из 144 соединенных вместе компьютеров. А вот квантовый компьютер разложил бы подобное число на сомножители в течение считанных минут.

Эффективность квантовых компьютеров нарастает по экспоненте в зависимости от количества кубитов. Так, по своей мощности 50-кубитная машина эквивалентна кремниевому компьютеру с объемом памяти в 128 тысяч гигабайт; 20- или 30-кубитные машины соответствуют стандартному персональному компьютеру. Однако даже оптимисты не обещают, что подобные машины появятся в ближайшие два десятилетия.

Пока можно говорить лишь о том, как они будут схематично выглядеть. Так, в 2002 году в статье, опубликованной в «Nature», американский исследователь Дэвид Уайнлэнд из Национального института стандартов и технологий предложил модель большого квантового компьютера, состоящего из множества соединенных друг с другом ионных ловушек, в которых «заперты» ионы — носители информации. Его архитектура напоминает архитектуру традиционного компьютера. Оба располагают блоком памяти, где хранятся различные данные, и процессором, выполняющим математические операции.

В схеме Уайнлэнда все ионы поначалу находятся в блоке памяти, но при выполнении операций отдельные ионы вследствие мгновенного изменения магнитного поля попадают в вычислительное устройство, где их квантовое состояние меняется.

Чтобы в работе квантового компьютера не было сбоев, Уайнлэнд предложил использовать в качестве единичного носителя информации не отдельный ион, а ионную пару, поскольку ее квантовое состояние более устойчиво к действию внешних электромагнитных полей.

А если пойти другим путем?

Ядерно-спиновой квантовый компьютер может иметь дело с молекулами хлороформа. Они обладают целым спектром резонансных частот, которые можно использовать как кубиты. Какое-то время подобная идея казалась перспективной. Однако сейчас ученые убедились, что таким образом не удается накопить более шести кубитов кряду. Затем из-за декогерентности вся квантовая информация стирается.

Еще одно направление поисков: полупроводниковые кристаллы, покрытые тончайшими структурами, подобно современным микросхемам. При температурах, близких к абсолютному нулю, возникают так называемые квантовые доты — крохотные островки, улавливающие отдельные электроны. Ученые надеются, что эти группки, будучи связаны друг с другом, образуют сложнейшую информационную структуру.

Сегодня квантовый компьютер находится на самой ранней стадии развития. Если сопоставить его теперешние возможности с уровнем развития его конкурентов — кремниевых компьютеров, то можно сказать, что сейчас ученые колдуют над… своего рода «аналитической машиной Бэббиджа», то бишь пребывают в начале XIX века. Ведь результат, достигнутый ими, так мало отвечает истинным возможностям квантового компьютера. Тот же Чарлз Бэббидж прекрасно понимал, что он открыл и какими возможностями будет обладать его аналитическая машина — первая в мире ЦВМ, придуманная еще в 1833 году. Однако построить ее он не имел никаких шансов. Эта машина была не нужна обществу. На страницах журнала «Знание — сила» Юрий Ревич так описывал несвоевременность этого компьютера: «Еще не изобретены фотография и электрические генераторы, и в помине нет телефона и радио, только-только начали прокладывать первые железные дороги и телеграфные линии. На морях еще безраздельно господствует парус, а в передвижении по суше — друг человека, лошадь. А тут — ЦВМ!» Вот уж действительно Бэббидж опередил время!

Совсем не так обстоит дело с квантовым компьютером. Рано или поздно эта машина будет создана. Со временем — стоит ли сомневаться? — появятся квантовые компьютеры размером с пачку сигарет, чья мощь превзойдет ресурс всех компьютеров мира, вместе взятых.

Итак, «пределы роста» современной техники пока не видны. На пути к познанию ученые лишь «пересаживаются из одного транспорта в другой». В XX веке революцию в обществе совершил компьютер. На протяжении столетия мощность «вычислительной машины» возросла в миллиарды раз. В XXI веке с ней произойдут радикальные перемены. Ее потеснит новейшая, более мощная технология обработки информации, а привычный нам компьютер изрядно преобразится.

1.13. КОГДА КРАТЧАЙШИЙ ПУТЬ ОКАЗЫВАЕТСЯ САМЫМ ДОЛГИМ

В декабре 1997 года журнал «Nature» опубликовал результаты эксперимента австрийского физика Антона Цайлингера (аналогичный опыт проделала в том же году группа итальянских исследователей в Риме). Речь шла о «квантовой телепортации» — мгновенном переносе объекта из одной точки пространства в другую, так сказать, преодолении пространства-времени. Подобная телепортация давно стала способом перемещения персонажей знаменитого американского сериала «Звездный путь». По мнению Цайлингера, скоро можно будет так же транспортировать атомы, а лет через десять — и молекулы. Сбываются ли эти прогнозы? И научатся ли ученые телепортировать живых существ?

Жизнь подражает Искусству гораздо более, нежели Искусство подражает Жизни… Искусство предоставляет ей различные превосходные формы, в которые может излиться ее энергия.

Оскар Уайльд (пер. А. Зверева)

Так бывает в кино

Порой блестящие идеи рождаются от бедности. Так, американский сценарист Джин Родденберри, готовясь к съемкам фантастического сериала «Звездный путь», сотворил миф лишь потому, что у студии не было денег на нормальные декорации.

Что ж, решив не тратиться на съемки космического корабля «Энтерпрайз», совершающего посадку на далекую неведомую планету, автор переиначил явь. Он выдумал чудесный способ передвижения, позволявший моментально перенестись с одной планеты на другую. В эти мгновения умещались несколько процедур кряду. Сперва аппаратура «сканировала» астронавта, исчисляя все его тело до последнего атома; затем — как это страшно звучит! — «дематериализовала» его, то бишь… превращала его бренную плоть в волновое поле. И, наконец, «излучала» (to beam) эти волны к месту назначения, или, как чаще говорят, «телепортировала астронавта». Там к нему возвращался его прежний облик. Он возникал из воздуха, буквально из ничего. Вот и вся недолга!

Так научная фантастика пополнилась новым сюжетным ходом, история кино — популярным сериалом, а зрители стали испытывать терпение ученых мужей одним и тем же наивным вопросом: «А правда ли, что со временем люди научатся передвигаться, как в кино?» В кино, действительно, это выглядело блестяще.

Космический корабль «Энтерпрайз» на пути к неизвестным мирам

«Beam me up, Scotty!» Всякий раз, как только экипаж корабля «Энтерпрайз» после посадки на какую-нибудь планету обнаруживал, что она населена некими гадкими тварями, с коими лучше бы не встречаться, следовала короткая команда, которую напряженно ждал пилот, оставшийся за пультом управления. «Телепортируй меня, Скотти!» И тот послушно дергал пару рычагов. Астронавты растворялись в мерцающем тумане и в тот же миг оказывались в другом, более приятном месте.

Конечно, этот способ передвижения по космическому пространству увлек не только рядовых зрителей, готовых мечтательно смотреть, как их любимые герои переносятся в любую точку мироздания, и понравился не только фантастам, получившим в свое распоряжение еще один способ менять плавное течение сюжета. Он заинтересовал даже серьезных ученых, решивших, благо идея подана, проверить, а так ли она нереальна. (Справедливости ради нужно сказать, что Норберт Винер на страницах своей знаменитой книги «Кибернетика» рассматривал возможность перемещения в пространстве макроскопических тел в виде пучка кодированного излучения, но известность этой идее принес популярный фильм.)

Идея телепортации впрямь очень хороша. Как здорово было бы в один прекрасный день, следуя киношному рецепту, мигом перенестись с нашей планеты… ну, например, на Марс.

Для этого нужен лишь какой-то — ну, создадут его ученые! — прибор, с помощью которого можно исчезнуть «здесь и сейчас», чтобы возродиться в тот же миг в совершенно ином месте. Исчезнуть — родиться, а крохотное тире, разделившее эти понятия, есть высшая мудрость физики.

Так способна ли наука и впрямь когда-нибудь повторить это чудесное воскрешение, придуманное прижимистым сценаристом?

Если излагать популярным языком открытия, сделанные физиками XX века, они могли бы сойти за краткие сценарии фантастических фильмов. Немудрено, что ученые порой готовы идти обратным путем, пробуя подвести под эффектный киносценарий теоретическую основу.

Увы, мечтая о кратчайшем пути к далеким планетам, мы обрекаем себя на трудности, масштабы которых тяжело себе представить. Что значит «исчезнуть, чтобы возродиться»? Конечно же, обрести самую точную свою копию! Не потерять в этом молниеносном перемещении ни единой своей частицы, ни одного электрона и атома. Ни здесь, ни на terra incognita, куда вы намерены прибыть! Что же для этого нужно?

Наше путешествие, как мы отметили, состоит из нескольких этапов. Пусть людям не дано познать самих себя, но уж исчислить себя до последнего атома они обязаны, чтобы оказаться в полюбившейся им дали тем, кем они были когда-то, кем они родились, а вовсе не конгломератом неких веществ — какой-нибудь лужицей воды с растворенными в ней минеральными солями.

После этой процедуры память о вас ляжет в файлы компьютера, коему вы на мгновение доверите свое естество, да и всю вашу жизнь. (Любой сбой машины будет смертельно опасен для вас. От компьютерных вирусов мнимые путешественники будущего умрут куда быстрее, чем от неторопливых вирусов во плоти, изводящих нас днями, а то и годами.)

Не будем пока обсуждать происходящее. Все-таки звездный путь нас манит, а возражения критиков мы успеем выслушать позже!

Начинается второй этап нашего полета. Мощнейшие аппараты быстренько разнесут ваше тело даже не по косточкам — по атомам, и «дематериализуют» его. Что такое человек, как не коллекция атомов, расположенных самым причудливым образом? Или, лучше сказать, «сборный дом сложной конструкции», возводимый в любой части космоса.

«Здесь и сейчас» вы пересчитываете, измеряете, заполняете клеточки с названием артикула: например, пара триллионов атомов водорода, да еще триллион — кислорода, плюс прочие мелочи. Вот и весь человек! А где-то за несколько световых минут (а то и лет!) отсюда есть другой склад с огромной приемной антенной. В нем хранятся все те же пресловутые емкости с атомами — триллионы да триллионы, кислород да водород. По первому же требованию вашего «сверхнаучного» турбюро — по переданному им сигналу — там, на далеком складе, те же кирпичики тела моментально выстроятся в нужном порядке.

Или же — обойдемся без этих складских контор! — в наличии у нас лишь антенна, декодер и больше ничего. Сигнал принят. Волновое поле вновь превращается в вещество. И вот уже посреди неведомой планеты стоите вы, точь-в-точь такой же, каким зашли в турбюро где-нибудь в Дубне или Стэнфорде — ничуть не изменившийся.

А душа?! Будем считать, что ее нет. Элементов под названием «душевий» или «разумий» в периодической таблице не сыщется. И они вряд ли появятся даже в лабораториях будущего. Человек влачит бремя своих атомов. Это всего лишь двуногая ходячая пробирка с высыпанными туда реактивами.

Если же это не так, то как вы будете путешествовать со скоростью света? Впрочем, скептики уверены, что время подобных путешествий вряд ли придет, даже если считать человека «машиной», только с большим числом деталей, которую без труда демонтируют в одном месте и по заказанным чертежам соберут в другом. А что говорят по этому поводу специалисты? Те, кто подолгу службы своей обязаны изобрести «машину пространства», раз уж «машина времени» им не далась?

* * *

В своей книге «Физика “Звездного пути”» Лоренс Кросс попробовал собрать возражения против столь залихватского обращения с пространством.

Итак, начнем отсчет возражений. Что значит «исчислить фигуру заказчика» — всю, до последнего атома? Информация об одном-единственном атоме — о его расположении, атомных связях, уровне энергии — уместится в одном килобайте компьютерной памяти. Казалось бы, пустячок. Проблема в том, что этих атомов у человека — десять в двадцать восьмой степени штук. Для их описания понадобится такое же количество килобайт!

Подобную цифру можно оценить лишь в сравнении. Все книги мира, собранные вместе, содержат всего-навсего десять в двенадцатой степени килобайт информации — в десять миллионов миллиардов раз меньше, чем требуется для той — уникальной и неповторимой — книги, чьим содержанием станет некий Иванов или Джонсон, пришедший к физикам грядущих дней с простенькой просьбой: «Зашлите меня куда-нибудь на Марс!»

Чтобы транслировать такой объем информации, самая быстродействующая современная машина будет без устали работать не один миг, как хотелось бы оптимисту, не пару недель, на что заранее согласился бы пессимист, не несколько лет, что способны выдержать друзья убывшего в космический круиз, а 30 000 миллиардов лет. Возраст всей нашей Вселенной в две тысячи раз меньше, чем срок, отведенный современной физикой на такой вот перелет, точнее, на передачу данных о путешественнике.

«Машина пространства», если бы удалось ее построить, в действительности стала бы «машиной времени», способной уносить человека лишь в будущее.

За эти миллиарды лет исчезнут и желанный Марс, и родимая Земля. Понятно, что фигура заказчика так и не воскреснет в пыльном марсианском воздухе. Он не увидит у себя над головой темно-фиолетовое, почти черное небо. Не всмотрится в звезды, горящие над Марсом даже в дневную пору. Не увидит, как Земля, подобно привычной нам Венере, вспыхивает на небосводе то вечерней, то утренней звездой. Не разглядит Уран и Нептун, доступные даже невооруженным взорам будущих покорителей Марса. Нет, за то недолгое время, что отведено нашим планетам, он успеет перенестись на Марс разве что… на мизинец.

Продолжим наши рассуждения. Допустим, многие поколения владельцев «незримого тела» окажутся людьми в высшей степени порядочными и щепетильными. Тот самый компьютер, где хранится образ и опись чужого, одолженного заказчиком тела, они будут носить с собой везде: с Земли, выжженной раздувшимся Солнцем, на космическую станцию, а оттуда в новый, населенный людьми мир. Что ж, поверим в их удивительную способность везде и всюду не расставаться с компьютером, продолжающим (уже неизвестно куда) транслировать горемычное тело наивного заказчика, который по простоте души своей (или по отсутствию оной) доверил необычной фирме свое «механическое» тело. Допустим, что когда-нибудь, как «бог из машины», из новейшего физического оборудования возникнет живший когда-то человек, «ходячая коллекция атомов».

Но скажите, каким образом эта коллекция когда-то, во время оно, распалась на элементы? Вот вам и возражение номер два.

Чтобы «дематериализовать» человека, то есть разорвать силы, скрепляющие части атомных ядер, нужно, по расчетам ученых, разогреть тело до температуры, что в миллион раз выше, чем в центре Солнца. Только при этой температуре материя превратится в излучение. (Что испытает человек, вмиг сожженный на костре научной теории, не беремся сказать. Успокоим себя мыслью о том, что он все же возродится из света, «аки птица феникс, иже из пепла ся воставляет».) Световой луч со скоростью, ему одному присущей, перенесется в любую точку пространства, доставляя туда искателя легких путей, позволившего произвести над собой подобные манипуляции.

* * *

Сколько же энергии потребуется, чтобы двигать человеком, словно лучом прожектора? Ответ снова неутешителен для современной науки. В тысячи раз больше того количества энергии, что израсходовано за всю историю человечества! Какой же источник энергии нужен, чтобы исполнить подобный замысел? Нет, похоже, природа и впрямь поставила неодолимый барьер, препятствуя сложным объектам без всякого ущерба для себя переходить из одной формы материи в другую и наоборот.

В особенности нас убеждает в этом третье возражение, гласящее, что все наши попытки с предельной точностью описать составные части человека, то бишь отдельные его атомы, заранее обречены на неудачу. Это — проблема принципиального характера.

Поведение атомов вообще не поддается точному описанию. Этому препятствует принцип неопределенности Гейзенберга. Согласно ему, мы можем знать, например, либо местонахождение частицы, либо ее скорость. Если нам известно, как быстро движется частица, мы не в силах сказать, где она точно находится, и наоборот, стоит измерить ее координаты, как неопределенной становится скорость.

Создатели сериала «Звездный путь» искусно обошли проблему неопределенности в мире элементарных частиц, придумав так называемый «компенсатор Гейзенберга». Когда научного консультанта фильма спросили о том, как действует эта вещица, он ограничился лишь одним словечком: «Хорошо!»

Ученые не могут так просто отмахнуться от этой проблемы. Тем интереснее узнать об опыте, который поставил физик Антон Цайлингер из Инсбрукского университета. Впервые в истории науки он сумел телепортировать элементарную частицу! Для этого ему пришлось «поступиться знанием»: он не стал измерять параметры перемещаемой частицы.

Проблему, стоявшую перед ним и его коллегами, можно образно выразить так: попробуйте-ка перевезти из пункта А в пункт Б мешок… нет, не с котом, а с Протеем, который «разные виды начнет принимать и являться вам станет всем, что ползет по земле, и водою, и пламенем жгучим» (Гомер, пер. В.А. Жуковского), стоит лишь вам развязать путы мешка. Где гарантия, что Протей сохранит свой облик неизменным? Как доставить в пункт Б «неведомо что»? Может быть, не развязывать мешок и сдать это «неведомо что» в целости и сохранности, не интересуясь тем, как оно выглядит, ибо облик его превосходит разумение человека? Именно так и поступил австрийский физик, готовя свой опыт.

Так бывает в науке

Еще в 1993 году группа американских физиков из исследовательского центра IBM во главе с Чарлзом Беннеттом придумала метод, позволяющий «телепортировать» частицы (или, строго говоря, информацию о них, их квантовое состояние, например, значение спина у электрона или атомного ядра, поляризацию у фотона) из одного места в другое на любое расстояние. Главные роли в этом эксперименте должны были играть «негативные близнецы» — частицы, которые на любом расстоянии ведут себя наперекор друг другу, как будто их что-то «связывает». Схема была такова. Чтобы «телепортировать» частицу С, надо «связать» («сцепить») ее с другой частицей (обозначим ее А), и эту же частицу А «связать» с третьей частицей — В. Тогда свойства частицы С, — помните, «минус на минус дает плюс»? — передадутся частице В.

Тут, конечно, нужны подробности. В принципе за любой нашей репликой могла бы следовать череда поправок, уточнений, замечаний, пояснений, которая завела бы нас в «бесконечный тупик» речи, если бы не одно обстоятельство. Сказанное нами, как правило, и так бывает известно нашему собеседнику, а потому не требует особых комментариев. В данном же случае мы вынуждены вновь и вновь уточнять схему необычного опыта, дополняя ее хоть какими-то подробностями, словно размечая путь в туманном мире квантовой физики.

Итак, чем мы располагаем? У нас есть фотон С (для своих опытов Цайлингер выбрал именно эту элементарную частицу). Мы намерены «телепортировать» его в иную точку пространства. В «доквантовом» мире мы бы переслали, переместили, передвинули наш объект в эту точку со скоростью, не превышающей скорость света. Теперь можно сделать по-другому. Если в той точке пространства будет пребывать такая же частица — фотон, то нам достаточно, чтобы она изменила свои параметры и стала выглядеть точь-в-точь как частица C. Череда мгновенных превращений — вот лучший транспорт квантового мира! Фотон C и безликий фотон B, что воплотит чужой образ, — это начало и конец пути, это старт и финиш. Из пункта C в пункт B путешествует не сам герой, а его «паспорт». В квантовом мире эта «бумажка» воистину важнее любой букашки. Только с ее обретением элементарная частица принимает законченный вид.

Как видите, наша задача изменилась. Мы не частицу собираемся перемещать, мы лишь похитим ее «паспорт» и молниеносно подкинем его другой участнице опыта. В микромире фальшивых документов не бывает. Что записано в них, такова и частица.

Квантовый мир — это мир отрицаний и вычетов. Здесь обретенное «я» непременно означает упущенные возможности — свои и чужие. Если мяч, лежащий у вас в руках, окрашивается в черный цвет, значит, в ту же секунду в руках человека, живущего за тридевять земель от вас, точно такой же мяч белеет. Из двух возможностей воплотились обе: одна — здесь, одна — там.

А если продолжить нашу цепочку? В ней появится еще один человек, сидящий с мячом, загадочно меняющим цвет. Тогда срабатывает «закон отрицания отрицания»: черное — белое — черное. Таков результат мгновенных перемен. «Паспорт» передан. Объект, пребывающий в точке В, теперь выглядит так же, как его прототип С.

Телепортация фотонов в Венском университете

Для того чтобы это случилось, нужен посредник — фотон А, то есть «негативный близнец» фотонов С и В. Мы можем прибегнуть к еще одному развернутому сравнению. Представьте себе, что в точке С пребывает частица, а в точке А находится зеркало. Что бы ни происходило с фотоном, зеркало А повторит его образ, чуть переиначив его, поменяв местами «левое» и «правое». Где-то в глубине нашей воображаемой лаборатории стоит еще одно зеркало (В). Оно «копирует» копию, оно повторяет ее гримасы и фортели, снова меняя местами «левое» и «правое». Теперь они совпадают: исходная частица и ее образ, отразившийся в одном из зеркал.

Еще раз повторим. В опыте участвуют: исходная частица С, частица В, которой передадутся ее свойства, и, самое главное, частица А — посредник, сцепленный с обоими фотонами и отрицающий свойства каждого. Чтобы отрицать их, не надо их определять. Не надо разворачивать «мешок», в котором спрятан переменчивый Протей! В квантовом мире любые измерения искажают свойства частицы. Буковки в «паспорте» тут же меняются местами, стоит его развернуть. Изображение в «зеркале» тут же оживает, стоит в него вглядеться.

Но как тогда понять, что фотон А, например, противоположен фотону С? Что ж, приборы позволяют обойти эту теоретическую ловушку. Мы можем отметить, что такая-то пара частиц является «антисимметрично коррелированной», что эти частицы — «негативные близнецы». Но кому какие свойства принадлежат, нам не дано знать. Под нашими взорами частица становится собственным отражением, а ее отражение — частицей. Все перепутывается в зыбком квантовом мире, и «тень говорит голосом человека, а человек подражает собственной тени, и их фигуры неразличимы».

Прервем перечень сравнений и символов. Пора переходить от теории к практике. Героями опыта, поставленного на столе лаборатории в Инсбруке, были незримо «сцепленные» друг с другом фотоны. Чтобы их получить, ученые направляли на нелинейный оптический кристалл световые импульсы, длившиеся всего 150 миллионных долей одной миллиардной доли секунды (генерировал их титаносапфировый лазер красного излучения). Видимые световые сигналы преобразовывались в ультрафиолетовые. Цайлингер помещал на их пути еще один нелинейный кристалл, и тогда вновь возникала пара фотонов красного света — А и В. Хитрость заключалась в том, что плоскости колебаний обеих частиц были теперь всегда перпендикулярны друг другу. С этого момента, если одна из них была поляризована в горизонтальной плоскости, другая совершала колебания лишь в вертикальной плоскости, и наоборот. Так получили первую пару «сцепленных» частиц. Ничего более точного об их поляризации не требовалось знать, она оставалась неопределенной. Фотон В был «чистым листом», на котором ученые собирались записать свойства другого фотона (С), или же «зеркалом», в котором появится чужое отражение.

По мнению Антона Цайлингера, скоро можно будет телепортировать молекулы. Сбудутся ли эти прогнозы?

Вторую пару фотонов (С и D) тоже получили с помощью нелинейного кристалла. Затем фотон С определенным образом поляризовали — у него появился свой «паспорт». Четвертый фотон (D), «посторонний» на этом карнавале превращений, ученые использовали, чтобы в нужный момент активизировать измерительные приборы.

Сердцем этой установки стало полупроницаемое зеркало. Оно помогло «сцепить» друг с другом фотоны А и С. Значит, свойства фотона С (он ведь имел свой «паспорт») тоже автоматически передавались частице В. Теперь та была точь-в-точь такой же, как ее прототип, находившийся в нескольких метрах отсюда. По щелчку детектора определяли, что телепортация состоялась.

Наш рассказ состоит из повторений и уточнений. Опишем еще раз схему этого необычного опыта. Телепортируемая частица движется в левой части установки. Внезапно она исчезает: «теряет свою идентичность». В тот же миг в том же направлении, но в нескольких метрах отсюда — в правой части установки — начинает двигаться такая же частица, с теми же самыми характеристиками, что и первая. Вот и все. Телепортация состоялась. «Мы имеем дело с совершенно новым способом передачи информации» — говорит Чарлз Беннетт.

Повторимся, в этом опыте не происходит никакого переноса элементарной частицы из одной точки пространства в другую. Нет, в приемном устройстве уже имеется свой фотон. Передается лишь информация о каком-то параметре этого фотона (в данном случае речь идет о поляризации). Одна из частиц копирует информацию, которой обладает другая частица — в этот момент та утрачивает свои прежние свойства.

После нескольких лет проб и ошибок Цайлингер и его коллеги научились телепортировать до сотни частиц в час. Начались опыты по телепортации квантовых состояний атомов.

Фотоны, атомы… Что дальше?

— Я думаю, что в скором времени мы научимся «связывать» друг с другом даже крупные молекулы, — оптимистично говорит Цайлингер.

Однако проблем слишком много. Чем сложнее квантовый объект, тем труднее изолировать его от внешнего мира. Если же объект контактирует с внешним миром, то его неопределенное состояние тотчас преобразуется в «нечто определенное», и тогда процесс «связывания» прерывается. Объект можно телепортировать на большое расстояние лишь в абсолютном вакууме.

И все-таки журналисты постоянно спрашивают Цайлингера, когда же удастся телепортировать человека. Физик лишь разводит руками: «Нам следует раз и навсегда забыть об этом. Мы даже не знаем, сколько времени понадобится, чтобы поставить такие же опыты с более крупными объектами. Даже если мы проводим какие-то квантовые эксперименты с молекулами, мы еще очень далеки от того, чтобы телепортировать их».

Так будет в жизни?

Однако вопрос задают вновь и вновь: «Так можно ли телепортировать человека, подобно частице света?» Теория пока об этом умалчивает, говорит профессор Цайлингер.

«Научная телепортация» подразумевает, что в пункте Б находится точная копия того же фотона, атома и так далее, что и в пункте А. Телепортировать — это передавать сведения о квантовом состоянии объекта и заставлять копию вести себя точь-в-точь как объект. Телепортация не творит двойников, она оживляет их. В тот миг, когда двойник оживает, его прототип теряет свое обличье, развоплошается.

Итак, чтобы телепортировать человека, надо сперва изготовить его… точную копию. Если вы решите молниеносно перенестись на другую планету, заранее доставьте туда «двойника» — перевезите его на обычной, неторопливо летящей ракете. Увы, пока не верится, что подобную копию удастся сотворить. Для этого надо собрать слишком много информации. Быть может, нас выручат квантовые компьютеры? Ведь по своей эффективности они неимоверно превзойдут нынешние медлительные машины.

Подчеркнем, кстати, что ошибается тот, кто думает, что с помощью телепортации можно преодолеть барьер, воздвигнутый скоростью света. Еще Чарлз Беннетт осознал, что сведения, передаваемые при телепортации, делятся на два сорта: на те, что транслируются квантовомеханическим способом (то есть со сверхсветовой скоростью), и те, что передаются классическим способом (то есть скорость их передачи не превышает скорость света).

«Я бы не рискнул довериться нашей аппаратуре», — говорит профессор Харальд Вайнфуртер (слева)

Хотя «сцепленные» друг с другом фотоны, обмениваясь информацией, делают это с бесконечно большой скоростью, однако лицо, передавшее некое сообщение, может узнать от своего адресата о том, что телепортация состоялась (и наоборот), лишь прибегнув к классическому способу — к радио- или кабельной связи. Во время инсбрукского эксперимента специальный счетчик отмечал, все ли три детектора фотонов получили сигнал одновременно или же нет. Эти приборы были соединены друг с другом кабелем, значит, они обменивались информацией лишь со скоростью, не превышающей скорость света.

Итак, как бы быстро ни совершалась телепортация, для нас она станет явью лишь некоторое время спустя.

Следующая неразрешимая пока проблема. В опытах Цайлингера одна частица-посредник передает сведения о квантовом состоянии другой частицы. Если следовать схеме «одно квантовое состояние — один посредник», то при телепортации человека потребуется десять в тридцать первой степени частиц (!), которые должны одновременно передавать сведения о всех соответствующих им и «сцепленных» с ними частицах. Любой крохотный сбой приведет к непоправимым последствиям. Прежний человек перестанет существовать («потеряет свою идентичность», как говорят физики), а его двойник окажется химерическим, дефектным созданием, неприспособленным к жизни. «Я бы не рискнул довериться нашей аппаратуре», — говорит один из участников инсбрукских экспериментов Харальд Вайнфуртер.

Но самое главное: неясным пока остается вопрос о том, насколько материальная копия может отличаться от оригинала. Будет ли это точь-в-точь, до последнего атома, до последней болячки, тот же самый человек, что и вы? Почему эта «коллекция атомов» будет иметь те же воспоминания, что и вы, будет наделена тем же характером, что и вы? Что отличает эту неподвижную фигуру от вас, если вы точь-в-точь совпадаете с ней? Почему вы наделены жизнью, а эта фигура пока нет? Что такое жизнь? Особое сочетание квантовых состояний? Тогда что такое «Бог, вдыхающий жизнь»? Камертон, заставляющий все частицы некоего тела принимать эти «особые квантовые состояния»? Что такое память? Особое сочетание квантовых состояний? В таком случае память присуща всем частям нашего тела, а вовсе не сосредоточена в головном мозге? Мы помним кожей и руками, затылком и спиной? И что же такое душа? Тоже особое сочетание квантовых состояний? Как только вашей копии будет передана информация о квантовых состояниях всех ваших частиц, в нее неизбежно вселится ваша душа? А что будет с вашим прежним телом? Что значит — оно «развоплотится»? Растает, как морок? Почему? Это же плоть, вещество, «сосуд скудельный»! Оно должно сохраниться! Но будет ли в нем по-прежнему теплиться жизнь? И не обнаружится ли в нем после подобной процедуры какая-то новая душа, ведь как-никак, после того как прежняя душа упорхнула из этого сосуда, на месте осталась великолепная копия человека, всем частицам которой присущи какие-то квантовые состояния. И кто гарантирует, что их сочетание не позволит этой фигуре, вроде бы лишенной души, жить своей «особой» жизнью? Подобные вопросы воскрешают в памяти легенду о Големе — человеческой фигуре, сотворенной мудрецом из праха, которая оживала, потому что «притягивала из вселенной свободные звездные токи» (Г. Мейринк, пер. Е.М. Лысенко). Тогдашняя «телепортация» окончилась крахом. Голем повел себя, как чудовище, «убивая всех, кто попадался на его пути». Быть может, если даже мы передадим всю информацию о квантовых состояниях исходного объекта, в ожившем теле окажется невесть что, а вовсе не душа «развоплощенного человека»?

Ответить на все эти вопросы удастся лишь в далеком будущем. Пока, опираясь на знания, накопленные квантовой физикой, мы можем лишь предположить, как будет выглядеть исходный, «развоплощенный» человек. Помните, что в квантовом мире мяч может быть одновременно и белым, и черным? Он примет какую-то определенную окраску лишь в тот момент, когда мы попытаемся взглянуть на него. «Если бы мы телепортировали человека, то на том самом месте, где только что стояло живое существо, — говорит Антон Цайлингер, — появился бы некий условный человек, которому одновременно были бы присущи все обличья и все характеры людей, живших до него и живущих теперь на Земле». Он воплощал бы одновременно все возможные образы человека, был бы Гитлером и Ганди, Булгариным и Пушкиным, Адамом и Евой в одном лице. Впрочем, такое состояние длилось бы краткий миг. Стоило кому-то взглянуть на эту фигуру, содержащую в себе память о всем человечестве, как она моментально приняла бы какой-то определенный образ, окрасилась в свой «черный» или «белый» цвет. Вот только чей образ она приняла бы? Прежнего человека, стоявшего здесь? Или на месте телепортированного человека внезапно возникла бы какая-то другая личность, быть может, давно уже «почившая в бозе» и лишь теперь вызванная к призрачной жизни злым гением теоретической физики?

Наконец, проблема еще и в том, что даже ученые по-разному пока истолковывают некоторые положения квантовой физики. Вернемся к тому же примеру с мячом, который может быть одновременно черным и белым и окончательно принимает цвет, лишь когда мы глядим на него, то есть «измеряем его состояние».

Итак, на наших глазах мяч принял одно из возможных состояний. Допустим, он стал черным. Что это может означать?

Что теперь он всегда будет черного цвета? Что он обрел этот цвет лишь на миг и, как только мы отвернемся от него, он вновь вернется в исходное, «неопределенное» состояние. А может быть, всякий раз, когда возникает подобный выбор, наша Вселенная делится на несколько параллельных миров (по числу возможных состояний)? В одном из них наш «мячик раздора» окрашен в черный цвет, в другом — в белый цвет. В таком случае каждое мгновение рождается бесконечное множество Вселенных, в которых происходят все те события, что не успели разыграться на наших глазах.

Английский фантаст Олаф Степлдон еще в тридцатые годы так описывал эту возможность: «В некоем непостижимо сложном Космосе всякий раз, когда какое-либо существо встречается с различными альтернативами, оно выбирает не одну, а все… И поскольку в этом мире множество существ и каждое из них постоянно сталкивается со многими альтернативами, то комбинации этих процессов неисчислимы» (пер. Е.М. Лысенко). В пятидесятые годы «размножение Вселенных» анализировал уже физик Хью Эверетт.

Во всех упомянутых нами гипотезах особая роль неизменно отводится человеку, ибо именно он «глядит» на окружающий его мир, то есть «измеряет его состояние». Весь мир в таком случае, повторим полюбившуюся Виктору Пелевину мысль, — это своего рода Театр, сотворенный Господом Богом для одного-единственного зрителя, которым являетесь вы. «Мы до сих пор не может постичь, какое место занимает человек в нашей Вселенной, — сказал в одном из интервью Антон Цайлингер. — Возможно, ему отведена куда более важная роль, нежели могли предполагать создатели классической физики».

Вместо постскриптума. Годы телепортаций

В 1998 году Джефф Кимбл и его коллеги из Калифорнийского технологического института сумели телепортировать сразу несколько фотонов.

В том же году исследователи из Лос-Аламосской лаборатории телепортировали направление вращения атомного ядра, заставив другое ядро, находившееся внутри той же самой молекулы, вращаться в этом же направлении.

В 2002 году австралийские исследователи телепортировали лазерный луч, содержавший миллиард фотонов. Луч погас, чтобы тут же, в метре отсюда, вновь материализоваться.

В этой лаборатории ведутся опыты по телепортации

Связанные пары фотонов очень чувствительны и распадаются, когда взаимодействуют с молекулами воздуха. Поэтому все опыты по телепортаций фотонов в лабораторных условиях проводились обычно лишь на расстоянии в несколько метров. На больших расстояниях использовались стекловолоконные кабели, внутри которых находились пары фотонов. Так, в 2003 году в Вене Антон Цайлингер телепортировал тысячи пар фотонов по стекловолоконному кабелю на 600 метров, с одного берега Дуная на другой. По его словам, данный опыт показывает, что информацию можно телепортировать с помощью спутников на расстояние в сотни километров, причем в космосе для этого не понадобится никаких кабелей. Еще раньше он сумел телепортировать фотон на такое же расстояние по воздуху.

Если в первых экспериментах телепортировали частицы на несколько метров, то теперь в Лос-Аламосской лаборатории создана линия связи длиной 48 километров. Впрочем, телепортировать фотоны все-таки гораздо легче, чем другие объекты, поскольку они не обладают ни массой, ни внутренней структурой, и их движением легко манипулировать с помощью линз, зеркал и устройств для расщепления пучка частиц. Зато квантовые состояния атомов гораздо долговечнее, чем фотонов. Поэтому атомы можно использовать для длительного хранения квантовой информации.

В 2004 году сразу двум группам ученых удалось телепортировать атомы — сложные системы, объединяющие большое число электронов и массивное ядро. Предварительно атомы были охлаждены с помощью лазеров почти до абсолютного нуля. Райнер Блат из Инсбрукского университета проводил опыты с ионами кальция; его американский коллега, Мюррей Баррет из Национального института стандартов и технологий, — с ионами бериллия. Схема экспериментов в обоих случаях напоминала описанный выше опыт Цайлингера. Были проведены по несколько сотен опытов по телепортации ионов, причем в 75 процентах случаев ученым удавалось добиться успеха.

В июне того же года Райнер Блат опубликовал на страницах журнала «Science» схему миниатюрного квантового компьютера, состоящего из трех связанных ионов кальция, находящихся в магнитной ловушке.

В ближайшее время можно ожидать опытов по телепортации молекул и даже более крупных объектов, но вот телепортация макроскопических тел, по-видимому, во веки веков остается уделом писателей-фантастов.

«В любом случае можно надеяться, что технология квантовой телепортации позволит создать принципиально новые, невиданные по быстроте и объему памяти вычислительные устройства — квантовые компьютеры», — отмечал на страницах журнала «Знание — сила» B.C. Барашенков. Метод телепортации квантовых состояний ионов можно использовать в схеме квантового компьютера для передачи различных данных, в том числе от одного квантового компьютера другому.

Данный метод можно со временем использовать также в квантовой криптографии для передачи секретных сообщений на расстояние в сотни километров. Передаваемая информация исчезнет в одной точке пространства, чтобы моментально появиться у адресата.

1.14. ПОСЛЕДНИЕ ТАЙНЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Ученые по-прежнему не могут до конца объяснить многие свойства твердых тел, например, магнетизм или сверхпроводимость. Внутри твердых тел наблюдаются настолько сложные и разнообразные процессы взаимодействия атомов, что описать их с помощью формул или составить модель их поведения пока не удается. Очевидно, какого-то прогресса поможет достичь нанотехнология — одно из важнейших направлений науки XXI века.

Решение было таким органичным

Еще никогда прежде путь от открытия в области физики до получения Нобелевской премии не был таким коротким. Когда 14 октября 1987 года Нобелевский комитет обнародовал свое решение наградить физиков Георга Беднорца и Карла Мюллера, прошло лишь около года с тех пор, как они, сотрудники научно-исследовательской лаборатории IBM в Рюшликоне (Швейцария), открыли феномен высокотемпературной сверхпроводимости.

Впервые сверхпроводимость была обнаружена в 1911 году в опытах с ртутью. Ее электрическое сопротивление исчезало при 4,2 кельвина. Позднее список сверхпроводников пополнили многие химические элементы, сплавы и соединения. Их поведение оставалось загадкой вплоть до 1950-х годов, когда странный эффект получил теоретическое объяснение. При чрезвычайно низких температурах электроны в этих материалах преодолевают взаимное отталкивание и образуют устойчивые пары — так называемые «пары Купера». Они движутся сквозь кристаллическую решетку, не сталкиваясь с атомами и не теряя энергию.

Впрочем, вплоть до середины восьмидесятых годов было известно, что подобное явление может наблюдаться лишь при температурах, практически равных абсолютному нулю, а значит, сверхпроводимость не имеет особого практического значения. Сверхпроводящие материалы надо охлаждать с помощью жидкого гелия до -269ºС, что весьма трудоемко и дорого.

Однако в своих экспериментах с оксокупратами — керамическими материалами, содержащими медь и кислород, а также барий, иттрий или висмут, — Беднорц и Мюллер выяснили, что сверхпроводимость может наблюдаться, например, при — 196°С, а до этой температуры можно охладить материалы с помощью жидкого азота, что вполне рентабельно. У ученых появилась надежда, что явление сверхпроводимости удастся использовать и в промышленности — для накопления и передачи электрической энергии. Однако эти необычные материалы оказались очень хрупкими и с трудом поддавались обработке.

Итак, ожидания ученых пока не сбылись, хотя за последние два десятилетия они регулярно открывают все новые — по большей части довольно экзотические — соединения, обладающие высокотемпературной сверхпроводимостью.

В 1993 году российские физики Е.В. Антипов и С.Н. Путилин синтезировали первый ртутьсодержащий сверхпроводник (его температура перехода равнялась -179°С), а полгода спустя они же получили сверхпроводник с рекордной температурой перехода, равной -138ºС.

Некоторые фтораргенаты — соли, содержащие серебро и фтор, — тоже могут стать сверхпроводящими при довольно высокой температуре, поскольку очень похожи на оксокупраты.

Обнаружились и полимеры с необычными свойствами: органические сверхпроводники. Правда, до их промышленного применения пока далеко, ведь они утрачивают электрическое сопротивление лишь при температуре -260ºС и давлении 2000 бар. При таком давлении в материале образуются широкие каналы, сквозь которые беспрепятственно перетекают электроны. Первый из таких материалов был открыт в 1980 году датским химиком Клаусом Бехгаардом и французским физиком Дени Жеромом. Он содержал селен. В состав самых известных органических полимеров входят соли на основе серы.

Любопытна их структура. В керамике, например, чередуются изолирующие и проводящие слои. Поэтому керамические сверхпроводники называют «двумерными». А вот в солях Бехгаарда ток течет только вдоль цепочки проводящих молекул, которая тянется через весь кристалл. Их называют «одномерными». На такие материалы уже не распространяется теория Л.Д. Ландау, который рассматривал движение электронов в твердых телах как своего рода течение жидкости, состоящей из отдельных частиц.

Изучение подобных полимеров, — пусть они и не находят пока промышленного применения, — поможет лучше понять свойства керамических сверхпроводников. Почему все-таки критическая температура последних так высока?

Известно, что электроны в них, как и в других сверхпроводниках, образуют пары. У металлов и их сплавов это наблюдается лишь при температурах ниже -250 °С. При более высоких температурах электронные пары распадаются. А вот в керамике такого не происходит. Как полагают, здесь начинают действовать магнитные силы, скрепляющие пары электронов.

«Похоже, что в органических сверхпроводниках между электронами тоже действуют магнитные силы», — считает немецкий исследователь Йохен Восница. Однако ученые пока не могут детально описать происходящие при этом процессы.

И все-таки первые успехи уже есть. Так, на трансформаторных станциях в Копенгагене и Детройте уже сейчас вместо медной обмотки используют сверхпроводящую керамику — купрат висмута. Со временем подобная керамика найдет широкое применение в трансформаторах, аккумуляторах и даже двигателях.

Ленту из купрата висмута можно намотать на трубку, по которой течет жидкий азот, охлаждающий ее до нужной температуры. Фирма «Американ Суперкондактор» уже изготовила электродвигатель мощностью 1000 лошадиных сил, где в обмотках электромагнитов вместо медных проводов использованы керамические ленты. Мотор получился на треть легче обычного, да и заметно уменьшился в размерах; зато создается более мощное магнитное поле.

Испытания нового двигателя прошли успешно. Теперь та же самая фирма намерена разработать сверхпроводящие двигатели мощностью от 5000 до 33 500 лошадиных сил. Их испытания будут вестись как на заводах, так и на кораблях американского ВМФ.

Вспоминая традиционные способы передачи электричества, впору воскликнуть: «Прощай, медная проволока! Тебя уносит в прошлое, в ту страну забытых вещей, где еще ставят на стол чернильницу-непроливайку, достают гусиное перо, а по медным проводкам все так же бежит электрический ток, накаливая лампы бра и торшеров. Тебя не будет, паутина меди, покрывшая изнутри все механизмы. Сколько энергии поглощала ты, когда по тебе перекатывался ток электронов! Как принижала любой КПД! И вот планы изобретателей, что расправа с тобой. В XXI веке тебя потеснят керамические сверхпроводники. Ведь они могут передавать электричество без потерь, а значит, использовать электрическую энергию куда эффективнее, чем теперь».

Однако прежде чем желанные перемены свершатся, предстоит решить немало практических и теоретических проблем. Ученые по-прежнему не могут объяснить, почему твердые тела иногда утрачивают электрическое сопротивление. Когда электроны перестают замечать кристаллическую решетку и «ударяться» об ее атомы? Какие силы удерживают электроны в парах? Если же отсутствует теория, то нельзя предсказывать существование новых сверхпроводящих материалов. Мы не можем моделировать ту или иную комбинацию химических элементов, позволяющую создать идеальный сверхпроводник.

«Физика сверхпроводников переживает период бурного расцвета, — отмечает академик Юрий Третьяков. — Однако в физике до сих пор не существует теории, которая имела бы прогностическую ценность и могла предсказать, где искать сверхпроводники с нужными свойствами. Наука лишь объясняет свойства уже синтезированных материалов. Но универсальной теории сверхпроводников нет».

Прогноз погоды на атомарном уровне

Не поддаются объяснению и другие феномены, присущие твердым телам. Например, некоторые металлические сплавы могут запоминать свою форму. После деформирования предметы, изготовленные из металла, обладающего памятью, вновь принимают первоначальную форму, если их нагреть до определенной температуры или поместить в магнитное поле. Они как будто помнят о своей прежней форме. Однако объяснить поведение этих материалов ученые пока не могут, как и не знают, почему одни материалы обладают памятью, а другие — нет.

Физики затрудняются даже объяснить эффекты, возникающие при взаимодействии света и материи. А ведь подобные эффекты играют важную роль и в природе, и в технике. Как, например, возникает окраска у различных твердых тел? Или как полупроводниковый лазер генерирует световой луч?

Во всех этих феноменах частицы света — фотоны — поглощаются твердой материей, изменяются определенным образом и вновь излучаются. Подобные процессы можно достаточно хорошо описать, но истолковать происходящее трудно.

Причина заключается в том, что внутри твердого тела — громадное количество частиц. Например, в кристалле размером с кусочек сахара содержится больше атомов, чем звезд в Млечном Пути. У любого из атомов есть свои электроны, которые взаимодействуют друг с другом и с кристаллической решеткой. Это и обусловливает свойства твердого тела.

Попытка описать, как меняются эти свойства, равносильна решению любой другой задачи о поведении системы, состоящей из бесчисленного множества отдельных элементов. К таким задачам относятся, например, прогнозирование погоды или описание процессов, происходящих внутри живых организмов. Подобные задачи не решить даже с помощью самых мощных компьютеров. Приходится прибегать к упрощенным расчетным моделям, которые дают лишь приблизительные решения.

Прощание с нашими кремниевыми коллегами

Очевидно, какого-то прогресса поможет достичь нанотехнология. Ее методами можно из отдельных атомов конструировать миниатюрные транзисторы и машины размером в нанометры — миллионные доли миллиметров. Это чрезвычайно важно, поскольку возможности традиционных кремниевых компьютеров скоро будут исчерпаны.

Девиз «Меньше, быстрее, лучше» нигде не проявился так ярко, как в микроэлектронике. Когда в 1971 году был создан первый процессор «Intel-4004», наибольшее число транзисторов на одной микросхеме не превышало 2250. Теперь порядок цифр изменился. Процессор, выпущенный компанией «Intel» тридцать лет спустя, содержал более ста миллионов транзисторов, размещенных на одной микросхеме размером с человеческий ноготь. Толщина самой крохотной структуры — изолирующего слоя из оксида кремния — достигла 1,5 нанометра, то есть оказалась в 100 тысяч раз меньше толщины человеческого волоса.

По оценкам экспертов, объем микросхем ежегодно уменьшается примерно на треть. В минувшие десятилетия ученые не раз полагали, что предел миниатюризации скоро будет достигнут, однако прогнозы оказывались ошибочными. И все же в ближайшее время, действительно, опасения сбудутся, ведь дальнейшей миниатюризации помешают фундаментальные законы физики. Когда элементы микросхемы достигнут атомарных размеров, начнут проявляться эффекты квантовой механики, и работа микросхем станет непредсказуемой. Использовать их в компьютере будет нельзя. Случится это около 2020 года. В дальнейшем же нанотехнология изменит мир так же радикально, как изменила его компьютерная технология.

Новая промышленная революция

Итак, прозвучало одно из ключевых слов XXI века — «нанотехнология», то есть создание материалов и объектов размером в нанометры. Без нанотехнологии, зародившейся лишь в последней четверти века минувшего, невозможно развитие микроэлектроники, биотехнологии, энергетики, робототехники, оптики, фармацевтики. Европейский Союз выделяет на ее развитие больше денег, чем наши власти — на всю российскую науку: по данным на 2004 год, 2,1 миллиарда евро, или двенадцать процентов от общего финансирования научных работ. Нанопродукты — огромный технологический рынок будущего.

Возможно, уже лет через десять появятся работающие механизмы атомарных размеров. Лет через 50 — 100 начнется «новая промышленная революция»: тогда, может быть, войдут в обиход наномашины, изготавливающие различную продукцию.

Конечно, энтузиасты без запинок отвечают, что произойдет в скором будущем. Нанороботы примутся конструировать из отдельных атомов любые предметы — микросхемы, транзисторы «и даже сэндвич с сыром», говорит Пол Грин, директор калифорнийской фирмы «Nanothinc». Или, как отмечает директор Института нанотехнологий США Чэд Миркин: «Сейчас мы используем в промышленности только то, что нам дает природа. Нанотехнологический подход состоит в том, что мы будем перерабатывать практически любые природные ресурсы в так называемые «строительные блоки», которые составят основу будущей промышленности». Сперва ученые хотят научиться собирать объекты размером с молекулу, а потом и более крупные объекты.

По мнению Пола Грина, будущее принадлежит фабрикам, работающим по тому же принципу, что и живая клетка. Сперва нанороботы будут конструировать свои копии. Если допустить, что каждые полчаса робот будет сотворять себе подобного, то уже через тридцать часов их число достигнет триллиона. Несметные полчища роботов начнут мастерить все, что угодно.

С точки зрения законов физики, нет ничего странного в том, что мы будем соединять одни молекулы с другими. Но как мы сообщим каждой из молекул ее точное положение внутри будущего предмета? На практике это означает невообразимое: всего один грамм графита, то бишь углерода, состоит из 50 секстиллионов молекул. Сколько же мороки уйдет на то, чтобы методами нанотехнологов изготовить простой карандаш с грифелем? Как описать эту мегаконструкцию, возведенную из отдельных атомов?

Представьте себе, что вам нужно возвести многоэтажный кирпичный дом. Вы собираетесь строить его по-новому: без помощи каменщиков. В каждый кирпич вы вмонтируете моторчик и снабдите его блоком памяти. Вы введете туда точные координаты его будущего места: этот уляжется в шестом ряду западной стены (позиция 647), этот — в двадцать четвертом ряду южной стены (позиция 2415). Наконец, после многодневной подготовки вы командуете «Пуск»: груды стройматериала приходят в движение. «Атом за атомом», кирпич за кирпичом, все это скользит по ленте транспортера, занимая положенные места. Но сколько же времени потеряно из-за вашей «революции в строительстве»? Не проще ли было нанять каменщиков? Уровень развития нанотехнологий пока таков, что нет никакого смысла стремиться к осуществлению многих предлагаемых прожектов. Можно лишь мечтать о них, ведь они заведомо неэффективны.

Этот «букет цветов» изготовлен британскими нанотехнологами из карбида кремния. Он в тысячи раз тоньше человеческого волоса

Как и в случае с микросхемами, миниатюризация имеет свои пределы. Не все можно уменьшить до атомарных размеров. В микромире нас подстерегают неожиданные эффекты. Там зубчатые передачи будут выходить из строя только потому, что сила притяжения между колесами будет заметно больше силы тяжести. Там части механизмов будут слипаться под действием адгезии. Там взыграют квантовые эффекты. Там все иначе, чем в видимом мире.

Кроме того, дальнейшее развитие нанотехнологий вызывает опасение у многих специалистов, видящих в ней угрозу человечеству. Как емко выразился Александр Семенов на страницах журнала «Знание — сила», «даже от атомного оружия можно спрятаться под землю. От всепроникающих нанороботов спрятаться нельзя».

По мнению критиков нанотехнологий, полагаться на добрый разум незримых роботов все равно, что выпускать на свободу микробы из бактериологических лабораторий. Одни будут сами проникать в человеческие клетки; другие примутся мастерить аппараты, способные на это. Что ж, хранителями знаний станут они — роботы; мы же — «мертвой Природой», полем их деятельности, их «собаками Павлова». Возможно, нанооружие будет уничтожать огромные общности людей, объединенных каким-либо одним генетическим признаком. На новом витке вооружений человек становится еще обреченнее на смерть. В мире нанороботов, этих «микроорганизмов» будущего, он — всего лишь «одна из самых слабых машин», которую можно так же бесцеремонно починять, как мы починяем и переделываем какой-нибудь жигуленок. Умные машины могут охотиться на него, как индейцы и янки — на стада бизонов, сводя к нулю миллионные поголовья людей.

С помощью растрового туннельного микроскопа можно изготавливать наноструктуры

Впрочем, пока заботы нанотехнологов довольно будничны. «Микроскопические» успехи здесь принимаются на ура. Весной 2000 года японские ученые из компании NEC изготовили переключатель размером менее 10 нанометров. Переключение осуществляется с помощью отдельных электронов. Незадолго до этого немецкий физик Райнер Кассинт продемонстрировал самое маленькое в мире сопло, чей диаметр в тысячи раз меньше диаметра человеческого волоса.

Однако сказанное не означает, что у нанотехнологии пока нет особых перспектив. Так, химическая нанотехнология уже сейчас созрела для промышленного применения. Поверхности различных материалов можно покрывать наночастицами, содержащими всего несколько сотен атомов или молекул. Эти частицы в тысячи раз меньше живой клетки. Их нельзя удалить; их сила сцепления слишком велика. Они меняют свойства подложки, придавая необычайную прочность и стойкость обычным материалам; те могут стать, например, пуленепробиваемыми.

Как подчеркивает физик Ю. Свидиненко на страницах журнала «Наука и жизнь», «нанообъекты (например, наночастицы металлов), как правило, имеют физические и химические свойства, отличные от свойств более крупных объектов из того же материала и от свойств отдельных атомов». Например, температура плавления частиц золота размером 5 — 10 нанометров на сотни градусов ниже температуры плавления куска золота объемом 1 кубический сантиметр.

Наука и промышленность возлагает большие надежды на наноматериалы. Они тверды, жестки, прочны и обладают особыми оптическими свойствами. Нанопорошок из крохотных шариков, трубочек и иголок является основой создания прозрачной керамики, плоских телеэкранов и электропроводящих полимерных пленок. Наночастицы, окруженные слоем органического материала, образуют чрезвычайно стойкие лаки. Мельчайший порошок диоксида титана особенно эффективно защищает дерево, кожу и продукты питания от ультрафиолетового излучения. Поверхность столовой ложки такого порошка примерно равна поверхности футбольного поля. Магнитизированные наночастицы целенаправленно разрушают раковые опухоли.

Нанопродукты — огромный технологический рынок будущего. Они найдут применение буквально во всех отраслях хозяйства: оконные стекла, которые нельзя разрисовать краской; стекла очков, что не поцарапать; противопожарные стекла, способные превратиться при сильном нагревании в изоляционный материал, что выдержит даже залп огнемета; самоочищающиеся покрытия, к которым не будет приставать грязь и вода; наноструктуры вместо традиционных транзисторов. И все же, по мнению экспертов, главной областью их применения станет создание новых «думающих» материалов на основе наночастиц.

«Эволюции потребовались миллиарды лет, чтобы от мельчайших структур перейти к сотворению таких макроскопических систем, как человек, — пишет Фриц Приц из Стэнфордс-кого университета. — Нам потребуются всего десятилетия, чтобы вернуться к мельчайшим объектам».

Кстати, в последнее время все больше интереса вызывает идея использовать фрагменты молекулы ДНК в качестве остова, к которому в строго определенных местах биохимическими методами будут прикрепляться различные наноструктуры.

Несомненно, развитие нанотехнологии благотворно скажется и на развитии фундаментальной физики. Исследование поведения отдельных атомов и взаимодействия их с другими атомами поможет оценить справедливость тех или иных теорий, поверить их практикой. Возможно, это объяснит загадочную природу твердых тел.

«По своей сути нанотехнология является междисциплинарной областью, — отметил в интервью «Известиям» ученый секретарь Совета при президенте РФ по науке и высоким технологиям Михаил Ковальчук. — Многие специалисты считают, что развивать масштабные междисциплинарные исследования сейчас способны только США и Россия». Однако если в США еще в 2000 году была принята государственная программа по развитию нанотехнологии, то в России подобной программы нет.

2.1. ЗЕМЛЯ СТАЛА ЛУНОЙ!

Это случилось более четырех миллиардов лет назад. Небывалый удар потряс Землю. Целая планета рухнула на нее. В небо взметнулось множество глыб. От Земли отломился кусок. Обломки отлетели и стремительно соединились. Так возникла Луна. Нам повезло: без Луны на земном шаре никогда не развились бы высшие формы жизни. Без нее не было бы нас. Но лишь в начале XXI века мы узнали тайну рождения Луны.

Фея вновь наносит удар

Около 4,4 миллиардов лет назад Земля еще формировалась. Минуло всего 150 миллионов лет с тех пор, как она возникла из протопланетного облака. Уже образовались массивное ядро из железа и никеля, легкая оболочка из силикатов…

Размеренность геологических процессов нарушило событие космическое. К Земле приблизилась Фея — планета размером с Марс. Она зацепила Землю боком, и та… лопнула. В этот момент поверхность нашей планеты раскалилась до 10 тысяч градусов по Цельсию и превратилась в кипящее месиво. В течение часа Земля светилась ярче Солнца. В небо взметнулось огромное облако пыли; постепенно оно сгущалось, сливаясь с обломками Феи. Из этого облака через несколько десятков тысячелетий сформировалось новое небесное тело: Луна, наш спутник.

Первые сто миллионов лет Луна была покрыта вязким, густым слоем магмы. Однако под действием гравитации вещество Луны перемешивалось: легкие элементы поднимались на поверхность, образуя лунную кору, а минералы, содержащие железо и магний, опускались в недра планеты.

Очевидно, все это время в окрестности Луны и Земли кружило множество затвердевших глыб. Они еще долго падали на поверхность обеих планет. Эпоха около 4,4 — 4,0 миллиардов лет назад носит название «эпохи великой космической бомбардировки». Тогда Земля, как и Луна, подвергалась ударам очень крупных и довольно многочисленных метеоритов.

Около 4,4 миллиардов лет назад Земля еще формировалась

Из обломков столкнувшихся планет родилось новое небесное тело — Луна, наш спутник

…За последние полтора века появились две основные гипотезы, объяснявшие происхождение Луны. По одной, Земля захватила пролетавшее мимо небесное тело, и оно стало послушно кружить возле нашей планеты (Гарольд Юри). Однако вероятность такого события почти равна нулю. Подругой, Земля и Луна возникли одновременно из протопланетного облака (Евгения Рускол). Но почему тогда возле Марса и Венеры не появилось своей Луны? Непонятна и аномалия железа: Земля содержит почти 35 процентов железа, Луна — всего 5 процентов. И вот — удар, катастрофа. Взгляд на природу Луны изменился.

Так художник представляет себе столкновение Феи с Землей

Изменился — и совпал с некоторыми гипотезами, которыми прежде пренебрегали. Так, в 1961 году Е. Эпик, а в 1974 году Дж. Вуд и X. Митлер предполагали вторичное образование Луны из многочисленных обломков разрушенной протопланеты. В начале 1990-х годов свою гипотезу формирования Луны обнародовали российские академики С.А. Ушаков и О.Г. Сорохтин. По их расчетам, Луна образовалась за счет разрушения более крупной планеты — Протолуны. Она была захвачена Землей с близлежащей орбиты и под действием мощной приливной силы стала разрушаться. «В какие-то промежутки времени вокруг молодой Земли, возможно, существовали кольца вращающихся мелких метеоритных тел, подобных кольцам Сатурна… Большая часть плотного железного ядра Протолуны устремилась к Земле. Луна осталась без чугуна». Новая теория родилась не на пустом месте. В течение Ряда лет экипажи кораблей «Аполлон» и советские межпланетные станции серии «Луна» доставили на Землю 382 килограмма лунной породы. Ее свойства поразительно напоминали свойства земной породы. Содержание изотопов было одинаково. Уже в 1982 году Э. Рингвуд показал «геохимическую общность лунного вещества с веществом земной мантии» (О.Г. Сорохтин). Именно эта общность убедила ученых в том, что происхождение Луны и Земли одинаковое. За миллионы лет состав Луны почти не изменился; она лишь немного «засорилась» метеоритной пылью. Теперь о той «бомбардировке» напоминают только многочисленные лунные кратеры и моря.

В 2004 году был обнародован самый детальный компьютерный расчет столкновения Феи с Землей. Его проделал американский исследователь Робин Канул.

Согласно этой модели, столкновение произошло, когда Земля набрала уже 95 процентов своей массы. Планета Фея была раз в десять меньше Земли. После удара от нее откололось множество обломков, а она, совершив еще один оборот вокруг Земли, вновь в нее врезалась. Ее железное ядро пробило поверхность Земли и слилось с земным ядром, а остатки мантии вместе с кусками мантии Земли взлетели на высоту около 20 тысяч километров и постепенно соединились друг с другом, образовав Луну. Та состоит примерно на 80 процентов из обломков Феи и на 20 процентов — из земных пород.

Страшный дар точек Лагранжа

Но откуда взялась Фея? Компьютерные модели показали, что относительная скорость Феи и Земли была мала. До столкновения обе планеты находились на очень близких орбитах. Очевидно, Фея, — это подтверждает и анализ лунного фунта, — сформировалась в той же части протопланетного облака, что и Земля. Почему же эти планеты не слились друг с другом гораздо раньше, неуклонно сближаемые силой гравитации? Где до поры до времени «пряталась» Фея?

Расчеты, которые проделали недавно астрономы Ричард Готт и Эдвард Бельбруно из Принстонского университета, подтвердили, что эта загадочная планета размером с Марс сформировалась примерно на том же расстоянии от Солнца, что и Земля.

На орбите Земли есть две особые точки — точки Лагранжа-4 и -5, отстоящие ровно на 60° от нашей планеты. Их местоположение рассчитал в 1772 году французский математик Жозеф Луи Лагранж. Здесь силы притяжения Земли и Солнца взаимно уравновешиваются. Любая глыба, попав сюда, будет бесконечно долго кружить на месте. Эти области пространства, образно говоря, называют «межпланетным Саргассовым морем».

Мы живем на двойной планетной системе «Земля — Луна». Только одна из этих планет живая, а другая — мертвая

В одной из таких точек и могла сформироваться планета величиной с Марс, которая обращалась вокруг Солнца по той же орбите, что и Земля. Чем больше становилась планета, тем неустойчивее было ее положение. Другие, более далекие от Солнца планеты превратились в гигантов. Они, особенно Юпитер, все сильнее притягивали Фею. В конце концов, гравитационные возмущения раскачали ее. Ее положение изменилось. Образно говоря, «ее сорвало с якоря, из безопасной гавани она отправилась в открытое космическое море, но тут же ее швырнуло назад, на скалы». Она устремилась к Земле. Столкновение было неотвратимо. Планеты двигались навстречу друг другу с относительной скоростью порядка 40 тысяч километров в час, что весьма мало по космическим меркам. В каждой четвертой компьютерной модели, созданной Готтом и Бельбруно, в результате столкновения образовывалось небесное тело размером с Луну.

Луна уникальна еще и тем, что по своим размерам она вполне сопоставима с планетами земной группы. В принципе, мы живем на двойной планетной системе «Земля — Луна». Только одна из этих планет живая, а другая — мертвая, точно в сказке про живую и мертвую воду.

По мнению ученых, в нашей Галактике имеется множество планетарных систем, где вокруг планет земного типа обращаются один или два крупных спутника, подобных Луне. Появление таких спутников закономерно, считают Готт и Бельбруно. А ведь жизнь на Земле, как полагают многие ученые, была бы невозможна, если бы рядом не было Луны.

Мировой океан превратится в болото

В начале 1990-х годов некоторые ученые задались вопросом, что было бы с нашей планетой, если бы рядом не оказалось Луны. Результат исследований одинаков: на Земле не было бы жизни.

Так, французский астроном Жак Ласкар с помощью компьютерных моделей показал, что именно притяжение Луны стабилизировало положение Земли. Если бы не Луна, то земная ось каждые пару миллионов лет поворачивалась бы на 85°. В таких суровых климатических условиях никогда не возникли бы высшие формы жизни.

Астроном Джек Уисдом из Массачусетсского технологического института пришел к схожим результатам, исследуя климат Марса. У «красной планеты» нет настоящей луны; вокруг нее обращаются лишь два планетарных обломка. Они не могут стабилизировать положение ее оси.

Американский астронавт Нил Ф. Коминс выпустил в 1993 году книгу «Что было бы с Землей без Луны?», где описал последствия этой небесной лакуны. Так, в морях и океанах не было бы таких мощных приливов, как сейчас, а наблюдались бы только «малые приливы», вызванные притяжением Солнца. Мировой океан напоминал бы, скорее, огромное стоячее болото. Он поглощал бы меньше питательных веществ и не мог бы прокормить столько рыбы, как в наши дни. Вода у побережья хуже проветривалась бы, и попавшие сюда животные, например, крабы, задыхались бы.

Плохо пришлось бы и людям. Ночи стали бы заметно темнее. Возможно, человек не научился бы составлять календарь, ведь в основе древнейших систем счисления времени лежат метаморфозы Луны, с завидной периодичностью меняющей свою форму.

Без Луны земное время текло бы в головокружительном темпе. Именно Луна сдерживает вращение Земли вокруг своей оси. Не будь ее, сутки длились бы всего шесть часов.

Кстати, точки Лагранжа есть и на орбитах других планет. Там тоже могли сформироваться свои Феи, чтобы потом столкнуться с более крупной планетой. Там тоже могли появиться массивные спутники, умеряющие бег родной планеты и облегчающие зарождение жизни на ней. Так что логично предположить, что жизнь может существовать и на многих внесолнечных планетах земного типа, располагающих своей крупной луной.

2.2. ФАВОРИТЫ ЛУНЫ

В шестидесятые годы покорение Луны было символом национального престижа. Две сверхдержавы — Советский Союз и США — вели напряженную гонку, стремясь первыми высадить на Луне своих космонавтов. Gloria transit, слава проходит. Ее блеск тускнеет. Теперь считаются не славой, а деньгами. Большими деньгами! В ближайшие десятилетия американские фирмы намерены организовать добычу полезных ископаемых на Луне. Сперва туда отправятся роботы, а потом в лунные фактории ступит нога «астронавтов» нового поколения — шахтеров, бизнесменов, колонистов. Любимые сокровища романтиков — лунные камни — будут брошены в топку мировой экономики. Пока наука сводит теорию с гипотезой, желтый лунный кружок разграфлен на дебет и кредит. Через пару десятков лет на Луне появится международная космическая станция. Начнется эпоха освоения «седьмого континента» Земли.

Золото холодное Луны.

Сергей Есенин

«Прибытие поезда» в лунных декорациях

Еще в 1989 году несколько бывших сотрудников НАСА создали фирму «LunaCorp». Они вдохновились простой идеей. Если телеканалы платят огромные суммы за право показа некоторых спортивных соревнований, если телепродюсеры не останавливаются перед расходами, чтобы снять, например, репортаж с борта затонувшего «Титаника», то неужели никто не купит права на трансляцию с Луны? Неужели зрители не станут смотреть то, чего не видели никогда, — Луну в прямом эфире?

Так отправлялись на Луну в романе Жюля Верна

Астронавт Эдвин Олдрин на Луне, июль 1969 года

Сто лет назад документальное кино на Земле начиналось с того, что зрители рассаживались у экрана «перед прибытием поезда», а теперь грядет время с замиранием удивляться зрелищу «после отбытия ракеты». Так начнется документальное кино на Луне. Легко сочинять сценарий подобного фильма.

…Красочная панорама Луны. Пологие цепи холмов залиты солнечным светом. Над ними нависает иссиня-черное небо. Кое-где серый лунный пейзаж расцвечивают оранжевые и пурпурные пятна. Отчетливо виден каждый камешек. Глаз невидимой камеры задерживается на какой-то странной громаде. Что-то необычное, не так ли? Объект приближается. Описание его было бы длинно и изысканно, если бы оператор не выработал особый прием. У него на каменистой площадке вдруг блестит металлическая панель. Очевидно, здесь побывали люди.

Да, именно так. Это — часть лунного модуля, который когда-то оставили астронавты — первые покорители Луны. Тут царит прямо чеховская идиллия. Скоро наступит лунная ночь, «и трепещущий свет, и тихое мерцание звезд, и далекие звуки рояля, замирающие в тихом ароматном воздухе».

Ну, о воздухе и рояле нет смысла говорить. Еще раз пересмотрю написанное… Подчеркну-ка, во-первых, фразу: «Трансляция с Луны». В планах американской фирмы «LunaCorp» уже сейчас значится подготовка прямых телерепортажей с тех самых площадок, на которые совершали когда-то посадку корабли серии «Аполлон».

Во-вторых же, красным фломастером отмечу слова: «Совершали когда-то посадку». Не секрет, что вокруг полетов американских астронавтов на Луну давно вьется шлейф бульварных сплетен, подозрений, слухов. Что если никакого триумфа не было, а все лунные «снимки» сделаны на секретной военной базе?

Лишь репортаж с места события окончательно убедил бы скептиков, а может, породил бы новую цепочку слухов о той же базе, где снимается нескончаемый сериал «Покорение Луны»?

Опыт советских «Луноходов» пригодился только на Западе

Трансляция с Луны — дело интересное, но это лишь предвестие новых событий. Их давно не было.

Луну покорили. Встретили победителей триумфом. Лавровый венок осыпался. Литавры унесли. О Луне забыли на тридцать лет.

Говорили о космических челноках, полетах к Марсу, Международной космической станции — только не о Луне.

Теперь она возвращается. О ней вспоминают люди, менее всего склонные к широким жестам и утопическим планам, — бизнесмены. Для них Луна — не «красное словцо» на первых страницах газет; для них Луна — чрезвычайно выгодное предприятие. Ее богатства тщательно калькулируются. Где доллары, там и Луна — ближний свет. Целый ряд фирм уже разработали конкретные планы финансирования коммерческих лунных экспедиций, которые обещают окупить все расходы.

Наибольшую активность проявляют фирмы «LunaCorp» и «Applied Space Resources» (ASR). План последней так прост, что, вполне возможно, сбудется. Она намерена запустить на Луну зонд, собрать коллекцию камней и доставить их на Землю, где по кусочкам продать втридорога. Лунные камни пользуются немалым спросом.

Это показал, например, аукцион «Сотбис», проведенный в 1993 году в Нью-Йорке. Тогда с торгов ушел камушек, привезенный на Землю астронавтами. Каждый грамм лунной породы обошелся покупателю в 22 тысячи долларов.

Семь лет спустя пылинка с Луны — крупица весом в один грамм, — была продана за 30 тысяч долларов. Ее аукционная стоимость в три тысячи раз превысила цену на золото.

Известен также случай, когда за один лунный камень заплатили 68 миллионов долларов. Это — абсолютный рекорд подобных покупок.

* * *

Сбор камней на Луне — дело, проверенное временем. Еще в 1960 — 1970-е годы советские автоматические станции серии «Луна» регулярно доставляли на Землю образцы лунного грунта. Рыночная стоимость этой коллекции равнялась бы сегодня многим миллионам долларов. Однако тогда все это делалось не в коммерческих, а научных целях. Исследования увенчались рядом открытий.

Так, по содержанию радиоактивных изотопов ученые определили возраст лунных пород — он оказался близок возрасту Земли.

Выяснили, чем отличаются материки и моря на Луне.

Отметили, что моря возникли из-за мощных лавовых излияний, вызванных падением небольших астероидов.

Оценили, когда образовались крупнейшие лунные моря.

Исследования Луны с помощью автоматических аппаратов достигли своей кульминации в 1970 году, когда советская станция «Луна-17» доставила в Море Дождей «Луноход-1». Через три года в Море Ясности был доставлен другой самоходный аппарат — «Луноход-2». Оба робота исследовали лунный грунт и передали на Землю сотни тысяч изображений.

Однако в то время эти сенсационные экспедиции не были по-настоящему оценены в западных странах, а сейчас их и вовсе забыли у нас. Когда-то мы говорили с соседней планетой на языке новой техники. Теперь разучились «складывать простейшие слова». Наше место заступили другие. Им «вложена в уста» наша речь. На посеянном нами опыте они не прочь пожать плоды. Современные покорители Луны — «конкистадоры лунных концессий» — только мечтают о том, как достичь того, что в СССР когда-то превратилось в рутинную работу.

Американская фирма ASR намерена использовать опыт советской космонавтики, положив его в основу коммерческого предприятия. Как только ей удастся найти спонсоров, она направит на Луну аппараты, оснащенные телекамерами, чтобы определить место, где было бы лучше начать сбор камней. Потом в магазинах сувениров появятся расфасованные пакетики лунной пыли или — «Подари мне лунный камень!» — камешки в золотой оправе: самый романтичный подарок XXI века.

Руководители фирмы считают, что спрос на экзотические минералы поначалу будет велик. «Стоимость всей лунной экспедиции не превысит ста миллионов долларов, — говорит президент компании Деннис Норрис. — Я думаю, за один раз мы доставим столько грунта, что расплатимся со всеми спонсорами».

Впрочем, стратегия успеха этой фирмы, в конце концов, обречена на неудачу. Сейчас лунный камень дорог потому, что

редок. Когда лунной пыли станет, как грязи под ногами, цены на нее обвалятся. Поэтому в ее распродаже преуспеет тот, кто первым начнет и вовремя остановится. Лунная пыль — товар скоропортящийся, как праздничный торт.

Возраст жизни на Луне — четыре миллиарда лет?

Разумеется, есть каста людей, которым лунная пыль будет интересна всегда. Это — ученые. Порой их идеи бывают самыми парадоксальными. Вот, например, где лучше всего искать древнейшие следы жизни на нашей планете?

Как где? На Луне!

Сегодня Луну все чаще называют «архивом земной истории». По меткому замечанию одного из астрономов, Луна — это «пыльный чердак Земли». Если поверхность нашей планеты непрестанно подвергается процессам эрозии, если извержения вулканов и движения литосферных плит неизбежно меняют ее облик, то поверхность Луны многие миллионы лет пребывает в неизменном виде. Луна — своего рода «космическое ископаемое». Она полна свидетельств о далеком прошлом Земли; она усеяна обломками земной породы. Около четырех миллиардов лет назад, когда Земля подвергалась ужасной космической бомбардировке, огромное количество земной породы было выброшено на Луну. Там она довольно хорошо сохранилась.

В среднем на каждом квадратном километре Луны можно найти 13 тонн земной пыли и камней, в то время как на Земле древнейшие образцы коры уже давно исчезли в недрах планеты и каждая находка такого образца становится событием. В последние два десятилетия были установлены несколько своеобразных рекордов.

В конце 1980-х годов на севере Канады были найдены образцы породы возрастом 3,96 миллиарда лет.

В конце 1990-х годов канадские геологи Сэмюель А. Бауринг и Ян С. Уильяме обнаружили там же, на севере Канады, образцы гранодиорита — породы магматического происхождения — возрастом 4,03 миллиарда лет.

Позднее в Австралии были найдены древнейшие из известных минералов возрастом 4,2 миллиарда лет.

В 2003 году журнал «Nature» сообщил, что с помощью так называемых «лютециевых часов» (период полураспада лютеция-176 превышает 37 миллиардов лет) удалось определить возраст микроскопических циркониевых кристаллов, содержащих радиоактивные изотопы. Эти кристаллы отличаются необычайной стойкостью и не плавятся в мантии Земли — циркониевые включения геологи находят потом в минералах. Оказалось, что их возраст достигает 4,24 миллиарда лет.

Наконец, в 1996 году в Западной Гренландии были обнаружены камни, в которых соотношение между изотопами углерода С12 и С13 необычно для неживой природы. Похоже, этот углерод органического происхождения. Возраст камней составил 3,8 миллиарда лет. Возможно, что здесь отыскали остатки древнейшей колонии бактерий, но это лишь предположение.

Как видите, находки случайны и очень редки. Ученым нужно переквалифицироваться в детективов, чтобы понять прошлое. Древняя летопись давно стерта, и вполне уверенно мы можем лишь сказать, что жизнь на Земле существовала 3,5 миллиарда лет назад. Таков возраст крохотных ископаемых микроорганизмов, найденных в Австралии. А что было раньше? Где искать первые страницы «Книги жизни»? Сколько еще придется их искать? А может быть, поиски напрасны?

Другое дело — лунный грунт. По результатам анализа «лунозема» — камней или пылинок — можно было бы определить, каким был состав земной атмосферы четыре миллиарда лет назад, а, возможно, удалось бы и отыскать следы первых живых клеток, населявших когда-то нашу планету. По некоторым гипотезам, обитаемой в ту пору была и Луна. В ее кратерах гнездились те же самые бактерии, что выдержали самые суровые испытания на Земле: чудовищное пекло и адский холод, тьму и отсутствие кислорода. Может быть, на Луне найдется и их след?

Уже первые экспедиции на Луну принесли ряд открытий. До этого большинство ученых полагали, что кратеры на Луне имеют вулканическое происхождение. Лишь после исследования образцов лунной породы, доставленных на Землю, стало ясно, что кратеры образовались в результате падения метеоритов. После экспедиций на Луну ученые убедились, что в глубокой древности все планеты подверглись разрушительной бомбардировке. И Земля не исключение. На нашу планету тоже падали километровые астероиды. Стало ясно, что космические бомбы могут угрожать Земле и теперь. Не пройдет и пары десятилетий после первого визита на Луну, как утвердится гипотеза о том, что причиной массового вымирания динозавров было падение астероида на полуостров Юкатан в Мексике.

По признанию многих астрономов, Луна — образцовая модель планет земной группы. Открытия, сделанные здесь, вполне применимы, например, к Земле и Марсу. Так, анализируя плотность расположения кратеров на Луне, ученые разработали метод, позволяющий по одним лишь фотографиям планеты определить возраст ее поверхности. Метод этот можно применить ко многим другим телам Солнечной системы.

На большом синхрофазотроне Луны

С освоением лунной дали связаны и другие научные проекты. Кто у нас фавориты Луны? Сразу вспоминаются астрономы. Луна — идеальное место для обсерваторий, особенно для размещения радиотелескопов. Она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Поэтому на обратной стороне Луны ученым не будет мешать излучение, создаваемое наземной техникой. Луна, как экран, защитит радиотелескопы. Кроме того, на Луне нет атмосферной ряби, мешающей наблюдать за звездным небом. Здесь можно было бы разместить новые мощные телескопы и воочию следить за мириадами планет, обращающихся вокруг звезд. Может быть, непосредственные наблюдения за ними дадут ответ на вопрос, есть ли там жизнь.

С наблюдений Галилео Галилея начались научные исследования Луны

Луна поможет заглянуть не только в глубь времен или даль галактик, но и в тайны материи. Среди тех, кого увлекает строительство базы на Луне, есть и физики-теоретики. Луна была бы идеальным местом для создания лаборатории по исследованию элементарных частиц. Там можно было бы соорудить гигантский ускоритель, какой никогда не построить на Земле. Ведь по признанию экспертов, самая дорогая часть любого ускорителя — это специальное оборудование, позволяющее создавать вакуум. На Луне вакуум уже создан. В принципе физики могли бы заставить поток частиц двигаться вокруг Луны — устроить лунные «кругосветные гонки». Для этого было бы достаточно установить через каждую пару километров магнитные катушки вдоль всей Луны — вдоль трассы будущих «гонок». Эти катушки фокусировали бы поток частиц, создавая узконаправленный луч. На лунном «ускорителе» можно было бы смоделировать даже условия, царившие во Вселенной в момент ее зарождения.

