Дэвид Кристиан

Большая история. С чего все начиналось и что будет дальше

David Christian

ORIGIN STORY

A Big History of Everything

© David Christian, 2018

© Громова А.Д., перевод на русский язык, 2018

© Издание на русском языке, оформление

* * *

В основе современной истории происхождения мира лежит идея усложнения. Когда наша Вселенная возникла из вспененного океана энергии, она была чрезвычайно простой. Большинство сложных явлений стали возможными в ключевые переходные моменты, самые важные из которых я называю порогами. Мы – результат эволюции и диверсификации жизни на Земле, и при этом за нашу короткую, но удивительную историю мы создали столько совершенно новых форм сложности, что сегодня играем решающую роль в изменении мира.

Дэвид Кристиан

Аргументированная и убедительная история всего сущего… Сочетание мифологии в духе работ Джозефа Кэмпбелла и космологии в стиле Карла Сагана.

The Washington Post

Книга повергает в трепет не хуже Большого взрыва… Великолепно!

Жерар Дегрут, The Times

Ярчайший пример междисциплинарного исследования.

Фарид Закария, CNN

Захватывающий рассказ на основе огромного количества информации из множества областей науки.

Кен Робинсон, почетный профессор Уорикского университета

Остроумная манера подачи информации передает истинное очарование науки.

Nature

Предисловие

Мы рассказываем истории, чтобы все осмыслить. Это у нас в крови.

Лия Хиллс, «Возвращение к сердцу» (Return to the Heart)

Идея современной истории происхождения мира витает в воздухе. Для меня работа над ней началась с курса по «истории всего», который я впервые прочел в Университете Маккуори в Сиднее в 1989 году. Свой курс я видел как средство понять историю человечества. Тогда же я преподавал и изучал русскую и советскую историю, но меня беспокоило, что, рассказывая студентам о какой-либо стране или империи, я подсознательно даю и следующий посыл: люди – на самом базовом уровне – делятся на племена, которые между собой соперничают. Насколько полезно учить чему-то подобному в мире, где есть ядерное оружие? Отчетливо помню, как во время Карибского кризиса, школьником, я думал, что мы на грани апокалипсиса. Все вот-вот должно было быть уничтожено. Помню и то, как я гадал, есть ли «там», в Советском Союзе, дети, которым так же страшно. В детстве я жил в Нигерии. Оттуда я вынес острое чувство единства и ощущение крайнего разнообразия человеческого общества – все это усилилось, когда подростком я поступил в Атлантик-колледж, международное учебное заведение в Южном Уэльсе.

Через несколько десятков лет, уже будучи профессиональным историком, я начал задумываться о том, как преподавать единую историю человечества. Можно ли рассказывать о наследии, общем для всех людей, с тем же величием и благоговением, с какими говорят о великой истории отдельных стран? Я пришел к убеждению, что нам нужна история, в которой наши предки из палеолита и фермеры неолита играли бы такую же важную роль, как и правители, завоеватели и императоры, серьезно потеснившие в исторической науке всех остальных.

В конце концов я понял, что эти идеи не оригинальны. В 1986 году великий исследователь всемирной истории Уильям Макнейлл написал, что составлять историю «побед и невзгод всего человечества» – это «моральный долг историка в наши дни»[1]. Еще раньше и в том же ключе описывал историю человечества в ответ на кровопролития Первой мировой войны Герберт Уэллс:

Нам ясно, что теперь невозможен иной мир, кроме общего мира во всем мире; иное процветание, кроме всеобщего процветания. Но мир во всем мире и всеобщее процветание невозможны без общих исторических идей… Если все, что у нас есть, это ограниченные, эгоистичные, конфликтные традиции национализма, то расы и народы будут невольно втягиваться в противостояние и разрушение[2].

Уэллс понимал еще кое-что: преподавая историю человечества, вероятно, придется учить истории всего. Поэтому его «Очерки истории» (Outline of History) превратились в историю Вселенной. Чтобы разобраться в истории человечества, нужно понять, как возник такой странный биологический вид, а тогда нужно узнать, как протекала эволюция жизни на планете Земля, а тогда – узнать, как протекала эволюция планеты Земля, а тогда – об эволюции звезд и планет, а тогда – об эволюции Вселенной. Сегодня об этом можно говорить с такой точностью и научной строгостью, которые во времена Уэллса были просто немыслимы.

Уэллс искал объединяющее знание – знание, которое позволило бы связать между собой и народы, и научные дисциплины. Любая история происхождения объединяет знания, даже если это часть националистической историографии. А самые емкие из этих историй способны провести вас через множество временных шкал и концентрических кругов, в которых вы видите мир и себя: от собственной личности к семье и клану, к нации, языковой или религиозной группе, к огромным кругам «человечество» и «жизнь» и, наконец, к мысли о том, что вы – часть целой Вселенной, или космоса.

Однако в последние столетия с ростом межкультурных контактов стало очевидно, насколько любая история происхождения мира и любая религия зависит от местных традиций и окружающих условий, поэтому глобализация и распространение новых идей пошатнули веру в традиционное знание. Даже самые твердые его приверженцы увидели, что историй происхождения много и все они разные. Кто-то в ответ на это стал агрессивно, вплоть до кровопролития, защищать свои религиозные, племенные и национальные традиции. Но многие просто утратили веру и твердость во взглядах, а вместе с этим – и ориентацию в мире, и ощущение своего места во Вселенной. Этой потерей веры отчасти объясняется вездесущая аномия – чувство бесцельности, бессмысленности, а иногда даже отчаяния, которое во многом сформировало литературу, искусство, философию и науку XX века. Хоть какое-то ощущение принадлежности многим дал национализм, но в современном мире глобальных связей очевидно, что он разобщает человечество, пусть и объединяя граждан определенной страны.

Я писал эту книгу с оптимистичной верой в то, что мы, современные люди, не обречены вечно жить в разрозненности и бессмысленности. В созидательном вихре современности рождается новая глобальная история происхождения мира, столь же исполненная смысла, благоговения и таинственности, как и любая традиционная история, только основанная на современном научном знании множества дисциплин[3]. Она далеко не полна, и, возможно, ей не хватает идей старых историй о том, что значит хорошая, стабильная жизнь. Но с ней стоит познакомиться, потому что в основе ее – всемирное наследие тщательно проверенной информации и знаний и потому что это первая история о происхождении, которая объединяет человеческие общества и культуры всего мира. Это всемирный коллективный проект, история, которая одинаково действует в Буэнос-Айресе и в Пекине, в Лагосе и в Лондоне. Сегодня множество ученых работают над увлекательной задачей: они составляют и рассказывают эту современную историю происхождения мира, ищут в ней ориентиры и чувство общей цели, которые она, как и все подобные истории, может дать, но только сегодняшнему миру с его глобализацией.

Сам я впервые попробовал преподавать историю Вселенной в 1989 году. Объясняя, чем я занимаюсь, в 1991 году я стал использовать термин большая история[4]. Лишь по мере того, как рассказ постепенно приобретал очертания, я осознал, что пытаюсь выхватить основные эпизоды зарождающейся всеобщей истории происхождения мира. Сегодня большую историю преподают в университетах в самых разных уголках света, а в рамках проекта «Большая история» (Big History Project) ее также изучают в старших классах в тысячах школ.

Такая новая концепция прошлого потребуется нам, чтобы справиться с самыми сложными испытаниями и освоить возможности, которые несет в себе XXI век и которые затрагивают весь мир. В своей книге я пытаюсь изложить новейшую версию этой истории – огромной, сложной, прекрасной, вдохновляющей.

Введение

Формы, что приходят и уходят – одна из которых и есть ваше тело, – это мелькание моих конечностей в танце. Узнавайте Меня во всем, и чего вам тогда бояться?

Воображаемые слова индуистского бога Шивы в книге Джозефа Кэмпбелла «Тысячеликий герой»[5]

Сколь бы все эти вещи ни были невозможны пожалуй как и те что могли случиться как и все прочие что так и не воплотились они в той же мере могли бы быть.

Джеймс Джойс, «Поминки по Финнегану» (Finnegan’s Wake)

Мы приходим в эту Вселенную не по своей воле, не выбираем для этого время и место. Мы мелькнем, как космический светлячок, пройдем короткий путь вместе с другими людьми, со своими родителями, братьями и сестрами, детьми, друзьями и врагами. Нашими попутчиками будут и иные живые существа, от бактерий до павианов, и скалы, и океаны, и зори, и луны с метеорами, планеты со звездами, кварки с фотонами, и сверхновые звезды, и черные дыры, и слизняки, и мобильные телефоны, и много-много пустого пространства. Это шествие пышное, яркое, разношерстное, загадочное, и пусть мы, люди, в конце концов покинем процессию, она продолжит свое движение. В далеком будущем другие путешественники тоже будут присоединяться к ней и покидать ее. Через бессчетное количество лет она рассеется, как призрак на рассвете, растворится в океане энергии, из которого когда-то вышла.

Что это за странное общество, в котором мы путешествуем? Где в этой процессии наше место? Откуда она вышла, куда направляется и как в конце концов исчезнет?

Сегодня люди могут рассказать ее историю лучше, чем когда-либо. Мы способны с удивительной точностью установить, что скрывается там, на расстоянии миллиардов световых лет от Земли, и что происходило миллиарды лет назад. Нам это подвластно, потому что в мозаике наших знаний появилось множество новых кусочков и стало проще понять, как может выглядеть вся картина в целом. Это поразительное достижение самого последнего времени. Многие части в нашей истории происхождения мира встали на свое место уже на моей памяти.

Отчасти нам удается строить такие обширные карты Вселенной и ее прошлого, потому что у нас большой мозг, и, как и все организмы с большим мозгом, мы используем его, чтобы формировать внутреннюю карту мира. В результате возникает своего рода виртуальная реальность, по которой мы ориентируемся. Мы не способны непосредственно видеть мир во всех подробностях; для этого потребовался бы мозг размером со Вселенную. Но мы можем строить простые карты фантастически сложной реальности и знаем, что в существенных аспектах они соответствуют действительности. На условной схеме лондонского метро не показано, что пути извиваются и петляют, но миллионы пассажиров все равно перемещаются по городу с ее помощью. Эта книга – своеобразная карта Вселенной в стиле схемы лондонского метро.

От других видов с большим мозгом человека отличает речь. Языковое общение имеет огромную силу, поскольку позволяет нам делиться друг с другом собственными картами мира и таким образом формировать значительно более крупные и подробные карты, чем те, что строит отдельный мозг. Благодаря этому обмену мы также можем сверить свою карту с миллионами других. Таким образом, каждая группа формирует собственное понимание мира, в котором объединены знания, идеи и мысли множества людей за тысячи лет и за много поколений. В процессе коллективного обучения люди точка за точкой строили все более информативные карты Вселенной на протяжении тех 200 000 лет, что мы существуем как отдельный вид. Иными словами, одна из частичек Вселенной стала рассматривать саму себя, как будто та медленно приоткрывает глаз после долгого сна. Сегодня этот глаз видит все больше и больше благодаря глобальному обмену идеями и информацией, точности и строгости современной науки, новым исследовательским инструментам – от ускорителей частиц, что расщепляют атомы, до орбитальных телескопов, – а также компьютерным сетям колоссальной вычислительной мощности.

Эти карты рассказывают самую грандиозную историю, какую только можно себе представить.

В детстве, чтобы что-то осмыслить, мне необходимо было поместить это на некую карту. Как и многие, я силился соотнести между собой отдельные области, которые изучал. Литература была никак не связана с физикой, я не видел ничего общего между философией и биологией, религией и математикой или экономикой и этикой. Я все искал и искал основу, своеобразную карту мира со множеством континентов и островов человеческого знания, я хотел увидеть, как все они сочетаются. Традиционные религиозные истории меня никогда не устраивали в полной мере, потому что, живя ребенком в Нигерии, я очень рано узнал, что разные религии предлагают разные и часто противоречащие друг другу концепции, согласно которым мир стал тем, что он есть.

Сегодня в нашем мире с его глобализацией рождается новая концепция. Ее строят, развивают и распространяют тысячи людей из разных научных областей и многих стран. Связывая между собой их данные, мы можем увидеть то, что невозможно разглядеть, оставаясь в рамках отдельной дисциплины, увидеть мир с высоты птичьего полета, а не с земли. Мы можем разглядеть связи между научными картинами разных направлений, поэтому нам удается глубже размышлять на такие широкие темы, как природа сложности, природа жизни, даже природа нашего вида! В конце концов, сегодня мы изучаем человека в свете различных дисциплин (антропологии, биологии, физиологии, приматологии, психологии, лингвистики, истории, социологии), но специализация мешает каждому из нас отойти на достаточное расстояние, чтобы увидеть человечество в целом.

Попытки найти историю происхождения, которая соединяла бы разные типы знания, стары, как само человечество. Мне нравится представлять себе группу людей, сидящих на закате у костра 40 000 лет назад. В своем воображении я вижу их на южном берегу озера Мунго в озерном районе Уилландра в Новом Южном Уэльсе, где нашли самые древние останки человека в Австралии. Сегодня этот край населяют племена Пааканти, Нгиампаа и Мутти Мутти, но мы знаем, что их предки жили здесь не менее 45 000 лет.

Найденные археологами в 1968 году останки одного из них (его называют Мунго 1) в 1992 году наконец вернули местному сообществу коренных жителей. Это была молодая женщина, частично кремированная[6]. В полукилометре нашли останки другого человека (Мунго 3), вероятнее всего мужчины, который умер в возрасте около 50 лет. Он страдал артритом, а зубы его были сильно стерты, возможно потому, что он протягивал через них волокна, мастеря сети или веревки. Его тело похоронили аккуратно, с почтением, осыпав толченой красной охрой, которую добывали за 200 километров оттуда. Мужчину Мунго вернули на озеро Мунго в ноябре 2017 года.

Оба этих человека умерли около 40 000 лет назад, когда озера Уилландра, теперь пересохшие, были полны воды, рыбы и моллюсков и привлекали к себе множество птиц и животных, которых можно было ловить и на которых можно было охотиться[7]. Во времена этих людей жизнь на озере Мунго была весьма недурна.

В вечерних беседах у огня, которые я воображаю себе, участвуют девочки и мальчики, мужчины и женщины, родители и деды; некоторые из них закутаны в шкуры животных, кто-то качает младенца. Дети носятся друг за другом у кромки озера, пока взрослые доедают ужин из моллюсков, свежепойманной рыбы, речных раков и стейков из кенгуру. Понемногу разговор становится серьезнее, теперь речь держит один из пожилых людей. Как это часто бывает долгими летними днями и холодными зимними вечерами, старшие члены племени пересказывают то, что узнали от своих предков и учителей. Они задают вопросы, которые всегда занимали меня: как обрел свою форму этот рельеф с его холмами и озерами, долинами и ущельями? Откуда взялись звезды? Когда жили первые люди и как они появились? А может быть, мы были всегда? Связаны ли мы родством с варанами, кенгуру и эму? (На этот последний вопрос и народ озера Мунго, и современная наука отвечают решительным «Да!».) Рассказчики учат истории. Они ведут речь о том, как в далеком прошлом могущественные силы и существа создали наш мир.

Пересказываемые снова и снова днями и ночами, эти истории описывают основополагающие мировоззренческие идеи народа озера Мунго. Такие идеи живучи, они способны сохраняться надолго. Они складываются в необъятную мозаику, которая составляет информацию о мире. Для кого-то из детей некоторые истории могут оказаться слишком сложными, чтобы усвоить их с первого раза. Но они слышат их множество раз в разных интерпретациях и привыкают к ним и к глубоким идеям, которые в них заключены. Подрастая, дети усваивают эти истории. Они знают их все лучше и тоньше воспринимают их красоту, мелкие детали и смысл.

Говоря о звездах, рельефе, вомбатах и кенгуру и о мире своих предков, учителя строят общую карту представлений, которая указывает членам общины, где их место в изобильной, прекрасной, порою внушающей трепет Вселенной: вот что ты такое; вот откуда ты взялся; вот кто был здесь до твоего рождения; вот твои обязанности и задачи, если ты живешь в обществе себе подобных. Великая сила этих историй в том, что в них верят. Они вызывают ощущение истинности, потому что в основе их – самые точные сведения, какие предки передавали друг другу на протяжении множества поколений. Их верность, правдоподобность и непротиворечивость проверяли и перепроверяли, используя обширные знания о человеке, звездах, земле, растениях и животных, которые были доступны людям общины Мунго, их предкам и соседям.

Все мы можем пользоваться картами, которые создали наши предки. Великий французский социолог Эмиль Дюркгейм настаивал на том, что карты, заключенные в историях происхождения мира и религиях, – это основа нашего самосознания. По его утверждению, без них человеком может овладеть чувство отчаяния и бессмысленности, достаточно глубокое, чтобы привести к самоубийству. Неудивительно, что почти во всех известных нам обществах образование строится вокруг историй происхождения мира. Во времена палеолита ученики узнавали их от старших членов общины, точно так же, как позже ученые знакомились с основными историями христианства, ислама и буддизма в университетах Парижа, Оксфорда, Багдада и Наланды.