Луна станет также идеальным местом для организации перелета к Марсу, ведь из-за ее малой силы притяжения осуществлять запуск пилотируемых кораблей и зондов будет экономичнее с лунной базы, чем с Земли. Луна может стать местом запуска спутников связи и телевизионных спутников, правда, в том случае, если топливо для их запуска, как и сами спутники, будут изготавливать на Луне.

Наконец, Луна — весьма подходящий объект для поиска следов внеземных цивилизаций. За минувшие четыре с половиной миллиарда лет Солнечная система миновала не менее полутора сотен звезд, возле которых могли быть и обитаемые планеты. Возможно, их жители заинтересовались Землей с ее уникальной атмосферой и использовали Луну в качестве исследовательской базы, а значит, оставили там следы своего пребывания.

«Луна — нетронутая целина археологов, — подчеркивает украинский астроном А.В. Архипов. — На ней можно найти немало удивительных образований, наводящих на размышления о древних строителях, опередивших нас на многие тысячи, а то и на миллиарды лет (подробнее о тайнах Луны можно прочитать в его книге, выпущенной издательством «Вече». — А.В.)».

Где спрятан лед

Но мы составляем наш бизнес-план все же не для ученых. Мы ищем коммерческих выгод. Пыль лунных дорог, сверкнувшая золотом, скоро уляжется. А нам бы научиться бесперебойно получать прибыль от лунных проектов. Если говорить о Луне с этой точки зрения, там найдутся ресурсы поинтереснее. Например, вода.

Нет, вы, конечно, правы, удивившись. Считается, что воды на Луне вообще нет — ни одной капли! А ведь она — ох как! — понадобится при освоении Луны. Вода нужна не только, чтобы пить, умываться и поливать растения в лунной оранжерее, но и для выработки энергии с помощью топливных элементов или синтеза кислорода из лунных пород. Если последнее удастся, то будущие лунные экспедиции получат возможность заправлять свои ракеты прямо на Луне, ведь кислород, наряду с водородом, — важнейший компонент ракетного топлива.

Так что, окажись на Луне вода, она стала бы «жидким золотом». До сих пор все проекты строительства базы или лаборатории на Луне отвергались, когда подсчитывали, сколько надо будет доставить туда воды. В этих цифрах тонула всякая мечта о покорении Луны. Сейчас доставка на Луну килограмма груза обойдется в 20 тысяч долларов. Значит, такова там цена литра воды. Всего же надо будет… Спонсоры морщатся, суммируя смету подобных проектов. Действительно, вода на Луне будет на вес золота.

Другое дело, если бы в недрах Луны нашлись запасы водяного льда. Тогда с ее освоением не помедлили бы.

Если бы нашлись… Астронавтам, бывавшим на Луне, она показалась мертвой пустыней. Так оно и есть. У Луны нет атмосферы, поэтому любой ручеек, любая лужица на ее поверхности испарились бы. Однако экспедиции зондов «Лунар Проспектор» и «Клементина» в девяностых годах подтвердили догадку о том, что в недрах планеты может быть водяной лед.

Так, автоматический зонд «Клементина» в период с 19 февраля по 5 мая 1994 года занимался радиокартографическими съемками разных районов Луны. При обработке данных, собранных в кратере Айткена, ученые заметили что-то необычное. Отражательная способность некоторых участков дна кратера была такой же, как у водяного льда, а вовсе не у песка, камня или слоев лавы.

Кратер Айткена, крупнейший кратер Солнечной системы, лежит на Южном полюсе Луны. Его диаметр — около 2500 километров, а глубина — 12 километров. Поскольку ось вращения Луны наклонена очень незначительно, солнечные лучи никогда не заглядывают на дно кратера Айткена. Температура здесь неизменно составляет около — 230 °С.

Несколько лет спустя состоялась экспедиция зонда «Лунар Проспектор». Его капсула, весившая 161 килограмм, врезалась в кратер, где ученые предположили наличие льда. После такого удара лед, если он имелся, должен был испариться. Когда эта «бомба» ударилась о поверхность Луны, в небо взлетели камни и пыль, разметанные в радиусе ста километров. Однако, исследовав содержимое этого грандиозного фонтана, ученые так и не пришли к единому выводу. Нельзя как-то однозначно высказаться о запасах воды на Луне.

Так, уже в начале XXI века группа астрономов под руководством Брюса Кэмпбелла с помощью телескопа обсерватории Аресибо исследовала некоторые кратеры на северном и южном полюсах Луны. По мнению Кэмпбелла, в этих кратерах могут находиться лишь кусочки льда размером с куриное яйцо, а то и со снежинку. Так что, — был его вывод, — добыча воды из лунного грунта станет сложным и дорогим занятием.

И все-таки некоторые ученые верят, что на обоих полюсах Луны, близ ее поверхности, скрываются огромные количества льда. В кратере Айткена предполагают найти замерзшее озеро объемом от 60 до 120 тысяч кубических метров. Ведь нашли же лед на Меркурии! По всей Солнечной системе — вплоть до Харона и Плутона — есть водяной лед. Почему Луна должна быть абсолютно сухой?

Лед мог пролежать там миллиарды лет. Вероятно, его занесли кометы, периодически падающие на Луну. Впервые подобную идею высказали еще в 1961 году американские исследователи. По всей Луне кометный лед таял, но в кратерах близ полюсов — как в холодильниках — мог сохраниться до наших дней.

Поданным, полученным зондами «Клементина» и «Лунар Проспектор», массив лунной пыли, устилающий эти кратеры, возможно, содержит до одного процента водяного льда. Всего, по оценкам ученых, на Луне его можно найти от 10 миллионов тонн до — полагают оптимисты — шести миллиардов тонн. На первых порах лед станет источником питьевой воды для будущих колонистов. В 2009 году поисками льда займется доставленный на Луну автоматический самоходный аппарат, напоминающий марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити».

Титанические усилия по добыче титана

Поиск льда на Луне — дело не только научное, но и коммерческое. Если выяснится, что запасы замерзшей воды велики и их хватит для многих колонистов, тогда Луна превратится в один огромный рудник — новую сокровищницу нашей планеты.

Как предполагается, Луна возникла около четырех миллиардов лет назад, когда Земля столкнулась с планетой размером с Марс. Тогда от нашей планеты оторвался огромный кусок и стал ее спутником — Луной. Раз уж она порождена «из нашего ребра», то содержит те же самые полезные ископаемые, что и земные недра.

Американский зонд «Галилео», запущенный в середине девяностых годов к Юпитеру, попутно показал, что Луна нашпигована рудами металлов, к тому же их легче добывать, чем у нас на планете. Здесь есть большие залежи железа, алюминия, металлов платиновой группы, а также титана — металла довольно редкого на Земле и потому дорогого.

Очевидно, в грунте есть и гелий-3, приносимый сюда солнечным ветром. Эксперты оценивают его количество в миллион тонн и даже планируют, как наладить его доставку на Землю с помощью небольших транспортных ракет. На Земле этот изотоп гелия встречается крайне редко. Используя его, можно было бы осуществить давнюю мечту физиков — получать энергию с помощью термоядерной реакции слияния гелия-3 и дейтерия. Реакторы данного типа работают при гораздо более низкой начальной температуре. Они являются экологически более чистыми, чем прежние модели реакторов, в которых соединяются тритий и дейтерий. На гелиевых реакторах меньше радиоактивных отходов. Впрочем, пока те и другие реакторы очень далеки от промышленного использования. Создание рентабельной термоядерной установки — одна из задач науки в XXI веке.

В экспедиции, запланированной на 2008 год, — в этот год будет запущен новый искусственный спутник Луны, оснащенный радаром, лазерным альтиметром и спектрографом высокого разрешения, — НАСА как раз и займется разведкой ресурсов соседней планеты. Недаром ее поверхность будет впервые сфотографирована в цвете. Луна ведь выглядит не такой уныло-серой планетой, как мы привыкли считать. Ее палитра изобилует самыми разными оттенками вплоть до оранжевого. По цветовым вкраплениям можно отыскивать на Луне, например, месторождения железа или титана.

Когда на Луне появится промышленная колония, начнется, наконец, разработка тамошних рудников. Что дальше? Будем ждать вереницы ракет, черпающих «по мешочку руды»? Так столетиями назад европейцы слали в южные моря корабли привозившие пряности, что стоили на вес золота. Не слишком ли дорого обойдется любая руда? Пока не будет облегчена — пусть самым необычным образом — доставка продукции с Луны все полеты туда останутся экзотикой. Доставленные оттуда куски руды — «заморскими» (точнее, «занебесными») безделушками, а не «поставками полезных ископаемых из отдаленных районов».

Вот почему в последнее время большой интерес вызывает идея электромагнитной катапульты, которая действовала бы по принципу магнитной железной дороги. С помощью такой катапульты можно было бы переправлять в сторону Земли тонны титана и других ценных металлов. Здесь, на околоземной орбите, эти куски руды собирали бы посланные сюда корабли-челноки.

Так могла бы выглядеть лунная база по проекту архитектора НАСА Криса Дж. Кеннеди

Еще одним выгодным проектом, по мнению руководителей американской фирмы «Artemis Society», мог бы стать космический туризм. С самых первых полетов на Луну надо брать пассажиров. Уже строительство Международной космической станции показало, что без прихотей меценатов — людей, которым деньги не дороже сентиментального взгляда на Землю со стороны, — в космосе, покинутом «политическими игроками», не обойтись. В планах коммерческих фирм — наладить постоянное сообщение с Луной, отправляя туда богатых пассажиров. Через несколько лет по этому маршруту могли бы «бизнес-классом» летать туристы, променявшие Мальдивы на Луну, почти не переплачивая при этом.

По расчетам, пилотируемый полет на Луну для начала обойдется в полтора миллиарда долларов. Цифра кажется огромной, но в промышленности и не такие деньги гуляют. Так, оборудование плавучей платформы для добычи нефти в открытом море тоже обойдется в такую сумму. Сейчас лишь в Северном море — несколько сотен подобных платформ. Когда пахнет — не обязательно нефтью! — крупной прибылью, тогда сразу находятся спонсоры.

На Луну притязает третья сила

В шестидесятые годы программа «Аполлон» немало выиграла от борьбы двух сверхдержав. Тогда, чтобы доказать американское превосходство в космосе, никаких денег было не жаль.

Перед славой все деньги меркли. Теперь другая ситуация. Теперь ничего никому не надо доказывать. Космический фронт был забыт. Уж слишком дорого обходились победы на нем. Так неужели, кроме предполагаемых спонсоров да добытчиков титана, никому не нужны полеты на Луну? Неожиданно в затихший спор сверхдержав вмешалась третья сила.

Возможно, так будут выглядеть первые поселения на Луне: простые экономичные конструкции

Некоторое время назад Европейское космическое агентство (ESA) оценило перспективы таких полетов. Выяснилось, что они не так уж плохи. Политики, например, и теперь не прочь украсить пыльные дорожки Луны своими флагами и вымпелами. Так что на финансирование можно надеяться.

Лунная программа ESA рассчитана на двадцать лет. Первые десять лет понадобятся на разработку новых технологий. Успехи «Аполлона» — это прошлое космонавтики. В ту далекую эпоху, когда корабли этой серии покоряли Луну, жизнь на Земле была совершенно иной: люди не знали, что такое персональный компьютер, не созванивались по мобильному телефону и не блуждали по «Интернету». С тех пор все изменилось. Лунные победы надо планировать заново — с учетом всех чудес техники, явленных нам в последнюю четверть века.

И вот начинается вторая часть программы. В 2015 году руководители ЕС должны дать окончательное согласие на эксперимент, который ряд европейских стран пока не поддерживает. Тогда будет окончательно решена судьба пилотируемых экспедиций на Луну и Марс. Если согласие будет получено, то в течение десяти лет два раза в год на Луну будут отправлять очередную партию астронавтов. Их транспортом станет корабль-челнок. На Луне вырастет своя колония с жилыми модулями, лабораториями, цехами и складами. Строения будут собраны из таких же модулей, что и МКС. Планируется соорудить электростанцию и наладить добычу кислорода из лунной породы. Всего за десять лет на Луне побывает 80 человек. Они доставят туда до 25 тонн груза.

Подобные планы окрыляют ученых. Сколько экспериментов можно провести в невесомости за эти годы! К тому же, как ни велик размах этих планов, цена их все же приемлема. По расчетам, на эту программу придется выделять каждый год по 2,5 миллиарда долларов.

Возвращение, которого долго ждали

Разумеется, в стороне от новой космической экспансии не могли остаться и США. Президент Джордж Буш объявил приоритетной целью Америки «возвращение на Луну».

Когда в декабре 1972 года геолог Харрисон Шмитт отправился на прогулку по Луне, он был в восторге от увиденного. «Эй, смотрите-ка! Здесь даже грунт оранжевый!» — прокричал он. На Земле это признак вулканической активности. На Луне такая находка была сродни сенсации. Но в Центре управления полетом остались неумолимы. Харрисон Шмитт — первый ученый, побывавший на Луне (остальные одиннадцать астронавтов были военными летчиками), — успел взять на память лишь несколько образцов этого странного грунта. «Ничего, вернемся!» — сказал один из его коллег.

Возвращение затянулось. Экономисты и политики все чаще называли лунную программу США, поглотившую почти сто миллиардов долларов, «чистым безумием». Лишь через три десятилетия после полета «Аполлона-17» интерес к новым экспедициям на Луну постепенно пробуждается.

В последние годы все ведущие космические державы заявили о подготовке к пилотируемому полету на Луну. Президент Буш уже выступил с обращением к нации, декларируя новый этап развития мировой экономики — гонку космических инвестиций. На этот раздело не ограничится краткой прогулкой. Люди придут на Луну всерьез и надолго.

«За последние тридцать лет нога человека ни разу не касалась другой планеты, а человек не бывал от Земли дальше, чем на расстоянии 386 миль — это примерно как от Вашингтона до Бостона. Пришло время совершить новые шаги, — сказал Джордж Буш. — Человеческий род устремляется в небеса за тем же, за чем он устремлялся в открытое море на поиски неизвестных земель. Мы исследуем космос, потому что это укрепляет и возвышает наш дух. Так давайте же продолжим это путешествие».

В ближайшие годы возобновятся исследования Луны с помощью автоматических станций. К 2020 году власти США намечают отправить пилотируемый корабль на Луну, а затем и создать на ней постоянную базу, в том числе для организации экспедиций к другим планетам Солнечной системы.

Как заявил один из руководителей компании «Боинг», Чак Аллен: «Новая американская космическая программа отнюдь не сводится к полету человека на Марс. Речь идет об исследовании всей Солнечной системы с помощью пилотируемых аппаратов и автоматических зондов. Луна и Марс — лишь две вехи в этом вековом освоении космоса».

Вызов, брошенный президентом США, поддержан и в России. В «Росавиакосмосе» тоже говорят о необходимости полета на Луну и создании там постоянной базы.

Так, в январе 2004 года, комментируя заявления Буша, первый заместитель главы Росавиакосмоса Николай Моисеев отметил, что к 2015 году будет разработана Федеральная космическая программа, куда, возможно, войдут и проекты исследования Луны и Марса. По словам Моисеева, «со стороны ученых поступает много инициатив по организации экспедиций на Луну и Марс, однако пока неизвестно, какая из них будет включена в федеральную программу».

Роальд Кремнев, первый заместитель генерального директора НПО имени С.А. Лавочкина, сообщил: «Если Россия примет решение восстановить лунную программу, нам потребуется год на создание эскизного проекта нового «Лунохода» и еще два-три года на строительство аппарата». Вообще же создавать поселение на Луне «наиболее разумно в тесной международной кооперации, как в проекте МКС».

Ни одна страна не осилит такой проект в одиночку. Тут, действительно, будет кстати опыт создания МКС. Космос — не зона влияния США, России или Японии. Космос, как Антарктида, — наша общая территория, которую, как мы убедились в последние годы, надо осваивать совместно. Для этой цели было создано «Lunar Exploration Society» (Lunex) — «Общество исследования Луны». В него вошли достаточно известные люди, например, ученые из NASA и ESA, а также бывшие астронавты. Их задача — убедить космические ведомства разных стран в том, что пора совместными усилиями осваивать Луну.

А почему бы через два-три десятилетия не провести Международный год Луны? Это послужило бы мощным стимулом к изучению и освоению этой соседней планеты, подобно тому как проведение Международного геофизического года в 1957—1958 годах стало поводом к строительству научных станций в Антарктиде. Разве мыслимо было такое еще во времена Роберта Скотта? Тогда казалось, что выжить в Антарктиде едва ли возможно. Зато после 1957 года шестой континент Земли был освоен на удивление быстро. Не ожидает ли та же судьба наш «седьмой континент» — Луну?

«И отправятся они — штурманы и военные, механики и купцы, естествоиспытатели и писцы, ремесленники и слуги, — чтобы обжить ту далекую страну, которую открыли несколько авантюристов, посланных прежде королем, и вослед флагу монаршьему укрепить в неведомой стране башни и мастерские, построить города и рудники». Так начиналась эпоха колониальных захватов. Так начинается эпоха колонизации последней, ближайшей к нам terra incognita — Луны неизвестной.

Мечты о реголите морей

Еще несколько лет назад проектирование лунных станций и жилых модулей — эффектных сферических или цилиндрических конструкций из алюминия, достигающих от 10 до 40 метров в поперечнике, — считалось в НАСА курьезом, не относящимся к «мейнстриму» исследований. После памятного заявления Буша все переменилось. Лунная архитектура стала темой научных дискуссий.

Уже планируется строить города на Луне в три этапа. Лунные модули первого поколения целиком собираются на Земле; в готовом виде их доставят на Луну. Модули второго поколения будут собирать на Луне из нескольких конструкций. Лишь жилые дома третьего поколения будут полностью, от начала до конца, изготавливать и возводить на Луне из имеющихся там материалов, например, расплавляя лунную породу и заливая расплав в специальные формы.

Идет строительство лунной базы. Пока на экране компьютера.

Художники уже рисуют лунные города, освещенные бледным светом Земли

Жилые модули могут быть также надувными. Уже много лет подобные конструкции проектирует американский архитектор Крис Кеннеди. По его словам, надувной дом представляет собой двухэтажную конструкцию. Высота каждого этажа — 2,5 метра; общая площадь — 550 квадратных метров. В сложенном виде подобный дом уместится в любой ракете. Оболочка дома насчитывает два десятка слоев. Такие стены выдержат даже попадание микрометеоритов диаметром до двух сантиметров: те застрянут в пенистых наружных слоях оболочки.

Прочные надувные конструкции мало чем напоминают фантастические «лунные отели» прошлых лет, например, «Лунный Хилтон» британского архитектора Питера Инстона — здание высотой 300 метров, рассчитанное на 5000 мест, со школой, церковью и больницей. Или проект нидерландского архитектора Ханса-Юргена Ромбо, обещавший «легкую жизнь» на Луне: комнаты с гарантированным видом на Землю; площадка для гольфа, где мяч будет улетать на рекордное расстояние; фирменная одежда — костюмы летучих мышей, в которых туристы будут парить подобно известному киногерою.

Первые дома на Луне, как метко заметил американский архитектор Хаим Бенаройя, будут похожи «не на многоэтажные семизвездные отели, а на консервные банки, вкопанные в землю». Вкопанные потому, что лунные станции надо защищать от космического излучения, беспрепятственно проникающего к поверхности Луны. Уровень излучения там в 60 раз выше допустимой нормы для обычного человека и в семь раз выше нормы, положенной астронавту. Не встречают никаких препятствий и микрометеориты. На территории, равной по площади футбольному полю, такой метеорит падает в среднем раз в год. Подобный удар смертельно опасен для человека.

Защитить людей поможет реголит. Лунные моря покрыты мощным слоем этого минерала, похожего на мокрый песок. Архитекторы предлагают закрывать жилые дома штабелями мешков, наполненных реголитом; высота штабелей составит примерно три метра. Реголитовые стены компенсируют также резкие температурные перепады от 100° мороза ночью до 150° жары днем — и это в течение одного лунного месяца, за 28 дней!

Впрочем, с реголитом свои проблемы. Тончайшая пыль проникает в любую трещину и легко накапливает электрические заряды. Астронавты, побывавшие на Луне, вспоминали, что их сапоги и костюмы были постоянно покрыты толстым слоем пыли. Население лунной станции наверняка будет жаловаться, что пыль, подобно наждачной бумаге, стачивает клапаны, шарниры, подшипники, портит электронику, протирает скафандры.

Проблемы подстерегают на каждом шагу. Все на Луне надо начинать с нуля — с самого элементарного, с питьевой воды и воздуха, которого там нет. В любом жилом лунном модуле надо создать свою атмосферу с кислородом и азотом в привычных нам пропорциях и с таким же давлением, как на Земле. В Москве, в НИИ медицино-биологических проблем космонавтики, разработан «космический воздух» для будущих поселений на Марсе и Луне. Это — негорючая смесь из кислорода и аргона. Первые опыты прошли успешно. По словам российского ученого Бориса Павлова, с 2006 года начнутся длительные испытания, которые и позволят прояснить, можно ли использовать эту смесь в домах космических колонистов.

«Где бы мы ни строили лунную базу, она должна находиться на расстоянии не менее километра от места посадки спускаемого аппарата, — говорит менеджер НАСА Уэндел Мендел, — ведь из-за малой силы притяжения Луны здешние камни и пыль в момент старта и посадки космических кораблей превращаются в опаснейшие снаряды».

Значит, на Луне нужно не только строить космодром и жилую базу, но и прокладывать трассы, связывающие их. Опыт, накопленный нашими «Луноходами», показал, что передвигаться по поверхности Луны довольно неудобно. Инженеры предлагают построить подвесную канатную дорогу, чтобы доставлять тяжелые грузы из одного пункта Луны в другой. Малая сила притяжения Луны благоприятствует этому.

Викинги мечтают стать колумбами

Космонавтов часто сравнивают с великими путешественниками прошлого, отплывавшими от берегов Европы на поиски неведомых земель. Нил Армстронг и другие американские астронавты, покорявшие Луну, в самом деле напоминают викингов, которые тысячу лет назад побывали в Америке, даже поселились в ней. Однако их подвиг был забыт, как и новый материк. Вот и в «лунных странствиях» Армстронга теперь сомневаются; некоторое время назад руководители НАСА даже собирались выпустить книгу «в отповедь клеветникам», чтобы доказать: «Был там Нил Армстронг, был!» Когда-то так же не верили в способность викингов доплыть до Америки. Разовые экспедиции всегда кажутся случайными, приукрашенными, а то и вымышленными. Они сродни сну, поманившему и растаявшему. «Лишь после плавания Колумба, — замечает Бернхард Фоинг, председатель общества “Lunex”, — Новый Свет был, действительно, открыт. Отныне Америка стала неразрывно связана с европейской цивилизацией».

Пока мы слишком далеки от того, чтобы вслед за Колумбом открыть Новый — лунный — свет. Пока мы — викинги. При случае мы можем добраться до Луны, взять на память несколько камешков — «ценных слитков» — и вновь вернуться на родину. Для нас Луна пока так же непригодна для жизни, как для горстки викингов — огромная Америка. Их губили индейцы и непривычный климат. Нам придется сразиться лишь с климатом, но какой же это непомерный враг-великан! Мир без воздуха и воды, мир вечной пыли, где бросает то в пекло, то в мертвящий мороз.

Полное покорение Луны — крохотного, соседнего нам участка Космоса, — дело грядущих столетий. Нам же остается лишь мечтать, делать первые шаги и… шутить в ожидании будущих побед. Так, Фоинг фантазировал недавно, как будут проходить Олимпийские игры на Луне. Сила притяжения там в шесть раз ниже, чем на Земле. Поэтому ядро или молот на соревнованиях по легкой атлетике пулей полетят вдаль. В прыжках с шестом спортсмены упорхнут в поднебесье, а штанга станет длиннее на пару метров (так много придется насаживать на нее «блинов») — и все равно толкать ее будут играючи.

Многое из того, о чем рассказано здесь, — кроме лунных олимпиад, разумеется, — большинство читателей наверняка увидит еще на своем веку. Взоры ученых и политиков после десятилетий затишья вновь обращены к Луне. Под ее неуютными желтыми лучами золотится громадье их планов. Со временем мы станем свидетелями того, как они начнут сбываться. Нам остается с надеждой следить за первыми, пока еще робкими попытками коммерческого освоения Космоса. Ведь только прямая выгода позволит продолжать и даже расширять исследования. Иначе первый же мировой экономический кризис заставит нас на какое-то время отказаться от полетов в Космос, как климатический кризис позднего средневековья — вековое похолодание — помешал викингам осваивать Америку.

В начале семидесятых годов многие верили, что Луна скоро будет заселена. Но этого не произошло. Последнее десятилетие и вовсе прошло под знаком Марса, и лишь теперь человек возвращается на Луну

Какой знак поставить в конце этой фразы? Вопросительный? Точку? Многоточие? Что возобладает? Скепсис? Уверенность? Или сознание того, что гонку космических инвестиций пока рано начинать, даже если на этом настаивают «многие ученые», готовые внести коррективы в Федеральную космическую программу?

2.3. МЕЖДУ ЗВЕЗДАМИ И ПЛАНЕТАМИ

Их называли «черными звездами», «инфракрасными звездами». Их зовут «бурыми карликами». Что это? На рубеже XXI века ученые восстанавливают пропущенное «звено в цепи» астрономических объектов.

Столетиями астрономическая классификация казалась незыблемой: кометы, планеты, звезды… Между планетами и звездами зияла пропасть. Они слишком разнились по своим размерам. Астрономы не раз задавались вопросом: «Какие законы запрещают появление небесных тел, больших, чем планеты, но меньших, чем звезды?» Не было никаких логических объяснений этой зияющей пустоте. И несколько десятилетий назад астрономы начали поиск объектов, которые могли бы заполнить непонятную лакуну.

Наконец, их нашли. Это были бурые карлики. Они занимают промежуточное положение между звездами и планетами. Вероятно, они встречаются так же часто, как звезды, но нам известны лишь несколько сотен подобных объектов. Их существование предсказывали еще 40 лет назад. Однако астрономы обнаружили их лишь в 1995 году. С помощью новых больших телескопов, а также чувствительных инфракрасных камер можно исследовать этот класс космических объектов. Их предстоит изучить астрономам XXI века.

Инопланетянин оказался карликом

Более тридцати лет эти загадочные объекты оставались лишь плодом воображения ученых, результатом их расчетов. Ни один не спешил воплотиться в точку на ночном небосводе. Одно время ученые даже подумывали, а не вкралась ли в их расчеты ошибка. От конференции к конференции неуловимая точка все больше вытягивалась, превращаясь в вопросительный знак.

А начиналось все в 1963 году, когда астроном Шив Кумар из Виргинского университета, анализируя теорию рождения звезд, задался вопросом, который почему-то никто еще не успел задать.

Теория эта предполагает, что звезды рождаются из газопылевого облака, которое постепенно сжимается. Температура и давление внутри этого сгустка возрастают. В какой-то момент, когда температура достигнет нескольких тысяч градусов, молекулы облака распадаются на отдельные атомы, а при температуре около 10 тысяч градусов разрушаются электронные оболочки атомов. Происходит их ионизация. При дальнейшем росте температуры, когда центральная часть звезды прогреется до трех миллионов градусов, атомные ядра водорода начнут сливаться друг с другом. Термоядерная реакция! Сжатие прекращается. Вспыхивает звезда.

Звезды бывают самых разных типов: очень маленькие — они встречаются чаще всего, такие, как Солнце, то есть средних размеров, или же очень большие. «В среднем в Галактике ежегодно рождается примерно десяток звезд с общей массой около пяти масс Солнца», — отмечает российский астроном В. Г. Сурдин. Вот только масса новорожденной звезды не может быть меньше семи процентов солнечной массы — иначе в ее недрах не начнется термоядерная реакция. А какая же это звезда, если она светить не будет?

Итак, все вроде бы ясно. Из больших сгустков газа и пыли рождаются звезды; из маленьких комьев — планеты. «А что будет в пограничном случае? — таким вопросом задался Шив Кумар. — Что если масса газопылевого облака составит, например, шесть процентов от солнечной массы? Почему такого не может быть? И что родится тогда? И не звезда, и не планета… Что?»

Расчеты показали, что это небесное тело должно обладать весьма любопытными свойствами. На первых порах в недрах этой «недоношенной» звезды будет происходить превращение дейтерия в гелий-3, поскольку эта реакция протекает при более низкой температуре, чем водородная термоядерная реакция. Но запасы дейтерия ограничены, поэтому уже через несколько миллионов лет топка выгорит, и это небесное тело начнет остывать.

Так представляет себе бурых карликов калифорнийская художница Линетт Кук

Предельные размеры нового класса небесных тел тоже определялись расчетами. Их масса не может превышать семи процентов солнечной массы, или 75 масс Юпитера — иначе объект загорится звездой, и не может быть меньше 13 масс Юпитера: все, что ниже этого предела, — планеты. Итак, этот класс небесных тел занимал пустовавшую нишу в мироздании, был промежуточным звеном между звездами и планетами. Данные тела назвали «черными», или «инфракрасными», звездами. Лишь в 1975 году американская исследовательница Джилл Тартер придумала им прозвище, под которым они и вошли в научные труды по астрономии: «бурые карлики».

Однако поиск их обернулся фиаско. Их не было. Лишь в восьмидесятые годы были замечены остывающие инфракрасные источники, которые могли быть этими гипотетическими объектами. Открытие же состоялось лет десять назад, в 1995 году, когда интерес к ним охладел так же сильно, как их недра. Наблюдая за созвездием Зайца, американские астрономы Шри Кулкарни и Тадаси Накадзима из Паломарской обсерватории обнаружили в 18,8 световых годах от звезды Gliese 229А едва приметную светлую точку. Расчеты показали, что масса этого небесного тела в 30 — 40 раз превышает массу Юпитера. Объект однозначно был бурым карликом.

Коричневые повелители планет

Поиски его собратьев продолжились с новой силой. Однако успех к астрономам пришел лишь в последние два-три года. Причины длительных неудач объяснимы. Температура поверхности бурого карлика обычно не превышает 1200° по Цельсию, поэтому их излучение наиболее заметно лишь в инфракрасном диапазоне, а соответствующая аппаратура появилась недавно. В оптическом же диапазоне они светят в сотни тысяч, а то и миллионы раз слабее Солнца.

Спектральный анализ показал, что в атмосфере бурых карликов, как и в воздушной оболочке Юпитера или Сатурна, содержится метан. Есть там и водяные пары, и, очевидно, пылевые облака (последнее можно установить по небольшим колебаниям яркости). Если облака есть, то и на бурых карликах, как у нас на Земле, должны наблюдаться погодные феномены.

В компьютерной модели, составленной группой астрономов из Вашингтонского университета во главе с Катариной Лоддерс, в атмосфере бурых карликов могут даже возникать облака и клубы тумана из жидкого железа. По крайней мере, спектральный анализ показал, что эти небесные тела содержат гидрид железа, который может конденсироваться в жидкое железо. По предположению Лоддерс, в атмосфере бурых карликов протекают конвекционные процессы и погода регулярно меняется.

Из Гейдельбергского института астрономии пришло сообщение о том, что у бурого карлика S Ori 45 наблюдаются колебания яркости. Однако независимые эксперты пока не пришли к выводу, чем это объясняется — облачной пеленой, застилающей поверхность карлика, или… пятнами на нем — такими же пятнами, как на Солнце. Можно лишь подсчитать, что примерно пятая часть поверхности этой карликовой «звезды» покрыта пятнами или затянута облаками. Более определенно можно судить лишь о молодых белых карликах. Расчеты показывают, что их атмосфера разогрета до 2000° по Цельсию, а при такой температуре в воздухе уже не будет витать пылевая взвесь.

По сообщению Ральфа Нойхойзера, директора Астрофизического института при Йенском университете, некоторые бурые карлики испускают рентгеновское излучение. При их невысокой температуре это выглядит странно. Очевидно, данные объекты обладают очень мощным магнитным полем, но в таком случае на их поверхности, как на нашем Солнце, должны появляться пятна.

Итак, одни свойства сближают бурые карлики с планетами, другие — со звездами. Астрономы же, пытаясь детально объяснить их происхождение, жонглируют двумя теориями — теориями возникновения звезд и планет.

Звезды рождаются в центре протозвездного облака, имеющего форму диска.

Планеты возникают на периферии этого газопылевого облака — там, где пылинки слипаются в комья, а последние под действием гравитации сливаются в планетоиды.

Возможно, бурые карлики образуются, когда рост звезды по какой-либо причине прекращается.

Такое может произойти в двойных звездных системах, когда один из партнеров выталкивает другого, прежде чем тот дорастет до размеров настоящей звезды. Причиной коллизии может стать сила притяжения оказавшейся поблизости звезды, увлекающей за собой «недоношенную» звезду.

Может статься, что в окрестности газопылевого облака, где рождается карлик, окажется очень горячая звезда. Под действием испускаемых ею ультрафиолетовых лучей материя облака испарится быстрее, чем карлик успеет превратиться в звезду.

Однако недавние открытия астрономов заставили усомниться в этих сценариях. Павел Кроупа из Кильского университета и Жером Бувье из Гренобльской обсерватории, наблюдая за известной областью рождения звезд — темными облаками в созвездии Тельца, обнаружили там целый ряд бурых карликов, но поблизости от них не было никаких горячих звезд, которые помешали бы этим карликовым образованиям вырасти в нормальную звезду. Сами карлики были окружены пылевыми дисками.

По данным Рэя Джаявардханы из Мичиганского университета, около половины исследованных бурых карликов, по-видимому, окружены подобными дисками.

Очевидно, карлики образуются так же, как звезды, внутри газопылевых дисков, а на их периферии могут рождаться планеты. У карликов есть свои планетные системы!

Так, наблюдение за карликом CFHT BD-Tau 4 в созвездии Тельца показало, что вещества вокруг него хватит на такую планету, как Юпитер.

Бурый карлик в созвездии Хамелеона окружен протопланетным диском, где «строительного материала» хватит на несколько планет земной группы или такую планету, как Сатурн. Любопытно, что масса самого бурого карлика всего лишь в 15 раз превышает массу Юпитера. «Мы размышляем в основном о планетах, формирующихся вокруг звезд, напоминающих Солнце, — отмечает один из первооткрывателей, Кевин Лахман, — но планеты могут появиться и возле бурых карликов».

Это открывает новые возможности изучения внесолнечных планетных систем. Обычно планеты теряются в ярком блеске звезды, остаются недоступны для наблюдателей. Звезды ярче их в миллиарды раз. Возле бурого карлика — тусклой точки на небосводе — и планеты выступают из тени. Их можно будет наблюдать в более мощные телескопы.

По мнению некоторых исследователей, на планетах, зародившихся близ бурого карлика, могла бы существовать жизнь. Расчеты показывают, что на любой планете в 1,5—7 миллионах километров от него, вода пребывает в жидком состоянии. Впрочем, Лахман скептично относится к этой гипотезе: «Если бы в подобной системе и появилась жизнь, то ей пришлось бы постоянно приспосабливаться к понижению температуры на поверхности планеты, ведь ресурсы бурого карлика будут постепенно истощаться».

Станет ли светлым «темное прошлое»

Всего пока выявлено около трех сотен бурых карликов. Однако их основные параметры — диаметр и масса — по-прежнему вычисляются лишь с помощью теоретических моделей. Но насколько хороши эти модели? По ним невозможно даже определить возраст бурого карлика, если известна его температура. Ведь его эволюция заметно отличается от жизненного пути звезды. Она во многом зависит от его массы. Чем тяжелее бурый карлик, тем выше его температура. Так, у карлика, чья масса примерно в 75 раз превышает массу Юпитера, даже через миллиард лет будет такая же температура, как у карлика, весящего в 5 раз меньше и родившегося 200 миллионов лет назад. У карликов «темным» оказывается не только настоящее, но и прошлое.

Бурый карлик TWA-5B (светлая точка вверху) обращается вокруг звезды TWA-5A на расстоянии, равном всего 110 радиусам Земли, совершая оборот раз в 900 лет. Его поверхность разогрета до 2200 С

Лишь в конце 2002 года удалось получить хоть какой-то объективный показатель. Помогли наблюдения за созвездием Индейца в Южном полушарии. Там, вблизи от звезды Epsilon Indi, немецкие астрономы обнаружили бурый карлик. Два небесных тела разделяло 400 угловых секунд, что примерно в 1460 раз больше расстояния между Землей и Солнцем. Расстояние до звезды Epsilon Indi точно известно — 11,8 световых лет. Возраст тоже: от 0,8 до 2 миллиардов лет. Возраст соседнего с ней карлика должен быть точно таким же. Так что карлик Epsilon Indi В стал первым объектом, по которому астрономы могут ориентироваться, изучая бурых карликов. Однако летом 2003 года ученых ждала неожиданность. Наблюдая за Epsilon Indi В с помощью новейшей инфракрасной камеры NACO, установленной на Very Large Telescope в Чили, они обнаружили рядом с ним… еще одно такое же небесное тело. Их разделяет всего 0,73 угловые секунды, что примерно в 2,65 раза превышает радиус земной орбиты. Оба бурых карлика, Epsilon Indi Ba и ВЬ, обращаются вокруг общего для них центра тяжести, а тот, в свою очередь, описывает обороты вокруг звезды Epsilon Indi.

Светимость обоих бурых карликов оказалась почти в миллион раз меньше светимости Солнца, тогда как по размерам они были сравнительно ближе к нему. Предположив для удобства расчетов, что их возраст составляет 1,3 миллиарда лет, астрономы вычислили их радиус — соответственно 0,091 и 0,096 радиусов Солнца — а также массу: она примерно в 47 и 28 раз превышала массу Юпитера. Наблюдение за этой парочкой и, возможно, за некоторыми другими бурыми карликами позволит астрономам перейти от моделирования подобных объектов к их практическому исследованию.

В ближайшие годы будет определена траектория Indi Ba и ВЬ; период их обращения уже известен — 16 лет. По этим данным можно рассчитать общую массу парочки, а после дополнительных измерений — и массу каждого карлика. В таблицу параметров бурых карликов, наряду с расчетными данными, будут, наконец, внесены сведения, полученные исключительно путем наблюдений.

Тени бурых карликов, бессчетно мелькающие на просторах Галактики, обретают свои очертания. Промежуток между звездами и планетами заполняют эти своеобразные небесные тела: недоношенные звезды, планеты-переростки. Они так неприметны, что даже средства массовой информации, иногда сообщающие об открытиях в области астрономии, совершенно не замечают их — этот равновеликий звездам и планетам класс небесных тел.

Долгое время считалось, что загадочная темная материя состоит из… бурых карликов. Именно эти мириады полузвезд-полупланет, мелькающие повсюду и остающиеся в основном невидимыми, могли бы объяснить нехватку материи во Вселенной. Однако надежды оказались напрасными. Теперь космологи пытаются объяснить существование темной материи другими способами, не вспоминая о бурых карликах. Те оказались никудышными кандидатами на роль темной материи. На сегодняшний день ученые полагают, что бурых карликов во Вселенной столько же, сколько и звезд. Однако их суммарная масса составляет лишь несколько тысячных долей общей массы Вселенной.

Поиск темной материи продолжается. Поиск бурых карликов тоже.

2.4. ГИБЕЛЬ ГАЛАКТИК, ИЛИ ВТОРОЕ ПРИШЕСТВИЕ ХАОСА

В последние десять лет с помощью Космического телескопа имени Хаббла астрономы не раз наблюдали эффектные сцены космических катастроф — столкновения галактик. Подобная судьба ждет и нашу Галактику. Пройдет пять миллиардов лет, и туманность Андромеды врежется в Млечный Путь. На рубеже XXI века ученые вновь и вновь убеждаются, насколько катастрофична эволюция космоса.

Я видел в оке бурь бельмастые затишья

И даль, где звездопад нырял в водоворот.

А. Рембо (пер. Л.Н. Мартынова)

В начале был Хаос

Звездное небо навевает мысли о вечном покое. Нам кажется, что в небесах царит идиллия. Но это вовсе не так. Вселенная изобилует катастрофами. Опасность грозит нам отовсюду. В любой момент Космос готов уничтожить жизнь, им же и порожденную.

Вселенская идиллия, окружающая нас, иллюзорна. Загадочные звезды меньше всего напоминают безобидную иллюминацию, недвижно укрепленную над нами. Их покой обманчив. Он сродни покою притаившейся «адской машины». Когда-нибудь он сменится безумным порывом стихии, готовым все рушить.

Космос полон таинственных, хаотических сил, неминуемо грозящих гибелью и нашей планете, и всему живому на ней. В его темной дали прячутся черные дыры, способные поглотить всю Солнечную систему. Небесную гладь, простертую над планетой, время от времени рассекают метеориты или обломки комет, и с их появлением свет затмевают языки пламени. Не вечен бег и самого Солнца. Когда-нибудь своим нестерпимым сиянием оно выжжет все соседние планеты.

Вселенная — это огромный театр, в разных частях сцены которого незримый математический Бог вновь и вновь ставит свою мрачную пьесу, разыгрывая — с новыми исполнителями, с иными мизансценами — одну и ту же мистерию жизни и смерти.

Туманность NGC 2736 в созвездии Паруса в 800 световых лет от земли возникла после взрыва звезды

Итак, силы небесные не дремлют. Где-то позади великолепной, искрящейся декорации звездного неба совершается упорная работа. Ангел смерти, что внезапно грядет, вовсе не похож на старинную, хрупкую фигуру с косой наперевес. Нет, он воплощается ныне в образе грозного космического тела, готового в единый миг нарушить уютную ньютоновскую механику, по законам которой планеты миллионы лет кружат возле Солнца,

Все имеет свое начало и конец. Самим фактом своего рождения Солнечная система неминуемо обрекла себя на гибель. Конечно, по нашим человеческим меркам, ей отпущен огромный срок, но даже эти миллионы и миллиарды песчинок, неслышно пересыпающиеся в космических часах, когда-нибудь кончатся. Вот тогда он и явится — «ангел смерти» нового пошиба, гость из космической дали.

Так формируются звезды. Области звездообразования в туманности NGC 6611 в созвездии Щита

Во Вселенной нет покоя. Его никогда не было и не будет. Мы привыкли говорить, что в начале был Хаос, но затем из мятущейся, бурлящей материи возникли звезды, планеты и, прочий космический декорум. В их череде немедленно воцарился порядок. Их несметная россыпь словно подчинилась незримой воле. Все тела, как заведенные механизмы, стали кружить по уготованным им орбитам, каждым своим движением воплощая вечные и неизменные законы природы. Хаос побежден и низвергнут навеки. Теперь ровный бег светил будет длиться целую вечность. Одни огоньки сменятся другими, многие погаснут, но ничто не отменит гармонию.

Исаак Ньютон превратил Вселенную в механизм, все части которого двигались в навеки заведенном порядке. Он «первый доказал с факелом математики движение планет, пути кометы и приливы океанов», — написано на его надгробном памятнике. Итак, все было расчислено навсегда. Под мерцающий огонь «факела математики» Ньютон замуровал мироздание. Все неведомое, непознанное исчезло оттуда. Всякие неожиданности прекратились.

И когда уверенность в этом охватила всех астрономов, философов, физиков, откуда-то, из недр непознанного, вновь вырвался Хаос. Стройный порядок, правивший мирозданием, был обречен. Всюду — от микромира до макрокосма — бушевали бури, катаклизмы, катастрофы. Не было опоры ни в чем. Мир оказался на редкость хаотическим объектом. Первые подозрения зародились в конце XIX века, когда французский математик Анри Пуанкаре попробовал исследовать стабильность планетной системы, опираясь лишь на законы Ньютона. Результат оказался обескураживающим. Солнечная система была нестабильной и — в самой основе своей — хаотической.

В туманности NGC 3372, расположенной в 8 тыс. световых лет от Земли, находятся самые яркие звезды Вселенной

Телескоп Хаббла окончательно открыл нам глаза. Все правильно: в начале был Хаос. Но ошибается тот, кто думает, что потом воцарился порядок. Миром по-прежнему правит Хаос. Однообразное кружение планет и светил — вовсе не императив мироздания. Наоборот, с заунывной будничностью Космос сотрясают катастрофы непомерных масштабов. Наша Вселенная родилась в пламени Большого Взрыва, и до наших дней она не знает покоя. Галактики, ее составляющие, — эти гигантские скопления звезд, — разлетаются во все стороны словно осколки взорвавшейся когда-то гранаты. Время от времени одна из них сталкивается с другой, поглощает ее, поглощается ей, распадается, вспучивается, выгорает дотла… Грандиозные сшибки галактик преображают все мироздание, порождают жизнь и ее же уничтожают. Мы пребываем среди Хаоса. Мы охвачены Хаосом.

Космический бокс в окрестностях Млечного Пути

Долгое время считалось, что Млечный Путь формировался постепенно. Этот процесс напоминал зарождение звезды, только масштабы его были совсем другими. Громадное газопылевое облако медленно стягивалось и, наконец, сплющившись, образовало диск. Если оно было неподвижно, галактика получалась эллиптической. Если вращалось, то возникала спиральная галактика. Однако эта расхожая теория не могла объяснить ни нынешнюю форму Млечного Пути, ни его стабильность.

Еще в семидесятые годы сотрудники НАСА братья Алар и Юри Тоомре, имитируя зарождение эллиптической галактики на компьютере, убедились, что та может возникнуть лишь при слиянии двух или нескольких галактических спиралей. В 1978 году астрономы предложили другую модель — «иерархическую». Согласно ей, в космосе сперва скапливаются небольшие группки звезд. Они сталкиваются друг с другом и, деформируясь, сливаются. Так, исподволь, возникают крупные звездные системы. Позднее, под действием гравитации, отдельные галактики сближаются друг с другом, тоже образуя скопления. Итак, становление галактик — это долгий процесс, а вовсе не спорадическое событие. Процесс этот астрономы в шутку называют «галактическим каннибализмом». Уже на ранней стадии мироздания он определял дальнейшую эволюцию галактик. Да и сейчас внутри этих звездных систем сплошь и рядом встречаются два ядра, а то и более. Это лишний раз подчеркивает прожорливость галактик.

В конце концов, после череды ударов и слияний образовалась наша родная Галактика, внушительная даже по космическим меркам. Ведь она содержит более двухсот миллиардов звезд, а диаметр ее достигает ста тысяч световых лет. Итак, Млечный Путь — это плод космических катаклизмов, продукт столкновений галактик!

Таких, «бьющихся лбами» галактик считать — не пересчитать. Неужели космические просторы так тесны, что галактики, словно автомобили, мчащиеся в час пик, то и дело натыкаются друг на друга, переплетаясь, перемешиваясь, сливаясь? Что мешает им разойтись? Как ни странно, громадные звезды ведут себя так же, как люди или жалкие мошки. Они сплошь и рядом сбиваются в стаи, кучи, рои. Они постоянно образуют скопления. Заброшенные в бескрайнюю космическую даль, они жмутся друг к другу, как перепуганные агнцы. Галактики тоже образуют скопления, а не рассеиваются равномерно по всей Вселенной. Так, в окрестностях нашего Млечного Пути расположены еще около сорока галактик. Они образуют Местную группу. Лишь две из них — наша и туманность Андромеды — действительно велики. Остальные — небольшие коалиции звезд — прочно удерживаются вокруг этого ядра силами гравитации.

Вообще, как показывают расчеты, более 90 процентов всех галактик входят в какие-либо скопления. Эти системы являются, наверное, самыми устойчивыми объектами Вселенной. Тем не менее их история — это перечень столкновений.

Пять миллиардов лет назад, когда наша Солнечная система только формировалась, группа галактик, — словно стая птиц, оказавшихся на пути самолета, — врезалась в соседнюю нам туманность Андромеды и деформировала ее. Удар был таким мощным, что несколько галактик, прежде сплоченных вокруг этой туманности, сразу отлетели прочь. Среди них были Магеллановы Облака, которые теперь постепенно приближаются к Млечному Пути. Что касается «напавших» галактик, то одни были поглощены туманностью Андромеды, другие унеслись за пределы нашей Местной группы.

В память об этом давнем столкновении туманность Андромеды носит теперь в себе два ядра: одно — свое и одно — чужеродное, то есть поглощенную когда-то галактику. Астрономы сумели вычислить скорость звездных скоплений, уцелевших после этого катаклизма, и, проследив за предыдущими их перемещениями, восстановили картину случившегося. Сделать это им помогло «красное смещение» — смещение линий в сторону длинноволновой части спектра той или иной галактики.

После появления телескопа Хаббла астрономы могли воочию наблюдать за столкновениями далеких галактик. Подобные катаклизмы случаются с любыми из них: спиральными, эллиптическими, неправильными, стоит лишь им неосторожно сблизиться. В одних случаях галактики лишь задевают друг друга вскользь, в других следуют лобовые удары, решительно меняющие облик обоих объектов. Во время этой катастрофы выделяются громадные количества энергии; перемещаются массы, которые даже трудно себе вообразить.

В 2004 году астрономы наблюдали самую грандиозную космическую катастрофу — столкновение двух галактических скоплений, каждое из которых содержит тысячи галактик и миллиарды звезд. Это столкновение происходит в 800 миллионах световых лет от Земли и сопровождается мощнейшими рентгеновскими вспышками. Шоковые волны разогревают межзвездное пространство до 100 миллионов градусов. По словам некоторых ученых, катастрофа сопровождается крупнейшим выбросом энергии за всю историю Вселенной после Большого Взрыва.

В пламени новых рождений

Что же происходит, когда сталкиваются две гигантские галактики, насчитывающие сотни миллионов звезд? Событие это не похоже на удар метеорита о Землю. Галактика — вовсе не твердое тело, всей своей поверхностью бьющееся о встречный объект. Она скорее напоминает стаю рыб или птиц, летяще-плывущих в одном и том же направлении, но предпочитающих держаться на огромном расстоянии друг от друга. Звезды одной из галактик легко просачиваются мимо плывущих навстречу звезд, словно мальки, снующие сквозь ячейки невода. Даже если они столкнутся, соседние «рыбозвезды» этого не заметят. Лишь взбаламутится вода, то есть газопылевые массы, разделяющие их. Последствия именно этого события будут катастрофическими.

Огромные массы межзвездного газа, мчащиеся с огромной скоростью навстречу друг другу, нагреются и вспыхнут после соударения. В их гуще начнется термоядерная реакция. Образуются новые звезды. Они станут исчисляться тысячами, а то и сотнями тысяч. Их раскаленные массы будут излучать яркий голубой свет.

Через несколько миллиардов лет четыре галактики, расположенные в созвездии Змеи, сольются воедино

Итак, сближение галактик вовсе не приводит к многочисленным столкновениям звезд, крошащим их как фарфоровую посуду. Расстояния между звездами в сотни миллионов раз превышают диаметр самих светил. Скорее столкнутся две мухи, летящие одна по Москве, другая — по Буэнос-Айресу. В то же время расстояния между отдельными галактиками внутри скоплений всего в десятки или сотни раз превышают диаметр этих галактик. Значит, сшибки между ними неизбежны. В далеком прошлом они случались еще чаще, чем теперь, потому что размеры Вселенной были меньше и галактики располагались еще ближе друг к другу.

Когда две галактики сближаются, их отдельные части, повинуясь гравитации, выпячиваются далеко в космическое пространство, напоминая лапы какого-то многоногого животного. Столкнувшиеся галактики словно бы ползут по Космосу, осторожно перебирая своими длинными, тонкими ногами. Они напирают друг на друга. В очаге их коллизии пылают бессчетные массы газа. Среди этого пламени рождаются все новые звезды.

Столкновение двух галактик в 114 млн. световых лет от Земли

В принципе судьба столкнувшихся галактик зависит не только от их геометрии, но и от скорости, с которой они сближаются. При 200 километрах в секунду они сливаются друг с другом. Если их относительная скорость достигает 600 километров в секунду, то галактики после своего рандеву отскакивают назад, как мяч, налетевший на стену. Когда скорость превышает 1000 километров в секунду, удар оказывается таким мощным, что во все стороны, словно брызги, летят обломки галактик. Впрочем, чаще всего подобные обломки, удержанные силой гравитации, повисают возле родных галактик, напоминая то антенны, то усики насекомых, то хвостики животных.

Жизнь под факелом Андромеды

Итак, почти все галактики рано или поздно столкнутся со своими соседями. Эта участь ожидает и наш Млечный Путь. Навстречу ему несется туманность Андромеды. Пока нас разделяет 2,2 миллиона световых лет. Эта туманность громадным сводом нависает над нашей космической родиной. Кажется, что в любой момент она готова упасть на нас. Ее сердцевина светится так ярко, словно здесь пылают тысячи солнц. Струи раскаленного газа летят во все стороны. Одна из них тянется прямо к Земле, будто мечтая ее схватить.

Под этим постоянно падающим на нас сводом лежит Млечный Путь — плоский линзообразный диск, сложенный из миллиардов ослепительно белых звезд. Новые светила вспыхивают, старые гаснут. Потоки смертоносных гамма-лучей рассекают космическую даль. Идет обычная жизнь.

Карликовая галактика Сагиттариус, расположенная в 78 тыс. световых лет от Солнца, скоро будет поглощена нашей Галактикой

Пройдет несколько миллиардов лет, и вот тогда-то начнется! Все сообщество звезд, расположенное в этой части космического пространства, всколыхнет очередная катастрофа. Хаос вернется.

Сперва рухнут незримые скрепы, удерживавшие звезды на их привычных орбитах. Под действием мощных гравитационных сил те будут выброшены в космическую даль. Туда же, — словно теннисные мячики, — помчатся Солнце и Земля. К этому времени Солнце давно превратится в красного гиганта и выжжет Землю дотла. Если бы на нашей планете сохранились хоть какие-то живые существа, они стали бы свидетелями грандиозной сцены распада и гибели двух великих галактик.

Конечно, на первых порах жители нашей планеты лишь выиграли бы от взаимного сближения галактик. Небосвод будет усеян таким невероятным количеством звезд, что по ночам люди станут читать прессу даже не зажигая света. (Наивные бедняги! Ни в одной газете им не найти намеков на грядущую катастрофу. Пресса, как всегда, говорит о другом.) Позднее, через четыре-пять миллиардов лет, когда сгорят и газеты, и их читатели, наш Млечный Путь наконец сольется с туманностью Андромеды, образовав единое целое — некую яйцевидную галактику.

Всполохи вновь рождаемых звезд ярко осветят опустевшую, холодную Землю. Впрочем, кто знает? Возможно, жизнь уцелеет и в этих катастрофах, приняв новое обличье, перебравшись туда, где ей ничто не будет угрожать.

В бореньях с Gamma Ray Bursts…

Но столкновение галактик — не единственная опасность, которая угрожает жизни на Земле. Еще в конце шестидесятых годов американские астрономы обнаружили, что время от времени космическую даль прорезают мощнейшие вспышки гамма-излучения — Gamma Ray Bursts. Поначалу явления эти казались сравнительно редкими: за десять лет наблюдений удалось заметить около семидесяти вспышек. Однако столь скудная статистика объяснялась лишь «слепотой» наших приборов. За гамма-вспышками никто не наблюдал специально. Их случайно фиксировали спутники, следившие затем, как военные в СССР соблюдают соглашения об испытании атомного оружия. Впоследствии гамма-телескопами стали оборудовать советские и американские космические станции и зонды. Однако странные молнии вспыхивали порой лишь на считанные доли секунды, и их природу нельзя было понять.

Всерьез ученые занялись гамма-вспышками лишь около пятнадцати лет назад, после запуска в Космос в 1991 году Ком-птоновской обсерватории. Феномен гамма-вспышек был открыт практически заново. Теперь астрономы регистрировали их ежедневно: порой по три раза на дню в различных уголках Вселенной случались эти таинственные катастрофы. Их яркость была в миллиарды миллиардов раз выше, чем яркость Солнца. Особенно грозной оказалась январская вспышка 1999 года; ее источник был в 10^19 (десять в девятнадцатой степени) раз мощнее Солнца! Что порождало такие вспышки? Что было источником их энергии?

Уже в первой половине девяностых годов стало ясно, что никаких четко очерченных зон, где наблюдаются вспышки, нет. На картах, составленных учеными, источники смертоносных гамма-лучей равномерно распределялись по всей нашей Вселенной. Область их происхождения, словно облаком, окутывала мироздание. По ту сторону «облака» царил полный покой. Быть может, гамма-вспышки были «маяками», зажженными на краю мироздания, там, где кончалась даже бесконечность?

Чаще всего астрономы связывают «странные маяки» с нейтронными звездами, накопившими громадную энергию за счет гравитации. Возможно, эти жуткие молнии вспыхивают, когда нейтронная звезда исчезает в чреве огромной черной дыры. Проваливаясь в бездну, она бросает последний луч, удивительным заревом освещая Вселенную.

В 2004 году к наблюдению за гамма-вспышками приступила космическая обсерватория НАСА «Свифт»

А может быть, две нейтронные звезды, неосторожно сблизившись, сливаются друг с другом, порождая плотный огненный шар, состоящий из электронно-позитронных пар и фотонов, ставших продуктом аннигиляции нейтрино и антинейтрино? Ученые так описывают механизм этого процесса. Если в огненном шаре содержится много обычной материи — не элементарных частиц, а, например, газа и пыли, — то вся энергия звезды уходит на то, чтобы извергнуть эту материю. Никакого гамма-излучения не наблюдается. Если же материи очень мало, то она ускоряется почти до световой скорости. При столкновении с препятствием, — например, облаком газа, — и возникает пресловутая гамма-вспышка. «Искры», отлетевшие от огненного шара, мчатся по просторам космоса, сея смерть и «сжигая» все, что ни встретится им.

В последнее время астрономы все чаще говорят о новом классе взрывающихся звезд — о «гиперновых» звездах, или коллапсарах, живущих «всего» несколько миллионов лет. Их взрывы — самые грандиозные события в Космосе со времен Большого Взрыва. Они происходят, когда громадные звезды, чья масса в 20 — 30 раз и более превышает массу нашего Солнца, израсходуют свое топливо и превратятся в быстро вращающуюся черную дыру, окруженную диском из остатков вещества. Тогда вдоль оси вращения звезды в Космос устремляется громадный поток элементарных частиц — гамма-лучи.

Есть и другие, более спорные гипотезы. Ведь природа вспышек несомненно различна: эти феномены можно разделить, по меньшей мере, на две категории. Одни из них длятся лишь десятые доли секунды, другие — несколько минут. Расчеты показывают, что краткие вспышки могут возникать при слиянии нейтронных звезд, а продолжительные — при взрыве «гиперновых» звезд. Те и другие состоят из одиночных импульсов, но в первом случае плотность импульсов почти в двадцать раз выше. Разнятся их спектральные и некоторые другие свойства.

По некоторым предположениям, гамма-вспышки связаны с темной материей. Как пишет на страницах журнала «В мире науки» российский астроном СИ. Блинников, «если бы оказалось, что пространственное распределение гамма-всплесков в галактиках согласуется с распределением не какого-то типа звезд, а именно темной материи, это позволило бы пролить свет как на происхождение самих гамма-всплесков, так и на природу невидимого вещества».

Некоторые ученые даже полагают, что эти молнии рождаются, когда вещество сталкивается с антивеществом. Возможно, где-то существуют настоящие «зеркальные миры», сложенные из антивещества. Во всяком случае, популярная у физиков «теория струн» допускает это. При встрече потоков вещества и антивещества — а где им встречаться, как не на краю мироздания? — происходит мгновенная аннигиляция. Она сопровождается смертоносными вспышками гамма-лучей.

Если подобная вспышка произойдет в нескольких тысячах световых лет от Земли, то на ее поверхность хлынет столько заряженных частиц, сколько достигло ее за последние сто тысяч лет. Произойдет страшное радиоактивное заражение воздуха и почвы. Доза его будет смертельной для всего живого. Уже в первый месяц погибнет половина населения планеты. Возможно, подобные вспышки в конце концов уничтожают любую космическую цивилизацию, — если, конечно, жизнь есть за пределами Земли.

Самая массовая гибель животных на нашей планете — «Пермская катастрофа», случившаяся 250 миллионов лет назад, — тоже могла быть вызвана именно этой вспышкой. Тогда погибли большинство растений и животных, населявших Землю. По некоторым данным, жертвами странного мора стали около 96 процентов обитателей планеты. Причина этой трагедии остается до сих пор неизвестна. Неужели виной всему были гамма-лучи?

… Изучение гамма-вспышек только начинается. В 2004 году к наблюдению за ними приступила космическая обсерватория НАСА «Свифт», которой предстоит провести на орбите 30 лет.

Жизнь близ парового котла

Вероятно, космические катастрофы намного сильнее повлияли на жизнь нашей планеты, нежели мы предполагали еще пару десятилетий назад. К их числу мы вправе отнести не только падения метеоритов или столкновения с кометами, но и взрывы сверхновых звезд.

Подобное событие происходит, когда массивная звезда исчерпает все запасы своего топлива. Тогда она в считанные мгновения сжимается, и ее ядро превращается в сверхплотную нейтронную звезду или черную дыру. Внешняя оболочка звезды улетает в окружающее пространство, преодолевая десятки тысяч километров в секунду. В момент взрыва звезда излучает столько энергии, сколько Солнце способно выработать за десять миллиардов лет.

Если подобная звезда взорвется в окрестностях Земли, то это событие оставит свой след на нашей планете. В этом нет никаких сомнений.

К счастью, вероятность такого сценария очень мала. Во-первых, звезды расположены далеко друг от друга. Если мы уменьшим звезду до размеров теннисного мяча, то на всей территории России найдется место лишь для 150—200 звезд-мячиков. Во-вторых, не каждая звезда взрывается в конце своего жизненного пути. Этот эффектный финал ждет лишь те из них, чья масса превышает массу нашего Солнца в восемь и более раз.

Подобные звездные гиганты встречаются гораздо реже, чем легковесы, напоминающие Солнце. По оценкам астрономов, в нашей Галактике сверхновые звезды вспыхивают лишь через каждые 30—100 лет. Большинство из них располагается так далеко от Солнечной системы, что мы даже не замечаем их вспышек. В непосредственной близости от нас, то есть на расстоянии всего нескольких десятков световых лет (это расстояние считается критическим), взрыв сверхновой звезды наблюдается лишь раз в пару сотен миллионов лет. Вероятность этого события почти такова, как и вероятность падения на Землю астероида диаметром в добрый десяток километров. Обе эти катастрофы меняют жизнь нашей планеты самым фатальным образом, и обе случаются крайне редко.

Как ни странно, ученые долгое время почти не задумывались о том, каким образом на эволюцию жизни на нашей планете повлияли вспышки сверхновых звезд, происходившие в относительной близости от нее. Хотя еще в 1962 году немецкий палеонтолог Отто Шиндевольф предположил, что массовое вымирание всего живого на Земле, наблюдавшееся в конце пермского периода, возможно, вызвано взрывом сверхновой звезды вблизи Солнца. Однако другие ученые мало принимали в расчет теории космических катастроф, предпочитая искать всему происходившему на планете какие-то более земные и прозаические объяснения.

Недавние исследования, проведенные близ острова Питкэрн немецкими учеными, доказали, что в обозримом историческом прошлом — около пяти миллионов лет назад — в окрестностях Солнечной системы, всего в пятидесяти-ста световых годах от нее, взорвалась сверхновая звезда, очевидно, повлиявшая на ход эволюции. В ту пору она сияла в сотни раз ярче полной Луны.

В 1987 году астрономы наблюдали взрыв сверхновой звезды в Малом Магеллановом облаке

Для нас то событие особенно важно. Ведь пять-восемь миллионов лет назад в Африке появились на свет первые представители рода Homo. Выдали эволюция гоминидов как-то связана с космическими катастрофами? Могли ли мутации ускорить появление человека? Какие вообще последствия мог оказать взрыв сверхновой звезды на биосферу нашей планеты? Пока его влияние детально не анализировалось. Мы можем лишь обрисовать общую схему. Сперва на Землю обрушивается мощный поток ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучей, затем — поток быстрых частиц, в основном ядер водорода (протонов). Все это вызывает разрушение озонового слоя.

Подсчитано, что при взрыве сверхновой звезды, находящейся на расстоянии ста световых лет от Земли, количество озона в атмосфере сократится в три раза. Если же взрыв произойдет всего в десяти световых годах от Земли, то озоновый щит попросту сметет. Раны, нанесенные Земле, не изгладятся в течение многих веков.

Такой ультрафиолетовый шок пагубно скажется на планктоне, населяющем моря нашей планеты. Как следствие, морские организмы лишатся части своего рациона. Планктон будет поглощать все меньше углекислого газа, что приведет к нарастанию парникового эффекта. Такова цепочка последствий взрыва одной из соседних с нами звезд.

Всего, по оценкам ученых, со времени зарождения жизни на нашей планете, — то есть за последние три миллиарда лет, — в окрестностях Солнечной системы несколько раз взрывались сверхновые звезды.

Астрономы уже догадываются, где произойдет новый, опасный для нас взрыв. В созвездии Киля (лат. Carina) — его хорошо видно в Южном полушарии — угрожающе застыла звезда Эта Карины (Eta Carinae). Ее масса в сотни раз превышает массу звезды по имени Солнце. Возможно, это самая большая звезда в нашей Галактике. В середине XIX века она была еще и самой яркой звездой на южном, небосклоне.

Звезда Eta Carinae открытая Джоном Гершелем

Она неожиданно вспыхнула в канун Рождества 1837 года. «Никогда прежде, — писал британский астроном Джон Гершель, находившийся в ту пору в Южной Африке, — я не видел такого великолепия». Еще и сейчас ее светимость в шесть с половиной миллионов раз превышает светимость нашего Солнца. Тогда же она пылала в десять раз ярче.

Однако после взрыва Эта Карины сбросила не всю свою оболочку, а лишь малую ее часть (впрочем, и та весила примерно в три раза больше, чем Солнце). «Очевидно, эта звезда напоминает громадный паровой котел, — комментирует немецкий астроном Керстин Вайс. — Когда давление в ее недрах нарастает, она сбрасывает немного пара». Облака газа и пыли, выброшенные в Космос, заслонили от нас Эту Карины, видимую прежде невооруженным глазом. После 1843 года она исчезла из нашего поля зрения.

Однако ее газовое ядро осталось, пережив катаклизм. Как показывают снимки, сделанные Космическим телескопом имени Хаббла, это ядро все еще бурлит. Каждую пару лет ее спектр необъяснимым образом меняется. Вновь и вновь наблюдаются рентгеновские вспышки. За последние два года яркость звезды внезапно возросла в два раза. Возможно, полагает Керстин Вайс, «шлейф газа и пыли, сброшенный полтора века назад, теперь вытянулся настолько, что сквозь него стала просвечивать звезда».

Нейтронная звезда в Крабовидной туманности

Однако происходящее можно считать и предвестием новой катастрофы. Ждать осталось «недолго». Взрыв произойдет, «самое позднее, через несколько тысяч лет», добавляет Вайс. Вот тогда-то Эта Карины окончательно погибнет, но ее закат, возможно, обернется суровыми испытаниями и для нас. Ведь нас с ней разделяют «всего» каких-то восемь тысяч световых лет. После взрыва в сторону нашей планеты устремится поток страшных космических лучей. Остатки газовой оболочки, сброшенной звездой, со временем затопят всю Солнечную систему и, может быть, по самым мрачным гипотезам, даже сдвинут планеты с их устойчивых орбит. И уж несомненно, что озоновый щит, охраняющий нас от вредных ультрафиолетовых лучей, получит ощутимые пробоины. Чем обернется это для живых организмов? Массовой гибелью? Новыми мутациями, помогающими привыкнуть к неизбежным переменам? Все живое на нашей планете незримо связано с Космосом и потому является заложником далеких внеземных сил. Эволюция, как искусный стеклодув, заполонила планету мириадами хрустальных созданий, а Космос, будто нерадивый мальчишка, прячась под личиной то сверхновой звезды, то таинственного источника гамма-лучей, швыряет очередную горсть камней в сторону хрупких фигур, иногда побивая их без счета. Долгое время причину массовой гибели живых организмов ученые предпочитали искать лишь в земных реалиях, подозревая, например, бурную вулканическую деятельность или внезапное оледенение. Однако разве может быть на Земле несчастье, которое не Космос попустил бы? Именно его силы наносят Земле не заживающие подолгу раны, и ослабленная биосфера тысячи и миллионы лет болеет. Скудным, обезображенным остается мир после этой «инфекции», принесенной из космоса.

Трагические события с определенной периодичностью повторяются. В анналах статистики записано, сколько раз за миллиард лет Земле полагается встретиться с метеоритом, сколько присутствовать при взрыве сверхновых звезд, а сколько попасть под поток гамма-лучей. Кружась в пространстве без конца и времени без предела, Земля вновь и вновь оказывается под ударом. Сумеет ли человек пережить грядущие катастрофы? Не разделит ли он судьбу других животных, например, динозавров, исчезавших с лица Земли по воле космических сил?

Многое зависит оттого, с какой скоростью совершатся катастрофические перемены. Если процесс будет протекать постепенно, то человек как биологический вид может к нему приспособиться, пусть даже миллионы отдельных индивидов вымрут и останутся лишь носители востребованных генетических свойств. За свою историю люди сумели приспособиться к самым необычным условиям жизни. Они расселились среди вечных льдов и выжженных пустынь, в непроходимых лесах и недоступных горах. Генетический арсенал человека необычайно широк, и к тому же это единственное живое существо — первое за всю историю Земли, — которое стало вмешиваться в собственную генетику, стремясь настроить ее «в ритм эволюции». Кроме того, человек — это единственное живое существо, сумевшее вырваться за пределы нашей планеты. В будущем люди наверняка расселятся в других частях Космоса. Все это дает нам шанс уцелеть в хаосе Космоса и воспринимать любые рассказы о насылаемых бедах как предостережение, а вовсе не как окончательный приговор. Воспользуемся ли мы этим шансом?

2.5. МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ ВСЕЛЕННОЙ

Еще в начале XX века космическая иерархия была проста и бинарна; она включала лишь две структуры: нашу Солнечную систему и Млечный Путь, или Галактику, — огромную звездную систему. На рубеже XXI века астрономы открывают причудливые космические структуры.

Капли увеличивают вселенную

Становятся видимы звезды

Вячеслав Куприянов

В небесах царит свой удивительный порядок. Созвездия и туманности — лишь отдельные видимые нам элементы великих космических структур. Чем дальше астрономы заглядывают в глубины космоса, тем отчетливее распознают тайный строй Вселенной — удивительную геометрию ее пространства. На карту нанесены уже десятки тысяч галактик. Все они образуют «скопления», «суперскопления» и, наконец, космические «пузыри». Что за сила собрала воедино всю эту материю, вылепив из нее причудливый узор? Быть может, орнамент, испестривший просторы космоса, свивается в еще более сложные и пока неизвестные нам фигуры?

Лестница в небо

В 1610 году Галилео Галилей навел самодельный телескоп на небо и узрел нечто неожиданное, о чем не догадывались величайшие умы древности. Оказывается, Луна напоминала нашу планету; ее бороздили горы и «моря». Венера, как и Луна, меняла свою форму, принимая разные фазы, а значит, вращалась вокруг Солнца. На нашем дневном светиле темнели пятна, омрачая его прекрасный лик.

Возле же Юпитера неотступной стайкой держались четыре маленькие планеты, названные вскоре Галилеевыми лунами. С их открытием простота небесной геометрии нарушилась. Прежде все люди верили, что небесные тела, вычерчивая идеальные кривые, кружат возле Земли или, как считали редкие одиночки вроде Коперника, возле Солнца. В любом случае картина мироздания выглядела простой до совершенства. Теперь же планеты, скитаясь по небу, подобно монархам, заключали унии, лиги и альянсы, окружая себя челядью из лун. А сколько еще могло быть открыто подобных групп при наблюдении в новейшую «подзорную трубу»?

Однако настоящие неожиданности ждали впереди, когда астрономы выбрались за пределы Солнечной системы. Долгое время считалось, что звезды хаотично рассыпаны по небесной сфере. Лишь Иммануил Кант предположил, что белесая полоса, протянувшаяся по небосводу, — Млечный Путь — является огромным скоплением звезд, «системой мира, устроенной по законам, подобным тем, по которым устроен наш планетный мир». Тщательные наблюдения, проведенные в конце XVIII века Уильямом и Каролиной Гершелями, показали, что звезды расположены в строго определенном порядке. Их державу назвали «Галактикой».

Еще в начале XX века космическая иерархия была проста и бинарна: она включала лишь две структуры: нашу Солнечную систему и Млечный Путь — звездный диск, протянувшийся почти на 100 тысяч световых лет.

Впрочем, еще Уильям Гершель заметил на небосводе странные туманные пятна. Самое крупное из них — туманность Андромеды — было известно даже арабскому астроному X века ас-Суфи. В 1755 году немецкий философ Иммануил Кант предположил, что туманные пятнышки на небосводе — это обширные «звездные острова», такие же, как Млечный Путь.

Однако лишь в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл подтвердил эту догадку: он оценил, что расстояние до туманности Андромеды намного превышает размеры нашей Галактики. С этого времени стало ясно, что спиральные, эллиптические и иррегулярные туманности являются родными сестрами нашего Млечного Пути. Так, «второй этаж мироздания», прежде занятый одной лишь Галактикой, внезапно пополнился целой мириадой их.

Поначалу казалось, что они расположены в полном беспорядке. Однако Природа оказалась отменным архитектором. Чем дальше в глубь Космоса заглядывали телескопы, тем отчетливее было видно, что отдельные галактики образуют сообщества.

Так, рядом с Млечным Путем располагалась туманность Андромеды, а также еще десяток карликовых галактик, наподобие Магеллановых Облаков. Все они образовали так называемую Местную группу галактик. Последовали новые открытия. Мы словно оказались замурованы внутри целого ряда «матрешек». Едва нам удавалось осмотреть и исследовать очередную звездную систему, внутри которой была заключена Земля — крохотный шарик, затерянный на донышке безмерного сосуда, — как над нами вырисовывался очередной «горизонт». Растекшиеся по небу полоски звезд впадали друг в друга, образуя все более крупные звездные реки.

Наша Местная группа оказалась частью огромного скопления галактик, расположенного в созвездии Девы. По своей структуре это скопление немного напоминало Млечный Путь. Галактики внутри него были разбросаны, как звезды в Млечном Пути. По мере приближения к центру их плотность заметно росла. Впрочем, этого следовало ожидать, ведь галактики стягивало в единое целое сила гравитации. Судя по всему, Вселенная состояла из почти бесконечного множества шаровидных скоплений галактик, ведь по законам гравитации, шар — идеальная космическая форма. Однако опять последовало неожиданное открытие.

Великая космическая стена

В 1970-е годы американские астрономы Валери де Лаппа-Рен, Маргарет Геллер и Джон Хашра задались честолюбивой целью: изучить всю иерархию мироздания и понять, что скрывают отдаленные глубины Космоса. Для этого не надо было гадать на «звездной гуще» — следовало предельно точно нанести на карту десятки тысяч галактик.

Сперва Геллер и Хашра выбрали небольшой участок Космоса — фрагмент шириной 135° и высотой 6° (затем его расширили до размеров — 360 х 36°). Маргарет Геллер стала составлять каталог галактик, оказавшихся здесь, помечая их длину и ширину, а также расстояние до них.

Рождение звезды

Осенью 1986 года, когда в распоряжении ученых оказалось достаточно много собранных данных, Геллер заметила странный феномен. Все эти тысячи галактик образовали невероятную фигуру, напоминавшую… человека ростом в 500 миллионов световых лет. Джон Хашра отказывался в это верить, считая, что допущена ошибка в измерениях. Зато сторонники эзотерических учений заговорили о том, что все наше мироздание — «автопортрет» Господа Бога, увековечившего себя в своем Творении. Памятную фразу — «Я видела Бога!» — произнесла и Маргарет Геллер.

Однако вскоре астрономам стало понятно, что фигура человека была лишь частью грандиозного космического узора. Так, приглядываясь к морозной вязи, разрисовавшей стекло, или к облакам на небе, можно отыскать образы людей, но остальные части этой природной картины обычно не похожи на приглянувшийся портрет. Так же было со скоплениями галактик.

Вот только у звездного неба — в отличие от заиндевевшего окна или облачной чехарды — выявилась своя подлинная структура. Скопления галактик не были беспорядочно рассеяны в космической дали; они словно располагались на поверхности неких полых тел, занимавших все небо, — своего рода «мыльных пузырей». Внутри них царила абсолютная пустота.

В 1986 году, увидев, что тысячи галактик образовали невероятную фигуру, напоминавшую… человека ростом в 500 миллионов световых лет, Маргарет Геллер произнесла памятную фразу: «Я видела Бога!»

Впору было сказать, что сам Господь Бог, уподобляясь ребенку, выдувает бессчетные галактики, как мыльные пузыри. Что ж, крохотные, живущие мгновение воздушные шарики — хорошая метафора, подчиняясь которой рассыплются в прах эти крохотные — по космическим меркам — планеты, галактики и звезды, все эти «пузыри Вселенной», живущие в ней один миг.

Из этих «пузырей» — своего рода «сверхгалактических гало» — складывался особый орнамент: гигантские системы звездных суперскоплений. Небо, напоминавшее древним мудрецам несколько сфер, расположенных одна над другой, скорее похоже на матрешку: ее части оказались вложены одна в другую.

Одна из самых крупных космических «матрешек» — «Великая Стена», открытая в 1989 году в небе Северного полушария. Эта «стена» из многих тысяч галактик, напоминающая постройку из мыльных пузырей, протянулась на 700 миллионов световых лет. Она содержит примерно 5 — 10 процентов всей материи Вселенной.

Впоследствии были обнаружены и другие крупные структуры, насчитывавшие тысячи и десятки тысяч галактик. Так, удалось выявить еще одну Великую стену длиной более миллиарда световых лет.

Появились два сценария зарождения подобных объектов. По гипотезе Джеймса Пиблса из Принстонского университета, вначале возникли небольшие галактики, а потом сила гравитации стянула их в огромные скопления. Лишь из-за ускоренного расширения Вселенной эти сверхскопления перестали расти. По модели советского физика Я.Б. Зельдовича, первыми сформировались крупные объекты протяженностью в миллионы световых лет, которые позднее распались на галактики.

«Мы можем увидеть теперь весь спектр космических феноменов, — говорит австралийский астроном Мэтью Коллес, — от громадных космических континентов — сверхскоплений галактик — до отдельных гор, высящихся посреди вселенского пейзажа — галактик».

Этот грандиозный пейзаж мироздания смущал. Как ни велики были галактики длиной в сотни тысяч световых лет, все они оказались лишь песчинками в этом узоре. Впору было чувствовать себя не просто «затерянными в Космосе», но потерянными в нем. Из «бесконечно малых точек», в которые превратились галактики, очерчивались бессчетные «мыльные пузыри» и рисовались тонкие длинные нити; из этих нитей свивались фигуры вроде «человечка Маргарет Геллер». Если представить себе правоту физиков, отстаивающих «теорию струн», то тончайшие нити лежат и в основе всего Микромира — их вибрации рождают все элементарные частицы, — и ими же — «великими космическими нитями, или струнами», — замыкается известный нам Макромир.

По мере расширения Вселенной галактики разлетаются вдаль… как мыльные пузыри

После открытия космических сверхструктур сразу возник вопрос: «Существуют ли они в самом деле? Или же нам кажется, что космическая материя принимает такую форму, как путнику, присевшему отдохнуть, может казаться, что облако над ним принимает форму «жирафа», «медведя», «яблока»? Чему подчиняются эти структуры? Фундаментальным законам природы или особенностям нашего зрения? Есть ли, на самом деле, эти «мыльные пузыри» и «нити» Вселенной или мы их выдумываем, прибегая к удобной аллюзии?»

Последующие наблюдения, сделанные, например, участниками проекта «Sloan Digital Sky Survey», подтвердили правоту Геллер и ее коллег. Космос, действительно, имеет причудливую структуру. В нем есть свои «мыльные пузыри», «человечки», «струны». Если прибегнуть к очень смелой аналогии, то у Космоса есть своя… клеточная структура, и суперскопления галактик очерчивают границы каждой клеточки.

Космос, хотя бы по своему строению, напоминает одно огромное — и все еще растущее — живое существо, в одной из клеток которого затерян атом под названием «Солнечная система». Этот атом нельзя представить себе в виде некоего «кусочка вещества». Нет, он порожден регулярными перемещениями — назовем их «вибрациями» — неких незримых объектов, имеющих конечную длину. Данные объекты так ничтожно малы, что наблюдатель, пребывающий за пределами нашей Вселенной, никогда не сумеет их разглядеть. Он может лишь постулировать, что атомы «звездных систем» состоят из крохотных, вибрирующих или, если хотите, блуждающих (по-гречески planetes) объектов — своего рода «субатомарных нитей».

«Что вверху, то внизу». Мнения средневековых мистиков часто подозрительно схожи с новейшими воззрениями астрономов. «Теория струн» отражается в переплетении вселенских «нитей». Клеточная структура живых организмов отражается в «клеточном» узоре, украсившем мироздание. Вселенная извергает из себя нескончаемую череду двойников, отражений, соответствий, умножая ужас и истину загадочным однообразием. Вселенная — это бесконечное повторение элементов; это сон, снящийся сновидцу, в котором сновидец обращается в призрак. Каждая альфа уже содержит омегу, и в каждом атоме погребена бесконечность. Макромир становится подобием Микромира, его увеличенным снимком. Два Космоса совпадают на положенных рядом фотографиях. Вечность воплощается в тварном ничтожестве.

Всех нас ожидает Аттрактор

Вселенная вовсе не напоминает некий застывший мир — карту галактик, приклеенную к небесной сфере. Нет, все здесь проникнуто движением.

Около четверти века назад было обнаружено, что группы галактик разлетаются совместно. Наш Млечный Путь вместе со скоплением галактик в созвездии Девы, вместе с суперскоплением галактик в созвездии Волосы Вероники, вместе с другими скоплениями космической материи мчится со скоростью 600 километров в секунду в сторону некоего неизвестного пока, но невероятно мощного источника гравитации. Уже первые расчеты показали, что суммарная масса этого объекта примерно такова, как у десяти тысяч крупных галактик, вместе взятых.

Половина всей нашей Вселенной затягивается в эту странную «воронку», где уже скопилось, наверное, столько материи, что невозможно себе даже представить. Пытаясь прибегнуть хоть к каким-то понятным аллюзиям, скажем, что так же неотвратимо материя в центре нашей Галактики соскальзывает в черную дыру.

Один из космических картографов, Алан Дресслер, назвал этот таинственный, влекущий к себе объект «Великим Аттрактором» (от англ. attraction — тяготение), «Великим Источником Притяжения». Однако разглядеть что-либо в той дали, куда все мы мчимся, пока не удалось.

О природе этого объекта много спорили. Предполагали даже, что это скопление материи, неизвестной пока науке. Согласно другой гипотезе, это — «космическая струна», невероятно массивный реликтовый объект, возникший в пору ранней молодости Вселенной — своего рода нитевидное искривление пространства-времени. Впрочем, дальнейшие наблюдения показали, что Великий Аттрактор является самым крупным скоплением галактик.

Расстояние от Млечного Пути до Великого Аттрактора составляет примерно 300 миллионов световых лет. Расположен Великий Источник Притяжения в небе Южного полушария. Он тянется от созвездий Павлина и Индейца до созвездия Парусов.

Другие галактики движутся в других направлениях. С точки зрения автомобилиста, в Космосе царит полный кавардак. Это приводит к частым столкновениям самих галактик и даже их скоплений.

Черные дыры, расположенные посреди галактик, могут сливаться при их столкновении. После такой сшибки черные дыры теряют до 40 процентов своей массы, излученной в виде гравитационных волн очень низкой частоты. Они пронизывают пространство, словно сейсмические волны — Землю. Возможно, в ближайшие годы удастся обнаружить эти волны, поскольку ставится ряд экспериментов по их поиску.

«Быть может, — отмечает Мартин Рис, — при столкновении галактик черные дыры иногда выбрасываются в межгалактическое пространство». В таком случае в темных далях, разделяющих галактики, могут сновать целые стаи незримых гравитационных монстров.

Симпатия, неподвластная времени

Как же возникли гигантские скопления галактик? Почему они выглядят так, а не иначе? Подобные вопросы неминуемо влекут за собой другие вопросы: «Как возник наш мир? Почему он таков, каким мы его видим?»

Согласно общепринятому мнению, наш мир родился около 14 миллиардов лет назад в пламени Большого Взрыва. Единственной силой, упорядочившей материю, была гравитация. Однако сила эта слаба, и пока она упорядочит материю, пройдет слишком много времени. Чем больше структура, тем дольше она будет формироваться.

Становление космоса могло протекать двояким образом: «сверху вниз» (top down), когда в «первородном супе» зародились, а потом разрослись структуры, наблюдаемые нами теперь, или же «снизу вверх» (bottom up) — по этому сценарию, газовые туманности сгущались в звезды, звезды стягивались в галактики, те образовывали скопления и наконец возникала космическая пена.

В последнее время подобные процессы удалось моделировать на компьютере. В первом случае все интересовавшие структуры — космическая «пена», суперскопления и скопления галактик, а также отдельные галактики — возникали, но это занимало очень много времени, тогда как старейшие галактики появились уже 13 миллиардов лет назад. Во втором случае образовались лишь галактики и их скопления, но никакой космической «пены», никакого «Великого Аттрактора» не было.

Зато, разумеется, не было недостатка в самых рискованных гипотезах, объяснявших влечение галактик друг к другу. Так, нобелевский лауреат по физике Ханнес Альфвен предположил, несмотря на скепсис коллег, что в Космосе существует еще одна сила, пока неизвестная нам. Возможно, гигантские космические структуры возникают благодаря плазменным токам — электрически заряженным и высокоэнергичным потокам газа — и созданным им магнитным полям.

Быть может, в мироздании есть и другие силы, о которых мы пока ничего не знаем? Возможно, галактики — это не просто скопление мертвой материи. Возможно, они, подобно животным, сами «сбиваются в стаи», испытывая друг к другу симпатию. Ведь никакие законы гравитации или магнетизма не заставляют муравьев строить себе общежитие — муравейник.

Бенуа Мандельброт — человек, придумавший термин «фрактал», — сравнил структуру Вселенной с перистым облаком. По его словам, весь мир организован по фрактальному принципу. Мироздание имеет «волокнистую» структуру, напоминая крону дерева или бронхи легких. Если это действительно так — а многое говорит в пользу этой гипотезы, — то сие будет иметь самые фатальные последствия для наших космологических спекуляций. Ведь они опираются в основном на формулы теории относительности. Однако те справедливы лишь для однородной Вселенной, в которой материя распределена сравнительно равномерно. Для фрактальной Вселенной они не действуют. Подводя итог, повторим: никто не знает, почему во Вселенной возникли громадные структуры и сколько времени ушло на их формирование.

Можно лишь отметить, как похож этот космический узор на «Мультивселенную» российского космолога Андрея Линде — множество не сообщающихся друг с другом Вселенных. Ведь ее тоже можно сравнить с мыльной пеной, усеянной множеством пузырьков: одни из них раздуваются, другие сдуваются — одни Вселенные рождаются, другие гибнут. Большой Взрыв, породивший наш мир, вовсе не является уникальным событием. Это — не первый и не последний Большой Взрыв, раздавшийся в Мультивселенной, но вся она, сотрясаемая бессчетным множеством взрывов, порождает все новые Вселенные, размножаясь таким образом.

Если уж мы позволили себе сравнить Вселенную с живым существом, то эти пузырьки, возникающие в Мультивселенной, напоминают… икринки: многие из них вскоре погибнут, и лишь некоторые разовьются в огромные, полные жизни организмы — новые Вселенные. Впрочем, подобное сравнение скорее достойно пера писателей-фантастов.

Однако не будем забывать, что Космос полон тайн, и, может быть, наша «обжитая» Вселенная обладает свойствами, которые нам трудно себе представить.

2.6. ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗНАЕТ ЛИШЬ КАРТА УИЛКИНСОНА

Начало нового тысячелетия ознаменовалось великим астрономическим открытием — созданием карты Уилкинсона. Эта карта позволяет космологам обобщить гипотезы и открытия последних десятилетий и наметить новые направления работы. Еще недавно, подводя итоги развития астрономии в XX веке, В. Г. Сурдин писал, что пока «не решены основные проблемы космологии: нет законченной физической теории рождения Вселенной и неясна ее судьба в будущем». Теперь сделан важный шаг на пути к их решению.

На «машине времени» в даль пространства

Историки могут лишь завидовать астрономам. Кто из медиевистов или знатоков античности не мечтал перенестись в прошлое, чтобы увидеть свой предмет изучения воочию? У астрономов «машина времени» есть, и каждая новая ее модель переносит нас все дальше в глубь эпох.

Телескоп — это «машина времени», и ее «механизм» основан на том, что свет может распространяться лишь со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Поэтому, когда мы вглядываемся в объект, удаленный от нас на 300 тысяч километров, мы видим его таким, каким он был секунду назад, то есть мы на секунду заглядываем в прошлое. Наше космическое «вчера» вновь и вновь оживает пред нашими глазами, все более удаляясь от нас. Даль пространства становится далью времен.

Заглядывая в глубь Вселенной, мы можем, в конце концов, увидеть мироздание таким, каким оно было вскоре после Большого Взрыва! В самом начале Вселенная была раскаленной и непрозрачной. Она представляла собой плотную плазму, в которой частицы света — фотоны — постоянно сталкивались с частицами вещества. Лишь когда Вселенная «остыла» до 3000 Кельвинов (ей было тогда 380 тысяч лет от роду) произошла «рекомбинация»: электроны и протоны объединились в атомы водорода. Теперь вещество утратило способность захватывать фотоны. В «безвидном» прежде мире вдруг, как по библейскому сценарию, вспыхнул свет. Этот «первородный» свет, теперь остывший до 2,7 Кельвинов, навсегда остался в глубинах мироздания. Он получил название космического фонового, или реликтового, излучения. Его существование предсказал в 1948 году великий российский физик Г.А. Гамов, эмигрировавший на Запад. А само излучение обнаружили в 1965 году американские инженеры Арно Пензиас и Роберт Уилсон, удостоенные в 1978 году за это открытие Нобелевской премии.

Вспышка реликтового излучения высветила множество неоднородностей, возникших к тому времени в юной Вселенной. Это и были зародыши будущих галактик и галактических скоплений. Свет рассеивался на этих сгустках, терял свою энергию и слегка остывал. Расчеты показывали, что карта распределения реликтового излучения должна быть испещрена пятнышками — флуктуациями температуры (от лат. fluctuatio, «колебание»), которые выдавали картину распределения вещества в тогдашней Вселенной. Исследование этого излучения могло приоткрыть нам далекое прошлое мира, узнать о том, как шло становление Вселенной.

Однако чтобы увидеть мир «на заре туманной юности», требовалась особенно чувствительная аппаратура. В 1989 году на орбиту был выведен инфракрасный телескоп СОВЕ (Cosmic Background Explorer), благодаря чему через три года была составлена карта реликтового излучения. На ней явственно проступали небольшие, порядка 0,001 процента, различия температуры реликтового излучения, приходящего с разных направлений. Взглянув на открывшийся узор, руководитель проекта Джордж Смут сказал, что видит «морщины времени на лице Бога». Фраза стала крылатой, а эксперименты продолжились. Уж слишком много вопросов возникло у теоретиков.

Эпоха «космической инфляции»

С начала 1980-х годов в теоретической космологии бурные споры вызывала гипотеза космической инфляции, которую предложил американский физик Алан Гут. Стремясь объяснить, как из «Ничто» произошло «Нечто», он разработал новую теорию происхождения Вселенной. По его гипотезе, за короткое время Вселенная стремительно — астрофизики говорят «экспоненциально» — расширилась. Скорость ее расширения превышала скорость света. Гут назвал этот феномен «космической инфляцией» (от лат. inflatio, «вздутие»). Данный процесс теоретики любят сравнивать с тем, как растягивается воздушный шарик, когда его пробуют надуть. Вот так же распирало тогда мироздание. На «инфляционной стадии» Вселенная расширилась в 10100 000 000 раз (десять в стомиллионной степени раз) и стала однородной и плоской.

В 1933 году Ирен и Фредерик Жолио-Кюри впервые наблюдали, как элементарные частицы возникают из Ничто, повинуясь закону Эйнштейна: E = mcc

В этом молниеносно возникшем «пузыре» скопилось неимоверное количество энергии. Когда же процесс «инфляции» прекратился, накопленная энергия высвободилась. По закону эквивалентности массы и энергии (вспомним знаменитую формулу Эйнштейна: E = mcc) последняя превратилась в вещество. Превращение произошло по законам квантовой физики, которые предполагают некоторую неопределенность. Это и привело к флуктуациям энергии — и значит, массы — в различных уголках Вселенной. Там, где плотность оказывалась выше средней, под действием гравитации скапливалось все больше вещества. Возникали скопления галактик.

Стремительное расширение Вселенной обусловило ее топологию. Очевидно, оно протекало в трех

направлениях. Они и стали «теми тремя измерениями, которые характеризуют сегодняшнюю Вселенную, — пишет на страницах журнала «Scientific American» физик Макс Тегмарк из Пенсильванского университета. — Шесть остальных сейчас нельзя обнаружить либо потому, что они остались микроскопическими, либо потому, что материя сосредоточена на трехмерной поверхности девятимерного пространства».

Немалый вклад в разработку «теории инфляции» внесли также советские ученые Алексей Старобинский, Андрей Линде и их зарубежные коллеги — Пол Стейнхардт и Андреас Альбрехт. Данная теория точно объясняет результаты многих наблюдений.

«Еще в 1970-х годах космология — учение о Вселенной в целом — была наукой, в которой предположения преобладали над фактами, — писал американский астроном Майкл Стросс. — Сейчас космология обрела прочный теоретический фундамент, опирающийся на обширные данные систематических наблюдений».

Данные зонда СОВЕ блестяще подтвердили гипотезу Гута. Температура реликтового излучения колебалась, и эти колебания отражали неоднородность энергетического поля. Наличие сгустков вещества было предсказано. Вот только карта СОВЕ оказалась очень мутной, размытой. Мы словно пытались читать строки книги, отнесенной от нас на несколько метров. Приблизиться к этой «книге» стало важнейшей задачей космологии в девяностые годы XX века.

Вселенная оказалась плоской

А заглянуть, наблюдая звездное небо над головой, можно не только в прошлое, но и в будущее. До недавних пор считалось, что судьба мироздания зависит лишь от массы вещества во Вселенной. Если масса достаточна велика, то Вселенная постепенно замедлит свое расширение. Верх возьмут гравитационные силы. Разлетавшиеся прежде галактики снова начнут сближаться и постепенно сольются. Во время этого «термозвездного синтеза» наши небеса разогреются так сильно, что вся твердь расплавится, и произойдет грандиозный взрыв.

Ракета «Дельта II 7425-10» доставила в Космос зонд Уилкинсона

Зонд Уилкинсона фиксировал излучение, наблюдавшееся через 380 тыс. лет после Большого Взрыва

Сторонники другой теории — «открытой Вселенной» — считали, что наш мир будет неудержимо расширяться. «Почему мы обязаны полагать, что Вселенную ждет вечный покой? Нет, жизненные и материальные процессы могут длиться вечно», — писал американский астроном Фриман Дайсон в своей книге «Время без конца», вышедшей в 1979 году. На ее страницах он рисовал картину бесконечного Космоса, переживающего одну вечность за другой.

Астрономические наблюдения девяностых годов убеждали в правоте Дайсона. Похоже, галактики столь стремительно удалялись друг от друга, что никакая сила гравитации не заставит их повернуть назад. Материя никогда не сожмется воедино. Для этого ее масса слишком мала. Наша Вселенная возникла миллиарды лет назад в пламени Большого Взрыва и будет расширяться вечно. Она напоминает огромный шар, повисший посреди Пустоты. Шар этот стремительно раздувается. Скорость, с которой он увеличивается в объеме, в последние миллиарды лет все возрастает.

Однако написанное требовало тут же примечаний. Точный возраст Вселенной был по-прежнему неясен. Сколько ей — десять, двенадцать, пятнадцать миллиардов лет? В середине девяностых годов астрономы пришли в замешательство, когда выяснилось, что самые старые звезды во Вселенной родились раньше, чем она, если предполагать, что ей — 12 миллиардов лет.

А из чего складывается масса мироздания? Видимой массы было явно недостаточно, чтобы удержать в равновесии Вселенную. Очевидно, галактики были окружены массивными, но невидимыми нам скоплениями материи. Космос изобиловал материей неизвестного происхождения.

Вопросы, вопросы, вопросы… Ученые отвечали на них, строя все новые модели развития Вселенной и выдвигая все новые гипотезы. Сколько могла продолжаться эта умозрительная игра? Можно ли теории космологов поверить практикой? Можно, но для этого надо было вглядеться вглубь Космоса так пристально, как не делалось еще никогда. Карта СОВЕ была слишком невнятной, чтобы толковать по ней прошлое и будущее Вселенной. И вот в первый год нового тысячелетия, 30 июня 2001 года, в Космос отправился новый зонд. Он назывался MAP (Microwave Anisotropy Probe) — «Микроволновый анизотропный зонд».

Оснащенный двумя телескопами зонд был доставлен на орбиту, находившуюся в полутора миллионах километров от Земли. На таком расстоянии на его работе не сказывались ни магнитное поле Земли, ни микроволновое излучение — фактор человеческой цивилизации. Разрешающая способность зонда MAP в двадцать с лишним раз превышала тот же показатель СОВЕ. Зонд обследовал буквально всю наблюдаемую часть Вселенной, скрупулезно измерил реликтовое излучение и нанес сведения о нем на карту.

В феврале 2003 года были обнародованы результаты работы зонда MAP. К тому времени он был переименован в зонд Уилкинсона в честь одного из авторов проекта, не дожившего до этого триумфа (профессор Принстонского университета Дэвид Уилкинсон был одним из пионеров в исследовании реликтового излучения).

Вчерашние гипотезы превратились в факты. Теперь мы знаем:

Возраст Вселенной составляет 13,7 (± 0,2) миллиарда лет (она почти в три раза старше Земли).

Первые звезды появились намного раньше, чем предполагалось: всего через 200 миллионов лет после Большого Взрыва.

Теория «космической инфляции» подтвердилась, хотя механизм этого процесса до сих пор не вполне ясен.

Скорость расширения Вселенной — она носит название «постоянной Хаббла» — составляет 71 километр в секунду на каждый мегапарсек расстояния (1 мегапарсек равен 3,26 миллиона световых лет). Этот показатель всего на один процент отличается отданных, полученных после десяти лет наблюдений с помощью Космического телескопа имени Хаббла. Совпадение тем более поразительно, что оба результата получены путем наблюдений за совершенно разными физическими процессами.

Вселенная состоит почти на три четверти из так называемой «темной энергии», природа которой непонятна, но именно от нее зависит судьба мироздания; она заставляет Вселенную расширяться все быстрее. На 25 процентов Космос состоит из не менее загадочной «темной материи». К ней принадлежат неизвестные пока элементарные частицы, движущиеся с малой скоростью. Что касается массы видимой материи — массы всех звезд, планет и газопылевых туманностей, — то она составляет около пяти процентов (!) массы мироздания.

Наша Вселенная оказалась «плоской», то есть ее пространство не искривлено наподобие поверхности шара. Таким образом, в трехмерном космическом пространстве справедлива знакомая всем евклидова геометрия, например, сумма углов треугольника обязательно равна 180°.

На карте Уилкинсона отмечены даже флуктуации температуры, равные 0,0002°

Чтобы получить эти результаты, ученые проделали титаническую работу, проверив более миллиона различных моделей, пока не выбрали ту, что во всем совпадает с данными, собранными зондом Уилкинсона. Так криминалист мог бы среди миллиона отпечатков пальцев подыскивать один-единственный.

Зато теперь один из участников этого исследования, профессор Принстонского университета Дэвид Спергелл, вправе был заявить: «Когда я занялся космологией, это была спекулятивная дисциплина. Я никогда не думал, что удастся достичь такой точности результатов. Теперь космология в самом деле стала экспериментальной наукой».

Одновременно велись и ведутся другие исследования — анализ распределения галактик и галактических скоплений, спектральный анализ света квазаров, измерение яркости далеких сверхновых звезд. По их результатам тоже можно оценить геометрию Вселенной, скорость ее расширения, плотность и распределение материи. Все эти данные совпали с результатами, полученными с помощью зонда Уилкинсона. Это лишь подчеркивает справедливость итоговой модели.

«Когда я придумал космическую инфляцию, — признался Алан Гут, — я и поверить не мог, что когда-нибудь увижу, как мои расчеты будут поверены практикой. Позднее боялся, что теория будет опровергнута. Теперь же дело свелось лишь к уточнению кое-каких деталей».

Уточнять есть что. Никто не знает, когда и как началась «космическая инфляция», долго ли она продолжалась и почему прекратилась. Сейчас существует уже более трехсот различных моделей этого процесса. Предстоит выбрать наиболее точную модель, но это не меняет главного: «космическая инфляция» стала частью экспериментальной науки.

Теперь на очереди исследование гравитационных волн — искривлений пространства-времени, возникших сразу после Большого Взрыва (Big Bang). Существование этих волн также проистекает из теории «космической инфляции». Итак, настает время точной, экспериментальной космологии.

Точность данных, полученных зондом Уилкинсона, поразительна. Теперь теоретики располагают солидной экспериментальной базой — фундаментом современной космологии, ее стандартной моделью. Даже удивительно, что теории космологов так точно описывают раннюю эпоху существования Вселенной, хотя ученые понимают, что… ничего не знают о том, из чего на 95 процентов состоит мироздание.

От хруста до шепота: путешествие в Вечность

Лет десять назад космологи спорили в основном о двух вещах: о скорости расширения Вселенной и средней плотности материи. Если последняя превысит определенную критическую величину, то расширение Вселенной прекратится, и она начнет сжиматься. Все кончится катастрофой, коллапсом, «схлопыванием» Вселенной — «Большим Хрустом» (Big Crunch).

Если же плотность не достигнет этой величины, то Вселенная будет бесконечно расширяться. Когда-нибудь погаснут звезды, распадется материя и даже испарятся черные дыры. В череде взрывов и вспышек, методично перемалывающих содержимое вселенского сосуда, не найдется места ни для звезд, ни для планет, ни для людей. Эта модель получила название «Big Whimper» — «Большой шепот».

Исследования последних лет показали, что материи, имеющейся во Вселенной, недостаточно, чтобы вызвать ее коллапс. Однако судьба Вселенной стала еще более неясной, чем прежде. Причина в том, что природа «темной энергии» пока непонятна. Пожалуй, это одна из главных проблема современной физики. Мы вновь не понимаем мир, в котором живем. Поколения ученых постигали законы видимого нам — пусть в телескопы, пусть в микроскопы — макро- и микромира, и что же оказалось? Что они изучали всего 5 процентов материи, из которой состоит мироздание.

За реликтовым излучением наблюдают даже наземные телескопы

Темная энергия, как показывают модельные расчеты, также может вызвать коллапс Вселенной, ее вечное расширение или — еще один вариант — «Большой Разрыв» (Big Rip). Исследование темной энергии затруднено невозможностью лабораторных экспериментов. Быть может, Вселенная — это единственная лаборатория, где мы можем изучать темную энергию.

Расчеты показывают, что именно темная энергия вот уже несколько миллиардов лет вызывает ускоренное расширение Вселенной; она словно отталкивает всю видимую материю. Будет ли так всегда? Все зависит от ее природы, и, значит, судьба мироздания по-прежнему меняется по воле гипотез.

Важнейшим параметром темной энергии, по оценкам космологов, является отношение ее давления к плотности, обозначаемое как «w». По оценке большинства космологов, показатель «w» должен лежать в пределах от — 1,2 до — 0,8. Именно эти значения лучше всего согласуются с данными, полученными зондом Уилкинсона.

Казалось бы, невелика разница, но это фатально меняет судьбу мироздания. Вот какой сценарий будущего предложили в 2003 году известный американский космолог Роберт Колдуэлл и его коллеги Марк Каменковски и Невин Уэйнберг, предположив, что «w» меньше — 1.

Продолжится ускоренное расширение пространства, причем ускорение со временем будет лишь возрастать. В конце концов, Вселенная — и все ее части от галактик до атомных ядер — будет разорвана буквально в клочья.

«Если, например, допустить, что w = — 1,2, — говорит Колдуэлл, — то катастрофа произойдет через 53 миллиарда лет». План распада мироздания выглядит, по его сценарию, так:

Сперва из поля зрения скроются отдаленные галактические скопления.

За миллиард лет до Большого Разрыва станут невидимыми все галактические скопления.

За 60 миллионов лет до Большого Разрыва «погаснет» Млечный Путь. Звезды нашей Галактики удалятся на бесконечно большие расстояния друг от друга.

За три месяца до Большого Разрыва разлетятся вдаль планетные системы. Через некоторое время начнут распадаться черные дыры, теряя материю, что еще не достигла их центра.

За тридцать минут до Большого Разрыва лопнут планеты. Исчезнут все макроскопические объекты.

За 10-19 (десять в минус девятнадцатой степени) секунды до Большого Разрыва последовательно распадутся молекулы, атомы, атомные ядра, протоны и нейтроны. Видимая Вселенная исчезнет.

Справедливости ради заметим, что многие астрофизики скептически относятся к этому сценарию. По словам российского ученого, заведующего отделом ГАИШ Николая Шакуры, все новейшие наблюдения противоречат расчетам Колдуэлла.

Если же показатель «w» будет лежать, например, в пределах от -1 до -0,8, то Вселенная испытает коллапс — «Большой Хруст». Возможно, это событие станет лишь эпизодом в вечной череде становлений и возвращений. Сторонником подобного сценария, получившего название «Циклической Вселенной», является Пол Стейнхардт. Некоторое время эта гипотеза пребывала «в опале». Однако Андрей Линде, один из самых цитируемых за рубежом российских ученых, анализируя возможность создания теории «супергравитации» — теории, которая объединила бы все фундаментальные взаимодействия, в том числе гравитационную силу, — убедился, что эта теория предвещает коллапс Вселенной в ближайшие 20 миллиардов лет. «Несколько лет назад никто всерьез не задумывался о том, что Вселенная погибнет через 10—20 миллиардов лет. Если же предположение подтвердится, значит, наша Вселенная уже вступила в пору зрелости. Мы не способны изменить судьбу, но хотя бы знаем ее». Быть может, Вселенная уже начала сжиматься, но мы этого не замечаем?

Какому же сценарию отдать предпочтение? Возможно, некоторую ясность удастся внести уже в ближайшие 10 лет, поскольку на 2009 год намечен запуск нового зонда — SNAP (Supernova / Acceleration Probe).

Какие еще откровения нас ожидают? Что за тайны времени и пространства проступят на карте SNAP? Чему позавидуют историки?

2.7. ЗЕРКАЛЬНЫЕ МИРЫ

В начале наступившего века нет-нет да и появятся сообщения о том, что «внутри Солнечной системы существует параллельный, невидимый, неосязаемый мир, который состоит из скрытого вещества и является нашим зеркальным отражением». Что кроется за этой сенсацией? Попробуем разобраться. И если подобный мир впрямь существует, где именно он находится? И чем может обернуться для нас его таинственное бытие?

Из такого же

Мы матерьяла созданы, как сны.

Жизнь сном окружена.

Уильям Шекспир. «Буря»

(пер. М.А. Кузмина)

Льюис Колумб

Вначале этот мир существовал там, где ему и следовало находиться, — на страницах фантастических сочинений. Их авторы, конструируя несбыточную картину, тщательно выписали ее детали. Те стали достоянием публики задолго до того, как ученые впервые заговорили о реальности «зеркальных миров». Поэтому, прежде чем направиться по маршруту, проторенному наукой, заглянем в «черный ход», обустроенный фантастами.

Вот вдали брезжит «Планета спящих», открытая Джоном Макдональдом. Все ее население предается странному занятию — созерцает сны, навеянные с помощью специальных «машин сновидений». Разоспавшиеся сновидцы по своей прихоти ворочают судьбами людей, явившихся им в грезах: в одних влюбляются с головой; других посреди сна приканчивают — игрушка, развлечение, любимое занятие лентяев. Вот только в один прекрасный день поклонники этой изощренной моды обнаруживают, что за все, творимое ими в снах, кому-то приходится платить по счетам сполна. Все, что грезится во сне, для кого-то свершается наяву. А они сами, ткущие сны из вещества памяти, превращаются в настоящих богов. Ведь где-то их сны оживают, и все, что происходит в этих оживших мирах, творится по воле сновидцев.

Вот «Сетевой мир» Даниэля Ф. Галуйе. Его обитатели внезапно догадываются, что они — персонажи громадной компьютерной программы. Они лишь воплощают чьи-то замыслы — мысли людей, сидящих за клавишами своих ПК. Нечто подобное происходит в фильме «Матрица», где почти все люди — это марионетки, подчиненные незримой чужой воле.

Наконец, «Страна чудес», открытая девочкой Алисой и заодно с ней английским математиком Льюисом Кэрроллом, великим «колумбом Зазеркалья». Среди чудес, узнанных ею, — тайна шахматного Черного Короля. Стоит его пробудить неосторожным вскриком, и весь окружающий мир исчезнет. «Ведь мы живем потому, что нас видит во сне Черный Король».

Подобные истории роднит одно: в них сны обретают власть над людьми. По большому счету, это даже не фантастика — фантазия… Значит, нечто — по своей сути — непредсказуемое, непрогнозируемое, нарушающее законы природы. Одним словом, выдумка, которую опровергнет точный математический расчет. А что как нет?

Физик Роберт Фут из Мельбурнского университета показал недавно, что теория суперсимметрии «допускает существование зеркальных миров». В таком случае нематериальное может превращаться в материальное и наоборот: материя — перетекать в мысль, а мысль — в материю. На первый взгляд, полный «эмпириокретинизм»!

Из расчетов Фута явствует, что рядом с нами постоянно существует незримый, неосязаемый мир, этакое «вещество наших снов», разлитое всюду. Расстояние между двумя мирами, быть может, меньше длины атома! Как ни фантастична эта идея, она опирается исключительно на формулы и факты, собранные Футом в его книге «Shadowlands» («Призрачные миры»).

У австралийского ученого были авторитетные предшественники. Все они пытались расширить горизонты нашего познания, повинуясь одному лишь желанию — придать составленным им формулам симметричный вид. Поначалу их выводы были фантастичны. Со временем экспериментаторы признали правоту их догадок. Поэтому, прежде чем говорить о Футе, также фантазировавшем одной симметрии ради, посмотрим, каким заблуждениям предавались некоторые его предтечи.

Джеймс Предтеча

Крупнейшие физики XIX и XX веков питали необъяснимую склонность к понятию симметрии, а, следовательно, к понятию зеркального отражения. Ведь все симметричное словно составлено из двух частей — объекта и его отражения, неразрывно связанных осью (или плоскостью) симметрии.

Первым творцом «зеркального мира» может быть назван, например, Джеймс Клерк Максвелл, в чьих уравнениях электричество и магнетизм оказались так же непреложно связаны, как сон и жизнь в представлениях некоторых фантастов и Роберта Фута.

Уравнения Максвелла получились поразительно симметричными, однако ученый добился этого хитрым трюком. Он ввел так называемый ток смещения — величину, пропорциональную скорости изменения электрического поля в вакууме. Это вакуумное поле, согласно Максвеллу, порождает вихревое магнитное поле. Но ведь в вакууме — в полной пустоте — быть не должно электрического тока, то есть направленного движения электронов, ионов и так далее. Между тем немецкий физик Генрих Герц именно на основании уравнений Максвелла доказал тождественность электромагнитных и световых волн.

Максвелл неслучайно стремился придать своим формулам симметричный вид. Асимметрия давно пугает ученых. Они почти с обидой говорят о «нарушении симметрии», словно боясь потрясения основ мироздания.

Вот другой творец «зеркального мира» — английский физик Поль Дирак. Ему не понравилось основное уравнение квантовой физики — уравнение Шредингера, в котором время и пространство оказались неравноправными категориями: пространство присутствовало в квадрате, а время — в первой степени. Поэтому Дирак решил привести уравнение к тому виду, который вполне бы удовлетворил сторонников симметрии: время и пространство должны содержаться в уравнении в одной и той же — первой — степени. В конце концов подобный трюк удался Дираку. Правда, формула заметно усложнилась. Вдобавок из нее следовали неожиданные выводы.

«Зеркальные миры» пророчат нам судьбу?

Сперва — приятный. Теперь уравнение Шредингера — Дирака стало описывать еще и «спин» электрона, момент количества его движения. Другой вывод озадачивал: из новой формулы явствовало, что может существовать отрицательная кинетическая энергия, то есть энергия, чье значение меньше нуля. Как это так? Если объект движется, его кинетическая энергия положительна; если пребывает в покое, равна нулю, а если она отрицательна, что тогда?

На первый взгляд, это не поддавалось никакому объяснению. Однако Дирак был заворожен красотой получившейся формулы и уверен в ее правильности. В течение двух лет он пытался найти объяснение «отрицательной энергии». В конце концов он убедился, что вернуть миру утраченную стабильность можно, лишь допустив существование зеркальных двойников у каждой элементарной частицы, двойников, имеющих ту же массу и противоположный заряд. Так возникла идея антивещества. Через несколько лет она нашла блестящее подтверждение.

В 1932 году американский физик Карл Андерсон случайно обнаружил в космическом излучении позитрон, то есть положительно заряженный электрон, первую из предсказанных Дираком античастиц (кстати, сам Андерсон ничего не знал об этой гипотезе). Открытие античастиц явилось одним из крупнейших достижений физики XX века. Андерсон и Дирак в ближайшие годы были удостоены Нобелевских премий. Они стали творцами нового «зеркального мира», мира антивещества.

Сказочники Шварц и Грин

Еще один «зеркальный мир» родился из математических экзерсисов Майкла Грина и Джона Шварца — творцов «теории струн», подменивших элементарные частицы крохотными «струнами». Соединив эти «сказочные» идеи Грина и Шварца с положениями квантовой физики, Стивен Хоукинг создал свою теорию «параллельных миров». Согласно ей, имеется бесконечное множество вселенных, являющихся двойниками нашей Вселенной.

Впрочем, сами Грин и Шварц пришли к не менее любопытным выводам, попытавшись втиснуть в свои расчеты силу тяжести. Оказалось, что в этом случае у каждой элементарной частицы, снующей в подлунном мире, появляется свой двойник в мире зеркальном, или мнимом. У этого двойника те же свойства, что у настоящей частицы, та же масса, тот же заряд. Вот только ее вещество превратилось в энергию зеркального двойника, а ее энергия — в его вещество. Туманно? Как изображение на запотевшем стекле, но попробуем все же разобраться.

Физики выделяют две принципиально разные категории элементарных частиц: фермионы и бозоны. Первые — вещественные частицы. Они занимают определенное место в пространстве, и ни одна другая вещественная частица не может оказаться на месте фермиона. Оно занято. Точно так же ни один человек не может побывать, образно говоря, «в вашей шкуре». Вас могут оттеснить, но никак не слиться с вами. Вот и между фермионами всегда имеется какая-то дистанция. Им не совпасть друг с другом. Подобное свойство материальных частиц обуславливает стабильность всей материи. Самые известные из них — электроны, протоны, нейтроны.

А вот бозоны — это силовые частицы, переносчики взаимодействий. Их можно назвать также частицами (квантами) энергии. У них нет массы, как нет и ограничения на число бозонов, способных находиться в данной точке пространства. Они могут скапливаться на одном месте, образуя поток частиц, не отличимых друг от друга. Пример подобной частицы — фотон (квант света), передающий электромагнитное взаимодействие. Любая точка пространства может быть слегка освещена световым бликом, нормально освещена дневным светом, озарена яркой вспышкой лучей.

Долгое время ученые принципиально отделяли вещественные частицы от силовых, фермионы от бозонов. Однако в теории Суперсимметрии возникает особый зеркальный мир. В нем вещественные частицы запросто превращаются в силовые и наоборот: например, вещество превращается в свет, а свет конденсируется в вещество. Тут только одна загвоздка: все эти «сэлектроны» и «скварки» пока не найдены.

Впрочем, и в античастицы Дирака тоже поначалу не верили, принимая их за ловкий математический трюк, не имеющий под собой реальной основы. Никто не мог найти антиэлектрон, пока его случайно не заметили в потоке космического излучения. Может, и суперсимметричные частицы мы не там ищем?

Вот тут-то, как Бог из машины или черт из табакерки, и материализовался австралийский физик Роберт Фут, принесший благую весть о мире ином. Он собрал в своей книге множество более или менее убедительных примеров, показывающих, где следует искать зеркальный (суперсимметричный) мир. Его теория оказывается одинаково верна и в мире бесконечно малых величин — в вотчине физиков-ядерщиков, и в мире бесконечно больших величин — в царстве астрономов.

К таким примерам мы и обратимся сейчас.

Зеркальная материя на каждом футе Вселенной?

Астрономы давно задавались вопросом: почему галактики не разлетаются в стороны под действием центробежных сил. В конце концов они предположили, что значительную часть материи, из которой сложена Вселенная, мы не видим. По их оценкам, зримая нами материя составляет лишь около пяти процентов материи Вселенной. Все остальное незримо, неосязаемо и, очевидно, сложено из не открытых пока элементарных частиц. Все остальное, вмешивается Роберт Фут, состоит из «зеркальных» частиц, а мы не можем их увидеть. Земная жизнь кругом объята «зеркальным» веществом. Оно удерживает галактики, скрепляет Солнечную систему. Без него все мироздание распалось бы. Оно словно скелет скрепляет внешнюю ткань Вселенной — светящиеся крупинки звезд.

Опыты с антиводородом показали, что это вещество распадается быстрее, чем следует из расчетов ученых. Фут полагает, что часть антиводорода превращается в невидимое зеркальное вещество — буквально тает в воздухе, перечеркивая расчеты. Вот с какой стороны Зазеркалья вкрадывается ошибка!

Недавно было сделано странное открытие. Оказалось, что есть планеты, не обращающиеся вокруг звезд. Они бороздят космическую даль в полном одиночестве. Их поведение опровергает привычную теорию происхождения небесных тел. Считалось, что планеты могут зародиться лишь возле звезды и будут верны ей навек. Роберт Фут не отказывается от этого правила, лишь добавляет: они зародились возле звезды, состоящей из зеркальной материи; теперь они движутся вокруг нее, а нам она не видна.

Остатки мертвой звезды в туманности Муравья

В 1972 году стартовали автоматические станции «Пионер-10» и «Пионер-11». Покинув Солнечную систему, они стали продвигаться заметно медленнее. Что тормозит их полет? Уж не зеркальная ли материя, стеной вставшая на их пути? Правильно, Роберт Фут так и говорит.

В 1908 году произошла памятная катастрофа — падение «Тунгусского метеорита». Удар был страшным. Задержись эта глыба в полете всего на несколько часов, и Петербург или Лондон оказался бы стерт с лица земли. Вот уже столетие энтузиасты ищут осколки этой глыбы, но не могут найти — как будто шапка-невидимка слетела на сибирскую тайгу, выкосив лес на огромной территории. Но, может быть, так оно и есть? Невидимая «зеркальная» глыба рухнула на безлюдную тайгу, словно предупреждая, как опасны для нашей планеты столкновения с любыми зеркальными объектами.

Моделируя зарождение Солнечной системы, астрофизики пришли к выводу, что в ее пределах должно быть в сотни раз больше комет, чем наблюдается. В чем дело? Спросите у Фута! Как и в случае с недостающей массой мироздания, он легко нашел причину дефицита. Все остальные кометы, полученные расчетным путем, сложены из зеркальной материи. Как их разглядишь, этих хвостатых странниц, не отбрасывающих за собой даже тени?

У Роберта Фута есть и свои приверженцы. Они подкрепляют его уверенность. Так, по расчетам физика Франческо Айчелло из Йельского университета, зеркальные частицы должны возникать при превращениях атомов, например, при трансформации атомов золота в платину. В 2002 году в Мюнхенском университете был поставлен эксперимент по схеме, предложенной Айчелло. Его результаты, как полагали некоторые комментаторы, подтверждают правоту американского физика, но они, разумеется, требуют кропотливой дополнительной проверки.

Эксперименты по поиску зеркальной материи будут проводиться и в Швейцарии, в CERN, и в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований.

Пока же в поисках зеркальных миров преуспевают фантасты. Так, американский физик Джон Крамер написал роман «Твистор», в котором утверждал, что у Земли есть невидимый двойник — зеркальная Земля, занимающая то же место в пространство. Герой романа ухитрился даже проникнуть в этот странный мир, как Алиса — в свое Зазеркалье.

Фут умножает сущности Фута

«Существует ли зеркальная материя или это всего лишь захватывающая воображение теория?» — читатели наверняка задались таким вопросом. В самом деле, большинство физиков скептично относится к идеям Роберта Фута. Кажется, все явления мироздания он готов упрямо объяснять происками зеркальной материи. Он встречает ее на каждом шагу, на каждой пяди космоса.

Его упрямство выглядит чудачеством. Коллеги уже прозвали Роберта Фута «зеркальным человеком», а журналисты, принеси он сперва им свои выводы, окрестили бы его «зеркальным чайником». Ей-богу, если б он жил несколько столетий назад, то за ним, как в новелле Сервантеса, гурьбой ходили бы «мальчишки, самый проказливый народ на свете», и бросали бы в него камнями, «желая удостовериться, действительно ли он стеклянный, или нет».

Вот только в истории науки не раз бывало так, что самые абсурдные теории, которым отказывались верить большинство современников, со временем принимались всеми на веру. Их правоту доказывали собранные постепенно факты.

Кто стал слепо верить Дираку, когда он заговорил о вещах несуразных — об античастицах? Теория дрейфующих континентов Альфреда Вегенера была гневно отвергнута и на многие десятилетия забыта. А разве умение Николая Лобачевского сводить в одну точку параллельные прямые принесло ему немедленную славу? Подобных примеров множество. Новую, парадоксальную теорию непременно встречают в штыки. Ее автор готов «сжечь все, чему поклонялись» другие, а его оппоненты отнюдь не горят желанием так поступать.

Когда же эта идея утверждает свою правоту, перед нами порой открывается новый мир, о котором прежде не догадывались. Так, Вегенер проложил «колумбам геологии» путь в сторону авразии, Пангеи, Гондваны и других континентов, исчезнувших с географической карты. Так, Лобачевский отыскал, пусть и на кончике пера, мироздание, равноправное нашему, — неевклидово пространство.

И пусть антимиры могут описывать пока лишь поэты и фантасты, у ученых тоже не без прибытка: копится по атомам антиводород, спроектирован двигатель на антивеществе для космических полетов. И это — только начало. Ведь и идеи Максвелла не сразу переменили образ мышления инженеров-электротехников.

А как изменят наш мир идеи Роберта Фута, если прав этот «зеркальный человек»? Пофантазируем!

В суперсимметричном Зазеркалье свет превращается в вещество. И если мы возьмем на себя такую смелость и приравняем докучное трепетанье мыслей к сугубо волновым явлениям, то фантазии, обрисованные в начале статьи, станут непререкаемой явью. Любой наш помысел в мире здешнем моментально станет фактом в суперсимметричном, зазеркальном мире, сопряженным с нашим.

Там воскресают ежеминутно все, кого мы вспоминаем здесь. Там все еще длятся наши счастливые, прожитые здесь дни. Там любые наши планы — давно свершившийся факт, любые фантазии — бытовуха. Там… но что-то нас отвлекло от мечтаний, мы пробуждаемся от них, как шахматный Черный Король, и тогда весь построенный нами мир мигом тает. Он нам лишь минутно приснился. «Жизнь сном окружена».

Некоторые исследования современных физиологов мешают отвергнуть с ходу эту фантастическую картину. Так, британский профессор Джонджой Макфадден полагает, что наше сознание — вовсе не результат «высшей нервной деятельности»; оно обусловлено воздействием электромагнитного (энергетического) поля, возникающего вокруг головного мозга. Это поле генерируют фотоны. Если поверить Макфаддену на слово, остальное нетрудно домыслить. Любые мысли — это энергетические импульсы, а энергия в суперсимметричном мире превращается в вещество, мысли материализуются. Если этого мира прежде не существовало, то я подумал о нем, и, значит, где-то он уже воплотился наяву. Где?

Всюду, вокруг нас, рядом с нами. Он же незримый, неосязаемый; ему найдется место везде. Если, прикорнув на диване, вы увидели мимолетное виденье, оно расположится тут же, ничуть не потеснив вас. Способно же зеркало, этот вестник неведомых прежде миров, в свои несколько квадратных сантиметров пространства втиснуть весь интерьер комнаты, не исказив ни одной пропорции, не потеснив ни один предмет. Воистину, впору сказать вслед за Х.Л. Борхесом, бойтесь зеркал, ибо они умножают сущности! Сам же он, тенью мелькнув в Зазеркалье, кивнет в знак согласия.

С незапамятных времен все религии твердили нам о потустороннем мире, подчеркивая, что проникнуть туда может каждый — надо лишь приложить усилие: тщательно сконцентрировать свои мысли (этот «энергетический пучок», скажут некоторые исследователи). Достигается это медитацией, молитвами, длительным постом и другими формами аскезы, и когда мысли сосредоточатся на чем-то одном, например, на Боге, раз уж мы перешли к религиозным реалиям, когда все посторонние помыслы исчезнут и наше сознание уподобится лазеру (все же я безбожно путаю теологию с современной физикой!), тогда мы испытаем «озарение», «просветление», «сверхчувственный опыт».

Так ли это? Или речь идет лишь о галлюцинациях, вызванных непосильным напряжением? А если это так, то к каким практическим последствиям могут привести подобные опыты? Ведь мы не зря разбрасывались словечком «наоборот». Тем странен «зеркальный мир», то бишь отражение некой реальности, что он способен влиять на объект, отразившийся в нем: магнитное поле — на электрическое; электрическое — на магнитное; вещество — на антивещество, а оно — на вещество… И, может быть, потоки наших мыслей, воплощенные в мире Зазеркалья, «эхом» возвращаются к нам; их энергия «конденсируется» в виде неких событий, которых бы не было, если бы мы сами не напророчили их? Сердце-вещун не чует беду — оно ее накликает. Это так? Можно ли управлять подобными процессами? Появятся ли моторчики, работающие не на электричестве, а на «веществе наших снов»?

Оставим подобные вопросы исследователям XXI века, ведь по мнению многих авторитетных ученых, мы стоим на пороге открытия суперсимметричных частиц. Пока же, собирая все возможные доказательства своей idee fixe, Роберт Фут свел воедино самые разнородные факты и гипотезы — иррациональное и невыясненное, зримое и явно отсутствующее. Всему этому надо попытаться дать объяснение. И работа Роберта Фута — пример подобной попытки.

2.8. ЖИТЬ ПРИДЕТСЯ НЕ РАЗ И НЕ ЗДЕСЬ?

Новейшие открытия астрономов доказывают, что мы живем в бесконечно большой Вселенной, которая будет вечно расширяться. Ее будущее выглядит мрачным. Звезды когда-нибудь погаснут, все вещество распадется, и даже черные дыры испарятся. Однако именно бесконечность Вселенной, может быть, сулит нам спасение. Целый ряд сценариев со счастливым концом, словно уготованных для фильмов Голливуда, предложил на рубеже XXI века американский физик Александр Виленкин.

И надо было выждать только миг, покуда снова кто-то надо мной перевернет песочные часы, переместив два конуса стеклянных.

Юрий Левитанский

Впрочем, вначале над Вселенной сгустится мрак. Еще «при живых-то звездах»! Ведь Вселенная будет расширяться все быстрее. Расстояние между скоплениями галактик станет стремительно расти. Со временем всякая связь между ними исчезнет. Даже свет не сумеет преодолеть эти темные пучины, разделившие островки звезд. Поэтому увидеть что-либо за пределами своего «микрорайона галактик» будет уже нельзя. (Представьте себе, вы вышли у Теплого Стана, а район Коньково уже улетел в Австралию, и ни огонька впереди!) Эта эпоха — «время полной космической изоляции» — наступит еще до того, как звезды в нашей Галактике выгорят дотла.

«Тогда мы окажемся на крохотном острове, окруженном со всех сторон темным, пустынным пространством. Безрадостная перспектива!» — замечает Фриман Дайсон. И все же, если рассматривать жизнь, как свойство определенных физических систем, занятых обработкой информации, то она сохранится и через зоны лет, когда все звезды давно погаснут. Пусть распадутся даже протоны, пусть облик живых существ неузнаваемо изменится, но они по-прежнему будут жить, собирать и обрабатывать информацию, влачить свое существование и наслаждаться им. Возможно, фантазирует Дайсон, это будут мыслящие облака субатомарных частиц, готовые общаться друг с другом при помощи радиоволн. Можно ли это назвать разумной жизнью? Ученые спорят и об этом.

Пусть процессы распада во Вселенной будут нарастать, а энтропия — физическая мера равновесия в системе — неотвратимо устремится к максимуму. Однако хэппи-энд обещан не только мыслящим облакам, но и «мыслящему тростнику», то бишь нам, людям.

Возможно, нынешнее преобладание темной энергии — лишь временный феномен. В модели, которую предложили Андреас Альбрехт и Константин Скордис из Калифорнийского университета, поле квинтэссенции распадется и расширение Вселенной замедлится. Это поможет выжить уцелевшим цивилизациям. Прибегнув к режиму суровой экономии энергии, впадая во все более продолжительные периоды спячки, они просуществуют сколь угодно долго.

Чайник на вашем столе опровергает законы физики

Вообще говоря, в бесконечной Вселенной тепловая смерть — это всего лишь вопрос вероятности. Ведь энтропия — статистический показатель. В целом она будет неизбежно нарастать, но в отдельных районах Вселенной в какие-то периоды времени может уменьшиться.

«Тепло перетекает от более горячих объектов к более холодным, пока их температуры не выровняются. После этого перенос энергии прекращается. Однако иногда тепло начинает течь вспять» — поясняет Виленкин.

Это легко представить себе. Поставьте чайник на письменный стол, и через пару минут он закипит. Отправившись в лыжный поход, не думайте о том, как разжечь костер: бросьте на хворост снег — он вспыхнет. Думаете, так не бывает?

Конечно, вероятность этих процессов очень мала. Мы не ошибемся, заявив, что вряд ли они наблюдались на нашей планете. Скорее истлеют все письменные столы в мире и поржавеют все чайники, чем несколько капель воды, стремительно зашипев, выкипят без физической на то причины.

Однако за миллиарды световых лет подобные фантастические флуктуации все же могут случиться. Ведь Вселенная бесконечно велика, а в бесконечном мире любое «ноль целых, ноль ноль ноль ноль…» — дело обыденное. Мало того: эти события могут повторяться сколь угодно часто.

«В отдаленном будущем электростанции некоторых цивилизаций могли бы использовать этот эффект, — пишет Виленкин. — Конечно, я подчеркну, что речь идет об астрономически малой вероятности — куда больше шансов на то, что обезьяна, стуча по клавишам пишущей машинки, случайно напечатает шекспировского «Гамлета».

«Да еще добавит к нему переводы Б. Пастернака, М. Лозинского и М. Вронченко», — промолвит иной читатель, не доверяющий даже такому сравнению.

Внезапное уменьшение энтропии — сродни крупнейшему выигрышу в лотерее, разыгранной Космосом. Победители заметно повысят свои шансы на выживание. Конечно, вряд ли можно верить, что наши потомки окажутся в счастливчиках, но где-нибудь это непременно случится. Впрочем, это спасение — временное. Вероятность того, что желанный процесс продлится бесконечно долго, равна нулю.

Впрочем, понятие «бесконечная Вселенная», если в него вдуматься, сулит не только метаморфозы энтропии, но и еще более странные вещи. Воистину слова Л.Д. Ландау удивительно точно описывают положение дел в современной физике: «Триумф познающего человеческого разума заключается ныне в том, что наше сознание оставило далеко позади возможности нашего воображения, и ум физиков свободно работает там, где воображение человека уже бессильно!»

Квантовая физика в бесконечной Вселенной

Наша Вселенная родилась в пламени Большого Взрыва, о течение миллиардов лет из случайных сгустков материи возникали звезды и галактики. Со временем в разных уголках Вселенной появилось множество «локальных миров» со своей особой судьбой. История нашей планеты — и вместе с ней человека — всего лишь одна из возможных форм эволюции живого в мироздании.

Анализируя подобное развитие событий, Александр Виленкин пришел к поразительному выводу: хотя Вселенная бесконечно велика, число «сценариев эволюции», возможных в ней, равно конечной величине. Поэтому каждая отдельная «история», — например, «история планеты Земля», — может повторяться бессчетное число раз, как и вообще любое событие. Или многократно варьироваться. Логика его рассуждений такова.

Бесконечная Вселенная состоит из множества наблюдаемых регионов, ограниченных во времени и пространстве. Другие области Вселенной расположены так далеко, что мы не дождемся световых сигналов оттуда. Мы принципиально не можем их наблюдать. «Если бы любые события, протекающие в разных областях Космоса, могли отличаться на бесконечно малую величину, то количество этих событий было бы бесконечно велико. Ведь в рамках классической физики разница между двумя событиями может быть сколь угодно мала».

Однако тут вмешиваются законы квантовой физики. Здесь исключительная точность, доступная сторонникам классических методов, невозможна. «Если два события в определенной мере похожи друг на друга, значит, они одинаковы, потому что, по принципу неопределенности Гейзенберга, их принципиально нельзя различить». На основании этого Виленкин делает вывод: «Количество разных событий в любой области Вселенной, ограниченной во времени и пространстве, равно некой конечной величине». Получается, что и «выбирать-то не из чего». В бесконечной Вселенной эти события будут повторяться… бесконечное число раз.

Впрочем, все это — лишь гипотеза Александра Виленкина. Наукой пока еще не доказано, что у каждого из нас по всему Космосу может быть раскидано множество alter ego. Однако и назвать эту гипотезу «причудливой игрой ума» тоже негоже. Есть и другие.

Компьютерная модель, имитирующая рождение Вселенной

«Бутылочная почта» переждет и Большой Взрыв

Следующая гипотеза столь же спекулятивна, хоть и нравится многим космологам. В течение нескольких долей секунды после Большого Взрыва наша Вселенная расширялась «экспоненциально». Скорость этого расширения во много раз превосходила скорость света. Данный факт не противоречит теории относительности, поскольку речь идет вовсе не о том, что какой-то объект движется вопреки законам Эйнштейна, а о том, что само пространство расширяется в подобном темпе. Эта «инфляционная эпоха» подошла к концу примерно через 10-35 (десять в минус тридцать пятой степени) секунды после Большого Взрыва, когда единственная сила, действовавшая тогда в пространстве — единое фундаментальное взаимодействие, — распалась на отдельные силы.

Однако могло случиться и так, пишет Александр Виленкин, что инфляционное расширение прекратилось лишь в отдельных частях Космоса, в том числе в наблюдаемой нами теперь. Эти области Виленкин именует «термализованными регионами». «Мнимый вакуум», разделяющий их, по-прежнему расширяется со сверхсветовой скоростью и продолжает порождать все новые галактики и скопления галактик. Виленкин называет этот процесс «вечной инфляцией».

Впрочем, нам трудно понять и представить происходящее. Виленкин же пополняет эту туманную картину еще одной несообразной идеей: вполне вероятно, что в нашей Вселенной на основании квантового эффекта вновь и вновь рождаются особые «инфляционные пузыри».

«Каждый из этих экспоненциально расширяющихся пузырей вырастает в целую Вселенную со своей собственной вечной инфляцией. В ней образуется бесконечно много термализованных регионов с бесконечным множеством галактик.

В этих регионах также могут возникать новые инфляционные пузыри, из которых вновь вырастают Вселенные, и все так и продолжается». Вселенные как на дрожжах растут на этом диковинном космическом тесте. Они появляются как мимолетные образы в тысячах расставленных кругом зеркал. Воистину нет предела их мельканью. Виленкин обозначил эту цепочку вселенских рождений термином «Recycling-Universum» («обновляющаяся Вселенная»).

Общение между отдельными термализованными регионами невозможно, поскольку инфляция «мнимого вакуума» приводит к тому, что ни один сигнал не успевает миновать это пустое, но стремительно расширяющееся пространство. Ничто не может преодолеть границы пространства-времени подобного региона.

Однако, по мнению Виленкина, мы могли бы послать какую-то весточку будущим жителям новых космических «пузырей», то бишь новых Вселенных: «Для этого понадобятся прочные контейнеры, куда можно упаковать послания обитателям будущих миров, и еще — немножко везения: надо, чтобы эта посылка случайно угодила в народившуюся Вселенную. Адресаты когда-нибудь объявятся в новом мире. Так возникнет разветвленная сеть космической корреспонденции, перетекающая из одного мира в другой. Подобный способ поможет сохранить знания, накопленные жителями Вселенной, обреченной на гибель». Ведь из «тела» оной, как из омертвелого ствола, прорастут новые веточки, или «пузыри», — побеги будущих Вселенных.

…Впрочем, точные расчеты поумерили надежды космологов. Благодаря квантовым эффектам во Вселенной будут возникать не только «пузыри» — зародыши новых миров, но и черные дыры, причем последних окажется, несомненно, больше. Почти наверняка эта весточка будет поглощена черной дырой. Чтобы иметь хоть какую-то надежду на успех предприятия — корреспонденции в мир иной, — надо разослать контейнеров больше, чем атомов в видимой нами Вселенной.

Так что, либо «знания, накопленные жителями нашей Вселенной» надо умещать на бланке размером с электрон, — воистину подобная почта заслуживает названия «электронной», либо надобна еще дюжина Вселенных, чтобы «пустить это барахло на контейнеры».

«Жить придется не раз и не здесь», — считает Александр Виленкин

Конечно, если все события в нашей Вселенной повторяются, то космическая «бутылочная почта» не нужна. «Если законы природы этого не запрещают, то в наблюдаемой части Вселенной все послания рано или поздно, в том или ином из миров, достигнут своих адресатов, хотим ли мы того или так распорядится случайность», — резюмирует Виленкин.

В любом случае Вселенная, вечно обновляясь, обещает нам вечную жизнь. «Если этот сценарий корректен, то жизнь в самом деле будет вечной — в том смысле, что она никогда не кончится». Впрочем, это не дарует нам личного бессмертия; нет, даже видимая нами часть Вселенной и то будет не вечна: когда-нибудь погибнут и звезды, и даже галактики. Однако законы природы, повторимся, вовсе не исключают, что возникнут бесчисленные обитаемые миры, в которых, по теории вероятности, еще не раз найдется место вам, читатель, и — через квадриллионы световых лет и за квадриллионы световых лет отсюда — вам еще придется листать эту книгу, которая переживет зоны лет, чтобы где-нибудь вновь возродиться, в том же виде и с тем же содержанием. Применительно к бесконечному миру вероятность — штука неотвратимая.

Быть или не быть, дубль триллионный

Все эти странные космические перспективы, обещающие нам бессчетное повторение событий, хоть и изложены в традициях научной литературы, но звучат абсолютно абсурдно. Даже автор этих «оптимистических трагедий» вселенского масштаба Александр Виленкин соглашается: «Я признаю, что подобная картина меня несколько удручает. Я был бы рад считать жизнь нашей цивилизации уникальным, творческим процессом, где все, что мы делаем, действительно играет какую-то роль. Однако эта вера в значимость и даже судьбоносность наших поступков никак не вяжется с тем обстоятельством, что в бесконечной Вселенной история нашей жизни повторится еще не раз, как угодно варьируясь». И если в этой жизни мы по каждому поводу мучились, решая разнообразные «быть или не быть», то, что бы мы ни решили, какой бы — единственно верный — ответ ни выбрали, в других мирах нам непременно придется перетерпеть и эти «быть», и эти «не быть». Что бы мы ни выбрали, наш выбор ничего не значит — мы успеем прожить все варианты своей судьбы. Так что стоит ли огорчаться неудачам в нашем подлунном мире, если на другой планете под другой луной нам нескончаемо будет везти?

Подобная картина несколько удручает своим «аморализмом»? Однако стоит ли волноваться из-за этого, ведь вашему двойнику, живущему в другом из миров, такая космология непременно понравится.

3.1. В ГЛУБИНЕ ТЕМНЫХ ВОД

В 2004 году бестселлером в Европе стал роман немецкого писателя Франка Шетцинга «Стая». К череде ужасов, подстерегающих человечество, добавился новый. Что если против своеволия человека восстанет Океан? И мириады животных, обитающих в его глубинах — в этой загадочной экосистеме, почти неизвестной нам, — сплотятся и попробуют отомстить нам за непрошеное вторжение? Фантастика? Дичь? Или призрак подлинной беды, подстерегающий нас? Ведь глубины Океана, например, это еще и область обитания неведомых микроорганизмов, защититься от которых наш организм не готов. Мы только начинаем проникать в этот чуждый нам мир. И наши первые опыты вызывают тревогу. В XXI веке мы только открываем для себя таинственный мир Океана.

…О древний Океан! Как ты силен! На собственном горьком опыте убедились в этом люди… И были вынуждены признать над собою твою власть. Они столкнулись с силой, превосходящей их. И имя этой силы — Океан!

Лотреамон (пер. Н. Мавлевич)

«В глубинах морей началась охота. Охота на самое опасное существо, которое когда-либо населяло Землю. На нас». Подобные слова можно найти на сайте Франка Шетцинга, автора книги «Стая». В этом триллере, скроенном по всем нормам науки, мириады еще не известных нам глубоководных тварей заключают союз ради того, чтобы справиться с одним-единственным видом животных, который угрожает им всем: с человеком.

Книга Франка Шетцинга «Стая» пророчит человечеству новые беды

До сих пор глубины Океана были ему недоступны. Но он научился проникать и сюда. Последняя девственно дикая экосистема, сохранившаяся на нашей планете, вот-вот будет разрушена человеком, привыкшим переделывать мир под себя. Погибнет и этот райский уголок, огражденный

стеной воды. И потому обитатели Океана намерены дать последний бой человеку. Речь идет о выживании многих видов животных. Либо мы, либо они — люди не привыкли считаться с мелочами. Но к Океану неприменим этот принцип. Его даль и глубь непокорна нам. Так что нам ждать от животных, притаившихся в этих темных водах, так пугающих нас, так зовущих нас?

Действие романа начинается со сплошных бедствий. У берегов Перу стаи рыб, словно обезумев, атакуют рыбачью лодку. У побережья Канады киты таранят яхты. В прибрежных водах Норвегии черви принимаются, как по команде, рыть морское дно. Ужасные события перемежаются с чем-то странным, пока в этой череде совпадений не проступает страшная закономерность. Становится все понятнее, что мы имеем дело с «кампанией неповиновения», развязанной всеми обитателями Океана, с этакой революцией, которая может превратиться в планомерное истребление человека, в «окончательное решение» по человеческому вопросу. Огромный организм Океана, для которого все мы, люди, что-то вроде микробов, усеивающих его поверхность, наконец, воспринял нас как угрозу (а наша экологическая политика и впрямь ему угрожает). И вот иммунная система Океана ответила на угрозу ударом. Мириады «фагоцитов» — рыб, омаров, китов — успешно расправляются с микробами вида Homo sapiens.

Под пологом aqua marina

Поверхность Земли на две трети покрыта водой, но мы мало знаем, что творится в глубине Океана. Этот странный мир изучен хуже, чем несусветная даль Луны. Туда не проникает ни луча света; там вечный мрак, Орк и Эреб современных географов, адово логово мистиков, провал, уводящий на одиннадцать с лишним километров вниз, к центру Земли. Оттуда, словно из воспаленной, незаживающей раны, вытекают жуткие, гнойного вида пятнышки рыб. Толща океана будто водянистый нарыв, набухший «на челе Земли». Чем сильнее болеет планета, — а экологический кризис можно назвать болезнью, — тем острее саднит и жжет эта рана. А ну как «жжение» от нее перекинется на другие области Земли, делая их непригодными для жизни?

Конечно, человек не был бы самим собой, если бы не бросил вызов этой неведомой стихии. Подводные лодки и роботы, батискафы и водолазы спешат изучать бескрайнее белое пятно на географических картах, стыдливо расцвеченное аквамарином. С присущей нам систематичностью мы исследуем флору и фауну Океана — вплоть до мельчайших водорослей и бактерий — на территориях площадью почти в несколько сотен… квадратных метров. Счет открытий идет на тысячи! Чем не повод для гордости, если только не вспоминать, что общая площадь Океана составляет 361 миллион квадратных километров? Что еще мы не знаем о нем, если долгое время даже не верили, что гигантские кальмары (кракены) существуют? Если лишь сравнительно недавно узнали, что кистеперые рыбы и впрямь плавают в глубине темных вод, будто для них время остановилось? А для кого еще остановилось время, словно придавленное столпом соленой воды?

Океан полон загадок. Пока что путешествия в его глубины труднее и непрестижнее полетов на околоземную орбиту. Мир Океана, этот загадочный Космос темных вод, все еще ждет своих исследователей. Открытие его станет, очевидно, одним из важнейших научных событий XXI века. Наступивший век так же изменит наши представления об Океане, как XIX век — об Африке, белом пятне с цветастой каемочкой на географических картах екатерининских времен.

Так, лишь в 1995 году американские исследователи впервые опубликовали подробную карту дна всех морей мира, основываясь на сведениях, полученных от военных. Годами те измеряли со спутников силу гравитации Земли, чтобы повысить точность наведения межконтинентальных ракет. Результатом их работы стал атлас, в котором вычерчены детали подводного рельефа с точностью до шести километров. Морское дно ведь меньше всего похоже на однообразную, унылую равнину. Оно изобилует ложбинами, ущельями, горными хребтами и вершинами, вздымающимися ввысь. Впрочем, даже после этой публикации поверхность Венеры и Марса оставалась гораздо лучше изученной нами, чем дно Мирового океана.

Итак, мы живем на планете, биосфера которой состоит в основном из воды, и почти ничего не знаем о ней. Мы тратим миллиарды на космические экспедиции и лишь изредка снаряжаем экспедиции в бездну, что плещется у наших ног. Мы заглядываем за тысячи световых лет от Земли, пытаясь понять происходящее там, но не видим ничего в нескольких километрах от себя — не хотим видеть ничего в глубине темных вод. Бездна Космоса кажется нам все более понятной, бездна Океана — как будто более бездонной. Там, куда не упадет ни луча света, царит адский мрак. Мы имеем о нем так же мало представления, как и об Аде, знакомом нам лишь по «классическому бедекеру» — Данту.

А ведь если представить себе жизнь в виде эволюционного древа, выросшего на дне Океана, то над поверхностью воды будет виден лишь краешек кроны этого древа. На протяжении почти всей истории нашей планеты Океан оставался обителью Жизни. Лишь в последние несколько сот миллионов лет Жизнь выбралась на сушу. Но и поныне большинство видов животных населяют глубины вод.

Путь в abyssos

Пока мы лишь в общих чертах представляем себе, как меняется Океан по мере проникновения в его глубь. Известно, что температура воды в 1000 метров от поверхности резко падает до 2° выше нуля. Солнечные лучи пронизывают только верхний слой глубиной до 100 метров. Далее простирается вечная ночь «абиссали» (от греческого abyssos, «бездна»), занимающая большую часть Мирового океана.

Эта рыба — Bathysaums ferox — живет на глубине от 600 до 3500 метров

На наш взгляд, жить на километровой глубине почти невозможно. Там холодно и темно. Практически нет пищи. Лишь откуда-то сверху «снежинками» сыплются остатки растений и животных, образуя на дне Океана вязкий, илистый слой многометровой толщины. А какое огромное давление царит в толще Океана! Так, на каждый квадратный сантиметр Марианской впадины (11 034 метра) давит столб воды, весящий более тонны. До недавнего времени считалось, что дно Океана — пустыня, где не может быть жизни. Однако исследования 1990-х годов показали, что глубоководные области изобилуют жизнью. Миллионы червей буравят каждый квадратный километр илистых отложений. По подводным грядам ползают слепые рачки. Самцы некоторых веслоногих рачков лишены даже… рта.

На глубине более 4000 метров можно встретить почти прозрачных животных

Рыба-гадюка, обитающая в глубинах Средиземного моря, может открывать свою пасть на 180º

Они появляются на свет с одной целью — оплодотворить самку, и после этого им не надобно жить. Рядом рыбы-гадюки с длиннющими зубами подстерегают добычу. И прямо над ними, будто затонувшие корабли, покачиваются гигантские медузы, состоящие на 90 с лишним процентов из воды — это помогает им выдержать непомерное давление. Кстати, по оценкам экспертов, медузы составляют до половины всей животной биомассы, населяющей глубины Океана. Каждая экспедиция приносит открытия. Да, на дне Океана нет растительности — тем удивительнее здешняя фауна. Этих животных отличают необычные формы тела и исполинские размеры. Конечно, у них нет «разума» в нашем понимании этого слова, но, вынужденные жить в самых суровых условиях, они приспособились так хорошо ладить друг с другом, что кажутся порой частями одного огромного Тела. Из их фигурок, усеивающих дно Океана, слагается — как мозаичная картина из осколков смальты — грандиозная фигура Духа Океана. Все эти мириады бактерий, медуз, червей и рачков общими усилиями преобразуют мертвенную пустыню, где поселились, в некое подобие цветущего сада. Может быть, и не так далек от истины современный фантаст, заявляя, что сообщество животных, осваивающих дно Мирового океана, похоже, наделено «коллективным разумом». И это сообщество угрожающе велико.

Навстречу неизвестному Chapopote

«В глубоководной области Океана, — говорится в отчете, подготовленном CoML (Обществом переписи морских животных), — обитают больше видов животных, чем в любой другой части Океана». В среднем около 80 процентов видов животных, обнаруживаемых здесь, прежде были неизвестны науке.

Это приводит ученых в замешательство. По оценке экспертов CoML, только количество неизвестных пока видов глубоководных червей может превышать миллион. «Специалистам, пусть они даже вооружены самой современной компьютерной техникой, потребуются тысячи лет на идентификацию всех этих видов. Пока мы едва разобрались с поверхностью Океана, — говорит американец Фредерик Грассле, председатель CoML. — Морские же глубины не исследованы нами на девяносто пять процентов, да и там, где исследованы, многие микроорганизмы, вероятно, остались незамеченными».

Вот некоторые из недавних находок.

Американо-японская экспедиция открыла у берегов Калифорнии новый вид медуз диаметром около метра. Особенность Tiburonia granrojo в том, что у нее нет щупалец. Вместо них — от четырех до семи мясистых лап, которыми медуза добывает себе пищу. Tiburonia granrojo обитает на глубине от 600 до 1500 метров, где, возможно, широко распространена.

Эта рыба с огромными глазами, обитающая на глубине от 300 до 1000 метров, хорошо видит даже в вечных сумерках Океана

В окрестностях Антарктиды обнаружена гигантская морская губка Scolymastra joubini, возраст которой биологи, изучив интенсивность ее обмена веществ, оценили в 10 тысяч лет. Наука еще не знала такого долгожителя. В Индийском океане открыт моллюск, закованный в броню из сульфида железа, как средневековый рыцарь — в доспехи. Этот моллюск — первый известный нам вид животных, способный встраивать в свой организм минералы, содержащие железо. В принципе его можно было бы вылавливать из воды не сетью, а магнитом.

По сообщению российского биолога Николая Парина, при исследовании территории, прилегающей к подводной горе Сала-и-Гомес у побережья Чили, более половины обнаруженных здесь рыб, кораллов и ракообразных были неизвестны науке.

В одном лишь 2004 году в глубинах Океана было открыто более 1000 новых видов животных, в том числе более 100 видов рыб, осьминогов и моллюсков.

В 2004 году, во время экспедиции научно-исследовательского корабля «Солнце», немецкий геолог Герхард Борман, изучая залежи метанового «льда» на дне Мексиканского залива, обнаружил на глубине 3000 метров целую экосистему, не известную прежде науке. «Вначале мы заметили на мониторе какие-то соляные горы высотой от 450 до 800 метров. Оттуда изливалась черная масса. Это был асфальт», — рассказывает Герхард Борман.

Всего было обнаружено 22 асфальтовых вулкана; у их подножия проживало множество животных. Если в наших городах любые асфальтированные площадки представляют собой скорее пустыню, то островки асфальта на дне моря изобиловали жизнью. Здесь мельтешили черви метровой длины, моллюски, рыбы, раки и бактерии.

На дне Океана асфальт встречается обычно в небольших количествах. Он образуется, когда определенные микроорганизмы перерабатывают нефть. Однако в Мексиканском заливе асфальт покрывал территории площадью до одного квадратного километра. «Даже удивительно, что здесь прижилось столько животных, — говорит Борман, — ведь морские обитатели вроде бы не питаются асфальтом, как, например, метаном или сероводородом». Однако на глубине 3000 метров, куда не проникает солнечный свет и где невозможен фотосинтез, формируются порой уникальные пищевые цепи. Вероятно, основу подобной цепи в окрестности асфальтовых вулканов составляют те самые бактерии, что получают энергию, перерабатывая еще не излившийся из расселины поток нефти, который превратится в вязкое месиво асфальта.

По мнению исследователей, асфальтовые вулканы встречаются только в Мексиканском заливе, поскольку лишь там есть подходящие условия для их образования: там месторождения нефти располагаются на достаточно большой глубине и дно залива покрыто горами, сложенными из различных солей. Самый эффектный вулкан геологи назвали «Чапопоте» (Chapopote). На языке ацтеков это слово обозначало «асфальт».

Жизнь цвета Black

Возможно, колыбелью жизни на Земле было именно дно Океана. «Семена жизни», каково бы ни было их происхождение, оказавшись здесь, несомненно, попали на благодатную почву. Океаническое дно изобилует особыми геологическими образованиями — «черными курильщиками» (Black Smokers). Это — гидротермальные источники, природные фабрики руды. Здесь раскаленный газ поднимается по трещинам в океанической коре, разогревая воду до 300—400ºС и вынося на поверхность минеральные соли и сульфиды металлов — марганца, меди, серы, никеля, цинка, железа. Горячие струи, смешиваясь с океанической водой, охлаждаются, и сульфиды выпадают в осадок, образуя конические трубы высотой в несколько десятков метров, над которыми вьются черные клубы дыма. Как отмечают исследователи, концентрация металлов в горячей воде черных курильщиков превышает показатели обычной морской воды в миллионы раз.

В 2004 году, во время экспедиции научно-исследовательского корабля «Солнце», на дне Мексиканского залива были обнаружены асфальтовые вулканы

Эти источники открыли сравнительно недавно, в конце 1970-х годов. Поначалу считалось, что на нашей планете нет более неблагоприятной среды, чем подводные гейзеры. Когда же территорию, прилегающую к ним, исследовали, выяснилось, что в ядовитых сернистых отложениях жизнь буквально бьет ключом. По мнению некоторых биологов, первые островки жизни на Земле могли возникнуть вокруг «черных курильщиков».

Рыба-удильщик — грозный хищник, обитающий в глубине темных вод океана

Доказать это пока не удается, но тем интереснее присмотреться к подводным оазисам. Ведь некоторые их обитатели могли бы прижиться даже за пределами Земли, на планетах Солнечной системы, таких как Европа или Ио — спутники Юпитера. Им нипочем все: холод, тьма, неимоверное давление. Почему бы космической дали и впрямь не отразиться, как в зеркале, в глубине Океана, в этом «внутреннем Космосе», сохранившемся на нашей планете, словно в напоминание о неведомых мирах?

Основу пищевой цепи здесь составляют бактерии, синтезирующие органические молекулы из ядовитой смеси. И бактерии, и добытая ими органика служат пищей глубоководным червям, достигающим в длину двух с половиной метров, а также морским звездам, моллюскам, креветкам и даже осьминогам.

«Красота и богатство биологических сообществ черных курильщиков, резко контрастирующие со скудным и однообразным населением ложа Океана, так поразили исследователей, — пишет на страницах журнала «В мире науки» российский зоолог В.В. Малахов, — что они весьма поэтично окрестили некоторые из гидротермальных оазисов “Райским садом”, “Розовым садом” и т.п.»

Многие из здешних обитателей выглядят необычно. Так, у глубоководных креветок нет глаз; органами зрения им служат инфракрасные рецепторы, расположенные на спине. У глубоководных червей нет ни рта, ни кишечника. Они питаются благодаря серобактериям, поселяющимся в их теле и снабжающим их питательными веществами, синтезированными при помощи серы.

А как умеют они защищать свою слабую жизнь! Одни маскируются, делаясь невидимыми. Другие вспыхивают фонариками, ослепляя преследователя. Третьи атакуют его ядовитыми стрелами. Вот только самого страшного врага им не обмануть ни бликами, ни умением мигом раствориться в воде. Этот враг — человек.

UFOлогия Океана

Миллионы лет росли подводные горы, орошаемые струями гейзеров. Миллионы лет кружились креветки, таились рыбы, вились черви. Казалось, ни перемены климата, ни геологические катастрофы не могут помешать этому мирку жить по своим законам. Вдруг с черного неба, что от века расстилалось над ними, стали падать снаряды: сети, кабели, тросы. Снаряды эти были, наверное, так же страшны для жителей этих оазисов, как для нас — астероиды. Каждый их удар сметал прочь мириады креветок и червей. А потом с черного неба стали литься ядовитые вещества — отходы промышленной деятельности человека. Вы не задумывались, кстати, что наше знакомство с инопланетянами может быть и таким: Земля попадет в пелену ядовитой пыли, выброшенной за десятки световых лет от нее какой-нибудь высокоразвитой цивилизацией? Но именно это случилось с обитателями океанических глубин. Откуда-то, из неведомой им «космической» дали, на них обрушились потоки ядов, в том числе ядерные отходы, уничтожая все на своем пути. Можно ли справиться с этой бедой?