Любопытно, что при этом в современном светском образовании отсутствует надежная история о происхождении мира, которая связывала бы между собой все области мировоззрения. Возможно, это объясняет, почему дезориентация, потеря направления и разобщенность, которые описывал Дюркгейм, сегодня ощущаются в любом уголке света, в равной степени в Дели или Лиме, в Лагосе или Лондоне. Проблема в том, что в мире, пронизанном глобальными связями, за веру и внимание людей борется слишком много локальных историй происхождения и они мешают друг другу. Поэтому большинство современных преподавателей рассматривают историю по частям, и учащиеся получают знания о мире из разных дисциплин по отдельности. Наши предки с озера Мунго никогда не слышали о многих вещах, которым мы учимся сегодня, от математического анализа до истории Нового времени и создания компьютерного кода. Но, в отличие от них, нам редко предлагается объединить эти знания в связную историю, подобно тому как на глобусах, которые встречались раньше в классных комнатах, тысячи местных карт соединялись в одну карту мира. В результате наши представления о реальности и о человеческом обществе, к которому принадлежит каждый из нас, остаются отрывочными.

Современная история происхождения мира

И все же… шаг за шагом, по крупицам формируется современная история происхождения мира. Как и истории, которые рассказывались на озере Мунго, она сложена нашими предками, ее испытывали и проверяли многие поколения в течение многих тысяч лет.

Конечно, она отличается от большинства подобных традиционных историй. Отчасти потому, что ее создали представители не определенного региона или культуры, а глобального сообщества из более 7 млрд человек, так что она черпает сведения из всех уголков света. Это история происхождения мира для всех современных людей, она строится в глобальных традициях современной науки.

В отличие от многих традиционных историй о происхождении мира, в современной истории нет бога-творца, хотя в ней присутствуют энергии и частицы не менее экзотические, чем пантеоны многих традиционных космогонических историй. Как и в конфуцианстве или раннем буддизме, в современной истории говорится о Вселенной, которая просто есть. Какой бы то ни было смысл вещам придает не сама Вселенная, а мы, люди. «В чем смысл Вселенной? – спрашивает Джозеф Кэмпбелл, исследователь мифологии и религии. – В чем смысл блохи? Она просто есть, вот и все, а ваш смысл в том, что есть вы»[8].

Мир в современной истории происхождения менее стабилен, более беспокоен и значительно крупнее, чем миры многих традиционных историй. Из этих качеств вытекают ограничения. Масштабы современной истории происхождения глобальны, но она сформировалась совсем недавно, и вследствие молодости ей свойственна некоторая незрелость, в ней есть пробелы. Она возникла в совершенно особенный момент истории человечества и сформирована динамичными, потенциально дестабилизирующими условиями современного капитализма. Это объясняет, почему в ней часто не хватает той глубокой восприимчивости к биосфере, которая есть в подобных историях у туземных народов всего света.

Вселенная в современной истории происхождения мира всегда в движении, она динамична, она развивается, и она огромна. Геолог Уолтер Альварес, чтобы напомнить о ее размерах, предлагает подумать, сколько в ней звезд. В большинстве галактик их примерно по 100 млрд, причем самих галактик во Вселенной как минимум столько же. Это означает, что звезд в ней (глубокий вдох) 10 000 000 000 000 000 000 000 (10 22)[9]. Согласно наблюдениям, проведенным в конце 2016 года, галактик может быть намного больше, так что не сдерживайтесь, если вам хочется добавить к приведенному числу несколько нулей. Наше Солнце – весьма заурядный член этой гигантской команды.

Современная история происхождения мира все еще строится. Добавляются новые разделы, есть части, которые по-прежнему требуется проверить или привести в порядок, нужно убрать строительные леса и мусор. В ней все еще есть пробелы, так что, как и все истории происхождения мира, она всегда будет вызывать ощущение таинственности и благоговения. Однако за последние несколько десятилетий наши представления о Вселенной, в которой мы живем, стали значительно полнее, и это только добавляет загадочности, потому что, как писал французский философ Блез Паскаль, «знание подобно сфере: чем больше его объем, тем больше площадь соприкосновения с непознанным»[10]. При всем ее несовершенстве и неопределенности нам нужно знать эту историю, так же как людям с озера Мунго нужно было знать свои. В современной истории происхождения мира речь идет о наследии, общем для всего человечества, а значит, она может подготовить нас к встрече с огромными испытаниями и возможностями, с которыми все мы сталкиваемся сегодня, в поворотный исторический момент для планеты Земля.

В основе современной истории происхождения мира лежит идея усложнения. Как Вселенная появилась, как она породила эту пышную процессию из вещей, сил и существ, к которым принадлежим и мы? Мы не знаем наверняка, откуда она взялась и было ли что-то до нее. Зато нам известно, что, когда Вселенная возникла из вспененного океана энергии, она была чрезвычайно простой. И простота по-прежнему остается ее состоянием по умолчанию. В конце концов, бóльшую часть Вселенной составляет темное холодное пустое пространство. И все же в редких, особенных местах, например на нашей планете, сложились идеальные условия Златовласки, среда, подобная похлебке в миске маленького Мишутки из «Трех медведей»[11], – не слишком горячая и не слишком холодная, не слишком плотная и не слишком разреженная, но как раз подходящая, чтобы началось усложнение[12]. В среде, где действовали условия Златовласки, в течение многих миллиардов лет возникали все более сложные вещи, сущности с все большим количеством подвижных частей и все более замысловатыми внутренними связями. Было бы ошибкой думать, что сложное обязательно лучше простого. И все же для человека сложность имеет значение, потому что мы сами – очень сложные существа, а динамичное глобальное общество, в котором мы живем сегодня, – это одна из самых сложных вещей, какие только нам известны. Так что понять, как появились сложные явления и благодаря каким условиям Златовласки это стало возможно, – отличный способ разобраться в самих себе и в мире, где мы живем.

Большинство сложных явлений стало возможным в ключевые переходные моменты, самые важные из которых я буду называть порогами. Пороги помогают придать форму непростой для изложения современной истории происхождения мира. Они позволяют выделить основные поворотные моменты, когда то, что уже существовало ранее, перестраивалось или еще как-то изменялось и в результате появлялось нечто с новыми, «вновь образованными» свойствами, качествами, которые до того не встречались. На ранних этапах во Вселенной не было ни звезд, ни планет, ни живых организмов. Затем, шаг за шагом, стали возникать совершенно новые сущности. Из атомов водорода и гелия формировались звезды, внутри умирающих звезд появлялись новые химические элементы, из частичек льда и пыли с использованием этих новых элементов получались планеты и их спутники, а в богатых химическими элементами условиях каменистых планет развивались первые живые клетки. Человек – неотделимая часть этой истории, потому что мы – результат эволюции и диверсификации жизни на планете Земля, и при этом за нашу короткую, но удивительную историю мы создали столько совершенно новых форм сложности, что сегодня, по-видимому, играем решающую роль в изменении мира. Когда возникает что-то новое и более сложное, чем то, что было раньше, что-то с новыми, вновь образующимися качествами, это такое же чудо, как рождение ребенка, потому что в целом Вселенная стремится к упрощению и росту беспорядка. Тяга к росту беспорядка (которую ученые называют энтропией) в конце концов возобладает, и Вселенная превратится в неупорядоченное месиво, в котором нет никакой закономерности или структуры. Но это случится еще очень, очень нескоро.

А пока что, похоже, мы живем в кипучей молодой Вселенной, полной творческих сил. Ее рождение – наш первый порог – это такое же чудо, как и все остальные пороги в современной истории происхождения мира.

Хронология

В качестве хронологии мы приводим некоторые основные даты современной истории происхождения мира в двух вариантах: в виде приблизительных абсолютных дат и в пересчете, как если бы Вселенная была создана не 13,8 млрд лет, а 13,8 года назад. С помощью второго подхода проще уловить хронологическую последовательность истории. В конце концов, в результате естественного отбора наш ум не оказался приспособлен к тому, чтобы оперировать миллионами или миллиардами лет, так что такая сжатая хронология должна быть проще для восприятия.

Большинство дат, приведенных для событий, которые произошли более нескольких тысяч лет назад, установлены лишь в последние пятьдесят лет с использованием современных хронометрических методов, самый важный из которых радиометрическое датирование.

Часть I

Космос

1

В начале: первый порог

Если вы хотите сделать яблочный пирог с нуля, вам для начала придется изобрести Вселенную[13].

Карл Саган, «Космос»

Солнце становилось круглее в тот самый день, и –

Оно обновлялось, обычнейшее явленье

Рассвета, когда волшебные кони,

Сквозь раскручивающееся вращенье,

На полях восторженного и всеобщего пенья

Выходили из ржущих зеленых конюшен ко мне[14].

Дилан Томас, «Папоротниковый холм»

История происхождения мира с нуля

В английском языке есть слово bootstrapping. Подобно вытягиванию себя за волосы из болота, оно означает то же почти невозможное действие, но с помощью петель на задниках ботинок. В компьютерный жаргон это понятие попало в виде терминов booting – «загрузка» и rebooting – «перезагрузка» и используется, чтобы описать, как компьютер, восстав из мертвых, сам себе загружает инструкции о том, что делать дальше. Разумеется, в буквальном смысле вытянуть себя ни за волосы, ни за петли на ботинках ниоткуда нельзя, потому что, чтобы что-нибудь поднять, нужен рычаг. «Дайте мне рычаг и точку опоры, – сказал греческий философ Архимед, – и я переверну Землю». Но что может быть рычагом для создания новой Вселенной? Как ее вытянуть за волосы? Или как вытянуть историю о ее возникновении?

Истории извлекать на свет почти так же сложно, как сами вселенные. Проблемы начала можно избежать, если предположить, что Вселенная существовала всегда. Никаких волос и петелек не нужно. По этому пути пошли многие истории, как и многие современные астрономы, в том числе сторонники теории стабильной Вселенной в середине XX века. Ее идея в том, что в крупных масштабах Вселенная всегда была примерно такой же, как сейчас. Есть схожее, но немного иное представление о том, что действительно имел место момент возникновения, когда по Вселенной бродили, создавая разные вещи, огромные силы или существа, но что с тех пор мало что изменилось. Подобных взглядов на Вселенную могли придерживаться старейшины с озера Мунго – не исключено, что они описывали мир, как будто вызванный к жизни их предками в более-менее нынешней форме. Исаак Ньютон видел «первопричину» всего в Боге и утверждал, что Он вездесущ в пространстве. Поэтому Ньютон и считал, что Вселенная в целом не слишком меняется. Однажды он написал, что это «чувствилище бестелесного существа, живого и разумного»[15]. В начале XX века Эйнштейн был настолько уверен, что Вселенная (по большому счету) неизменна, что добавил в свою теорию относительности особую константу, которая позволяла предсказывать стабильную Вселенную.

Удовлетворительна ли идея вечной или неизменной Вселенной? Не вполне, особенно учитывая, что тогда в нее придется тайком протащить творца, который мог бы запустить процесс: «В начале ничего не было, затем Бог создал…» Нарушение логики налицо, хотя многим большим умам потребовалось немало времени, чтобы ясно его увидеть. Бертран Рассел в возрасте 18 лет отказался от идеи бога-творца, когда прочел следующие строки автобиографии Джона Стюарта Милля: «Мой отец учил меня, что нельзя ответить на вопрос “Кто меня создал?”, поскольку сразу же возникает вопрос: “Кто создал Бога?”»[16].

Есть еще одна загвоздка. Если бог достаточно могущественен, чтобы сотворить Вселенную, он точно должен быть сложнее нее. Так что, предполагая, что есть бог-творец, мы для объяснения фантастически сложной Вселенной воображаем нечто еще более сложное, что попросту… ее сотворило. Так можно схлопотать обвинение в жульничестве.

Хорошо подстраховались древние индийские гимны, так называемые Веды. «Не было не-сущего, и не было сущего тогда. Не было ни воздуха, ни небосвода за его пределами»[17][18]. Может быть, все возникло из некоего первозданного напряжения между существованием и не-существованием, из сумрачной сферы, которая ничем в полной мере не была, но могла чем-то стать. Возможно, как гласит современная пословица австралийских аборигенов, ничто никогда не бывает совсем ничем[19]. Это сложная мысль, которую можно было бы отвергнуть как смутную и мистичную, если бы не поразительные параллели с современной идеей квантовой физики о том, что пространство не бывает совершенно пустым, а всегда полно возможностей.

Существует ли некий океан энергии или потенциала, откуда появляются, подобно волнам или цунами, конкретные формы? Это настолько распространенный образ, что возникает соблазн считать людские представления о начале начал результатом нашего собственного опыта. Каждое утро любой из нас переживает момент, когда сознательный мир с его формами, ощущениями и структурами будто возникает из хаотичного бессознательного мира. Джозеф Кэмпбелл писал: «Поскольку сознание индивида окружено морем ночи, в которое оно погружается во сне и из которого оно чудесным образом всплывает с пробуждением, то соответственно в образах мифа Вселенная выходит из вечности и пребывает в вечности, в которой она должна, растворившись, исчезнуть»[20][21].

Впрочем, возможно, это слишком метафизично. Может быть, сложность здесь чисто логическая. Стивен Хокинг утверждал, что проблема заключается в неправильной постановке вопроса о начале. Если геометрия пространства-времени имеет сферическую форму, подобно поверхности Земли, только в большем количестве измерений, то спрашивать, что было до Вселенной, это все равно что искать начальную точку на поверхности теннисного мячика. Все устроено иначе. У времени нет края или начала, как нет края у поверхности Земли[22].

Сегодня некоторые космологи находят привлекательной другую систему понятий, которая возвращает нас к идее о Вселенной без начала и конца. Они предполагают, что наша Вселенная – это часть бесконечной мультивселенной, где из больших взрывов постоянно возникают новые миры. Может быть, это и так, но на данный момент у нас нет никаких объективных данных ни о чем, что было до нашего собственного, локального Большого взрыва. Как будто процесс возникновения Вселенной был настолько бурным, что всякая информация о том, откуда она взялась, оказалась стерта. Если и есть другие космологические поселения, нам они пока не видны.

Честно говоря, наши ответы на вопрос о начале начал сегодня ничем не лучше тех, которыми располагало любое человеческое общество раньше. Вселенная, вытягивающая саму себя за волосы, остается логическим и метафизическим парадоксом. Мы не знаем, какие условия Златовласки позволили ей появиться, и по-прежнему не можем дать лучшее объяснение, чем дал Терри Пратчетт, написав: «Современное состояние знаний можно подытожить так: “В начале было ничто, затем оно взорвалось”»[23].

Первый порог. Квантовая петелька на ботинках Вселенной

Петелькой-зацепкой в самой широко принятой сегодня концепции начала начал служит идея Большого взрыва. Это одна из основных парадигм современной науки, таких как естественный отбор в биологии или тектоника плит в геологии[24].

Ключевая часть истории о Большом взрыве появилась лишь в начале 60-х годов XX века. Тогда астрономы впервые зафиксировали космическое микроволновое фоновое (реликтовое) излучение – энергию, которая осталась от Большого взрыва и сегодня повсеместно присутствует во Вселенной. Космологам все еще не удалось установить, когда Вселенная появилась, но они могут рассказать развеселую историю, которая начинается (глубокий вдох, и надеюсь, что нигде не ошибся) через одну миллиардную миллиардной миллиардной миллиардной миллиардной секунды после ее возникновения (примерно в 10–43 секунду с нулевого момента времени).

В самом простом виде история эта звучит так: вначале наша Вселенная была меньше атома. Что это за размер? Мышление нашего вида развивалось так, чтобы оперировать единицами человеческого масштаба, поэтому нам сложно со столь малыми сущностями, но, может быть, будет проще, если я скажу, что миллион атомов можно втиснуть в точку в конце этого предложения[25]. В момент, когда произошел Большой взрыв, вся Вселенная была меньше атома. В ней содержалась вся энергия и материя, которые есть в ней сегодня. Абсолютно вся. Эта мысль пугает и поначалу может показаться совершенно сумасшедшей. Но все данные, которые у нас есть сейчас, говорят о том, что около 13,82 млрд лет назад этот странный, крошечный и невероятно горячий объект действительно существовал.

Пока что мы не понимаем, как и почему он возник. Но квантовая физика говорит, а ускорители частиц (где субатомные частицы разгоняются до больших скоростей с помощью электрических и электромагнитных полей) демонстрируют, что в вакууме нечто действительно может возникнуть из ничего, хотя, чтобы это осмыслить, требуется весьма изощренное представление о том, что такое ничто. В современной квантовой физике невозможно точно определить, где находятся и как движутся субатомные частицы. Это означает: никогда нельзя быть уверенным, что определенная область пространства пуста; и в этой пустоте есть напряжение, которое обеспечивает возможность появления чего-то. Подобно отсутствию «не-сущего и сущего» в индийских Ведах, это напряжение, по-видимому, и вытащило из небытия нашу Вселенную[26].