Можно ли справиться сообща? Обитатели глубин Океана привыкли все делать сообща. Бактерии, например, и готовят пищу для многощетинковых червей, и благодаря особым молекулам — люциферинам — помогают вырабатывать свет.

Подводные жители постоянно болтают друг с другом: в инфразвуковом диапазоне царит настоящая какофония. По признаниям сотрудников спецслужб, микрофоны, размещенные в пору холодной войны для наблюдения за подводными лодками, то и дело улавливают в глубине Океана какие-то шумы неизвестного происхождения. Очевидно, акустические сигналы — распространенное средство общения под водой, ведь звуковые колебания в этой среде распространяются гораздо быстрее, чем в воздухе. Наблюдения за китами показали, что те могут «разговаривать» с животными, находящимися за многие сотни километров от них.

Но есть кому поговорить и кроме китов. Начиная с 1997 года в Тихом океане ведется наблюдение за источником одного странного звука; он получил название «большой блууп (Bluup)». Этот рокот раскатывается почти на 5000 километров, и издает его какое-то огромное животное, но определенно не кит. Возможно, с таким звуком разламываются антарктические льды, а, может быть, это ревет гигантский кальмар — знаменитый персонаж старинных хроник и легенд, способный своими щупальцами обхватывать корабли и утягивать их в глубь Океана (мы знаем теперь, что он легко обовьет здание в пять этажей). Останки этих животных редко становятся добычей людей, и не случайно, когда в 2003 году волны вынесли на пляж к югу от Сантьяго тушу гигантского кальмара, многие назвали эту находку «открытием века». Впервые сфотографировать подводного монстра удалось лишь в 2005 году.

Или другой непонятный звук, зафиксированный близ экватора. Его прозвали «Slowdown», «пикирующее нечто». У тех, кто слышит это гудение, и впрямь возникает ощущение, что над волнами на бреющем полете проносится самолет. Несколько раз в год этот странный «подводный самолет» пикирует то в Атлантическом, то в Тихом океане. Всякий раз звук доносится с юга. Что за животное отправляется оттуда в путь, чтобы привести в замешательство всех зоологов планеты? Или с таким гулом срываются с антарктических скал гигантские глыбы льда?

А кто визжит: «Апсвип» (Upsweep)? Этот звук фиксируют по всему Тихому океану. Возможно, этот рокот раздается при извержении одного из подводных вулканов, расположенных на полпути между Новой Зеландией и Чили. А может быть, это кричат киты? Когда? Почему? Или какое-то другое неизвестное крупное животное? Возможно, самые фантастичные, самые «неземные» создания все еще прячутся в этом «Космосе», который расстилается рядом с нами?

Гигантская медуза Desmonema glaciate обитает в водах Арктики и Антарктики

Aliens по счетам не платят

Там, в глубине темных вод, ни в чем нельзя быть уверенным. Любая экспедиция приносит открытия. Биологи признаются, что глубоководная экосистема Океана «разнообразнее и гораздо чужероднее нам, чем мы когда-либо себе представляли». И все чаще выясняется, что Океан и впрямь страна без границ, что его обитатели так и норовят попутешествовать по всему земному шару.

В середине 1980-х годов в США обнаружили раковину, встречавшуюся… в Черном и Каспийском морях. У нас на нее никогда не обращали внимания. Однако, попав в новую среду, ракушка превратилась в чудовище. Она облепливала любые предметы: дерево, металл, пластмассу, резину, стекло. Пожирала растения. Портила пляжи. Не давала житья местным моллюскам. Колонии ракушек закупоривали трубопроводы и выводили из строя электростанции. Ущерб, нанесенный ими хозяйству США, оценивают в пять миллиардов долларов.

А ведь вот так и будет наносить удары Океан, вступив в конкурентную борьбу с Миром людей! Всеми силами он примется мешать нашей хозяйственной жизни, загоняя людей в их исконные резервации — на отдельные, изолированные островки суши.

Между этими островками свободно снуют Marine Aliens, «морские чужие». Перед ними — безграничный Океан. По нему от берега одной страны к берегу другой мигрируют различные виды животных, будто армии, бросаемые в битву полководцем. В основном это — различные виды ракообразных и одноклеточных, в том числе возбудители опасных заболеваний, например, холеры.

Так, побережья США достигли около 2300 видов животных, чуждых здешней фауне. Самые опасные из них причинили ущерб стране на сумму около ста миллиардов долларов. Если это и армии, брошенные в битву, то сражались они очень достойно и одержали ряд важных побед. Океан наступает, и на Морском фронте по-прежнему без перемен.

Конечно, многие серьезные ученые не хотят и слушать о фантазии Франка Шетцинга — о войне мыслящего Океана с обезумевшим Человечеством. Но ведь те же ученые из года в год фиксируют в Океане загадочные феномены, которые, если вдуматься, весьма тревожны. Океан как будто грозит нам, раз в его толше происходят такие события.

В Новой Зеландии некий неизвестный организм проник в бухту Изобилия, известную тем, что там расположены многочисленные коммерческие хозяйства, где выращивают на продажу моллюсков. Воды бухты затянуло желтоватой плесенью. Погибли все ее обитатели, кроме червей и крабов. Коммерческим фермам грозят большие убытки. Однако все попытки уничтожить непонятную напасть безуспешны. Ученым даже не удалось понять, с каким врагом они борются.

В начале 2004 года у берегов Чили появились стаи гигантских кальмаров. Они пожирали сардины, анчоусы, макрель. Все происходило белым днем, когда эти хищники обычно прячутся в глубине Океана. Теперь же они словно бросились в решительный бой, стремясь расстроить рыбное хозяйство страны. Никакого приемлемого объяснения этой атаке нет. Замечен лишь один любопытный факт: в канун атаки зафиксировано повышение температуры моря. Возможно, эта аномалия заставила кальмаров вести себя необычно.

В 2004 году на побережье Чили была найдена туша гигантского кальмара

В 2000 году во время экспедиции норвежского судна «Map Эко» в Северной Атлантике, на дне Океана, на глубине 2000 метров, были замечены непонятные следы: на одинаковых расстояниях друг от друга тянулись ямки диаметром пять сантиметров. «Словно кто-то принялся шить на гигантской швейной машине» — пошутили исследователи. Что за животное разгуливало по дну Океана? Почему оно с такой механической точностью оставляло следы?

Другое открытие, сделанное участниками экспедиции «Map Эко», буквально иллюстрирует книгу Шетцинга. Эхолоты обнаружили в глубине Океана нечто невиданное: четыре громадные стаи планктона, свившиеся в кольца диаметром около десяти километров. Почему в Океане образовалась такая странная структура? Виновно ли в этом морское течение? Ил и рельеф дна? Или миллиарды крохотных организмов, объединившись в одно целое, образовали какую-то особую структуру (так нейроны, соединяясь, образуют мозг) — своего рода коллективный разум? И не получится ли так, — конечно, это лишь фантазия! — что этот коллективный разум бросит нам вызов? И для чего планктону объединяться, превращаясь в подобие мозга? Чтобы нападать на человечество?

От мрачных прогнозов Шетцинга просто так не отмахнуться, как от неудачной шутки. Ряд ученых тоже бьют тревогу. Глубины Океана пугающе таинственны. И неясно, чего в них больше — тайны или чего-то ужасного? Готовы ли и впрямь мириады животных, населяющих Океан, бросить вызов человеку? Так ли беспочвенны наши страхи? И кто победит в вековечной борьбе Человека и Океана? Что еще затеет этот «древний душегубец»?

3.2. ОЙКУМЕНА ВСМАТРИВАЕТСЯ В ОКЕАН

Океан предлагает человеку полезные ископаемые и продукты питания, лекарства и источники энергии. Пока мы используем это богатство «абы как». Но скоро все будет по-другому. Только сейчас, в XXI веке, мы начинаем открывать запасы Мирового Океана.

На рудниках Нептуна

Пионеры XIX века, открывавшие Дикий Запад, остановились возле береговой линии. Здесь окончился их путь. Впереди лежал Океан — «земля» ничейная и неизведанная. Первозданный мир, нетронутый вплоть до наших дней.

Попадая в морскую стихию, современный человек снова превращается в древнего охотника и собирателя. Он жадно хватается за лежащие у поверхности запасы нефти, а бесчисленные железомарганцевые конкреции, рассеянные по всему Океану, даже не думает добывать. Он не обращает внимания на чистую энергию, таящуюся в волнах, приливах, теплых тропических морях, зато выуживает из воды все, что плавает и ползает.

Лишь в последнее время люди перестают относиться к Океану как к цепочке отмелей, заполненных свежей рыбой. Теперь в нем видят кладезь сокровищ. Еще в шестидесятые годы многие страны мира самовольно включили в свою территорию прилегающие к побережью районы Океана, дабы беспрепятственно пользоваться таящимися там запасами сырья. Так на просторах Дикого Океана человек стал устанавливать свои законы.

Впрочем, мало кто посчитался бы с юридическими препонами, если бы речь шла о высоких прибылях или дело затрагивало национальные интересы. Большинство морских месторождений руды все еще остаются нетронутыми, потому что цены на сырье низки и это делает их добычу пока нерентабельной.

Конечно, уже сейчас Океан поставляет нам нефть, газ, алмазы, минералы, а еще строительные материалы: гравий, песок. Так, около двенадцати процентов всех мировых запасов такого минерала, как касситерит (оловянный камень), добывается у берегов Индонезии, Малайзии и Таиланда. Мощные насосные установки, размещенные у берегов Южной Африки и Намибии, поднимают на поверхность моря песок, содержащий крупицы алмазов. Каждый четвертый баррель нефти добывают со дна моря. Бурильщики забираются все глубже в Океан. Так, у берегов Тринидада нефть добывают с глубины 2300 метров. С материковых отмелей извлекают около 100 миллионов тонн фосфоритных конкреций в год; после переработки они идут на удобрения для сельского хозяйства.

Однако большинство месторождений до сих пор не используются; эти сокровища ждут своего часа. Море напоминает богатейший рудник. Во многих морских месторождениях содержание металлов намного выше того уровня, при котором на суше начинают добычу полезных ископаемых. Например, в рудных илах из Красного моря, на глубине 2100 метров, содержится 95 миллионов тонн руды, в том числе железо, медь, цинк. В месторождении близ канадского острова Ванкувер — около 70 миллионов тонн руды. Если удастся начать разработку «рудников Нептуна», то человечество будет на необозримый срок обеспечено металлом. Подводные конкреции содержат столько никеля, кобальта и меди, сколько все месторождения на суше, вместе взятые. Очевидно, рано или поздно эти сокровища будут подняты наверх. Там, где речь идет о прибыли, никого не отпугнут ни огромные морские глубины, ни сложная технология добычи.

Разработка подводных месторождений нефти часто оканчивалась неудачей. В семидесятые годы, например, лишь в одной скважине из двадцати удавалось найти нефть. Стенки скважин нередко обрушивались. Позднее пришел опыт. В 1990-е годы, например, нефтяной концерн «Тексако» стал впервые использовать виртуальную технологию. По данным, полученным с помощью эхолота, на огромном экране воссоздается образ океанического дна. Специалисты могут выбирать тот или иной участок для монтажа буровой установки, чтобы узнать, не обернется ли их план конфузом или катастрофой.

Многие полезные ископаемые растворены в воде. Всего, по оценкам ученых, в недрах Океана пребывают в растворенном виде около пятнадцати квинтиллионов тонн минералов, в том числе 10 миллионов тонн золота и 20 миллионов тонн урана. Толща воды, разделившая континенты, — ее объем составляет 1,35 миллиарда кубических километров, — оказалась «гигантским жидким рудником».

Пахари уходят в море

В принципе разработка морских месторождений — дело будущего, а вот рыбный промысел давно уже процветает. К чему это привело? Некоторые из рыбных банок давно опустели; там не осталось рыбы. Такие объекты промысла, как треска, тунец и пикша, во многих районах Океана оказались на грани исчезновения. Из шестисот видов рыбы, имеющих коммерческое значение, численность более половины видов резко сократилась. Ее «переловили». Современные средства рыбной ловли обрекают многие виды рыб на вымирание. Подчистую вылавливаются не только крупные особи, но и молодняк. Впрочем, слово «крупные» скоро будет лишним.

В феврале 2003 года американские ученые обратились с открытым письмом к генеральному секретарю ООН Кофи Аннану, предупреждая его об опасности промышленного рыболовства. Авторы письма предлагают ввести мораторий на определенные виды рыбной ловли.

Однако любители морских деликатесов вовсе не намерены отказываться от своих пристрастий. Все, что недодаст море, можно вырастить. Кризис рыбного хозяйства — это кризис нашего мышления. Тем печальнее его наблюдать, что выход из положения наши предки нашли еще тысячи лет назад. Представьте себе, что было бы с животноводством, если бы все стада коров и овец в одно лето поголовно пустили под нож? Животных разводят впрок, на будущее. И рыбу надо разводить!

Так, в Японии, где первые рыбные фермы появились в 1927 году, почти половину всей рыбы, добываемой в прибрежных водах страны, отлавливают именно на фермах. Расположены они в основном в бухточках, где приливы и отливы невелики. Время от запуска мальков в бассейн до набора ими приемлемого веса составляет примерно полтора-два года. Сейчас японские ученые близки к разработке полного цикла выращивания в неволе синего тунца — рыбы, любимой очень многими. Работа над этим проектом ведется вот уже тридцать лет.

В США еще в 1980 году была подготовлена программа «Global 2000», в которой, например, такая отрасль хозяйства, как аквакультура, была названа областью «национального приоритета». Теперь она переживает настоящий бум. В настоящее время 20 процентов «даров моря», например, лососи, креветки, поступают на наши столы именно из питомников.

Помимо «животноводства» практикуется и «морское земледелие». Уже сегодня годовой оборот производства водорослей на плавучих полях достигает примерно 3,5 миллиарда долларов. Эти морские растения давно стали привычными в нашем обиходе: такие вещества, как агар или каррагинин, широко используются в качестве вяжущего компонента при приготовлении пудингов и фруктовых йогуртов, диетических маргаринов и сливочного мороженого. Ими осветляют пиво и пропитывают ткани; их добавляют в самые разные изделия: в корм для кошек и собак, в облатки пилюль, в туалетное мыло и шампунь. Из высушенных и мелко помолотых бурых водорослей вида Laminaria saccharina — под этим названием скрывается милая многим морская капуста — изготавливают фильтры для улавливания тяжелых металлов. При очистке сточных вод они действуют куда эффективнее, чем активированный уголь. Кроме того, порошок из водорослей после очистки можно снова применять — и так до десяти раз.

Возможности водорослей кажутся безграничными. Так, они являются еще и энергоносителями. Из них можно добывать природный газ — метан. Конечно, это дело слишком дорогое; ни о какой конкуренции с традиционными видами топлива не может быть и речи. Но вот если сравнить с дизельным топливом, которое начали изготавливать из рапса, то тут преимущество за водорослями, ведь для выращивания их не нужно занимать пахотную землю, которая становится все дороже.

Американские специалисты настолько восхищены водорослями, что рисуют завораживающую картину будущего: гигантские фермы, на которых разводят эти растения, помогут сократить количество углекислого газа в атмосфере и справиться с «парниковым эффектом». Согласно исследованию, проведенному в середине 1990-х годов в Калифорнийском университете, плавучие ковры из водорослей могли бы впитывать ежегодно до пяти гигатонн углерода — из семи гигатонн, что попадает в атмосферу, хотя затраты на подобные фермы были бы очень велики.

Аптека под ближайшей волной

В поисках новых лекарств ученые тоже устремляют взоры в глубь Океана. Так, роговые кораллы, образующие перистые или ветвистые колонии в тропической зоне Тихого, Индийского и Атлантического океанов, кажутся им сущей «морской аптекой». Во время клинических испытаний препараты, полученные из этих животных, помогали при лечении астмы, артрита, псориаза.

А водоросли? Некоторые их виды можно почти без остатка пускать в медицинский оборот. Так, красные водоросли содержат вещества, понижающие концентрацию жиров в крови. В зеленых водорослях имеются полисахариды, помогающие при язве желудка. Пригодятся даже невидимые нам микроводоросли. Они богаты витаминами и протеинами, а также веществами, поднимающими тонус. Недаром их добавляют в косметические маски и лечебные ванны; они помогают при ревматизме и сосудистых заболеваниях и даже лечат целлюлит.

Вообще же в Океане таится настоящая кладовая лекарств, чьи запасы мы не в силах даже представить себе. Миллионы видов растений и животных, населяющих его воды, до сих пор не исследованы учеными.

Оптимизм фармацевтов, ищущих новые снадобья, основан не только на обилии организмов, обитающих в Океане, но и на том, что эволюция морских растений и животных шла совсем иным путем, нежели развитие сухопутных видов. Приноравливаясь к водной среде, ее обитатели придумали новые стратегии выживания. Так, морские животные редко ведут одиночный образ жизни. Чаще всего они селятся колониями, вступая в симбиоз с другими организмами — прежде всего с бактериями и грибами, выделяющими целебные для них вещества. Кроме того, морские животные общаются посредством разных химических веществ, растворимых в воде. Тут открываются самые широкие перспективы для медицины.

Уже сейчас ученые выделили более двух тысяч весьма эффективных субстанций, в том числе вещества, способные спасти человека от малярии — самой распространенной в мире инфекционной болезни. Сейчас почти половина всего мирового населения живет на территории, где наблюдаются вспышки малярии. Ежегодно от нее умирают до трех миллионов человек. Прививки пока не помогают. Впрочем, скептики подчеркивают, что от малярии страдают в основном жители развивающихся стран. Поэтому подобный поиск лекарств от малярии вряд ли окупится. Со дна Океана выгоднее добывать противораковые препараты; на них выше спрос.

В последние годы ученые обратили внимание даже на те области океана, которые долго были им неинтересны. Прежде Мировой Океан делился на две области: считалось, что в теплых водах тропиков жизнь буквально бурлит, зато в приполярных районах флора и фауна очень бедны. Однако некоторые ученые — духовные потомки «Фомы неверующего» — восстали против этого утверждения. Их внимание привлекли льды Арктики и Антарктики, и они не ошиблись! Они отыскали микроорганизмы, которые выделяют особые ферменты при очень низких температурах. С их помощью можно наладить выпуск необычных продуктов питания: перед приготовлением их следует ставить в холодильник, а не на плиту.

В паковых льдах Арктики разыскивают микроорганизмы и другого рода — те, что защитят нашу кожу от солнечных ожогов. А таких микробов здесь немало. В летнее время местная биота подвергается невиданным испытаниям: ультрафиолетовые лучи здесь почти беспрепятственно проникают к поверхности планеты. Казалось бы, они должны выжечь все живое, но микробы спокойно выдерживают радиационную атаку. Изобретенные ими рецепты пригодятся в производстве солнцезащитных кремов.

Поиск новых полезных нам веществ продолжается.

«Точечное оружие» XXI века

Впрочем, Мировой Океан — это не только огромная «голубая аптека», но и уникальная лаборатория селекционеров! Австралийский биолог Джим Барнелл, обследуя Большой Коралловый риф, обнаружил, что здешние растения очень медленно растут. И это на рифе, где прижилось столько животных! Быть может, здесь выделяются какие-то вещества, которые сдерживают рост подводной травы? Барнелл взял пробы примерно у пяти тысяч организмов, замеченных в окрестностях рифа, и, наконец, нашел группу веществ, которые выключают в растениях определенный фермент и тормозят их рост.

Конечно, мир растений очень разнообразен, и не все из них страдают от химической атаки, столь эффективной в подводном сообществе. Важно, что сорняки, столь досаждающие нашим полям, тоже перестают расти, стоит обработать их этим веществом. До сих пор с сорняками справляются, применяя в основном гербициды, от которых страдает вся окружающая среда — от полезных растений до пчел, птиц, людей. Новое химическое оружие лишь подавляет рост сорняков и никак не вредит организмам, случайно оказавшимся рядом.

Вот и в судостроении на смену ядам идут химикаты, извлеченные из недр Океана, — своего рода «точечное оружие» XXI века. Сейчас остовы кораблей выкрашивают ядовитыми красками, иначе они быстро покроются ковром водорослей. Недавно ученые открыли фермент, который сдерживает рост водорослей, бактерий и грибов, не вредя окружающей среде. В природе этот фермент защищает листья подводных растений от паразитов, готовых проникнуть в их ткани. Если добавить его в краску, которой покрывают нижнюю часть корабля, то водоросли не будут к ней приставать и не помешают свободному ходу судна. Этот фермент можно использовать даже в медицине: если пропитать им сосуды в искусственной почке, там не заведутся бактерии. Годится он и для санобработки труб и шлангов, и для выпуска новых моющих средств.

Ойкумена всматривается в Океан. Когда-то люди пускались на поиски островов в Океане, ведь они могли оказаться островами сокровищ. Теперь подлинным источником нашего богатства становится сама водная стихия. Охотник, орудовавший гарпуном или тралом, и собиратель, ныряющий за случайной жемчужиной, уступает место рачительному хозяину, готовому

возделывать новое поле деятельности и терпеливо разведывать и добывать сбереженные здесь полезные ископаемые. Закончить заметки хочется словами американского микробиолога Джона Барроса: «Открытие Океана можно сравнить с открытием новой биосферы».

3.3. В ГЛУБЬ ОЗЕРА ВОСТОК

Антарктида… Забытое слово советской науки. Как же, как же! Слыхали. Давно… Ледоколы, пингвины, «Восток» и «Мирный», мороз и солнце летнего январского дня. А наука и в этих суровых условиях процветает, пусть слово «Антарктида» давно не поминается нами. В канун наступившего века здесь было сделано крупное географическое открытие — обнаружено неизвестное озеро, в котором могла сохраниться реликтовая жизнь. Исследовать это озеро предстоит ученым XXI века.

Антарктида, Южный полюс Земли

Напрасно ледяные просторы Антарктиды называют «пустыней». Жизнь не только приспособилась к невыносимому здешнему климату, но и готова терпеть его тысячелетиями. Жизнь приютилась даже под толщей льда, на глубине свыше трех с половиной километров. Там, близ российской станции «Восток», скрывается огромное озеро под тем же названием. Миллионы лет оно отрезано от внешнего мира. Российские ученые пробурили скважину над озером, — эта работа продолжалась почти тридцать лет и началась по счастливой случайности еще до того, как было открыто озеро Восток, — но остановились на отметке 3623метра, примерно в 120метрах от воды, чтобы не загрязнить ее микробами. Это решение было принято в 1998 году на заседании SCAR (Scientific Counsilfor Antarctic Research) — Международного научного комитета по антарктическим исследованиям.

Исследовать озеро можно лишь с помощью абсолютно стерильной техники, иначе оно будет загрязнено обычными земными бактериями. Неслучайно многие выступают против планов возобновить бурение в ближайшие годы. «Чтобы сохранить научную и экологическую ценность озера, следовало бы отложить бурение на неопределенный срок», — полагает Рикардо Рура, руководитель Антарктической и Южноокеанской коалиции, объединяющей 240 негосударственных организаций. Ведь пока еще никто не сформулировал, что значит «абсолютно стерильная техника». Каким должен быть показатель стерильности? «Так почему бы не оставить озеро Восток в его мифической тьме?» — задается вопросом австрийский ученый Роланд Пзеннер.

Никто не видел воочию это уникальное озеро. Это — последний крупный водоем, не затронутый деятельностью человека. Здесь нет ни капли промышленных стоков, ни нефтяного пятна; этот уголок планеты еще не отвоеван нами, не испорчен цивилизацией — здесь безраздельно властвует Природа.

Антарктида, Байкал, Балхаш, Восток…

Еще в начале шестидесятых годов советские исследователи предположили, что подо льдами Антарктиды может находиться… море пресной воды. В 1963 году советский географ И.А. Зотиков составил карту донного таяния антарктических льдов. На ней хорошо было видно, что в районе станций «Восток», «Амундсен-Скотт», «Берд» идет непрерывное донное таяние, а значит, здесь должны образоваться подледниковые озера. Поначалу эта идея была встречена скептически.

Однако в 1970-е годы британские ученые, проводя радиолокационные исследования, обратили внимание на аномальные сигналы. Очевидно, в Восточной Антарктиде, в 150 километрах к северо-западу от станции Восток, где-то глубоко во льдах скрывалось озеро.

В те же годы советские летчики, совершавшие полеты со станции «Мирный» в район станции «Восток», вспоминает И.А. Зотиков, также «видели довольно большие участки поверхности, резко отличавшиеся от остальных. Летчики называли их “озерами”. Они встречались всегда в одних и тех же местах, поэтому их даже использовали для навигации. Озера обладали одной особенностью: были видны с летящих низко над поверхностью ледника самолетов, в стороне от них, то есть когда угол зрения наблюдателя по отношению к поверхности был очень мал. Когда же самолет пролетал над самим озером, его поверхность и границы ничем не отличались от других мест».

В начале 1990-х годов за этим гипотетическим озером закрепляется название «Восток», а в 1996 году, после публикации «Nature», известие об озере Восток — «гигантском озере под антарктическим льдом», — стало мировой сенсацией.

В Антарктиде обнаружились и другие озера, но это — самое крупное. По своей площади оно ненамного уступает озеру Балхаш, а по глубине — лишь таким озерам, как Байкал и Танганьика; в отдельных местах глубина озера Восток, по-видимому, превышает тысячу метров. Как и Байкал, это озеро, пишет на страницах журнала «Вокруг света» российский исследователь В.М. Котляков, «заполняет рифтовый участок литосферы — узкую глубокую впадину, образовавшуюся на месте растяжения земной коры — зародыш будущего океана».

Длина озера Восток — около 250 километров; ширина — 50 километров. По оценкам российского исследователя А. П. Капицы и его английского коллеги Мартина Сиджерта, площадь поверхности озера Восток составляет 14 тысяч квадратных километров. По словам В.М. Котлякова, «оно настолько велико, что его контуры просматриваются в планетарном масштабе, со спутников видна поверхность ледникового щита».

Это озеро содержит примерно в 36 раз больше воды, чем Боденское озеро. Вода здесь пресная или малосоленая (по сравнению с обычной морской водой). Как показали результаты термического сканирования, температура воды в озере довольно высока — примерно от 10 до 18° по Цельсию. Часть озера мелководная — российские полярники назвали эти участки «болотами».

Посредине озера находится «остров», где земля непосредственно соприкасается со льдом. Этот каменистый «остров», как явствует из недавних радиолокационных исследований (их результаты были опубликованы в 2004 году), делит озеро на две практически не соединяющиеся части, препятствуя водообмену между ними. Поэтому химический и биологический состав в обеих частях озера — северной и южной — может разниться. «Южный водоем» занимает примерно две трети всей площади озера. Он заметно глубже «Северного водоема», чья глубина, пожалуй, не превышает 400 метров.

Нижний край ледяного панциря, сковавшего озеро, лежит прямо на воде, но поверхность его вовсе не горизонтальна. На севере озера лед на несколько сотен метров толще, чем на юге.

Навстречу неизвестной жизни

Почти двадцать миллионов лет назад (а по некоторым предположениям, 25 миллионов лет назад) ледяной панцирь окончательно отгородил озеро Восток от внешнего мира. Большинство его обитателей умерли голодной смертью, но, видимо, некоторые микроорганизмы выжили. Они питались органическим материалом, еще проникавшим сквозь слой льда, и пожирали останки погибших ранее животных. Впоследствии давление ледяного свода возросло настолько, что кислород из подтаявшего льда перестал растворяться в водах озера. Многие микроорганизмы задохнулись, но остальные научились дышать воздухом, не растворенным в воде. Компьютерные расчеты показывают, что озеро Восток в сотни раз беднее питательными веществами, чем Ладожское или Онежское. Однако для бактерий этого достаточно.

Вода в озере циркулирует, происходит ее горизонтальное и вертикальное перемешивание. Благодаря этому толща озера насыщается кислородом.

Между водой и ледяным панцирем идет постоянный обмен веществом. По словам американского ученого Майкла Стьюдингера, проводившего радиолокационное исследование озера Восток в 2004 году, этот процесс протекает так. В «Северном водоеме» нижняя часть ледяного панциря подтаивает, и талая вода стекает в озеро. В это же время в «Южном водоеме» вода намерзает на лед. По оценке Стьюдингера, капля воды, замерзшая где-нибудь на юге озера, попадает в его северную часть примерно за 55 — 110 тысяч лет.

Судя поданной схеме, «Северный водоем» загрязнен донными отложениями — частичками горной породы, соскобленными толщей льда со скал, окружающих озеро. Когда лед подтаивает, эта каменистая пыль попадает в воду. Зато «Южный водоем», вероятно, выглядит примерно так же, как и многие миллионы лет назад, когда озеро было отрезано от внешнего мира.

Кстати, последние 80 метров керна, извлеченного из скважины российскими исследователями, представляли собой замерзшую воду озера, превратившуюся в лед. Предполагалось, что в ней присутствуют следы жизни. В самом деле, в образцах льда, взятых над озером Восток, уже найдены бактерии, грибы и водоросли. По словам российского ученого С.С. Абызова, возраст этих примитивных организмов достигает 240 тысяч лет, но после длительной «спячки» во льду они остались вполне жизнеспособными.

По оптимистичной оценке швейцарского географа Альфреда Вюста, в каждом миллиметре воды озера Восток может находиться до миллиона бактерий. В водах озера биологи рассчитывают найти не только привычных нам тихоходок или туфелек, но и уникальные популяции микробов, развившиеся в необычных условиях. Их эволюция протекала независимо от внешнего мира.

Контуры озера Восток удалось определить с помощью радиолокатора

Американские микробиологи Дэвид Карл и Джон Приску обнаружили в образцах льда, взятых на глубине более 3539 метров (здесь начинается слой замерзшей озерной воды), не только бактерии, но и обильные включения органического углерода. Это — лишнее свидетельство того, что в озере существует жизнь и здесь сложилась особая экосистема. (Впрочем, опубликованные результаты вызвали недоверие у специалистов. По словам французского геолога Жана-Робера Пети, «согласно собранным нами данным, углерода здесь в десятки, а то и в сотни раз меньше, чем заявляют американцы».)

Продолжают поиски и ученые России и Франции. По сообщению Сергея Булата и Жана-Робера Пети, в ледяной корке над озером обнаружены следы трех видов термофильных бактерий, напоминающих те одноклеточные организмы, что обитают в гидротермальных источниках при температуре выше +50 °С. Здесь же их нашли на полюсе холода. Возможно, на дне озера имеются горячие источники, в которых и обитали эти микробы, используя для своей жизнедеятельности только неорганические соединения, — например, водород или серноватистокислые соли. «По всей видимости, развитие одноклеточных организмов в Антарктиде шло иным путем, чем в остальных районах планеты», — считает немецкий геофизик Хайнц Миллер.

Результаты недавних радиолокационных исследований, возможно, заставят ученых изменить стратегию изучения озеpa Восток. Судя по всему, желательно пробурить две скважины в северной и южной части озера, чтобы досконально познакомиться с его загадочной фауной.

По оценкам исследователей, в ближайшие пять лет, очевидно, удастся проникнуть в озеро Восток в поисках организмов, которые, может быть, вымерли в других районах планеты. По мнению ученых из НАСА, опыт исследования озера Восток поможет при поиске жизни на других планетах. Мощный ледяной панцирь, укрывший это озеро, напоминает толщи льда, встречающиеся на некоторых планетах. Не удивительно, что исследование озера Восток, а также работы по созданию необходимой для этого аппаратуры финансируют теперь космические агентства.

Восток — Европа — далее везде?

Сейчас специалисты из Санкт-Петербургского горного института и Арктического и Антарктического научно-исследовательского института разработали новую экологически чистую технологию, основанную на использовании безопасных кремнийорганических заливочных жидкостей. Это позволит избежать загрязнения озера чужеродными микробами при проникновении в него.

В НАСА также разрабатывают специальный бурильный агрегат для исследования озера Восток — криобот, снабженный электрическим нагревателем. Предусмотрено и устройство для плавания в подледниковом озере. Этот робот-зонд — разговоры о нем ведутся еще с 1996 года — сделает анализ воды, поищет микроорганизмы и доставит на поверхность образцы грунта (толщина слоя осадочных отложений на дне озера достигает, очевидно, 100 — 300 метров).

Как отмечает руководитель проекта Фрэнк Карей, «основная идея заключается в том, чтобы пробурить с помощью горячей воды скважину глубиной примерно 3,5 километра, а затем запустить в нее криобот». Вода в скважине замерзнет, и криобот стерилизует себя, а потом, разогревшись, расплавит столб льда, отделяющий его от озера.

Впрочем, окончательно решение об этом эксперименте пока не принято. Как пишет ветеран исследований Антарктиды ИА. Зотиков, «мне кажется, что гораздо более рациональным и, главное, справедливым, было бы проникновение в озеро российской буровой установки — у наших ученых из Санкт-Петербурга бесценный опыт глубокого бурения в Антарктиде».

Так Антарктида выглядит из Космоса

В любом случае криобот найдет применение. Вероятно, через несколько лет его используют при исследовании системы озер или даже океана, раскинувшегося подо льдами Европы — второго по величине спутника Юпитера. «Ведь если в Солнечной системе есть живые организмы, то они, вероятнее всего, находятся там, на Европе», — считают многие ученые.

Действительно, почему бы там не прижиться микробам? На Земле, в окрестностях подводных вулканов, куда не проникает ни один луч света, все равно теплится жизнь. Здесь обитают трубчатые черви и креветки, питаясь микроорганизмами, которых вокруг видимо-невидимо. И если будет найдена жизнь в озере Восток, то почему подобному сообществу не прижиться и на Европе? Ученые полагают, что на дне тамошнего океана тоже есть вулканы. Под действием притяжения Юпитера каменная мантия спутника деформируется, трескается, смещается. В этих зонах активной тектонической деятельности вполне могли прижиться бактерии. Ведь вода, тепло и органические молекулы — это основные составляющие жизни.

Люди давно задаются вопросом: «Есть ли жизнь во Вселенной?» Быть может, ответ на него таится буквально «у порога Земли». Если это так, то наши представления о Вселенной во многом изменятся. Неужели Космос и впрямь изобилует жизнью? В последние два десятилетия мы как-то отвыкли от этой мысли. Вселенная стала казаться нам безжизненной ледяной пустыней. Пример Европы убеждает нас, что даже подо льдом может теплиться жизнь.

Вместо постскриптума: последние планы

Когда книга выйдет из печати, работы в Антарктиде будут уже в разгаре. В середине января 2005 года российским полярникам разрешили возобновить исследование озера Восток. По сообщению Валерия Лукина, одного из руководителей российской антарктической экспедиции, в ближайший сезон, в конце 2005 — начале 2006 годов, намечено пробурить еще 50 метров, а на рубеже 2007/2008 годов проникнуть в озеро.

3.4. ЗЕМЛЯ БЬЕТ ЧЕЛОМ

Согласно прогнозам, к 2015 году больше всего людей — от 19 до 29 миллионов человек — будет проживать в таких городах, как Токио, Джакарта, Карачи, Мехико. Добавьте к этому такие крупные города, как Лос-Анджелес, Стамбул, Тайбэй, Манила, Калькутта, Тегеран. Все они построены в сейсмически опасных районах. Случайный удар стихии может вызвать невиданную катастрофу. Тем насущнее становится задача прогнозирования землетрясений. Возможно, ученым XXI века наконец удастся с ней справиться.

… Вот в Тбилиси я и почувствовал, что такое горы. Будто великаны, подкрались к городу, нагнулись над ним, привстали на невидимые края улиц — где-то вдали, у самого пригорода. Вот-вот они притопнут, прыгнут, и город — мой Тбилисо, где я остановился летом 1988 года, — качнется, забьется в трясучке…

Наваждение ушло. Отпуск кончился. Горы исчезли. Я вернулся домой. Через несколько месяцев качнулось — прыжок, удар! — южнее, в Спитаке.

Вот так с ней вечно — с подземной стихией. Она набегает коварнее волн морских, налетает обманчивей урагана. Ее ждут в одной части света, а она взрывается на другом квадрате карты.

Люди задумываются о землетрясениях обычно лишь post factum. Но этот кровавый «урок» мало кого учит, да по его примеру и не решить задачу все с теми же неизвестными. Когда? Где?

В ожидании великого «уравнителя»

Каждый год от землетрясений гибнут и получают увечья тысячи людей. Большинство пострадавших могли бы спастись, если бы за несколько часов до удара прозвучал сигнал: «Подземная тревога!» Знай власти о беде заранее, то можно было бы эвакуировать жителей региона, которому она грозит.

В Мехико, Токио и некоторых других городах уже действуют системы оповещения населения о подземных толчках. Правда, они срабатывают, когда землетрясение уже началось. По их сигналам на периферии района, подвергшегося удару стихии,

в течение нескольких секунд отключатся электростанции, остановятся поезда, будет перекрыта подача газа. Времени на это хватит, ведь сигнал тревоги — радиосигнал — распространяется мгновенно, а сейсмическая волна — со скоростью 3—4 километра в секунду.

Кстати, в Спитаке некоторым людям удалось, почувствовав слабый предварительный толчок, выбежать из дома до главного удара. Еще мгновение — и было бы поздно. Уже при толчке силой 7,5 балла, по признанию очевидцев, человека швыряет на землю так быстро, что он не успевает ни о чем подумать. Удар. Падение. Падение стен откуда-то сверху. Землетрясения подобной силы парализуют человеческую волю. На какой-то миг человек перестает понимать, где он находится, сколько сейчас времени. У него в буквальном смысле слова уходит из под ног почва. Вокруг начинается паника.

Землетрясение — великий «уравнитель». Оно сметает горы и засыпает долины. На Аляске после землетрясения 1964 года магнитудой 8,4 (многие считают его сильнейшим землетрясением XX века) пришлось заново проводить картографирование всего штата. Реки вышли из берегов и изменили свои русла, исчезли долины и озера, зато в других местах образовались каньоны. Изменилась высота практически всех гор и возвышенностей. Счастье, что эта катастрофа произошла в таком отдаленном районе, что почти не было жертв.

А в следующий раз? О, если бы знать заранее… А почему в этом нет ничего невозможного? Удар подземной стихии, как нападение вражеской армии, не совершается в одну минуту. Его предваряет «перегруппировка войск» — некие особенные события, происходящие в десятках километров от поверхности земли. Но как их заметить? Где пролегает тень грядущих событий? Можно ли ее разглядеть?

«Это как с дорожным движением, — говорит немецкий сейсмолог Дитер Зайдль, — по статистике мы знаем, что в том или ином городе в ближайший месяц произойдет столько-то аварий, но вот какого числа и на какой улице столкнется еще пара машин, этого нам знать не дано».

Геологи могут разве что выдавать долгосрочные прогнозы. Так, в ближайшую четверть века в районе Сан-Франциско ожидается подземный удар силой около 7 баллов. Прогнозы подкрепляет статистика. В турецком Стамбуле, где землетрясения случаются в среднем раз в сто лет, местные жители с 1994 года, отметив столетний юбилей предыдущего удара стихии, жили, по замечанию журналистов, «в истерическом страхе перед землетрясением», пока в 1999 году окраины города не были разрушены им.

Плюс-минус пять лет, плюс-минус четверть века… «Землетрясения непредсказуемы»? В 1997 году журнал «Science» опубликовал статью именно под таким заголовком. Ее автор, Роберт Геллер из Токийского университета, писал, что «любое мелкое землетрясение может с некоторой, не поддающейся оценке долей вероятности перерасти в крупное землетрясение». Причина заключается в сложном хитросплетении физических и химических процессов, протекающих в земной коре. Многие специалисты убеждены, что эти процессы являются хаотическими. В таком случае к катастрофе может привести любая случайность.

Возможно, что-то изменится с расширением сети измерений и появлением новых, более чувствительных приборов. Хотя «мы даже не знаем, что искать в получаемом нами потоке данных», — признался геолог Стюарт Крэмпин из Эдинбургского университета.

В ожидании великого «уравнителя» остается разве что тешить себя преданиями, кочующими из книги в книгу, — преданиями, которые сводятся к одной и той же формуле. Назову ее, пусть и не вполне корректно: «Гуси спасли Рим». Ведь с неизменным постоянством в канун подземных толчков тревожатся птицы и звери.

Беду принесли на хвосте

Рассказ о многих землетрясениях можно начинать так: «Внезапно выбежали мыши. Они выскальзывали из всех щелей и нор, растерянно кружась по комнате или двору. Казалось, заплутавшие зверьки станут легкой добычей для кошек, но тех и след простыл».

Все именно так и происходило в тот день, 6 мая 1976 года, в итальянской деревушке Сан-Леопольдо. Вся живность словно сошла с ума. Пищали мыши, метались птицы, поспешали змеи. Закрытые в закутках свиньи свирепели и откусывали друг другу хвосты. Другие домашние животные, наоборот, вели себя на редкость апатично.

Вечером причина необычного поведения животных выяснилась. В 21 час в итальянском регионе Фриули (здесь расположена деревня Сан-Леопольдо) произошло землетрясение силой 6,5 балла по шкале Рихтера. Была разрушена 41 деревня; погибло около тысячи человек. А ведь животные спозаранку предчувствовали беду.

Древние греки знали, что гуси могут предсказывать землетрясения

Еще древнегреческий историк Диодор рассказывал о сверхъестественном чутье животных. В 373 году до нашей эры сильнейшее землетрясение разрушило город Гелику, лежавший на берегу Коринфского залива. Море, нахлынувшее после катастрофы, поглотило разрушенный город — город, которому предвещало беду множество животных.

За пять дней до удара стихии всполошились крысы, змеи и жуки. Целыми полчищами они направились в соседний городок Корию, находившийся вдали от моря. Они оказались в безопасности. Смерть ожидала лишь людей, не поверивших дурному знамению.

Римляне, как и греки, тоже знали о том, что «животные пророчат несчастье». Когда беспокойство охватывало собак, гусей и лошадей, заседание Сената — осторожности ради — проводили на открытом воздухе.

В Японии необычное поведение рыб вошло в поговорку. «Когда рыба бьется, земля трясется», — говорят японцы, вспоминая древнее предание. Согласно ему в глубине моря прячется громадный сом. Время от времени ударами плавника он сотрясает планету.

В наши дни многие люди, живущие в сейсмически опасных районах, очень внимательно следят за поведением домашних животных. Крестьяне в Андах, например, держат у себя дома канареек, которые играют роль примитивных сейсмографов. «Примитивный» не значит ненадежный. Почувствовав скорый подземный удар, канарейки не находят себе места и отчаянно машут крыльями.

Порой чувствительность животных может стать для них роковой. В 1783 году в городе Мессина на Сицилии произошло мощное землетрясение; за ним последовали новые подземные толчки. Всякий раз перед афтершоком (повторным ударом) собаки поднимали невероятный лай. Сейсмические удары становились все слабее; лай не умолкал. Наконец нервы горожан не выдержали. Решено было перестрелять всех собак, хотя они лишь честно предупреждали об опасности.

Учение Мао Цзэдуна вдохновляет геологов

Ученые довольно скептично относятся к «сейсмическому чувству» животных. Они предпочитают полагаться на показания сейсмографов и больше доверяют околоземным спутникам, чем соседским собакам.

Однако до сих пор крупное землетрясение удалось предсказать лишь однажды, причем помогли не ультрасовременные приборы, а опять же… животные. Случилось это в Китае. В 1974 году «председатель Мао» объявил в стране очередную кампанию — «народную войну» землетрясениям. Поводом послужило заявление ученых о том, что в ближайшие два года в провинции Ляонин произойдет крупное землетрясение. По радио и в газетах, на производственных собраниях и школьных занятиях повторялось, что «надо присматриваться к поведению домашних животных».

За неимением подлинно научного метода присматривались. За несколько недель на эту «народную войну» было призвано свыше 100 тысяч добровольцев. Они доносили о всех подозрительных фактах. В первые дни февраля 1975 года в районе городка Хайчэн и впрямь стало твориться что-то необычное. Всюду видели змей, выползавших из пещер, где они зимовали, и замерзавших прямо на дороге. Уровень грунтовых вод стал меняться. Не к добру это, говорили старики! Наконец, 4 февраля местные власти, «следуя указаниям товарища Мао», решились объявить настоящую «войну». Было введено чрезвычайное положение. Весь день эвакуировали людей и домашних животных, вывозили все ценности. Когда беспокойный день подходил к концу и власти могли задуматься, а не поддались ли они панике, вот тогда и подоспела стихия. В 19.36 разразилось землетрясение силой 7,3 баллов. Город был полностью разрушен, но погибло лишь несколько сотен человек.

Природа взяла свое годом позже, в июле 1976 года, за полтора месяца до смерти «председателя Мао», когда в Пекине разгоралась борьба за власть. Напрасно население жаловалось на тревожные предвестия — на то, что в шахтах стремительно менялся уровень грунтовых вод. Таких жалоб, как выяснится позже, поступило свыше двух тысяч, — но им не давали ходу.

Всю административную систему Китая трясло. В апреле на площади Тяньаньмэнь — невиданное дело! — была подавлена демонстрация в поддержку Дэн Сяопина. Этот ставленник покойного Чжоу Эньлая опять угодил в опалу. В партийном руководстве Китая победила «левая фракция», названная позже «бандой четырех». Начались новые репрессии. Тут уж местным властям было не до каких-то своевольных решений. Никто не отдал приказ об эвакуации. 27 июля в город Таншань — крупный угольный и металлургический центр с миллионным населением — пришла великая беда. По официальным данным, погибло 240 тысяч человек, но называют и другие цифры — до 600 тысяч.

Позднее Китай модернизировал свою экономику и науку. Местные ученые стали изучать сейсмическую активность так же, как их западные коллеги, — с помощью приборов. Систематические наблюдения за животными прекратились.

Да ведь никто и не мог объяснить, почему животные проявляют беспокойство незадолго до землетрясения. Что особенного они чувствуют? Что заставляет их метаться и паниковать? Откуда они могут догадываться о коварстве подземных ударов? Они же не видели никогда землетрясений! А может быть, какие-то побочные явления, сопровождающие подземный удар, пугают их?

В канун землетрясения появляются вакансии

Тем больший эффект вызвала статья исследователя из НАСА Фридемана Фройнда, появившаяся на рубеже наступившего века в «Journal of Scientific Exploration». Она по-новому заставляет взглянуть на методику предсказания землетрясений. В ней описаны химические реакции, которые протекают в деформирующихся породах незадолго до катастрофы. Они начинаются при распространении сейсмических волн, когда в недрах Земли возрастают температура или давление. Результаты реакций можно вскоре наблюдать.

У себя в лаборатории Фридеман Фройнд наблюдал, как при раздавливании гранитных плит под прессом они начинали светиться в инфракрасном диапазоне

Ведь они приводят к появлению в горных породах отрицательно заряженных ионов кислорода. И тогда меняются электрические свойства пород: они превращаются из диэлектриков в полупроводники. Возникшие в их кристаллах электронные вакансии перемещаются к поверхности земли даже с глубины 10—20 километров. Происходит эффект, хорошо известный в физике: «дырочная проводимость». Вот так на поверхности сейсмоопасной зоны — на территории в тысячи квадратных километров — накапливается статическое электричество. В воздухе образуется положительно заряженная аэрозоль. И тогда творятся странные вещи. Некоторые из этих феноменов были известны давно, и гипотеза Фройнда убедительно их объясняет. В 1989 году, незадолго до землетрясения в Калифорнии, ученые из Стэнфордского университета зафиксировали электромагнитное излучение, исходящее из недр Земли. Такие же сигналы наблюдали в 1995 году в Кобэ перед землетрясением. Их появление можно объяснить только мощными электрическими токами в недрах Земли незадолго до бедствия.

Как показал анализ спутниковых снимков, сделанных над индийским штатом Гуджарат в январе 2001 года, поверхность земли за неделю до начала землетрясения стала нагреваться. Очевидно, теплота выделялась в результате химических реакций, в которых участвовали ионы кислорода. Теоретически повышение температуры может достигать 2 — 4°. Исследованием подобных аномалий занимаются российские и китайские ученые. Так, по сообщению китайского геолога Цуй Чэнъю, чем больше аномалия, тем сильнее будет землетрясение. Кроме того, аномалия вроде бы перемещается в сторону будущего эпицентра.

В канун землетрясения шерсть мелких животных, — например, мышей, — заряжается статическим электричеством. Поэтому они очень чувствительны к ударам подземной стихии

У себя в лаборатории Фройнд наблюдал, как при раздавливании гранитных плит под прессом они начинали светиться в инфракрасном диапазоне, когда оказывались под давлением в 200 тонн на квадратный сантиметр, а перед их разрушением виднелись яркие вспышки. С античных времен очевидцы землетрясений тоже сообщают, что от гор и холмов исходит какое-то свечение. В 1968 году японский геолог Ютака Ясуи впервые сфотографировал красные и синие полосы на небосводе, появившиеся во время серии подземных толчков в районе Мацусиро. Впрочем, до недавнего времени большинство сейсмологов не придавало значения этим странным вспышкам света. Их считали едва ли не галлюцинацией перепуганных бедствием людей — тем более, что никаким физическим феноменом невозможно было объяснить этот призрачный свет, разлившийся над дрожащей в конвульсиях землей.

Положительно заряженный слой ионосферы над зоной будущего землетрясения вспучивается. Это вызвано тем, что в нижних слоях воздуха скапливается одноименный заряд. Отклонение ионосферы составляет до 100 километров, что приводит к нарушениям радиосвязи. Тайваньский ученый Цзянь Янлю сообщил, что из 150 землетрясений силой более 5,5 балла это отклонение наблюдалось почти в 130 случаях. Особенно крупным оно было над Тайванем в сентябре 1999 года, когда от удара подземной стихии погибло свыше двух тысяч человек.

Наконец, самый известный факт (мы о нем уже говорили): меняется поведение некоторых животных. Когда-то считалось, что они ощущают легкие толчки, предвещающие основной удар стихии. Однако животные выказывают тревогу порой за 20 часов до катастрофы, когда никаких предварительных толчков нет. Думалось, что они слышат акустические сигналы, доносящиеся из глубины, или чуют некие газы. Но и это неверно. Вот ведь птицы — и слух, и обоняние у них не лучше нашего, а замечают подземные раскаты быстрее нас. Особенно чувствительны к землетрясениям мелкие зверьки и водные животные. Если предположить, что их беспокоит скопившееся в атмосфере электричество, то ничего удивительного нет.

— При вдыхании положительно заряженных аэрозолей в организме животных начинает выделяться гормон серотонин, вызывающий резкие перепады настроения, а также тошноту.

— Шерсть зверей заряжается электростатическим электричеством. На это особенно остро реагируют мелкие зверьки, у которых отношение площади поверхности тела к его объему очень велико.

— Водные животные чувствительны к заряженным частицам, поскольку вода — хороший проводник электричества.

— В закрытых помещениях содержание заряженных частиц выше, чем на воздухе, поэтому животные пытаются вырваться из клеток, выбегают из дома, выбираются из пещер.

В 1999 году произошли два сильных землетрясения: в Турции (вверху) и на Тайване

Следует, впрочем, упомянуть, что животные проявляют беспокойство и перед грозой или бурей, когда в воздухе тоже «разлито электричество». А значит, ожидая от них «сейсмических новостей», мы можем часто обманываться.

Есть и другие природные феномены, предвещающие пробуждение Сейсмоса. Меняется химический состав грунтовых вод и их уровень. Из земли выделяется газ радон.

За всеми этими событиями нужно постоянно следить. Изменения электрических и магнитных свойств отдельных участков земной поверхности можно определить со спутника. То же касается свечения в инфракрасном диапазоне. Совпадение подобных событий — знак беды. Возможно, если соединить самую современную аппаратуру и звериное чутье, нам удастся распознать замыслы слепого Сейсмоса, бьющего по горам и городам, как по игрушкам — ребенок. В НАСА планируют даже создать систему глобального спутникового слежения за очагами землетрясений, чтобы предсказывать катастрофы за несколько дней до их начала.

Прогнозировать или строить?

Лет двадцать назад считалось, что предсказание землетрясений — лишь дело времени. Сегодня многие исследователи рассчитывают, скорее, на предупредительные меры, чем на точный прогноз, — на строительство сейсмостойких зданий, а также создание аварийных систем, отключающих АЭС и останавливающих движение поездов в момент катастрофы. Предвидеть землетрясение, полемически заявлял Роберт Геллер, все равно что допустить, что снежинка может вызвать снежную лавину. Вместо того чтобы сооружать неэффективные системы предупреждения, нужно надежнее строить.

По оценкам, обнародованным в Турции после землетрясения 1999 года, в одном лишь Стамбуле около 600 тысяч зданий построены из дешевых материалов и не выдержат удара подземной стихии. Всего же в Турции около 65 процентов зданий не соответствуют строительным нормам. Вот и итог: в октябре 1999 года на Тайване, в густонаселенном районе, произошло более мощное землетрясение, но число погибших было в семь раз ниже, чем в Турции. Ведь на Тайване педантично соблюдают строительные нормы. Иначе здания рухнут, как «куски смятого картона» (Индия, январь 2001 года).

Для нас болезненна память о Спитаке, Ленинакане, Степанаване, Кировакане и почти пятистах армянских селениях, пострадавших 7 декабря 1988 года. Тогда погибло более 25 тысяч человек. Они стали жертвами скорее халтуры, чем стихии. Ведь годом позже землетрясение такой же силы в Калифорнии унесло жизни лишь 65 человек. Причина одна: дорогостоящие меры предосторожности. В Советском Союзе — сверхдержаве! — на них особо не тратились, а уж что тратят в тех странах «третьего мира», где земля буквально «ходуном ходит», и подумать страшно.

Если бы все здания строили согласно стандартам и ГОСТам, то сколько бы людей сохранило жизнь! Каждый дом, каждая комната превратились бы в крепость, чьи обитатели могли бы укрыться от Сейсмоса. А изобретатели ищут все новые способы сберечь человеческую жизнь.

Немецкий геофизик Ханс-Иоахим Кюмпель спроектировал даже сейсмостойкую кровать. При первом подземном толчке срабатывает «айрбег» — спящий человек оказывается укрыт воздушной подушкой. Она защитит его от падающих стекол и обломков. Вдобавок раскрывается огнестойкий тент, чтобы уберечь человека от пожара. Люди, прикорнувшие на подобных лежаках, выдержат также бурю, лавину, сель, дождавшись спасателей. Когда они придут? А когда придет беда?

В поисках «сейсмических линз»

Предсказание землетрясений затрудняет и то, что их природа пока не до конца ясна. В принципе мы знаем, что все дело в движении литосферных плит, в их столкновениях, но иногда случается и неожиданное. Землетрясения происходят там, где их не должно быть, как случилось осенью 2002 года на Алтае, когда этот регион потрясли подземные толчки силой 8,4 и 8 баллов. «Музыка беды» — качнулось, удар! — порой доносится вовсе не с той сцены, на которую мы посматриваем из безопасного далека. «Трясти» может практически в любой точке земного шара.

Осенью 1993 года неожиданный удар потряс Центральную Индию. Погибли около 10 тысяч человек. Местные жители были не готовы к катастрофе, ведь местность считалась сейсмически безопасной — она лежала вдалеке от края Индо-Австралийской плиты.

В 1968 году сразу три сильных землетрясения произошли в другой части той же литосферной плиты — в Австралии. К счастью, их эпицентр находился в пустынной местности, где почти не было людей.

В начале XIX века неожиданные землетрясения наблюдались в равнинной долине Миссисипи. Множество бревенчатых хижин рассыпалось, не выдержав подземных толчков.

В сентябре 2004 года в Калининградской области ощущались подземные толчки силой от 4 до 6 баллов.

Землетрясения посреди литосферных плит случаются крайне редко — в среднем раз в тысячу лет. Поэтому место, где в следующий раз ударит стихия, неизвестно. Ни одну из подобных катастроф нельзя предсказать.

Американский геолог Роджер Билхем и его английский коллега Филип Ингленд создали недавно модель такой катастрофы. 12 июня 1897 года землетрясение магнитудой 8,1 всколыхнуло Индийский субконтинент. На территории, равной по площади Англии, разрушились почти все дома. Однако катастрофа не вписывалась в привычную картину столкновения Индо-Австралийской и Евразиатской плит. Ее очаг находился южнее опасной зоны.

Землетрясение в Москве в 1445 году. Миниатюра, XVI век

По мнению Билхема и Ингленда, причина в том, что северо-западный край Индо-Австралийской плиты выгибается вверх: он придавлен с одной стороны тяжестью Гималаев, а с другой — многокилометровой толщей наносов, принесенных в Бенгальский залив рекой Ганг. Накопившееся напряжение разрядилось лишь во время землетрясения. Подобные геологические процессы, считают ученые, могут происходить и в Тихоокеанском регионе. Возможно, мы имеем дело с неоцененным прежде вариантом сейсмической угрозы.

Кроме того, по мнению ряда ученых, существуют «сейсмические линзы». Они фокусируют подземные волны подобно тому, как обычные линзы фокусируют свет. Именно эти аномалии вызывают особенно сильные разрушения. Вот почему надо составить точную карту недр Земли, чтобы знать, какие участки поверхности планеты особенно уязвимы. Однако эта работа требует огромных финансовых затрат.

… Вот уже почти двадцать лет не был я в Грузии, а горы в памяти все еще стоят как живые. Напряженно смотрят, нависли, ждут со всех сторон. Кажется — или это слезятся глаза? — они сейчас качнутся, и этот удар я почувствую даже здесь. В городе, где не бывает землетрясений?

3.5. МНЕ ПОКЛОНИЛСЯ ЦВЕТОК…

В XX веке мы признали, что животные тоже умеют думать, чувствовать, изобретать и они не похожи на машинки, заводимые инструкцией инстинкта. Теперь на очереди понять… особенности мышления растений!

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик…

Ф.И. Тютчев

Мало кто из нас задумывается о том, что безмятежные поля и грядки — это арены жестоких сражений между растениями и насекомыми

Кто сказал, что растения молчат, как камни? Что им неведомы чувства и равнодушна жизнь? Беззвучная тишина, наполняющая поле или сад, разрывается от неслышной нам болтовни. Нити бесед, что ведутся под тенистыми кронами или на зеленом ковре, нам еще предстоит распутать, привлекая самые современные приборы. Но уже сейчас ясно, что звуки и слова для растений заменяет лексикон ароматов. Язык запахов бывает внятен и нам, и уж тем более многим животным, но у растений, лишенных прочих средств объяснять и растолковывать, он играет особенно важную роль. Ароматы могут спасти их от смерти, как людей — отчаянный крик о помощи. Этот химический язык — подлинное «эсперанто», понятное не только подданным царства флоры, но и всем ползающим и летающим близ них. На зов запахов торопятся хищные насекомые, находя на листьях или стволах вредную растениям мошкару или опасных личинок — сами кусты и деревья попросили хищников об этом. Порой тактика, к которой прибегают растения, чтобы спасти свою жизнь, свои листья и стебли, так сложна и хитроумна, что мы, раз уж наделены разумом, вправе задуматься, не дарован ли разум также растениям. Понемногу мы признали, что животные тоже умеют думать, чувствовать, изобретать и они не похожи на машинки, заводимые инструкцией инстинкта. Теперь на очереди понять… особенности мышления растений!

Прозрение флоры

Пока же наши представления о них примитивны, а то и нелепы. Мы умиляемся «цветиками-семицветиками», растущими из любого сора. «Без слез, без печали вы жили, вы были» (К.Д. Бальмонт) — такими стихотворными штампами принято описывать участь всяких кустов и цветов. Это нам каждую минуту уготованы нервные потрясения; мы переживаем и боремся; они прозябают. «Они не видят и не слышат, живут в сем мире, как впотьмах, для них и солнцы, знать, не дышат и жизни нет в морских волнах» — писал Ф.И. Тютчев, провидя, как не правы мы, рассекая единство природы и выделяя в ней только лишь человечество — ее огромную, рахитичную голову.

В нашем языке укоренилось даже выражение «вести растительную жизнь»; им клеймят людей, потерявших всякий интерес к жизни, выстлавших своими телами, напичканными алкоголем и наркотиками, самое дно жизни. Так же ничтожно живут растения, говорим мы, — если слово «живут» здесь подходит: они набухают, полнеют, наливаются соком, для чего-то поглощают питательные вещества, покрываются пылью, скукоживаются, чахнут, желтеют, становятся трухлявыми, отмирают. В их унылой жизни нет места страстям, потому как им нечем — такое вот мнение — чувствовать и страдать. Хоть их и зовут организмами, они скорее напоминают мертвые предметы, в которых периодически совершаются химические реакции.

Конечно, и им доводится бедствовать: тля, гусеницы, жуки-древоточцы и прочие бесы в облике насекомых стаями набрасываются на них, решетя листву или буравя древесину, но они безвольно покоряются судьбе. Что им переживать или волноваться, ведь ход вещей им не изменить — не взять ветви в корни и не убежать со всех корней прочь. Мы мучаемся от того, что можем или могли что-то изменить в этой жизни — и не сумели. Растения — осколки семян, разметанные вверх, — мучаются столько же, сколько осколки гранаты. Для них все — осознанная необходимость. И нападение гусениц — это лишь факт механического перемещения последних в пространстве, а не событие, в ход которого может вмешаться сознание.

Растения и насекомые ведут нескончаемую войну

Однако открытия ученых опрокидывают механику растительного мира; он оказывается гораздо сложнее и душевнее, чем мнилось нам. Мир растений тоже наполнен хитростью и борьбой, блестящими идеями и ошибками; они вмешиваются в судьбу и, значит, представляют, что их ждет, и придумывают, как можно избежать беды, спастись хоть отдельными листьями или ветвями. Они — сами себе помощники и лекари. Каждое из растений, а тем более деревьев, можно сравнить с государством; даже если отдельные части их начали гибнуть из-за агрессии — насекомых или оккупантов, — и дерево, и государство могут спасти уцелевшие части, мобилизовав все силы, отыскав нужных союзников, придумав коварные ловушки, заманив неприятеля в глубь страны или ткани, а потом ударив по нему… В конце концов, государства тоже напоминают огромные растения, выросшие на географической карте. Они составлены из людей, как растения из клеток; все части их мыслят, и это дает выжить целому — иначе бы державы рассыпались как замок, который прошлым летом я возводил на пляже из песка. Так же, всеми своими частями, думает и растение.

Огурец объявляет войну

Когда нидерландский ботаник Марсель Дикке проводил опыты с бобами, он заметил странный факт. Растения, пораженные клещами, взывали о помощи — приманивали хищных насекомых, естественных врагов клещей. Во время отдельных опытов выяснилось, что хищники вообще не проявляют интерес к добыче, пока расстояние до нее велико. Но как только клещи начинали поедать листики бобов, хищники заметно настораживались и вскоре бежали к жертвам. Что же полошило их?

Чтобы ответить на этот вопрос, пришлось приглядеться к бобам. Оказалось, в момент нападения на них клещей поверхность листьев выделяет смесь различных ароматических веществ: главным образом, это — терпеноиды. Почуяв их запах, хищные насекомые немедленно спешат навстречу. Марсель Дикке и его коллеги сделали вывод, что бобы с помощью этих веществ приманивают своих «телохранителей», и те защищают их от врагов.

Эти опыты вызвали огромный интерес. Прежде мало кто полагал, что растение способно на такую сложную реакцию. Однако вскоре стало ясно, что данный случай вовсе не единичный. Сейчас известно уже более двадцати пяти видов растений, готовых вызвать себе «охранников». Все они научились изъясняться на языке насекомых, химией сигналов спасая себе жизнь. Среди них, этих «крикунов и горлопанов», такие известные нам растения, как помидоры, огурцы, кукуруза. При появлении вредителей они мобилизуют целые отряды насекомых. Те же только рады; теперь им не надо подолгу рыскать в поисках добычи: в остром лучике запаха та видна, как при свете прожектора.

Многие растения не только защищают поврежденные вредителями части, но и заботятся о сохранении здоровых еще листьев и ветвей. Всеми своими частями они начинают заранее приманивать себе защитников: нетронутые ткани растений тоже вырабатывают ароматические вещества.

Но ведь не только гусеницы и жуки вредят листьям растений. Возьмите гвоздь и продырявьте мякоть листа — кого будут есть хищники, если придут на помощь? Острие гвоздя? А они и не шевельнутся! Не полетят и не поползут, как бы ни чувствовал себя раненый росток. Ученые проводили опыты: кололи, царапали, прищемляли листья, подражая вредным насекомым, однако растение терпело, но молчало — не звало никого на помощь. Оно слишком дорожило дружбой с хищными насекомыми и не обманывало их. Если некого было есть, оно не завлекало их — иначе в следующий раз не придут! В наших садах и огородах изо дня в день стараниями «зеленых артистов» как будто разыгрывается притча о мальчике-пастухе и волках. Не зови понапрасну друзей, и они останутся друзьями! Анализируя ароматические вещества, выделенные растениями, ранеными кнопкой, иглой или ножом, ученые не обнаружили ни следа тех веществ, которые привлекают хищных насекомых.

Хищная оса напала на кладку яиц, отложенных жуками-листоедами

При нападении насекомых-вредителей вяз зовет на помощь хищных насекомых — на тыльной стороне его листьев появляются капельки нектара

Как же растение заметило, что повредило его листья? Как отличило гусеницу от ножа? Очевидно, «растения могут различить стерильный скальпель и ротовой аппарат гусеницы», — говорит итальянская исследовательница Петиция Маттьяччи. Иначе этот феномен не объяснить.

Чтобы истолковать происходящее, ученые попробовали смазать слюной гусеницы надрез, оставленный скальпелем. Внезапно все переменилось. Растение стало посылать совсем другие сигналы. Капельки слюны оно принимало теперь за фигуру насекомого. Оно путало гусеницу с выделяемым ею секретом.

Этот пышный страстоцвет растет в одном из тропических лесов Коста-Рики. Бабочка-геликонида — главный враг этого растения

Между тем стало ясно, что растения догадливее, чем мы думаем. Стоило лишь мотыльку отложить яйца на листьях вяза, как дерево начинало беспокоиться, не дожидаясь, пока выползут вредные гусеницы. Оно заранее вопило на своем химическом языке. Еще не выросли те гусеницы, как за ними пришла их смерть.

Еще находчивее страстоцвет, произрастающий в Центральной Америке. На его листьях появляются наросты, напоминающие яйца насекомых. Когда бабочка-геликонида прилетит, чтобы отложить потомство, она увидит, что здесь уже появился чей-то «инкубатор». Гусеницы этой бабочки поедают друг друга, поэтому откладывать сюда яйца нет никакого смысла. Старшие пожрут младших. Мотылек летит прочь, на другое растение. Страстоцвет изловчился и обманул своих врагов.

Акация приманивает муравьев и нектаром, и наростами на листьях — те богаты белком

Любопытный случай произошел в конце 1980-х годов в Южной Африке, где невзрачные акации сумели дать бой многочисленным антилопам куду и победили их. Люди не были безучастными свидетелями этой войны и всячески помогали антилопам, но те гибли одна задругой. Фермеры ЮАР были напуганы внезапным падежом куду. Мясо этих животных пользовалось большим спросом в стране, особенно у коренного африканского населения, а витые рога охотно покупали туристы. На здешних фермах все чаще разводили куду, содержа их в огороженных вольерах, и вот без видимой причины антилопы одна за другой стали гибнуть. Что же было виной: голод, отравление, эпидемия?

Зоолог Воутер ван Ховен исследовал содержимое желудков умерших антилоп. Нет, на первый взгляд, они умерли вовсе не от голода, не от жажды, не от паразитов или заразных болезней. Все очевидные причины отпали. Лишь два года спустя ученый догадался, что погубило антилоп. Открытие, как это часто бывает, явилось Делом случая. Ван Ховен заметил, что жирафы в парке никогда не задерживаются возле одной и той же акации. Они пощиплют немного листву и минут через десять переходят к другому деревцу, непременно двигаясь против ветра.

Жирафы, понял ученый, боятся отравиться! Так же поступают и антилопы. Однако их собратья, запертые в вольере, поневоле глодали одни и те же деревца и кусты. Им некуда было деться. Новые вскрытия показали, что в организме умерших антилоп было очень много танина — вещества, которое защищает растения от поедания их животными. Листья акации, почуяв беду, выделяют смертельно опасную дозу танина. Сигналом к тому бывает резкое покачивание листьев. Как только антилопа дернет за ветку, «процесс пошел». Если животное не прервет своей трапезы, оно отравится. Желудок куду не может переварить листья с таким содержанием танина. Они остаются в организме. Бедные антилопы умирали от голода с набитым до отказа желудком.

Бывает, что растения прибегают к услугам «профессиональной армии». Так, различные виды акаций, произрастающих в Мексике, словно заключают пакт о взаимопомощи с муравьями, поят-кормят их сладким нектаром, а в ответ ждут помощи в сражениях с врагами, причем одни акации приглашают муравьев на постой, непрестанно подкармливая их рать, а другие — это более древняя тактика — зовут на помощь, когда их листья кто-то тронет. Тогда струится нектар. Его капли, как горсти золотых монет, разбросанных встревоженным государем, приманивают солдат.

Если голодная коза продолжит щипать листву, — а в жарком, засушливом климате Мексики листья акаций ей сущее лакомство, — то тут же почувствует боль, ее язык обожгут впившиеся в него муравьи. После таких кислотных атак нескоро коза в следующий раз отважится пожевать аппетитную пищу.

Цветочный парфюмер

Итак, растения, эти безмозглые былинки и бревна, могут думать? Воистину велики твои чудеса, о природа! До сих пор считалось, что память и интеллект, умение учиться и размышлять были дарованы лишь человеку и животным. Мир растений был этой благодати лишен. Но что бы мы ни думали о них, они, оказывается… думают о себе. В их поведении отчетливо видна мысль. Никто не заставлял и не научал их обманывать врагов, они же пускались в сражение, доверяя одной смекалке. Хрупкие, неподвижные, безрукие организмы растений придумывали ловушки, в которые угодят их враги. Очевидно, их поведение — результат долгого приноравливания к окружающему миру. Процесс этот длился миллионы лет.

Долгое время считалось, что растения вряд ли что замечают вокруг себя, ведь у них нет органов чувств. Камень, металл,

гипс… Этот бездушный перечень вроде бы логично продолжало дерево. Однако в последние годы мнение биологов о мире растений разительно переменилось. Они взывают о помощи; они болтают с клопами и клещами; они видят, замечают, думают — они воспринимают внешний мир и общаются с ним. Им дарован язык ароматов, недоступный нашему обонянию. Лишь оттого они молчаливы, что к их языку мы абсолютно глухи. Животных мы еще слышим, но не понимаем; растения мы просто не понимаем.

Иное дело — насекомые. Это — прирожденные «парфюмеры»; они улавливают малейшие дозы ароматических веществ — перед их чутьем пасуют приборы. Вот почему им понятны любые химические «вскрики» растений. «Шорох и шепот» запахов для них что громовые удары.

Однако современная техника, хоть мы и укорили ее сравнением с нюхом инсектов, позволяет «подслушать» довольно громкие разговоры растений и даже изучить их лексикон. Так, растения, атакованные вредителями, не просто вопиют: «Беда! У меня беда!», но и докладывают, что за враг на них напал. Для каждого вредителя у них свой букет запахов. Так, опыты с хлопчатником показали, что он выделяет одни вещества, когда его поедает долгоносик, и совсем другие, когда на него нападет точильщик. Хищные насекомые знакомы с этим словарем и потому спешат на помощь, когда на листьях растения появилась их излюбленная добыча.

Кукуруза подмечает даже, какого возраста личинки, пожирающие ее листья. Чем они моложе, тем больше ароматических веществ выделяет растение. Вот как ученые объясняют эту тактику. Старые личинки скоро окуклятся и перестанут причинять вред. Когда мотыльки вырастут, они и вовсе будут питаться лишь нектаром и пыльцой. А вот маленьким гусеницам надо набираться сил; им только дай волю… Против этих «молодых хулиганов» растение спешно ищет подмоги.

Итак, на какие бы уловки ни шли насекомые, растения пока сильнее. Если бы было наоборот, то Земля напоминала бы выжженную пустыню. Сейчас же вся она покрыта зеленым ковром трав и зеленым шатром деревьев. И те и другие умеют постоять за себя. Они скорее докличутся до любой готовой помочь букашки, чем будут безропотно терпеть одну оргию за другой.

Нам тоже есть чему поучиться у растений. Если мы разучим команды, которыми растения загоняют к себе «на работу» хищных насекомых, то сумеем перехитрить вредителей. Зачем опылять грядки и сады химикатами, если можно позвать «хищников»? Это и эффективно, и — для нас — безвредно.

«Вот так мы, может быть, выиграем битву с вредными насекомыми», — говорит Марсель Дикке. По его мнению, с помощью селекции или генетических манипуляций можно повысить стойкость многих культурных растений — этих неженок, изводимых вредителями. Нам надо научить их тому, что они позабыли и что умеют дикие формы растений, — самостоятельно защищать себя от вредителей. Когда они научатся этому, о пестицидах можно будет забыть.

В одном из самых радостных стихотворений Артюра Рембо есть такие строки: «Первое приключенье: на тропинке, осыпанной холодными, тусклыми искрами, мне поклонился цветок и назвал свое имя» (пер. А. Ревича). Возможно, эта фраза станет провидческим откровением. Если растение пользуется для общения определенными символами — ароматами, значит, это средство общения принципиально можно расшифровать. Если растение защищает себя, зовет на помощь, чтобы сберечь свои листья и стебель, стало быть, оно сознает, что отличается от всего окружающего мира и что какая-то гусеница, ползущая по листу — ЕГО листу — угрожает ему, а не кому-то другому. Оно понимает себя, и, возможно, у него есть свой знак — россыпь неких молекул, — каким оно отмечает себя. Тогда нет ничего удивительного в том, что под шелест листьев, вежливо поклоненных ветром, в воздухе возникает крохотное, неприметное облачко — автограф или слово цветка, тут же тающее в воздухе и пока непонятное нам, даже незаметное нам.

Но имя уже названо… Имя цветка. Если хотите, имя розы.

3.6. БОТАНИКА ТРЕБУЕТ ТОЧНОСТИ

Исследования последних лет показывают, что царство флоры от царства фауны вовсе не отделяет непроходимая пропасть. Во многом растения близки животным, разве что не вольны двигаться.

«Здесь темный дуб и ясень изумрудный, а там лазури тающая нежность…»

«Как серебристый дремлет лист, как тень черна прибрежных ив…»

«Как здесь свежо под липою густою, полдневный зной сюда не проникал, и тысячи висящих надо мною качаются душистых опахал…»

В садах и лесах бродила муза русской поэзии. Из листьев и цветов сплетала день ото дня венки. Памятником ей все еще шелестят добрые старые соловьиные сады. «Цветущих лет цветущее наследство!» (А.А. Фет)

Те же сады и леса столетиями кустились в «Системах природы» и «Философиях ботаники». Те же в них колосились луга и поля.

Долгое время ботаника была прикладной наукой. Занятия ею сводились к описанию и классификации растений, к изучению их полезных свойств. Козалось, потомки Линнея недалеко от него ушли. Деревья, цветы, папоротники…

Их считали и перечисляли, словно коллекцию неживых предметов. Или — другое поле деятельности ботаников — опытная делянка селекционеров, на которой вырастали все новые сорта ржи или пшеницы. Лишь в последние десятилетия положение в ботанической науке начало меняться. Все больше исследователей стали обращать внимание на физиологию растений и даже их поведение. Методы точных наук стали практическим средством изучения внутренней жизни растений. Оказалось, что царство флоры от царства фауны вовсе не отделяет непроходимая пропасть. Во многом растения близки животным, разве что не вольны двигаться. Впрочем, некоторые растения даже наделены достаточно мощным «мышечным аппаратом».

Один из старинных ботанических трактатов

Генетика растений

В лесах и полях еще много тайн, недоступных глазу. Разгадать их можно, лишь изучая растения на клеточном и генетическом уровне, чем все больше занимаются ботаники, предпочитая приятному пейзажу окуляр микроскопа. Вот некоторые вести из лабораторий, где ботаника-натуралиста теперь встретишь чаще, чем на природе.

Фрагмент из старинного ботанического трактата

В 2003 году большой интерес вызвала работа Энрико Коэна из британского John Innes Centre. Он создал компьютерную модель, показывающую развитие различных частей растения. На ее примере видно, как тесно связаны друг с другом клетки растения. Как только одни клетки начинают расти быстрее других, клеточный конгломерат поворачивается. Процесс его роста определяется тремя основными параметрами: скоростью, то есть временем, что проходит между двумя делениями клеток; анизотропией — наличием оси, вдоль которой преимущественно развивается растение; а также углом, под которым располагаются клетки в момент своего деления относительно воображаемой оси координат. От соотношения этих параметров зависит, в какую сторону вытягивается клеточная структура.

Вот, например, асимметричные цветки львиного зева. Раньше считалось, что асимметрия возникает, когда у какой-либо структуры растения есть одна определенная зона роста. В ней и происходит бурное деление клеток. Однако модель Коэна показывает, что делятся все клетки этой структуры. Только некий химический сигнал — его, по-видимому, подают гормоны или медиаторы, — заставляет новые клетки расположиться асимметрично. Растение обретает свою форму.

Кстати, у животных направление роста клеток тоже указывают химические сигналы. Свидетельством тому — опыты с мухой дрозофилой.

Немецкий ботаник Мартин Хюльскамп показал, как «переговариваются» клетки растения в процессе его роста. Его работа была посвящена образованию волосков на листьях Arabidopsis thaliana. Подобный процесс предполагает четкую координацию клеточных циклов. Достигается она за счет разных транскрибирующих факторов, которые руководят считыванием генов. Одни из таких факторов проявляют себя как активаторы, а другие как ингибиторы — они «тормозят» данный процесс. Как только активаторов становится слишком много, тут же растет число ингибиторов и наоборот. Благодаря этим постоянным колебаниям различные части растения формируются согласованно.

Как интересно! Геном человека, протеом человека, «найден ген лености», «найден ген добродушия»… В последние десятилетия ученые только и перетряхивали наше родовое достояние — набор генов — в поисках причин и следствий «человеческого, слишком человеческого». Homo sapiens стал фигурой более прозрачной, чем прежде, но так и не объяснен до конца. Успехи генетиков, особенно поначалу, привлекали пристальное внимание публики. Ботаники, изучающие генетику растений, не избалованы вниманием, но это не умаляет их достижений. Результаты они получают любопытные.

Вот грядка капусты на даче: кочанчики, тянущиеся в ряд. Чем не научная тайна? Род Brassica, капуста, включает 35 видов. Одни из них опыляют себя сами, а другие — перекрестноопыляемые. Почему так? Как оказалось, мешают процессу самоопыления два гена. Первый отвечает за формирование белковых молекул, расположенных на поверхности завязи, а второй — за синтез коротких пептидов в оболочке зерен пыльцы. Имеется много вариантов той и другой молекулы. Реагируют друг с другом они только в том случае, если принадлежат одному и тому же растению. Продукт их реакции препятствует оплодотворению семяпочки. Самоопыления не происходит. Однако в результате мутации одна из этих двух молекул может измениться. Тогда между ними не произойдет никакой реакции. Растение само опылит себя. Итак, процесс самоопыления обусловлен дефектом одного из двух генов.

В опытах Джун Нашралла из Корнеллского университета дефектный ген заменялся обычным. Растение вновь становилось способным к перекрестному опылению. Как известно, этот вид опыления имеет преимущество перед самоопылением; он приводит к новым комбинациям признаков у дочернего организма. Значит, принцип опыления растения можно изменить; нужно лишь подкорректировать один из генов.

Растения, как и мы, люди, могут приобретать иммунитет. Например, если часть растения, пораженная вредителем, отомрет, а само оно выживет, то, встретив других вредителей, будет активнее сопротивляться им. Крис Л амб из John Innes Centre определил, какая именно белковая молекула отвечает за приобретенный иммунитет. По всей видимости, та самая, что отвечает за перенос жиров и жиросодержаших веществ в тканях растений. Лямб полагает, что этот же белок прицепляет к себе сигнальную молекулу и доставляет ее в отдаленные части растения. Ее сигнал вызывает иммунную реакцию.

Немецкая исследовательница Доротея Бартельс отыскала ген, который помогает растениям переносить жажду. Начиналось все с наблюдения за Craterostigma plantagineum из Южной Африки. В дни засухи это растение может потерять до 95 процентов воды и впадает в спячку; его обмен веществ сокращается почти до нуля. Все дело в определенном гене. По его команде синтезируется альдегид-дегидрогеназа. Она нейтрализует ядовитые вещества, возникающие в тканях растения, когда то страдает из-за жажды. Возможно, подобным геном удастся «оснастить» новые сорта сои, кукурузы и пшеницы, чтобы выращивать зерновые и бобовые в засушливых районах планеты.

Эта работа очень своевременна. По прогнозу, через 20 лет уже около трети населения Земли будет проживать в пустынных и полупустынных районах. В основном это — жители «третьего» мира, которые кормятся дарами своих полей. Для спасения их от голода крайне важно вывести новые, устойчивые к засухе сорта растений.

Поведение растений

Еще одна область исследований — «поведение растений». Первым стал осмыслять его Чарлз Дарвин. Его внимание привлекла венерина мухоловка. Она произрастает в США, в торфяниках Северной и Южной Каролины. Дарвин назвал ее «самым удивительным растением на свете». У нее круглые, мясистые листья, разделенные на две половинки; их запах приманивает насекомых. По краям они усеяны длинными зубцами, неуловимо напоминающими зубы акулы. Правда, мухоловка не перекусывает ими свои жертвы. Она ловит их, захлопывая листья, как половинки капкана. Зубцы сходятся, и насекомое попадает в клетку. Это случается всякий раз, как только муха коснется одного из чувствительных волосков, имеющихся на каждом листе. Теперь, сколько бы ни дергалась цокотуха, пробуя вырваться из капкана, ей это не удастся. Зубцы лишь крепче сожмутся. Наконец из желез, расположенных на поверхности листа, выделится пищеварительный сок. Насекомое погибнет. Спустя 5 — 12 дней ловушка приоткроется, и растение выбросит несъеденные остатки животного.

Венерина мухоловка реагирует на появление жертвы очень быстро. Стоит дотронуться до волоска, и через 0,3 секунды ловушка захлопнется. Если бы растение медлило, добыча ускользала бы от него. Дарвин сделал вывод, что молниеносное движение листьев обладает «всеми признаками животного рефлекса», но у него не было нужных приборов, чтобы объяснить свои наблюдения «на языке науки». Тогда он обратился к одному из самых знаменитых физиологов викторианской эпохи: Джону Бердону-Сандерсону. На протяжении пятнадцати лет тот исследовал венерины мухоловки. Сомнений не оставалось: в ткани растений возникают электрические импульсы. Однако опыты Бердона-Сандерсона, как и выводы Дарвина, были надолго забыты.

Лишь в конце XX века ученые вспомнили о них. Опыты, проведенные в последние годы, показывают, что электрические импульсы заменяют растениям нервные рефлексы. Вместо нервной системы, присущей животным и человеку, растения обладают особой «электрической системой», позволяющей им реагировать на внешние раздражители.

Вот еще одно приметное растение — мимоза стыдливая. Она реагирует на любые раздражители. Все смущает ее: прикосновение человека, грохот проезжающего поезда, топот коров. Даже ветер и дождь заставляют листья мимозы смыкаться. Ее поведение давно занимало ученых. Поколения ботаников пытались понять, где прячутся «глаза и мозг» мимозы. Постепенно выяснилось, что листья растения движутся благодаря особым «суставам». Одни из них соединяют части перистого листа, другие скрепляют его черешок с веткой. Эти суставы состоят из так называемой «моторной ткани», выстланной клетками с очень тонкими стенками. Вот что происходит, когда кто-то касается листа.

Из клеток тут же выделяются отрицательно заряженные ионы хлора, зато ионы калия с положительным зарядом просачиваются внутрь клеток. Осмотический потенциал клеток падает. Вода начинает вытекать из них, и потому внутриклеточное давление снижается. Вот итог этой цепочки перемещений и перепадов: лист складывается. Но где же «нервные волокна», управляющие этим процессом? Как передаются сигналы?

Ученые долго искали потайную систему «нервов». В конце концов выяснилось, что электрическое возбуждение передается вдоль волокон, обычно питающих листья водой и минеральными веществами. Снаружи эти волокна облицованы мириадами отмерших клеток. Точно так же любой электропровод оплетен толстым изолирующим слоем. Если бы не этот слой мертвых клеток, электрический импульс беспрепятственно передавался бы во все стороны, к другим тканям растения. А так получился вполне приличный кабель!

Любопытно, что у растений, инфицированных вирусом, как и у человека, слегка повышается температура. Так, исследователи из Гентского университета обнаружили, что на участках листьев табака, пораженных вирусом табачной мозаики, температура повышалась на 0,3—0,4°. Этот рост температуры наблюдался за несколько часов до видимых симптомов поражения. Подобное открытие поможет ускорить селекцию растений, устойчивых к действию вирусов.

Есть у растений и свои «мышцы». Известно, что листья и цветки часто поворачиваются к Солнцу, жадно впитывая свет. Не дремлют листья и ночью, исподволь меняя свое положение. Каждое утро растение встречает Солнце, помахивая под ветром листвой, обращенной на восток.

Даже хлоропласты — крохотные органоиды, спрятанные в клетках растений и занятые фотосинтезом, — постоянно пребывают в движении, улавливая, откуда падают солнечные лучи. Когда свет очень слаб, хлоропласты, чтобы не «расплескать»

эти жалкие крохи, располагаются под прямым утлом к падающим лучам. При ярком освещении они прячутся по боковым стенкам клеток, ведь света и так вдоволь. А что ими движет — не световые же лучи их отталкивают? Роль мышц в растительном мире играют актиновые волокна. Они способны сокращаться и этим своим талантом пользуются изо дня в день.

Впрочем, мышцы и суставы растений все же слабы, чтобы защитить их от зверья. Миллионы лет две армии — флоры и фауны — ведут нескончаемую битву. Оружие одних — губы, зубы, желудки и языки, слизывающие, схватывающие, сметающие, съедающие все на пути. Надежда других обращена к шипам, колючкам, стрекалам, ядам, заготовленным для обороны. Оружие одних — сила. Надежда других — хитрость.

Систематика растений

В царстве флоры ждут не только генетиков и этологов. Ботаникам старой формации тоже есть чем заняться. Мы ведь до сих пор точно не знаем численность растений на нашей планете. В 2002 году журнал «Plant Talk» сообщил удивительную новость, которая, впрочем, осталась незамеченной: на Земле насчитывается примерно 422 тысячи цветковых растений, что на треть больше, чем считалось прежде. К такому выводу пришел ботаник Дэвид Бромуэлл. Сперва он посчитал все виды растений, которые встречаются в нескольких районах планеты. К этой сумме приплюсовал эндемичные виды растений, то есть те, что произрастают в отдельных, четко ограниченных географических регионах, например, на островах или в горных долинах.

«До сих пор все подсчеты растений велись ненадежными методами, — полагает Бромуэлл. — Оказывается, их царство больше, чем мы думали. Теперь важно классифицировать все виды растений, пока не поздно». Многие растения гибнут, потому что человек и в царстве флоры, как и в царстве фауны, ведет себя словно опасный хищник. Сейчас в Красную книгу включены 31 тысяча видов исчезающих растений. По оценке Бромуэлла, положение еще страшнее: почти 100 тысяч видов растений находятся под угрозой вымирания.

В тропических лесах Перу, Боливии и Эквадора деревьям угрожает неожиданная напасть — лианы. Количество их за последние 20 лет почти удвоилось. Естественное равновесие лесной экосистемы нарушено. Лианы обвивают стволы деревьев и буквально душат их, мешая им расти и выпускать новые побеги.

Лес вообще — исчезающая экосистема. По прогнозу Всемирного института ресурсов, в ближайшие 10 — 20 лет будет вырублено до сорока процентов лесов на нашей планете. Леса вырубают, чтобы проложить новые дороги или расширить добычу полезных ископаемых, но прежде всего их рубят на продажу. Все на продажу!

Особенно тревожно положение в России. Три четверти лесных массивов в нашей стране подвергаются хищнической, часто необоснованной вырубке. Кто из нас в последние годы, отправившись в поход куда-нибудь в глухомань, в леса Карелии или средней полосы, не набредал на обширные пустоши, где черт ногу сломит от рытвин, сучьев, бревен, лежащих на каждом шагу? Что за мамай здесь прошел? Лес заготавливали. Темнеет брошенный, мертвый лес под дождем. Мрачнеет любой очарованный странник, будто на разгромленном кладбище побывал.

Тем же тупиковым путем идут на других континентах. Никто не контролирует вырубку лесов в Индонезии и Центральной Африке. В Амазонии леса сведены уже на территории, примерно равной по площади Сицилии. В Северной Америке более 90 процентов уцелевших лесов находятся в Канаде и на Аляске. Куда подался бы куперовский Натаниэль Бумпо, восклицавший: «Отпустите меня в леса, на холмы, где я привык дышать чистым воздухом»? Теперь леса сводятся до положения островков посреди человеческого моря.

Как плохо мы знаем растения! Как плохо мы относимся к ним!

3.7. ТАЙНЫЙ КОСМОС БАКТЕРИЙ

Вместе мы сильны — эту истину бактерии усвоили миллиарды лет назад и разработали отменные стратегии взаимодействия. Первая заповедь: надо общаться. Бактерии постоянно пересчитывают друг дружку. Но как? В последние годы исследователи пытаются понять язык «бактерий».

Где легкий хруст ветвей и сумрачные шумы,

Всепроникающий недуг.

Василий Комаровский

Они пришли побеждать

Первые жители Земли — микробы — появились около 3,8 миллиарда лет назад. В ту пору на планете практически не было кислорода, но им он был и не нужен. Два миллиарда лет они оставались единственными обитателями Земли. Со временем они изобрели фотосинтез, то есть научились превращать солнечный свет в богатые энергией углеводы. Начали вдыхать кислород. Заселили любую пригодную для жизни нишу — от глетчеров до гейзеров. Растения и животные не стали им конкурентами. Микробы изловчились создавать колонии внутри крупных организмов, процветая и размножаясь в этой богатой питательными веществами среде.

Симбиоз с некоторыми видами бактерий оказался выгоден и нам, людям: они помогают перерабатывать пищу, попавшую в кишечник. Другие же вечно досаждают нам. Они повинны в настоящей «гонке вооружений»: в фармацевтических лабораториях создают все новые, более изощренные лекарства. В каждом доме хранится целый арсенал оружия против микробов — домашняя аптечка, а их воинство все так же непобедимо. Микробы не хотят уступать ни пяди захваченного ими тела. Они проводят рекогносцировку местности, создают отряды самообороны, шлют вперед боевые дружины и по каждому поводу совещаются, совещаются — болтают без умолку.

Всего количество видов бактерий исчисляется несколькими миллионами, хотя ученые продолжают спорить о том, что означает понятие «вид» в царстве микробов. По принятым сейчас нормам, две бактерии относят к одному и тому же виду, если их ДНК совпадает на 70 процентов и более. Если применить тот же критерий к человеку, то гордое имя Homo sapiens должны по праву носить не только люди, гориллы и шимпанзе, но и, например, полуобезьяны: маки, лори и др.

В середине XX века, особенно после появления антибиотиков, дела микробов казались плохи. Многие инфекционные заболевания, сводившие в могилу миллионы людей, — туберкулез, холера, дифтерия и другие, — были почти побеждены. Но потом началось неожиданное. Все чаще смертоносные машины, созданные лучшими фармацевтами мира, давали осечку, стреляли в микробов, а попадали впросак. Микробы были живучее наших представлений о них. В сражении с ними медицинская махина стала пробуксовывать.

Начиная с 1980-х годов в промышленно развитых странах наблюдается рост инфекционных заболеваний. Так, сейчас в мире от заболевания одним лишь туберкулезом ежегодно умирает около 3 миллионов человек. А другие инфекции! Медики все чаще говорят о возможной пандемии особо опасной формы гриппа или чего-то подобного. Недаром такой переполох вызвала вспышка атипичной пневмонии. Потом заговорили о птичьем гриппе — опасности, казалось бы, поначалу далекой, но вот уже с лета 2005 года знакомой и нам, россиянам.

А микробы все продолжают что-то затевать; их колонии разрастаются; их коалиции становятся все сплоченнее. Каждое из их государств надеется — на свой лад — «покорить весь мир», то есть занять все возможные уголки тела, в котором они гнездятся, а если рядом окажется другое тело, то перепрыгнуть, перелететь в него — как в древности люди «перепрыгивали, перелетали» с одного острова на другой, понемногу покоряя весь мир. Так, по подсчетам биологов, при одном только поцелуе люди передают друг другу до 40 тысяч бактерий.

В этих городах не ступала нога человека

С середины 1990-х годов в войне с микробами ученые применили новейшее разведывательное средство — лазерный микроскоп. Так впервые открылась жизнь микробов во всей ее обыденности и разнообразии.

До этого считалось как? Бактерии — крайне примитивные организмы. Каждый их вид живет изолированно друг от друга и размножается среди себе подобных. Собственно говоря, так и было… в научных лабораториях, где каждому виду бактерий отдавался во владение свой дворец из стекла или металла — свой лабораторный сосуд. В природе, как показали недавние наблюдения, все наоборот. Микробы действуют на удивление сообща. Возможно, в этом — залог их непобедимости.

По словам американского микробиолога Уильяма Костертона, картина, увиденная им в лазерный микроскоп, напоминала «Манхэттен ночью, когда подлетаешь к нему на самолете». Посреди вязкой бактериальной пленки высились «небоскребы» из микробов, достигавшие 200 микрометров в высоту (обычный размер бактерий — 1 — 10 микрометров). Из дома в дом по целой сети каналов бесперебойно подавались ферменты, питательные вещества и молекулы кислорода, выводились отходы жизнедеятельности микробов. Целые полчища крохотных организмов — бактерии, простейшие, вирусы — слонялись по улицам этого «мегаполиса» и пожирали все, что им попадалось. В этом «городе» встречались и редкие «чужеземцы» — черви, грибы, водоросли, миниатюрные клещи и личинки насекомых.

Исследования показали, что обитатели подобных «городов» придерживались принципа разделения труда. Там, например, жили бактерии, которым кислород вреден; у них был штат «телохранителей», защищавших их от этого яда. Без них они бы погибли. Кислород же отводился по каналам «МикробОксигенСети» в те районы города, где жили давние его потребители.

Бактерия Staphylococcus aureus — источник «госпитальных инфекций»

… Подобные колонии, получившие название «биопленок», стали обнаруживать всюду: на камнях и рифах, на растениях и памятниках, на стенках водопроводных труб и стеклышках контактных линз. Особенно прижились они в медицинских приборах: искусственные клапаны сердца и тазобедренные суставы, протезы и катетеры часто кишат колониями бактерий. Немудрено, что у многих пациентов больниц развиваются воспалительные процессы — они страдают от «госпитальных инфекций».

Сто двадцать тысяч лет одиночества

Бактерии — удивительные мастера выживания. Вот лишь некоторые открытия, сделанные в 2003 — 2004 годах.

Во время международной экспедиции в Саргассовом море — этой пустыне, лежащей посреди Атлантического океана, — было обнаружено около 1800 неизвестных прежде микробов. Генетики выявили у них более 600 генов, отвечающих за работу фоторецепторов. Очевидно, солнечный свет играет в экосистеме морей куда более важную роль, чем считалось прежде.

Американские исследователи отыскали в одном из горячих источников на дне Океана микробы, которые могут выдержать температуру до 130°С. До сих пор не был известен ни один организм, способный выдержать такую жару. Любопытно, что врачи стерилизуют операционные инструменты при более низкой температуре.

Микробы готовы жить в щелочах. Так, американские ученые выявили колонию бактерий, угнездившуюся в среде с водородным показателем 12,8. С таким же успехом она могла бы процветать в едком натре.

Среди кислотолюбивых микробов долго первенствовала Thermoplasma acidophilum — она выживала при кислотности, равной 0,4. В середине 1990-х годов было установлено, что бактерии рода Picrophilus могут размножаться в среде с водородным показателем равным 0, то есть при максимально возможной кислотности.

Биопленки можно обнаружить всюду

Некоторым микробам нипочем и радиация. Так, бактерии рода Geobacter способны превращать уран в его оксид — уранинит. Это вещество не растворимо в воде, поэтому его легко можно собрать и тем самым очистить зараженную территорию. В опыте исследователей из Массачусетсского университета популяция бактерий за 50 дней превратила в уранинит 70 процентов выделенного им урана.

Американские исследователи обнаружили в пробах льда, взятых в Гренландии на глубине 3000 метров, — там, где лед частично смешался с вечной мерзлотой, — многочисленные колонии микробов: всего около 40 видов. Поражал их возраст — не менее 120 тысяч лет. Некоторые из них, попав в лабораторию, стали размножаться; только делали это раз в пять медленнее, чем обычные микробы. Возможно, они размножались даже в толще льда, но очень медленно.

Наружную обшивку кораблей приходится постоянно очищать от покрывающей ее биопленки

Они выжили в самых необычных условиях: на холоде, при почти полном отсутствии кислорода и питательных веществ, при очень высоком давлении. Такие микроорганизмы могли бы населять Марс или спутник Юпитера — Европу.

Пока биологи не могут понять, как выжили эти микробы. Возможно, они пребывали в спячке. Исследования показывают, что микроорганизмы могут выжить в глыбе морского льда при температуре до -40 “С. Лишь тогда замерзает тончайшая водяная оболочка, окутывающая микроб, и кристаллики льда разрезают его. До этого он борется за свое существование, выделяя определенные протеины.

Ученые обратили внимание также на то, что почти все найденные бактерии гораздо меньше обычного: их длина не превышает 0,2 микрометра. Некоторые представляют собой аномальные образцы обычных микробов, и аномальность их вызвана теми суровыми условиями, в которых они оказались. Другие, возможно, таковы по своей природе. Можно только гадать, какими свойствами обладают эти микробы, вернувшиеся с холода.

Бактерия становится батарейкой

Мы открываем все новые способности микробов. Одни — бактерии рода Rhodococcus — выращивают в водном растворе золота крупицы драгоценного металла размером, правда, всего несколько нанометров.

Другие могут вырабатывать полимеры. Так, в бактериях Ralstonia euthropia при избытке пищи, содержащей углерод, образуются молекулы полигидроксиалканоата — вещества, которое обладает теми же свойствами, что и термопласт, но зато, выброшенное на свалку, полностью перегнивает, как жухлая листва. Сейчас ДНК этой бактерии полностью расшифрована. Ученые намерены внедрить ее гены некоторым культурным растениям. Тогда биопластик можно было бы получать из картофеля или кукурузы. По-видимому, из него будет изготавливаться упаковка для продуктов питания. Биопластик произведет революцию и в медицине.

Третьи бактерии готовы вырабатывать электрический ток. Идея использовать их для производства тока не нова; ей уже лет сорок. Известно, что кишечные палочки выделяют из сахара водород. После ряда химических реакций возникает поток электронов, который, впрочем, настолько мал, что его невозможно использовать в промышленных целях. И все же у этого метода есть свои перспективы.

Немецкий химик Уве Шредер предложил покрывать электроды особым полимером — полианилином, который отлично проводит ток. По расчетам Шредера, при использовании подобных электродов раз в десять возрастет поток электронов, а мощность тока будет достаточна, чтобы приводить в движение вентилятор. С помощью бактерий можно вырабатывать ток на очистных сооружениях, а также получать его из компоста и свалок мусора.

Дерек Ловли и Свадес Чодхури из Массачусетсского университета использовали для выработки тока бактерии Rhodoferax ferrireducens, живущие на морском дне. Эффективность выработки тока повысилась. Теперь не нужна промежуточная стадия — получение водорода. Бактерии окисляют сахар, и выделяющиеся при этом свободные электроны начинают движение к графитовому электроду. КПД такого устройства, как сообщает интернетовский журнал «Nature Biotechnology», достигает 80 процентов.

Бактерии-энергетики не очень разборчивы в выборе пищи. Они могут потреблять глюкозу, фруктозу, обычный рафинад и даже ксилозу — древесный сахар. Чодхури и Ловли убеждены, что из отходов сахарного производства со временем можно будет вырабатывать ток.

Смысл консенсуса — в кворуме

Итак, бактерии живут колониями, выстраивая свои «муравейники» повсюду. В этих крепостях они лучше одиноких собратьев защищены от солнечного света, ветра и радиоактивного излучения. Но раз они поселяются колонией, им надо общаться друг с другом. Как?

Еще в 1960-е годы ученые выяснили, что микробы могут обмениваться информацией. К этому выводу пришли, исследуя поведение морских светящихся бактерий Vibrio fischeri. Эти микробы паразитируют в органе свечения каракатицы и — «в награду за гостеприимство» — излучают свет. Благодаря «фонарику», вросшему в тело, каракатица находит пищу и высматривает врагов.

Однако светиться есть смысл, когда колония бактерий достаточно велика. Одиночные огоньки микробов ей, каракатице, не нужны. Они хороши, когда сливаются в мощный луч прожектора. Но откуда бактерии знают, сколько их?

Ответ был найден лишь в 1990-е годы. Стало ясно, что бактерии для подсчета сородичей используют особую систему связи — так называемый Quorum sensing. В политике кворум — это минимально допустимое число участников собрания, при котором оно правомочно принимать решения. Кворум определяют, сверяясь со списочным составом.

Бактерии оказались по-настоящему «коллективными животными». Они быстро замечают, много ли микробов находится по соседству. Когда их скопление достигнет определенной величины, их поведение резко меняется.

Рецепторы бактерии улавливают сигнальные вещества, выделяемые другими бактериями

Свой кворум бактерии подсчитывают химическим путем, выделяя сигнальные вещества — феромоны. Их концентрацию они измеряют с помощью специфического рецептора. Пока феромонов мало, — а значит, и микробов мало, и действовать сообща им невыгодно, — этот рецептор бездействует. Но весточка летит за весточкой, подтверждая: «Мы вместе!» Если бактерий собралось здесь достаточно много, то сигнальные молекулы, выделенные соседями, постоянно достигают их. И вот от былой благочинности нет следа. Начинается шабаш.

Что полезно для колонии микробов, то смертельно опасно для человека. До определенного времени бактерии уживаются с ним. Как только «кворум» достигнут, срабатывает рецептор: и каракатица светится, и, — речь уже о бактериях, поселившихся внутри нас, — вся колония окутывается слизистой пленкой, защищающей ее от антибиотиков, или дружно выделяет токсин, от которого человеку становится плохо. Вот так и толпа людей, достигнув некоего предела, начинает коллективно действовать, выпуская в окружающую среду свой яд — кипучую ненависть к властям, врагам, инородцам. Quorum sensing! Ничто человеческое микробам не чуждо…

Теперь становится ясно, почему бактерии, сколько мы их ни травим, — а в фармацевтике одно супероружие спешит сменить другое, — хилее не становятся. Ведь сообща обитатели «городов-биопленок» в тысячи раз устойчивее к действию антибиотиков, чем одинокие «микробы-хуторяне», затерявшиеся в бесконечных далях человеческой натуры. Антибиотики, хоть и проникают внутрь биопленки, не истребляют там всех микробов. Выживают сильнейшие. Их потомки становятся основным населением колонии, а значит, та будет куда опаснее, чем прежде.

В 2002 году американские микробиологи Элиана Дренкард и Фредерик Осьюбел опытным путем убедились, что из безобидных бактерий можно путем впрыскивания в их колонию нескольких доз антибиотика получить опасных возбудителей заболеваний. Даже когда от колонии микробов остается несколько особей, это не помогает. Вскоре вырастет колония «продвинутых микробов», способных не погибнуть от лекарств. Да, их не истребишь как каких-нибудь квагг или стеллеровых коров. Даже если бы — вообразите себе! — мы могли стрелять по микробам из ружей, наверняка появилась бы популяция микробов, покрытая броней.

И бактерии нарушают процедуру голосования

С тех пор как мы узнали, что опасны не микробы сами по себе, а их кворум — их роковое количество, — стало ясно, что и бороться с ними можно иначе. Нам нужны лекарства нового типа — не антибиотики, которыми невидимую рать стараются извести подчистую, а — назовем их так — «дезориентирующие» лекарства. Надо не уничтожать бактерии, а мешать им общаться друг с другом и подсчитывать кворум. Пусть микробы, даже образовав крупную колонию, по-прежнему верят, что разобщены. Пусть не догадываются, что им пора переходить в атаку. Значит, надо найти те особые вещества, которые подавляют химические сигналы микробов. Те остаются живы, хоть и беспомощны. Но для этого надо досконально понять тайный язык микробов.

Возможно, когда лекарства нового типа будут найдены, они окажутся универсальными. Ведь выяснилось, что многие виды бактерий используют в общении одни и те же сигнальные молекулы. Если помешать выделению этих молекул, наступит «немая сцена». Армия бактерий будет ждать команду: «В ружье!» — и не дождется ее.

Ключевую роль в общении микробов играют определенные сигнальные молекулы. Какие? В 2003 году удалось обнаружить, по-видимому, весьма важную в биологическом микромире молекулу — так называемую Autoinducer 1-2. Это своего рода «пиджин-инглиш» микробьего царства — язык межвидового общения. На нем, как установлено, общаются между собой не менее полусотни различных видов бактерий, в том числе кишечная палочка (Escherichia coli).

Фредерик Хьюджсон и его коллеги из Принстонского университета сумели даже поймать эту молекулу с поличным. На бактерии Vibrio harveyi они обнаружили рецептор, к которому и пристыковывалась 1-2. Работа была не из легких. Представьте себе огромный авторынок — это будет наш рецептор. Он состоит из нескольких тысяч атомов. Одна машина на нем — всего 16 атомов! — это и есть 1-2. Дальнейшие исследования показали, что эта молекула содержит, например, атомы бора. Давно известно, что данный химический элемент каким-то образом воздействует на живые организмы. Как именно, было неясно. Теперь мы начинаем понимать, что бактерии (хотя бы некоторые из них) пользуются этим веществом в общении друг с другом. Зная это, можно не давать им поговорить. Тому есть примеры в живой природе.

Некоторые виды водорослей выделяют фураноны — вещества, которые мешают образованию на стеблях налета бактерий. Подобную стратегию микробиологи хотят использовать и в борьбе с возбудителями болезней, например, с холерными вибрионами. Нужно понять лишь, какими веществами удастся подавить активность сигнальных молекул. Так, Ханс-Курт Флеминг из Дуйсбургского университета предлагает использовать протеазы — ферменты, расщепляющие протеины. Если сигнальные молекулы будут распадаться, то и «перепись населения» в мире бактерий не состоится.

Другой метод борьбы — найти вещества, которые деформируют сигнальную молекулу; она не пристыкуется к рецептору бактерии. Так «посол войны» превратится в посла с «китайской грамотой», которую нормальный микроб не сумеет прочесть.

Еще одна идея родилась после того, как в 2004 году был расшифрован геном микроба Bdellovibrio bacteriovorus. Этот микроорганизм — по своей природе хищник, но атакует не клетки высших организмов, а лишь бактерии. Он проникает внутрь микроба и пожирает его, а затем делится почти на полтора десятка клеток, которые тут же отправляются на охоту.

«Враг моего врага — мой друг». Эта истина инвариантна — она применима как в мире людей, так и в мире микробов. Ученые уже прозвали в шутку этих бактериоедов «живым антибиотиком». Вот только не станет ли шутка дурной? Не окажутся ли некоторые бактерии устойчивы к атакам микробов-убийц? И не приведет ли это к появлению новых, особенно стойких микробов, которые никаким хищникам не по зубам?

Если же надежды ученых сбудутся, то в медицине произойдет качественно новый скачок. Не секрет, что операции по протезированию или трансплантации органов нередко проходят с осложнениями. Возникают воспалительные процессы. Если же удастся помешать образованию бактериальных пленок на протезах и имплантатах, то эти операции получат самое широкое распространение. Пару веков назад простое переливание крови было своего рода «русской рулеткой». В будущем же и пересадка органов может стать чем-то вроде зубного протезирования. Как полагают исследователи, наши успехи в изучении тайного языка микробов позволят нам наконец контролировать развитие эпидемий.

3.8. ИГРА В ЖИЗНЬ, ИЛИ НЕ СОТВОРИ СЕБЕ МИКРОБА

Пока ученые лишь постигают тайну жизни. Научатся ли они сами творить ее? Вслед за словом «геном» надо сказать слово «голем». Можно ли, манипулируя с генами, ДНК и протеинами — этими «буквами» биологов — создать живое существо, коего еще не было в истории Земли? Удастся ли ученым XXI века научиться творить живые существа?

…Оба ученых имели обыкновение каждую пятницу изучать Законы Творения и создавать тут же трехлетнего бычка, которого они и съедали на ужин.

Х.Л. Борхес (пер. Е.М. Лысенко)

Из частей тела тех, кто почил в бозе, он лепил фигуру, подобной которой не ведал Бог. Он мечтал об идеальном существе, а породил чудовище, что принялось всех убивать. От рук его погиб и лжетворец, но, по счастью, не выжило и чудовище.

Роман Мэри Шелли «Франкенштейн, или Современный Прометей» был написан в 1818 году. С тех пор на ту же тему было издано еще около полутора сотен романов и снято около ста кинофильмов. Их схема примерно одинакова. Ученый, ослепленный гордыней, бросает вызов Господу Богу и принимается творить живое существо. Всякий раз порождение ума оказывается ущербным. Оно впадает в бешенство и бежит по улицам, убивая всех, кто попадается на его пути. Именно это случилось и в самом знаменитом романе на тему «самонадеянный ученик Творца» — в романе австрийца Густава Майринка «Голем». Человек, созданный путем комбинации букв, был назван «Голем». Он долго слушался своего раввина-создателя: звонил в колокола в синагоге, выполнял тяжелые работы, но потом в чудовище превратился и он.

Эта история, родившаяся из еврейского фольклора, напоминает нам о средневековых каббалистах. Изучая божественные тексты Талмуда, те пытались понять, как из безжизненной материи можно создавать живые существа. От каббалистов прямой путь к ученым XX века. Они не стали искать рецепты жизни в Писании, а обратились к формулам и выводам биологии.

Так, уже в 1912 году американец Жак Леб экспериментировал с яйцами морского ежа, которые в его опытах делились, будучи неоплодотворенными. Газета «Daily Telegraph» восторженно писала о «прогрессе в конструировании сложных химических соединений, которые мы называем наделенными жизнью».

В 1953 году большой интерес вызвал опыт другого американского ученого — Стэнли Миллера. Он попытался воссоздать условия, в которых когда-то возникла жизнь. В ту пору считали, что это случилось в поднебесье. Весь небосклон был затянут облаками. Именно здесь и образовались важнейшие органические соединения. Происходило это под действием ультрафиолетовых лучей Солнца и грозовых разрядов. Обильные ливни смывали органику в Океан. Миллер воспроизвел в колбе газовый состав древней атмосферы Земли (Н_2, Н_2O, СН_4, NH_3) и, имитируя грозу с помощью электрических разрядов, получил несколько аминокислот. «Когда-нибудь мы сумеем сотворить живой организм», — так отозвался об этом опыте будущий нобелевский лауреат Джордж Уолд. Вскоре С. Фокс сумел соединить аминокислоты в короткие нерегулярные цепи — осуществить синтез полипептидов, но, как отмечает российский палеонтолог К.Ю. Еськов, «этим, собственно говоря, и исчерпываются реальные успехи, достигнутые в рамках абиогенеза» — образования органических соединений вне организма.

Прошло полвека. Успехи генетики побудили ученых вновь заняться решением давней задачи. Если нам стали известны основные элементы жизни — ее «буквы», «кирпичики», «кубики», то почему бы не сложить из них новое «Слово», еще не сказанное Природой? Почему бы не сотворить новое живое существо? Возможно, это случится уже в ближайшие десять лет.

Чего нам ждать от грамположительных бактерий

На рубеже нового века в журнале «Science» появилась статья, в которой речь шла об «РНК-зависимой ДНК-полимеразе» и «грамположительных бактериях». Тем не менее она вызвала большой интерес даже утех, кому вообще непонятны эти термины.

В статье описывались опыты над одним из самых примитивных организмов — Mycoplasma genitalium. Эти одноклеточные обитают в половых органах и легких человека. Профессор микробиологии Клайд Хатчисон и его коллеги из университета штата Северная Каролина выяснили, что эти бактерии живут дольше, если удалить у них треть наследственной информации. Им оставляли всего от 265 до 350 генов из имевшихся у них 517, и… им жилось от этого лучше. Двести шестьдесят пять! Всего ничего. Для сравнения: у человека, как объявил в октябре 2004 года Фрэнсис Коллинз, глава проекта «Геном человека», от 20 до 25 тысяч генов.

Итак, делали спешный вывод журналисты, стоит взять всего две с половиной сотни генов, «свить» из них цепочку, и организм готов ожить? Почему бы не создать некий примитивный организм из известных нам химических соединений? «Ученые взялись играть роль Господа Бога», — таков был тон комментариев.

Да, генетики всего мира пытаются проникнуть в тайны жизни и расшифровать «геномы» — схемы, по которым построены все живые существа. В основном ученые преследуют реальные, сугубо практические цели. И мало кто использует добытые знания, чтобы творить новую жизнь, но именно их проекты опрокидывают наши привычные представления.

В «Секретных материалах» есть такой эпизод. Обнаружена таинственная жидкость. Она придает людям нечеловеческие силы. Ее исследуют и тут же поднимают тревогу: у жидкости есть своя ДНК, и состоит она из трех пар азотистых оснований. Во всех земных организмах двойная спираль ДНК составлена из двух комплементарных пар: А (аденин) — Т (тимин) и Г (гуанин) — Ц (цитозин). «Это — не из нашего мира, — тут же заявляет эксперт. — Это — внеземное вещество». Или дело опять не обошлось без ученых!

В 1989 году Стивен Беннер из Швейцарского политехнического института в Цюрихе сумел встроить в ДН К третью пару азотистых оснований. По словам Хатчисона, «это открывает невероятные возможности. С помощью лишней пары азотистых оснований можно получить протеины, которые примутся целенаправленно атаковать раковые клетки».

В 2001 году американские генетики Питер Шульц и Ли Вонг из Океанографического института Скриппса создал клетки с нормальной ДНК, которые синтезировали аминокислоты, не встречающиеся в природе.

По сообщению журнала «Scientific American», Брайан Дэвис из Научно-исследовательского фонда Южной Калифорнии планирует создать лейкоциты, которые синтезируют необычные белки. При контакте с ними моментально разрушатся раковые клетки или патогенные микробы.

Этим алфавитом будет написана не одна книга Жизни

Другие ученые заняты созданием машин, которые облегчат синтез ДНК и сведут его к быстрому перебору вариантов. «Нам достаточно будет ввести в машину лишь список свойств, которыми должен обладать организм, а она сама автоматически составит его ДНК», — говорит американский профессор Глен Эванс.

Это открывает неслыханные возможности. С расшифровкой геномов в распоряжении ученых появляются кубики, из которых так хочется складывать новые фигуры, еще не обитавшие на планете. Появление «машин для синтеза ДНК» будет значить, что планету пора населять этими существами.

Когда-то люди не знали письма, и их фантазии, образы, рожденные ими, исчезали. С появлением букв мир населили мифические герои и литературные персонажи. Многие из них пережили не одну сотню и даже тысячу лет, все так же отправляясь сражаться за Трою или «тоскуя в урочный час на каменной стене». Существование им сумели дать слова.

Кого же призовут к жизни создатели генетического алфавита? Возможно, на свет появятся организмы, готовые питаться радиоактивными отходами, словно травой на лугах; насытившись ураном и плутонием, они выпадут в осадок, а, например, вода будет обеззаражена. Другие микробы примутся расщеплять молекулы воды, изготавливая водород — источник энергии будущего. Третьи займутся поиском и обезвреживанием взрывчатки, облепляя ее колониями, словно падальницы — разлагающийся труп.

Примерно понятны и дальнейшие манипуляции. Первые искусственные гены надо внедрить в клетки, из которых заранее удалена ДНК. Потом клетки помещают в питательный раствор и ждут, пока не появится белая слизь. Это значит, что клеточная культура растет, поглощает пищу, выделяет вредные вещества — она живет. «На этот раз, — отмечает Хатчисон, — все обойдется без молний и чего-то подобного».

По словам его коллеги, Глена Эванса, ученые не ограничатся одними лишь микробами. «Уже через двадцать лет мы научимся кроить из имеющегося материала даже сложные жизненные формы — вроде червей. Предположительно, лет через 50—75 мы сумеем сотворить человека из простых химикатов».

Над всем западным миром безоблачное небо, но оно спешит покрыться мраком. По одним прогнозам, в 2050 году миром начнут править машины, истребляя людей, как грызунов. По другим, будут маршировать целые армии клонированных злодеев. По третьим, следует ждать появления невиданных прежде микробов и других существ, улизнувших из лабораторий генетиков.

Новые виды биологического оружия — вот чем может обернуться «игра в жизнь». Пока ученые мечтают добывать энергию или бороться с радиоактивными ядами с помощью невиданных прежде микробов, террористы могут заняться выведением вирусов. Ведь те устроены проще, чем одноклеточные организмы. По словам Эванса, в одном из опытов он сумел получить цепочку из 10 тысяч пар азотистых оснований. Теоретически этого хватит, чтобы изготовить некий недоступный иначе вирус, — например, вирус оспы, — благо, информацию о расшифрованных геномах живых существ можно найти в Интернете. Со временем вирусы можно будет штамповать как бомбы, следуя лишь рецептам очередной «Поваренной книги террориста». «Пока еще этого никто не делал, — признает Хатчисон, — но все в руках человеческих». Ведь Бог ныне оставлен не у дел.

4.1. ОБЕЗЬЯНА ХОЧЕТ СТАТЬ ЧЕЛОВЕКОМ, А МЫ… НЕ ДАЕМ ЕЙ ЖИТЬ

Постепенно образ человекообразной обезьяны изменился: из Кинг-Конга, нашего врага, она превратилась в собрата. Глядя на обезьяну, мы словно глядим на собственное отражение. В начале XXI века ученые убеждены в том, что у обезьян существует своя собственная культура. Однако на изучение обезьян у нас осталось не так много времени: орангутанам, гориллам и шимпанзе грозит вымирание.

Еще Аристотель обратил внимание на поразительное сходство в анатомии человека и обезьян. Однако он же назвал последних «автоматическими куклами». Долгое время за этими «куклами» наблюдали лишь в зоопарках, цирках, питомниках. И только полвека назад их начали исследовать в естественных условиях. С тех пор мы все отчетливее понимаем, насколько же похожи обезьяны… на древнейших людей. Уже первые наблюдения англичанки Джейн Гудолл, — а она в 1960 году переселилась в Танзанию, чтобы жить среди шимпанзе, — заставили задуматься.

Оказалось, что этим обезьянам присущи некоторые способности, которые считались исконно человеческими. Например, они изготавливали орудия труда — срывали ветки и листья, чтобы выуживать термитов. Следовательно, они планировали свои действия. Во-вторых, шимпанзе отправлялись на охоту и с жадностью пожирали добычу. Общество шимпанзе, в глазах Гудолл, все больше напоминало общество первобытных охотников и собирателей. На охоте шимпанзе вели себя крайне жестоко, но действовали очень слаженно. Они устраивали форменную облаву. Разбившись на группы, они отрезали жертве пути к бегству, загоняя ее навстречу главному самцу. Они хорошо представляли себе, что надо сделать, чтобы поймать добычу, и догадывались, как поведет себя жертва. Охотничьи повадки шимпанзе нельзя было и сравнивать с поведением львов или волков. Те действовали наудачу, шимпанзе же — обдуманно. В 1974 году Джейн Гудолл окончательно развеяла миф о безмятежной жизни шимпанзе, мирно поедающих фрукты, а, пожалуй, и миф об идиллии, царившей в отношениях между первыми людьми. В тот год Гудолл наблюдала начало войны между двумя племенами шимпанзе, составлявшими когда-то одну-единственную стаю. Война кончилась безоговорочной победой одной из сторон. В течение трех лет противник был полностью истреблен. Новость шокировала научный мир. Из всех млекопитающих лишь люди и шимпанзе вели братоубийственные войны. Быть может, человеческое стремление воевать и убивать других людей заложено в нас от природы? Так в биологии падал барьер за барьером. Еще недавно считалось, что человек резко отличается от всех других животных. Теперь оказалось, что не только мы, но и человекообразные обезьяны отделены от остальной фауны. Например, шимпанзе, бонобо (близкие родственники шимпанзе), орангутаны и гориллы узнавали свое отражение в зеркале. Опыты с детьми показали, что такая способность не является у человека врожденной. Он обретает ее лишь на втором году жизни. Отсюда напрашивался вывод, что обезьяны, как и мы, обладают самосознанием, чувством своего «я».

Конечно, обезьян ввиду особенностей их анатомии нельзя научить разговаривать, но зато они объясняются с людьми при помощи жестов и даже компьютера, ведь они, как и мы, могут мыслить абстрактно. Так, бонобо по имени Бонбониша понимала более 3000 английских слов. Стало ясно, что обезьяны разбирались даже в синтаксических тонкостях, например, улавливали различие в фразах «Кошка ест мышь» и «Мышь ест кошку». Они выполняли простые арифметические действия и могли даже обманывать своих воспитателей.

В 1979 году швейцарский биолог Кристоф Беш и его жена Хедвига начали свои исследования шимпанзе в Кот-д'Ивуаре. Их наблюдения вызвали бурные споры среди коллег. Оказалось, что приматы способны создавать собственные культурные традиции. Беш уверенно заявил: «Многое в поведении шимпанзе передается путем обучения, как и всякая культура». Только этим можно было объяснить, что, например, обезьяны, жившие годами на одном берегу реки, умели колоть орехи, а их сородичи, обитавшие за рекой и не общавшиеся с первой стаей, были не способны на это. Вот так и европейцы, жившие вдали от Китая, веками не знали ни пороха, ни бумаги, давно изобретенных на Востоке.

Шимпанзе обладают самосознанием, чувством своего «я»

Шимпанзе часто используют орудия труда

Молодым обезьянам, — как и детям в школе, — требуются годы учебы, чтобы понять, как нужно ставить камень на землю, не опрокидывая его при этом, как класть орех, как, взяв в руку более легкий камень, точно, но сильно наносить удары. Ученые не раз наблюдали за тем, как самки шимпанзе нарочито медленно размахивались и наносили удары так, чтобы малыш разглядел все фазы движений. Иногда они разнообразили свои действия, показывая, как еще можно извлечь ядро ореха. Когда же малыш принимался за дело, мама порой поправляла его и по-своему укладывала орех, если у него плохо получалось это.

Все это — типичное явление культуры: умение овладевать навыками поведения лишь путем учебы, а не инстинктивно, умение пользоваться этими навыками лишь внутри определенной группы (стаи, племени, народа), а не внутри вида. Все это характерно для человеческой культуры; все это присуще и культуре шимпанзе.

Изучение животных долго сводилось к их изгнанию из естественной среды обитания и последующему наблюдению за ними в неволе — в зоологических садах, зверинцах и т.п. Когда же ученые вошли в глубь леса и присмотрелись к племени обезьян, им предстала чужая — нечеловеческая — культура. У нее были свои традиции, способы их передачи от поколения к поколению, материальные результаты деятельности и даже научные открытия — как ни странно звучат эти слова!

Шотландский зоолог Эндрю Уайтен составил список, насчитывающий около сорока форм поведения шимпанзе, которые можно несомненно назвать «культурными». Вот некоторые из них:

С помощью ветки обезьяны выуживают термитов из гнезд, а потом облизывают «удилище», усеянное этими насекомыми, как… школьник облизывает эскимо.

С помощью маленьких палочек шимпанзе выскребают костный мозг из трубчатых костей убитых ими животных.

Положив орех на камень или корневище — своего рода «наковальню», шимпанзе готовы часами колотить камнем или деревяшкой по ореху.

Камни и ветки обезьяны используют, защищаясь от врагов или охотясь.

Прежде чем сесть на сырую землю, обезьяны кладут подстилку из листьев.

Шимпанзе собирают листья и веточки в пучок, чтобы отогнать пчел или мух.

Иногда листья служат губкой: если обезьянам трудно зачерпнуть питье ртом, они сминают листья, смачивают их, а потом выжимают из них каплю за каплей.

В засушливый сезон обезьяны вырывают палочками ямки и ждут, когда те наполнятся водой.

Чтобы привлечь к себе внимание, обезьяны постукивают костяшками пальцев или ветками по стволу дерева или же громко шуршат листьями.

Не все животные умеют пользоваться этими приемами, ведь сноровка не передается по наследству. У каждой популяции обезьян свои обычаи. Иные открытия совершаются неоднократно; иные, — казалось бы, очевидные, — остаются «технологическим секретом» отдельных групп обезьян, как в случае с умением разбивать орехи камнями.

Обезьяны вполне сознают важность своих открытий и стараются передать их по наследству. Для ученых особенно удивительны медицинские познания обезьян. Судите сами! Вот отдельные наблюдения:

Шимпанзе, бонобо и горные гориллы, не разжевывая, глотают колючие листья некоторых деревьев. Эти листья не имеют никакой питательной ценности; они выводятся из организма непереваренными, но на их иглы часто бывают наколоты паразиты, обитающие в кишечнике обезьян, например, червь Oesophagostomum stephanostomum, достигающий до трех сантиметров в длину. Обезьяны глотают эти листья лишь в сезон дождей, когда заболеваемость кишечными инфекциями стремительно растет.

Бонобо лечит себя травами и листьями

Горные гориллы жуют кору одного из деревьев, что содержит вещества, убивающие кишечных бактерий Escherichia coli.

Когда орангутан испытывает головную боль, он поедает определенные цветы и уже через час снова чувствует себя бодро.

Весной японские макаки поедают травянистое растение такэнигуса, напоминающее бамбук. В китайской медицине его издавна применяют при лечении нарывов и язв, а также при заболеваниях ушей.

Японские макаки, живущие на острове Арасияма, поедают в день до трех граммов земли. Как оказалось, здешняя земля изобилует каолином, а он помогает при желудочных расстройствах.

Красные колобусы, живущие на Занзибаре, питаются листьями манго и миндаля, богатыми протеинами. Однако эти листья содержат также фенолы, нарушающие пищеварение. Вот почему местные обезьяны, довершая трапезы, ищут обгорелые стволы деревьев и глотают угли; древесный уголь, впитывая фенолы, очищает желудок.

Капуцины, обитающие в лесах Коста-Рики, любят натирать тело определенными листьями, семенами или корой — эти же средства используют местные жители, растирая тело при укусах насекомых или кожных заболеваниях.

Майкл Хуфман из Киотского университета наблюдал в Танзании, как при расстройстве желудка шимпанзе подбежала к дереву Veronia amygdalina и принялась жевать его листья. Обычно обезьяны избегают есть листья и кору этого дерева из-за их горького вкуса. Однако больная обезьяна в течение получаса жевала листья, не глотая их, а также грызла кору и ветки дерева. После этого она отправилась спать и уже на следующий день вновь чувствовала себя нормально. Хуфман исследовал химический состав листьев. Он обнаружил в них тринадцать веществ, обладающих антибактериальными и даже противораковыми свойствами. Выяснилось, что местные жители тоже лечатся листьями этого дерева. Они приготавливают из них настойку или отваривают вместе с мясом. Зачастую всего задень люди излечиваются от малярии или расстройства желудка.

Мир ботаники удивителен. Любая трава, часть любого дерева может открыть посвященному новый источник пищи или редкостное лекарство. Примеченные средства становятся достоянием избранных, а со временем входят в повседневную практику. Самки шимпанзе годами учат детенышей отличать съедобные травы от ядовитых и, может быть, распознавать целебные травы.

У Бонобо аристократическая внешность. Почти так выглядели ранние гоминиды

«Очевидно, Африка была не только родиной человечества, но и родиной современной медицины», — отмечает Майкл Хуфман, один из основателей новой научной дисциплины — зоофармакологии, изучающей способы самолечения животных. «Вероятно, шимпанзе могут подсказать нам неизвестные лекарственные растения».

Так где кончается животное? С чего начинается человек? Может быть, с религии? Однако в минувшие десятилетия ученые убедились, что у шимпанзе есть… свое подобие религии.

Когда начинается дождь, шимпанзе прячутся под кроны деревьев. Если ливень не стихает несколько часов, то один из самцов срывается с места, подпрыгивает, колотит палкой по стволам деревьев, суматошно бегает и топает ногами. Ему вторят другие самцы. Этот «танец» длится до получаса — при вспышках молний, под проливным дождем. Точно так же шимпанзе ведут себя при сильном ветре, возле водопада или широкой реки. Их движения напоминают танцы первобытных народов, с помощью которых те заклинали духов. С другой стороны, подобные прыжки и ужимки служат обезьянам, чтобы выказывать свое превосходство над другими самцами. Можно лишь предполагать, что шимпанзе представляют себе ливень, ураган или водопад некими безликими живыми существами — демонами или духами стихий, — которым позволено угрожать или поклоняться. Подобное поведение не является врожденным. Не все популяции обезьян знают, что с дождем можно «говорить» как с сородичем, зато знающие передают секрет из поколения в поколение.

Итак, в чертах примитивной культуры обезьян обнаружено многое, что еще десятилетия назад считалось присущим лишь человеку. Как и мы, обезьяны оценили, какие возможности открываются, если, манипулируя предметами, использовать «посредников» — другие предметы, так называемые «орудия труда», восполняющие недостатки нашей руки. Как и мы, они пытаются понять и запомнить, чем полезны плоды и листья, встречаемые ими, то есть — пусть это смело сказано! — развивают начатки первобытной науки. Как и мы, они стремятся влиять на те или иные явления природы, то есть вмешиваются в божественный ход вещей — совершают религиозные действия. Как и мы, обезьяны выстраивают систему сложных психологических отношений; у них есть мораль и этикет, дипломатические традиции и военные стратегии.

Некогда строгая граница, разделявшая людей и обезьян, все больше размывается. По замечанию некоторых ученых, если бы антропологи применяли те же самые критерии, что зоологи применяют к млекопитающим и птицам, то человек, шимпанзе и бонобо давно были бы причислены к одному роду.

И уже нет ничего удивительного в том, что несколько лет назад парламент Новой Зеландии впервые наделил «гоминидов, не относящихся к виду “человек”», правами, которыми не пользуется ни один из видов животных, «в знак признания их умственных и эмоциональных способностей». Так, согласно этому закону, в Новой Зеландии разрешено проводить над человекообразными обезьянами только те опыты, которые идут на пользу самим этим животным или, по крайней мере, представителям их вида, но никак не на пользу людям.

Вот только не поздно ли мы взялись защищать этих обезьян? Ведь им грозит вымирание. Вырубка тропических лесов, например, лишает шимпанзе привычных мест обитания. Поэтому обезьяньи племена ведут отчаянную борьбу за сохранившиеся территории — и сами истребляют друг друга. Если так дело пойдет и дальше, говорят пессимисты, то через 30 лет шимпанзе останутся только в зоопарках. Мы окончательно потеряем их.

Встреча двух братьев по разуму: человека и орангутана

«Мы потеряем не только шимпанзе; мы потеряем разнообразные культуры, сформировавшиеся в различных популяциях шимпанзе», — сетует Эндрю Уайтен. Люди привыкли считать себя единственными живыми существами, обладающими культурой. Однако это — заблуждение. Человекообразные обезьяны накопили множество традиций, которые не имеют ничего общего с генетическим наследованием определенных признаков.

«Если нам не удастся сохранить шимпанзе в естественных условиях, то мы не сумеем ответить на многие вопросы, касающиеся нашего происхождения», — предупреждает Кристоф Беш. Ведь только в лесу шимпанзе демонстрирует «невероятное разнообразие своего поведения», — а нам пока не удалось понаблюдать даже за одним поколением шимпанзе в естественных условиях, за жизнью шимпанзе от рождения до смерти.

Не лучше дела и с другими человекообразными обезьянами, например, орангутанами. В былые времена в Индонезии, на Калимантане и Суматре, жило около полумиллиона орангутанов. Но охота и уничтожение тропических лесов резко сократили популяцию обезьян. Им стало негде жить. В 1985—1997 годах вырублено около четверти всех лесов Индонезии: их сводят ради ценных сортов древесины, пользующихся немалым спросом, или добычи полезных ископаемых, например, золота. Лес рубят даже в окрестности питомников и в национальных парках. Кроме того, люди сводят и выжигают леса, чтобы обзавестись пахотной землей, — при этом гибнут все обитатели джунглей. Так, в 1997—1998 годах в некоторых районах Калимантана лесные пожары опустошили более половины области обитания орангутанов. Но и люди расплачиваются за варварское отношение к природе: земля, отвоеванная у лесов, через короткое время теряет плодородие и превращается в пустошь.

В свою очередь, чем меньше становится ареал орангутанов, тем легче на них охотиться. Во многих странах Азии орангутанов очень любят: они легко поддаются дрессировке, превращаясь в милых домочадцев. В Индонезии торговля ими запрещена уже несколько десятилетий, однако их незаконный отлов никогда не прекращался. Особенно большим спросом орангутаны пользуются на Тайване: сейчас там содержится около тысячи обезьян, незаконно вывезенных из Индонезии.

В наше время малышей-орангутанов обычно покупают люди, не представляющие себе, что вырастет из «этой милой плюшевой игрушки». Когда же орангутан повзрослеет, когда размах его рук достигнет двух с лишним метров, когда он будет весить до 90 килограммов (масса самок не превышает 50 килограммов), многим станет ясно, что ужиться с таким громилой нелегко. Орангутан — прирожденный одиночка; взрослые орангутаны редко общаются друг с другом. Вынужденные жить с людьми, эти кроткие, приветливые существа часто становятся агрессивными или норовят убежать из дома.

По данным ученых, на сегодняшний день в Индонезии уцелело лишь 23 тысячи орангутанов. Восполнить потери крайне трудно, ведь уровень рождаемости среди этих обезьян низок. За свою жизнь, — а орангутаны доживают до 38 лет, — самка может родить лишь пятерых детей. Первенец появляется сравнительно поздно, когда родителям исполнится лет десять. Поначалу малыш совершенно беспомощен. Мать долго носит его на себе и кладет спать в гнездо. Следующий ребенок рождается через три-шесть лет. Подобные темпы прироста популяции обрекают ее на гибель.

Область обитания горилл тоже сокращается. Кроме того, мясо этих животных пользуется большим спросом у населения. Когда-то туземцы охотились на обезьян с луком и стрелами. Порой от исхода охоты зависела судьба целого племени. «Горилла или голод» — другого выбора было не дано. Теперь времена изменились, и горилл истребляют ради денег, отстреливая их из винтовок. Ежегодно на рынках Западной и Центральной Африки продается до четырех миллионов тонн мяса животных, добытых в здешних лесах. Пользуется спросом и мясо гориллы.

Увы, человекообразные обезьяны скоро будут истреблены. Жестокие реалии африканской жизни: мясо гориллы продается наравне с бананами

Кроме того, браконьеры отлавливают молодых горилл, ведь их можно удачно продать. Порой заказчиками выступают второразрядные зоопарки, чьи владельцы пытаются всеми способами добыть знаменитых обезьян. Исполнители заказов не брезгуют ничем. Поскольку стая горилл яростно защищает детенышей, охотники убивают взрослых горилл. По оценкам ученых, из-за каждой гориллы, поступившей в зоопарк, гибнет в среднем от двух до четырех детенышей. Поэтому в Европе, например, торговля гориллами запрещена.

Защитить обезьян можно, если только местное население будет в этом заинтересовано. Сейчас власти ряда африканских стран рассчитывают решить многие проблемы с помощью «экологического туризма». Ведь туристы хотят посещать заповедники, где живут, например, гориллы, чтобы воочию наблюдать их в природе.

Сопровождают туристов местные проводники. Зарабатывают себе на хлеб и владельцы гостиниц, где останавливаются приезжие. Не остаются внакладе и ремесленники: они продают сувениры — маски или одежду. Поэтому люди, живущие вблизи заповедника, заинтересованы в сохранении обезьян. Так туризм, например, помогает выжить горным гориллам.

Зато в жизнь обезьян вмешивается политика. Так, в национальном парке Кахуджи-Биега на территории Конго в последние годы из-за гражданской войны перестали охранять животных, и всего за три года — с 1999 по 2001 год — здесь было перебито около 7000 горилл. Сейчас в этом парке их осталось всего около тысячи — все они, наверное, лишь живые мишени, которые рано или поздно будут истреблены.

Сто лет назад в Африке одних только шимпанзе жило около двух миллионов. Теперь, по данным на январь 2002 года, на Земле сохранилось примерно по 100 тысяч горилл и шимпанзе, а также 23 тысячи орангутанов и всего пять тысяч (по самым пессимистичным оценкам) бонобо. Перспектива очевидна. В 2000 году Джейн Гудолл предрекла: «В ближайшие десять-двадцать лет человекообразные обезьяны, как и другие виды животных, обитающие в лесах Центральной и Западной Африки, могут быть полностью истреблены».

Надо принимать какие-то меры! Сейчас или никогда! Или мы молча согласимся с тем, что человекообразные обезьяны исчезнут с лица Земли?

4.2. В ПОИСКАХ «НЕДОСТАЮЩЕГО ЗВЕНА»

Десятилетиями ученые искали общего предка человекообразной обезьяны и человека. В начале XXI века они признают, что охотились за фантомом. После открытий 2000 — 2001 годов генеалогическое древо современного человека скорее напоминает заросли кустарника или даже джунгли. Поиски «недостающего звена» прекратились. Становление человека происходило одновременно в различных регионах Африки.

Древо рода человеческого

Не так легко объяснить, чем именно человек отличается от двух с лишним сотен видов приматов и тем более человекообразных обезьян. Биологи, палеонтологи, этологи и генетики давно пытаются отыскать в человеке «человеческое» и установить степень нашего родства с другими приматами. Важную роль в этом играют геномный анализ и исследования по сравнительной анатомии.

Так, по своей генетике наши ближайшие живые родственники, шимпанзе, отличаются от нас всего на 1,2 процента. Наше близкое родство и все-таки несходство таит немало любопытного для исследователей. Так, шимпанзе редко болеют раком; у них никогда не наблюдается ни болезни Альцхаймера, ни малярии. Они не говорят, но это объяснимо: около 200 тысяч лет назад у человека мутировал ген Fox-P2. Теперь человек мог по своим анатомическим особенностям пользоваться членораздельной, хорошо артикулированной речью и благодаря ей передавать огромные массивы информации.

Вообще же нам известен целый ряд отличий в геноме человека и шимпанзе, но чаще всего мы не можем понять их значение. Кроме того, активность некоторых генов человека и обезьяны разнится.

Долгое время граница между животным и человеком определялась словом «культура». Когда-то люди отказывали в принадлежности к роду человеческому даже себе подобным — варварам, дикарям, закоснелым в своем невежестве, «грубым аки звери». Теперь ученые открывают оригинальную культуру, созданную племенами гоминидов, принадлежавших к видам Homo erectus и Homo neanderthalensis, и даже культуру, созданную популяциями обезьян.

Да, современный человек — не единственное существо, обладающее культурой. В повадках обезьян, в особенности шимпанзе, исследователи также обнаружили характерные региональные отличия. Заметно разнится, например, их манера пользоваться орудиями труда. Так, различные популяции шимпанзе по-особому колют орехи, используя свои собственные приемы.

Когда-то подобными региональными отличиями в технике изготовления орудий, в способах добычи пищи характеризовалась и культура ранних гоминидов — уже человеческая, почти обезьянья. С чего же все началось? Где то недостающее звено, что связывает человекоподобных приматов и (поначалу) обезьяноподобных гоминидов, например, подсемейства австралопитековых? И — попутно нельзя не задаться этим вопросом — сколько всего видов насчитывало семейство Hominidae? Кто был чьим предком? Кто кого родил, кто от кого произошел? Ведь за полтора века торжества дарвинизма мы так привыкли представлять себе эволюцию тех или иных видов животных в образе «генеалогического древа», спрямляющего россыпь фактов, собранных учеными. Как представить себе это «древо» применительно к человеку? Какие виды отнести к основной линии эволюции? Какие — к «тупиковым ветвям»? И — вновь тот же вопрос! — где «Missing link», «недостающее звено»? Где пустило корни пестуемое нами древо 6 — 7 миллионов лет назад?

Между тем успехи археологов давно не дают покоя теоретикам. Вновь и вновь приходят сообщения об открытиях, каждое из которых заставляет чуть ли не пересматривать историю рода человеческого, то бишь семейства гоминидов. Ученые даже не знают толком, сколько всего видов принадлежало к этому семейству. Ответы даются самые разные. Подчас история эволюции человека превращается в головоломку, в которой позволен любой мысленный эксперимент.

Анализируя разбросанные по всему свету находки — фрагменты черепов, челюстные кости, зубы, кости конечностей и остатки скелетов, — антропологи раз за разом сбиваются со счета, то множа ряды наших предков, то сокращая их. «Нынешняя ситуация, когда на планете живет всего один вид человека, — подчеркивает немецкий палеоантрополог Фридеман Шренк, — в истории гоминидов представляет собой исключение из правил». Иные смельчаки насчитывают почти два десятка (!) видов гоминидов, в разное время оставивших свой след на Земле. По меньшей мере четыре-пять видов людей жили одновременно и, может быть, даже в одном и том же регионе — подобно современным гориллам и шимпанзе, соседствующим, родственным, но не сходным.

Сегодня уцелел лишь один вид людей. Это мы, Господи! Homo sapiens! Все остальные, похоже, побеждены нами в ходе эволюции. «На протяжении всей своей истории в одно и то же время жили самые разные виды гоминидов, но Homo sapiens выделялся среди них своей гибкостью, — отмечает Фридеман Шренк, — он представлял генеральную линию развития эволюцию и продолжил ту линию развития, что началась 2,5 миллиона лет назад». Человек разумный — хитрая и ловкая бестия — оттеснял своих конкурентов, пытавшихся удержаться в той же биологической нише, что и он, заставлял их жить в условиях, мало для них пригодных, а то и вовсе истреблял их.

И тут нельзя не поговорить о них — о тех, что бьются в стекла храма науки, царапаются с неведомым визгом в его двери, несчетной толпой громят их, хотят вломиться, — о множестве гоминидов, населявших когда-то нашу планету, об этих миллионах особей, из которых пока единицы примечены учеными. Вот их краткий перечень (о последних открытиях поговорим подробнее).

Краткая история человечества

Наше генеалогическое древо простирается на 8 миллионов лет в глубь истории, когда пути развития гоминидов и шимпанзе окончательно разошлись. В то время климат стал суше и прохладнее. Влажные тропические леса Центральной Африки отступали. Условия жизни менялись. Именно тогда человекообразные обезьяны начали вставать на задние ноги.

От этого времени до нас дошло очень мало ископаемых останков. Поэтому поиск «недостающего звена» — последнего общего предка человекообразной обезьяны и человека — всегда был крайне запутанным делом. Большинство археологов считали, что «недостающее звено» следует искать в зоне Восточно-Африканского грабена — «колыбели человечества», системы впадин шириной от одного-двух до десятков километров, пересекающих Кению и Эфиопию.

Теперь положение с находками обстоит лучше. В последние полтора десятка лет в Африке были найдены останки очень древних форм гоминидов: в 2001 году в Чаде — Sahelanthropus tchadensis возрастом 7 миллионов лет, в 2000 году в Кении — Orrorin tugensis возрастом 6,5 миллиона лет и в 1992 и в 1994 годах в Эфиопии — Ardipithecus ramidus, живший около 4,4 миллиона лет назад. Эти находки заставляют нас пересмотреть прежние — несколько прямолинейные — взгляды на эволюцию человека.

Древнейшие прародители человека жили на окраине влажных тропических лесов. Объем их головного мозга едва ли был больше, чем у предков, а потому их справедливее было бы назвать скорее прямоходящими человекообразными обезьянами.

Сперва эти животные селились вдоль берегов рек и озер. И лишь когда 3,5 миллиона лет назад климат снова стал более влажным и мягким, они завоевали обширные просторы Африки. В Чаде обитал Australopithecus abarensis, в Эфиопии — Australopithecus garhi, в Южной Африке — изящно сложенные Australopithecus africanus. Объем головного мозга австралопитеков был примерно таким же, как у шимпанзе: 425 кубических сантиметров при меньшей массе тела.

Австралопитеки уже достаточно уверенно передвигались на двух ногах. Такой образ передвижения сыграл очень важную роль в эволюции наших предков. В засушливый период, когда лес становился реже и саванна расширялась, легче было выжить тем гоминидам, которые научились вставать на задние ноги. Ведь им удавалось раньше, чем остальным, заметить и хищных зверей, и спасительные островки деревьев. В свою очередь, передние конечности у этих существ высвобождались: они могли брать в руки различные предметы. Впоследствии это привело к появлению орудий труда.

По ископаемым останкам ученые восстанавливают облик наших далеких предков: Australopithecus anamensis (l), Australopithecus afarensis (2), Paraanthropus boisei (3), Homo erectus (4). Впрочем, волосяной покров здесь — это фантазия художника

Около 2,8 миллиона лет назад климат стал холоднее, а условия обитания заметно ухудшились. Эти изменения достигли своей кульминации 2,5 миллиона лет назад. В то время семейство гоминидов разделилось на две ветви. Венцом одной из них, представленной родом Homo, стал современный человек Homo sapiens sapiens. Особи, относившиеся к этому роду, были сложены пропорциональнее предшественников, а их мозг был более крупным. Другая ветвь погибла миллион лет спустя, с исчезновением парантропов — австралопитека массивного (Australopithecus robustus) и австралопитека бойсовского (Australopithecus boisei).

За этим разделением скрывались две стратегии выживания. Австралопитек массивный специализировался на жесткой растительной пище, характерной для саванн, и был наделен мощными, мускулистыми челюстями и огромными зубами с толстым слоем эмали. А вот Homo rudolfensis выжил благодаря более крупному и сложному мозгу. Вместо мускульной силы он полагался на орудия труда, с помощью которых можно было легко раскалывать орехи и разделывать падаль. Чем совершеннее были орудия, тем удобнее было с их помощью добывать пищу. Подобное всеядное животное имело больше шансов на выживание.

Около двух миллионов лет назад появился новый вид гоминидов — Homo habilis, всеядное существо, очень часто использовавшее орудия труда — простые скребки или отщепы.

Внешне Homo habilis еще напоминал австралопитека, однако структура его головного мозга была уже весьма похожа на структуру мозга анатомически современного человека. Его объем мозга достиг 650 кубических сантиметров.

Итак, собственно история орудий труда, созданных человеком, начинается с Homo habilis. Мастеря эти орудия, люди брали камни и обтесывали их так, чтобы появлялась режущая кромка. Так возникали стандартные, одинаковые орудия. На первый взгляд, ничего сложного в этом изобретении нет, и все же оно знаменует целую веху в нашей эволюции. Если человек изготавливает стандартные инструменты, значит, он задумывается о том, для чего они нужны, какие изделия можно изготовить с их помощью, Значит, он видит, каким будет изделие, он ясно представляет его себе, он понимает, что «одинаковое рождает одинаковое». А кроме того, он умеет научить другого и передать ему знания. По примеру наших древних предков делаем логический вывод: уже в те времена люди обладали абстрактным мышлением и пользовались простейшими средствами коммуникации.

Технику владения орудиями труда легче было объяснить с помощью звуковых сигналов, нежели демонстрируя это на своем примере, как это делают шимпанзе. Поэтому некоторые ученые высказывают предположение, что Homo habilis способен был говорить. Во всяком случае, на внутренней стороне хорошо сохранившегося экземпляра черепа Homo habilis исследователи обнаружили расширение лобной и теменной долей — тех отделов головного мозга, которые отвечают у современного человека за восприятие и обработку речи.

Теперь африканский климат благоволил особям рода Homo. Их популяция разрослась. Homo rudolfensis даже переселился на другие континенты. Исполинские останки Pithecantropus dubius возрастом 1,9 миллиона лет, найденные на Яве, возможно, являются потомками «человека с озера Рудольф». На это, например, указывают особенности строения зубов. Но это лишь предположение, которое пока не доказано.

Два миллиона лет назад в Восточной Африке зародился еще один вид гоминидов. Homo erectus отличался крупным, мощным скелетом и массивным черепом. Вероятно, он ведет свое происхождение от Homo rudolfensis. Именно этот вид гоминидов со временем населил большую часть земного шара. Покинув Африку, «человек прямоходящий» расселился на Ближнем Востоке, а оттуда двинулся в Восточную и Юго-Восточную Азию и Южную Европу. Так, около 1,8 миллиона лет назад гоминиды обитают на территории современной Грузии. Их останки обнаружены в местечке Дманиси в 1991 году. По предположениям некоторых антропологов, это и были предки открытого в 2003 — 2004 годах Homo floresiensis.

Если в Африке человек населял обширные равнинные степи — саванны, то, оказавшись на другом континенте, приспособился к местным условиям и стал селиться в пещерах, своды которых защищали его, например, от ливневых дождей.

Homo erectus был существом крупным и мускулистым; большая часть его тела была теперь лишена волосяного покрова. Объем его головного мозга достиг 950 кубических сантиметров. Хотя на его голове все еще выделялись мощные надбровные дуги, а лоб был покатым, человек прямоходящий обладал уже достаточно развитым интеллектом, явно выделяясь среди других животных.

Не случайно его рацион изменился. Будучи хорошим бегуном, Homo erectus стал охотиться не только на насекомых и их личинки, но и на крупных животных, например, антилоп. Площадь его охотничьих угодий, по подсчетам американских исследователей Сьюзен Энтон и Уильяма Леонарда, увеличилась в 8—10 раз по сравнению с территорией, на которой добывал пищу австралопитек. В поисках пропитания Homo erectus постоянно мигрировал и вскоре расселился за пределами Африки.

Постепенно стала другой и техника охоты. Вместо того чтобы, схватив зверя, душить его голыми руками, человек стал наносить жертве смертельные удары специально изготовленными орудиями. В его распоряжении появилось оружие дальнего действия: собственноручно изготовленное копье. Охотились стаей. Пользовались различными знаками, чтобы действовать сообща, дружно. Добытое мясо делили между соплеменниками.

Впрочем, значительную часть рациона человека прямоходящего, как и его предков, составляли растения и падаль: гоминиды либо подбирали остатки жертвы, растерзанной хищником, либо терпеливо дожидались, когда раненый зверь испустит дух.

С «укрощением огня» гоминиды все чаще стали питаться прожаренной, хорошо усваиваемой пищей. Эта «кулинарная революция», — она сказалась на развитии мозга, — произошла, как полагают, около 1 000 000 — 400 000 лет назад, а по некоторым данным, еще раньше.

Около полумиллиона лет назад «человек прямоходящий» обитал, помимо Африки, в Восточной Азии, Юго-Восточной Азии, а также в Центральной и Южной Европе (в том числе на территории современной Англии и Германии, в районе Гейдельберга).

По-видимому, в сознании этого человека уже возникли свои представления о потустороннем мире. Судя по находкам, Homo erectus охотился иногда и на своих собратьев, а потом поедал их. У дикарей нового времени подобная практика служила культовым целям. Около 300 тысяч лет назад гоминиды начали постепенно утрачивать обезьяньи черты. Формируется новый вид человека.

Именно от Homo erectus ведет свое происхождение самый знаменитый «древний человек» — неандерталец. Его мозг был уже достаточно хорошо развит. Неандертальцы, как и современные люди, медленно взрослели, вели племенной образ жизни, погребали умерших, совершая определенные ритуалы, изготавливали украшения и качественные орудия труда. Возможно, они могли говорить — правда, не так хорошо, как анатомически современный человек.

Между тем в Африке началось становление новой формы человека — Homo sapiens. Вскоре «человек разумный» покорил почти весь мир. Около ста тысяч лет назад древнейшие Homo sapiens покинули Африку и, миновав Аравийский полуостров, отправились на восток, достигнув, в конце концов, Австралии.

Восемьдесят тысяч лет назад «человек разумный» живет бок о бок с неандертальским человеком на Ближнем Востоке. По-видимому, их сосуществование было мирным. Около 40 тысяч лет назад Homo sapiens достиг Центральной и Западной Европы. Вскоре неандертальцы вымерли, и на Земле остался всего один вид человека — «венец творения».

Заселение мира завершилось 12 тысяч лет назад. Во всяком случае, первые бесспорные артефакты, обнаруженные на территории американских континентов, датируются именно этим временем.

История и комментарии: «человек миллениума»

До недавних пор считалось, что предки гоминидов обитали в районе Восточно-Африканского грабена. Однако новые находки опровергают этот сценарий.

В 2000 году французские антропологи Брижитт Сеню и Мартин Пикфорд обнаружили в Кении останки неизвестного ранее предшественника человека. Слева: его бедренная кость; справа: фрагмент челюсти

В 1995 году французский антрополог Мишель Бруне обнаружил в Центральной Африке, в пустыне на севере Республики Чад, нижнюю челюсть нового вида австралопитеков — Australopithecus bahrelghazali — возрастом от 3 до 3,5 миллиона лет. Итак, впервые были найдены останки древнейшего вида человека за пределами Восточной или Южной Африки. Впрочем, эта находка казалась слишком странной, чтобы ее можно было воспринимать всерьез.

В 1999 году геолог Йоханнес Хайле-Селассие из Калифорнийского университета обнаружил зубы и кости, принадлежавшие новому подвиду гоминидов — Ardipithecus ramidus kadabba, проживавшему в Эфиопии 5,2 — 5,8 миллиона лет назад. Удивительно, но его зубы скорее напоминали зубы позднейших гоминидов, чем ископаемых или современных обезьян. Судя по строению пальцев стопы, имеющих специфическую изогнутость, которой нет у обезьян, это существо передвигалось на двух ногах, что не вписывалось в привычные представления о развитии прямохождения.

В 2000 году французские антропологи Брижитт Сеню и Мартин Пикфорд обнаружили в Кении, в 235 километрах от Найроби, останки неизвестного прежде предшественника человека — два окаменелых фрагмента челюсти, несколько больших заостренных клыков и коренных зубов, поразительно напоминающих зубы современного человека, а также фрагменты костей плеча и трех бедренных костей.

Этот гоминид получил научное название Orrorin tugenensis (это название происходит от кенийского местечка Туген, где была сделана находка, и от слова «оррорин», означающего на одном из здешних наречий «настоящий человек») но более всего он известен под прозвищем «человек миллениума» (Millennium Man). Он был скорее похож на человека, чем на австралопитека. И он также передвигался на двух ногах.

«Открытие “человека миллениума” заставляет усомниться в традиционных представлениях об эволюции человека, — отмечает Брижитт Сеню. — Возможно, линии развития человека и шимпанзе разошлись раньше, чем мы предполагаем». По-видимому, первоначально возникли несколько разновидностей гоминидов, из которых впоследствии выдержала конкуренцию только одна форма.

Разумеется, подобная находка, опровергающая традиционные научные теории, не могла вызвать однозначной оценки. Вот типичное возражение. «По представленным фрагментам, — пишет канадский антрополог Дэвид Биган, — трудно судить, был ли оррорин на пути к людям или к обезьянам, был ли он общим предком обоих или же вообще боковой ветвью». Однако не будем дольше выслушивать хор критиков, а направимся-ка лучше к «человеку миллениума».

Вот как он выглядел в представлении ученых: это была более массивная версия Люси — знаменитого австралопитека, жившего около трех миллионов лет назад. Судя по состоянию небольших прямоугольных зубов, покрытых толстым слоем эмали, «человек миллениума» питался плодами и овощами, но при случае мог съесть мясо. Мощные предплечья позволяли ему карабкаться на деревья и, схватившись за ветки и раскачиваясь, перепрыгивать с одного дерева на другое. Спустившись на землю, он бежал на двух ногах вперед, боясь нападения хищников.

Популяция «человека миллениума» жила на берегу озера. По соседству с его останками, в том же слое отложений, найдены многочисленные окаменелые раковины моллюсков. Здесь встречаются также кости доисторических бегемотов, носорогов, слонов, антилоп, хищных кошачьих.

На одной из бедренных костей «человека миллениума» замечены следы укуса. «Возможно, он был убит леопардом, — предполагает Брижитт Сеню. — Зверь вскочил со своей добычей на дерево, нависавшее над озером». Часть добычи, видимо, свалилась в воду. Косточки, упавшие в воду, затянуло илом. Так они и пролежали до наших дней.

В 2001 году Мив Лики из Национального музея Кении сообщила о том, что на западном берегу кенийского озера Туркана (прежде оно называлось озеро Рудольф) обнаружен Kenyanthropus platyops, «плосколицый кенийский человек», живший 3 — 3,5 миллиона лет назад.

История этого открытия начинается в 1999 году, когда Юстус Эрус, ассистент Лики, обнаружил на берегу озера обломки неизвестного черепа. Потребовалось около года, чтобы соединить эти обломки — сложить этот доисторический паззл — и увидеть необычное лицо, которое резко отличалось от вытянутых мордочек обезьян.

Находка ломала привычные каноны. У этого «плосколицего» были маленькие коренные зубы, характерные для человека, и такой же небольшой череп, как у австралопитека массивного, жившего миллион лет спустя. По признанию специалистов, эта находка «свидетельствует, что даже три миллиона лет назад процесс эволюции человека был ничуть не менее сложным, чем на более поздних этапах. Очевидно, уже тогда по планете одновременно разгуливало несколько видов гоминидов».