Сегодня первый момент существования Вселенной называют Большим взрывом, будто она закричала при рождении, как младенец. Термин появился в 1949 году с легкой руки английского астронома Фреда Хойла, которому вся идея казалась смешной. В начале 30-х годов XX века, когда были заложены зачатки этой концепции, бельгийский астроном (и католический священник) Жорж Леметр называл новорожденную Вселенную «космическим яйцом» или «первозданным атомом». Тем немногим ученым, которые восприняли идею всерьез, было ясно, что при таком количестве втиснутой в него энергии первозданный атом должен быть невероятно горячим и расширяться с сумасшедшей скоростью, чтобы сбросить давление. Это расширение все еще продолжается, как если бы на протяжении более 13 млрд лет разворачивалась гигантская пружина.

В первые секунды и минуты после Большого взрыва произошло множество событий. Самое главное то, что возникли первые интересные структуры и закономерности, первые сущности или энергии с отчетливыми неслучайными формами и свойствами. Появление чего-то с новыми определенными качествами – это всегда волшебство. В современной истории происхождения мира мы будем наблюдать это снова и снова, хотя то, что вначале представляется магией, впоследствии может оказаться менее чудесным, когда станет понятно, что новые вещи и их новые качества не появились из ниоткуда или из ничего. Новые сущности с новыми свойствами возникают из уже имеющихся вещей и сил, выстроенных в другом порядке. Именно другая организация порождает новые качества, так же как, переставляя кусочки мозаики, можно получить новый узор. Возьмем пример из химии. Обычно мы думаем о водороде и кислороде как о бесцветных газах. Но если в определенной конфигурации соединить один атом кислорода с двумя атомами водорода, получится молекула воды. Если собрать много таких молекул, вы получите совершенно новое качество, которое мы называем жидкостью. Когда мы видим новую форму или структуру с новыми качествами, на самом деле это новая организация чего-то уже существующего. Инновация – это процесс возникновения нового. Если считать его персонажем нашей истории, вероятно, он будет изящным, загадочным и непредсказуемым, будет склонен к тому, чтобы внезапно появляться из темноты и уводить сюжет в новом неожиданном направлении.

Первые структуры и закономерности во Вселенной возникали именно так, когда рожденные в Большом взрыве объекты и силы выстраивались в новом порядке.

В первые мгновения, о которых у нас есть какие-либо данные, через долю секунды после Большого взрыва, Вселенная состояла из чистой, неупорядоченной, недифференцированной, бесформенной энергии. Энергию можно понимать как потенциал события, способность что-то делать или изменять. Внутри первородного атома она была нестабильной, температуры достигали многих триллионов градусов выше абсолютного нуля. Был краткий период чрезвычайно стремительного расширения, которое называют инфляцией. Вселенная расширялась так быстро, что, возможно, существенная ее часть улетела далеко за пределы той видимости, которой мы вообще когда-либо сможем достичь. Иными словами, вероятно, сегодня у нас в поле зрения лишь крошечный ее кусочек.

Еще через долю секунды расширение замедлилось. Бурная энергия Большого взрыва успокоилась, и по мере того, как Вселенная продолжала расширяться, энергии рассредоточивались и рассеивались. Средняя температура упала и продолжает падать, так что сегодня в большей части Вселенной она всего на 2,76 °С выше абсолютного нуля (абсолютный ноль – это температура, при которой ничто даже не дрогнет). Как и другие организмы на планете Земля, мы не чувствуем холода, потому что нас, подобно костру, согревает Солнце.

При экстремальных температурах Большого взрыва могло произойти почти все что угодно. Но со снижением температур сузились и возможности. Отдельные сущности подобно призракам возникали в хаотичном тумане остывающей Вселенной – в бурном котле самогó Большого взрыва они существовать не могли. Ученые называют такие изменения формы и структуры фазовым переходом. В повседневной жизни мы наблюдаем его, когда пар теряет энергию и превращается в воду (ее молекулы гораздо менее подвижны, чем молекулы пара) и когда вода превращается в лед (энергия которого столь мала, что его молекулы просто колеблются на месте). Вода и лед могут существовать лишь в узком диапазоне очень низких температур.

За миллиардную миллиардной миллиардной миллиардной секунды после Большого взрыва энергия и сама прошла фазовый переход. Она разделилась на четыре очень разных типа. Сегодня мы называем их проявления гравитацией, электромагнитным взаимодействием, а также сильным и слабым ядерным взаимодействием. Нам нужно познакомиться с особенностями характера каждого из них, потому что они сформировали Вселенную. Гравитация слабая, но ее действие простирается на большие расстояния, она всегда притягивает все друг к другу, и при этом ее сила накапливается. Она стремится сделать Вселенную более комковатой. Электромагнитная энергия встречается в отрицательной и положительной форме, так что она часто нейтрализует саму себя. Гравитация, несмотря на свою слабость, формирует Вселенную на уровне больших вещей. Электромагнетизм же преобладает на химическом и биологическом уровне – это то, что не дает распасться нашим телам. Третья и четвертая фундаментальные силы имеют скучные названия – сильное и слабое ядерное взаимодействие. Они работают на очень малых расстояниях и имеют значение на субатомном уровне. Человек не ощущает их непосредственно, но они во всех отношениях формируют наш мир, потому что определяют то, что происходит в недрах атома.

Возможно, существуют и другие виды энергии. В 90-е годы XX века новые измерения показали, что скорость расширения Вселенной увеличивается. Основываясь на идее, которую первым высказал Эйнштейн, многие физики и астрономы теперь доказывают, что может существовать некая форма антигравитации, пронизывающая весь космос, и мощь ее растет с расширением Вселенной. Сегодня доля этой энергии во Вселенной может составлять до 70 %. Но даже если ее сила начинает преобладать, мы еще не понимаем, что она такое и как она действует, так что физики называют ее темной энергией. Термин временный. Следите за новостями, потому что выяснить, что такое темная энергия, – это одна из главных задач современной науки.

В течение первой секунды после Большого взрыва возникла материя. Материя – это то, что энергия перемещает в пространстве. Еще сто лет назад ученые и философы считали, что это две отдельные сущности. Теперь мы знаем, что на самом деле материя – это энергия в очень сжатой форме. Молодой Альберт Эйнштейн показал это в своей знаменитой статье 1905 года. Формула, согласно которой энергия (E) равна массе (m), умноженной на квадрат скорости света (c), или E = mc 2, показывает, сколько энергии заключено в определенном количестве материи. Чтобы понять это, нужно умножить массу последней не просто на скорость света (а она больше миллиарда километров в час), а на скорость света, умноженную на себя. Получится колоссальное число, так что, разделив крошечную частичку материи, можно высвободить огромное количество энергии. Так происходит при взрыве водородной бомбы. В начале существования Вселенной протекал обратный процесс. Гигантские количества энергии сжимались в крошечные частички материи, подобные пылинкам в бескрайнем энергетическом тумане. Примечательно, что человек научился на короткое время воссоздавать энергии такого масштаба – в Большом адронном коллайдере недалеко от Женевы. И да, из этого кипящего океана энергии действительно начинают выскакивать частицы.

Все еще шла первая секунда…

Первые структуры

В хаосе энергетического тумана сразу после Большого взрыва начали появляться отдельные формы и структуры. Энергетический туман есть всегда, но структуры, которые в нем возникают, придают нашей истории форму и сюжет. Некоторые структуры или закономерности просуществуют миллиарды лет, другие – долю секунды, но ничто из них не сохранится. Они недолговечны, как рябь на поверхности океана. Первый закон термодинамики гласит, что океан энергии существует всегда, он сохранен. Второй закон термодинамики гласит, что все возникающие формы в конце концов вновь растворятся в нем. Формы подобны движениям танца, они не сохраняются.

Отдельные структуры и формы начали возникать в течение секунды после Большого взрыва. Почему? Почему во Вселенной есть что-то, кроме неупорядоченного потока энергии? Это фундаментальный вопрос.

Если бы в нашей истории был бог-творец, объяснить появление структур было бы легко. Мы могли бы предположить (как предполагается во многих космогонических историях), что бог предпочитал структуру хаосу. Но в большинстве версий современной истории происхождения мира идея бога-творца больше не принимается, потому что современная наука не может найти прямых свидетельств его существования. У многих есть опыт божественного, но сообщения о нем разнообразны и противоречивы, его невозможно воспроизвести. Эти переживания слишком переменчивы, слишком размыты, слишком субъективны, чтобы служить объективным научным доказательством.

Итак, в современной истории происхождения мира придется искать другие объяснения тому, как появились структуры и формы. Это непросто, ведь второй закон термодинамики говорит нам, что любая структура рано или поздно должна распасться. Как писал австрийский физик Эрвин Шрёдингер: «Теперь мы признаём, что этот фундаментальный закон физики отражает естественное стремление вещей приходить в состояние хаоса, когда мы этому не препятствуем (что также свойственно книгам в библиотеке или стопкам бумаг и рукописей на письменном столе)»[27].

Если в современной истории происхождения мира есть отрицательный герой, то это, несомненно, энтропия – по-видимому, универсальное стремление структур приходить в неупорядоченное состояние. Энтропия – верный слуга второго закона термодинамики. Если представить ее себе персонажем нашей истории, то этот персонаж таится, распутный, равнодушный к чужой боли и страданию, и ему все равно, может ли он смотреть людям в глаза. Кроме того, энтропия очень, очень опасна, в конце концов она доберется до каждого из нас. Все истории происхождения кончаются ею. Она разрушит все структуры, все формы, любую звезду, любую галактику и каждую живую клетку. В книге по мифологии Джозеф Кэмпбелл поэтично описывает ее роль: «Мир, каким мы его знаем, […] сулит нам лишь один конец – смерть, разрушение, расчленение и распятие нашего сердца с уходом того, что мы любили»[28][29].

Современная наука говорит о действии энтропии холодным языком статистики. Все вещи можно располагать бесчисленным количеством способов, и в подавляющем большинстве случаев это будет неструктурированное, неупорядоченное, случайное расположение. Большинство изменений протекает так, как будто мы взяли колоду из 10^80 карт (это 1 с 80 нулями, или примерное число атомов во Вселенной) и снова и снова тасуем ее в надежде, что все тузы окажутся рядом. Это неимоверно редкая последовательность, такая редкая, что она вряд ли встретится вам, даже если тасовать карты на протяжении времени, многократно превышающего возраст Вселенной. Чаще всего структура будет минимальной или отсутствовать вообще. Каков шанс, что вы бросили бомбу на стройплощадку с кучей кирпичей, раствора, проводов и краски, а когда пыль рассеялась, увидели многоэтажное здание, подключенное ко всем коммунальным сетям, выкрашенное и готовое распахнуть двери покупателям? В волшебном мире энтропией можно пренебречь, но в нашем нельзя. Поэтому бóльшая часть Вселенной, особенно огромные пустые пространства между галактиками, не имеет формы и структуры.

Сила энтропии так велика, что непонятно, как вообще смогли возникнуть какие-то структуры. Но мы знаем, что это произошло. И по-видимому, они появились с разрешения энтропии. Как будто за то, что она позволила вещам соединиться и образовать нечто более сложное, энтропия потребовала налог, который подлежит уплате в виде энергии. На самом деле мы увидим, что она взимала разные налоги на сложность множество раз, почти как русский царь Петр Великий, учредивший специальный государственный орган, чтобы выдумывать новые пошлины. Энтропии эта сделка по душе, потому что выплаты, которые она получает от всех сложных явлений, идут на ее зловещий замысел превратить всю Вселенную в кашу. Сам акт уплаты ей налога увеличивает хаос и количество отходов, подобно тому как любой современный город производит огромное количество мусора и тепла. Любой из нас каждую секунду своей жизни платит этот налог. Это заканчивается лишь с нашей смертью.

Так как же возникли первые структуры? На этот вопрос у науки еще нет окончательного ответа, хотя есть масса перспективных идей.

Помимо энергии и материи в результате Большого взрыва появились некоторые базовые правила. Ученые начали понимать, насколько они фундаментальны, лишь с началом научной революции в XVII веке. Сегодня мы называем эти правила фундаментальными законами физики. Они объясняют, почему неистовые хаотичные энергии первородного атома все же имели некоторую направленность: благодаря этому изменения пошли по определенному пути, а бесчисленное количество других возможностей было нейтрализовано. Были отсеяны состояния Вселенной, с которыми эти законы несовместимы, и в любой момент своего существования она находилась в одном из совместимых с правилами действия состояний. Эти новые конфигурации, в свою очередь, порождали новые правила, которые направляли процесс изменений по новому пути.

Такое постоянное отсеивание невозможных состояний гарантировало минимальную структуру. Мы не знаем, почему появились эти правила и почему они приняли именно такую форму. Мы не знаем даже, насколько они обязательны. Может быть, есть другие вселенные, где правила немного отличаются. Может быть, где-то гравитация сильнее, а электромагнитная сила слабее. Тогда жители этих вселенных (если они там есть) расскажут другие истории происхождения мира. Может быть, одни вселенные просуществовали миллионную долю секунды, а другие будут существовать намного дольше нашей. Возможно, в каких-то из них рождаются многочисленные экзотические формы жизни, а другие представляют собой биологические пустыри. Если наша Вселенная и правда находится в мультивселенной, можно представить себе, что при ее создании были торжественно брошены кости и кто-то провозгласил: «Итак, в этой вселенной будет гравитация и еще электромагнетизм, и он будет в 10 36 раз сильнее ее» (гравитационные и электромагнитные силы действительно соотносятся именно так, по крайней мере у нас). Благодаря этим правилам наша Вселенная никогда не была и не будет совсем хаотичной. Где-то обязательно должно было появиться что-то интересное.

Структуры и закономерности возникли, как только энергия приняла отчетливые формы. Когда из сгустков энергии образовались первые частички вещества, у них тоже обнаружились правила. В первые секунды после Большого взрыва появились нейтроны, протоны и электроны, основные составляющие атомов, а также античастицы протона и электрона (то есть отрицательно заряженные протоны и положительно заряженные электроны), и из них получилось, как это называют физики, вещество и антивещество (или материя и антиматерия). Когда температуры во Вселенной опустились ниже тех, при которых легко образуются материя и антиматерия, во всей Вселенной началась жестокая гонка на выживание, в процессе которой они аннигилировали, выпуская огромные количества энергии. К счастью для нас, в этой бойне уцелел небольшой излишек материи (вероятно, одна частица из миллиарда). Оставшиеся ее частицы оказались в ловушке, потому что температуры вскоре стали слишком низки, чтобы снова превратить их в чистую энергию. Из этих остатков и состоит наша Вселенная.

С падением температур появились разные виды вещества. Электронами и нейтрино управляли электромагнитная и слабая ядерная сила. Протоны и нейтроны, из которых состоят атомные ядра, образовались из странных частиц – кварков, объединившихся в тройки, связанные сильным ядерным взаимодействием. Электроны, нейтроны, кварки, протоны, нейтрино… всего через несколько секунд после Большого взрыва в стремительно остывающей Вселенной оказалось зафиксировано несколько различных структур, каждая с собственными новыми свойствами. Но когда бушевание взрыва улеглось, исчезли экстремальные энергетические условия, которые были нужны, чтобы разобщить эти первозданные структуры, и поэтому разные формы энергии и такие частицы, как протоны и электроны, кажутся нам более-менее бессмертными.

Вот так случайность и необходимость объединились, чтобы произвести на свет первые простые структуры. Законы физики отсеяли множество возможностей – это было проявлением необходимости. Затем под действием случайности имеющиеся единицы стали выстраиваться в произвольном порядке в соответствии с оставшимися возможностями. Так это и происходит. Нанофизик Питер Хоффман пишет: «Если ограничить случайность физическим законом, который добавит элемент необходимости, первая станет созидательной силой, движущей и встряхивающей Вселенную. Все прекрасное вокруг нас, от галактик до подсолнухов, – это результат творческого союза между хаосом и необходимостью»[30].

Первые атомы

В течение нескольких минут после Большого взрыва протоны и нейтроны стали объединяться в группы, и опять появились новые структуры. Один протон – это ядро атома водорода, а пара протонов (с двумя нейтронами) образуют ядро атома гелия: так Вселенная стала строить первые атомы. Но чтобы протоны соединились, нужно много энергии, потому что их положительные заряды отталкиваются, а температуры сразу после Большого взрыва быстро падали, так что соединить побольше протонов, чтобы получились ядра более крупных атомов, было невозможно. Этим объясняется фундаментальное свойство нашей вселенной: почти три четверти всех атомов в ней – это водород, а бóльшая часть остальных – гелий.