Наконец, в 2001 году Мишель Бруне обнаружил на территории Чада удивительно хорошо сохранившийся череп, принадлежавший новому виду гоминидов — Sahelanthropus tchadensis, или, как его прозвали, Тумаю.

История и комментарии: под несчастливой звездой

Среди гипотез, объясняющих причину, по которой популяции древних гоминидов разбрелись по свету, есть и неожиданные. Так, некоторые антропологи склонны искать причину на небесах.

Около 2,8 миллиона лет назад сравнительно близко от Земли взорвалась сверхновая звезда, что вызвало на нашей планете резкие климатические изменения, возможно, ускорившие эволюцию человека. К такому выводу пришли участники германо-австрийской экспедиции. Они обнаружили на дне океана отложения изотопа железа Fe-60, которые могли возникнуть лишь при взрыве сверхновой звезды.

Как отмечает руководитель экспедиции Гюнтер Коршинек, эти отложения были впервые обнаружены в 1999 году в южной части Тихого океана, но тогда взятые образцы не удалось точно датировать. Теперь ученые исследовали пробы океанического дна, взятые еще четверть века назад к юго-востоку от Гавайских островов. Там за последние миллионы лет земная кора мало изменилась, а потому удалось определить время появления на нашей планете большого количества изотопа Fe-60 — своего рода пепла сгоревшей звезды. По оценке ученых, она находилась в 50 — 100 световых годах от Солнца. В ту пору эта звезда, наверное, воссияла на небосводе гораздо ярче полной Луны.

Но именно тогда, после взрыва сверхновой, климат на Земле изменился. Стало заметно холоднее; количество льда на полюсах увеличилось; в Африке началась засуха. По мнению Коршинека, это изменение климата вызвано мощным потоком излучения со взорвавшейся сверхновой. Заряженные частицы, достигавшие атмосферы Земли, становились здесь крохотными центрами конденсации. Облачность на планете усилилась.

«Некоторые исследователи полагают, что наши далекие предки покинули Африку вследствие этих климатических изменений», — говорит Коршинек. Эти изменения стали движителем человеческой эволюции. Древние гоминиды расселились на обширной территории, где вынуждены были терпеть капризы климата, свыкаться с ними, — а значит, изменяться, совершенствоваться. Если следовать этой гипотезе, то именно взрыв сверхновой звезды дал важный импульс эволюции. Так в жизнь рода людского впервые вмешался космический фактор. Сколько еще раз это произойдет?

Всего, по оценкам астрономов, со времени зарождения жизни на нашей планете, то есть за последние три миллиарда лет, в окрестностях Солнечной системы несколько раз взрывались сверхновые звезды. Можно лишь предполагать, что эти космические катастрофы существенно повлияли на эволюционные процессы, протекавшие на Земле.

История и комментарии: кто из Африки ушел?

Останки наших далеких предков, в том числе и Homo sapiens, археологи ищут (и находят!) прежде всего в Африке. Не случайно в среде ученых давно возникла гипотеза Out-of-Africa («Исход из Африки»). Она описывала поведение и Homo erectus, колонизовавшего громадные просторы Азии и Европы чуть менее двух миллионов лет назад, и «человека разумного», впоследствии повторившего этот подвиг. «Представители Homo sapiens принесли зачатки современной жизни в Азию, а позднее — в Европу и Австралию, — писал британский палеоантрополог Кристофер Стрингер. — Они стали предками всех нас, ныне живущих, — не только европейцев, но и всех народов Земли, от эскимосов в Гренландии и пигмеев в Африке до аборигенов Австралии и индейцев Америки».

Разумеется, между двумя этими завоеваниями мира имелось коренное отличие: «человек прямоходящий» заселял огромные безлюдные пространства, на которые вообще никогда не ступала нога человека. А вот Homo sapiens, пускаясь в путь, всюду встречал своих дальних родичей. Так, в Европе и Передней Азии в ту пору жили неандертальцы; в Южной и Восточной Азии — другие потомки Homo erectus. Что стало с исконными обитателями сих мест? Были ли они истреблены, оттеснены в глухие, необитаемые места или же постепенно слились с новыми покорителями суши, передав им толику своих генов. Исчезновение древних гоминидов, пишет британский антрополог Роберт Фоули, «является одной из самых удивительных и в то же время малопонятных проблем человеческой эволюции».

Сторонники гипотезы «Out-of-Africa» в основном уверуют в мрачный финал этой эволюции, в конце которой, как в шекспировских драмах, лежат горы дымящихся трупов. Воинственные и хитрые Homo sapiens без труда истребили своих соперников, взяв над ними верх то в прямой борьбе, то исподволь, в «экономическом сражении», лишив их всех средств к существованию.

Такова в общих чертах истина, отстаиваемая «африканистами». Археологические находки вроде бы ее подтверждают. Да, открытия делаются в основном в Африке. С другой стороны, именно туда в поисках следов древнего человека и направляются ученые — в бывшие европейские колонии в Африке и желательно в наиболее спокойные из них, например, в Кению. Мало охотников рискнуть и поехать в азиатские джунгли, скажем, в Мьянму — страну, где у власти находится военная диктатура.

Между тем в научных кругах бытует и другая, «мультирегиональная гипотеза». Согласно ей потомки Homo erectus постепенно смешались с новыми пришельцами из Африки. В этой генетической смеси сформировался современный человек.

Еще в 1940 году немецкий палеонтолог Франц Вайденрайх писал: «Эволюция протекала всюду, где проживал человек. Каждый регион развивался по-своему». По его мнению, древнейшие обитатели Африки, Азии и Европы регулярно поддерживали контакты между собой, обмениваясь идеями, изобретениями и… генами. Поэтому гены древнейших представителей рода человеческого преспокойно вошли в ДНК современного Homo sapiens.

Завоевательного похода не было. Его идея навеяна типичной для Запада недооценкой всех прочих мировых культур. Схема — «цивилизатор пришел, увидел, победил» — неверна для доисторической эпохи. Это лишь нам, с позиций нашего опыта, кажется, что любые переселенцы (и первые Homo sapiens с ними), явившись в чужой им край, немедленно начинают истреблять аборигенов. Но был ли архаический геноцид? Может быть, дальнейшие археологические раскопки за пределами Африки откроют нам что-то другое?

Где ищут, там и находят. Самый яркий тому пример — открытие «Тумая». Восемь лет, как завороженный, Мишель Вруне искал следы пребывания древнейших людей в центральной части Африки — там, где их быть не могло, на взгляд современной науки. А если с таким же упорством вести раскопки в отдаленных районах Мьянмы? А если в Америке — «терра инкогнита» современной антропологии? Быть может, историю заселения Америки придется переписывать заново, после того как ученые перекопают американскую землю?

«Африканисты», впрочем, избавили себя от непосильного труда, прибегнув к анализу митохондриальной ДНК. Он показал родство всех современных людей. Все они оказались потомками «Евы» — женщины, жившей почти 200 тысяч лет назад в Африке. Круг замкнулся. Научное исследование подтвердило библейскую историю. Ветхозаветный Эдем отыскался в африканской дали.

Кажется, туда ведут все пути — палеоантропологов, генетиков, богословов. Большинство ученых придерживаются теории «Исхода из Африки», согласно которой современное человечество произошло от одной, поначалу маленькой группы гоминидов — так называемого вида Homo sapiens, сформировавшегося в Восточной Африке 150 — 200 тысяч лет назад и расселившегося оттуда по всей Земле, вытесняя аборигенов, например, знаменитых неандертальцев. Сторонники «мультирегиональной» гипотезы тоже, кажется, разбиты по всем направлениям?

По мнению британского ученого Ричарда Нива, африканская «Ева» выглядела так

А сомнения все-таки остаются — пусть они и кажутся уловками казуистов. В последние лет пятнадцать самым закоренелым скептиком оставался Милфорд Уолпофф, профессор антропологии Мичиганского университета. Около 2,0 — 1,7 миллиона лет назад Homo erectus колонизовал просторы Азии и Европы. Племена Homo erectus, поселившиеся в разных регионах Земли, постепенно эволюционировали там, превращаясь в ту или иную разновидность Homo sapiens. Предком всех европейцев был неандертальский человек, китайцев — пекинский человек, южных азиатов и австралийских аборигенов — яванский человек. Вот основный тезис, отстаиваемый им и его сторонниками: в различных регионах Земли образовались свои популяции гоминидов. История Адама и Евы — не уникальное явление, а сериал, разыгранный в разных географических декорациях.

Вот, например, изучая ископаемые фрагменты черепа «яванского человека», как не обратить внимание на мощные, сплошные надбровные выступы, характерную косточку на скулах, костный выступ на нижнем краю глазниц, а также плавно поднимающееся основание носа? Эти уникальные морфологические особенности неизменны в здешнем регионе на протяжении последних 700 тысяч лет, в то время как другие черты яванцев постоянно менялись.

Современный европеец отличается от жителя Явы почти так же, как яванский человек — от неандертальского: их разнит, например, форма носа и резцов. Все те же архаические черты проступают в облике наших современников, словно и не были они потомками тех, кто более 40 тысяч лет назад совершил свой «Out-of-Africa». Что же тогда их объединяет? «Они — потомки различных популяций человека прямоходящего (Homo erectus), когда-то расселившихся по миру», — говорят «мультирегионалисты». Долгое время эти популяции могли развиваться лишь в субтропических областях Африки и Азии, но потом, овладев огнем, завоевали весь мир. А когда они, кстати, овладели огнем?

История и комментарии: укрощение огня

До недавних пор считалось, что первые достоверные свидетельства укрощения огня человеком относятся примерно к эпохе 250-тысячелетней давности. Споры, впрочем, вызывала находка, сделанная в пещере Чжоукоудянь близ Пекина. В этой пещере люди жили на протяжении нескольких сотен тысяч лет подряд, и здесь были обнаружены следы древних очагов возрастом 300 — 500 тысяч лет.

Однако и этот срок — не предел. Возможно, люди научились добывать огонь гораздо раньше. В 2004 году на страницах журнала «Science» была опубликована статья, авторы которой утверждали, что нашли следы древнего очага, сооруженного около 790 тысяч лет назад! «Я думаю, что это самое убедительное на данный момент доказательство того, что люди пользовались огнем раньше, чем 250 тысяч лет назад», — подчеркивает авторитетный американский антрополог Ричард Клейн. «Эта дата хорошо соотносится с известными нам сроками расселения первых гоминидов в Европе и Северном Китае, — отмечает Кристофер Стрингер. — Вероятно, именно овладение огнем позволило гоминидам проникнуть в такие регионы, которые прежде были слишком суровы для проживания в них людей». Что же было найдено в местечке Гешер Бнот-Яков на севере Израиля?

В течение 15 лет группа археологов под руководством Наоми Горен-Инбар из Еврейского университета в Иерусалиме просеивала землю на месте располагавшейся здесь когда-то стоянки Homo erectus. Из земли извлекали семена, щепки, древесную труху, осматривая, нет ли на них следов огня.

В общей сложности было найдено и обследовано 23 454 семени и 50 582 древесных фрагмента. Всего два процента из них было обожжено. Значит, в пещере не бушевал пожар, иначе бы выгорело все, относившееся к данному слою раскопок. Очевидно, огонь был сосредоточен на небольших участках, то есть горел очаг, куда попадала та или иная веточка или семя.

А что это были за травинки-былинки? Как оказалось, обгорели в основном ветки оливкового дерева и винограда, а также стебли ячменя; все это были съедобные растения. Вероятно, люди поджаривали плоды и зерна, чтобы их съесть. Так, может быть, они еще тогда, почти восемьсот тысяч лет назад, стали регулярно питаться жареной пищей? Калорийность питания увеличилась; вырос объем мозга; кроме того, при подобной диете легче было переносить холод, а потому люди уходили все дальше на север, расселяясь на землях, изобиловавших зверьем и еще не освоенных человеком.

История и комментарии: Homo sapiens — все старше и старше

Постепенно становятся старше и древнейшие известные нам останки анатомически современного человека.

В 2003 году на страницах журнала «Nature» были опубликованы результаты исследования ископаемых останков человека, обнаруженных американским антропологом Тимом Уайтом в Эфиопии, в 230 километрах к северо-востоку от Аддис-Абебы, в районе деревушки Херто. Здесь отыскали фрагменты трех черепов анатомически современного человека, в том числе череп ребенка. С помощью аргонно-изотопного метода удалось определить их возраст: 154 — 160 тысяч лет.

Итак, оказалось, что ученые имеют дело с древнейшими на тот момент останками Homo sapiens. Неслучайно этой разновидности человека дали имя Idaltu, что означает «старейший» в переводе с языка афар, на котором говорят местные жители.

Немало интересного принес и осмотр черепа «Идалту». На его поверхности обнаружились надрезы, сделанные острыми инструментами. По-видимому, кости черепа после смерти были выскоблены — очищены от мягких тканей. Найденный Уайтом череп ребенка был даже отполирован. Пока не ясно, имеем ли мы дело с определенным ритуалом погребения умерших или же эти люди стали жертвами каннибалов. Вообще же о пищевых пристрастиях «Идалту» можно сказать одно: судя по найденным здесь костям, они предпочитали поедать мясо бегемотов.

Данная находка отлично вписывается в сценарий «Исхода из Африки». Только в Африке мы имеем дело с непрерывной эволюцией человека, эволюцией, увенчавшейся становлением анатомически современного человека.

Например, в Эфиопии, в округе Дако, обнаружены останки Homo erectus возрастом миллион лет, а в округе Бодо — останки гоминида, жившего 500 тысяч лет назад. Возраст почти полностью сохранившегося черепа гоминида из Танзании — 250 тысяч лет, а возраст останков анатомически современного человека из Южной Африки и Судана — соответственно 120 и 150 тысяч лет. Останки человека из Херто заполняют брешь в этой галерее предков.

«Идалту» — древнейший пример анатомически современного человека, подчеркивает Кристофер Стрингер. Он обладает головным мозгом примерно того же объема, что и современный человек. Его лицо сочетает архаические и современные черты: слегка выпуклый лоб, слабо выраженные надбровия, широко расставленные глаза, плоское лицо, подбородок не выдается вперед.

Эта находка лишний раз доказывает, что анатомически современный человек сформировался задолго до исчезновения неандертальцев. «Африканские гоминиды уже имели анатомию современных людей в то время, как европейские неандертальцы были совершенно иными, — подчеркивает эфиопский археолог Беран Асфоу. — На основе этих черепов можно с уверенностью сказать, что неандертальцы не имеют ничего общего с современными людьми». Открытия археологов хорошо согласуются с результатами генетического анализа.

Так, по данным исследования, проведенного генетиками из Упсалы и Лейпцига, последний общий предок всех современных людей жил 172 тысячи лет назад в Африке и уже оттуда расселился по всему земному шару.

В течение двух лет «Идалту» оставался старейшим известным науке анатомически современным человеком. Однако в 2005 году рекорд был значительно перекрыт. Новый претендент на старшинство ждал своей очереди почти тридцать лет. Еще в 1967 году знаменитый антрополог Ричард Лики обнаружил на берегу эфиопской реки Омо фрагменты черепов двух Homo sapiens, живших примерно 130 тысяч лет назад. Однако в 2005 году Ян Макдугалл из Австралийского университета, прибегнув к радиоактивному анализу и генетической реконструкции, определил, что возраст этих людей — 200 тысяч лет. Таким образом, мы имеем дело с самыми древними на сегодняшний день останками анатомически современного человека.

История и комментарии: карта мира у нас в животе

Теория «Исхода из Африки» получила всеобщее признание. Антропологи давно спорят о том, какими маршрутами двигались наши далекие предки, покидая «черный континент». Однако даже новейшие генетические методы анализа пока не позволяют точно восстановить маршруты этих странствий.

Национальное географическое общество и Want Family Foundation выделили 40 миллионов долларов на «Genographic Project», работы над которым не так давно начались. К 2010 году предстоит изучить генетические характеристики многих коренных этнических групп на трех континентах — в медвежьих углах Евразии, Африки, Австралии. Первые результаты работы были опубликованы в 2005 годом журналом «Science».

В основе подобного исследования лежит следующее. Сравнивая между собой гены различных людей, ученые находят различия в последовательности звеньев ДНК. Чем меньше таких различий у представителей двух групп населения, тем в более близком родстве, видимо, находятся сами эти группы, тем недавнее они обособились. А чем больше различий, тем отдаленнее родство, тем протяженнее время раздельной жизни этих групп. Зная средние скорости накопления таких генетических различий, можно определить, когда именно начали расходиться те или иные группы населения.

Вот некоторые из наблюдений, сделанных в последнее время учеными.

Прежде большинство антропологов считали, что Homo sapiens покинул Африку около 45 тысяч лет назад. Однако находки более древних генетических линий в австрало-азиатском регионе ставят под сомнение эту гипотезу. Вероятно, люди современного типа стали расселяться в Азии еще 60 — 70 тысяч лет назад.

Как сообщают исследователи из университета Глазго во главе с Винсентом Маколеем, анализ митохондриальных ДНК племени орангасли, живущего в Малайзии, показал, что в некоторых фрагментах ДНК имеются уникальные мутации, возникшие от 44 до 63 тысяч лет назад. По дополнительным признакам ученые определили, что эти мутации появились уже в Азии. Древнейшая генетическая линия, с которой можно сравнивать эти ДНК, — это линия L3, сформировавшаяся в Африке 84 тысячи лет назад. Примерно через двадцать тысяч лет после «Исхода из Африки» она расщепилась на так называемые М-, N- и R-ветви, три основные линии австрало-азиатского региона. Стремительное формирование этих ветвей из одной-единственной генетической линии (L3) может свидетельствовать о чрезвычайно быстром процессе колонизации этого региона. По оценкам исследователей, скорость колонизации составляла от 0,7 до 4 километров в год.

Результаты работы эстоно-индийской экспедиции на Никобарских и Андаманских островах также свидетельствуют, что во время «Исхода из Африки» первые люди относительно быстро достигли побережья Индийского океана и берегов Азии. Если жители Никобарских островов, очевидно, являются потомками азиатов, появившихся здесь лишь 18 тысяч лет назад, то среди племен, населяющих Андаманские острова, ученые выделили две группы местных жителей, относящихся к основной линии М. Данные генетические группы обособились еще около 60 тысяч лет назад, после расщепления ветви М. Десятки тысяч лет андаманцы живут на своих островах в своеобразной генетической изоляции. По словам руководителя экспедиции Лалджи Сингха, возможно, они являются потомками первых людей, переселившихся около 60 тысяч лет назад из Африки в Азию морским путем. «Они, — говорит Сингх, — словно приоткрывают окно в прошлое, хранят тайну происхождения азиатов».

Однако говорить более конкретно о маршруте расселения современного человека можно лишь по окончании «генографического проекта».

Пока же в спор вмешались молекулярные биологи. В начале XXI века они исследовали, как изменился за минувшие тысячелетия геном нашей неизменной спутницы — кишечной бактерии Helicobacter pylori. Ее можно встретить в желудке почти каждого из нас. Обычно ее присутствие не вредит человеку. Впрочем, при определенных условиях эта бактерия повинна в появлении язвы желудка.

За многие тысячи лет нашего с ней сосуществования Helicobacter pylori не раз претерпевала генетические мутации. Если одна и та же мутация встречается у народов, живущих за тысячи километров друг от друга, значит, их давние предки когда-то жили и столовались по соседству. Вот так одна крохотная бактерия хранит тайны многих странствий «хомо сапиенс».

Международная группа исследователей — ей руководили немецкие биологи Марк Ахтман и Себастьян Зюрбаум — собрала образцы Helicobacter pylori в 27 регионах планеты и изучила определенные фрагменты ее ДНК. Выявилось более тысячи вариаций. Они и послужили отправной точкой для разгадывания этого генетического детектива. Кто где жил? Кто с кем ушел? А кто навсегда остался? Микробы все о нас знают!

С помощью специальных компьютерных программ ученые сумели выявить во всем многообразии Helicobacter pylori четыре основные популяции — четыре макросемьи. Они получили названия Africa 1, Africa2, EastAsia и Europe. Две из них, в свою очередь, удалось разделить на несколько возникших позже семейств.

Так, «восточноазиатская макросемья» разветвляется на Amerind, Maori и EAsia (собственно восточноазиатская). Практически все экземпляры Helicobacter pylori, обнаруженные у коренного населения Восточной Азии, относятся к семье EAsia. Бактерии разновидности Maori встречаются в основном у маори и других полинезийцев. А вот Amerind можно найти в желудках и эскимосов, и индейцев Северной и Южной Америки.

Это исследование лишний раз подтверждает выводы, сделанные антропологами и археологами, давно считавшими, что Америка начала заселяться примерно 12 тысяч лет назад выходцами из Восточной Азии.

Еще одна крупная популяция Helicobacter pylori, распространившаяся в Америке, напоминает об одной эпохе в ее истории — эпохе работорговли. В США очень широко представлена типичная для Западной Африки форма бактерии.

Особенно запутана ситуация с этой «бактерией-маркером» в Европе. Ученые выявили около двух сотен ее разновидностей, но так и не сумели навести среди них четкий порядок. Те были хаотично перемешаны. Но ведь такой и была история Европы! За последние тысячелетия несколько волн миграции решительно меняли этнический состав данной части света. Все эти метаморфозы истории, как в летописи, запечатлелись в сегментах бактериального генома. Как отмечают исследователи, геном Helicobacter pylori, обнаруженных у европейцев, чрезвычайно мозаичен; он содержит элементы самого разного происхождения.

Исследуя эту мозаику, биологи реконструировали две совершенно разные и, очевидно, уже не существующие сейчас формы Helicobacter pylori — АЕ1 и АЕ2, которыми были заражены предки современных европейцев тысячи лет назад. Позднее произошло смешение этих двух групп населения — носителей АЕ1 и АЕ2. Началась постепенная рекомбинация данных форм бактерий. Это и породило то многообразие европейских разновидностей Helicobacter pylori.

Биологи, кстати, очертили области расселения потомков тех этносов, что когда-то были носителями АЕ1 и АЕ2. Первые проживают в Эстонии, Финляндии и на севере Индии; вторые — в Испании, Израиле и… Судане. Возможно, где-нибудь в этих регионах можно и сейчас встретить людей, в чьих организмах продолжают жить исконные формы европейской Helicobacter pylori — АЕ1 и АЕ2, но пока ученым не удалось их обнаружить.

Зато они все-таки наметили два примерных маршрута, по которым наши предки устремились в сторону Европы. Одна группа населения двигалась сюда из стран Центральной Азии (это носители бактерии АЕ1); другие — из Северной Африки и Ближнего Востока. Эти выводы не опровергают, а вполне вписываются в современные представления антропологов о том, как заселялась Европа.

Основных волн переселений, как считается, было две. В эпоху неолита земледельцы из Передней Азии, постепенно продвигаясь на север, достигли Европы и расселились здесь, оттесняя немногочисленных ее жителей, занимавшихся охотой и собирательством, или же смешиваясь с ними. С востока — со стороны Урала — в Европу направилась другая группа племен. Они сошлись на европейской земле. Зримым знаком их встречи, их сравнительно мирного сосуществования и стали… сотни разновидностей Helicobacter pylori. Так смешиваются этносы, а «бактерия-маркер», оказывается, все помнит об этом.

История и комментарии: древо разрастается в джунгли

И вот теперь, после обзора недавних открытий, самое время вернуться к теоретической части, к «проклятым вопросам», давно интересующим антропологов. Так кто был чьим предком? Кто кого родил, кто от кого произошел? Как представить себе «древо эволюции» применительно к человеку? И где оно, «недостающее звено»?

«Долгие годы я был одержим идеей “недостающего звена”, — признается Фридеман Шренк. — Оглядываясь назад, я убеждаюсь, что я был словно ослеплен этой идеей».

Не он один. Многие поколения ученых искали недостающее звено, связывающее человека и человекообразных обезьян. Мысль о том, что у человека и современных шимпанзе когда-то был общий предок, кажется довольно логичной. Еще в 1970-е годы биологи доказали, что шимпанзе — генетически самые близкие нам существа. Лишь некоторое количество генов отделяет нас от этих «двоюродных братьев». Позднее было установлено, что линии развития гоминидов («человекообразных») и шимпанзе разошлась несколько миллионов лет назад. В таком случае будет естественно предположить, что у тех и других был общий предок. Оставалось лишь отыскать останки этого «недостающего звена».

Когда в 1994 году американский антрополог Бернард Вуд обнаружил в Эфиопии останки человека возрастом 4,4 миллиона лет, — позднее тот получил имя Ardipithecus ramidus, — ему казалось, что он «обнаружил недостающее звено, нашел общего предка или хотя бы был чертовски близок к этому».

Однако уверенность давно померкла. В последние десять лет теория «недостающего звена» буквально трещит по швам. Открытия, сделанные в 1995—2003 годах, перевернули весь сценарий зарождения современного человека.

Сразу в нескольких районах Африки, отстоящих друг от друга на тысячи километров, — в Чаде, Кении, Эфиопии, — были найдены ископаемые останки гоминидов: «человек миллениума», кениантроп, сахелантроп, или «Тумай».

Только теперь коллеги вспомнили о гипотезе, которую высказал более десяти лет назад известный южноафриканский палеоантрополог Филип Тобайес, — гипотезе, поначалу высмеянной. Тобайес полагал, что развитие гоминидов — это «всеафриканский феномен». Их становление происходило одновременно во многих регионах Черного континента.

Сегодня скептики снимают шляпу перед ученым. Чтобы оценить последние открытия, нужен новый подход, свободный от региональной предвзятости. Палеоантропология во многом зависит от случайных находок. В самом деле, лишь по чистой случайности могли сохраниться где бедренная кость, где фрагмент черепа. И опять же лишь ненароком ученые могут наткнуться на какую-нибудь косточку, пролежавшую миллионы лет в земле. «До 2000 года, — поясняет Фридеман Шренк, — мы просто не располагали останками гоминидов возрастом шесть миллионов лет. Прежние находки, скорее, обманывали нас насчет истинной картины их расселения».

За сотни миллионов лет биологической эволюции не было случая, чтобы у какого-либо вида животных был один-единственный предок — всегда было несколько предков в разных районах планеты. Почему эволюция человека могла протекать иначе?

Возьмем, к примеру, заселение суши, начавшееся около 400 миллионов лет назад. Различные виды животных не раз выбирались на сушу и пытались прижиться в новой биологической среде. Или появление птиц. Долгое время палеонтологи выискивали останки первоптицы — археоптерикса, пока не убедились, что имелось множество переходных форм, связывавших древних ящеров с птицами.

Еще недавно картина эволюции человека казалась проста. Один за другим различные виды гоминидов, словно маршируя на параде, спешили сменить друг друга, постепенно теряя обезьяньи черты и на глазах превращаясь в современного человека. Однако становление человека на самом деле не было ни прямолинейным, ни целенаправленным процессом. Как шутит Фридеман Шренк, «нельзя сконструировать генеалогическое древо человека — получатся все равно генеалогические джунгли». Что же касается «недостающего звена», о котором давно ведутся оживленные споры, то его, возможно, никогда не было!

В антропологии еще очень много проблем. С точки зрения статистики, эта наука располагает ископаемыми останками всего одного индивидуума из целой сотни поколений. Во мраке истории таятся для нас 99,9 процента всего эволюционного процесса.

Как соединить столь разрозненные находки, как пара челюстей, обнаруженных за пару тысяч километров и пару миллионов лет друг от друга? Попробуйте, например, написать курс «Всеобщей истории», располагая наконечником из Кловиса (X тысячелетие до нашей эры; США), стеаритовой печатью из Мохенджо-Даро (2300 год до нашей эры; Пакистан) и осколками голубой чашки, разбитой в 1936 году на подмосковной даче. Наверное, никогда не удастся восстановить в деталях, как человечество развивалось на самом деле. Любая новая находка может переписать выстроенную нами теорию ранней истории человека.

Конечно, будущие открытия прольют свет на многие темные пятна, мешающие понять эволюцию Homo sapiens и его предшественников. Одно лишь можно сказать наверняка: важная роль в ней принадлежит неандертальцу и человеку прямоходящему. Они вовсе не были примитивными громилами. Они учились думать. Они постигали мир, в котором счастливо жить довелось нам, их потомкам, мнящим себя «единственно разумными».

4.3. КОГДА ЧЕЛОВЕК НАУЧИЛСЯ ХОДИТЬ

В июле 2001 года французский антрополог Мишель Бруне обнаружил близ озера Чад останки гоминида, жившего 6 — 7 миллионов лет назад и передвигавшегося… на двух ногах. Еще недавно все было ясно. Три миллиона лет назад наши далекие предки, проживавшие в Восточной Африке, научились ходить на двух ногах. С этого времени началось постепенное становление человека. Однако новая археологическая находка свидетельствовала, что искусство прямохождения намного древнее. И вовсе не жители Восточной Африки изобрели его. В долгой и запутанной истории человеческого рода появились новые загадки.

Ходить на двух ногах — искусство очень сложное. Даже застыть на месте — и то проблема. Только мы остановимся, как незаметно для себя начинаем покачиваться. Наше тело клонится то вперед, то назад, смещаясь на считанные сантиметры. Всякий раз стопа должна уловить это смещение и выправить осанку, иначе мы распластаемся на полу, как неловко качнувшийся манекен.

Еще сложнее заботиться о равновесии при ходьбе! С научной точки зрения, это почти невозможно. Любое дуновение ветерка, любой вздох, взмах руки нарушают хрупкое равновесие громадного человеческого тела, опирающегося на две узенькие подставки — подошвы ног. Лишь непрерывные усилия мышц удерживают нас на ходу. Наша ходьба — это беспрерывное падение, которому мы препятствуем, напрягая все эти малоберцовые, большеберцовые и прочие-прочие мышцы. Сотни мышц, сухожилий и связок помогают нам идти, то есть из секунды в секунду балансировать на одной ноге, ловким движением переставляя другую ногу вперед. Сигналы о перемещениях ног непрерывно поступают в наш мозг; он успевает их обработать и отдать нужную команду. Все это происходит бессознательно. Чудо природы! Иного не скажешь.

Для наших ближайших родичей в мире лохматых и хвостатых — для обезьян — важнее в их жизни были не ноги, а руки — длинные, ловкие руки с тонкими, цепкими пальцами. С их помощью легко было перебираться с одной ветки дерева на другую, путешествуя «под куполом» непроходимого тропического леса. Орудуя руками, как иной шуан — граблями, обезьяны легко отыскивали и выхватывали лакомые плоды, повисшие под листьями, прицепившиеся к веткам, потерявшиеся в зарослях. Передвигались же по земле они квадрупедально, то есть на четырех конечностях.

Человек отошел от этого «магистрального пути развития» и не превратился в гуттаперчевого акробата, вся жизнь которого теплится в кончиках пальцев. Он научился столь же ловко двигаться по земле — ходить, бегать, прыгать — и, выйдя из-под сени леса, легко обжился в бескрайнем степном мире, где умение ходить, выпрямившись, позволяло ему, оглядевшись поверх травы, заранее увидеть опасность или добычу. Ноги помогали прогнозировать, то есть думать, а заодно спасали бегством в трудную минуту — «в такое время, когда не думает никто». Когда же человек пошел на своих двоих?

Голые заселяют саванну

По мнению большинства ученых, именно бипедализм — хождение на двух ногах — отличает человека от обезьяны. Если те и могут привстать на задние ноги, чтобы полакомиться фруктами, то человек гордо идет по жизни, опираясь на задние конечности, то бишь на ноги. Идет, покачивается, скользит, но никогда не встает на четвереньки. И так — на протяжении миллионов лет. Скольких-скольких?

Несколько лет назад ученые могли достаточно уверенно ответить на этот вопрос. Считалось, что линии развития человека и человекообразных обезьян разошлись около четырех-пяти миллионов лет назад. Большинство находок, подтверждавших этот тезис, были сделаны в Восточной Африке, на территории Танзании, Кении и Эфиопии.

Несколько десятков миллионов лет назад земная кора в Восточной Африке начала раскалываться. Так образовался Восточно-Африканский грабен. Вдоль него протянулись горные Цепи. К западу от этого барьера, под кронами тропических влажных лесов, по-прежнему обитали человекообразные обезьяны, вовсе не думая подолгу балансировать на двух ногах. К востоку от грабена 7—8 миллионов лет назад климат заметно изменился. Территория, занимаемая влажными тропическими лесами, стала стремительно сокращаться, особенно на востоке континента. Когда-то эти леса простирались от Восточной до Западной Африки; со временем от широкой полосы остались отдельные островки. Лишь в поймах рек и по берегам озер вкрапления леса все еще прорезали травянистую степь — саванну.

Когда леса отступили, предки человека уже не могли передвигаться исключительно на руках, перемахивая с ветки одного дерева на другую. Так, поневоле подчинившись причудам климата, местные обезьяны слезли с деревьев и зашагали на ногах, ведь в высокой, густой траве иначе было не оглядеться. Теперь их руки были высвобождены для ношения детей и собирания корма.

Перед вами дальние родственники: Люси (см. слева) и современный человек. Рост Люси (Australopithecus afarensis) едва превышал 105 сантиметров, а вес составлял около 30 килограммов

Изменение климата и условий обитания привело и к другим изменениям в анатомии древних обезьян. Если раньше те укрывались от палящего африканского зноя под кронами деревьев, то теперь вокруг расстилалась лишь степь — и ни островка тени. По оценке американского антрополога Уильяма Леонарда, живущие в сходных условиях современные охотники-собиратели в поисках пищи ежедневно проходят 10 — 15 километров. Если бы человек преодолевал это расстояние на четвереньках, он затрачивал бы на треть калорий больше, нежели разгуливая на своих двоих.

Британский антрополог Питер Уилер рассчитал, что при хождении на двух ногах площадь поверхности тела, подвергающейся действию прямых солнечных лучей, примерно на 60 процентов меньше, чем при хождении на четвереньках. Если тело обезьян покрывала шерсть — в холод она удерживала тепло, а в жару защищала от перегрева, — то теперь особой надобности в ней не было. Тело человека стало голым — лишилось большей части волосяного покрова. Сохранилась лишь «шерсть» на голове и под мышками.

Гоминиды стали выше ростом. Поначалу их рост не превышал полутора метров. Однако жизнь в саванне благоволила самым высокорослым. Они раньше замечали опасность, легче находили добычу, а ветерок, веявший над степью, освежал их.

Бипедализм изменил анатомию гоминид: форма коленей, таза и стопы стала иной. У Люси (см. в центре) и современного человека (см. справа) эти части скелета стали крепче, чем у человекообразных обезьян (см. слева)

В 1974 году антропологи Дональд Йохансон и Тим Уайт обнаружили в Хадаре (Эфиопия) пару костей возрастом 3,1 миллиона лет. Когда скелет реконструировали, выяснилось, что это — самка гоминида, приспособленная к хождению на двух ногах (это, в частности, показал анализ ее таза). Исследователи окрестили эту особь Люси, вспомнив битловскую песню «Lucy In The Sky With Diamonds», которую часто слушали в дни раскопок. Долгое время Люси считалась прародительницей человечества.

Разумеется, по нашим меркам, она не была ни красавицей, ни умницей. Ее голова напоминала обезьянью, а мозг — в сравнении с нашим — был до смешного мал. Разгуливала она на двух ногах, но спать, по-видимому, забиралась на деревья. Судя по форме пальцев, она легко карабкалась по стволам и цеплялась за ветки. Походка у нее, очевидно, была ковыляющей. Похоже, что, передвигаясь, она опиралась не на всю стопу, а, прежде всего, на сгибы пальцев ног.

Центр тяжести ее тела находился выше, чем у нас, и был смещен вперед, что еще более затрудняло передвижение. Утомившись, Люси, по-видимому, помогала себе при ходьбе руками, то есть расхаживала совсем как обезьяна. И все-таки начало было положено. Из скромной техники Люси развился удивительный бипедализм человека.

Ореопитек возвращается гордым шагом

«Теория Люси» пошатнулась в 1997 году, когда испанские исследователи, супруги Майке Келер и Сальвадор Мойя Сола, изучили окаменелые останки болотной обезьяны Oreopithecus bambolii, обнаруженные еще в конце XIX века в Тоскане, в одной из заброшенных ныне угольных шахт.

Изучая останки ореопитека, Келер и Мойя Сола прежде всего обратили внимание на суставные отростки его позвонков. Они образовывали своего рода пирамиду. У нижних позвонков расстояние между верхним и нижним суставными отростками было больше, чем у верхних позвонков. Подобная анатомическая особенность присуща лишь гоминидам. Объясняется она тем, что у прямоходящих особей на поясничные позвонки давит вес всей расположенной выше части тела. Эта нагрузка тем больше, чем ниже лежат эти позвонки. Шимпанзе лишь время от времени поднимается на задние ноги, поэтому строение позвоночника у него иное: «суставная пирамида» перевернута вниз вершиной.

Еще одна важная особенность: пятый поясничный позвонок имел клиновидный профиль. Подобная форма позвонков тоже наблюдалась лишь у гоминидов. Благодаря этой особенности нижняя часть нашего позвоночника изогнута. Изгиб амортизирует толчки, возникающие при ходьбе на двух ногах. Келер и Мойя Сола обнаружили еще ряд признаков, свидетельствующих, что ореопитек передвигался на двух ногах.

Лобковая кость, а также прилегающие части седалищной кости поразительно напоминали эти же части скелета «Люси» и явно отличались от аналогичных костей шимпанзе или орангутана.

Бедренные кости ореопитека располагались не перпендикулярно коленной чашечке, а были — как у человека — наклонены так, что центр тяжести тела обезьяны оказывался над ее ногами. У человекообразных обезьян строение бедренных костей несколько иное, поэтому они идут вразвалку, когда им случается передвигаться на двух ногах.

Предплюсна и плюсна видоизменились таким образом, что ореопитекам стало удобно передвигаться по ровной поверхности.

На протяжении столетия никто не обращал внимания на форму стопы и бедер этой обезьяны, а также характерную S-образную линию ее позвоночника. Никто не догадывался, что ореопитек был обезьяной, которая разгуливала на своих двоих. И жил он семь-восемь миллионов лет назад. Поразительно, но получалось, что бипедализм развился задолго до становления собственно человека.

Ореопитек еще семь-девять миллионов лет назад предпочитал ходить на двух ногах. Это доказывают особенности анатомического строения его позвоночника, бедер и ступней

Профессор Бернард Вуд предположил, что прямохождение вообще не является признаком очеловечивания. Почему бы не рассуждать таким образом: «Есть птицы с перьями, а есть существа с перьями, но не птицы. Все люди бипедальны, но не все, кто бипедален, — люди».

При жизни ореопитека большая часть Италии была покрыта водой, и лишь вершины Апеннин, образуя островки, вздымались над морем Тетис, простиравшемся на месте Средиземного, Черного и Каспийского морей, Персидского залива и морей Малайского архипелага. Ореопитек обитал на таких островках. В отличие от Мадагаскара или Сицилии, здесь не могли выжить хищные звери: охотничьи угодья были слишком малы. Постепенно хищники вымерли, и тогда настало раздолье для уцелевшего зверья.

У коз, например, ноги стали короче: им ведь не нужно было убегать от врагов. Измельчали даже слоны, поскольку выбор пищи на островах был ограничен. Высота слонов, водившихся в то время на Апеннинах, составляла всего около метра.

Обезьяны сперва наблюдали за этой идиллией из-под крон деревьев, но потом осмелели и стали спускаться на землю. Бредя сквозь кустарник, они вставали на задние ноги, обрывали плоды и съедобные части растений. Привлекал их и берег моря, куда они добирались, чтобы собрать рачков.

Все реже они возвращались на деревья. «Раз хищников нет, зачем им надо было прятаться на деревьях?» — удивленно вопрошала Майке Келер. В конце концов, жить на дереве — тоже рискованное занятие: легко было сверзиться наземь, ведь обезьяны, например, очень беспокойно спят. Швейцарский антрополог Адольф Шульц, исследовав 260 гиббонов, обнаружил, что практически каждый третий из них когда-либо ломал себе кости. Примерно таков же уровень травматизма у обитающих на воле орангутанов, капуцинов и носатых обезьян.

Кроме того, для ореопитека, как и для тех же слонов, тоже было мало пищи на островах. Выигрывал тот, кто мог лучше приспособиться к этому скудному ассортименту, — или тратил меньше сил, чем другие, а значит, не так нуждался в пище. Расхаживая на своих двоих, ореопитек и впрямь затрачивал меньше энергии, нежели занимаясь гимнастическими кульбитами под кронами леса. Так, он стал прямоходящим существом, хотя не утратил способности лазить по деревьям.

Во всем остальном эта обезьяна казалась довольно невзрачной. Ореопитек не был ни особенно крупным животным — его рост составлял около 110 сантиметров, — ни слишком умным. Судя по величине мозга, его интеллект был не выше, чем у двухлетнего ребенка.

И все-таки эта обезьяна могла бы стать отдаленным предком человека. Ее манера передвигаться высвобождала ей руки. А руки всегда есть к чему приложить: хватать, держать, вертеть, сжимать, мять, ломать, бить — как-то использовать случайно подхваченный предмет. Некоторые предметы превращались в орудия труда. Обращение с ними требовало ума и сноровки. Размер мозга увеличивался…

Но тут вмешалась Природа. Шесть с половиной миллионов лет назад уровень моря понизился. Образовался перешеек, связавший Апеннинские острова с континентом. Оттуда пришли саблезубые тигры и медведи. Они перебили всю живность, населявшую островной рай: коротконогих коз, приземистых слонов, а в придачу ореопитеков — несостоявшихся предков человека.

Однако их пример убеждал, что прямохождение среди приматов могло развиваться не только в степях Восточной Африки, ной в других районах планеты. Новые находки не заставили себя ждать.

Надежда на жизнь

Сенсация родилась в Центральной Африке. В 2001 году французский антрополог Мишель Бруне обнаружил Тумая.

Коллеги Бруне давно посмеивались над ним. Как же! Он принялся искать следы пребывания древнейших людей в центральной части Африки, в тысяче с лишним километров от места предыдущих находок останков гоминидов — там, где их быть не могло, на взгляд современной науки. Бруне же доверял не теории, нашедшей уже место на страницах учебников, а диковинным рассказам кочевников, говоривших о каких-то странных черепах, виданных в песках близ озера Чад. Этот ученый казался неисправимым романтиком. Как будто странный демон день за днем чаровал его фразой: «Послушай: далеко, далеко на озере Чад…»

После долгих поисков Мишель Бруне все-таки доказал, что близ озера Чад в Центральной Африке жили наши далекие предки

Восемь лет, как завороженный, Бруне искал эти черепа, доверившись «сказкам таинственных стран». Порой жара стояла под 60°, а экспедиция все так же продолжала работу, пересыпая песок с места на место. Остановиться пришлось 19 июля 2001 года. В тот день туземный рабочий Ахоунта Джимдоумалбайе обнаружил в двухметровой глыбе песчаника череп какого-то существа, похожего на человека.

Ему дали имя Тумай, что в переводе на русский означает: «Надежда на жизнь». Так жители Чада называют детей, родившихся перед засухой. Научное имя Тумая: Sahelantrophus tchadensis.

Дальнейшие исследования показали, что Тумай жил шесть-семь миллионов лет назад — задолго до появления Люси, — а значит, «восточно- африканская теория происхождения человека» неверна.

Здесь, в пустынном районе Чада, был найден Тумай

Как писал на страницах журнала «Знание — сила» Г.А. Зеленко, «особую остроту этому открытию придает один факт: чрезвычайная близость к рубежу в 8 миллионов лет. А это заветный рубеж — именно в то время разошлись в разные стороны ветвь человека и ветвь шимпанзе. Восемь миллионов лет — цифра, определенная в жарких дискуссиях молекулярных биологов, рассчитавших ее по так называемым молекулярным часам, то есть по масштабам накопленных мутаций в генетических структурах двух родственных ветвей живых существ. С этой датой так или иначе согласились антропологи. Для них, в сущности, важна не столько сама эта дата, сколько перспектива найти в слоях, близких к ней, останки наших возможных предков». Если только… если только не ошибаются сами молекулярные биологи. Так, по расчетам шведского исследователя Арнасона, расхождение между предками человека и обезьян наметилось не восемь, а 20,5 — 23,5 миллиона лет назад. И, значит, нас еще ждет немало новых открытий, а пока… нас заждался Тумай.

Знакомьтесь, Тумай, Sahelantrophus tchadensis

Поначалу его появление было встречено со скепсисом. «Череп принадлежит самке доисторической гориллы» (Б. Сеню). «Это самка древней протогориллы» (М. Пикфорд). Понемногу скепсис, — а так прохладно встречали почти все открытия антропологов за последние полвека, — растаивал. «У него передняя часть выглядит, как лицо гоминида, а задняя — как затылок обезьяны» (И. Коппен). А вообще выглядел Тумай так. Он был покрыт густой шерстью. Рост его составлял около полутора метров. Мозг был маленьким, величиной с грейпфрут, но внешность не такая уж обезьянья, каку Люси. Его скелет представлял собой целую мозаику из характерных черт шимпанзе, гориллы и раннего гоминида. Как заметил один из исследователей, череп «Тумая» выглядит так, будто над ним поработал фальсификатор: громадные надбровные дуги, которые подобают разве что горилле, крохотный затылок, который мог бы принадлежать шимпанзе, но лицо выглядит на удивление коротким и плоским — словно лицо австралопитека, жившего 1,7 миллиона лет назад, небольшие зубы же (особенно клыки) и вовсе напоминают человеческие.

Зона сопряжения черепа с позвоночником однозначно свидетельствует, что Тумай передвигался на двух ногах. А ведь жил он вовсе не в саванне, как прежние кандидаты в предки, а в галерейных лесах на берегу озера Чад.

Исследователям остается лишь сожалеть, что не найдено костей конечностей Тумая, а это затрудняет анализ его родства с гоминидами. Часто высказывалось предположение, что Тумай был «обезьяной, имеющей в своем строении черты гоминидов». Но все-таки, по результатам исследования швейцарских палеонтологов Кристофа Цолликофераи Марсии С. Пешее де Леон, он был более близок к человеку, чем к шимпанзе.

В любом случае данное открытие означало, что наших предков заставило выпрямиться и встать на две ноги вовсе не стремление выжить посреди ровной, неуютной саванны. Была какая-то другая причина. Первые выводы не заставили себя ждать.

У древа человечества много корней

Возникновение прямохождения представляет собой, как и прежде, одну из главных загадок эволюции человека. Наши предки начали ходить на двух ногах задолго до того, как переселились в саванну. Они умели делать это, еще когда жили на деревьях. Высвободив руки, легче было собирать пищу для самок и добиваться их благосклонности. Ходить на двух ногах они начали вовсе «не от большого ума». Наоборот, их мозг стал увеличиваться в объеме лишь после того, как они изменили способ передвижения.

Многочисленные гипотезы призваны обосновать необычную манеру передвигаться, присущую гоминидам. Вот одна из последних гипотез. Ее предложил немецкий антрополог Карстен Нимиц. Когда 7 — 8 миллионов лет назад климат изменился и сроки сезонных засух удлинились, стало все труднее находить пищу. Предки человека все чаще пытались добыть ее в воде, а потому вставали на задние ноги. Останки древнейших гоминидов подкрепляют эту гипотезу. Все они жили на берегах рек и озер.

Становление человека происходило не в каком-то одном районе планеты, например, в Восточной Африке, а сразу в нескольких регионах. Вновь и вновь появлялись популяции приматов, передвигавшихся на двух ногах, — одни на территории Чада, другие в Восточной Африке, в районе Рифта, третьи… их останки, возможно, еще покоятся в земле, чтобы в очередной раз заставить нас переписать историю рода человеческого.

В процессе эволюции древние гоминиды осваивали прямохождение. Некоторые из этих самостоятельно развившихся видов вымерли, другие, в конце концов, привели к становлению «хомо сапиенс». По мере увеличения числа находок будет видно, как человек постепенно приспосабливался к новому способу передвижения, как он «экспериментировал». Подобная «экспериментальная фаза» предшествовала, например, появлению первых птиц и ящеров.

Новый вид не может появиться из старого путем некоего прямолинейного развития. Появлению нового вида всегда предшествует лихорадка эволюционной активности. Иными словами, возникает множество разновидностей, которые слегка, а потом уже и весьма значительно отличаются от прежнего вида. Многие из этих разновидностей продолжают сосуществовать и далее, постепенно все более отличаясь друг от друга, образуя новые виды и продолжая эволюционировать и дальше. И никто из них не «выше» и не «ниже» других, нет среди них ни «главного ствола», ни «боковых ветвей». Лишь мы пытаемся втиснуть множество разнородных фактов в прокрустово ложе схемы, выстроить несуществующие логические цепочки — но это особенность нашего сознания, а не эволюции человека.

Отсюда можно сделать такой вывод: у древа человечества много корней. Или можно прибегнуть к другому образу, столь понравившемуся ученым в последнее время: «Нельзя сконструировать генеалогическое древо человека — получатся все равно генеалогические джунгли». Обнаружено множество окаменелых останков различных гоминидов, но какое отношение они имели друг к другу — остается непонятным. Как иронизировал на страницах журнала «Знание — сила» российский антрополог Кирилл Ефремов: «Древовидная генеалогия — стереотип мифологического сознания. На нем “играют” те, кто говорят: “Первая женщина появилась в Африке 150 тысяч лет назад”. Пардон, а кто тогда жил 155 — и где-нибудь в Персии? А 157 — и в долине Меконга? А куда девать людей, которых было полно в Южной Европе последний миллион лет?… Похоже, к нам пожалует очередной “сенсационный предок”. А пока… мир его праху». Нам же остается лишь с сожалением вздыхать.

Еще лет десять назад у нас была такая логически стройная картина эволюции человека! «Представьте себе ствол, тянущийся из глубины миллионолетий и образованный стоящими на плечах друг у друга фигурами гоминидов, — писал на страницах того же журнала Рафаил Нудельман. — Ну вроде как в Библии: общий предок человека и обезьяны “роди” Австралопитека вида анаменсис, тот “роди” Австралопитека вида афаренсис, афаренсис путем мутации (эволюции) “роди” Гомо хабилиса, тот — Гомо эректуса, а уже этот, наконец, — Гомо сапиенса… Недаром говорится: генеалогическое древо». Теперь ничего подобного у нас нет. Мы поспешили объявить, что почти все открытия в антропологии уже сделаны.

Оказывается, ученым XXI предстоит проделать огромную работу по упорядочению наших представлений об эволюции человека.

Обезьян изгоняют из райского сада

Пока же вкратце повторим, что в свете новых открытий изменился взгляд на эволюцию человека. «Смышленые» обезьяны еще 7 миллионов лет назад начали вставать на задние конечности, чтобы достать плоды, висевшие высоко на деревьях. Одной рукой они крепко обхватывали какой-нибудь сук, чтобы не плюхнуться наземь. Однако наиболее ловкие обезьяны могли балансировать на своих двоих так же, как некоторые из нас умеют расхаживать на руках. Этот гимнастический трюк высвобождал им обе руки. Собирать урожай с деревьев стало еще легче. И еще легче — носить собранные плоды в руках. Их недогадливые или неловкие сородичи по-прежнему таскали сорванные плоды и подобранные тушки дохлых животных у себя во рту. Много им было не унести.

Некоторые ученые, описывая таким образом начало становления человечества, непременно вспоминают библейскую Еву — мифическую прародительницу людей. По традиции ее изображают срывающей плод с древа познания. С ее нечаянного поступка якобы началась история рода человеческого. Оказывается, с чего-то подобного — со вкусных плодов, росших высоко над головой, — началась и биологическая история людей. Смышленые обезьяны со временем покинули свой «райский сад»; поначалу они старались проводить побольше времени на полянах, а потом и вовсе двинулись в степь. Детенышей их самки все чаще носили на руках; так легче было не отстать от других членов стаи.

Естественный отбор довершил становление «особых обезьян». Самки предпочитали выбирать себе самцов, умевших подолгу ходить на двух ногах, а не тех, кто корячился на четвереньках.

Потомство бипедальных особей с детских лет перенимало их необычный навык, а со временем в организмах обезьян стали накапливаться анатомические изменения, определившие облик их будущих потомков. Например, у двуногих особей возросло кровяное давление; так компенсировалось действие силы тяжести на систему кровообращения. Передвигаясь на двух ногах, легче было совершать дальние переходы, маршируя под палящим солнцем через саванну — из одного леса в другой — или же вовсе скитаясь в степи. Длительное пребывание на солнцепеке не могло пройти незамеченным. В таких условиях легче выживали те особи, чей мозг лучше вентилировался. Обеспечивала вентиляцию сеть мелких кровеносных сосудов, по которым к мозгу притекало все больше крови, отводя от него избыток тепла. Чем разветвленнее и гуще была эта сеть, тем больших размеров мог достичь мозг; для этой особи снижалась угроза гибели от перегрева.

Увеличение объема мозга решительно изменило способности древних гоминидов; они становились все разумнее — тем более, что хождение на двух ногах, будучи процессом очень сложным, требовало напряженной работы мозга. Чем искуснее мозг управлял процессом прямохождения, тем быстрее обладатель этого мозга мог, например, умчаться от врагов. Он не семенил, не ковылял, спеша к спасительному деревцу; он мчался во всю прыть. А вот его бесталанный сородич с маленькой головенкой доставался хищнику на ужин.

Дальше — больше. Умная голова рукам покоя не давала. Около двух миллионов лет назад гоминиды стали изготавливать орудия труда и целенаправленно их применять. Самым же главным преимуществом «супермозга», отличившего нас от обезьян, явилась возможность необычайно развить свои речевые способности. На смену отдельным отрывистым звукам со временем пришла четкая, членораздельная речь. Способность обмениваться звуками укрепляла социальные отношения между древними людьми. Но это уже тема другого рассказа. Ясно одно: история становления человечества началась с того, что некая обезьяна, встав на задние конечности, посмотрела вверх и потянулась к вкусному плоду, росшему у нее над головой. Ее примеру последовали другие. Так, эволюция приматов пошла своим особенным путем; ее венчало появление человека — «венца творения». Пути гоминидов и человекообразных обезьян окончательно разошлись: одни гордо пошагали вперед на своих двоих, и весь земной шар был отныне открыт перед ними, изгнанными за своеволие из тропического рая, а другие… другие все так же боязливо держались своих родных кущ, и за минувшие миллионы лет ума в них особенно не прибавилось. Вот только когда началась эта история? Около полувека назад известный советский антрополог Михаил Нестурх рассуждал так: «Человеку современному — 35 тысяч лет. Неандертальцу — около 100 тысяч. Палеоантропу — около 200. Ну, еще там 200 — 300 тысяч на предшественников — и хватит». Теперь же и семь миллионов лет не срок, и Тумай — еще не начало пути…

4.4. ПЕРВЫЕ ЛЮДИ ЕВРОПЫ

Раскопки, проводившиеся в Испании в конце 1990-х — начале 2000-х годов, заставили нас по-новому взглянуть на историю заселения Европы человеком. Первые популяции Homo erectus, очевидно, достигали этой части света не только по суше, но и вплавь. Люди снаряжали морские экспедиции, отправляясь на поиски новых территорий, еще около миллиона лет назад.

Слоны вторгаются в Гибралтарский пролив

Быть может, Европа была открыта так… Ни каравелл под парусами, ни караванов, груженных провизией, ни прочих примет великого географического открытия. Лишь горстка темнокожих охотников прячется в прибрежных кустах. Короткими перебежками они приближаются к воде, предвкушая добычу. Но загнанные животные — несколько невысоких слонов, — потоптавшись на песчаном берегу, один за другим соскальзывают в воду. Охотники качают головами, размахивают копьями, а добыча, которой некуда было деваться, мерно покачиваясь в волнах, плывет. Массивные тулова слонов почти скрываются в воде; иногда волна, перекатываясь, захлестывает их, но они упрямо плывут вперед — туда, где у самого горизонта виднеется темная полоса берега. Со скал — когда-нибудь их назовут Гибралтаром — до зверей доносится запах спелых фруктов.

Люди, оставшиеся на этом берегу, наверняка видят, как несколько серых точек, немного вырастая, выкатываются из воды. Голодные люди, упустившие добычу, оборвавшие все плоды и ягоды в округе, завистливо озирают край, куда удалилось зверье. Кто-то сталкивает в воду ствол дерева, еще недавно росшего на краю обрыва, а потом подточенного, вырванного с корнем волнами. Ствол плывет. Взволнованный юноша прыгает в воду, настигая бревно. Держась за него, подгоняемый пенистыми валами, устремляется к дальнему берегу. За ним внимательно следят. Некоторые охотники не выдерживают, разбредаются по берегу, подкатывают другие стволы. Для большей устойчивости связывают их. Зовут женщин, детей. Спасения от голодной смерти ищут в волнах. Флотилия дикарей покидает Африку… Возможно, все было именно так 800 тысяч лет назад. «The elephants showed our ancestors the way!» Путь нашим предкам показали слоны — подобную идею отстаивает в последние годы Филип Тобайес. Эта идея навеяна результатами раскопок, которые ведутся в Испании.

На другом берегу моря — Африка, родина человечества. А здесь, близ Гибралтара, следы пребывания древнейших жителей Европы — тех, кто почти миллион лет назад совершил свой «исход из Африки».

От Иверии до Иберии: вся Европа в следах

«Что такое Европа? Да просто задворки громадного евразийского континента, и селиться-то там никто не хотел». Вот чем в глазах антропологов Европа была в ранний период своей истории. По крайней мере, так о ней думали еще недавно. Целый ряд находок, сделанных в западной части Евразии после 1988 года, вынудил ученых пересмотреть историю заселения гоминидами этого обширного региона.

В 1991 году в Дманиси, на территории Грузии, то есть в непосредственной близости от юго-восточной географической границы Европы, были найдены ископаемые останки человека возрастом 1,75 миллиона лет. Палеонтологи из Тбилисского университета во главе с Лео Габуния и немецким антропологом Герхардом Бозински обнаружили здесь нижнюю челюсть человека со всеми шестнадцатью зубами, а также орудия труда, несомненно обработанные человеком. Судя по строению челюсти, этот гоминид весьма напоминал африканского человека прямоходящего. Однако столь древняя находка опровергала привычную схему «исхода из Африки». Многие приняли это сообщение за газетную утку, и находка получила официальное признание лишь в 1995 году, после публикации сообщения о ней на страницах научно-популярного журнала «Nature».

В последующие десять лет группа исследователей из Америки, Испании и Швейцарии под руководством Давида Лордкипанидзе обнаружила в Дманиси окаменелые останки еще двух гоминидов, принадлежавших к виду Homo erectus. Их возраст также составляет 1,75 миллиона лет. По словам Давида Лордкипанидзе, «находки дают редкую возможность увидеть разнообразие типов примитивных людей, так как об индивидуальных особенностях наших предков ученым известно крайне мало». Последнее сообщение из Грузии интернетовские сайты принесли в августе 2005 года. «В Восточной Грузии обнаружен череп древнейшего в Европе человека. В настоящее время ведутся работы по его извлечению из грунта. Вместе с черепом грузинские археологи нашли кости животных и каменные орудия труда, например, отесанный камень, который первобытный человек использовал вместо ножа. Древнейшие примитивные каменные орудия очень похожи на те, что были обнаружены в Африке. В экспедиции в Дманиси принимают участие грузинские, французские, итальянские и американские палеонтологи».

На севере Испании, в местечке Атапуэрка, обнаружены останки гоминидов возрастом около 800 тысяч лет

Появление человека в Дманиси — в Иверии — не случайно. «В Евразии к югу от горных систем, таких как Алашаньский хребет, Гиндукуш и Кавказ, простиралась саванна, — отмечает Герхард Бозински, — как и на родине человечества в Африке. Судя по всему, 1 800 000 лет назад местность в окрестностях Дманиси тоже представляла собой саванну. По-видимому, в ту эпоху гоминиды во время своих миграций вообще не покидали теплой климатической зоны. Эта зона простиралась от Испании и Ближнего Востока до Индии, Индонезии и Южного Китая. К северу же от упомянутых горных систем — на территориях с негостеприимным, суровым климатом — человек мог поселиться, лишь овладев огнем. В Африке люди начали добывать огонь, по некоторым гипотезам, около 800 тысяч, а то и около миллиона лет назад, поэтому вряд ли древние гоминиды могли обосноваться в Европе раньше этого срока. Огонь был одним из величайших изобретений в истории человечества. Он не только защищал человека от самых опасных врагов — хищных кошачьих, но и помогал ему завоевать умеренную климатическую зону, а впоследствии изменил его образ питания — люди стали готовить пишу на огне. По всей видимости, древние жители Дманиси еще не умели добывать огонь, хотя есть и обратное мнение.

В местечке Орсе, на юго-западе древней Иберии, во время раскопок, начавшихся в 1988 году, были обнаружены каменные орудия труда возрастом около 1,2 — 1,4 миллиона лет (эта датировка вызывает споры), а также чешуйка черепа и коренной зуб, очевидно, принадлежавшие человеку.

Особенно любопытны находки, сделанные на севере Испании, в местечке Атапуэрка, близ Бургоса. В 1976 году испанский палеонтолог Тринидад Торрес обнаружил в одной из здешних пещер — в Гран-Долина — останки древнего человека. Однако систематические раскопки начались лишь летом 1994 года. В ближайшие три года обнаружились останки гоминидов, лежавшие в слое отложений возрастом 780 тысяч лет, — они были старше любых ископаемых останков человека, найденных на европейской земле.

Homo ergaster жил около 1,6 миллиона лет назад в Восточной Африке

В 1997 году журнал «Science» представил на своих страницах результаты исследований. Больше всего специалистов поразил череп ребенка, умершего в возрасте примерно 11 лет. Лицевая часть черепа — плоская (!), а не выпуклая — выглядела на удивление современно. Подобный ребенок ничем не выделялся бы на улицах современного Бургоса, даже несмотря на массивную челюсть и мощные надбровные дуги.

Испанские исследователи — Хосе Бермудес де Кастро, Хуан Луис Арсуага и Эудальд Карбонель — полагают, что в пещере Гран-Долина обнаружены останки нового вида человека — Homo antecessor («человек предшествующий»), предшественника всех европейцев. Для него характерна уникальная комбинация анатомических особенностей. Своим примитивным строением зубов и мощными надбровными дугами Homo antecessor очень напоминает другой вид гоминидов — Homo ergaster, который жил около 1,6 миллиона лет назад в Восточной Африке. С другой стороны, у нового вида человека — плоская лицевая часть черепа, вдавленные скулы и заметно выступающий нос. Этими чертами, а также строением нижней челюсти он заметно напоминает анатомически современного человека. Такое специфичное сочетание старых и новых признаков, по словам испанских исследователей, не встречается ни у одного известного нам гоминида.

Древнейшие следы присутствия гоминидов найдены также в Южной Франции (Ле-Валлоне, близ Ментоны) и Центральной Италии (Чепрано, между Римом и Неаполем). Их возраст — от 700 до 900 тысяч лет. В частности, в Чепрано обнаружена черепная крышка Homo erectus возрастом 800 — 900 тысяч лет.

Заговорить — и найти дорогу

Итак, находки, сделанные в Дманиси, вполне вписываются в традиционную картину расселения человека. Племена, покинувшие Африку, некоторое время кочевали по Ближнему Востоку (возраст каменных орудий в израильской Убейдии — 1,5 миллиона лет), а потом расселились по всей Азии. Несомненно, тем же маршрутом двигались и предки гоминидов, остановившихся в Дманиси. А как быть с первыми жителями Пиренейского полуострова? Они были потомками тех, кто миновал Ближний Восток, Анатолию, Балканский полуостров, долго кочевал вдоль побережья Средиземного моря, устремляясь на запад, вслед за заходящим солнцем? Или они пошли другим путем? И тогда Филип Тобайес предложил свою, вызывающую споры, схему расселения человека.

Традиционный «балканский маршрут» был отнюдь не единственным. В доисторическую эпоху у гоминидов было несколько возможностей переправиться из Африки в Европу: можно было пересечь Гибралтарский пролив или же с территории современного Туниса добраться до ближайших островов, лежащих напротив Африки — до Сицилии или Сардинии (а потом Корсики) и, наконец, Италии.

Палеоантрополог Филип Тобайес уверен, что еще 800 тысяч лет назад люди могли отправляться в морские плавания

Уже человек прямоходящий (Homo erectus), как и его африканский родич Homo ergaster (впрочем, само разграничение этих видов спорно), 800 тысяч лет назад (и,] может быть, даже 1,5 миллиона лет назад) мог преодолевать морские проливы шириной несколько километров, используя для этого подходящие плавучие средства.

Возможно, отважиться на морские авантюры предкам современного человека помогли… слоны. Люди наблюдали затем, как слоны и стегодонты (вымерший род слонообразных) переплывали с одного острова на другой, словно не испытывая страха перед пучиной. Доказательством тому — многочисленные останки слонов, найденные на различных островах. Попасть туда животные могли, как правило, только вплавь.

Наконец, — и это мнение Тобайеса вызвало наибольшие возражения, — можно предположить, что «хомо эректус» (или «хомо эргастер»), готовясь к плаванию, планировал свои действия, обсуждал их, то есть… говорил, высказывал свои мысли вслух, владел речью.

Плавать по морю людей научили слоны?

Традиционно считается, что лишь «хомо сапиенс» был наделен искусством речи. Все другие гоминиды могли издавать лишь нечленораздельные звуки. Если бы не авторитет Тобайеса, известного, например, по результатам блестящей археологической экспедиции в Стеркфонтейне (ЮАР), его идеи, возможно, были бы отвергнуты с порога. Но ученому уже доводилось едва ли не в одиночку отстаивать гипотезы, которые, в конце концов, находили подтверждение. Так, он еще в начале 1980-х годов предполагал, что древнейшие гоминиды населяли не только район Восточно-Африканского грабена — довольно быстро они расселились по всему континенту, где шло становление своих самобытных форм и разновидностей. Открытия конца 1990-х — начала 2000-х годов подтвердили правоту «вольнодумца». Может быть, нам придется со временем признать и речевые таланты за человеком прямоходящим?

Что касается гипотезы о «Homo erectus morechodus», тут Тобайес мог сослаться на ряд открытий, сделанных авторитетными учеными. Один из главных его аргументов — результаты археологических экспедиций на острове Флорес.

Начиная с 1977 года австралийский археолог Майкл Морвуд вел раскопки на этом острове. В конце 1990-х годов он обнаружил здесь каменные орудия труда. Возраст древнейших находок составил 840 тысяч лет.

Однако Флорес во все времена был отделен от суши глубоким проливом. Для крупных млекопитающих этот водный барьер был непреодолим. Можно назвать лишь два исключения: стегодонты и Homo erectus.

«Логично предположить, — говорит Морвуд, — что Homo erectus уже пользовался какими-либо плавучими средствами. Ведь выявлены параллели в развитии орудий труда, которыми пользовались на Яве и Флоресе. Очевидно, племена, населившие Флорес, по-прежнему поддерживали тесные отношения с населением континента (в ту пору Ява соединялась с Евразией, составляя юго-восточную оконечность континента. — А.В.)». А как еще можно было поддерживать отношения, не совершая регулярно поездки с одного берега на другой?

Морвуд также убежден в том, что Homo erectus мог разговаривать. «Без языка невозможно было детально спланировать плавание и подготовиться к нему». И если быть последовательным, то надо и за тогдашними обитателями Северной Африки признать право пересекать морские проливы на саморучно снаряженных плотах. В Юго-Восточной Азии универсальным материалом прямоходящих корабелов был бамбук, на берегу Африки, — наверное, древовидный можжевельник, пинии, кедры.

Морские кочевья гоминидов

Итак, моря и в глубокой древности не разделяли страны и племена, а соединяли их. «Мы должны, наконец, признать, какую огромную роль сыграла вода в развитии и распространении гоминидов», — говорит Филип Тобайес. Наши предки обычно собирали пищу по берегам морей, рек и озер, куда чаще обычного сходилось зверье. В поисках добычи люди привыкли заходить в воду, не боялись бултыхаться и плавать; здесь они научились передвигаться, оседлав плавучие стволы деревьев. Отсюда недалеко и до идеи скреплять несколько стволов кряду, чтобы можно было увереннее преодолевать большие расстояния.

И все же, стоит взглянуть на карту современной Европы, как вкрадывается недоверчивая улыбка. От Туниса до Сардинии — 175 километров. И этот путь люди проделали на небольшом плоту, не зная, куда приведет их игра волн? Кажется, наука, а вместе с ней и род человеческий, совсем потеряла почву под ногами. В эпоху плейстоцена периоды потепления чередовались с длительными периодами похолодания. Тогда Северную и Центральную Европу, словно Антарктиду, накрывали ледники. Их высота достигала 2,5 километра. В это время уровень Средиземного моря падал почти на 120 метров. Обширные шельфовые участки моря пересыхали. Острова Капри и Эльба становились частью Италии. Сардиния и Корсика соединялись сухопутным мостом. Их отделял от суши пролив шириной всего 25 километров. Расстояние между Европой и Африкой в районе Гибралтарского пролива уменьшалось до пяти-десяти километров.

Значительно ближе к Тунису оказывалась и Сардиния. В 2001 году итальянский палеоантрополог Сержио Гинесу обнаружил в пещере на севере Сардинии ископаемую человеческую кость. Ее возраст — не меньше 250 тысяч лет, то есть она попала сюда задолго до того, как в Европе появился анатомически современный человек. На этом же острове был найден скелет Mammuthus larmarmorae — африканского слона, жившего в среднем плейстоцене. Кстати, о слонах: нидерландский палеонтолог Пауль Сондаар, обследовав 17 средиземноморских островов, обнаружил, что на десяти из них в древности водились слоны и стегодонты. Очевидно, животные могли пересекать отдельные участки Средиземного моря вплавь. Возможно, сказанное относится и к человеку. Некоторые исследователи предполагают, что само присутствие слона на том или ином острове — словно маркер — свидетельствует, что когда-то сюда добрался и человек.

Где слон, там и человек. И в воображении историков, разгоряченных тайнами прошлого, возникает трогательная картина. Волны моря тихо стремятся вдаль. В их лазури серым пятном проступает широкая спина слона. Зверь медленно уплывает в открытое море. Он тянет хобот, указывая путь стайке людей, приютившихся на плоту. Спина слона обвязана веревкой, сплетенной из лыка. Другой ее конец прицеплен к плоту. Слон буксирует несколько стянутых вместе бревнышек на другой берег. Этакий водно-гужевой транспорт далекой древности.

«Мы знаем, что в Индии слоны чрезвычайно привязаны к своему погонщику. И тут я задаюсь вопросом, не сумел ли человек до некоторой степени приручить хоботных животных еще в плейстоцене?» — говорит Филип Тобайес. Вопросы, вопросы, на которые предстоит найти ответ ученым XXI века…

4.5. О ЧЕМ ДУМАЛОСЬ ЭРЕКТУСУ

Еще недавно ученые верили, что лишь представители нашего биологического вида — Homo sapiens — наделены интеллектом. Лишь с появлением нас, «людей разумных», возник такой феномен, как культура. Однако недавние археологические находки и новые датировки давно известных окаменелостей позволяют заключить, что еще наши предки — особи вида Homo erectus — выделялись блестящим умом и демонстрировали недюжинные способности.

В XXI веке археологи открывают особую человеческую культуру — культуру Homo erectus. Недаром такой интерес вызывают проводимые сейчас раскопки в немецком местечке Бильцингслебен, где археологи исследуют деревню, в которой люди жили почти 400 тысяч лет назад.

Лишь совершенное мимолетно?

Мы привыкли считать, что Homo sapiens тем и был разумен, что создал уникальную культуру и открыл в себе дар речи. Мы как будто забываем, что многие животные тоже пользуются звуками, выражая страх, боль или симпатию, хотя в их клохтании и урчании не распознать привычных нам фонем. Язык и культура — вот орудия, коими утвердился человек. Они мощнее рубил и дубинок. Иначе как объяснить, что из всех гоминидов уцелели лишь те, в ком сверкнула «искра Божия» — разум?

«Теория, гласящая, что творческое начало зародилось лишь у Homo sapiens, заслуживает того, чтобы ее признали исторической фальшивкой высшего пошиба, — пишет австралийский исследователь Роберт Г. Беднарик. — Основополагающие открытия в области техники совершил вовсе не тот вид человека, к которому мы принадлежим, то есть Homo sapiens, как неизменно утверждали большинство исследователей, а предшествовавший нам вид — Homo erectus. Именно ему мы и обязаны освоением Земли».

Именно человек прямоходящий впервые научился обходиться с огнем. Это событие мы вправе назвать эпохальным достижением человечества. Оно определило его дальнейшую судьбу. Горстка углей, тлевшая в углу пещеры, была таким же по своей значимости артефактом, как и несколько иероглифов, высеченных на камне. Огонь был человеку оберегом и проводником. Он защищал его от хищных кошачьих — самого опасного в ту пору врага для всех особей рода Homo. Его тепло помогло человеку продвинуться далеко на север и выбраться за пределы Африканского континента. Возможно, еще миллион лет назад жители Африки начали использовать огонь. На стоянках человека в Азии и Европе, обустроенных полмиллиона лет назад, находят следы древесных углей, а также обуглившиеся кости.

В пещере Аудиторум в Индии в 1992 году Роберт Г. Беднарик обнаружил наскальные гравировки, выполненные человеком полмиллиона лет назад: чашеобразное углубление диаметром около 5 сантиметров и меандр длиной около 16 сантиметров. В течение двенадцати лет проверялась их датировка, и лишь в 2004 году результаты были обнародованы. К этому времени в Индии, в пещере Дараки-Чаттан, индийский археолог Гирирай Кумар обнаружил скальную поверхность, на которой виднелось более 500 чашеобразных углублений! Полевые исследования этих артефактов, проводившиеся в 2003 — 2004 годах, пока не закончены. И, может быть, задолго до появления знаменитых пещерных галерей в Альтамире и Шове люди — Homo erectus — полюбили рисование? Возможно, холстом им служила их собственная кожа. Или они рисовали на песчанике, коре, древесине — в таком случае по прошествии десятков и сотен тысяч лет не осталось и следа ни от их картин, ни от самих материалов. Ничего — пыль на ветру, и все!

Само время обернулось против человека прямоходящего, притворно обличая его в невежестве и неумении. В удел археологам остались лишь каменные орудия, изготовленные им: ручные рубила, топоры, скребки. Поэтому ученые полагали, что люди данного вида умели обрабатывать только камень — материал грубый и неказистый, ничуть не похожий на те, что использовали, например, ремесленники неолита и более близких к нам эпох.

А чего же иного могли ожидать ученые? Ведь дерево, кость, кожа, кора, сухожилия животных, волокна, как и прочие органические материалы, бесследно гибнут уже по прошествии нескольких тысяч, а то и сотен лет. Поэтому древние культуры поневоле кажутся нам более примитивными, чем близкие к нам. Чем грубее культура, тем старше. Время изнашивает культуру, как человек — одежду. По грязному, засаленному клочку ткани трудно угадать, каким нарядным могло быть платье десять лет назад. Удаляясь в глубь времен, археологи имеют дело лишь с подобными неказистыми клочками и обманываются, принимая их… за высшее достижение той эпохи. Им ведома цена их находкам, но они не знают, что потеряли. Многое, многое безвозвратно гибнет. Лишь совершенное — мимолетно, лишь грубое и ничтожное — вечно.

Нравился ли застой питекантропам

Давно укоренилось мнение о том, что эпоха Homo erectus (1,8 миллиона лет назад — 200 тысяч лет назад) — это время невероятного застоя. Все эти полтора миллиона лет ущербный умом эректус, знай себе, высекал да высекал каменные рубила — тюк, тюк, тюк. Ни на что иное этот олигофрен эволюции не годился.

Однако именно он, этот плосколицый гоминид, почти два миллиона лет назад завоевал всю Африку и Евразию. Его останки можно встретить и в Кении, и в Англии, и на окраине Пекина. Голый, бессвязно бормочущий Homo erectus пустился в этот всемирный марафон, повинуясь лишь «животным инстинктам», пишет американский антрополог Иан Таттерсолл. Его сознание было «чем-то промежуточным между сознанием крупной обезьяны и современного человека».

Лишь анатомически современный человек разорвал путы животного начала и выбрался из тупика эволюции. Его появление в Европе около 40 тысяч лет назад сродни «Большому Взрыву». Он изобрел живопись и музыку, научился шить и строить хижины. Однако в последние годы привычная концепция пошатнулась. Вчера считалось: се — человек, мыслитель и творец; это же — прямоходящая образина или неандертальский мужлан, воплощенная, брутальная дикость. Сегодня археологи обнаруживают артефакты, которые в десять, двадцать, а то и тридцать раз старше прославленных пещерных галерей. Очевидно, искусство и культура зародились задолго до появления Homo sapiens!

В пещере Чжоукоудянь близ Пекина найдены останки человека прямоходящего, жившего здесь около полумиллиона лет назад

Еще 250 тысяч лет назад человек прямоходящий, — об этом свидетельствуют находки, сделанные в Алжире, — сооружал постройки, напоминавшие шалаши. Он же научился разводить огонь и, чего доброго, 800 тысяч лет назад придумал мастерить надувные матрасы, дабы «почивать на этих лаврах», подобающих гениальному изобретателю. А каких восхищенных слов заслуживает «навигация в эпоху плейстоцена»?! Homo erectus пересекали морские проливы, например, Гибралтарский пролив, либо на плотах, либо, как, например, считает немецкий археолог Мартин Кукенбург, «на связках тростника или надутых воздухом звериных шкурах». Эти «человекообезьяны» (питекантропы), как их недавно еще называли, знали толк в украшениях и магических ритуалах.

На месте стоянки Homo erectus в Сахаре (ее возраст — 200 тысяч лет) обнаружили бусинки из скорлупы страусиных яиц. Их диаметр составлял менее одного сантиметра. Кстати, бушмены Южной Африки до сих пор изготавливают подобные бусы, отбирая небольшие кусочки скорлупы и просверливая посреди них отверстия.

Возраст фигурки человека, вылепленной из глины, — ее обнаружили на юге Марокко, — составляет от 300 до 500 тысяч лет. На ее шее и ягодицах видны следы механической обработки. По мнению некоторых исследователей, это «древнейшее в мире произведение искусства».

Итак, мы недооценивали роль Homo erectus в мировой истории? Ученые-традиционалисты с этим по-прежнему не согласны. Они склонны объяснять все случайными совпадениями.

Огонь? — Попадание молнии. — Следы хижины? — Естественные контуры, образовавшиеся в гравии.

Однако в последние годы все громче звучат голоса приверженцев так называемой «долгой хронологии» — тех, кто считает, что искусство и техника, язык и подлинно человеческое мышление зародились задолго до появления Homo sapiens.

В Германии, в карьере Ноймарк-Норд, обнаружен каменный скребок со следами вещества, которое применяют при дублении кожи. Химический анализ показал, что возраст этого скребка — около 220 тысяч лет.