Значительно большую часть вещества составляет темная материя – мы еще не понимаем, что это такое, хотя и знаем о ее существовании, потому что ее гравитационное притяжение задает структуру и распределение галактик. Итак, через несколько минут после Большого взрыва Вселенная состояла из огромных облаков темной материи, в которых потрескивали островки протонной и электронной плазмы, а через них протекали фотоны света. Сегодня плазма встречается лишь в центрах звезд.

Теперь нам придется прерваться и подождать около 380 000 лет (это почти в два раза больше, чем существует на Земле наш вид). В течение этого времени Вселенная продолжала остывать. Когда температуры упали ниже 10 000 °С, произошел еще один фазовый переход, подобный превращению пара в воду. Чтобы объяснить его, нужно понимать, что температура – это на самом деле мера подвижности атомов. За счет энергии все частицы вещества непрерывно подергиваются, как беспокойные дети, и температура отражает средний уровень этих колебаний. Колебания атомов совершенно реальны. В своей знаменитой статье 1905 года Эйнштейн показал, что они вызывают неупорядоченное кружение частичек пыли в воздухе. Когда температура падает, подвижность частиц уменьшается до тех пор, пока они наконец не смогут соединиться друг с другом. Вселенная остывала, а электромагнитная сила притягивала отрицательно заряженные электроны к положительно заряженным протонам, пока первые не успокоились настолько, чтобы встать на орбиты вокруг вторых. И вуаля! Мы получили первые атомы, базовые составляющие всего вещества, которое нас окружает.

Обычно отдельные атомы электрически нейтральны, поскольку положительные и отрицательные заряды их протонов и электронов уравновешивают друг друга. Так что, когда образовались первые атомы водорода и гелия, бóльшая часть материи во Вселенной резко стала нейтральной, и трепещущая плазма исчезла. Фотоны, носители электромагнитной силы, теперь могли свободно перемещаться в электрически нейтральной взвеси из атомов и темной материи. Сегодня астрономы наблюдают последствия этого фазового перехода, поскольку фотоны, вырвавшиеся из плазмы, породили тонкий фоновый энергетический гул (космическое микроволновое фоновое излучение), который по-прежнему пронизывает всю Вселенную.

Мы преодолели первый порог в истории происхождения мира. У нас есть Вселенная. В ней уже появились некоторые структуры с отчетливыми новыми качествами. В ней есть различные формы энергии и материи, и у каждой – свой характер. В ней есть атомы. Наконец, в ней есть собственные правила.

Где доказательства?

Какой бы гротескной ни казалась эта история, когда слышишь ее впервые, ее подтверждает огромное количество данных, так что приходится относиться к ней серьезно.

Веским аргументом в пользу того, что Большой взрыв действительно произошел, стало открытие расширяющейся Вселенной. Если сейчас она расширяется, логично предположить, что в какой-то момент в далеком прошлом она была бесконечно мала. О том, что это так, мы знаем благодаря инструментам и методам наблюдения, которых у народа с озера Мунго не было, хотя эти люди, без сомнения, стали превосходными астрономами, изучая космос невооруженным глазом.

Со времен Ньютона большинство ученых предполагали, что Вселенная должна быть бесконечной, поскольку в противном случае законы гравитации собрали бы ее содержимое в единую булькающую массу, подобную маслу в поддоне двигателя. К XIX веку у астрономов появились достаточно точные приборы, чтобы составлять карты расположения звезд и галактик, и по этим астрономическим картам получалась совершенно другая картина Вселенной.

Картирование началось с туманностей, размытых пятен, которые появлялись на всех картах звездного неба (теперь нам известно, что большинство туманностей – это целые галактики, и в каждой из них миллиарды звезд). Каково расстояние до них? Что они такое? Движутся ли они? Постепенно астрономы учились извлекать все больше информации о звездах из света, который те излучают. В том числе определять, на каком расстоянии от нас они находятся, направляются ли к нам или отдаляются от нас.

Один из самых хитроумных способов исследовать движение звезд и туманностей – это измерение скорости, с которой те движутся к нам или от нас, с помощью эффекта Доплера (названного в честь австрийского математика XIX века Кристиана Андреаса Доплера). Энергия движется волнами, а у них, как и у волн на пляже, есть частота. Они достигают пика с регулярностью, которую можно измерить. Но, если вы движетесь, частота меняется. Если войти в океан и плыть от берега, будет казаться, что частота, с которой вы встречаете волну, увеличивается. То же самое происходит со звуковыми волнами. Если объект, например мотоцикл, с ревом движется к вам, кажется, что частота звуковых волн растет, а ваши уши интерпретируют этот рост как повышение тона. Когда мотоцикл проедет мимо, покажется, что звук становится ниже, поскольку теперь волны вытягиваются. Мотоциклист, конечно, относительно мотоцикла остается неподвижным и все время слышит звук одной и той же высоты. Эффект Доплера – это видимое изменение частоты электромагнитного излучения, когда объекты приближаются или удаляются друг от друга.

Этот же принцип действует в отношении звездного света. Если звезда или галактика движется к Земле, это выглядит, как будто частота ее световых волн увеличивается. Наши глаза интерпретируют видимый свет более высокой частоты как синий, и мы говорим, что свет сдвинулся к синему краю электромагнитного спектра. Но если объект удаляется от Земли, для наблюдателя частота его света сдвинется к красному краю спектра. Астрономы называют это красным смещением. И можно определить, с какой скоростью движется звезда или галактика, измерив сдвиг частоты.

В 1814 году молодой немецкий ученый Йозеф фон Фраунгофер создал первый спектроскоп, особую призму, которая раскладывает звездный свет на частоты точно так же, как стеклянная призма раскладывает свет на цвета радуги. Фраунгофер обнаружил, что в спектре солнечного света на некоторых частотах есть тонкие темные линии, как будто космологический штрихкод. Двое других немецких ученых, Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен, в конце концов показали в лаборатории, что определенные химические элементы испускают и поглощают световую энергию определенных частот. По-видимому, темные линии получались из-за того, что свет солнечного ядра в более холодных внешних областях Солнца поглощают атомы различных элементов. В результате на соответствующих частотах снижается энергия, и в спектре излучения остаются темные полосы. Они называются абсорбционными линиями, и разные элементы дают разное их расположение. Так, есть линии, типичные для углерода и железа. Если звездный свет смещен в красную часть спектра, все они смещаются туда же, и можно даже точно измерить насколько. Астрономы используют этот эффект как аналог полицейского радара для контроля скорости.

В начале XX века американский астроном Весто Слайфер с помощью этих методов показал, что неожиданно большое количество астрономических объектов демонстрирует красное смещение, то есть удаляется от Земли, причем довольно быстро. То, как они разбегаются, было очень странно. Истинное значение этого явления стало понятно, лишь когда другой американский астроном Эдвин Хаббл совместил эти данные с измерениями расстояний до таких удаленных объектов.

Оценить расстояние до звезд и туманностей – задача хитрая. В принципе можно использовать придуманный греками параллактический метод, как в геодезии. Можно посмотреть, не смещаются ли одни звезды на небе относительно других за несколько месяцев, по мере движения Земли вокруг Солнца. Если это так, с помощью тригонометрии можно понять, на каком расстоянии они находятся. К сожалению, даже ближайшая к нам звезда, Проксима Центавра, находится так далеко (на расстоянии около четырех световых лет от Земли), что невозможно зафиксировать какое-либо ее движение без сложного оборудования. Астрономы сумели измерить расстояние до ближайших звезд с помощью параллакса лишь в XIX веке. В любом случае объекты, которые исследовал Весто Слайфер, находятся гораздо дальше.

К счастью, в начале XX века Генриетта Ливитт, астроном из Гарвардской обсерватории, придумала, как измерить расстояние до удаленных звезд и туманностей с помощью особого типа звезд – пульсирующих цефеид, яркость которых изменяется по весьма точной закономерности (к цефеидам относится Полярная звезда). Она вывела простую корреляцию между частотой колебаний и светимостью, или яркостью, звезды и поэтому смогла вычислить абсолютную яркость цефеиды. Затем, сравнивая ее с видимой яркостью звезды, наблюдаемой с Земли, она сумела вычислить расстояние до нее, потому что количество света уменьшается пропорционально квадрату расстояния, которое тот проходит. Благодаря этому замечательному методу появились астрономические стандартные свечи, которые потребовались Эдвину Хабблу, чтобы сделать два важнейших открытия о Вселенной.

В начале XX века большинство астрономов считали, что вся Вселенная содержится в нашей галактике, Млечном Пути. В 1923 году Хаббл с помощью одного из мощнейших в мире телескопов обсерватории Маунт-Вилсон в Лос-Анджелесе показал, что цефеиды туманности Андромеды, как она тогда называлась, расположены слишком далеко, чтобы находиться в нашей галактике. Это доказывало то, что подозревали некоторые астрономы: Вселенная значительно больше Млечного Пути и состоит из множества галактик помимо нашей.

Хаббл сделал еще более удивительное открытие, когда стал с помощью цефеид измерять расстояния до множества удаленных объектов. В 1929 году он показал, что почти все галактики, по-видимому, удаляются от нас, причем у самых удаленных объектов наибольшее красное смещение. Иными словами, чем дальше находится объект, тем быстрее он удаляется. А это должно было означать, что вся Вселенная расширяется. Бельгийский астроном Жорж Леметр уже подозревал это на чисто теоретических основаниях. Он также указывал, что если сейчас Вселенная расширяется, то в какой-то момент в прошлом она должна была представлять собой крошечное пространство, которое он называл первозданным атомом.

Большинство астрономов идея расширяющейся Вселенной шокировала, и они предполагали, что в расчеты Хаббла вкралась ошибка. Сам Хаббл совершенно не был ни в чем уверен, а Эйнштейн был настолько убежден, что Вселенная стабильна, что производил с уравнениями общей теории относительности определенные махинации, чтобы те предсказывали стабильную Вселенную, а именно ввел в них, как он это назвал, космологическую постоянную.

Скепсис астрономов отчасти вызвало то, что с оценками Хаббла действительно были некоторые проблемы. По его расчетам, Вселенная начала расширяться всего 2 млрд лет назад, но астрономы уже знали, что Земля и ее Солнечная система гораздо старше. В том числе поэтому в течение нескольких десятилетий большинство астрономов считали идею о расширении Вселенной любопытной, но, вероятнее всего, ложной. Многие предпочитали альтернативную концепцию стабильной Вселенной, которую в 1948 году предложили Герман Бонди, Томас Голд и Фред Хойл. Ее сторонники соглашались с тем, что галактики, по-видимому, удаляются друг от друга, но утверждали, что одновременно с этим образуется новая материя, поэтому в целом Вселенная остается примерно одинаковой плотности и слабо изменяется.

Однако в конце концов появились данные, которые склонили чашу весов в пользу теории о расширяющейся Вселенной. В 40-е годы XX века в обсерватории Маунт-Вилсон в Лос-Анджелесе (той же, где работал Хаббл) Вальтер Бааде показал, что существует два типа пульсирующих звезд и что они дают разные оценки расстояний. Бааде уточнил расчеты, и они показали, что Большой взрыв мог произойти более 10 млрд лет назад (самые точные оценки на сегодняшний день дают целых 13,82 млрд лет). Хронологическая проблема была решена. В настоящий момент нам неизвестны астрономические объекты, которые были бы старше 13,82 млрд лет, и это сильный аргумент в пользу космологии Большого взрыва. В конце концов, если бы Вселенная была неизменной и вечной, в ней бы точно должно было быть множество более древних объектов.

Окончательным доказательством послужили данные, которые появились в середине 60-х годов в связи с открытием космического микроволнового фонового (или реликтового) излучения. Оно испустилось, когда образовались первые атомы, примерно через 380 000 лет после Большого взрыва. Реликтовое излучение стало решающим доказательством расширения Вселенной. Почему?

К 40-м годам XX века некоторые астрономы и физики оказались достаточно впечатлены данными Хаббла, чтобы попытаться понять, что могло бы случиться, если бы Большой взрыв действительно произошел. Какой была Вселенная вначале, если все было втиснуто в первозданный атом? Если Хаббл и Леметр правы, сперва она должна была оказаться чрезвычайно плотной и горячей, а затем начать быстро расширяться и остывать. Как бы вели себя в этих экстремальных условиях материя и энергия? Во время Второй мировой войны Манхэттенский проект по созданию атомной бомбы стимулировал исследования в области физики высоких температур. В конце 40-х годов физик русского происхождения Георгий Гамов, основываясь на разработках Манхэттенского проекта, выяснил, что, вероятнее всего, происходило во Вселенной сразу после Большого взрыва. Вместе со своим коллегой Ральфом Альфером он предсказал, что Вселенная в конце концов должна была охладиться достаточно, чтобы образовались атомы, а это должно было сопровождаться большим выбросом энергии, когда фотоны вырвались из заряженной плазмы доатомной эры и стали свободно двигаться через электрически нейтральную Вселенную[31]. Кроме того, они утверждали, что должен быть способ обнаружить эту вспышку энергии, хотя ее частота должна была упасть почти до нуля по мере того, как она распределялась по расширяющейся Вселенной. Если ученые хорошо поищут, то при температурах, близких к абсолютному нулю, они найдут излучение, которое шло бы со всех сторон. Многим эта идея показалась безумной, так что низкотемпературное излучение, которое пронизывало бы всю Вселенную, искать никто не стал.

Гамовскую вспышку излучения обнаружили случайно в 1964 году. В Лабораториях Белла в Холмделе, штат Нью-Джерси, два радиоастронома, Арно Пензиас и Роберт Уилсон, соорудили для связи с искусственными спутниками радиоантенну высокой точности. Чтобы избавиться от помех, они охладили приемник примерно до 3,5 °С выше абсолютного нуля, но оставался загадочный шум, который создавала низкотемпературная энергия. Выглядело это так, будто он поступал со всех сторон, так что они знали, что причина его не в какой-нибудь мощной звездной вспышке. Ученые заподозрили неполадку в приемнике, согнали пару голубей, устроивших в антенне гнездо (в ней было углубление), почистили ее от помета, но ничего не изменилось (особенно печально, что голуби все время пытались вернуться и в конце концов их пришлось пристрелить). Неподалеку, в Принстоне, группа астрономов под руководством Роберта Дике как раз занялась поисками фонового излучения Гамова, и тут они услышали о находке Пензиаса и Уилсона. Ученые сразу поняли, что их обошли. Группы решили вместе работать над статьями об этом открытии. Исследователи сообщили, что, вероятно, нашли энергию, выброшенную сразу после Большого взрыва и предсказанную Гамовым.

Открытие космического микроволнового фонового излучения убедило большинство астрономов в том, что Большой взрыв действительно произошел, потому что никакая другая теория это вездесущее излучение объяснить не могла. Сделать такое странное, но в конечном счете успешное предсказание – один из лучших способов убедить ученых, что ваша теория разумна. Теперь это выглядело так, как будто Вселенная на самом деле расширяется и на самом деле возникла в результате Большого взрыва.

Сегодня свидетельств того, что наша Вселенная началась с Большого взрыва, огромное количество. Предстоит проработать еще массу подробностей, но на данный момент основная идея надежно утвердилась в качестве первой главы современной истории о происхождении мира. Вот и петелька, за которую можно потянуть. А поскольку квантовая физика допускает возникновение вещей из вакуума, по-видимому, вся Вселенная действительно возникла из некоего ничто, полного возможностей[32].

2

Звезды и галактики: второй и третий пороги

Человек состоит из звездного вещества.

Харлоу Шепли, «Взгляд с далекой звезды» (View from a Distant Star)

Большой взрыв дал нам Вселенную, но первые несколько сотен миллионов лет она была предельно простой. Впрочем, в глубине ее вызревали интересные новые возможности, и наконец в темноте стали зажигаться звезды и галактики. С ними пришли абсолютно новые действующие лица, образовались новые свойства и новые формы сложности, и Вселенная прошла второй порог усложнения. Чтобы объяснить, как появились эти грандиозные новые объекты, придется вернуться к началу.

Свободная энергия – двигатель усложнения

В течение первых секунд и минут после Большого взрыва Вселенная с точки зрения термодинамики находилась в состоянии свободного падения. Несколько ослепительных мгновений энергии было достаточно, чтобы возникали и исчезали новые экзотические формы энергии и материи. Но с падением температур они застыли, зафиксировались в виде нескольких простых структур. В очаге Большого взрыва силы и частицы стабилизировались, как керамика при обжиге. Его мощные энергии в сочетании с несколькими простыми правилами действия породили такие структуры, как протоны и электроны, а те оказались удивительно устойчивы, поскольку в остывающей Вселенной температуры, которые вызвали их появление, встречаются редко.