В немецком Кёнигсауэ найдена каменная пластина, прикрепленная к деревянной рукоятке с помощью «клея» — березовой смолы, которую можно получить лишь путем сухой дистилляции. Для этого толченую березовую кору подвергают частичному коксованию при температуре от 340 до 400 °С. Знание подобной технологии никак не вяжется с прежним образом «хомо эректуса». Он все больше и больше выглядит достойным соперником анатомически современного человека.

В мясном отделе истории

Особенно примечательны его достижения в двух главных промыслах гоминидов — в охоте и собирательстве.

Долгое время доминировала теория американского антрополога Льюиса Бинфорда, утверждавшего, что древние гоминиды были лишь «пожирателями падали», способными разве что поймать гусеницу, порыться палочкой, как обезьяна, в термитнике и полакомиться плодами и орехами. Разве могли они методично преследовать зверье, договариваться с товарищами о совместных действиях в разгар охоты или поражать добычу ударами, наносимыми издалека — «дистанционным оружием»? Бинфорд категорично отказывал Homo erectus в подобных талантах. В представлении ученых его школы первые покорители Земли были стаей грязных, неуклюжих зверей, голых обезьян, рыскавших по континентам в поисках недоеденной кем-то добычи.

Однако открытия последнего десятилетия показывают, что, если нам и угодно по-прежнему называть Homo erectus «животным», следует помнить, что это было умнейшее животное, умевшее перехитрить любого зверя, а затем копьем или ножом нанести ему смертельный удар. Сейчас с помощью микроскопа ученые могут, исследуя кость доисторического животного, определить, оставлены ли крохотные царапины на ней, например, зубами гиены или же орудиями первобытных людей. Подобные исследования показывают, что более миллиона лет назад наши далекие предки охотились на носорогов, слонов и бегемотов; они пользовались деревянными копьями и костяными пиками; они отваживались нападать даже на «царя зверей» _ льва, хотя подобная охота выглядела безумием и плохо вооруженный охотник, казалось бы, обрекал себя на смерть.

Постепенно из растительноядного существа, каким Homo erectus был по своей комплекции, он превратился в агрессивного хищника. После удачной охоты люди жадно поглощали мясо, поджаренное на огне, — доисторические бифштексы с кровью. По оценкам исследователей, желудок Homo erectus мог вмещать до пяти килограммов пищи. Насытившись, питекантропы отползали от костра и забирались в шалаши, чтобы спокойно переварить пищу. Siesta palaeolithica. Подобные пиры закатывали, например, в местечке Бильцингслебен, под Эрфуртом, 370 тысяч лет назад. Напоминают о них кости бобров, слонов и оленей, найденные здесь, на месте стоянки клана Homo erectus. Постепенно облик человека менялся. Коренные зубы становились меньше, кишечник короче, а вот мозг — благодаря богатой протеинами пище — все увеличивался. У гоминидов, населявших Бильцингслебен, его объем составлял уже около 1100 кубических сантиметров. Без длительного — в течение многих поколений — потребления мяса такой мозг не сформировался бы.

Гоминиды начали питаться мясом сравнительно давно. По некоторым предположениям, его употребляли в пищу даже австралопитеки, жившие в Южной Африке, около 1,8 миллиона лет назад. Свидетельствует об этом исследование, проведенное несколько лет назад археологами из ЮАР Люсиндой Бэкуэлл и Франческо д'Эррико. Они изготовили каменные орудия по образцу артефактов, найденных на палеолитических стоянках Суорткранс и Стеркфонтейн и попробовали выкапывать ими клубни. Ведь считалось, что орудия предназначены именно для этого. Ради любопытства ученые поковыряли этими орудиями и в термитнике. Уже после второй попытки на орудиях появились характерные царапины, которые, как показал анализ, проделанный под микроскопом, в точности напоминали царапины, сохранившиеся на оригинале. Значит, предположили ученые, Australopithecus robustus добывали себе в пищу также термитов. К подобному выводу пришли и другие ученые, проделавшие изотопный анализ ископаемых костей. Содержание изотопов углерода показало, что меню австралопитеков было богаче протеинами, чем считалось прежде, а значит, в него входили мясо животных или же насекомые и термиты.

В 2003 году американский антрополог Питер Унгар, исследовав зубы Homo rudolfensis с помощью специального программного обеспечения, убедился, что, по всей видимости, эти первые представители рода Homo, жившие 2,5 миллиона лет назад, не были чистыми вегетарианцами, а питались мясом, в то время как знаменитая Люси, судя по зубам, лишь размалывала ими зерна и разгрызала орехи. Впрочем, долгое время гоминиды питались в основном падалью. Тем, что оставят от своих трапез львы, леопарды, саблезубые тигры и гиены. Каменными молотками разбивали кости, чтобы добраться до костного мозга. Однако если бы гоминиды были жалкими, беспомощными падальщиками, то вряд ли бы они в обличье Homo erectus сумели покорить полмира, полагаясь лишь на милость других — более сильных, сытых хищников. Нет, «Исход из Африки» совершался огнем и мечом. Homo erectus рано начал охотиться на диких животных.

Так, на берегу Генисаретского озера в Израиле обнаружены груды костей бегемотов. Поверхность многих костей усеяна царапинами и надрезами, сделанными кремневыми ножами. Многие поколения Homo erectus охотились в здешних краях на бегемотов, убивали и разделывали этих животных, весивших не одну сотню килограммов. Даже антропологи поражены тем, что первыми жертвами первобытных охотников были именно исполины — бегемоты, носороги и слоны. История становления современного человечества начиналась с брутально-кровавых оргий. Пара десятков двуногих верзил, приблизившись к дремавшему зверю, бросались на него и кошмарно колотили, колошматили его, пока он, не успев подняться и разбросать обидчиков, не испускал дыхание.

Постепенно охотники совершенствовали свое ремесло. Затачивали колья, чтобы проколоть толстую шкуру зверя. Прикрепляли к ним кремневые пластины, чтобы повысить убойную силу. Древние люди стали ловкими доками в древнейшем искусстве человека — умении убивать любое живое существо. Во глубине глубин человеческой натуры до сих пор прячется дух прирожденного убийцы. Пройдет не одна сотня тысяч лет, пока эта хитроумная бестия, человек, не научится — De profundis clamavi — взывать к чему-то высшему из той бездны коварства и хитрости, в которой погряз он со времени оно.

Но перенесемся от брега вод, где Христос прельщал рыбаки, на крайний норд-вест, в доисторическую Европу. От расселившейся здесь популяции Homo erectus потребовалась новая стратегия выживания.

По тундре, по тундре Центральной Европы

Поражает умение Homo erectus приспосабливаться к самым разнообразным условиям проживания. Это позволило ему заселить большую часть планеты. Темнокожие жители тропиков притерпелись к северным краям. Группами по 20—30 человек они упорно шли вперед, штурмуя горные хребты и удивленно поглядывая на сполохи северного сияния, разукрасившие небо. Впрочем, когда Homo erectus впервые достиг Европы, климат здесь был сравнительно мягким. К северу от Альп росли самшит и кизил. В горах Гарца водились небольшие обезьяны. Под Гейдельбергом плескались гиппопотамы. Однако рай этот был обманчивым. Европа, как западня, заманивала людей, но неожиданно ее климат резко менялся. Вновь и вновь ледники надвигались на Европу с полюса, заставляя людей отступать. 450 тысяч лет назад Северная Европа, например, совсем обезлюдела. И все же около 400 тысяч лет назад гоминиды уже научились выживать в тундре.

Что же загнало людей в этот неуютный край — в Европу? Ревматизм и обморожения им были здесь обеспечены. Из растительной пищи можно было сыскать лишь дягиль и горец змеиный, да еще орехи, да еще крапиву. Людей привлекало другое. Мясо! Стада бизонов, северных оленей и гигантских оленей, а особенно степных слонов. Первобытные люди нещадно преследовали этих огромных животных, достигавших в высоту четырех с половиной метров. Долго оставалось загадкой, как люди ухитрялись убивать слонов, ведь толщина их шкуры составляла почти два сантиметра. Такой «панцирь» не пробить обычным копьем.

Лишь недавние находки показали, что люди орудовали длинными пиками, чрезвычайно остро затачивая их тонкие концы. Шкуру слона прокалывали, словно шилом, целясь прямо в сердце животного. По-видимому, кланы Homo erectus охотились на слонов примерно так же, как еще сто лет назад добывали слонов пигмеи: обмазывались их испражнениями, чтобы животные подпустили людей поближе, потом какой-нибудь смельчак подползал к зверю и, размахнувшись пикой, изо всей силы вонзал ее в грудь, нанося смертельный удар. Истекая кровью, исполин пытался скрыться. Охотники бежали за ним. Другим уязвимым местом были глаза. Археологи встречают черепа слонов со следами ударов, нанесенных в область глаз. Часто подобные удары были неточны, но охотники не отступали; окружив жертву, они били ее, преследовали, травили до смерти. Из мяса забирали лучшее. Уносили слонину на ребрышках, а лопатки и кости таза бросали на месте. После удачной охоты оказывалось так много мяса, что грех было не стать гурманом. В поисках крупных зверей приходилось порой уходить километров на пятьдесят, а то и больше от места стоянки. Взвалив на себя куски туши, охотники осторожно пробирались по неуютной местности. В любую минуту они готовы были сразиться с гиенами или волками, привлеченными запахам свежего, сочащегося кровью мяса.

В унылом северном краю — Европе Ultima — требовалось проявить недюжинную смекалку, чтобы выжить. Огонь высекали огнивом; от непогоды укрывались в шалашах; в холод носили одежду из шкур. В обиход вошли сосуды из коры деревьев. Все эти изобретения появились задолго до «Большого Взрыва» — торжества культуры, принесенной в Европу 40 тысяч лет назад «человеком разумным». По мнению немецкого археолога Дитриха Маниа, — он руководит раскопками в Бильцингслебене, — «холодный климат был мощнейшим стимулом, способствовавшим формированию интеллектуальных способностей человека».

Еще недавно многие специалисты по древнейшей истории считали становление Homo sapiens счастливой случайностью — результатом генетической мутации, которой могло и не быть. ДНК любого вида животных вновь и вновь частично изменяется, мутирует. Отдельные мутации оказываются выгодными для вида в целом и закрепляются в потомстве. Человек — не исключение. За последние 2,5 миллиона лет, по оценкам некоторых антропологов, сформировалось до девяти видов гоминидов. Современный человек постепенно вытеснял своих собратьев, потому что, занимая ту же биологическую нишу, лучше остальных соображал. Человек взял интеллектом над ними.

Однако в последнее время антропологи все сдержаннее относятся к этой «чересчур биологичной» модели. Поколения первобытных людей не ждали, сложа руки, «благословенной мутации» — этого вмешательства Случайности в нашу судьбу, вмешательства сродни Божественному. Нет, все эти люди постоянно приспосабливались к условиям жизни, развивали свою материальную культуру, обретали все новые способности, создавали свою особую — с большой буквы — Культуру. Как метко выразился знаменитый австралийский археолог Гордон Чайлд: «Человек сам сотворил себя».

Пока сторонники той и другой теории ведут ожесточенные споры, важнейший бастион «традиционалистов» — цифра «40 тысяч лет», время резкого переворота в образе жизни человечества, постепенно тускнеет. Появляется все больше фактов, доказывающих, что и 50, и 100, и 200, и 300 тысяч лет назад у людей было достаточно ума, чтобы изобретать и творить что-то новое — чересчур сложное для животного, вполне естественное для человека.

Кони шли под копье

В местечке Шёнинген, в Нижней Саксонии, обнаружены два десятка конских черепов возрастом 400 тысяч лет. Лошади были убиты хитрым способом. На них напали люди, вооруженные сосновыми копьями. Здесь было найдено 8 копий, семь из которых длиной два с половиной метра и одно укороченное, длиной всего 1,82 метра, — возможно, им была вооружена женщина. Их возраст — 400 тысяч лет. Уже тогда центр тяжести копий лежал в передней трети древка, как у современных копий. Особенно любопытна техника обработки этих орудий. Судя по всему, каменные пластины были приклеены к древкам с помощью древесной смолы. Последующие эксперименты показали, что по своим аэродинамическим свойствам копья были чрезвычайно эффективны. Дальность броска точно такой же модели соснового копья достигла 64 метров. Этими искусными орудиями человек прямоходящий сражал крупных животных: мамонтов, зубров, пещерных медведей, лошадей.

Табун лошадей пришел к озеру на водопой. В этот момент охотники выскочили из прибрежных зарослей навстречу животным и стали бросать в них копья, стремясь поразить самые уязвимые места: шею и грудь. Почти два десятка коней были сражены. Острыми как бритва каменными клинками охотники разделали добычу. Сердце, легкие, печень, вероятно, пожирали сырыми. Не оставили без внимания и содержимое желудка — травяную смесь, своего рода первобытную «квашеную капусту». Насытившись, стали разделывать лежавшие перед ними туши — вырезать окорока. Археологи обратили внимание, что поблизости были разведены костры. По-видимому, мясо животных немедленно коптили на огне, чтобы лучше его сохранить. Обуглившийся кол был, очевидно, вертелом, на который насаживали куски мяса. По словам исследователей, «тут явно поработали профессионалы».

В гостях у нелюдей, в Бильцингслебене

Под Эрфуртом, в Бильцингслебене, сейчас ведутся раскопки доисторической деревни возрастом 370 тысяч лет. «Памятник культуры мирового ранга», — так отозвался об этой находке немецкий археолог Ханс-Юрген Мюллер-Бек, автор монографии «Каменный век». В этой деревне жило племя Homo erectus. Местность выглядела идиллически. Рядом с небольшим водопадом, на крутом берегу озера, стояли три круглые хижины. Вероятно, их стены были сплетены из ивовых прутьев и покрыты шкурами и сухой травой. В такой хижине могло уместиться не более шести человек. Перед этими «вигвамами», прямо под открытым небом, располагался производственный цех: стояли кварцитовые блоки и «рабочие столы» из звериных лопаток. На них жители деревни вытачивали кинжалы и кирки из оленьих рогов. Ребра слонов осторожно расщепляли вдоль продольной оси — получалась пара кривых сабель. Всего на месте раскопок в лагере в Бильцингслебене было найдено 18 тысяч различных орудий, изготовленных из рогов животных. Возможно, здесь же дубили кожу.

По мнению некоторых антропологов, жители Европы научились дубить кожу еще полмиллиона лет назад. Необработанные шкуры быстро деревенеют; кроме того, на свежие шкуры животных, привлеченные их запахом, слетаются мошки и мухи со всей округи. Первым дубильным веществом была, наверное, моча. Обработка одежды мочой никого не коробила. Люди эпохи палеолита привыкли к самым отвратительным запахам. Их обоняние было не прошибить ничем. В этой сказочной деревушке посреди цветущего леса вечно стоял невообразимый смрад — какофония из запахов пота, гнили и нечистот, обычная повседневная ароматерапия человекозверей, живших почти 400 тысяч лет назад. В деревне никто не следил за порядком. Отходы производства и нечистоты валялись повсюду. Между ними лишь выгораживали узкие тропки. По вечерам два десятка людей, населявших деревню, собирались у костра. Они жили в полной изоляции. По оценкам ученых, в ту пору всю планету населяло не более 600 тысяч людей, затерянных на просторах Африки, Азии и Европы, преследуемых болезнями, хищниками и холодом.

Люди эпохи палеолита жили поистине в диких, нечеловеческих условиях. Многие женщины гибли при родах, поскольку у них был узкий таз, а дети появлялись на свет с непропорционально большой головой. Первый год жизни малыши были совершенно беспомощными. Закутав ребенка в шкуру, матери носили их на спине. Их выживание всецело зависело от здоровья, опыта и расторопности их матерей. В пять-семь лет дети вели себя уже как маленькие взрослые и даже ходили со взрослыми на охоту. Группы охотников, чтобы выжить, постоянно рыскали по окрестностям. Часто приходили на «слоновьи кладбища» — сюда отправлялись умирать состарившиеся исполины. Здесь можно было запастись бивнями, шкурами и сухожилиями погибших животных, чтобы использовать их для различных поделок. Ареал охотничьих угодий составлял в поперечнике около сотни километров.

Судя по останкам животных, найденным в Бильцингслебене, местные охотники чаще всего нападали на носорогов. 27 процентов найденных здесь костей принадлежат этим двухтонным исполинам. Как предполагают историки, сперва охотники оттесняли детеныша носорога к обрыву, а потом, когда мать в слепом бешенстве бежала на них, каким-то образом справлялись и с ней. Любили нападать также на древних бобров, весивших до полуцентнера. Настигнуть бобра было легко. Он нередко выбирался на берег, чтобы набрать сучьев для своей запруды. Один удар дубинки решал все. Вообще же охота была делом нешуточным.

Часто приходилось возвращаться домой не только с кусками туши, но и с тяжело ранеными товарищами. Их с переломанными руками и ногами, с пробитой головой несли на носилках, наспех сооруженных из ребер крупного животного. Возможно, дома им пытались чем-то смазывать раны, их лечили чаем, настоянным на травах. И все-таки, несмотря на опасности, люди охотились на крупных животных. Тот же носорог, если выбросить все ненужное, это тонна мяса. Убить носорога зимой, когда мясо может долго храниться, значит, много дней питаться своими запасами. Вообще после любой удачной охоты на стоянке лагеря появлялись горы вяленого, копченого, мороженого мяса. Подобная тактика позволяла гоминидам, как говорят антропологи, «выиграть время».

У праздных людей было время подумать, пораскинуть мозгами. На досуге, в покое, рождались духовная и материальная культура, искусство и религия. Так было, к примеру, у Homo sapiens.

«Люди каменного века любили отдохнуть, расслабиться, — пишет Ханс-Юрген Мюллер-Бек. — На досуге они философствовали, молились, смеялись, наблюдали звездное небо, рассказывали разные истории, изрядно приукрашивая их. Мужчины размышляли о том, как усовершенствовать оружие, придумывали орнаменты, которыми покрывали оружие. Женщины шили одежду из шкур. На мой взгляд, культура родилась от избытка свободного времени. Не будь его, не было бы и культуры».

Но, может быть, нечто подобное было уже у Homo erectus? Уже полмиллиона лет назад люди, населявшие окрестности английского местечка Боксгроув, изготавливали ручные рубила в форме миндалины. Подобная форма не имела никакого функционального назначения. Возможно, предполагает британский археолог Марк Роберте, молодые люди пытались завоевать внимание девушек необычными — красивыми, на их взгляд, — орудиями. Разумеется, это не более чем фантазия. Однако преодолеть пропасть, отделяющую нас от той далекой эпохи, вряд ли можно, не прибегай мы к «полету фантазии».

Веруя во Владыку Медведя

Вот, например, археологи измерили очертания древних хижин, подсчитали, сколько людей могло уместиться на такой площади. Но кто были эти люди? Какова была семейная жизнь Homo erectus? Была ли у них семья в нашем традиционном понимании этого слова, то есть жили ли вместе мать, отец и дети? И существовал ли тогда запрет на инцест? Кого выбирали себе в жены члены этого малочисленного клана? Ведь популяция гоминидов была крайне невелика. Порой, чтобы найти себе пару, надо было уйти за сотни километров от родного дома. А что дальше? Как уговорить будущую избранницу переселиться «за тридевять земель, в тридесятое царство»? Некоторые антропологи полагают, что в ту пору кланы Homo erectus иногда выходили на охоту за женами, нападали на какой-нибудь незащищенный лагерь и похищали оттуда самок.

Зато мы знаем, на чем спали избранницы. В Бильцингслебене археологи нашли достаточно много костей медвежьих лап и черепов — но только лап и черепов. Очевидно, убив медведя, охотники забирали его шкуру (вместе с указанными частями). На таких шкурах и почивали. Туловище же медведя оставляли гнить в лесу. С медицинской точки зрения, это было правильно. Мясо такого всеядного животного, как медведь, часто бывает заражено трихинами. Если человек каменного века ел наспех прожаренную медвежатину, то вскоре его настигал гнев «хозяина леса» — он заболевал трихинеллезом, чах на глазах, непонятно почему. Или, наоборот, слишком понятно: потому что отведал мясо «хозяина леса». Так возникали табу. Так возник доисторический «медвежий культ», — возможно, одна из древнейших религий человечества, зародившаяся, может быть, даже не у неандертальского человека, а у человека прямоходящего.

Во всяком случае, в Бильцингслебене археологи обнаружили «площадь для проведения ритуальных церемоний». Овальная площадь, словно вымощенная чем-то. На одном ее конце высится каменная глыба, весящая 80 килограммов. Ее притащили за четверть километра отсюда. Другая глыба обрамлена рогами бизонов. В выбоинах камней археологи обнаружили крохотные кусочки костной ткани. Рядом лежали шесть размозженных фрагментов человеческих черепов. Что это? Алтарь, где жители деревни совершали странный обряд почитания предков? Размалывали головы умерших, чтобы полакомиться их мозгами? В таком случае, Homo erectus следует назвать творцами первой в мире религии. Ведь почитание умерших является составной частью любой мировой религии.

Впрочем, подобная гипотеза оспаривается многими историками. И все же неоспоримо одно: сотни тысяч лет назад, задолго до появления человека разумного, нашу планету уже населял вид человека, щедро наделенный умом и смекалкой, изготавливавший самые разнообразные, весьма изощренные орудия труда и предметы обихода, привыкший к сложной социальной жизни. Этого человека звали Homo erectus. И именно он был одним из самых жестоких хищников своего времени.

Вот так и в нашей груди по сей день уживаются две души — духовное начало и звериное начало, душа Творца и Злодея. За сотни тысяч лет человек истребил немало видов животных. В минувшем столетии он оказался как никогда близок к истреблению самого себя. Что ж, каждому виду на нашей планете отмерен свой биологический срок. Иллюстрирует эту истину и судьба Homo erectus. Его популяция постепенно исчезла, а ареал ее обитания заселил анатомически современный человек.

4.6. «ХОББИТЫ» С ОСТРОВА ФЛОРЕС

Осенью 2004 года мир узнал о неожиданном открытии. Оказывается, на индонезийском острове Флорес еще 13 тысяч лет назад жил неизвестный вид человека, напоминавший скорее австралопитека, чем «хомо сапиенса». А местные жители до сих пор верят, что где-то в глубине острова еще бродят маленькие «лесные люди».

Остров Флорес, лежащий между Явой и Тимором, — один из тех райских уголков, которыми богата Индонезия. Коралловые рифы, сказочные пляжи, густые тропические леса и величественные вулканы — вот характерные пейзажи острова. Сенсационная находка, о которой было объявлено в конце октября 2004 года (значение ее, впрочем, по-прежнему оспаривается), превратила этот туристический рай в «сокровищницу антропологии» — важное доказательство того, что эволюция человека протекала отнюдь не по «Божьему промыслу».

Оказывается, в определенных условиях предки «хомо сапиенса» могли скорее деградировать, выродиться, как это и случилось с популяцией людей, проживавших сотни тысяч лет на острове Флорес. Эта метаморфоза заставляет нас переосмыслить саму эволюцию человека. Мы подсознательно привыкли, вопреки всяким резонам, предполагать, что у эволюции непременно была цель. Миллиарды лет эволюции пестовали на генеалогическом древе один-единственный плод — «венец творения», имя которому Homo sapiens.

Увы, все это иллюзии. «Венец творения» — не избранник Бога по имени Природа, нет. Он — такой же скромный субъект, сотворяемый природой и подчиняющийся всем ее законам, как любая ящерица или хомяк. Если бы — волею судеб — вся популяция гоминидов в доисторические времена расселилась на каких-нибудь мелких островах, то, очевидно, их потомство со временем превратилось бы из потенциальных мыслителей в безмозглых коротышек. Итак, наши предки могли упустить шанс стать «разумными существами», как можем упустить его и мы, уничтожив себя в братоубийственных войнах и экологических катаклизмах.

Кто знает, тогда, быть может, прошло бы еще 50 — 100миллионов лет, прежде чем на Земле появился бы новый разумный биологический вид. И были бы эти «избранники Божьи», ну, например, потомками… современных «умных ворон». Это открытие, отмечает Фридеман Шренк, еще раз убеждает нас в том, что «люди — всего лишь животные».

Но вернемся на Флорес. Сегодня на этот сравнительно небольшой остров (его протяженность — 360 километров, а ширина колеблется от 12 до 60 километров) легко попасть на самолете или пароме. Сотни тысяч лет назад плавание на Флорес было намного рискованнее. Попасть же туда посуху было нельзя — в эпоху плейстоцена Флорес не соединялся с сушей. По этой причине здесь не встретить ни тигров, ни орангутанов, зато и поныне водится комодский варан. Эти ящерицы трехметровой длины населяли Флорес еще в те незапамятные времена, когда сюда добрались первые гоминиды, принадлежавшие к виду Homo erectus.

Возраст простейших каменных орудий, обнаруженных на Флоресе австралийскими археологами в 1998 году вперемешку с костями древних слонов, составляет около 840 тысяч лет. Датировку орудий оправдывал возраст окружавшего их белого вулканического туфа. Правда, человеческих останков здесь не найдено, тем не менее антропологи уверенно признают, что эти орудия принадлежали представителям вида Homo erectus, которые неведомо как, на свой страх и риск, преодолели пролив, отделявший Флорес от суши.

Древние Синдбады попали в затерянный мир. На острове жили вараны, крокодилы, змеи, лягушки, птицы, гигантские крысы, летучие мыши и гигантские черепахи — все они приплыли, прилетели или случайно достигли острова, приютившись на пригнанных волнами бревнах.

Homo morechodus erectus

Более восьмисот тысяч лет назад люди уже заселили крупнейший из Зондских островов — Яву. Однако даже когда уровень моря в период плейстоценовых оледенений опускался до рекордно низкой отметки, люди не могли добраться до Флоре -са посуху. Чтобы попасть туда, Homo erectus должен был преодолеть пролив шириной 19 километров. На чем же он переплыл его? Ведь до сих пор считалось, что люди отважились на морские плавания лишь около ста тысяч лет назад, когда стали продвигаться в сторону Австралии. Что если древние люди пересекли этот пролив на простеньком плоту?

В декабре 1998 года Роберт Г. Беднарик и пятеро его помощников затеяли отважный эксперимент. Они отправились с берегов острова Тимор в плавание на плоту «Нале Таш». В переводе с индонезийского его название означало: «Вернутся немногие», или, — если прибегнуть к пространному его толкованию, — «Многие уходят в море, чтобы рыбачить, но с уловом вернутся немногие». Изготавливая этот плот, ученые пользовались лишь каменными орудиями труда, типичными для палеолита. На постройку пошли стволы бамбука. Их связывали, обматывая листьями пальм или стеблями лиан, разрезанными вдоль оси. Парусом служили сплетенные вместе листья пандануса, достигающие четырех метров в длину. Общая длина самого плота равнялась 19 метрам, а вес — 2,8 тонны. Основу плота составили восемь бревен, на которых в три слоя разложили стволы бамбука. Соорудили и хижину, в которой можно было бы укрыться от непогоды. Плот шел вперед под парусом или на веслах. Таким способом участники экспедиции решили доказать, что еще в глубокой древности люди могли добираться на подобных плотах из Индонезии в Австралию. Эта авантюра, казалось, была обречена на провал. Налетевший шторм безжалостно разметал веревки, сплетенные из растительных волокон, коими крепились шестиметровые мачты. И все же отважным практикам удалось снова привязать мачту лианами. Через тринадцать дней, преодолев 900 километров, плот достиг острова Мелвилл, лежавшего у берегов Австралии. Эксперимент показал, что уже Homo erectus, пользуясь подручными ему материалами и средствами, мог заселить многочисленные острова Индийского океана, в том числе Флорес.

Беднарик убежден, что ученые недооценивают человека прямоходящего. Его знаний и сметки достало бы для строительства плотов, а умения издавать членораздельные звуки — для объяснения с соплеменниками. Майкл Морвуд, руководитель раскопок на острове Флорес, также предполагает, что представители Homo erectus могли общаться между собой с помощью звуковых сигналов — некоего подобия речи. Не владей они речью, считает ученый, они никогда не договорились бы построить плот, на котором пустились в плавание в открытом море. Способности Homo erectus гораздо выше, чем признавалось учеными до сих пор. Культура и речь — это его открытия, лишь присвоенные нами — наследниками, посчитавшими себя разумнее предков.

Сотни тысяч лет эволюции не прошли даром. Человек прямоходящий научился говорить, строить, планировать, изобретать, завещав эти таланты нам, изрядно их приумножившим, а затем и объявившим себя «единственными и неповторимыми». Нет, разум начинается далеко за пределами, отведенными «хомо сапиенсу». Не в нас первых сверкнула «искра Божия», и не нам возглашать на страницах исторических опусов, что «среди дикости и мрака, в окружении уродливых полулюдей-полузверей, появились совсем иные существа — статные, красивые, умные. Постепенно они заселили нашу планету. Так пришло время Homo sapiens».

Нет, история человеческой культуры вовсе не начинается в гротах Ляско или Альтамиры. Для Беднарика символом культуры, зародившейся в человеческом обществе, стала фигура безвестного мореплавателя, сумевшего 850 тысяч лет назад покорить пролив шириной 19 километров. Прежде люди были подобны животным, «что ни сеют, ни жнут, ни собирают в житницу». Отныне каждое их открытие все дальше уводило их по ту сторону Природы — в тот искусственный мир, в котором мы, как в коконе, пребываем с первого нашего вздоха. Города Homo Sapiens зиждутся на фундаменте, который заложил презренный, оклеветанный пращур — Homo erectus. Мы все вышли из его талантов, как классическая русская литература — из гоголевской «Шинели». «Думающий, разумный человек появился гораздо раньше, чем Homo Sapiens, — отмечает адвокат отсутствующего истца Роберт Беднарик. — Мы утверждаем это, вспоминая первых мореплавателей, отважно пускавшихся в дальний путь».

Бремя повелителя острова

От той популяции Homo erectus, что расселилась на острове Флорес в глубокой древности, и ведет свое происхождение «человек флоресский», Homo floresiensis — или, как его метко назвали ученые, «хоббит». Ведь это — карликовый вид человека!

Эволюция в небольших, строго ограниченных популяциях, — а где еще встретишь изолированные группки особей, как не на островах? — протекает совершенно иначе, чем на материках, где состав популяции может в любой момент измениться. Над островами же — давно замечено биологами — словно тяготеет проклятие. Из поколения в поколение обитатели островов деградируют, мельчают или, наоборот, вырастают до непомерных размеров. Прежде всего это касается крупных млекопитающих. Объясняется эта странная эволюция, с одной стороны, отсутствием врагов у здешних обитателей, а ведь враги — главная сила принудительного естественного отбора, который выкашивает всех, кто не подпадает под средние нормы, кто выделяется из стаи, выбивается из ряда. С другой стороны, эта эволюция объясняется некоторой скудостью рациона. Чем животное мельче, тем меньше пищи ему надо, тем легче ему выжить. Карлики торжествуют и доминируют.

Обитатели островов, видоизменяясь, поразительно приспосабливаются к местным условиям, занимая любую пригодную для проживания нишу — и соответственно меняясь. Так возникают карликовые пони и гигантские вараны или, — возьмем, к примеру, Мадагаскар, — самые крохотные в мире лягушки и гигантские лемуры. Так было и в доисторическую эпоху. Например, высота слонов, населявших некогда Мальту, Кипр или Сицилию, не достигала метра. Так было и с гоминидами, затерянными на острове Флорес.

Подобный феномен — постепенная миниатюризация особей, живущих изолированно (эндемичных особей), часто встречается в животном мире, но никогда еще не наблюдался у человека. Это открытие лишний раз доказывает, что гоминиды подчиняются тем же биологическим законам, что и другие виды животных, что при определенных условиях они тоже могут приспосабливаться к окружающей среде.

До сих пор принято было считать, что по мере эволюции человека его мозг становился все больше, туловище — все длиннее, а продолжительность жизни все увеличивалась. Оказывается, все могло быть и по-другому. Жители острова Флорес развивались совсем в другом направлении. Из поколений в поколения они становились все меньше, их мозги «усохли» до размеров грейпфрута, а фигура в буквальном смысле слова теперь отвечала шутливому определению «метр с кепкой».

Восемьдесят тысяч лет под сводом пещеры!

Находки однозначно свидетельствуют, что мы, люди, еще 13 тысяч лет назад владели Землей вместе со своими собратьями — представителями совершенно другого вида человека: карликовыми гоминидами метрового роста, выглядевшими так, как выглядели гоминиды примерно 1,5 — 4 миллиона лет назад.

Раскопки в пещере Лиан-Буа на острове Флорес принесли много интересного

Встреча с этими «живыми ископаемыми» с острова Флорес была поистине неожиданной. С тех пор как голландский исследователь Эжен Дюбуа в 1891 году открыл яванского человека, в Юго-Восточной Азии не было сделано ни одного равного по значимости открытия.

В сентябре 2003 года австралийские ученые обнаружили в известняковой пещере Лиан-Буа в западной части Флореса, под шестиметровым слоем земли, хорошо сохранившийся череп, фрагменты ног и рук, а также ребра и кости таза (результаты раскопок были обнародованы лишь год спустя). Предположительно это были останки женщины ростом 100 сантиметров, массой от 16 до 29 килограммов и таким же объемом мозга, как у шимпанзе. По сообщению журнала «В мире науки», строение таза свидетельствовало, что эта карлица передвигалась на двух ногах, а стертые зубы выдавали ее зрелый возраст, хотя она была ростом с ребенка. Ученые отметили реликтовые черты в строении ее тела: например, широкий таз и длинную шейку бедра. А вот мелкие зубы, узкий нос, общая форма мозговой части черепа и толщина ее костей напоминали строение тела анатомически современного человека.

В том же году австралийские ученые отыскали останки еще одного или двух карликовых существ (ученые не пришли к единому мнению об их числе), а в полевой сезон 2004 года — еще от 5 до 7 особей, получивших название Homo floresiensis.

Так жили «хоббиты» с острова Флорес

В Лиан-Буа эти гоминиды (судя по находкам) жили, по крайней мере, на протяжении 80 тысяч лет. Возраст древнейших останков человека, найденных на Флоресе — 95 тысяч лет. Наверняка популяции подобных гоминидов можно было встретить и в других «медвежьих углах» Юго-восточной Азии, например, на островах Ломбок, Тимор и Сулавеси, однако работы там пока не ведутся. Кстати, индонезийские археологи начали проводить раскопки в Лиан-Буа еще в 1970-е годы, но из-за нехватки средств вынуждены были прервать их, исследовав лишь верхние пласты земли.

Но вернемся в нашу пещеру. Все ее обитатели были маленького роста, с небольшим объемом головного мозга (около 380 кубических сантиметров), со скошенным подбородком и характерным для ранних австралопитеков основанием черепа и строением коренных зубов нижней челюсти. С другой стороны, толстый свод черепа, относительно плоское лицо и небольшие коренные зубы очень напоминают «человека прямоходящего».

«Эти скелеты выглядят сенсационно, — отмечает один из участников раскопок, археолог Питер Браун из университета Новой Англии в Австралии, — ведь прежде предполагалось, что гоминиды подобного роста с подобным размером мозга вымерли три миллиона лет назад».

Очевидно, эти пропорции тела были «приобретены» гоминидами, вынужденными жить на острове Флорес в условиях изоляции. Здесь они были защищены от врагов. Люди мельчали на острове Флорес, как на других островах мельчали тигры, слоны и лягушки.

Судя по археологическим находкам, обитатели острова Флорес мастерски изготавливали каменные орудия труда — пластины, резцы, скребла, топоры и даже наконечники копий, которые, похоже, насаживались на деревянные палки. Эти орудия очень напоминают те самые орудия труда, которыми пользовался Homo sapiens. Это тем более поразительно, что объем головного мозга «хоббитов» раза в три меньше, чем у нас. По этому признаку «хоббиты» располагаются рядом с австралопитеками и Homo habilis. Однако те мастерили более примитивные орудия труда, нежели Homo sapiens и Homo floresiensis (впрочем, основную массу артефактов, найденных в пещере Лиан-Буа, составляют простые отщепы, отколотые от вулканической породы или кусков кремния — такими пользовались еще австралопитеки).

Руководил раскопками на острове Флорес австралийский ученый Майкл Морвуд

Могли ли эти сложные орудия остаться от первых представителей Homo sapiens, заселивших остров? Пожалуй, что нет. Возраст древнейших из найденных орудий — 90 тысяч лет, в то время как анатомически современный человек появился в Юго-Восточной Азии, самое раннее, 50 — 60 тысяч лет назад: например, не позднее 43 тысяч лет назад он поселился на Борнео. (Ричард Клейн, впрочем, предположил, что найденные орудия случайно попали в более древний слой отложений и что их изготовили люди современного типа, заселившие пещеру после исчезновения «флоресского человека».)

Вот еще что любопытно. На протяжении почти 25 тысяч лет люди и «хоббиты» были соседями (до сих пор был известен лишь один подобный случай — европейские неандертальцы), хотя, если быть совсем точным, то следы появления современного человека на острове Флорес датируются пока лишь X тысячелетием до нашей эры,

«Все говорит за то, что каменные предметы возрастом более 12 тысяч лет, найденные в Лиан-Буа, изготовлены Homo floresiensis», — полагает Майкл Морвуд. По его словам, самые важные аспекты открытия таковы:

— судя по особенностям строения скелета, Homo floresiensis ближе не «человеку яванскому» — одной из древнейших форм Homo erectus, — а гоминидам, населявшим грузинский Дманиси 1,8 миллиона лет назад;

— карлики вида Homo floresiensis вымерли сравнительно недавно, около 12 тысяч лет назад, то есть на протяжении нескольких десятков тысячелетий они существовали рядом с анатомически современными людьми и, возможно, общались с ними;

— удивляет сложное поведение гоминидов, наделенных таким крохотным мозгом: они сообща охотились, добывали огонь, изготавливали сложные каменные орудия. Это лишь подчеркивает всю сложность нейрональной структуры головного мозга».

Между пигмеями и микроцефалами

«Это — одно из главных открытий в палеоантропологии за последние полвека», — так прокомментировал случившееся Роберт Фоули. Находки на острове Флорес пополняют галерею человеческих предков таким персонажем, «о котором мы и не догадывались», говорит Кристофер Стрингер.

Сразу возник вопрос, а правомочны ли мы причислять этих карликов к новому виду человека? Может быть, речь идет об «азиатских пигмеях»? Исследователи исключают саму эту возможность. Во-первых, пигмеи (их рост колеблется от 1,40 до 1,50 метра) почти в полтора раза выше «хоббитов». Во-вторых, мозг пигмеев лишь немного уступает в объеме мозгу европейцев, зато почти в три раза крупнее, чем мозг жителей острова Флорес. Кроме того, массивная черепная коробка последних характерна именно для ранних форм человека.

Это же подчеркивает и Питер Браун: «Для пигмеев характерны крупный головной мозг и маленькое тело — результаты замедленного развития в период полового созревания, когда мозг человека уже достигает своих окончательных размеров. А людям с генетическими заболеваниями, обусловливающими чрезмерно малые размеры тела и головного мозга, свойствен целый ряд черт, отсутствующих у “хоббита”. Кроме того, такие больные редко достигают зрелого возраста. С другой стороны, обнаруживается ряд архаичных особенностей, которые никогда не отмечались у больных с аномально маленьким телом».

Британский антрополог Кристофер Стрингер демонстрирует череп Homo floresiensis, найденный в 2004 году (посредине). Слева лежит череп Homo erectus, а справа — Homo sapiens

«Находка, сделанная на острове Флорес, загадочна. Мозг подобной величины не вписывается в наши привычные представления», — подчеркивает немецкий биолог Герхард Рот. У современного человека нижняя граница объема мозга составляет 800 кубических сантиметров. Если мозг окажется меньше, это приведет к резкому ослаблению умственных способностей человека. Почему этого не произошло с древними жителями Флореса? Неясно. Герхард Рот предполагает, что нейроны в их головном мозге были расположены крайне плотно.

До 2004 года считалось, что в процессе эволюции человека его головной мозг лишь увеличивался в объеме. Так, у ардипитеков и австралопитеков, живших от 6 до 4 миллионов лет назад, объем мозга составлял около 500 кубических сантиметров. У человека прямоходящего он увеличился почти до 1200 кубических сантиметров. Объем мозга современного человека составляет, как правило, от 1300 до 1450 кубических сантиметров; в редких случаях он колеблется от 1000 до 1300 и от 1450 до 1800 кубических сантиметров.

Впрочем, расхожая сентенция «Чем больше размер головного мозга, тем выше интеллект» не всегда верна. Иначе бы слоны (их мозг как-никак весит пять килограммов) были намного умнее человека. Можно лишь сказать, что у более массивных животных головной мозг содержит гораздо больше нейронов, поскольку управлять громадным телом труднее, чем крохотным.

В 1897 году Эжен Дюбуа обнаружил, что у млекопитающих размеры головного мозга возрастают медленнее, нежели масса тела. С помощью выведенной им формулы можно было определять ожидаемую величину мозга для животных любой комплекции.

Однако приматы — обезьяны, человекообразные обезьяны и особенно гоминиды — не очень-то вписывались в эту формулу. Их головной мозг был массивнее, чем того следовало ожидать. В 1970-е годы американский исследователь Харри Дж. Джерисон предложил использовать так называемый коэффициент энцефализации EQ. Он характеризует избыточную массу мозга, имеющуюся у млекопитающего, то есть ту часть его массы, которая не нужна ему для борьбы за выживание, а значит, может использоваться для каких-то других целей, — например, для размышления, решения различных проблем и т.п.

Так, у анатомически современного человека показатель энцефализации достигает семи, то есть его головной мозг оказывается в 7 раз больше, чем следовало ожидать. В этом отношении Homo sapiens превосходит все другие виды животных. У шимпанзе данный показатель равен двум, у Homo erectus колеблется от 3,3 до 4,4. Говорить о массе тела Homo floresiensis можно лишь весьма приблизительно. В зависимости от называемых цифр величина EQ составляет от 2,5 до 4,6, а значит «хоббиты» не уступали по уровню интеллекта «человеку прямоходящему». Почему бы им не изготавливать качественные орудия труда?

Впрочем, высоким интеллектом «хоббиты» вряд ли отличались. Расчеты показывают, что мозг человека нельзя уменьшить даже на треть так, чтобы уровень интеллекта не изменился. Как свидетельствуют исследования микроцефалов (людей с аномально маленьким мозгом), для них характерна замедленная реакция; их речь развита посредственно, эти люди могут составлять лишь простые фразы. Очевидно, умственные способности «хоббитов» также были ограниченными.

«Конечно, человек с острова Флорес мог сносно жить и с таким небольшим мозгом. Однако вряд ли он был умнее шимпанзе», — скептично замечает немецкий приматолог Вольфганг Майер. Правда, Морвуд и Браун убеждены в обратном. Они

приписывают творениям рук этих «хоббитов» искусные, изощренные орудия труда, найденные там же, на острове Флорес. «Они настолько хорошо изготовлены, что скорее напоминают орудия Homo sapiens, чем Homo erectus», — говорит немецкий палеоантрополог Мириам Ноэль Хайдле.

На земле оранг-пендека

Пока ученые не знают точно, когда и при каких обстоятельствах вымерли Homo floresiensis. Может быть, их истребили племена анатомически современных людей? Может быть, те, выжигая леса для занятий земледелием, лишали карликов средств к пропитанию?

Но чаще всего причиной гибели называют мощное извержение вулкана, покрывшее остров Флорес 12 тысяч лет назад толстым слоем пепла. Климат, флора и фауна острова Флорес резко изменились после извержения. Тогда вымерли населявшие остров карликовые родственники слонов — стегодонты. И с ними ушли в небытие «хоббиты», охотившиеся на слонов (в основном их детенышей) и поджаривавшие их мясо на костре.

«Хоббиты» разделили судьбу многих видов гоминидов. Ведь из этого многочисленного семейства дожил до наших дней лишь один вид — современный человек, Homo sapiens. Останки современных людей встречаются как раз над слоем пепла, под которым погребены и «хоббиты», и карликовые слоны.

А может быть, «хоббиты» живы до сих пор? Ходят на двух ногах, длинными руками разгребают ветки в лесной чаще. Зовут их — говорит местный люд — оранг-пендеками…

Если доверять преданиям, бытующим среди местных жителей, то странные «лесные карлики» до недавних пор жили в глухих районах Восточной Азии. Деревенские жители острова рассказывают, что еще полтора века назад в здешних краях водились маленькие (ростом не более метра) волосатые люди, воровавшие еду. Их так и стали дразнить: «ebu gogos», «бабушки, что все съедят». Их бесчинства терпели до тех пор, пока однажды карлики не стащили ребенка и не съели его. «Возможно даже, что Homo floresiensis до сих пор живут в отдаленных лесных районах острова Флорес», — говорит австралийский антрополог Берт Роберте, проводивший в октябре 2004 года опрос жителей местных деревень.

Кроме того, в последние годы на острове Суматра зоологи несколько раз мельком видели какое-то волосатое животное ростом около 1,2 метра; оно напоминало обезьяну, но назвать ее вид ученые затруднились. Еще в колониальные времена, в XIX — XX веках, приходили сообщения, что на Суматре водятся странные «двуногие обезьяны». Местные жители давно говорят об «оранг-пендеках», «маленьких людях». Некоторые зоологи полагают, что в отдаленных лесах Суматры еще скрывается пара сотен «оранг-пендеков». Однако никому так и не удалось поймать это легендарное существо.

В 1995 — 1997 годах члены экспедиции под руководством британского эколога Дебби Мартир не менее пяти раз сталкивались с существами, походившими по описанию на оранг-пендека. Его характерные крики они слышали полтора десятка раз в различных местах. Конечно, по рассказам местных жителей, оранг-пендек выглядит помесью гиббона и орангутана, но ходит-то он всегда на двух ногах!

Приматолог Дэвид Чиверс из Кембриджского университета подчеркивает: «В свете новых открытий нам нужно как можно точнее исследовать подлинную природу оранг-пендека. Многие полагают, что речь идет о неизвестном виде обезьян. Но учитывая, что это — двуногие существа, сохраняющие вертикальную осанку, а также памятуя об открытии, сделанном на острове Флорес, нельзя исключать и возможность того, что это — человек!»

По словам британского антрополога Роберта Крушински, «нам нужно и впрямь задуматься о том, что где-то на островах Юго-Восточной Азии мог сохраниться какой-либо древний вид гоминидов, который мы давно считали вымершим».

4.7. В РОДНЕ БЕЗ НЕАНДЕРТАЛЬЦА?

Еще несколько десятилетий назад неандертальцы считались тупиковой ветвью развития гоминидов — грубыми мужланами, не способными к развитию. На дворе — 2006 год, и на страницах серьезных научно-популярных журналов можно прочитать о том, что анатомически современные люди были лишь «учениками неандертальцев», они переняли культуру древнейшего населения Европы подобно тому, как в недавнем прошлом дикари перенимали культуру цивилизованных народов. Конечно, это лишь гипотеза, поддерживаемая немногими учеными. Но, несомненно, что сейчас мы заново открываем человека. Неандертальского человека.

Карикатура в поисках образца

Кого-кого? Homo neanderthalensis? Лицо со скошенным вниз подбородком, покатый лоб, выступающие надбровные дуги… Жалкая, уродливая карикатура человека, в унылом молчании бродившая среди европейских долин и в горах Ближнего Востока, — таким рисовали неандертальца несколько поколений ученых. Таким он запечатлелся в нашем сознании, воплотив в себе все грубое и невежественное, выносимое нами за пределы понятия «культура».

«Классический» неандерталец жил 120 000 — 30 000 лет назад, преимущественно в ледниковую эпоху. В среднем он выглядел мельче европейца наших дней. Зато его скелет был массивнее скелета анатомически современного человека, поэтому и мускулатура у неандертальца (например, на плечах и шее) сильнее бросалась в глаза. Нижние конечности были короче, чем у Homo sapiens. Объем черепа достигал 1300—1700 кубических сантиметров. По всей видимости, неандерталец очень хорошо видел и слышал.

Его отношения с «человеком разумным» до сих пор являют загадку. Можно ли их назвать прямыми родственниками? Или их отношения укладываются в схему «палач и жертва», где неблаговидная роль отведена Homo Sapiens, истребившему «жалких нелюдей»?

Неандертальцы возвращаются после удачной охоты. Сцена из британского научно-популярного фильма

Теперь мы знаем, что неандертальцы заботились о раненых и больных

Известие, пришедшее в 1988 году из Израиля, стало сенсацией: на Ближнем Востоке в течение 50 — 60 тысяч лет неандертальцы и современные Homo sapiens проживали по соседству друг с другом (быть может, даже вперемежку?). Полсотни тысяч лет мирного сосуществования? Как-то не вяжется с приговором «истребил»! Ведь история доказывает, что отсталая в социальном и культурном плане популяция не может в течение столь длительного времени соседствовать с превосходящей ее популяцией.

В защиту «жалкой карикатуры» говорили многочисленные недавние находки. Нет, неандерталец — нечто иное, нежели тупиковая ветвь рода человеческого. Что же нового мы узнали о нем за последние годы?

Неандертальцы умели охотиться и строить жилища не хуже анатомически современных людей. К минусам можно отнести, пожалуй, более грубую отделку каменных орудий неандертальца — например, ручных рубил или скребков.

Тридцать четыре тысячи лет назад в местечке Арси-сюр-Кюр к юго-востоку от Осера (Франция) жили неандертальцы, наделенные чувством изящного. Они украшали себя кольцами из слоновой кости, носили ожерелья из зубов и костей животных. Пока антропологам непонятно, кто именно изготавливал эти безделушки: то ли щеголи-неандертальцы переняли навыки ремесла у своих соседей, анатомически современных людей, то ли торговали с ними, приобретая себе полюбившуюся бижутерию.

Неандертальцы заботились о больных и стариках. Это доказывает скелет мужчины, найденный в пещере Шанидар в Северном Ираке. Этот мужчина страдал от ряда тяжелых недугов.

Очевидно, из-за бельма он был слеп на левый глаз; его мучили паралич плеча, артроз суставов ног и коленей; правая рука была повреждена, а потом ампутирована по локоть кем-то из соплеменников. Но вопреки этим страшным — для каменного века — болезням он сумел прожить до сорока лет. Он бы непременно умер, не помогай ему его сородичи. Во время кочевий они брали калеку с собой, кормили его, ухаживали за ним, хотя он был для них обузой.

Не вызывает сомнений, что неандертальцы были первыми среди гоминидов, кто регулярно погребал своих умерших, соблюдая при этом определенные церемонии.

Захоронение, найденное в пещере Шанидар, доказывает, что у неандертальцев были свои религиозные верования. Людей, погребенных здесь, осыпали живыми цветами: лилиями, розами и гвоздиками. Оставшиеся в живых заботились о том, чтобы покойники, перенесясь «в мир иной», чувствовали себя хорошо. По этим хлопотам видно, что мысль о бессмертии осеняла не только нас, «разумных и современных».

В 1938 году в пещере Тешик-Таш (Узбекистан) советский археолог А.П. Окладников обнаружил скелет мальчика-неандертальца 10 — 12 лет. Вокруг него в виде ограды были выстланы кости и рога козла. Несомненно, это было сделано в знак уважения к покойному.

Возможно, определенные ритуалы зародились у неандертальцев очень давно. Так, в Германии, в кратере потухшего вулкана в Восточном Эйфеле, обнаружены массивные фрагменты свода человеческого черепа возрастом от 160 до 130 тысяч лет, а также три каменных орудия. По оценке французской исследовательницы Сильваны Кондеми, это — свод черепа мужчины, умершего в преклонном возрасте, то есть в возрасте от 30 до 45 лет. На теменной кости видны несколько надрезов, свидетельствующих, что соплеменники что-то проделывали с черепом. Все места надлома костей тщательно скруглены. Зато орудия, лежавшие рядом, — кремневое скребло, кварцевая пластина и кварцитовый нуклеус, — совсем не затуплены; их края по-прежнему остры, словно их только что доставили из древней мастерской. Очевидно, их положили сюда намеренно. По предположению немецкого археолога Вилфрида Розендаля, череп принадлежал неандертальцу, пользовавшемуся большим авторитетом. После его кончины череп извлекли, чтобы использовать в каких-то культовых церемониях. Позднее кости перезахоронили, положив рядом орудия труда, — подобные «вторичные захоронения» практикуют и некоторые племена, поныне живущие в каменном веке.

Любопытна находка, сделанная в пещере Бриникель во французских Пиренеях. В 1993 году Франсуа Рузо и Мишель Сулье обнаружили почти в четырех сотнях метров от входа в пещеру просторный «зал» длиной 30 и шириной 25 метров. Посреди него возвышались два искусственных кольцевых вала; они достигали полуметровой высоты и были возведены из выломанных кем-то сталактитов. В поперечнике эти валы составляли соответственно 2 и 5—6 метров. В северной части большого вала (здесь форма круга была выдержана неточно) нашли обгоревшую медвежью кость. Возраст ее составлял 47 600 лет. Очевидно, эти валы возвели неандертальцы. Но для чего? Возможно, они… поклонялись здесь пещерному медведю. Есть и другие находки, свидетельствующие, что древнейшие жители Европы почитали медведя.

Так, в 1987 году в Холодной пещере, на западе Румынии, археологи обнаружили коридор протяженностью 90 метров, где лежали черепа пещерных медведей. Некоторые из них — их возраст достигал 80 тысяч лет — были явно положены сюда человеком. Неандертальским человеком! Особое внимание археологи обратили на четыре черепа, лежавших посредине коридора. Они были выложены в виде креста (!) — темя к темени, — указуя во все стороны света. «Северный череп» был единственным, что лежал нёбом вверх. По словам румынского археолога Кристиана Лашку, эта находка свидетельствует о существовании у неандертальцев «медвежьего культа». Пока это предположение спорно. Ясно одно, у неандертальцев были свои ритуалы, традиции, верования. Все это нам еще предстоит открыть. Кстати, пещеры с «коллекциями» медвежьих костей встречаются и в других частях Европы — от Испании до черноморского и каспийского побережий Кавказа (некоторые ученые полагают, впрочем, что это были не «пещерные храмы» неандертальцев, а кладовые, где они хранили запасы мяса).

Если же у неандертальцев и были свои верования, то, возможно, они передавали их… изустно. Да, они вполне могли разговаривать друг с другом (эта гипотеза вызывает возражения у некоторых ученых). Американские антропологи сравнили размеры «гипоглоссального канала», имеющегося в черепе современного человека, с размером аналогичных каналов в черепах наших доисторических предков, а также человекообразных обезьян. По этому каналу — отверстию, напоминающему трубку, — к основанию черепа подходит нерв, сообщающий в головной мозг о любых движениях языка. Ученые установили, что у неандертальцев размеры гипоглоссального канала были примерно таковы, как и у современных людей. А вот у обезьян величина этого отверстия существенно меньше, как и у австралопитеков. От размера гипоглоссального канала зависит способность живого существа к членораздельной речи. Следовательно, неандертальцы были этой способностью наделены — прежде ученые категорично отказывали им в этом. Не умей они разговаривать, они вряд ли сумели бы организовывать охоту на крупных зверей. Правда, голосовой аппарат неандертальцев был устроен несколько иначе, чем у нас с вами. Поэтому некоторые наши звуки они не в силах были произнести.

Чему учили офени

Первые сомнения в доктрине вековой давности, трактовавшей неандертальцев как тупиковую ветвь в истории человечества, зародились после 1951 года, когда в местечке Шательперрон во Франции были обнаружены странные орудия труда, напоминавшие одновременно и орудия анатомически современного человека и продукцию неандертальца. Потребовались несколько десятилетий, многочисленные новые находки, чтобы признать факт: неандертальцы пользовались орудиями труда и украшениями, подобными тем, что изготавливали «хомо сапиенс». Оставалось лишь гадать, почему. Как неандертальцы усвоили вроде бы совершенно чуждые им приемы?

Люди шательперронской культуры населяли юго-запад современной Франции

Итак, в Шательперроне еще полвека назад были обнаружены следы культуры неандертальцев, опровергавшие привычные представления о ней. С тех пор во Франции и Северной Испании были обнаружены свыше сотни подобных памятников. Найденные в них орудия труда отчасти напоминают продукцию традиционной для неандертальского человека кремневой индустрии мустье, — но только отчасти. Многое в них похоже на продукцию верхнего палеолита, то есть творение рук современного человека. Возраст этой гибридной — шательперронской — культуры: 38 000 — 30 000 лет.

Гибрид соединяет несходное, смешивает несопоставимое.

Люди культуры мустье (она зародилась 125 тысяч лет назад) откалывали отщепы от крупных кусков кремня — нуклеусов — и на отщепах — небольших кусочках кремня с острыми кромками — делали себе орудия.

Анатомически современные люди, появившиеся в Европе, усовершенствовали технику обработки камня. Экономя материал, заготавливали продолговатые, узкие пластины; использовали, наряду с кремнем, также разные виды кости, в том числе слоновью кость, и рога животных; изготавливали специализированные инструменты, например, сверла с длинными остриями, с помощью которых можно было высверливать глубокие отверстия.

Резкое разграничение двух древнейших индустрии было лишь на руку археологам. Попадался им отщеп, значит, здесь жили неандертальцы. Длинная узкая пластина — люди ориньякской культуры (анатомически современные люди) или более поздней популяции.

А вот шательперронская культура заставила задуматься. Здесь соединялось несходное, смешивалось несопоставимое.

«Быть может, современный человек не сразу научился так ловко обрабатывать кремень, и мы отыскали одну из тех мастерских, в которых шло становление подлинно человеческих приемов, — мы нашли «лабораторию мастерства» Homo sapiens, где пытливо исследовались и усваивались новейшие технологии», — такую гипотезу предложили почти полвека назад французские археологи Андре и Арлетт Леруа-Гуран, проводившие в 1949 — 1963 годах раскопки на севере Бургундии, в Гротт-дю-Ренн, близ городка Арси-сюр-Кюр. Здесь они нашли орудия труда шательперронской культуры и украшения из костей и зубов зверей с высверленными в каждом отверстиями. Возраст находок — 34 тысячи лет. Впору было задаться вопросом: «Неандертальцы носили ожерелья?» Однако археологи нашли успокоительный ответ. Они уверенно расселили в загадочном гроте анатомически современных людей. За неандертальцами — этими грубыми, косматыми «Исавами» — никто не хотел признавать тогда право на первородство. «Первооткрыватели — не они», — таков был общий хор голосов.

В пещерах под Арси-сюр-Кюр, несомненно, жили неандертальцы

Однако в том же слое раскопок лежали фрагмент типично неандертальского черепа и зубы неандертальца. «Ну и что? Одна находка — еще не находка», — благоприобретенная привычка «не замечать слона» не подвела и на этот раз. Находку не заметили. Ради единичного казуса никто не хотел пересматривать основополагающую теорию эволюции человека. Она устояла. На несколько лет.

В Западной Франции, в местечке Сен-Сезар, в 1979 году археолог Франсуа Левек обнаружил скелет неандертальца возрастом 36 тысяч лет. Рядом с ним лежали украшения из просверленных раковин. С этого времени представление о неандертальце — как грубом «недочеловеке» — уходит в прошлое. Еще недавно аксиоматично считалось: «Люди верхнего палеолита, несомненно, мыслили неизмеримо лучше, чем неандертальцы». Теперь аксиома стала складываться из фактов. Новых фактов. Упомянутых выше фактов.

Разумеется, шательперронская культура — это культура неандертальцев. Она родилась не внезапно. Уже сто тысяч лет назад начинают встречаться кремневые орудия, выглядящие весьма современно, а также орудия, изготовленные из кости. В пещере близ Блоберена найдены костяные наконечники копий возрастом 60 тысяч лет. Наконец, 38 тысяч лет назад по неизвестным пока причинам культура неандертальцев начала бурно развиваться. Что же произошло тогда? Выдвигается несколько гипотез.

Неандертальцы многое переняли у людей ориньякской культуры, расселившихся тогда во Франции. Они имитировали увиденные украшения и орудия труда. Для этого не надо было даже общаться с пришлыми чужаками. Если неандертальцы набредали на брошенную стоянку Homo sapiens, то из любопытства могли поживиться найденными вещами, а потом копировали их. По мнению немецкого археолога Ральфа Шмица, люди из Шательперрона, возможно, были лишь ловкими имитаторами.

На протяжении многих тысячелетий орудия неандертальцев оставались грубыми и неказистыми (верхняя часть рисунка). Около 38 тысяч лет назад неандертальцы, населявшие Францию, внезапно научились изготавливать узкие кремневые пластины и украшения

С другой стороны, в Западной и Юго-Западной Франции не найдено скелетов анатомически современного человека возрастом старше 33 тысяч лет. Однако необычные орудия труда и украшения появляются здесь на пять тысяч лет (!) раньше. Применительно к знакомым нам реалиям: могли ли шумеры подражать новым технологиям, появившимся в США? Так родилась другая гипотеза.

Возможно, люди ориньякской культуры отправлялись за сотни километров торговать с неандертальцами. Офени каменного века сбывали острые пластины и ожерелья. В недавнем прошлом бледнолицые торговцы уходили в глухие леса и прерии, чтобы всучить индейцам бусы и стальные ножи. Тридцать восемь тысяч лет назад у кочевых собирателей и охотников времени было в избытке. Им не нужно было заниматься «проклятым трудом» — возделывать поля и пасти скот. Почему бы им не пуститься в дальний путь ради торгового профита? Доказательств нет никаких, возражений — тоже.

Еще одна гипотеза: временами в Шательперроне жили прибившиеся к племени чужаки — люди ориньякской культуры. Они научили хозяев новым технологическим приемам, а те… те совершили «экономическое чудо». Вот так японцы веками жили почти в полной изоляции от современного мира, а потом переняли новые технологии у европейского Homo technicus и совершили свое экономическое чудо.

Впрочем, многие ученые категорически отметают последнюю гипотезу. «Неандертальцы и анатомически современные люди, — говорят они, — хорошо сознавали, что они — совершенно разные. Они держались обособленными группами и не устраивали посиделок по вечерам у костра “ради мультикультурного обмена опытом”».

Длинные филигранные орудия людей ориньякской культуры разительно отличались от ранних неандертальских орудий

Тридцать пять тысяч лет назад этнографическая карта Европы являла собой чрезвычайно пеструю мозаику. Подобное не повторится уже никогда. В одних районах Европы проживали анатомически современные люди, в других — охотились и собирали пищу гоминиды, принадлежавшие к совершенному иному виду, Homo neanderthalensis. Там процветала ориньякская культура; там — неандертальская. Те и другие племена старались держаться особняком, разве что иногда обменивались товарами с «чужими» или грабили их, может быть, даже похищали девушек из того или другого племени, но никогда не жили с «чужими» в дружном соседстве. Друг для друга они были «страшными образинами», племенами «уродцев». Ведь одно лишь описание внешних черт неандертальца — «ходил он, сутулясь, а бегал, слегка пригнувшись к земле; кисти рук казались лапообразными; особенности черепа: низкий, покатый, как бы «убегающий» назад лоб, сильно выступающие вперед надбровные дуги, сливающиеся в сплошной надглазный валик; верхняя челюсть сильно выдается вперед; подбородочного выступа нет» (А. П. Окладников) — действует на нас отталкивающе. Кто бы спорил, что и неандертальцы не морщились, видя перед собой вроде бы таких же, как и они, существ, но с иными пропорциями тела и особенно различных частей головы — с пропорциями, которых не бывает у нормального человека (неандертальского).

Французский антрополог Жан-Жак Юблен

Наконец, еще одна гипотеза. Может быть, самая вероятная. Неандертальцы из Шательперрона сами были достаточно изобретательными людьми, чтобы придумать новую технику обработки кремневых нуклеусов, или научиться просверливать отверстия в костях и зубах животных, чтобы украшать этими предметами себя. «В то время отдельные племена неандертальцев и анатомически современных людей жили практически в полной изоляции, — подчеркивает немецкий археолог Андреас Пастоорс, сотрудник Неандертальского музея. — Я думаю, что неандертальцы из Шательперрона вовсе не общались с анатомически современными людьми, а лишь так или иначе пробовали улучшить технологические приемы, унаследованные ими от предков».

Тогда, спрашивается, кто же у кого учился? Может быть, кочевые племена «хомо сапиенс», добравшись подобно гуннам до Центральной Европы, научились у ее жителей необычным приемам обработки кремня и кости. А их потомки… они и не сомневались, что все лучшее на свете придумано людьми. Вот только некоторые из археологов готовы на свой страх и риск, опираясь на результаты последних открытий, подкорректировать эту фразу.

Здесь следовало бы — от имени большинства ученых и тем паче широкой публики — поставить жирный знак вопроса. А вместо постскриптума еще раз процитировать человека пристрастного, Андреаса Пастоорса: «Чего доброго, анатомически современные люди, переселившись в Европу, попали на все готовенькое, то бишь всего лишь принялись развивать идеи и приемы, усвоенные ими у неандертальцев из Шательперрона».

Или другого исследователя той эпохи, французского антрополога Жана-Жака Юблена: «Кто знает, если неандертальцы могли говорить, что рассказывали они, пленники или гости, у костров своим более удачливым соперникам? И что от этого осталось в верованиях или мифах нынешних народов Земли?»

А может быть, мы и есть прямые потомки неандертальцев? Их кровинушки, унаследовавшие и развившие их культуру? С появлением генетического анализа не могла не зародиться идея проверить, чьи мы, собственно говоря, предки. Уж не неандертальцев, часом ли?

Наш дядя жил в Неандертале?

В 1998 году в Португалии, в долине Лапедо, американский антрополог Эрик Тринкаус обнаружил останки ребенка, который вроде бы сочетал в себе черты неандертальца и анатомически современного человека (его возраст — 24 500 лет!). Фрагменты его черепа — височная кость и нижняя челюсть — напоминали череп анатомически современного человека, а кости ног были такими же укороченными, как у неандертальца. Однако три года спустя журнал «Nature» опубликовал результаты тщательного компьютерного анализа, который проделали Кристоф Цолликофер и Марсия С. Понсе де Леон. Они однозначно свидетельствовали, что малыш был отпрыском вида Homo sapiens.

Так выглядит череп «ребенка из долины Лапедо». Еще несколько лет назад его считали помесью неандертальца и анатомически современного человека

Впрочем, в 2002 году на юго-западе Румынии была найдена кость с пятью коренными зубами, вновь пробудившая давние споры. Исследователи из Вашингтонского университета (Сент-Луис) во главе с Эриком Тринкаусом определили ее возраст: 34 — 36 тысяч лет. На первый взгляд кость однозначно принадлежала анатомически современному человеку. Однако размеры и пропорции задних коренных зубов напомнили исследователям неандертальца. Более крупные «зубы мудрости», отмечают ученые, встречались лишь 500 тысяч лет назад.

Комментируя эти находки, Эрик Тринкаус все-таки не исключал, что могли наблюдаться случаи «метисизации» анатомически современного человека — скрещивания его с неандертальцами. Однако данный вывод противоречил результатам генетического анализа, проведенного несколько лет назад.

Швейцарские ученые Кристоф Цолликофер и Марсия С. Понсе де Леон доказали, что «ребенок из Лапедо» был отпрыском вида Homo sapiens

В 1997 году известные немецкие палеогенетики Сванте Пээбо и Маттиас Крингс попробовали сравнить гены современного человека с генами неандертальца, жившего 50 тысяч лет назад, чьи останки были найдены в долине Неандерталь в 1856 году. Ученые анализировали ДНК митохондрий — крохотных органоидов в клеточной плазме, ведь их гены всегда передаются по женской линии и — в отличие от генов клеточного ядра — почти не изменяются.

Внимание Пээбо и Крингса привлек определенный фрагмент ДНК — набор генов, состоявший из 378 пар так называемых нуклеотидов, а именно аденина, гуанина, цитозина и тимина. Их анализ четко развел человека современного и неандертальского по разным биологическим нишам. Различия по мутациям были много выше случайной статистической ошибки. «Генетики исключают неандертальцев из числа наших предков», «В нашем генеалогическом древе на одного неандертальца стало меньше», «В родне без неандертальца» — такими заголовками сразу же запестрели газеты.

Однако внимательный анализ полученных результатов позволяет прибегнуть к иному их толкованию. Если исследовать тот же самый фрагмент у различных народов, населяющих сейчас нашу планету и принадлежащих к одному и тому же виду — Homo sapiens, то наибольшее число несовпадений достигнет двадцати четырех. В нашумевшем исследовании Пээбо и Крингса число различий в наборе генов равнялось двадцати двум. Вывод несомненен: мы более похожи на неандертальцев, чем некоторые современные народы — друг на друга.

«Рассматривая результаты работы Пээбо, нельзя утверждать, что неандертальский человек является отдельным, обособленным видом человека, не способным к скрещиванию с Homo sapiens, — пишет Роберт Беднарик. — Наоборот, по всей вероятности, они скрещивались между собой, и потомство их было плодовитым и жизнеспособным». Выходит, неандертальцы растворились в пришлом населении, как жители западных римских провинций — в потоке нахлынувших в их страну варваров?

Однако и это утверждение было бы поспешным. Сотрудники российского Института археологии провели несколько лет назад анализ ДНК митохондрий, добытой из костей неандертальского ребенка. Его скелет нашли в пещере Мезмайская на Кавказе. Анализ опять же показал, что ДНК современного человека резко отличается от исследованной ДНК.

В Цюрихском университете был проведен анализ черепов двухлетнего неандертальца и двухлетнего ребенка современного типа. Оказалось, что черепные кости детей формировались совершенно по-разному, что было обусловлено, очевидно, генетическими различиями.

К сожалению, пока мы не можем надежно восстановить родословную человека с помощью биохимического анализа. Для этого лучше было бы проанализировать ДНК клеточного ядра, нежели митохондрий, но сделать это труднее. Ведь в каждой клетке есть несколько тысяч митохондрий и лишь одно клеточное ядро. Поэтому вероятность найти неповрежденную ДНК клеточного ядра гораздо ниже, чем митохондрий.

Тем временем в 2003 году Сванте Пээбо и его коллеги провели повторный генетический анализ — они сравнили митохондриальные ДНК, извлеченные из останков четырех неандертальцев возрастом 29 — 42 тысячи лет, с Д Н К пятерых анатомически современных людей, живших 23 — 25 тысяч лет назад, а также сравнили те и другие с митохондриальными ДНК ныне живущих людей. Этот анализ опять же не подтвердил родства неандертальцев и анатомически современных людей.

Впрочем, окончательно исключить саму возможность их скрещивания нельзя. Даже для того, чтобы заявить это с вероятностью 95 процентов, по оценкам ученых, требуется исследовать больше скелетов неандертальцев, нежели то количество, которым располагает сейчас наука.

Быть может, многое прояснит реконструкция генома неандертальца. Летом 2005 года было объявлено, что группа немецких и американских специалистов приступила к этой работе. Остается напомнить, что некоторое время назад ученым удалось расшифровать ДНК доисторического пещерного медведя, причем генетический материал был извлечен из останков особи, погибшей 40 тысяч лет назад.

История исследования неандертальцев насчитывает уже полтора века. Мы накопили немало сведений об облике неандертальцев, об их орудиях труда, но их духовный мир нам по-прежнему плохо понятен. Нам еще предстоит восстановить образ жизни неандертальцев — людей, которыми так долго не интересовалась историческая наука. Восстановить, понять их культуру. Воскресить в нашей памяти прошлое Европы — тысячелетия ее истории.

4.8. В ЛЕДЯНОЙ МОГИЛЕ ЕВРОПЫ

В 2004 году были опубликованы результаты масштабного международного проекта, в котором приняли участие исследователи из одиннадцати европейских стран. Их отчет недвусмысленно назвал причину гибели неандертальцев. Выводы ученых вновь заставляют задуматься о том, не грозит ли вымирание современному человеку.

Мороз сковал природу, сжимал, палил, жег все живое. Но человек улаживается с яростью стихий…

С. Т. Аксаков. Буран

«Снеговая белая туча, огромная, как небо, обтянула весь горизонт и последний свет красной, погорелой вечерней зари быстро задернула густою пеленою. Вдруг… наступил буран со всей яростью, со всеми своими ужасами».

Из века недавнего, аксаковского, холодное дыхание бурана летит во мрак веков, все усиливаясь, серчая, захватывая в свои клубы все больше снега, искристого, льдистого снега, чтобы с высоты тридцати тысяч лет, как лавиной с горы, броситься на косматых, дрожащих людей, забившихся в кусты, прячась от ветра, — а тот в каждый просвет все острее впивается, находит среди одежд любую щелочку тела, колет ее, натирает белой крупой, кусает как змея, леденит приближением смерти.

Годами считалось, что неандертальцы, словно современные чукчи или эскимосы, были идеально приспособлены к жизни в условиях ледникового периода. Мы, люди разумные, по большому счету, теплолюбивы. Едва наступает зима, мы прячемся внутри обогреваемых зданий, а на улицу кажем нос, закутавшись с ног до головы. Неандертальцы же — прописная истина! — люди хладолюбивые.

Но так ли это?

Участники проводившегося в последние годы международного проекта «Stage-3» (над ним работали 34 ученых из 11 стран) попытались с помощью компьютерных моделей проверить все, что мы знаем о неандертальцах. Или предполагаем, что знаем?

«Похоже, неандертальцы были больше привычны к теплому климату, чем анатомически современные люди», — подчеркивает участник проекта Уильям Дэвис из Саутгемптонского университета. Так значит, их убил…

Восемь сценариев гибели неандертальцев

Около тридцати тысяч лет назад в Европе вымерли неандертальцы. Больше 200 тысяч лет они населяли эту часть света — и внезапно исчезли. В сценариях их гибели нет недостатка.

А кто сказал, что они вымерли? Численность неандертальцев была невысока. Когда в Европе расселились анатомически современные люди, аборигены-неандертальцы постепенно смешались с ними и ассимилировались. Они не исчезли; они превратились в современных европейцев. Некоторые особенности строения свода черепа, характерные для неандертальцев, наблюдались вплоть до неолита и у жителей Европы. То же относится и к крупным, массивным носам. Или возьмем волосяной покров на теле: для неандертальца, как для человека, жившего в ледниковую эпоху, густой волосяной покров на груди, животе и плечах был очевидным преимуществом. Почему же из всех современных человеческих рас этим характерным признаком наделены прежде всего европеоиды? Вот только бесполезно искать в нас гены неандертальцев. За давностью лет слабая примесь неандертальской крови в нас почти не проглядывается.

Двум биологически схожим видам не ужиться в одной нише. На территории Центральной и Западной Европы неандертальцы, как и анатомически современные люди, стремились поселиться в холмистой местности, изобилующей речными долинами и лугами, например, в Арденнах и Перигоре на юго-западе Франции. Обе популяции охотились на одних и тех же крупных животных (прежде всего лошадей), конкурируя друг с другом. Это доказали в 2002 году археологи Дональд Грейсон из Вашингтонского университета и Франсуа Дельпех из Бордосского университета, проанализировав 7200 костей и зубов животных, найденных на месте различных стоянок. Итак, одна и та же биологическая ниша, одна и та же добыча… По мнению американского антрополога Джима О'Коннелла, мы имеем дело с типичной «задачей по устранению конкурента». Почему же победителями вышли анатомически современные люди? Почему проиграли неандертальцы? Последние во всем уступали современному человеку: их орудия были примитивнее, охотничьими успехами они тоже якобы не могли похвастать, да и соображали хуже конкурентов. В ледниковой Европе с пищей было негусто. Неуклюжие громилы-туземцы попусту бродили по лесам и долинам, а добычу у них из-под носа уводили смышленые чужаки. Если неандерталец орудовал копьем только как пикой, то анатомически современный человек метал его в добычу — в таких крупных зверей, как мамонты или бизоны, — находясь на безопасном расстоянии от них. Неандертальцам же нужно было подойти к добыче и нанести ей удар копьем, а это было опасно. Судя по найденным скелетам неандертальцев, они поразительно часто ломали себе кости. Как пошутил Ричард Клейн, «неандертальцы были как волки с длинными клыками, но волки часто ранятся во время нападений».

Иногда пристрастие к определенной пище губит биологический вид. Так, австралийским сумчатым медведям — коала — в перспективе грозит вымирание из-за странной диеты, на которую они себя обрекли. Коала могут питаться лишь листьями эвкалиптов определенного вида. Малейшие перемены обрекают их на голодную смерть. Ведь другие растения они не удостаивают своим вниманием (разве что в неволе пьют молоко). Быть может, специфичным было и меню неандертальцев — они ели мясо и только мясо, питаясь в основном тушами мамонтов, оленей и носорогов, а потому им чаще угрожал голод, чем анатомически современным людям, готовым съесть все, что найдут. А ведь, учитывая, в каких суровых условиях жили неандертальцы, для выживания им требовалось в день около 4000 килокалорий. Другое дело — человек разумный. Около 32 тысяч лет назад в местах стоянок анатомически современных людей все чаще можно встретить кости мелких животных, например, зайцев или куропаток, рыб или птиц. Ловить их было труднее, чем загонять к обрыву оленей или быков. Наши предки проявили немалую смекалку, заманивая добычу в ловушки или силки. Урок, плохо усвоенный неандертальцами, понятен: если крупной добычи нет, надо есть все, что движется. По такому принципу и жили наши предки. Подобная неприхотливость в питании позволила анатомически современным людям заселить многие пустовавшие районы Европы, где из-за сурового климата избегали останавливаться неандертальцы, например, области Северной Европы. Как отмечает Джим О'Коннел, «если пришлые племена, расселившись на той или иной территории, научатся питаться более калорийной пищей, нежели коренное население, то вскоре они превзойдут туземцев по своей численности».

Демографический крест неандертальского народа. Рождаемость в популяции анатомически современных людей была выше, чем у неандертальцев. В течение нескольких тысячелетий поголовье последних сократилось до нуля. Так вырождается нация. Так теряется территория. Опустевшие земли достались новым европейцам без борьбы.

Низкая продолжительность жизни неандертальца. Как выяснили антропологи, около 30 тысяч лет назад продолжительность жизни анатомически современного человека заметно повысилась. Американские исследователи Рэйчел Каспари и Сан-Хи Ли изучили 750 ископаемых останков людей той эпохи. По зубам они определили их возраст и, таким образом, подсчитали соотношение молодых и пожилых особей в популяции. К последним они относили людей, чей возраст на момент смерти вдвое и более превышал возраст половой зрелости. По мере эволюции анатомически современного человека продолжительность его жизни неуклонно росла. Это не могло не сказаться на самом укладе жизни Homo sapiens. Чем больше в популяции было пожилых людей, тем легче становилось передавать опыт младшим поколениям, обучать их навыкам, накопленным стариками. Начался стремительный рост культуры Homo sapiens. Итак, если неандертальцы жили меньше, чем анатомически современный человек, если смертность среди них была выше, то рано или поздно они вымирали. Так вырождается нация и т.д.

Климат. С наступлением ледникового периода значительная часть Европы покрылась тундрой. Анатомически современные люди лучше приспособились к этим условиям, нежели неандертальцы: они быстрее находили пищу; им легче было охотиться. В суровом климате тогдашней Европы даже звери оказывались конкурентами неандертальцам. В том числе… гиены, с которыми постоянно приходилось вести борьбу за пищу и кров, то есть пещеры, где можно было укрыться от непогоды. Так полагает международная группа исследователей, в которую входил Сванте Пээбо. Поводом для этой гипотезы послужили находки, сделанные в пещере Лез-Рошер-де-Вильнев во Франции, где в 2002 году, наряду с примитивными каменными орудиями и многочисленными костями животных, обглоданными гиенами или людьми, была найдена также часть бедра, принадлежавшего, как показал генетический анализ, неандертальцу. Он жил около 40 тысяч лет назад. В то время неандертальцы, как предполагается, в отличие от кочевых племен Homo sapiens, вели оседлый образ жизни. Для выживания в суровых климатических условиях им нужны были надежные укрытия — пещеры. Судя по расположению костей на полу пещеры, гиены и неандертальцы поочередно прогоняли друг друга из пещер.

Эпидемия. С появлением в Европе Homo sapiens здесь распространились болезни, о которых неандертальцы и не подозревали. У них не было иммунитета против незнакомых им недугов. Целыми племенами они вымирали после случайных контактов с пришлыми людьми.

Геноцид. Современные люди, расселившись в Европе, истребили неуклюжих дикарей, населявших эту часть света. Впоследствии европейцы не раз примутся истреблять дикарей, переселяясь в другие части света. «История человечества изобилует примерами экспансии одних народов за счет других, а также случаями геноцида целых народов», — напоминает Роберт Г. Беднарик. Возможно, неандертальцы и люди современного типа охотились друг на друга и поедали тела побежденных. На их стоянках находят раздробленные и обглоданные кости врагов. «Данные археологии показывают, что анатомически современные люди и неандертальцы в течение долгого времени жили в Европе рядом. Просто каждая группа занимала свою охотничью территорию и не переходила чужой границы. Но люди умели питаться не только мясом и потому эффективнее использовали свои угодья, — пишет Жан-Жак Юблен. — А вот охотники-неандертальцы в поисках добычи вынуждены были уходить далеко от стоянок. Когда они возвращались, то находили свои стойбища разоренными и занятыми пришельцами».

Таков расклад. Суммируя эти факторы, получим следующую картину.

Процесс вымирания неандертальцев растянулся на тысячелетия. По всей видимости, анатомически современные люди постепенно оттесняли их в районы с самым неблагоприятным климатом, где выжить было очень трудно. Неандертальцы только казались с виду более крепкими, чем мы. По-видимому, они чаще были подвержены болезням и травмам (так, у детей, судя по найденным останкам, с ранних лет болели зубы) и очень зависели от своего мясного рациона. Продолжительность их жизни была ниже, чем у наших предков.

Пять климатических эпох

«Други, — сказал он, скликнув к себе всех мужиков, — делать нечего… Авось не все замерзнем!»

По знаку, поданному бородатым, заиндевевшим вождем, его спутники, неловкими увертками роняя на себя снежные хлопья с ветвей, спрятались в кустах, поднимавшихся по склону. Снежный прах слепил им глаза, но они не отводили взгляда, терпели, молча всматриваясь в темнеющий низ долины, где, поднимая морду и так же озираясь, перетаптывался на месте молодой бизон. Шипение ветра окружало его непроницаемой пеленой. Он вслушивался в лесные шумы и ничего не слышал. Он принюхивался, но лишь ветер, пропитанный снежной мглой, терся о его ноздри, сводя с ума, отупляя, застя, лишая обычной осторожности. Он двинулся вверх по склону навстречу охотникам-неандертальцам. «Которые, как там, еще не совсем замерзли?» — поинтересуемся мы у современных исследователей.

В опубликованном в 2004 году отчете под названием «Неандертальцы и анатомически современные люди в европейском ландшафте во время последнего оледенения» говорится без обиняков, что в могилу всех неандертальцев свел невероятно холодный климат, установившийся в Европе около 30 тысяч лет назад.

И не только их. Жертвами холода стали большинство представителей ориньякской культуры — популяции анатомически современных людей, расселившихся в Центральной Европе почти 45 тысяч лет назад. Лишь люди граветтской культуры (тоже анатомически современные люди) приспособились к субарктическим холодам.

Неандертальцы не были «однодневками». Еще 250 тысяч лет назад они расселились по всей Европе вплоть до казахских степей. Около 75 тысяч лет назад начинается последнее крупное оледенение — вюрмское. Неандертальцы пережили и эту беду.

Чтобы потом внезапно исчезнуть. Вскоре после того, как к ним поближе переселились наши предки — анатомически современные люди. Это-то и озадачивало. Случайное совпадение? И вот уже давно зазвучали обвинения в адрес «хомо сапиенс».

Часто обвиняли и климат. В 1990 году нидерландский океанограф и геолог Тьерд ван Андел, работающий сейчас в Кембриджском университете, вместе с группой ученых из разных стран — антропологов, археологов, геологов, климатологов — приступил к проекту, который должен был решить судьбу неандертальца — объяснить загадку его гибели.

На первом этапе шел сбор самых разных сведений об интересовавшей эпохе. Годилось все: анализ речного гравия; сообщения об ископаемых останках людей и животных; статистика кернов, добытых в Гренландии; химический состав озерных отложений.

Затем к работе подключились программисты. На картах, созданных ими, можно увидеть, как на протяжении тысячелетий в Европе менялся климат и ландшафт, по-иному очерчивались области расселения неандертальцев и анатомически современных людей. Вот краткие выводы:

65 тысяч лет назад: в результате вюрмского оледенения большая часть Европы (к северу от Альп) обезлюдела. Лишь на юге Европы, в районах с мягким, умеренным климатом — в Центральной Италии, Южной Франции и на Пиренейском полуострове — сохранились популяции неандертальцев.

59—44 тысячи лет назад: длительное потепление благоприятствует миграции неандертальцев в центральные и восточные районы Европы вплоть до степных районов Украины, Крыма и Кубани. Обычно они стараются селиться вдоль крупных рек. 43 — 34 тысячи лет назад: климат становится все холоднее. Страдая из-за непривычно суровых холодов, неандертальцы вновь переселяются в более теплые районы Европы: в Арденны, на юг и юго-запад Франции, Пиренейский полуостров, Крым. В этот же период в восточной части Европы появляются племена, принадлежащие к ориньякской культуре (носители этой культуры были анатомически современными людьми).

Со временем эти племена, занимавшиеся в основном охотой, расселяются в тех же районах, что и неандертальцы. В пещерах людей ориньякской культуры находят первые произведения искусства — статуэтки, вырезанные из кости мамонта, и наскальные рисунки, а также первые музыкальные инструменты — флейты.

33—29 тысяч лет назад: дальнейшее ухудшение климата. Ледники покрыли более половины Европы. Граница их продвижения достигла центральной части современных Франции, Германии, Польши. Пастбища сокращались, численность оленей и бизонов падала. Выжить в этих условиях было трудно. Центральная Европа вновь обезлюдела. Уцелевшие племена неандертальцев еще можно встретить в компактных зонах проживания на юге Франции, на северо-восточном побережье Черного моря и Пиренейском полуострове, где климат пока еще сравнительно мягкий. Потом их следы теряются.

Племена, принадлежащие к ориньякской культуре, переселяются в юго-западные районы Франции и на Русскую равнину — и также практически исчезают. По расчетам британского генетика Мартина Ричардса, прямые потомки этих людей живут сейчас на севере Испании, в Басконии, и на Скандинавском полуострове. Их оттеснили туда новые «колонизаторы» Европы. Ведь в это же время в Европе появляются носители другой культуры — граветтской. Возможно, их предки были выходцами из поселений ориньякской культуры, находившихся на территории современной Чехии; возможно, они пришли с Ближнего Востока. Они умели изготавливать изящные каменные топоры, дротики и рыболовные сети — орудия, неизмеримо расширившие возможности охоты. Их женщины овладели искусством сшивать шкуры, изготавливая из них одежды. Все это давало им огромные преимущества и прежде всего — возможность переносить сильные холода.

Вскоре ледники разделили Европу на две части — западную и восточную. На Пиренейском полуострове по-прежнему развивалась «ориньякская» культура. На Балканах укрылось новое население Европы. Его потомками, согласно данным Мартина Ричардса, является большая часть современных европейцев — около 80 процентов.

28—22 тысяч лет назад: численность граветтской популяции значительно возросла. Если неандертальцы и ранние ориньякцы были приспособлены, главным образом, к жизни в областях с умеренным климатом, то люди граветтской культуры готовы были селиться в тундре, обустраивая зимние и летние стоянки. Вслед за северными оленями и мамонтами они откочевывали далеко на северо-восток — предметы их материальной культуры можно обнаружить на землях Центральной Европы и России. Именно эти люди оказались наиболее приспособлены к суровому ледниковому климату; в этом неандертальцы им уступали. Лишь после 20 000 года до нашей эры, последнего пика похолодания, популяция людей граветтской культуры тоже редеет.

Два типа организма

В книгах и журналах все еще можно встретить рассуждения о том, что неандертальцы были удивительно хорошо приспособлены к жизни в условиях ледниковой Европы, что они — результат «длительной селекции», которая привела к появлению особого морозоустойчивого вида людей.

Много писалось об «арктическом» или «гиперарктическом» строении тела неандертальцев: об их цилиндрическом торсе; коротких руках и ногах; избыточном (по сравнению с современным человеком) весе тела — в среднем мужчины весили около 90 килограммов. Анатомия помогала неандертальцам. У них были широкие ноздри, в которых подогревался вдыхаемый воздух. Средний рост мужчин составлял 1,67 метра, а женщин — 1,55 метра, то есть в среднем они были на десять сантиметров ниже Homo sapiens, а значит, их организм выделял меньше тепла, чем организм современного человека.

В рамках проекта «Stage-З» британские ученые Лесли Айелло и Питер Уилер попытались разобраться, что в этой картине правда, а что нет. Вот их выводы: организм современного человека начинает охлаждаться при температуре 10,5°, а организм неандертальца — при 8°. Разница невелика. То же касается температуры, начиная с которой организм для нормальной терморегуляции должен получать калории вместе с пищей. Для неандертальца — это 27,3°, а для современного человека — 28,2°.

Вывод ученых таков: анатомические различия между современным человеком и неандертальцем слишком малы, чтобы можно было говорить о том, что последний имел какое-то преимущество и мог легче выжить в ледниковой Европе.

И анатомия, и сам образ жизни неандертальцев имели ряд черт, сближавших их с Homo sapiens: их черепа были достаточно большими, и мозг был хорошо развит; они также жили племенами и пользовались качественными орудиями труда; у них наблюдались, судя по оставленным ими погребениям, даже зачатки символического мышления. Они были воистину «нашими братьями». И исчезли…

Сто тысяч лет вымирания

Итак, последний пик оледенения стал губителен для неандертальцев. Погибли даже их популяции, проживавшие в Южной Испании, Хорватии и Крыму. Почему? На этот вопрос дал вполне обоснованный ответ еще один участник проекта «Stage-3», Кристофер Стрингер.

Для этого он ввел такой показатель, как «климатический стресс», предположив, что для людей, а также растений и животных той эпохи был страшен не столько абсолютный минимум среднегодовой температуры, сколько крайняя нестабильность климата — ее характеризует скорость чередования фаз потепления и похолодания (кстати, для начавшегося глобального потепления так же будут характерны резкие перемены климата, когда за необычайно холодным сезоном может последовать аномально теплый).

Стрингер и его коллеги совместили график температурных колебаний за последние сто тысяч лет, полученный на основе кернов, добытых в гренландских льдах, с графиком, который характеризовал скорость изменения среднегодовой температуры. Получилась кривая, напоминающая горный ландшафт с двумя характерными пиками.

Первый пик «климатического стресса» наблюдался 65 тысяч лет назад, а второй — значительно более высокий — 30 тысяч лет назад. Климатологи выделяют также период, начавшийся 38 тысяч лет назад и завершившийся 28 тысяч лет назад. За это время наблюдалось более двух десятков резких изменений климата, когда в течение нескольких десятилетий, то есть на глазах одного поколения, средняя температура возрастала, например, на 7°, а затем так же быстро (и без всякого Киотского протокола!) понижалась, чтобы некоторое время спустя вновь повыситься. Одним словом, наблюдались «сильнейшие климатические качели».

В подобных условиях все живое должно было как можно быстрее приспосабливаться к стремительным изменениям климата. В отмеченный период экосфера Европы к северу от Альп решительно меняется. Анализ образцов почвы, относящихся к той эпохе, засвидетельствовал значительное снижение биомассы. Леса отступили далеко на юг, а зона тундры придвинулась к Альпам. Но едва все живое приспособилось к этой перемене, как «маятник климата» качнулся в обратную сторону. Началось потепление. И эти перемены продолжались снова и снова. Их жертвами 30 тысяч лет назад, как установили участники проекта «Stag-3», стали крупные млекопитающие, населявшие лесные области Европы, — лесной слон (Elephas antiquus) и лесной носорог (Stephanorhinus kirchbergensis). Судьбу четвероногих разделил и неандертальский человек.

Тундра на севере Гренландии: 30 тысяч лет назад так выглядела Центральная Европа в летние месяцы

За последние 250 тысяч лет, всякий раз в период оледенения, численность неандертальцев стремительно сокращалась. Выживали лишь отдельные племена. Но в период потепления они вновь расселялись по всей Европе. Почему же 30 тысяч лет назад произошла непоправимая катастрофа?

«Может быть, — полагает ван Андел, — стоило бы оборотиться и посмотреть на анатомически современных людей. Посмотреть им в глаза и спросить: “ Где брат твой? Что ты сделал? Голос крови брата твоего вопиет!”»

Отмахиваясь от стекавшего со всех сторон снега, охотники уже готовились поразить копьями шедшего им навстречу быка, как вдруг случилось что-то непоправимое. «Все слилось, все смешалось: земля, воздух, небо превратились в пучину кипящего снежного праха, который слепил глаза, занимал дыханье, ревел, свистал, выл, стонал, бил, трепетал, вертел со всех сторон, сверху и снизу, обвивался, как змей, и душил все, что ему ни попадалось». В охватившей всех снежной круговерти постепенно скрылись, исчезли из виду заросли кустарника, белесые, с проплешинами, горы, медленно тронувшийся в путь бык и

несколько охотников, уже занесших онемелые руки, уже подавшихся вперед, чтобы отрывистыми движениями прикончить добычу. Но своей неслабеющей хваткой до них дотронулся мороз, и их жалкие, закоченевшие фигурки не дрогнули, не пошевелились.

Ветер трудился всю ночь, разукрашивая холмики, затерянные в лесу, стирая, стирая неандертальское семя.

Вместо послесловия

Homo sapiens тоже страдал от начавшегося похолодания, но лучше приспособился к нему. Лишь в последние тысячелетия началась «отрицательная эволюция» человека. Мы перестали бороться за выживание. Что нас ждет?

На протяжении тысячелетий каждая человеческая смерть, как ни ужасен был ее факт, являлась необходимым звеном естественного отбора. Более умные спасались. Глупенькие, доверчивые, неосторожные гибли один за другим. Человечество очищало породу. Хороший «ай-кью» (IQ) завоевывался кровью. В жертву будущим Шекспирам, наполеонам и Эйнштейнам приносились миллионы неудачных, несовершенных экземпляров.

Постепенно люди научились справляться с любыми ударами судьбы. Изготовление орудий труда стало их важнейшим занятием. Искусство это передавалось из поколения в поколение. Возникали селения, где непременно трудились ремесленники. Торговая сеть связывала отдельные поселения людей между собой. В этих комфортных условиях изменились размеры человека. В период с 8 000 по 3 000 год до нашей эры они уменьшились на семь процентов. Люди стали изящнее и миниатюрнее. Появилась та стать, которую мы называем породой. В это же время наши предки перестали заниматься простым собирательством пищи и охотой и перешли к оседлому, сельскому хозяйству. Совершилась неолитическая революция. Одомашненные животные носили тяжести и снабжали организмы людей белком. Грубая физическая сила начала оттесняться в прошлое.

Ископаемые находки явно свидетельствуют об этом. «Взгляните на кости людей, живших 25 тысяч лет назад, — пишет Герхард Бозински. — Легко представить себе, какой мускулатурой должны были обладать эти люди, какое телосложение они имели. А ведь это были вовсе не неандертальцы, коих мы привыкли называть грубыми мужланами, это были обычные предки современного человека, всю свою короткую жизнь занимавшиеся охотой. Что мы могли бы им противопоставить? В лучшем случае, нескольких феноменальных спортсменов — каких-нибудь рекордсменов мира, изо дня в день тренирующих свои мышцы!»

Итак, пахари и пастухи были заметно слабее охотников. Пища, которой они питались, постепенно подтачивала их зубы. Одно дело: сидя у костра, наперегонки с другими рвать зубами тушу только что добытой козы и торопливо жевать оторванный шмат, надеясь быстрее ухватить новый кусок. И другое дело: расположившись у домашнего очага, неспешно потягивать кашку, заедая ее хлебом и запивая молоком. Лоринг Брейс из Мичиганского университета, проанализировав ископаемые останки, доказал, что за последние семь тысяч лет наши зубы уменьшались в размере в среднем на один процент за тысячелетие. «Чем тщательнее человек приготавливал пищу, тем меньше ему приходилось жевать. Все чаше выживали люди с очень мелкими зубами, и все больше себе подобных они плодили», — поясняет антрополог.

Естественный отбор долгое время правил человеком едва ли не сильнее, чем любым другим видом животных. Ведь популяции наших меньших братьев живут обычно в более или менее сходных условиях. Человек же за многие тысячи лет расселился повсюду. В эпоху «завоевания земли» его тело поразительно приспосабливалось к любому климату. Оно менялось как глина или пластилин, неизменно принимая лучшую форму, помогающую выжить. В арктических регионах человек стал плотным, коренастым, «бочкообразным». Такая конституция сводит к минимуму потери тепла. Чем ближе к экватору поселялся человек, тем сильнее вытягивались его руки, ноги и туловище.

Порой природа действовала с необычайной изощренностью. Так, перуанские индейцы кечуа и непальские шерпы могут без всяких проблем жить на высоте около 5000 метров над уровнем моря. Нехватку кислорода их организм компенсирует с помощью одного физиологического трюка. Их организм вырабатывает гемоглобина на 20 процентов больше, чем обычно. Ведущие спортсмены мира могут только мечтать о таких показателях.

Однако в наше время человек перестал жить по велению природы. Благодаря современной медицине мы продлеваем жизнь любому индивиду, какими бы недугами он ни страдал.

В наше время выживают все — люди с пониженным зрением и ослабленным слухом (сорок тысяч лет назад звери давно бы пировали на их костях), люди с врожденными пороками сердца и почек (сорок тысяч лет назад они умерли бы, едва родившись), люди, наделенные самыми причудливыми наследственными болезнями (сорок тысяч лет назад природа истребляла их гены, как иной хозяин — сорняки). Итак, в далеком прошлом все эти больные немедленно бы погибли. В наше время их дефекты становятся частью общего достояния, частью генофонда человечества.

Все это хорошо — для конкретного человека с его проблемами, но последствия для всего нашего общества могут быть самыми серьезными. «С биологической точки зрения мы достигли предела», — такой суровый приговор вынес известный американский биолог Стивен Д. Гулд. Когда-то естественный отбор осуществлялся прежде всего за счет детской смертности. По оценке Ханса-Юргена Мюллера-Бека, «в каменном веке смертность среди грудных детей была невероятно высока. Выживал, быть может, только каждый четвертый ребенок». Теперь уровень детской смертности практически сведен на нет. Когда-то природа вознаграждала здоровыми, живучими детьми лучших представителей вида. Теперь — стараниями медиков — любой из нас, как ни цинично это звучит, способен родить (и выходить!) заморенного, недоношенного ребенка. Прежняя — жестокая — справедливость Природы потеснена человеческой справедливостью. Надолго ли?

Цивилизация зародилась, чтобы помочь людям выжить. В наше «прогрессивное» время она стала сдерживать, тормозить их дальнейшее развитие. Даже если в каком-нибудь уголке Земли возникнет неожиданная мутация — появятся люди, наделенные «сверхмозгом», своего рода прообраз грядущих Homo futurus, — то не успеем мы даже призадуматься: «Камо грядеши, человече?», как гены этих немногочисленных «сверхлюдей» моментально распылятся в «общем котле» — в этом весьма засоренном генофонде человечества. Люди будущего быстро сойдут на нет, исчезнут, словно струйка дождевой воды, пробежавшая по пустыне.

Изоляция — еще один важнейший движитель эволюции — давно уже сделалась невозможной. Уже неоткуда ждать «отборного семени». Все замутилось, перемешалось, равномерно распределилось. Нигде на Земле не осталось тех блаженных уголков, где люди могли бы исподволь развиваться вдали от остального человечества. «Разве что, ради спасения человеческой расы, остается основать где-нибудь в Космосе колонию и прекратить с ней всякое сообщение», — фантазировал Стивен Д. Гулд. На практике совершается обратное: мы врываемся в жизнь индейцев Амазонки или аборигенов Борнео — последних народов, живших в полном уединении, — и насильно втягиваем их в цивилизацию, обрекая все крупицы человечества на единую судьбу.

Человечество вырождается? Люди превращаются в неженок, вечно страдающих от стрессов и повышенного кровяного давления, вечно живущих от одной инъекции инсулина до другой таблетки валидола? Цивилизация защитила людей от Природы, Цивилизация — словно коварный, искусительный змей — задушила людей в своих объятиях? Стирая, стирая…

4.9. КОГДА НАЧАЛАСЬ НЕОЛИТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ?

Как свидетельствуют результаты раскопок на берегу Генисаретского озера, обнародованные в 2004 году, неолитическая революция началась значительно раньше, чем считалось.

Два миллиона лет люди бродили по лесам и степям в поисках случайной добычи. Гордон Чайлд назвал образ жизни первобытного человека «паразитическим». Как часто человек был жертвой Природы, а не ее соперником!

Лишь в последние десять тысяч лет люди научились отвечать Природе ударом на удар. Вечные капризы погоды им надоели. Они перестали ждать милости от неведомых стихийных сил и сами заботились теперь о своем пропитании. Так началась неолитическая революция, как окрестил эту эпоху Гордон Чайлд. Это было время, когда «человек перешел от сбора и добычи продуктов питания к их производству», то есть начал намеренно менять окружавший его мир, возделывая полезные растения и выращивая домашних животных.

Прологом к этой главной экономической революции древности стало научное открытие. Люди приметили, что там, где они ссыпали собранные ими съедобные зерна, по прошествии нескольких месяцев из земли пробивались ростки с теми же самыми зернами, — хотя прежде эти вкусные растения не встречались здесь, а росли «за той далекой горной грядой».

Стало понятно: если бросить в землю зерно — похоронить его, присыпать горсткой праха, как присыпают останки умершего человека, — то зерно не погибнет, а обретет новую жизнь, оно прорастет через несколько недель или месяцев (может быть, и человек по прошествии нескольких лет и десятилетий тоже поднимется из земли, куда был погребен?). Чтобы собрать пригоршню зерна на исходе лета, нужно кинуть в землю весной зерно. Так человек научился возделывать землю, повелевать землей, получая от нее столько пищи, сколько ему надо было.

Пища в обмен на труд. Хозяйствовать, а не искать, жить оседло, а не скитаться — вот под какими девизами торжествовала неолитическая революция. Охотники и собиратели, — в этих ипостасях мало чем отличавшиеся от животных, — превратились в культурных хозяев — земледельцев и скотоводов, разительно не похожих на животных.

Когда-когда это произошло? И где?

Десять тысяч лет назад на Ближнем Востоке, на землях «благословенного полумесяца» — вытянувшейся в виде дуги территории, включавшей Палестину и Северную Сирию; она простиралась от Египта до Анатолии. Здесь в достатке было речной и грунтовой воды, здесь часто проливались обильные дожди. «Полумесяц» изобиловал растениями и деревьями, приносившими плоды. Здесь росли виноград и груши, яблони и гранаты, грецкие орехи и инжир. Десять тысяч лет назад здесь не было недостатка в пище, и недавние охотники вели оседлый образ жизни, собирая еще и урожай с полей — ячмень, чечевицу, горох…

На травяном матрасе в далекое прошлое

В 1997 году в одной из мексиканских пещер археологи обнаружили пригоршню тыквенных зерен, — очевидно, остатки возделываемых растений. Их возраст составлял около 10 тысяч лет. В это же время, как выяснилось, тыкву начинают возделывать и на территории современного Эквадора.

Значит, древние американцы занялись земледелием почти на четыре тысячи лет раньше, чем считалось? Занялись в то же время, что и на Ближнем Востоке? Что это, случайное совпадение? А может быть, в году 8000 до Рождества Христова состоялся слет делегаций Ближнего Востока, Америки и, например, Китая, где земледелием тоже занялись достаточно рано? Или те, и другие, и третьи лишь продолжали вековую традицию, бытовавшую с незапамятных времен — с тех времен, когда их предки жили, может быть, по соседству?

Открытие, сделанное недавно, уводит в те незапамятные времена. В 2004 году американские и израильские археологи обнародовали результаты раскопок в библейском краю, на юго-западном берегу Генисаретского озера.

Остатки древнего поселения — исследователи назвали его Ohalo — некогда были затоплены водами озера и все это время оставались под водой. Лишь полтора десятилетия назад, когда уровень воды в озере после длительной засухи упал на четыре метра, место, где когда-то стояло поселение, вновь показалось из-под воды.

Среди находок, сделанных археологами в прибрежном иле, — там были бисеринки, каменные орудия, кости газели, украшенные процарапанным узором, древнейший в мире травяной матрас (двухслойный, длина — 4,5 метра), — наибольший интерес ученых вызвали остатки растений, найденные здесь: множество зерен пшеницы и ячменя, следы малины, фиг и миндаля…

Датировка находок обернулась сенсацией. Оказывается, 23 тысячи лет назад, задолго до того, как люди стали заниматься земледелием, меню жителей поселения состояло в основном из растительно-зерновой пищи. До сих пор преобладало мнение, что люди того времени питались главным образом мясом животных, добытых на охоте, и лишь позднее стали включать в рацион такие растительные продукты, как дикие оливки, миндаль, фисташки. Однако данная находка свидетельствует, что люди начали употреблять в пищу семена злаковых растений на 10 тысяч лет раньше, чем предполагалось.

И сразу вопрос: «Неужели местные жители занимались земледелием?»

Археологи и раньше высказывали догадки, что пищевые пристрастия племен Homo sapiens, проживавших в этом регионе, изменились более 50 тысяч лет назад. Прежде они утоляли свой голод мясом крупных и средних животных — быков, газелей, ланей. Однако из-за возросшей конкуренции охотники все чаще вынуждены были, чтобы не умереть с голоду, находить какие-то съедобные растения или ловить и поедать мелких животных: зайцев, лис, птиц.

Одна из знаменитых галерей каменного века, пещера Ляско во Франции. Неужели 15 тысяч лет назад современники древних живописцев уже занимались земледелием?

Все большую роль в их рационе стала играть, как предполагалось, и зерновая пища. Однако ученые не могли найти подтверждений этой догадке. Остатки растительной пищи крайне трудно отыскать. Организм человека практически полностью переваривает ее, в отличие от костей животных.

Находка образцов зерновых культур на берегу Генисаретского озера являет собой счастливое исключение из правил. Многие тысячелетия древнее поселение благополучно пролежало в толще ила. Остатки пищи времен каменного века были надежно законсервированы в плотном слое илистых отложений, без доступа воздуха.

Урожай, собранный археологами, оказался необычайно богат. Найдены сотни тысяч следов растений. Около 90 тысяч образцов идентифицированы; они принадлежат 140 с лишним видам и родам растений. Таким образом, задолго до неолитической революции местные жители отдавали предпочтение здоровой растительной пище.

Они поджаривали зерна дикой пшеницы и ячменя (впоследствии из этих дикорастущих злаков выведут важнейшие культурные растения) и толкли их в примитивной ступе. Из зерен приготавливали кашу или выпекали лепешки (главным образом, из ячменя) — возможно, такие же лепешки, что и поныне выпекают кочевники, живущие в этих краях. Не брезговали и другими злаковыми растениями, например, костром (Bromus pseudobrachystachys) или лисохвостом. Большинство найденных здесь семян не встречались при раскопках позднейших поселений. Очевидно, люди экспериментировали с различными злаковыми культурами, отбирая наиболее урожайные и исключая из рациона те, что, как выяснилось, не имело смысла возделывать — «овчинка не стоила выделки». Зерновую диету дополняли желудями, фисташками, дикими оливками и виноградом.

«Никогда впоследствии рацион человека на Ближнем Востоке не был так разнообразен, как в ту далекую эпоху», — полагает археолог из Гарвардского университета Эхуд Вайс.

Курорт каменного века

Расцвет поселения совпадает с пиком похолодания во время последнего ледникового периода. Тогда на территории современного Израиля царил суровый сухой климат. Лишь на берегу озера возник небольшой оазис — доисторический сад Эдем. По мнению ученых, Ohalo был своего рода «курортом» (Э. Вайс) для измученных охотников каменного века. Некоторые заходили сюда, чтобы на несколько недель отдохнуть от кочевой жизни, другие оседали здесь, оставались на неопределенное время.

«Здесь было столько солнца, тепла, воды, пищи, что не было смысла вновь куда-то идти», — поясняет руководитель раскопок Дани Надель из Хайфского университета.

Пищи хватало на всех. Растения приносили урожай по два раза в год. Озеро изобиловало рыбой. Свидетельством тому — сотни тысяч рыбьих костей, найденных здесь.

«Люди, жившие здесь, хорошо знали местную природу и пользовались ее дарами», — поясняет Вайс. Они знали, какими зернами легче насытиться или на какой почве лучше всего произрастают урожайные дикие растения. Вероятно, они давно приметили, что из семян, случайно брошенных летом, вскоре вырастают новые растения.

«Это открытие, — по словам Вайса, — было важнейшим шагом на пути к развитию земледелия». Это открытие не могло не стать прологом к главной экономической революции древности.

Очевидно, новая стратегия питания побудила заняться сельским хозяйством. Так полагает, например, израильский археолог Мордехай Кислев. В течение трех лет он проводил опыты, стараясь понять, как люди каменного века могли собирать семена различных растений. В «Известиях Национальной академии наук США» был опубликован отчет об этих исследованиях. Очевидно, люди эпохи палеолита не срывали и не срезали колосья, растущие на корню, а просто с мая по октябрь подбирали зерна, упавшие на землю.

По мнению ученого, подобное собирательство зерен наверняка убедило людей каменного века в том, что новые растения

вырастают из зерен, упавших на землю и пролежавших весь год в земле. Уверившись в этом, они легко освоили технику сеяния и возделывания растений.

Пахари обмениваются опытом

Так когда началась главная революция древности?

И как идея земледелия совершила свое триумфальное шествие по миру? Уж не слет же делегаций состоялся во время оно! Быть может, древние пахари кочевали по свету, всюду возвещая свои достижения? Или же окрестные племена, бродившие в поисках дичи и колосков, увлеклись магической практикой соседей, бросавших в землю горсть зерен и дожидавшихся, когда по воле неведомых богов поднимутся новые колосья и земля сторицей воздаст за труды.

По мнению исследователей из лейпцигского Института эволюционной антропологии, опубликовавших в 2004 году свою статью на страницах журнала «Science», первая версия кажется предпочтительнее. Генетические исследования, проведенные в Индии, показали, что земледельцы, веками живущие в том районе, где до сих пор встречаются племена, занимающиеся лишь охотой и рыболовством, состоят в тесном родстве с другими земледельческими народами, проживающими в отдаленных районах Индии, но никак не связаны узами родства со своими соседями, все еще пребывающими в каменном веке. Очевидно, земледельцы пришли сюда издалека, как некогда переходили по прошествии десятилетий или веков другие земледельческие племена — из одного региона в другой, третий, четвертый…

Известно также, что жители Европы научились выращивать растения у племен, переселившихся сюда с Ближнего Востока. Пришлые охотники смешались с коренным населением Европы — охотниками и собирателями. Это показывают генетические исследования, проведенные среди современных европейцев. Если в Юго-Восточной Европе показатель смешения достигает 85 — 100 процентов, то во Франции или Германии — всего лишь 15 — 30 процентов. Переселенцы стали вести оседлый образ жизни, заниматься земледелием и обучили этой науке хозяйствования нордических «аборигенов».

Некоторые исследователи даже задумались, не связан ли переход к земледелию с какой-либо генетической мутацией — с появлением так называемого «крестьянского гена», что поставило людей в заведомо неравное положение. Одни и впрямь до нынешних дней носят набедренные повязки, живут дикари дикарями, занимаются охотой, рыбной ловлей и собирательством, а другие совершили неимоверный культурный скачок и сотворили нашу Цивилизацию — десятки погибших и ныне существующих цивилизаций.

Однако серьезные ученые отвечают на этот вопрос отрицательно. «Мы знаем, что дети австралийских аборигенов (а эти племена до сих пор находятся, по большому счету, в каменном веке. — А.В.) без труда могут приноровиться к жизни в Силиконовой долине и стать блестящими программистами. Значит, у нас нет никакого особого гена, разделяющего “их культуру” и нашу, — говорит Ричард Клейн. — Значит, “гена земледелия” нет».

Вообще же находки, интересующие нас, — свидетельства первых триумфов земледелия, — пока крайне редки. Мы можем рассуждать, фантазировать, но белые пятна истории очень обширны. Ясность придет позже, когда мы перенесемся этак лет на 15 тысяч вперед. И тогда из тьмы веков вновь проступит пунктир фактов — зримых достижений человечества.

Звездные часы Homo sapiens

Около 9000 года до нашей эры люди стали строить глинобитные дома. Около 8000 года до нашей эры — обжигать изделия из глины. Около 7600 года до нашей эры на полях, возделанных ими, заколосились первые злаки, а около 7000 года до нашей эры в хлевах захрюкали первые домашние поросята.

Постоянные занятия земледелием вынудили людей вести оседлый образ жизни и побудили к технологическим новшествам. В селениях эпохи неолита находят шлифованные каменные сосуды и зернотерки. Жилища возводятся не из жердей, обтянутых звериными шкурами, а из камня, дерева и глиняных кирпичей. В VIII тысячелетии на Ближнем Востоке появляется город Иерихон; в нем живет до трех тысяч человек.

В моду входит строгая геометрия. Люди перестают строить вкривь и вкось, предпочитая прямой угол. В VII тысячелетии до нашей эры появляются первые прямоугольные дома (в Иерихоне жилища были еще круглыми). В них — несколько комнат; есть пол и настенные украшения. Дома в Невали-Чори, на юго-востоке Анатолии, даже охлаждались с помощью воды. Люди живут уже не в беспорядочно сгрудившихся хижинах — своего рода первобытных «бидонвилях», — а в хорошо спланированных поселениях.

Доместикация крупного рогатого скота была одним из центральных событий неолитической революции

Уже в начале VI тысячелетия жители Малой Азии и Северной Месопотамии изготавливают изделия из металла. Первым металлом, который стал обрабатывать человек, была медь. Ее ковали в холодном или нагретом состоянии. Брошенные в огонь, мелкие куски меди плавились и сливались друг с другом. Так зародилось искусство литья. Теперь орудия труда все чаще отливают из металла. В Европе это искусство распространилось на две тысячи лет позже.

Изобретение керамики стало «звездным часом» человечества. Очевидно, процесс этот был долгим. Некоторые историки любят говорить о «корзине, обмазанной глиной и случайно брошенной в костер». Глина затвердела, и так якобы появилось первое в мире керамическое изделие, но, разумеется, об этом можно лишь гадать.

Прошло много времени, прежде чем люди овладели этим ремеслом: научились высушивать глиняные заготовки, придавать им удобную форму и обжигать при нужной температуре. Гончарное ремесло существует уже в конце VII тысячелетия, ну а гончарный круг появится лишь в конце V тысячелетия, — возможно, в Иране. Шесть тысяч лет назад гончарный круг был известен уже во всей Передней Азии.

В земледельческих районах произошел настоящий демографический взрыв. Численность населения стремительно росла. По некоторым данным, она увеличилась в двадцать раз! В Малой Азии, на юге Анатолийского плоскогорья, появляется удивительный город — Чатал-Гуюк; город, расцвет которого приходится на 6500 — 5700 годы до нашей эры. Не пройдет и трех тысяч лет, как возникнут первые государства древности. Дальнейшее известно.

Но что еще произошло 23 тысячи лет назад? Двадцать тысяч лет назад? Пятнадцать тысяч? Хотя бы одиннадцать тысяч? Чаще всего об этом можно только гадать.

4.10. В ПОДЗЕМНОМ ХРАМЕ ПРЕМУДРОЙ ЛИСЫ

В 1995 году на территории Турции, в местечке Гёбекли-тепе, начались раскопки древнейшего в мире святилища. Оно было сооружено в эпоху неолита. Минувшее десятилетие принесло немало неожиданных открытий. Никто не думал, что охотники и собиратели — дикари из дикарей — возводили храмы. Особенно много вопросов вызывают странные символы, обнаруженные здесь. Они так похожи на письмена. Но мыслимо ли такое? Ведь этим знакам — 11 тысяч лет!

Деяния акерамических зодчих

Вот уже десять лет в местечке Гёбекли-тепе («Пуповинная гора»), на юго-востоке Турции, на территории, населенной в основном курдами, ведутся раскопки поселения эпохи неолита, и с каждым годом итоги экспедиции выглядят все удивительнее.

Гёбекли-тепе — один из бессчетных холмов в этом нелюдимом, пустынном краю, больше похожем на лунный ландшафт. Участники экспедиции, организованной Германским археологическим институтом (ими руководит Клаус Шмидт), приступили к раскопкам в 1995 году, не строя особых иллюзий. Их заинтересовали кремневые изделия, найденные побывавшим здесь исследователем. Вот и Клаус Шмидт отыскал на вершине холма множество орудий из кремня: ножи, серпы, скребки, наконечники стрел. Было здесь немало и заготовок, и неправильно сколотых камней. Шмидт даже назвал Гёбекли-тепе «кремневой мануфактурой», в которой производили больше товаров, чем того требовало натуральное хозяйство эпохи неолита. Кремень был тогда самым ходовым материалом; недаром археологи прозвали его «сталью каменного века».

И вот первая неожиданность. Вы можете представить себе мельницу, выстроенную вдали от реки? А вот древнейшая «мануфактура» была сооружена там, где кремня не было и в помине. Сырье для мастеров-камнерезов приходилось приносить на гору издалека.

Возможно, так выглядел храм в Гёбекли-тепе. На этой компьютерной модели темным цветом отмечены недостающие части сооружения

Другой повод удивляться. Сразу под тонким слоем почвы, покрывавшим вершину холма, прятался «каменный век». Едва приступив к раскопкам, археологи обнаружили стены и Т-образные столбы из известняка, достигавшие в высоту трех метров. Их поверхность украшали рельефы, на которых натуралистично изображались животные. Здесь собрался целый зоопарк: леопард, лиса, дикий осел, змея, утка, кабан, дикий бык. Глядя на них, представляешь, что утки вот-вот крякнут, лиса бросится на добычу, а кабан грозно устремится на вас, посверкивая клыками. В ту эпоху не было создано ничего подобного по красоте и изяществу (по крайней мере, нам пока неизвестно об этом).

Чаще всего встречается изображение лисы. У зверька острые зубы, пушистый хвост и отчетливо выделяющиеся гениталии. Возможно, здесь существовал какой-то культ лисы. Может быть, местные жители считали, что в обличье хитроумной и вездесущей лисы скрывается некий могущественный дух?

За последнюю пару лет найдены также изображения насекомых, газелей, журавлей, дикой овцы и, возможно, тысяченожек. Датировка рельефов изумила научный мир. Эти памятники относились к раннему периоду неолита — примерно к 9600 году до нашей эры. Повелось считать, что в ту пору люди были сущими дикарями — жили тем, что принесет им природа: охотились (главным образом, на газелей) и собирали плоды. Зачем охотникам, готовым дни напролет бродить горами и долами, возводить стены на вершине холма и высекать узоры на камне? Эта находка не вписывалась в привычные представления о прошлом.

В последующие годы археологи раскопали в Гёбекли-тепе четыре округлые постройки, достигавшие в поперечнике 15 — 20 метров. Внутри помещений, перекрытых плитами из известняка, были настланы мозаичные полы; возле стен высились почти четыре десятка монолитных столбов. Еще два пятиметровых каменных столба, весивших 50 тонн каждый, были возведены посреди помещений. Как отмечают исследователи, самые крупные монолиты Гёбекли-тепе напоминают каменные плиты Стоунхенджа — вот только они старше почти на шесть тысяч лет.

Гебекли-тепе, подземный храм «премудрой лисы»

В принципе, стены построек Гёбекли-тепе, сложенные из бутового камня, то есть неотесанного камня неправильной формы, выглядят довольно неказисто, но ведь зодчие каменного века только набирались опыта. Позднее они откажутся от традиционной для древнейших построек круглой формы зданий и станут выкладывать прямые утлы — этот принцип строительства переживет тысячелетия.

Геомагнитные исследования показали, что вся вершина холма была застроена некими округлыми сооружениями. По меньшей мере, десять построек предстоит раскопать в ближайшие годы. По оценкам ученых, в земле покоится еще и более полутора сотен каменных столбов, очевидно, тоже украшенных рельефами.

Все реже археологи говорят о «мануфактуре»; все чаще — о том, что здесь находилось крупное межплеменное святилище эпохи неолита. Разумеется, пока ничего нельзя сказать о том, каких верований придерживались люди, приходившие сюда, но не вызывает сомнений, что мысли о чем-то трансцендентальном, отвлеченном уже тогда заботили их.

В ту пору местные жители — эти якобы «примитивные охотники и собиратели» — даже не умели изготавливать керамику. Не случайно эта эпоха так и называется «акерамическим неолитом». Еще труднее было представить себе, что эти «бродяги» займутся строительством храмов.

На территории святилища в Гёбекли-тепе высятся десятки громадных столбов

Известно, что в эпоху неолита, повинуясь воле вождей, жрецов и старейшин, люди возводят грандиозные каменные постройки, где почитают понятных им природных богов. Сии столпы и опоры защищают урожаи и скот древних пастухов и пахарей от порчи и падежа. Однако никогда еще ученые не находили святилища, возведенного в ту эпоху, когда наши предки не знали ни земледелия, ни скотоводства. Считалось, что изысканная архитектура сакральных сооружений зародилась гораздо позже, когда люди стали переходить к оседлому образу жизни.

Дикари же, погрязшие в своем первобыте, могли только поклоняться ручьям и горам, почитать деревья и животных, но вовсе не строить им «дома богов».

Раскопки в Гёбекли-тепе продолжаются вот уже десять лет

Кроме того, строительство крупных архитектурных комплексов, вроде обнаруженного в Гёбекли-тепе, предполагало, что в обществе произошло разделение труда: одни люди неделями возводили стены и колонны, другие добывали для них пищу. Наверняка в Гёбекли-тепе несколько сот человек жили круглый год. Это были служители культа, строители новых храмов или обелисков, купцы, выменивавшие товар. Всем им надо было чем-то питаться. Возможно, местные жители стали возделывать дикие злаки, чтобы всегда иметь под рукой пищу. Религиозное сознание заставило древних людей отправиться в глухой, уединенный край — на ничейную землю, не занятую ни одним племенем. Чтобы выжить здесь, наверное, пришлось переменить свой образ жизни и от сбора пищи перейти к ее выращиванию.

Эта известняковая статуя найдена в окрестности Гёбекли-тепе. Ее возраст превышает 10 тысяч лет

Впрочем, в ту далекую эпоху природа здешних краев благоволила людям. Здесь росли просторные дубравы, в которых бродило много зверья. Часто встречались рощи фисташковых деревьев. На лугах паслись стада копытных животных. Местность изобиловала ценным поделочным материалом — полупрозрачным обсидианом, или вулканическим стеклом, образовавшимся после извержений вулканов.

Впоследствии, быть может, потомки тех же самых «дикарей» основали на юге современной Турции один из древнейших городов планеты — Чатал-Гуюк.

Всему Боробудуру пример

Около 7500 года до нашей эры поселение в Гёбекли-тепе внезапно пустеет. Происходит нечто странное: грандиозное святилище засыпают землей. Вот так — в «законсервированном» виде — оно простоит почти десять тысяч лет, прежде чем сюда придут археологи. Именно благодаря тому, что святилище в Гёбекли-тепе было тщательно засыпано, его удалось точно датировать.

Можно только гадать о причинах, заставивших «возвратить в прах» святилище, служившее верой и правдой веками. Вот лишь некоторые «размышления вслух».

Впоследствии внутри помещений были возведены дополнительные стены. Они загораживали «звериные рельефы», замуровывали их. Очевидно, местная паства, научившись возделывать землю, стала поклоняться другим божествам. После того, как святилище было погребено под землей, никто не отважился здесь селиться. Очевидно, Гёбекли-тепе стал запретной, табуированной зоной. Люди отвернулись от древних богов, но гнева их боялись, как и много веков назад.

По одному из предположений Шмидта, «Гёбекли-тепе было обителью мертвых. С самого начала жрецы готовились закопать все эти постройки». Возможно, это было единственное в своем роде святилище во всем регионе. Ведь, несмотря на все усилия турецких археологов, им так и не удалось найти другого подобного святилища.

Вспоминается также один из величайших памятников индонезийской культуры — храм Боробудур на острове Ява. Строительство храма, прославляющего Будду, началось в конце VIII века нашей эры. Когда же сто лет спустя к власти на Яве вновь пришли поклонники бога Шивы, они намеревались разрушить Боробудур, но, опередив их, буддисты засыпали храм землей. Под ее слоем он хорошо сохранился, и лишь в середине XIX века вновь был открыт археологами. Может быть, и святилище в Гёбекли-тепе засыпали, чтобы спасти отчую веру от идолопоклонников? В любом случае оно сохранилось в идеальном для археологов виде.

А бояться, наверное, было чего! В VIII тысячелетии до нашей эры образ жизни людей, населявших Переднюю Азию, разительно меняется. Культура охотников и собирателей уходит в прошлое, уступая место возделыванию земли — занятию, о котором древние жрецы Гёбекли-тепе могли бы сказать библейскими стихами: «Проклята земля за тебя; со скорбью будешь питаться от нее во все дни жизни твоей… и будешь питаться полевою травою; в поте лица твоего будешь есть хлеб» (Быт. 3, 17-19).

Проклятия жрецов не слушали. Их святилища забыли. Ритуалы и магические знания, которыми владели они, чтобы приманивать зверя, были отвергнуты на века. И тогда жрецы возвратили храм в прах, из которого некогда «он был взят». Пусть покоится он, пока не вернется вера.

В это время люди предпочитают селиться не в глуши лесов и гор, где нехоженые тропы ведут к непуганому зверью, а на берегах рек и озер, в голых степях и обширных долинах — везде, где имелась земля, пригодная для обработки, вода для орошения полей и пастбища для тучных стад скота. Культ, исповедуемый «пастырями овец» и земледельцами, вполне осязаем: это культ плодородия. О нем напоминают керамические фигурки богинь с пышными женственными формами (около 7000 года до нашей эры начинается «керамический неолит»).

Памятные алефы охотников

Но до этого были — две тысячи лет «циклопического строительства». И сама техника возведения зданий поколебала наши представления об эпохе неолита.

Стены древнейшего в мире святилища в самом деле разрисованы некими абстрактными значками, которые повторяются в произвольном порядке. Эти навязчивые узоры из символов навели археологов на мысль, что за графическими комбинациями, возможно, скрываются слова и фразы. Тема, конечно, щекотливая, и надо проявлять крайнюю осторожность, говоря об этом. Но судите сами: громадные рукотворные столбы, и на них нанесены самые разные значки: «Н», «перевернутое Н», «Н с овалом», круг, горизонтальный и вертикальный полумесяц, горизонтальная планка. Рядом с ними — стилизованные «алефы» несусветной древности: значки, в очертаниях которых легко угадываются бычьи головы, фигурки лис и овец, змеи, свернувшиеся клубком, пауки.

Каменные столбы, найденные в Гёбекли-тепе, украшены не только орнаментом, но и изображениями животных, а также странными «иероглифами»

Эти таинственные символы найдены при раскопках Гёбекли-тепе. Что это? Иероглифы эпохи неолита?

Вот пример некой фразы, составленной из подобных пиктограмм. На столбе номер 33 знаки выстроились цепочкой: здесь дважды встречается Н в окружении змеиного клубка, пауков и миниатюрной овцы. «Несомненно, что эта последовательность знаков выходит за рамки декоративного орнамента, — признает Шмидт и выдвигает смелую гипотезу. — Очевидно, она содержит какое-то послание, понятное только людям эпохи неолита».

Возможно, смысл этих знаков постигали лишь служители святилища, а не миряне, в свой срок заглядывавшие сюда. В таком случае эти «священные письмена» буквально заслуживают названия «иероглифов», ведь дословный перевод этого слова именно таков.

«Впрочем, вряд ли в скором будущем удастся надежно истолковать символику Гёбекли-тепе, — признает немецкий археолог. — Можно лишь отметить, что люди, жившие здесь, обладали большим запасом разнообразной лексики, позволявшей им составлять какие-то сообщения, которые, очевидно, выходили далеко за рамки укоренившихся впоследствии представлений о плодородии».

Куда долетели выпрямители стрел

Гёбекли-тепе — воистину особое место. Здесь человек эпохи неолита впервые явил всю мощь своих дарований. Здесь 11 тысяч лет назад стало ясно, что человек необычайно одарен, и его таланты проявляются в самых разных сферах жизни: в архитектуре, ремеслах, искусстве, религии.

В местечке Джерф-эль-Ахмар, как и в Гёбекли-тепе, находят предметы, украшенные различными значками

Правда, до сих пор в окрестностях Пуповинной горы не найдено ни одного крупного поселения, в котором могла бы жить паства святилища Гёбекли-тепе. Однако в радиусе 150 километров от священной горы в интересующую нас эпоху (9600 — 8800 годы до нашей эры) существуют поселения: Невали-Чори, Кайёню, Халлан-Чеми, Джерф-эль-Ахмар, Телль-Кварамель и Чейк-Хассан. И их жители, очевидно, поддерживали отношения с обитателями Гёбекли-тепе. При раскопках некоторых поселений найдены изображения знаков, которые употреблялись в Гёбекли-тепе: миниатюрный заяц (или лиса?) и змеи на выпрямителе стрел из Джерф-эль-Ахмара в Северной Сирии, зигзагообразные линии и круги на каменной плите из того же поселения (все эти знаки датируются примерно IX тысячелетием до нашей эры), змеи и тысяченожки на выпрямителе стрел из Телль-Кварамеля.

Три тысячи лет спустя, около 6500 года до нашей эры, жители Саби-Абьяда — поселения, лежавшего на холме к югу от давно забытого уже святилища Гёбекли-тепе (расстояние между ними составляло менее ста километров), — запечатывали свои сокровища и припасы печатями, на которых красовались три зигзагообразные линии, напоминавшие букву «М». По мнению Клауса Шмидта, этот символ — своего рода стилизованное изображение паука, известное нам по Гёбекли-тепе. Появляются и другие памятные символы: тысяченожка, змея, бык, кабан. «Я бы сказал, первое, что подумалось, на этих печатях мы вновь видим иконографию Гёбекли-тепе», — признался Шмидт.

Местечко Гёбекли-тепе расположено на юге современной Турции. Могли ли жители Урука и Вавилона развивать традиции, сложившиеся в Гёбекли-тепе. В левом верхнем углу: Клаус Шмидт, руководитель раскопок

Около 6500 года до нашей эры жители Саби-Абьяда — поселения, лежавшего на холме к югу от давно забытого уже святилища Гёбекли-тепе, — запечатывали свои сокровища и припасы печатями, на которых красовались три зигзагообразные линии, напоминавшие букву «М»

Поселение в Саби-Абьяде просуществовало еще три тысячи лет — вплоть до эпохи Урука. Что если в символике Шумера, знаменующей, по нашим представлениям, рождение первой цивилизации на Земле, отражается — последним, прощальным отблеском — сияние величественной культуры охотников и собирателей, культуры Гёбекли-тепе?

Как пишет на страницах журнала «Bild der Wissenschaft», Харальд Хауптман из Германского археологического института: «Вполне может быть, что у пантеона месопотамских богов IV—III тысячелетий до нашей эры были свои предшественники. Я думаю, в Гёбекли-тепе уже тогда сформировались представления, нашедшие впоследствии отражение в шумерской культуре».

Еще решительнее высказывается американский археолог Офер Бар-Йосеф из Peabody Museum. Он усматривает прямую связь между скульптурами и рельефами Гёбекли-тепе и древнейшей египетской пластикой — статуями верхнеегипетского бога плодородия Мина, датируемыми IV тысячелетием до нашей эры.

Конечно, четыре тысячи лет — срок немалый, но, может быть, дальнейшие раскопки на территории турецкого Курдистана, Сирии, Ирака, Ливана (то есть в горячих точках современности, что звучит несколько абсурдно) позволят более детально установить связи между древнейшими островками цивилизации, возникшими 5 — 10 тысяч лет назад на территории Передней Азии. Но ждать разгадки придется еще не скоро. Пока в этом регионе звучат взрывы и идут локальные войны, дело большинства археологов — лишь строить догадки. Спекулировать же на тему возможной связи между культурой Гёбекли-тепе и египетской цивилизацией чересчур рано. Всему — свое время. Сейчас — время изучать, а не обобщать…. Мы до сих пор недооцениваем людей каменного века. Они не были бессильными рабами Природы; они научились выдерживать ее удары, противостоять ей. Люди этой эпохи умели вполне здраво размышлять и находили способы решения многих проблем, одолевавших их. Лишь когда человек начал возделывать землю, он вновь стал рабом Природы, заложником ее климатических капризов.

4.11. ИСЧЕЗНЕТ ЛИ ЧЕЛОВЕК К XXII ВЕКУ

Эволюция продолжается. Тысячи ученых пытаются вдохнуть разум в тело машины. Уже сейчас роботы могут анализировать, принимать решения, действовать. В XXI веке они научатся думать. Машина подчиняет себе своего творца. Наш разум уступает искусственному. Проиграет ли человек состязание с машиной?

— Что ты там строишь? кому?

— Эй, не мешай нам, мы заняты делом,

Строим мы, строим тюрьму…

Валерий Брюсов

XX век кончился очередным торжеством человеческого разума: успехи в медицине и космонавтике, открытия в генетике и астрономии и, наконец, достижения в области обработки информации, приведшие к «компьютерной революции» и появлению всемирной сети Интернет.

Увы, оптимизм — извечный опиум человечества. Люди вновь и вновь спешат приобщиться к этой пагубной заразе, уверяя себя, что мир, наконец, переменился и отныне за любым триумфом будут следовать не падения, не трагедии, а новые триумфы. Однако история всякий раз обманывала ожидания. «Конец истории» обернулся «столкновением цивилизаций», торжество разума — очередной иллюзией. В считанные годы мы свыклись с терроризмом людей, но что если нас ждет, — может быть, даже в наступившем веке? — бунт «умных машин», воспетый фантастами?

Мы постепенно впадаем в зависимость от наших смышленых машин! Мы разучиваемся мыслить, используя для этого все более совершенные компьютеры. Мы вынуждены доверять нашим машинам. Нередко мы уже не способны контролировать их работу, мы не поспеваем за ними. Мы — тугодумы, они — торопыги. Пока мы просчитываем варианты, они опережают нас. Мы взрастили их и научили их действовать. Кем они окажутся — отзывчивыми помощниками или неблагодарными детьми?

Ведущие специалисты в области информатики считают, что компьютер, наделенный сознанием, станет опасен для человека. Компьютер говорит, думает и воспринимает мир как человек. Он — его отражение, и в то же время он по своим возможностям в тысячи раз превосходит человека. Он быстрее его, способнее его к обучению, и он менее раним, чем человек. Принимая в свой дом убогого слугу, слепленного из проводков и полупроводников, мы сжились с коварным захватчиком, который по прошествии некоторого времени возьмется помыкать нами и высасывать из нас все соки, словно раковая опухоль, проникшая в организм!

Физики ополчились на «человекобога»

Еще в пятидесятые годы британский математик Алан Тьюринг задался вопросом, может ли компьютер обладать разумом и, если да, то по какому признаку мы это определим. Сам ученый ответил на этот вопрос так: машину можно считать разумной, если, побеседовав с ней, человек не заметит, что имел дело с машиной.

В то время появление подобного теста было вполне уместным. Программисты добились первых заметных успехов. Газеты и журналы пестрели рассуждениями об «электронном гении» или «супермозге», а сами создатели ЭВМ предпочитали говорить об «искусственном интеллекте». Пока советские политики уверяли, что в считанные годы мы построим коммунизм, ученые Запада и Востока уверились, что ЭВМ скоро превзойдет мозг. Тень машины накрыла живой разум. Считалось, что человеческий мозг — это лишь хорошо оснащенный computer (англ. — «вычислительное устройство»), к программному обеспечению которого относятся сознание, интеллект и речевая способность. Недавнего «человекобога» низвели до уровня «машиночеловека».

Подобные попытки предпринимались давно. Недаром еще Максимилиан Волошин в 1922 году писал: «Машина научила человека пристойно мыслить, здраво рассуждать. Она ему наглядно доказала, что духа нет, а есть лишь вещество, что человек — такая же машина…» Однако никогда еще эти попытки возвысить машину не были так настойчивы, как в пору всеобщего наступления «физиков» на «лириков» (процесс этот был общемировым, и, например, западная поэзия так и не оправилась от вторжения в жизнь машинного начала: недавняя властительница дум превратилась в «рукоделье лингвистов»). Марвин Мински, один из основоположников науки об искусственном разуме, так сформулировал свое кредо, словно бы восприняв всерьез коварные резоны М А. Волошина: дух — это не что иное, как продукт бездуховных, но разумно связанных друг с другом программ и подпрограмм.

Однако ожидания были преждевременными. Выполнить тест Тьюринга компьютеры никак не могли. Мы, люди, постоянно обновляем свою память. Каждый день мы накапливаем горы новой, свежей информации и бессознательно используем ее. Мы неизменно обращаемся к этому огромному и сложному запоминающему устройству, что спрятано у нас в голове.

Мы черпаем оттуда все, что нам нужно, даже помимо нашей воли. Мы! Не они.

До сих пор все попытки наделить машину человеческим разумом терпели провал. Конечно, компьютеры научились многому. Одни из них, как соперник Гарри Каспарова, «Deep Blue», блестяще играют в шахматы. Другие воспринимают человеческую речь, третьи узнают лица людей, четвертые моделируют и проектируют, выполняя работу целых КБ. Однако компьютеры по-прежнему не универсальны. Соединить все способности кряду ученые пока не могут. Наши электронные шахматисты не комментируют футбольные матчи, наши электронные переводчики не всматриваются в своих собеседников, голосом которых они вещают, и прочее, и прочее. А ведь искусственный интеллект, ежели он намерен тягаться с человеческим разумом, должен быть способен и на многое другое: машина обязана постигать смысл наблюдаемых ей событий, у нее должно быть свое мировоззрение, то есть система взглядов на окружающий ее мир; наконец, машина обязана чувствовать.

Однако современные компьютеры как раз обделены эмоциями. Они без труда отыщут кратчайший маршрут из Москвы в Вальпараисо, но вопрос «Красиво ли это лицо?» ставит их в тупик. В машинах нет творческого начала. Они лишены самосознания. У них нет души, и это самое главное! Перед нами лишь временное сочетание отдельных элементов. Оно не чувствует никакой ответственности за свое «единое целое». Доколе так будет длиться?

Как бороться с безработицей роботов

Британский профессор Кевин Уорвик убежден, что через 20 лет люди станут рабами машин. Стоит им одновременно отключиться, и обширные регионы планеты окажутся в коллапсе. Судьба человеческой цивилизации скоро будет зависеть от сбоя машин. Американцы Ханс Моравец, Нил Гершенфельд и Рей Курцвайл пророчествуют, что к концу XXI века машины превзойдут человека по уровню интеллекта.

«Это — следующая ступень эволюции, — заявляет Курцвайл, автор книг «The Age of Spiritual Machines» («Век думающих машин») и «Homo Sapiens». — Она зарождается в недрах нашей цивилизации». Его тезисы звучат как сюжеты научной фантастики: в 2019 году компьютеры будут мыслить так же быстро, как человеческий мозг, совершая до 20 000 000 миллиардов операций в секунду. В 2029 году появится «программное обеспечение для интеллекта», вырабатывающее «сознание». В 2099 году исчезнет всякая разница между человеком и машиной. Это можно выразить и иными словами: к началу XXII века человек — в привычном понимании этого слова — исчезнет.

Мир заполонят небиологические существа, наделенные точными копиями нашего мозга. Это будут личности со своими чувствами и своей индивидуальной способностью реагировать. Их решающее преимущество в том, что машина легко передаст свои знания мириадам других. Если я учу французский язык или читаю «Войну и мир», то знания, накопленные мной в виде переплетения нейрональных сетей, останутся лишь моими знаниями. Я не могу передать их доподлинно точно другим людям. Зато искусственный мозг будет непременно использован для «перезаписи» знаний.

Что касается людей старого пошиба, то они оснастят свое тело и мозг быстродействующими микрокомпьютерами, дабы не уступать в эволюционной борьбе роботам, которые, как предсказывает Моравец, примутся создавать свои фирмы, где не будет и «пахнуть человеческим духом». На работу сюда будут принимать лишь таких же, как они, роботов.

Пророки машинного разума черпают уверенность в так называемом «законе Мура», гласящем, что каждые полтора года мощность процессоров удваивается. Настанет время, когда компьютер будет наделен таким громадным ресурсом, что ему не останется ничего иного, как взяться за работу, которая была до сих пор лишь уделом человеческого мозга.

Британский профессор Кевин Уорвик убежден, что через 20 лет люди станут рабами машин. На фотографии профессор Уорвик со своей женой Ирен

В XXII веке мир будет принадлежать роботам?

О чем грезил Кондильяк

В 1984 году американский компьютерщик Дуглас Ленат и его коллеги затеяли важный проект. Они попытались на языке формул втолковать компьютеру по имени «Сус» весь мир. Они обучали машину банальностям: дети моложе взрослых; метро проложено под землей, а шоссе — над землей и т.п.

«Сус» должен был научиться всему, что знает человек в здравом уме. Однако объявленной цели не удалось достичь. Огромные объемы накопленного знания еще не превращают машину в человека, равно как и бесталанного человека — в творца. Вот и библиотеки от того, что в них хранятся десятки и сотни тысяч томов, тоже не обзавелись мозгами и не приветствует приходящих к ним людей глуховатым, скрипучим баском.

В середине девяностых годов «очеловечить» машину вознамерился и Родни Брукс, профессор информатики из Массачусетсского технологического института. Для этого он решил наделить компьютер «Cog» различными органами чувств, позволив ему осязать и осматривать мир. Когда «Cog» почерпнет какое-то «критическое» количество информации из окружающего мира, у него, как у младенца, забрезжат зачатки сознания.

Эта «мыслящая машина» напоминала «чувствующую статую», чей образ придумал французский философ XVIII века Этьенн Кондильяк. Если бы статуя, полагал он, была наделена хотя бы одним из чувств — обонянием, у нее неизбежно зародилось бы сознание: «Пусть в сознании статуи будет один-единственный запах — вот вам и внимание; пусть запах этот длится, когда причина, вызвавшая его, уже исчезла, — вот вам и память; пусть внимание статуи сопоставит впечатление настоящего и прошлого — вот способность сравнения; пусть статуя почувствует сходство и различие — это будет суждение» и т.п. (пер. Е.М. Лысенко).

Однако в машинном теле — а Брукс даже придал компьютеру образ человеческого торса — пока так и не зародилось сознание. По-прежнему «Cog», вопреки гипотезе Кондильяка, не наделен ни памятью, ни чувством времени. Правда, его «физиономии» придана «экспрессивная мимика», дабы изъявлять разнообразные чувства и переживания. Так, в чертах его разливается печаль, если ученые перестают обращать на него внимание. Но разве у него есть что-то на душе? Разве он впрямь чувствует печаль, оставшись в одиночестве?

Одной из последних попыток стереть грань между человеком и машиной стал робот «Kismet», созданный в канун XXI века в той же лаборатории. Его бегающие глазки выискивают возможных собеседников. Когда человек коснется его сенсоров, черты робота просветляются: брови вздымаются, уши подрагивают.

Подобный робот растрогает даже камни. Он ведет себя как ребенок. Весел ли он, испуган или утомлен, все зависит от окружающих — оттого, общаются ли они с ним, играют ли, дают ли ему выспаться. Однако изъявляет он эти чувства не потому, что ощущает их. Нет, так велит программа, вложенная в него. В отличие от таких сложных, умных существ как кошка или собака, этот робот — с его лукавыми глазками и подрагивающими ушами — все равно иллюзорное, механическое создание. В его чертах по-прежнему нет жизни.

Кто такие «как все»

Пока мы не разобрались в самих основах человеческого сознания, нет смысла рассуждать о том, может ли машина впрямь обладать сознанием. Человеческий мозг нельзя сравнивать с компьютером, прибегая к такого рода логике: «Мозг обрабатывает информацию, и микросхемы обрабатывают информацию. Значит, мозг сходен с микросхемой». С таким же успехом, фальшивя в логических конструкциях, можно было бы сделать следующее открытие: «Человек умеет плавать, и рыба умеет плавать. Значит, человек сходен с рыбой». Если вы согласны, махните вашими плавниками.

Философы, оппонирующие Курцвайлу и Сº, считают их пророчества «простыми выдумками, игрой ума». Обрабатывать информацию можно по-разному. Машина проделывает, например, все операции последовательно, мы — параллельно-последовательно. По ассоциации мы выхватываем из глубин памяти сведения, много лет назад отложенные и, наконец, пригодившиеся. Мозг машины может на 90 процентов работать, как человеческий. Но остальные 10 процентов — это творческий интеллект. Его никак не воспроизвести.

Американец Джон Сирл сравнивает «поведение» компьютера с действиями человека, который, вызубрив правила китайской грамоты и иероглифы, может складывать из них слова, но что означает этот набор знаков, для него по-прежнему непонятно. Философ делает вывод: даже если появятся машины, которые, — будучи соответствующим образом запрограммированы, — станут вести себя как человек, наделенный разумом, это не доказывает, что разум у них есть.

А способна ли «неразумная тварь», как бы сильна она ни была, справиться с носителем разума — человеком? Ее сила, по ее неразумию, будет всегда применяться по определенной схеме. Никто так блестяще не знает «правила игры», как глупцы! Человек же, наделенный хоть искрой творческого духа, всегда играет не по правилам. Каждый человек — сам по себе — уникальный свод законов, постичь которые и разобраться в их беспорядочном переплетении ему самому не удается до конца своей жизни. Каждый нормальный человек думает (и порой поступает) «не как все».

Вовсе не сложно сконструировать лет через сто аппараты, которые поведут себя вроде бы так же, как мы. Они будут осязать, осматривать окружающий их мир, прислушиваться к нему, сканировать книги и газеты, складируя в своем электронном мозгу миллиарды и миллиарды строчек. Но ощущения, вызываемые предметами и событиями, — это больше, чем реакция на них: «Препятствие — уклониться», «Съедобное — съесть», «Горячее — избежать». Нет, ощущения подчас «впечатываются» в наше сознание, становятся его призраками, и тогда стена — простое препятствие — исподволь твердит, что «Выхода нет», а огонь неожиданно заставляет вспомнить давний зимний праздник на даче. Мы живем с этими призраками, то настораживающими нас, то согревающими. А впечатления от от произведений музыки и поэзии! Добиваться от компьютера, чтобы он научился и этому, все равно что потчевать, кормить и умащать волка из русской пословицы: один не научится, другой убежит.

Конечно, машины могут крайне затруднить жизнь человека. Простая поломка компьютера порой перечеркивает не один месяц ваших трудов. Обесточенные приборы в городах, где внезапно отключилось электричество, вмиг превращают современного горожанина в инвалида, не способного ни приготовить пищу, ни узнать о происходящем вокруг, ни даже показаться на улице в свежевыглаженной рубашке.

И все-таки человек — не машина, моментально глохнущая, если «пункт А не выполнен». Человек, словно бактерия, способен выбраться из любых переделок, прижиться в любых условиях. Даже если машины, прирученные им, все же восстанут, у людей останутся истоки, к которым можно вернуться, выбираясь «из тягчайшей нищеты и новых видов рабства» и восстанавливая попранную гармонию. Ипостаси «человека средневекового», вовсе чуравшегося машин, или «человека XIX века», умеренно допускавшего их в свой быт, были вовсе не так уж плохи.

За любым прорывом в неведомое, за любой революцией — социальной и научной — следует мощный откат. Оптимизм слеп и обманчив. Триумф науки и искусства начала XX века сменился общеевропейским «тоталитарным рабством» 1930—1940-х годов. Чем обернется новый научный взлет 1980—1990-х годов? И машины ли станут причиной будущих бед? Да и вообще превзойдут ли машины человека?

* * *

Content

А.В. ВОЛКОВ
ТАЙНЫ ОТКРЫТИЙ XX ВЕКА

1.1. ФИЗИКА НА РУБЕЖЕ ТЫСЯЧЕЛЕТИЙ

От топ-кварка до пентакварка

Превращения «призрачных частиц»

1.2. В НАЧАЛЕ БЫЛА СТРУНА?

В поисках «потерянного Рая»

Мир, вытянутый в М-струнку

В ожидании коллайдера

1.3. ЧТО ТАКОЕ ТЕМНАЯ МАТЕРИЯ

Шапка-невидимка для целой Вселенной

Открытие темной энергии

Когда законы физики запрещают пользоваться компьютером

То, не знаю что: отражения отражений

1.4. РАЗГАДЫВАЯ КОД ДИРАКА

Позитивные адские видения

Борьба пуруши с пракрити

Божественный план с визой от академика Сахарова

Возьмите в Космос «кусочек сахара»!

Инь и Ян тунгусского неба

1.5. В ПОИСКАХ ХИГГС-БОЗОНОВ И СЭЛЕКТРОНОВ

Возвращение массы

Сэлектроны, струны и симметрия

1.6. А ПОЛЕТАТЬ НАЯВУ ХОТЕЛОСЬ БЫ!

След яблока давно простыл?

Полеты не во сне, а наяву

Искусство мечтать о левитации

В поисках гравитационных волн

Измерена скорость гравитации?

1.7. БЫСТРЕЕ СКОРОСТИ СВЕТА?

Где пролетают тахионы

Как расставить все точки над i

Жили-были в трех параллельных мирах…

1.8. ЧТО ТАКОЕ ВРЕМЯ

По законам релятивистского времени

Куда метит стрела времени

1.9. МАШИНЫ ВРЕМЕНИ ПОЛЕТЯТ СКВОЗЬ ИЗЪЯНЫ ПРОСТРАНСТВА?

В век каменный на железной птице?

Гипотеза в защиту хронологии

«Все задуманное исполнится» — основной закон физики?

1.10. ВХОД В ЧЕРВОТОЧИНЫ ВОСПРЕЩЕН?

Преддверие космического туннеля

То warp to Sirius

В путешествие по вакууму с «вакуумным топливом» в придачу

В Космосе грядет энергетический кризис?

Эйнштейновское яблоко отдано на растерзание книжному червю?

По тонкому льду Космоса

Сюжет путешествия, которое не состоится

Туннель закрыт. Просим в него вернуться!

В стороне от скоростных космических дорог

1.11. ГДЕ НАЧИНАЕТСЯ КВАНТОВЫЙ МИР

Кошка Шрёдингера и Человек-Бог

Конденсат Бозе — Эйнштейна

1.12. В ОЖИДАНИИ КВАНТОВОГО КОМПЬЮТЕРА

Квантовые биты взрываются как бомбы

Счетные доски квантовых дотов

1.13. КОГДА КРАТЧАЙШИЙ ПУТЬ ОКАЗЫВАЕТСЯ САМЫМ ДОЛГИМ

Так бывает в кино

Так бывает в науке

Так будет в жизни?

Вместо постскриптума. Годы телепортаций

1.14. ПОСЛЕДНИЕ ТАЙНЫ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Решение было таким органичным

Прогноз погоды на атомарном уровне

Прощание с нашими кремниевыми коллегами

Новая промышленная революция

2.1. ЗЕМЛЯ СТАЛА ЛУНОЙ!

Фея вновь наносит удар

Страшный дар точек Лагранжа

Мировой океан превратится в болото

2.2. ФАВОРИТЫ ЛУНЫ

«Прибытие поезда» в лунных декорациях

Опыт советских «Луноходов» пригодился только на Западе

Возраст жизни на Луне — четыре миллиарда лет?

На большом синхрофазотроне Луны

Где спрятан лед

Титанические усилия по добыче титана

На Луну притязает третья сила

Возвращение, которого долго ждали

Мечты о реголите морей

Викинги мечтают стать колумбами

2.3. МЕЖДУ ЗВЕЗДАМИ И ПЛАНЕТАМИ

Инопланетянин оказался карликом

Коричневые повелители планет

Станет ли светлым «темное прошлое»

2.4. ГИБЕЛЬ ГАЛАКТИК, ИЛИ ВТОРОЕ ПРИШЕСТВИЕ ХАОСА

В начале был Хаос

Космический бокс в окрестностях Млечного Пути

В пламени новых рождений

Жизнь под факелом Андромеды

В бореньях с Gamma Ray Bursts…

Жизнь близ парового котла

2.5. МЫЛЬНЫЕ ПУЗЫРИ ВСЕЛЕННОЙ

Лестница в небо

Великая космическая стена

Всех нас ожидает Аттрактор

Симпатия, неподвластная времени

2.6. ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗНАЕТ ЛИШЬ КАРТА УИЛКИНСОНА

На «машине времени» в даль пространства

Эпоха «космической инфляции»

Вселенная оказалась плоской

От хруста до шепота: путешествие в Вечность

2.7. ЗЕРКАЛЬНЫЕ МИРЫ

Льюис Колумб

Джеймс Предтеча

Сказочники Шварц и Грин

Зеркальная материя на каждом футе Вселенной?

Фут умножает сущности Фута

2.8. ЖИТЬ ПРИДЕТСЯ НЕ РАЗ И НЕ ЗДЕСЬ?

Чайник на вашем столе опровергает законы физики

Квантовая физика в бесконечной Вселенной

«Бутылочная почта» переждет и Большой Взрыв

Быть или не быть, дубль триллионный

3.1. В ГЛУБИНЕ ТЕМНЫХ ВОД

Под пологом aqua marina

Путь в abyssos

Навстречу неизвестному Chapopote

Жизнь цвета Black

UFOлогия Океана

Aliens по счетам не платят

3.2. ОЙКУМЕНА ВСМАТРИВАЕТСЯ В ОКЕАН

На рудниках Нептуна

Пахари уходят в море

Аптека под ближайшей волной

«Точечное оружие» XXI века

3.3. В ГЛУБЬ ОЗЕРА ВОСТОК

Антарктида, Байкал, Балхаш, Восток…

Навстречу неизвестной жизни

Восток — Европа — далее везде?

Вместо постскриптума: последние планы

3.4. ЗЕМЛЯ БЬЕТ ЧЕЛОМ

В ожидании великого «уравнителя»

Беду принесли на хвосте

Учение Мао Цзэдуна вдохновляет геологов

В канун землетрясения появляются вакансии

Прогнозировать или строить?

В поисках «сейсмических линз»

3.5. МНЕ ПОКЛОНИЛСЯ ЦВЕТОК…

Прозрение флоры

Огурец объявляет войну

Цветочный парфюмер

3.6. БОТАНИКА ТРЕБУЕТ ТОЧНОСТИ

Генетика растений

Поведение растений

Систематика растений

3.7. ТАЙНЫЙ КОСМОС БАКТЕРИЙ

Они пришли побеждать

В этих городах не ступала нога человека

Сто двадцать тысяч лет одиночества

Бактерия становится батарейкой

Смысл консенсуса — в кворуме

И бактерии нарушают процедуру голосования

3.8. ИГРА В ЖИЗНЬ, ИЛИ НЕ СОТВОРИ СЕБЕ МИКРОБА

Чего нам ждать от грамположительных бактерий

Этим алфавитом будет написана не одна книга Жизни

4.1. ОБЕЗЬЯНА ХОЧЕТ СТАТЬ ЧЕЛОВЕКОМ, А МЫ… НЕ ДАЕМ ЕЙ ЖИТЬ

4.2. В ПОИСКАХ «НЕДОСТАЮЩЕГО ЗВЕНА»

Древо рода человеческого

Краткая история человечества

История и комментарии: «человек миллениума»

История и комментарии: под несчастливой звездой

История и комментарии: кто из Африки ушел?

История и комментарии: укрощение огня

История и комментарии: Homo sapiens — все старше и старше

История и комментарии: карта мира у нас в животе

История и комментарии: древо разрастается в джунгли

4.3. КОГДА ЧЕЛОВЕК НАУЧИЛСЯ ХОДИТЬ

Голые заселяют саванну

Ореопитек возвращается гордым шагом

Надежда на жизнь

У древа человечества много корней

Обезьян изгоняют из райского сада

4.4. ПЕРВЫЕ ЛЮДИ ЕВРОПЫ

Слоны вторгаются в Гибралтарский пролив

От Иверии до Иберии: вся Европа в следах

Заговорить — и найти дорогу

Морские кочевья гоминидов

4.5. О ЧЕМ ДУМАЛОСЬ ЭРЕКТУСУ

Лишь совершенное мимолетно?

Нравился ли застой питекантропам

В мясном отделе истории

По тундре, по тундре Центральной Европы

Кони шли под копье

В гостях у нелюдей, в Бильцингслебене

Веруя во Владыку Медведя

4.6. «ХОББИТЫ» С ОСТРОВА ФЛОРЕС

Homo morechodus erectus

Бремя повелителя острова

Восемьдесят тысяч лет под сводом пещеры!

Между пигмеями и микроцефалами

На земле оранг-пендека

4.7. В РОДНЕ БЕЗ НЕАНДЕРТАЛЬЦА?

Карикатура в поисках образца

Чему учили офени

Наш дядя жил в Неандертале?

4.8. В ЛЕДЯНОЙ МОГИЛЕ ЕВРОПЫ

Восемь сценариев гибели неандертальцев

Пять климатических эпох

Два типа организма

Сто тысяч лет вымирания

Вместо послесловия

4.9. КОГДА НАЧАЛАСЬ НЕОЛИТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ?

На травяном матрасе в далекое прошлое

Курорт каменного века

Пахари обмениваются опытом

Звездные часы Homo sapiens

4.10. В ПОДЗЕМНОМ ХРАМЕ ПРЕМУДРОЙ ЛИСЫ

Деяния акерамических зодчих

Всему Боробудуру пример

Памятные алефы охотников

Куда долетели выпрямители стрел

4.11. ИСЧЕЗНЕТ ЛИ ЧЕЛОВЕК К XXII ВЕКУ

Физики ополчились на «человекобога»

Как бороться с безработицей роботов

О чем грезил Кондильяк

Кто такие «как все»