Затем резкое снижение температур замедлилось, как будто Вселенная, обрушившись с термодинамической горы, оказалась в долине. Переходы стали более гладкими, температуры перестали падать так резко, снизилась скорость изменений: отвесная скала, с которой можно сравнить термодинамическое состояние Вселенной в первые мгновения, сменилась более пологим, волнообразным пейзажем, где температуры могут не только уменьшаться, но и расти. Новым структурам стало сложнее закрепиться, ведь даже умеренное потепление разрушило бы их. Так, атомы в первых звездах распадались, когда температура поднималась выше 10 000 °С.

Чтобы стабилизироваться в этих менее предсказуемых условиях, сложным структурам нужен был дополнительный крепеж. Его роль сыграли контролируемые, упорядоченные потоки энергии. Звезду удерживают от распада энергетические потоки, которые порождает ее ядро. Живые организмы, мы с вами в том числе, сохраняют форму с помощью тонких, точно направленных потоков энергии под управлением сложных процессов метаболизма в клетках. Чтобы создавать и сохранять во Вселенной сложные структуры, когда Большой взрыв остался позади, требуется совершать работу. В результате возникает фундаментальная зависимость между формой и сложностью явлений с одной стороны и направленными, или структурированными, потоками энергии – с другой.

Структурированные потоки энергии – скорее интуитивное понятие, чем выражение из научного жаргона. Но смысл его вот в чем: в термодинамике различают энергию совершенно неупорядоченного движения и движения направленного, структурированного, согласованного, которое способно совершать работу благодаря своим качествам. Энергию структурированного движения называют свободной энергией, а неструктурированного – тепловой. Это деление не абсолютно. Речь идет скорее о степени связности или хаотичности. Тем не менее разница между свободной и тепловой энергией в нашей истории имеет основополагающее значение.

Согласно первому закону термодинамики, общее количество энергии во Вселенной никогда не меняется. Энергия сохраняется. По-видимому, Вселенная возникла сразу с определенным потенциалом возникновения событий. Таким образом, на самом деле первый закон говорит об исходном океане возможностей. Второй закон термодинамики гласит, что то, что возникает из этого океана, может быть более или менее структурировано, как рябь на воде. Однако следует ожидать, что чаще всего структуры будет мало и со временем ее будет становиться все меньше. Дело в том, что наиболее вероятны слабо или вообще неструктурированные формы организации материи и энергии, и, если вы вдруг все же видите структуру, ждите, что скоро она распадется.

Хороший пример – водопад. Он весьма структурирован, но его структура в конце концов рассеется. Молекулы воды наверху водопада движутся не беспорядочно, как молекулы воздуха в сосуде, а в одном направлении, будто стая крадущихся кошек, держась как можно ближе друг к другу. Это происходит потому, что, в отличие от молекул газа, которые перемещаются по отдельности, молекулы жидкости связаны друг с другом электромагнитной силой. Поэтому гравитация может двигать их тесным строем в одну сторону, как солдат на марше. Когда вода переливается через край, потенциальная энергия превращается в кинетическую, энергию движения. Это скоординированное движение в одном направлении. Оно структурировано, так что можно сказать, что им управляет свободная энергия. А она, в отличие от неупорядоченной тепловой энергии молекул газа, может производить работу, потому что у нее есть форма и структура и она может двигать предметы в едином направлении, а не толкать их во все стороны сразу[33]. При желании можно направить поток свободной энергии в турбину и генерировать электричество. Свободная энергия – вот что вершит дела. В нашей истории происхождения мира она действует, как резвый неугомонный заяц из рекламы батареек Energizer.

Но, в отличие от энергии в целом, свободная энергия не сохраняется. Она нестабильна, как распрямляющаяся пружина. Совершая работу, она теряет и структуру, и способность совершать работу дальше. Когда вода разбивается о валуны внизу водопада, возникает рассеянная, несвязанная тепловая энергия. Все молекулы колеблются более-менее независимо. Энергия никуда не делась, она сохраняется (это первый закон). Но теперь молекулы толкаются во все стороны, поэтому уже не могут привести турбину в движение. Свободная энергия перешла в тепловую. Второй закон термодинамики гласит, что когда-нибудь, в далеком будущем, в тепловую превратится вся свободная энергия.

Направленная сразу во все стороны, тепловая энергия, как пьяный регулировщик, создает хаос. Свободная энергия, подобно трезвому регулировщику, действует по определенным направлениям и создает порядок. К счастью для нас, благодаря базовым правилам в ранней Вселенной было какое-то количество свободной энергии. Они заставили ее двигаться по определенным, неслучайным путям и обеспечили хотя бы минимальную структуру.

Второй порог. Галактики и звезды

Свободная энергия привела к появлению первых крупных структур – галактик и звезд. Важнейшим ее источником в этой части нашей истории была гравитация. Гравитация в космологии подобна овчарке, которая собирает стадо. Она стала сгонять в стада простые формы материи, возникшие при Большом взрыве. Наличие одновременно и гравитации и материи сформировало условия Златовласки для возникновения звезд и галактик.

Результаты исследований космического микроволнового фонового излучения показывают, что в ранней Вселенной было мало крупных структур. Представьте себе, что тонкая, невесомая взвесь из атомов водорода и гелия парит в теплом океане темной материи, пронизанном фотонами света. И температура везде примерно одинаковая. Мы знаем, что вначале Вселенная была гомогенна, потому что можем измерить разницу температур в реликтовом излучении и обнаружить, что самые горячие части ранней Вселенной были всего на сотую градуса теплее самых холодных. Не было никаких пригодных к использованию температурных градиентов, никаких энергетических водопадов, чтобы формировать новые структуры. Вы можете сами создать значительно большую разницу температур, просто потерев себя пальцем по лицу.

Затем гравитация стала формировать из этого малообещающего материала кое-что поинтереснее. Большой взрыв раздвигал пространство, а она тем временем судорожно пыталась собрать энергию и материю воедино.

Вокруг гравитации строилась ньютоновская концепция Вселенной; это же понятие сыграло роль объединяющей идеи в научной революции. Ньютон объяснял, как функционирует гравитация, в одном из важнейших научных трудов всех времен – Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, или «Математические начала натуральной философии», вышедшем в 1687 году. Для него это была универсальная сила притяжения, действующая между всеми телами, которые обладают массой. Два с половиной века спустя Эйнштейн показал, что энергия тоже может создавать гравитационное притяжение, потому что именно из нее и состоит материя.

Эйнштейн предсказал еще одно важное явление, связанное с гравитацией: если это форма энергии, значит, как и электромагнетизм или звук, она должна генерировать волны. Но Эйнштейн опасался, что волны эти слишком слабые, чтобы кому-нибудь когда-нибудь удалось их обнаружить. В сентябре 2015 года две гигантские машины, одна в Луизиане, а другая в штате Вашингтон, под управлением лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории, или LIGO, наконец зафиксировали гравитационные волны, и эта работа максимально ярко демонстрирует красоту передовой науки. В 2017 году три человека, которые внесли в этот проект значительный вклад, получили Нобелевскую премию по физике[34]. Гравитационные волны, зафиксированные обсерваторией LIGO, возникли около 100 млн лет назад при столкновении двух черных дыр в далекой галактике где-то в Южном полушарии неба (в этот момент на нашей планете еще царили динозавры). На Земле в каждой из машин обсерватории LIGO луч света разделили на два луча, которые отправили под прямым углом друг к другу двигаться вверх-вниз по двум четырехкилометровым трубам с зеркалами на обоих концах. Когда после почти 300 прохождений лучи вернулись, это произошло не совсем одновременно. Мельчайшие гравитационные волны вытянули трубы в одном направлении и сжали в другом на величину значительно меньше ширины протона. Теперь, когда астрономы знают, что гравитационные волны существуют, они надеются найти новые способы исследовать Вселенную с их помощью.

С точки зрения гравитации ранняя Вселенная была слишком гладкой. Ее нужно было скомковать. Это стремление гравитации перестраивать Вселенную объясняет, почему считается, что на ранних этапах энтропия здесь была низкой: Вселенной была свойственна некоторая опрятность, которую энтропия могла разрушать, внося беспорядок, на протяжении следующих нескольких миллиардов лет. Стоило гравитации взяться за работу, и всего через несколько сотен миллионов лет она превратила равномерную взвесь частиц ранней Вселенной в более беспорядочное и комковатое пространство, полное звезд и галактик.

Как показал Ньютон, сила гравитации больше там, где больше масса и где предметы ближе друг к другу. Поэтому Земля притягивает предметы значительно сильнее, чем вы, и по той же причине Земля притягивает вас к себе значительно слабее, если вы находитесь дальше от ее поверхности – например, на Международной космической станции. Теперь рассмотрим небольшой объем взвеси частиц в ранней Вселенной. Представим себе, что вполне случайным образом концентрация темной материи и атомов в одной части объема оказалась немного больше, чем в другой. Законы Ньютона говорят нам, что гравитация в более плотном углу будет сильнее, поэтому здесь материю будет стягивать с большей силой, и разница между более плотной и более пустой областями увеличится. Вот так, по капельке, гравитация за миллионы лет и сделала Вселенную более зернистой и комковатой.

Когда гравитация пододвигала атомы друг к другу, они начинали сталкиваться чаще, а их колебания становились более активными. Поэтому в местах, где образовалось больше комков, росла температура, ведь в меньших объемах пространства собралось больше тепла (по этому же принципу нагревается шина, когда ее накачивают). Бóльшая часть Вселенной продолжала остывать, а комки снова стали нагреваться. Наконец некоторые из них оказались такими горячими, что протоны уже не могли держаться за свои электроны. Атомы распались, и внутри каждого комка снова образовалась заряженная плазма, потрескивающая от электрических разрядов, – та, которой когда-то была полна Вселенная.

Благодаря гравитации давление накапливалось, более плотные области становились еще плотнее, их ядра – горячее, воссоздавались высокие энергии ранней Вселенной. При температуре около 10 млн градусов Цельсия энергии у протонов становится столько, что они могут сталкиваться достаточно резко, чтобы преодолеть отталкивание положительных зарядов. Перейдя этот барьер, протоны начали соединяться попарно, связанные сильным ядерным взаимодействием, которое работает лишь на очень малых расстояниях. Пары протонов образовали ядра гелия, как уже было когда-то, в краткий период сразу после Большого взрыва.

Когда протоны соединялись, часть их массы превращалась в чистую энергию, а, как мы видели, даже крошечная частичка материи содержит колоссальное количество энергии. Такую же огромную энергию выбрасывает водородная бомба, топливом для которой, как и для звезд, служат реакции ядерного синтеза. Итак, когда температуры в центре плотного облака материи переходят критический порог около 10 млн градусов, триллионы протонов начинают сливаться, синтезируя ядра гелия, и разгорается печь, которая выделяет огромное количество энергии. Однажды зажженная, она будет гореть до тех пор, пока будет достаточно протонов, чтобы продолжался синтез.

Огромное количество энергии, выделяющееся при ядерном синтезе, будет подогревать ядро, так что оно станет расширяться, противодействуя гравитации. Теперь вся эта новая структура стабилизируется на миллионы или миллиарды лет. Родилась новая звезда.

Галактики и звезды во Вселенной

И не одна звезда; в каждой скученной области их были миллиарды, и тьму молодой Вселенной озарили просторные звездные города, которые мы называем галактиками.

Вселенная, в которой есть галактики и звезды, очень сильно отличается от Вселенной первых атомов. Теперь в ней есть и крупные, и мелкие структурированные объекты, и можно сказать, что вся она усложнилась. Области между галактиками темные и пустые, а внутри галактик – яркие и плотные. Галактики насыщены материей и энергией, тогда как пространство между ними холодное, в нем ничего нет. Теперь все интересное не рассеяно в виде взвеси, а сконцентрировано в просторных галактических полотнах и волокнах, подобных нитям паутины. У каждой галактики есть определенная структура. Большинство из них – спиральные, как и наша родная галактика Млечный Путь, где сотни миллиардов звезд медленно вращаются вокруг плотного ядра, в котором обычно находится черная дыра. Но некоторые галактики столкнулись с другими, в них все перемешалось, и получились «неправильные галактики». В свою очередь, гравитация объединяет их в скопления и в скопления скоплений, образуя звездные архипелаги, которые простираются через всю Вселенную.

По Вселенной, как горячие изюминки в холодном пудинге, рассыпаны отдельные звезды, тоже хорошо структурированные и обладающие новыми свойствами. У каждой из них есть горячее ядро, в котором протоны соединяются и генерируют энергию, противодействующую гравитации. Внешние слои выше ядра давят вниз и подают в него протонное топливо. Жизнь звезды развивается в первую очередь в зависимости от ее массы при рождении – от того, сколько вещества в ней было изначально. В массивных звездах гравитационное давление оказывается сильнее, поэтому они значительно горячее звезд с массой поменьше. Из-за этого они быстро сжигают свое топливо и гаснут всего через несколько миллионов лет. Звезды меньшей массы горят медленнее, многие маленькие звезды будут гореть значительно дольше, чем существует Вселенная на данный момент.

В этой более разнородной Вселенной были более разнообразные условия, больше творческих возможностей и множество энергетических перепадов. Были градиенты света, температуры и плотности, по которым водопадом стекала свободная энергия. Каждая звезда испускала ее в холодные пространства вокруг, порождая потоки тепла, света и химической энергии, благодаря которой в близлежащих областях могли образовываться новые сложные объекты. Именно потоки свободной энергии позволяют цвести жизни на планете Земля.

Гравитация стала соединять протоны, преодолевая барьер их положительных зарядов, и тем самым дала толчок к образованию звезд из материи. Эту модель мы будем наблюдать снова и снова. Похожим образом вы прибегаете к помощи чашки кофе, чтобы проснуться. Химики называют такую первую дозу энергии энергией активации. Это та самая горящая спичка, с которой начинается пожар. Энергия определенного типа что-то изменяет, и в результате освобождаются другие потоки свободной энергии, значительно превосходящие энергию активации. В истории образования звезд гравитация дала энергию активации для реакции ядерного синтеза, появления звезд и всего, что последовало за этим.

Но есть один вопрос. А как же второй закон термодинамики? Энтропия ненавидит структуру, так почему же она позволяет появляться более сложным вещам?

Если внимательно присмотреться к потокам энергии, вы увидите, что сложные структуры, например звезды, дорого платят за свое устройство. Посмотрите на огромную энергию ядерного синтеза. В первую очередь она поддерживает жизнь звезды, не давая ей коллапсировать. Это выглядит так, как будто звезда уплачивает энтропии пошлину, своеобразный налог на сложность. Перестав генерировать энергию, она схлопнется. Идеей налога на сложность можно объяснить важную вещь, которую заметил астрофизик Эрик Чейсон, – грубо говоря, для более сложных явлений нужны более плотные потоки энергии, больше энергии на грамм в секунду. Например, согласно его оценкам, через современное человеческое общество проходит поток энергии примерно в миллион раз более плотный, чем через Солнце, а плотность потока, который идет через бóльшую часть живых организмов, находится где-то между этими двумя крайними значениями. Кажется, если объект пытается быть сложнее, энтропия требует от него больше энергии; более сложным сущностям приходится находить и осваивать более крупные и сложные потоки свободной энергии. Неудивительно, что создать и сохранить более сложную вещь труднее и что обычно такие вещи распадаются быстрее простых. Эта идея красной нитью проходит через современную историю происхождения мира и позволяет многое сказать о современных человеческих обществах[35].

Энтропии эта сделка очень по душе, потому что энергия, которая поддерживает жизнь звезды, как энергия водопада, будучи выпущенной в пространство, в конце концов затухает. Так что, становясь сложнее, звезда одновременно помогает энтропии превращать свободную энергию в тепловую. Мы все время будем наблюдать это в современной истории происхождения мира. Рост сложности – это не победа над энтропией. Как ни парадоксально, потоки энергии, которые поддерживают существование сложных вещей (в том числе наше с вами), помогают энтропии делать ее темное дело и понемногу разлагать все формы порядка и структуры.

Третий порог. Новые элементы и рост химической сложности

Через миллиард лет после Большого взрыва Вселенная уже вела себя интересным образом, как маленький ребенок. Но с химической точки зрения она была очень скучной. В ней не было ничего, кроме водорода и гелия. Третий порог усложнения породил новые формы вещества – все остальные элементы периодической таблицы. Вселенная, в которой девяносто разных элементов, способна на гораздо большее, чем та, где есть лишь водород и гелий.

Водород и гелий образовались первыми, потому что они самые простые. В ядре водорода один протон, и мы говорим, что его атомное число равно 1. Ядро гелия содержит два протона, его атомное число равно 2. Когда примерно через 380 000 лет после Большого взрыва возникло реликтовое излучение, добавилось немного лития (атомное число 3) и бериллия (атомное число 4). Вот и все. Других элементов при Большом взрыве не возникло.

Условия Златовласки для образования других элементов с более крупными ядрами были простыми: много протонов и очень высокие температуры, такие, которые наблюдались лишь сразу после Большого взрыва. Эти температуры удалось получить в драматичных, противоречивых условиях умирающих звезд, когда те, износившись, пошатнулись и наконец стали распадаться, больше неспособные уплачивать энтропии налог на сложность.

Чтобы понять, как звезды, агонизируя, производят новые элементы, нужно разобраться в том, как они живут и старятся.

Жизнь звезды длится миллионы или миллиарды лет, так что наблюдать ее старение мы не можем. Поэтому астрономы, которые изучали небо невооруженным глазом, например майя, народ с озера Мунго или жители древних Афин, не могли рассказать современную историю жизни и смерти звезд. Наши сегодняшние представления основаны на результатах исследований, проводимых по всему миру с использованием приборов и данных, которые появились лишь в последние 200 лет. Благодаря массивам этих данных ученые могут обмениваться информацией о миллионах звезд на разных стадиях жизни. Как сказал английский астроном Артур Эддингтон, представители этой науки как будто ходят по лесу, где есть молодые побеги, а есть зрелые, старые и умирающие деревья[36]. Изучая деревья в разные моменты жизненного цикла, можно понять, как они растут, развиваются и умирают.

У астрономов есть одна главная карта, где собрано огромное количество информации о звездах, – это диаграмма Герцшпрунга – Рассела. Для них это то же самое, что глобусы, которые когда-то можно было найти в каждом школьном классе. Диаграмма, как и эти глобусы, помогает осмыслить большое количество информации.

Диаграмма Герцшпрунга – Рассела была создана около 1910 года, на ней звезды классифицированы по двум основным свойствам. Первое откладывается по вертикальной оси, это собственная яркость, или светимость, звезды – количество энергии, которое она на самом деле испускает в космос, – по сравнению с Солнцем. Второе свойство – это цвет, по которому можно определить температуру поверхности звезды в кельвинах (К). Его обычно отмечают на горизонтальной оси. Поскольку два этих числа на протяжении жизни звезды меняются, с помощью графика можно понять, какая судьба ждет звезды разных типов. Существенные различия в их жизненной истории в первую очередь зависят еще от одной величины – массы того облака материи, из которого образовалась звезда. У массивных звезд иная судьба, чем у звезд с малой массой[37].

Диаграмма Герцшпрунга – Рассела, упрощенная версия. Здесь примерно показано, как расположены представители различных типов звезд

На диаграмме Герцшпрунга – Рассела звезды с наибольшей светимостью, испускающие больше всего энергии, например Сириус, расположены выше других. Обычно это звезды с наибольшей массой. Звезды с наименьшей светимостью, например наша соседка Проксима Центавра, расположены ниже. Наше Солнце (со светимостью, равной 1) находится в середине. Звезды с очень высокой температурой поверхности находятся левее, а те, у которых температура поверхности низкая, правее.

Интерес представляют три основные области диаграммы. Широкая изогнутая полоса, которая тянется из ее нижнего правого угла в верхний левый, – это главная последовательность. Большинство звезд около 90 % своей жизни проводят в определенной точке главной последовательности. То, где именно они расположены, зависит от их массы, но все звезды этой группы генерируют необходимую им энергию, синтезируя из протонов ядра гелия. Тем же самым прямо сейчас занято наше Солнце. Это звезда среднего возраста, которая все еще находится на главной последовательности. В верхнем правом углу диаграммы вы найдете красных сверхгигантов, таких как Бетельгейзе, звезда в углу созвездия Ориона. Это состарившиеся звезды, которые истратили большинство своих протонов и топят печи, сжигая другие, более крупные ядра. Их поверхность холоднее, поскольку они расширились и превосходят наше Солнце по радиусу, вероятно, в 200 раз. Но в целом они испускают огромное количество света, поскольку очень велики, и поэтому находятся в верхней части диаграммы. Третья важная область – это нижний левый угол. Здесь вы видите белых карликов. Они были красными гигантами, пока не потеряли бóльшую часть внешних слоев, так что у них осталось лишь плотное горячее ядро.

Когда звезды становятся совсем старыми, у них рано или поздно кончаются свободные протоны и их центр начинает наполняться золой ядерного синтеза, то есть ядрами гелия. Для синтеза из ядер гелия нужна гораздо большая температура, чем для протонного синтеза, так что в конце концов очаг в ядре звезды затухает. Когда это происходит, гравитация побеждает и звезда схлопывается под действием собственной массы. Но это еще не конец истории. После коллапса звезда снова разогревается по мере того, как под действием гравитации растет давление. Удаленные от ядра внешние слои звезды расширяются и охлаждаются, удерживая равновесие. Нам эти более холодные внешние слои кажутся красными, поэтому на этой стадии звезды называют красными гигантами. Наше Солнце на этом этапе расширится примерно в 200 раз по сравнению с его нынешним объемом, и внутренние планеты, включая Землю, обратятся в пар.

Если масса красного гиганта достаточно велика, гравитация сжимает его настолько плотно, что ядро разогревается больше чем когда-либо – достаточно сильно, чтобы из ядер гелия синтезировать более тяжелые ядра, такие как углерод (с шестью протонами) и кислород (с восемью). Звезда возрождается, но слияние ядер гелия – более сложный процесс, чем синтез из протонов. Он не дает столько энергии, и средняя продолжительность жизни звезд на этой стадии значительно меньше. Очень крупные звезды проходят несколько стадий все более резкого расширения и сжатия. Из углерода и кислорода синтезируются элементы от магния до кремния и, наконец, железа. При нагревании звезд вступает в действие еще один механизм: некоторые нейтроны превращаются в протоны и образуют новые типы ядер. Ядро звезды постепенно становится огромным железным шаром, который окружают слои других элементов.

И вот это – уже конец пути, потому что при синтезе из ядер железа невозможно генерировать энергию. В конце концов, большинство звезд отбросят внешние слои и превратятся в белых карликов, которые находятся в нижнем левом углу диаграммы Герцшпрунга – Рассела. Белые карлики – это звездные зомби без огня в сердце. Чрезвычайно плотные, они часто имеют размер Земли и массу Солнца. Вы не сможете поднять и чайную ложку вещества, из которого состоит белый карлик, потому что она будет весить не меньше тонны[38]. Еще горячие, их тела будут остывать в течение миллиардов лет, но они сделали свою работу, обогатив окружающее пространство новыми элементами. На долю некоторых белых карликов выпадает более зрелищная смерть в виде гигантской вспышки сверхновой, когда их втягивают в себя близлежащие звезды. Это такой горячий взрыв, что в нем может образоваться множество элементов периодической таблицы. В ярком процессе гибели белого карлика во взрыве образуются так называемые сверхновые звезды типа Iа. Все они взрываются примерно при одной и той же температуре, так что, если вы видите такую звезду, вы знаете ее яркость, а это означает, что вы можете оценить истинное расстояние до нее. Сверхновые типа Ia позволяют астрономам определять расстояния в сотни раз большие, чем с помощью цефеид.

Звезды, масса которых превышает массу Солнца более чем в семь раз, тоже красочно окончат свой путь взрывом другого типа – вспышкой сверхновой с коллапсирующим ядром. Если в ядре сформировался железный шар, превышающий по размерам наше Солнце, очаг в центре погаснет в последний раз. Гравитация за долю секунды с огромной силой сомнет ядро, и при этом возникнут энергия и температуры, каких не было за всю жизнь звезды. Произойдет взрыв сверхновой, при котором она сможет недолго излучать столько же энергии, сколько излучает целая галактика. Всего за несколько минут она образует и выбросит в космос многие из оставшихся элементов периодической таблицы. Пожалуй, самый известный пример сверхновой с коллапсирующим ядром – это сердце Крабовидной туманности. Бетельгейзе в любой момент ближайшего миллиона лет может перейти к взрыву сверхновой.

Большинство сверхгигантов, отбросив внешние слои в процессе вспышки сверхновой, настолько резко сжимаются, что их протоны и электроны, сталкиваясь, образуют нейтроны. Теперь весь этот массивный шар смят в нейтронную звезду – объект, состоящий из нейтронов, которые набиты в него так же тесно, как частицы в атомном ядре. Это крайне плотная и очень необычная форма материи, ведь большинство атомов в основном состоят из пустого пространства. Нейтронная звезда диаметром всего 20 километров может весить в два раза больше нашего Солнца, а чайная ложка ее вещества – миллиард тонн[39]. Некоторые данные говорят о том, что многие тяжелые элементы периодической таблицы получились не при стандартных взрывах сверхновых, а в бурном процессе образования нейтронных звезд.

Нейтронные звезды быстро вращаются, как сигнальные маяки, и впервые их обнаружили в 1967 году, зафиксировав серию быстрых вспышек энергии. Вращающиеся нейтронные звезды называют пульсарами. Вскоре после того, как открыли первый пульсар, еще один обнаружили в центре Крабовидной туманности, оставшейся от взрыва сверхновой, который китайские астрономы наблюдали в 1054 году. Пульсар Крабовидной туманности по размерам напоминает город и делает 30 оборотов в секунду.

Самые массивные звезды ждет другой, еще более причудливый финал. Их ядра взрываются с такой силой, что сжатию противостоять невозможно, и они превращаются в черные дыры, самые плотные из известных нам объектов. Их существование предсказал Эйнштейн. Они настолько плотны, что ничто не может избежать их гравитационного притяжения, даже свет, поэтому мы так мало знаем об их внутреннем устройстве. Черные дыры – очень странные астрономические монстры, но теперь у нас есть масса свидетельств того, что они существуют. Вероятнее всего, первые звезды в нашей Вселенной были огромны, так что, по-видимому, многие из них сжались в большие черные дыры, а те стали гравитационными ядрами, вокруг которых образовались целые галактики, как жемчужины вокруг песчинок. Сегодня астрономы наблюдают крупные черные дыры в центре большинства галактик, включая нашу. Их гигантские гравитационные поля позволяют им засасывать в свои пасти ближайшие звезды. Когда звезду затягивает через границу черной дыры (ее горизонт событий), она испускает огромное количество энергии, как будто в предсмертном крике. Эти предсмертные вопли ведут к появлению исключительно ярких объектов, которые называются квазарами.

Граница, или горизонт событий черной дыры, – это точка невозврата. Здесь лежит предел наших знаний, потому что из когтей черной дыры может вырваться ничтожно малое количество информации. Мы можем оценить массу объекта, из которого черная дыра образовалась, а также характер ее вращения. Вот примерно и все. Впрочем, Стивен Хокинг показал, что тонкие квантовые эффекты позволяют крошечному количеству энергии просачиваться из черных дыр. Возможно, происходит также утечка информации, но, если это так, мы пока не умеем ее интерпретировать.

Вот такими разными способами звезды, умирая, обогатили и удобрили молодую Вселенную. Выкованные когда-то в умирающих звездах и сверхновых, элементы периодической таблицы собирались в гигантские межзвездные пылевые облака; атомы соединялись в простые молекулы, и в своеобразном брожении вызревали новые формы материи.

Мы знаем все это о звездах, потому что астрономы разработали способы, которыми можно определить, что в них происходит на расстоянии миллионов световых лет от Земли. Мы уже видели, сколько информации можно вытянуть из звездного света. Но видимый свет – это лишь крошечная часть энергии, которую излучают звезды и галактики. С помощью современных телескопов астрономы могут исследовать излучение любой частоты электромагнитного спектра, от самых длинных, ленивых радиоволн до мельчайших гиперактивных гамма-лучей. Компьютеры с высокой точностью обрабатывают колоссальные объемы информации, а космические телескопы, например телескоп «Хаббл», позволяют астрономам наблюдать Вселенную без искажений, которые создает атмосфера Земли. Эти современные научные игрушки могут очень и очень много рассказать о нашем галактическом окружении.

Предшествовавшие им приборы, например оптические телескопы и спектроскопы, тоже сыграли важнейшую роль. Абсорбционные линии, обнаруженные с помощью спектроскопов, говорят о том, какие элементы находятся в звездах и в каком количестве. Хотите узнать, сколько в Солнце золота? Направьте на него спектроскоп, найдите абсорбционные линии, соответствующие этому металлу, и измерьте, насколько они затемнены. Вы выясните, что золото составляет менее триллионной части массы Солнца. Но Солнце настолько велико, что если вы добудете все его золото, то станете несказанно богаты – ведь здесь его гораздо больше, чем на всей Земле.

Астрономы могут определить температуру поверхности звезды по тому, какого цвета (или частоты) свет она излучает, так что мы знаем, что температуры звездных поверхностей могут составлять от всего лишь 2500 K до целых 30 000 K. Кроме того, как мы уже видели, ученые способны вычислить общее количество света, которое испускает звезда (ее светимость), измерив видимую яркость и определив, насколько ярче звезда была бы вблизи. По этим двум показателям – температуре поверхности и светимости – строится диаграмма Герцшпрунга – Рассела. Наконец, если известна светимость звезды, часто можно определить ее массу. Аналогичные методы позволяют установить расстояние, размер, энергию целых галактик и то, как они движутся.

Эти методы за последние пятьдесят лет совершили революцию в наших представлениях о звездах и галактиках. Они помогли нам понять, как те развиваются, распадаются и как благодаря им Вселенная стала химически богатой. А это было критическим условием Златовласки для образования сложных молекул, из которых смогли получиться новые типы астрономических объектов, таких как наша Земля и ее спутник.

3

Молекулы и луны: четвертый порог

В действительности существуют только атомы и пустота[40].

Демокрит

Вы на Земле. Это неизлечимо.

Сэмюэл Беккет, «Конец игры»

От звездной пыли к молекулам

До сих пор мы рассматривали бурные процессы, которые с участием чрезвычайно больших энергий, подчиняясь базовым правилам действия Вселенной, привели к образованию галактик, звезд и новых элементов. Как будто виртуозный скульптор – гравитация – выпилил бензопилой космологические скульптуры. Вблизи звезд эти грубые творения создали новые типы сред, где смогли появиться произведения более утонченные. Чтобы понять, что это за новые типы структур, мы перейдем от очень больших объектов к очень маленьким. Сосредоточимся на отношениях между атомами.

Сложные химические явления определяются мельчайшими потоками электромагнитной энергии, которая способна производить наноработу по перестановке отдельных атомов и молекул. Но условия Златовласки для таких тонких потоков свободной энергии встречаются редко, только в особых, защищенных средах. При высокой температуре молекулы и атомы отрываются друг от друга, так что в звездах химически сложных объектов не бывает. И все же некоторая энергия для них нужна, так что в мертвой зоне глубокого космоса их тоже не найти. По-видимому, идеальные условия образуются вблизи звезд, но не слишком близко, в местах, где свободная энергия течет устойчивыми, но мягкими потоками.

Человек ощущает на себе действие гравитации, но в наномире, где обитают атомы, она не так важна. Особого значения ей не придают даже мелкие существа, например бактерии или водомерки, которых гораздо больше волнуют, соответственно, локальные электрические заряды и поверхностное натяжение воды. На уровне молекул правит электромагнитная сила. Она склеивает и растаскивает атомы и молекулы. Те перемещаются в вязком мире электромагнитных крючков, щупов, приманок и лассо.

Химический мир возник в облаках галактической пыли, когда те стали наполняться новыми элементами. Около 98 % массы межзвездных пылевых облаков и сегодня составляют атомы водорода и гелия. Однако среди них вкраплениями разбросаны атомы всех остальных элементов периодической таблицы. Это сбивает с толку, но все элементы тяжелее гелия астрономы называют металлами. Они говорят, что со смертью все новых и новых крупных звезд Вселенная становилась более металлической. Также можно сказать, что наше Солнце более металлическое, чем звезды предыдущих поколений, потому что оно содержит больше металлов.

С помощью спектроскопа можно понять, какие элементы находятся в галактических облаках и в каком количестве. Спектроскопом также можно определять молекулы – группы атомов, связанных электромагнитной силой. Например, можно узнать, есть ли в облаке молекулы воды или льда или силикатов, которые состоят в основном из кремния и кислорода и образуют бóльшую часть пыли и каменных пород на Земле. Сейчас мы знаем, что в облаках галактической пыли много простых молекул, включая, например, аминокислоты (из которых строятся белки), необходимые для жизни на нашей планете.

Химия – это наука, которая изучает, как под действием электромагнитных сил формируются молекулы и как строятся и перестраиваются соединения атомов, образуя все калейдоскопическое многообразие веществ в нашем мире.

Химические союзы. Как соединяются атомы

Атомы очень малы. Миллион атомов углерода можно уместить в точке в конце этого предложения. Но неправильно представлять себе их как сплошные шарики материи. Атомы почти полностью состоят из пустоты. В центре каждого из них есть крошечное ядро из протонов (с положительным зарядом) и нейтронов (без заряда), связанных сильным ядерным взаимодействием. Остальная часть атома почти пуста. По орбитам вокруг ядра на огромных расстояниях от него обращаются облака электронов, приблизительно по одному на каждый протон в ядре. В начале XX века Эрнест Резерфорд, один из пионеров современной ядерной физики, сказал, что ядро атома – это «муха в соборе».

Предложенный Резерфордом масштаб примерно соответствует действительности, но ученый писал до того, как появилась современная квантовая физика, которая показала, что его метафора в то же время обманчива. Электроны имеют микроскопический размер, по массе составляя около 1/1836 протона. Квантовая физика говорит о том, что скорость или положение электрона точно установить невозможно. Можно сказать, где, вероятно, находится электрон, но никогда нельзя сказать, где он в точности, потому что любая попытка определить его положение неизбежно потребует энергии (представьте, что светите на него фонариком), а электроны настолько легкие, что она изменит их скорость или траекторию. Поэтому квантовые физики изображают обращающиеся по орбите электроны в виде своеобразного «облака вероятностей», которое уплотняется на одних расстояниях от ядра и истончается на других. Облако вероятностей пронизывает бóльшую часть атомарного собора и может просочиться за его стены[41].

Вся суть химии – в тех союзах и борьбе, которые возникают в этих облаках вероятностей. Здесь много чего происходит. Между протонами и электронами образуются и рвутся связи, они оставляют старые узы и начинают новые отношения, а в результате возникают совершенно новые формы материи. В основе всего этого лежит тот простой факт, что у электронов отрицательные заряды, которые отталкиваются друг от друга, но притягиваются к положительным зарядам протонов либо в своем, либо в соседних атомах. Химики исследуют флирт, соперничество, связи и напряжение, которые возникают, когда электроны, уцепившись за соседний атом, образуют молекулы, где несколько, а иногда миллионы или даже миллиарды атомов объединяются в структуры более сложные, чем сложнейшие из звезд. В зависимости от строения у молекулы возникают собственные новые свойства, поэтому возможности химии кажутся безграничными. И все же в химическом флирте действуют свои правила (иногда не менее странные, чем в человеческом), в соответствии с которыми электромагнитная сила формирует химически сложные сущности.

На первых ролях здесь электроны. Как и ловеласы в мире людей, они непредсказуемы, ветрены и всегда открыты для более интересных предложений. Они носятся вокруг протонов по удаленным орбитам, каждая из которых связана со своим энергетическим уровнем. Электроны при любой возможности стремятся попасть на орбиту поближе к атомному ядру, где энергии нужно меньше всего. Но количество мест на каждой из них ограниченно, и, если на внутренних орбитах все занято, приходится искать место на внешней. Если электронов на ней ровно столько, сколько нужно, все счастливы. Это положение дел свойственно так называемым благородным газам, например гелию или аргону, располагающимся в периодической таблице справа. Они не соединяются с другими атомами, потому что их более-менее устраивает текущее положение дел.

Но если внешние орбиты атома не заполнены, возникают неловкость, напряжение и проблемы, и все это порождает бесконечную сутолоку в борьбе за место, которой обусловлена существенная часть химических процессов. Некоторые электроны-перебежчики уходят в соседние атомы. При этом атом, который они покидают, теряет отрицательный заряд и может соединиться с атомом, у которого есть лишний электрон, образуя ионную связь. Так из атомов натрия, внешний электрон которого обычно готов соскочить, и хлора, который все время ищет лишний электрон, чтобы заполнить свою внешнюю орбиту, получается поваренная соль. Бывает, что электроны лучше всего чувствуют себя, обращаясь вокруг двух ядер, так что те успешно делят между собой их заряд в ковалентной связи. Такой связью соединяются атомы водорода и кислорода, когда образуют молекулы воды. Но молекула при этом получается кривобокая, в ней два маленьких атома водорода привязаны к более крупному атому кислорода с одной стороны. При такой странной форме отрицательные и положительные заряды распределяются по поверхности молекулы неравномерно, это сбивает атомы водорода с толку, и их нередко привлекают к себе атомы кислорода из соседних молекул. Благодаря этому притяжению молекулы воды способны, пользуясь слабыми водородными связями, слипаться в капли. Водородные связи играют важнейшую роль в химии жизни, потому что ими в большой степени определяется поведение генетических молекул, например ДНК. В металлах электроны ведут себя совершенно иначе. Они большими толпами курсируют между их ядрами, поэтому металлы так хорошо проводят электрический ток – ведь это не что иное, как огромный поток электронов.

Углерод, у которого в ядре шесть протонов, играет в романтическом мире атомов роль донжуана. Обычно на его внешней орбите четыре электрона, но место есть для восьми, так что можно доставить ему удовольствие, удалив четыре электрона с его внешней оболочки, добавив их туда или позволив ему разделить их с другим атомом. У него большой выбор, и поэтому из углерода можно строить сложные молекулы с кольцами, цепочками и другими экзотическими формами. Благодаря этим мастерским способностям он так важен для химии жизни.

Судя по всему, базовые химические правила универсальны. Мы знаем это, потому что спектроскопы показывают, что многие простые молекулы, которые мы можем найти на Земле, существуют и в облаках межзвездной пыли. Но космическая химия, по-видимому, довольно проста; пока что в межзвездном пространстве не найдено ни одной молекулы, в которой было бы значительно больше сотни атомов. Это неудивительно. В конце концов, в космосе атомы находятся далеко друг от друга, им сложно соединяться. К тому же температуры здесь прохладные, так что энергии активации, которая нужна, чтобы подтолкнуть их к длительным отношениям, мало. Самое удивительное в космической химии то, что здесь способны формироваться не только простые молекулы, из которых образованы планеты, например вода и силикаты, но и такие, из которых строятся живые организмы, например аминокислоты, образующие белки. Более того, сегодня нам известно, что простые органические молекулы весьма распространены во Вселенной, что повышает вероятность существования жизни за пределами планеты Земля.

Четвертый порог. От молекул к спутникам, планетам и солнечным системам

Простые химические молекулы, обращающиеся вокруг молодых звезд, создали условия Златовласки для следующего порога усложнения, послужив строительным материалом для совершенно новых астрономических объектов: планет, спутников и астероидов. По химическому составу планеты более разнообразны, чем звезды, и при этом они гораздо холоднее, поэтому на них образовались идеальные условия Златовласки для сложных химических явлений. И по крайней мере на одной из них (нашей), а может быть, и на многих других эта химия в конце концов породила жизнь.

В течение долгого времени людям была известна лишь одна Солнечная система. Но в 1995 году астрономы обнаружили экзопланеты – планеты, обращающиеся вокруг других звезд нашей галактики. Это удалось сделать, зафиксировав мельчайшие колебания в движении или крошечные изменения яркости звезд, которые можно наблюдать, когда перед звездой проходит планета. С тех пор мы узнали, что планеты есть у большинства из них, так что, возможно, в одной только нашей галактике существуют десятки миллиардов планетарных систем разнообразных типов. К середине 2016 года астрономы нашли более 3000 экзопланет. В течение следующих 10–20 лет исследование других планетарных систем должно дать нам более точные представления о самых распространенных их конфигурациях. Скорее всего, скоро мы сможем изучить атмосферу других планет, а это должно позволить понять, сколько из них пригодны для жизни. Мы уже знаем, что многие имеют примерно те же размеры, что и Земля, и обращаются на таком расстоянии от своей звезды, чтобы на них присутствовала вода в жидкой форме – важнейший для жизни ингредиент.

Открытие экзопланет говорит о том, что четвертый порог, как и третий, был пересечен уже множество раз и впервые это произошло в истории Вселенной довольно рано, возле звезды, которую мы, скорее всего, никогда не найдем. Но теперь нам достаточно много известно о том, как выглядит этот переход.

Образование планетарных систем – это грязный, хаотичный процесс, побочный продукт формирования звезд в химически обогащенных областях космоса. В течение миллиардов лет после Большого взрыва межзвездное пространство было заполнено облаками вещества с большим количеством разных химических элементов. Почти на 98 % они по-прежнему состояли из водорода и гелия, но критическую роль сыграли оставшиеся 2 %. Как и в ранней Вселенной, гравитация с удовольствием лепила из этих облаков комки. Возможно, в нашей части космоса ей помогла сверхновая, которая взорвалась неподалеку и перетряхнула все вокруг, в результате чего около 4,567 млрд лет назад газ и пыль стали собираться в огромное облако. В качестве визитной карточки эта сверхновая оставила характерные радиоактивные материалы, которые встречаются в метеоритах нашей Солнечной системы.

Сжимаясь, пылевое облако распалось на множество звездных туманностей. Из одной из них образовалось наше Солнце. Оно поглотило 99,9 % всего вещества вокруг себя. Но нам сейчас интересно то, что осталось – кольца мусора на орбите вокруг нашей молодой звезды. Звездная туманность сжималась под действием гравитации, и кружащаяся масса газа, пыли и частичек льда вращалась все быстрей и быстрей, пока центробежная сила не раскатала ее, как тесто для пиццы, и не получилась тонкая плоская область, где теперь расположена Солнечная система. Сегодня такие протопланетные диски можно наблюдать вблизи формирующихся звезд, так что нам известно, что они встречаются очень часто.

Вращающийся диск вещества превратился в планеты, спутники и астероиды под действием двух процессов. Первый – это химическая сортировка. Резкими выбросами из молодого Солнца заряженных частиц, которые называют солнечным ветром, с внутренних орбит выбило более легкие элементы, например водород и гелий, и образовались две отдельные зоны. Внешние области молодой Солнечной системы, как и бóльшая часть Вселенной, состояли в основном из этих первозданных элементов, водорода и гелия. Но внутренние, где впоследствии появились каменистые планеты – Меркурий, Венера, Земля и Марс, – потеряли столько их молекул, что химический состав здесь оказался на редкость разнообразным. Кислород, кремний, алюминий и железо образуют более 80 % земной коры, а такие вещества, как кальций, углерод и фосфор, играют второстепенную роль. Водород – элемент среднего значения, а гелий едва ли встретишь на Земле.

Второй процесс, благодаря которому образовалась Солнечная система, – это аккреция. На отдельных орбитах вокруг молодого Солнца крупицы вещества стали медленно скапливаться вместе. Вероятно, во внешних областях, главным образом содержащих газы, это происходило вполне спокойно. Гравитация собрала вещество в огромные газовые планеты, такие как Юпитер и Сатурн, состоящие в основном из водорода и гелия с небольшими вкраплениями пыли и льда. Но во внутренних областях аккреция протекала более ожесточенно и хаотично, потому что здесь было значительно больше твердого вещества. Частицы пыли и льда слипались, образуя каменные и ледяные комочки, которые в вихре иногда разносили друг друга на куски, а иногда склеивались в более крупные комки. Наконец, появились объекты еще большего размера – метеоры и астероиды, – и на всех орбитах они налетали друг на друга или сливались в такие крупные единицы, что их гравитацией смело бóльшую часть оставшегося хлама. В конце концов в результате этих процессов образовались планеты, которые мы видим сегодня на некотором расстоянии друг от друга на отдельных орбитах вокруг Солнца.

Это описание не вполне отражает, насколько аккреция – хаотичный и ожесточенный процесс. Некоторые объекты двигались поперек орбит, выбивая молодые планеты и спутники с места или разбивая их на куски. Возможно, к центру сместилась гигантская протопланета Юпитера, причем ее гравитационное притяжение должно было развалить любую планету, которая могла бы формироваться в области нынешнего пояса астероидов. Не исключено, что странный наклон и вращение Урана получились в результате резкого удара о другое крупное тело. А зубцы на многих астероидах – это шрамы от жестоких столкновений в начале истории Солнечной системы.

Тела продолжали сталкиваться долго, даже когда Солнечная система уже стабилизировалась. Так, Луна, возможно, образовалась в результате того, что примерно через 100 млн лет после рождения Солнечной системы на молодую Землю налетела протопланета размером с Марс (Тейя). Из-за этого огромные облака материи поднялись на орбиту вокруг Земли, где, скорее всего, они кружились, как кольца Сатурна (возможно, это тоже обломки разбитого спутника), пока в результате аккреции из них не получилась Луна.

За 50 млн лет Солнечная система в общих чертах приобрела свою нынешнюю форму и с тех пор оставалась довольно стабильной. Миллиарды планетарных систем в нашей Вселенной, вероятно, сформировались похожим образом, хотя существует огромное множество их конфигураций. Но все планетарные тела по температуре холоднее, а химически богаче и разнообразнее звезд, поэтому они обеспечили условия Златовласки, которые позволили появиться новым формам сложных явлений. В конце концов один из этих объектов – а возможно, и многие другие – породил жизнь.

Планета Земля

Наша Солнечная система находится в галактике, которую мы называем Млечный Путь, на космической окраине одного из ее спиральных рукавов – Рукава Ориона. Млечный Путь относится к группе с неромантичным названием Местная группа галактик, где их около пятидесяти. Местная группа находится во внешней области Скопления Девы, в котором галактик около тысячи. Оно входит в Местное сверхскопление, где сотни таких групп. Чтобы пересечь Местное сверхскопление, нужно двигаться со скоростью света в течение 100 млн лет. В 2014 году выяснилось, что оно – часть гигантской космической империи, в которой, вероятно, 100 000 галактик и которую, двигаясь со скоростью света, можно было бы пересечь за 400 млн лет. Эта империя называется сверхскоплением Ланиакея (в переводе с гавайского – «необъятные небеса»). В настоящее время это самая крупная известная нам структурированная единица во Вселенной. Предполагается, что Ланиакея строится вокруг каркаса из темного вещества, гравитационное притяжение которого удерживает все эти галактики вместе, пока Вселенная расширяется.

Теперь вернемся на окраину Ланиакеи, в нашу Местную группу галактик, в Рукав Ориона, где мы найдем Солнце и планету Земля. После того как в результате аккреции образовалась эта планета, наш скульптор с бензопилой в качестве последнего штриха придал ей особую внутреннюю структуру. Геологи называют этот процесс дифференциацией.

Молодая Земля нагревалась и плавилась. Нагрев вызывали резкие столкновения в ходе аккреции, радиоактивные элементы (которые образовались при взрыве сверхновой, как и бóльшая часть материала для Солнечной системы), а также давление, растущее по мере того, как планета увеличивалась в размере. Наконец молодая Земля стала такой горячей, что в основном растопилась в вязкое месиво, а после сжижения отдельные слои планеты распределились по плотности, и она обрела свою нынешнюю структуру.

Более тяжелые элементы, в первую очередь железо, никель и немного кремния, провалились через горячую жижу в середину и образовали металлическое ядро Земли. При вращении планеты оно создало магнитное поле, которое защитило ее поверхность от повреждений со стороны заряженных частиц солнечного ветра. Более легкие горные породы, например базальты, скопились выше ядра и образовали второй слой – зону полурасплавленных пород, перемешанных с газом и водой, глубиной 3000 километров, которая называется мантией. Отсюда берется лава, извергаемая вулканами. Самые легкие горные породы, в основном граниты, всплыли на поверхность, остыли и затвердели, образовав третий слой – тонкую, как яичная скорлупа, оболочку, которая называется корой и сегодня покрыта океанами и материками. Толщина коры под океанами в некоторых местах составляет всего пять километров, но под континентами она достигает 50 километров. Кора особенно интересна с химической точки зрения. Здесь можно найти твердые вещества, жидкости и газы, она неоднократно нагревалась и остывала под действием вулканов, падающих астероидов, жгучего молодого Солнца и наконец сконденсировавшихся первых земных океанов. В коре и мантии благодаря теплу и круговороту элементов образовалось около 250 новых минералов[42]. Пузыри газов, в том числе углекислого газа и водяного пара, выходили из мантии через вулканы и трещины на поверхности и образовали четвертый слой – первую атмосферу Земли. Кора и атмосфера также обогащались газами, водой, сложными молекулами и другими материалами, которые приносили с собой астероиды и кометы.

Горячее расплавленное ядро сохраняло молодую Землю в движении, потому что энергия из центра пробивалась через толщу планеты, подогревая и смешивая ее верхние слои, в результате чего возникали циркулирующие потоки мягких горных пород в мантии и образовалась усеянная вулканами поверхность. Жар ядра продолжает управлять изменениями в верхних слоях планеты. Сегодня можно проследить за движениями на ее поверхности с помощью систем GPS, и мы знаем, что плиты коры движутся примерно с той же скоростью, с которой у вас растут ногти. Самые быстрые перемещаются примерно на 25 сантиметров в год.

Геологи делят историю Земли на части. Самая продолжительная из них – эон. Первый эон называется гадей («подобный аду»). Он длился с образования Земли и до начала архейского эона (около 4 млрд лет назад). Заглянув на планету во времена гадея, вы увидели бы массу строительного хлама, оставшегося от аккреции. Трещины и разрывы на поверхности Луны и других планет показывают, что от 4 до 3,8 млрд лет назад на внутреннюю Солнечную систему обрушился дождь астероидов и других блуждающих объектов. Его называют «поздней тяжелой бомбардировкой», которую, вероятно, вызвало смещение орбит Юпитера и Сатурна, в результате чего объекты россыпью разлетелись по молодой Солнечной системе. Сейчас большинство астероидов обитает между Юпитером и Марсом – возможно, это обломки кирпичей и балок, из которых разрушительная гравитационная сила Юпитера так и не дала образоваться планете. Сегодня нам известно около 300 000 астероидов. Большинство из них маленькие, но этих блуждающих объектов достаточно много, чтобы бомбардировать внутренние планеты[43].

Изучение Земли. Сейсмографы и радиометрическое датирование

Что бы ни говорили в Голливуде, выкопать в Земле такую яму, чтобы добраться до ее недр, невозможно. На данный момент самое глубокое отверстие составляет примерно 12 километров, а это около 0,2 % расстояния до земного ядра. Его пробурили в ходе геологического исследования на Кольском полуострове на северо-западной оконечности России. О том, что находится внутри планеты, нам известно благодаря другому ловкому научному трюку, аналогу рентгена у геологов. Землетрясения вызывают колебания, которые проходят через толщу земли. Сейсмографы измеряют их в различных местах на ее поверхности. Сравнивая результаты в разных зонах, можно понять, как быстро и на какое расстояние колебания прошли под землей. Известно также, что отдельные виды колебаний с разной скоростью распространяются в разных материалах – одни только в твердых веществах, другие также в жидкостях. Так что, проследив за ними с помощью всевозможных сейсмографов, о внутренностях планеты можно многое выяснить.

Определить возраст Земли и многие другие даты, разбросанные по всей современной истории происхождения мира, удалось лишь во второй половине XX века, опираясь на весьма хитроумные научные средства.

Первые шаги к тому, чтобы составить современную историю планеты Земля, были сделаны в XVII веке. Тогда некоторые пионеры геологии поняли, что можно было бы установить порядок событий в истории Земли, даже не имея понятия, когда именно они произошли. В XVII веке живший в Италии датский священник Нильс Стенсен показал, что, внимательно изучая осадочные породы, можно определить, в каком порядке отложились разные их слои. Все осадочные породы формируются послойно, так что известно, что чем старше слой, тем ниже он лежит. Все, что прорезает слои, должно быть моложе.

В начале XIX века английский геодезист Уильям Смит продемонстрировал, что в разных местах в скальных породах встречается один и тот же набор окаменелостей. Разумно предположить, что одинаковые окаменелости относятся примерно к одному и тому же времени, и на этом основании можно определить слои, которые во всем мире заложились более-менее одновременно. Используя сочетание этих принципов, геологи XIX века сумели составить относительную хронологию истории Земли. Она также лежит в основе современных геологических систем датировки и начинается с кембрийского периода – первого, в слоях которого окаменелости видны невооруженным глазом.

Однако никто не знал, когда именно был кембрийский период, и многие геологи оставили надежду однажды определить абсолютные даты для каждого пласта. В 1788 году Джеймс Геттон писал: «У нас нет ни признаков начала, ни перспективы конца»[44]. Даже в начале XX века единственным способом установить точную дату события было найти письменный источник, в котором оно упоминается. А это означало, как указывал Герберт Уэллс, когда сразу после Первой мировой войны пытался написать современную историю происхождения мира, что абсолютную хронологию невозможно построить дальше чем на несколько тысяч лет в прошлое.

Однако тогда уже был сделан ряд открытий, благодаря которым в конце концов стала возможна более точная датировка, хотя Герберт Уэллс об этом не знал. Ключом ко всему была радиоактивность, форма энергии, обнаруженная в 1896 году Анри Беккерелем. В атомах с крупными ядрами, например уране, сила отталкивания между множеством положительно заряженных протонов может дестабилизировать ядро, и в конце концов оно спонтанно распадается, испуская электроны с высокой энергией, фотоны или даже целые ядра гелия. Отбросив часть ядра, элемент превращается в другие элементы с меньшим числом протонов. Например, уран в конце концов распадается до свинца. В 1900-х годах Эрнест Резерфорд понял, что, даже если нельзя сказать, когда собирается распасться конкретное ядро, радиоактивный распад, усредненный по миллиардам частиц, оказывается очень предсказуемым процессом. Каждый изотоп одного и того же элемента (у изотопов одинаковое число протонов, но разное количество нейтронов) распадается с разной, но регулярной частотой, так что можно точно определить, сколько времени потребуется, чтобы распалась половина атомов данного изотопа. Например, период полураспада урана-238 (у которого 92 протона и 146 нейтронов) составляет 4,5 млрд лет, а урана-235 (92 протона и 143 нейтрона) – 700 млн лет.

Резерфорд догадался, что радиоактивный распад можно использовать как своеобразные геологические часы, если измерить, какая часть пробы распалась. В 1904 году он попробовал измерить распад пробы урана и в качестве возраста Земли получил число около 500 млн лет. Основная идея была верна, но его оценка вызвала сомнения, потому что общепризнанный возраст Земли был гораздо меньше – менее 100 млн лет.

Со временем все больше геологов стали соглашаться, что Земля может быть намного старше, чем считали раньше. Но измерение радиоактивного распада вызывало сложнейшие технические проблемы. Они были решены лишь в конце 1940-х годов с помощью методов, разработанных в рамках Манхэттенского проекта по созданию первой атомной бомбы. Чтобы сделать бомбу, требовалось разделить разные изотопы урана и получить чистые образцы урана-235. Американский физик Уиллард Либби помогал разрабатывать методы выделения и измерения разных изотопов урана, которые впоследствии оказались необходимы для измерения радиоактивного распада.

В 1948 году группе Либби удалось точно определить возраст материала из гробницы фараона Джосера, который ученым предоставил музей Метрополитен[45]. Они использовали углерод-14, радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада 5730 лет, вследствие чего он чрезвычайно удобен для исследования таких органических материалов, как древесина. Для разных периодов и материалов использовали разные радиоактивные вещества. Геологам особенно пригодился распад урана до свинца, а благодаря тому, что изотопы урана распадаются с неодинаковой скоростью, удалось провести перекрестный контроль[46]. В 1953 году Клэр Паттерсон с помощью уран-свинцового метода определил возраст железного метеорита. Он верно предположил, что метеориты состоят из первозданного материала молодой Солнечной системы и поэтому по ним можно судить о ее возрасте в целом. Согласно его измерениям, Земле оказалось около 4,5 млрд лет – значительно больше, чем по оценке Резерфорда. Датировка Паттерсона до сих пор считается верной.

Помимо методов радиоактивного датирования возникли другие, и их можно использовать для перекрестного контроля. Ученые иногда определяют даты в пределах последних тысячелетий, подсчитав годовые кольца древних деревьев, которые могут жить по несколько тысяч лет, например сосны остистой. У астрономов есть свои способы датировать историю Вселенной, а биологи обнаружили, что ДНК изменяется в весьма равномерном темпе, так что можно примерно определить, когда два вида отделились от общего предка, измерив разницу между их геномами. Благодаря таким методам, основанным на внимательном изучении процессов, подобных радиоактивному распаду, а также разработке новых точных измерительных инструментов у нас появилась хронология, вокруг которой строится современная история происхождения мира.

До сих пор мы наблюдали усложнение на интересных, но безжизненных объектах. Теперь мы подошли к одному из важнейших среди всех наших порогов – возникновению жизни. Вместе с ней появляются сложные сущности совершенно нового вида и другого уровня, а также целый набор новых понятий, среди которых информация, смысл и, наконец, сознание.

Часть II

Биосфера

4

Жизнь: пятый порог

Жизнь и информация. Новый вид сложного

После обеда я размышлял о жизни. Если подумать, до чего странная вещь – жизнь! Так не похожа на все остальное, не правда ли, если вы понимаете, о чем я.

П. Г. Вудхаус, «Мой друг Дживс» (My Man Jeeves)

Коренная сущность каждого живого существа – не пламя, не теплое дыхание и не «искра жизни». Но информация, слова, инструкции. Если вы любите метафоры, то не представляйте себе огни, искры и дыхание, а представляйте себе миллиарды четких кодовых знаков, высеченных на гранях кристалла[47].

Ричард Докинз, «Слепой часовщик»

Жизнь, какой мы ее знаем, возникла почти 4 млрд лет назад в результате причудливых химических процессов, которые протекали в богатой химическими элементами среде на молодой планете Земля. Если жизнь есть где-то еще, возможно, там она выглядит так странно, что мы бы ее не узнали. Но на Земле все живое состоит из миллиардов замысловатых молекулярных наномашин. Они работают сообща в похожем на пузырек защитном устройстве, которое мы считаем строительным элементом всего живого – основной структурной, функциональной и биологической единицей всех известных живых организмов. Эти защитные пузыри называются клетками. Английское слово cell, означающее клетку, происходит от латинского cella, что, в свою очередь, переводится как «маленькая комната». Клетки – мельчайшие единицы жизни, способные самостоятельно воспроизводиться. Они живут за счет тонких потоков питательных веществ и свободной энергии в окружающей их среде.

Жизнь очень сильно воздействует на нашу планету, потому что живые организмы создают собственные копии, способные приумножаться, распространяться, разрастаться и видоизменяться. За 4 млрд лет их колоссальная армия трансформировала Землю и создала биосферу – тонкий слой на поверхности планеты, состоящий из живых организмов и всего, что ими образовано, что они изменили или оставили после себя.

Жизнь – очень загадочная вещь: кажется, что внутри любой клетки царит полный бардак, как будто миллион молекул устроили бои в грязи, но при этом целая клетка производит впечатление, словно она действует осмысленно. Как будто что-то ведет ее изнутри, пункт за пунктом двигаясь по некоему списку дел. Список простой: 1) остаться в живых вопреки энтропии и непредсказуемым условиям и 2) создать копии себя самой, которые смогут делать то же самое. И так далее, от клетки к клетке, из поколения в поколение. Здесь, в этом стремлении достичь одного результата и избежать другого, кроятся корни страсти, заботы, жизненных целей, этики и даже любви. Возможно, даже зачатки смысла, если понимать его как способность придавать разное значение разным событиям и знакам. Что значит эта большая белая акула сзади меня?

Видимость (возможно, иллюзия) осмысленности – это нечто новое. Это несвойственно другим сложным явлениям, которые мы наблюдали до сих пор. Можно ли говорить о целях звезды? Планет, горных пород? Или даже Вселенной? Скорее нет, по крайней мере, не с позиций современной истории происхождения мира. Но живое устроено иначе. Вместо того чтобы пассивно принимать правила энтропии, оно, как упрямый ребенок, отпихивается и пытается торговаться. Живые существа не просто образуют неподвижные структуры в пространстве, как протоны или электроны. Они существуют не за счет энергетических запасов, как звезды, что поедают протоны из кладовки, которую плотно набили при их рождении, и распадаются, стоит кладовке опустеть. Живые организмы постоянно выискивают в окружающей среде новые потоки энергии, чтобы сохранять свое сложное, но нестабильное состояние. Камни себя так не ведут; так ведет себя птица, вставшая на крыло. Живые организмы продолжают полет (в термодинамическом смысле), поглощая свободную энергию, чтобы в ходе сложных химических процессов атомы и молекулы перестраивались определенным образом, который позволяет живому оставаться живым. Если организм больше не может уплачивать энтропии энергетический налог, он терпит крах.

Энергия и жизнь! Помню, в Австралии я наблюдал, как мои дети превращают энергию бутербродов с веджимайтом[48] в бурную энергию движения, бегая по саду. Можно даже измерить скорость, с которой течет свободная энергия (в том числе из бутерброда с веджимайтом), превращаясь в энергию речи, бега и, наконец, тепловую энергию, причем энтропия на каждом этапе растет. Человек в среднем употребляет 2500 калорий в день, это около 10,5 млн джоулей (джоуль – мера работы энергии; одной калории соответствует около 4184 джоулей). Поделите это на 86 400 секунд в день, и получится, что человек каждую секунду задействует около 120 джоулей. Это «номинальная мощность» человеческого существа: 120 ватт, чуть больше, чем у обычной лампочки[49].

Жизнь с ее вечными попытками дать энтропии отпор представляет собой новый вид и новый уровень сложных явлений. В теории сложных систем объекты этого уровня иногда называют сложными адаптивными системами. До сих пор мы говорили о сложных физических системах: поведение их составляющих обычно можно прогнозировать, исходя из основных правил действия Вселенной; составляющие же сложных адаптивных систем выглядят так, как будто у них есть собственная воля. По-видимому, они следуют дополнительным правилам, которые выявить уже труднее. Действительно, сложные адаптивные системы, например бактерии, ваша собака или международные компании, ведут себя так, как будто каждая их часть – это действующее лицо, агент с собственной волей, так что каждый элемент постоянно подстраивается под поведение множества других. В результате они ведут себя чрезвычайно сложно и непредсказуемо[50].

Упомянув так называемых агентов, я протащил сюда новую идею, которая будет становиться все важнее, – идею информации. Когда агенты реагируют друг на друга, они реагируют на информацию о том, что происходит вокруг них, в том числе о том, что делают другие агенты. Если считать информацию персонажем нашей современной истории происхождения мира, то она будет действовать под прикрытием, маскируясь, будет управлять событиями, сама оставаясь в тени. Энергия вызывает изменения, ее работу обычно можно увидеть, но информация управляет изменениями, часто из-за кулис. Как пишет Сет Ллойд: «Энергия заставляет физические системы что-то делать, а информация говорит, что именно нужно делать»[51][52].

В самом общем виде информация заключена в правилах, которые, ограничивая количество возможностей, влияют на результат. Одно из самых известных ее определений – это «различие, которое вызывает различие»[53]. Правила определяют, какие из всех мыслимых изменений действительно возможны в определенное время в определенном месте, и это дает различные результаты. Информация начинается с законов физики, базовой операционной системы нашей Вселенной. Они направляют изменения по определенным путям, например туда, где в итоге гравитация создала первые звезды. Информация в этом самом общем смысле ограничивает возможности, а значит, уменьшает степень случайности. Поэтому кажется, что чем больше информации, тем меньше энтропия, тем меньше потенциал беспорядка, который последней так люб. Такая информация универсальна, это правила, встроенные в каждую крупицу материи и квант энергии. Гравитации никто не говорил, что делать, она просто взялась за работу.

Но в бытовом смысле слово «информация» означает нечто большее, чем правила. Это правила, которые считывает человек, агент или предмет, – собственно, какая-то сложная адаптивная система. Информация такого рода появляется, потому что многие важные правила не универсальны. Они изменяются в зависимости от места и времени, как законы человеческого общества. С развитием Вселенной возникли новые среды, например глубокий космос, облака космической пыли и поверхность каменистых планет. В этих средах действовали собственные местные правила, которые не были универсальными. Местные правила приходится читать, расшифровывать или изучать, подобно тому как перед поездкой в Монголию следует выяснить, по какой стороне дороги ездят местные водители (кстати, по правой).

Сложные адаптивные системы выживают лишь в совершенно определенных условиях, так что им нужно уметь читать или расшифровывать не только универсальные правила, но и местную информацию. И это нечто новое. Всем формам живого необходимы механизмы интерпретации местной информации (такой как присутствие различных химикатов или особенности локальной температуры и уровня кислотности), чтобы они могли правильно реагировать («Что мне делать: обнять это, съесть или убежать?»). Философ Дэниел Деннет пишет: «Животные – не просто травоядные или плотоядные. Они… информоядные»[54]. На самом деле это относится ко всем живым организмам. Они все потребляют информацию, и механизмы, с помощью которых они считывают местную информацию и реагируют на нее – будь то глаза, щупальца, мышцы или мозг, – во многом и делают их сложными.

Локальные условия нестабильны, так что живым организмам приходится постоянно наблюдать за средой внутри и снаружи самих себя, чтобы отмечать существенные изменения. При этом по мере усложнения им нужно все больше и больше информации, ведь у более сложных структур больше движущихся частей, а между частями больше связей. У кишечной палочки, бактерии, которая, скорее всего, благоденствует у вас в кишечнике, пока вы это читаете, на движение и восприятие отведено около 5 % молекулярных ресурсов, но в вашем теле большинство органов прямо или косвенно занимается либо восприятием, либо движением, начиная с мозга и заканчивая глазами, нервными волокнами и мышцами[55]. Существует широкий спектр систем, собирающих и анализирующих информацию, самая передовая из них – современная наука, а начались они с примитивных органов чувств древнейших одноклеточных организмов.

Разумеется, энтропия зорко следит за всем этим. Если более высокий уровень сложности означает большее количество информации, то, повышая и то и другое, вы снижаете энтропию с ее неопределенностью и беспорядком. Это не проходит незамеченным. Энтропия потирает ручки, думая об энергетических налогах и пошлинах, которые она сможет брать с ростом сложности и количества информации[56]. На самом деле есть мнение, что идея жизни ей вообще-то нравится (и что, возможно, она поощряла ее возникновение во многих частях Вселенной), потому что живое расходует свободную энергию гораздо активнее, чем неживое.

Объяснить, как возникла жизнь на Земле, и попытаться понять, могло ли что-то похожее появиться в других местах Вселенной, – это одна из самых сложных задач в современной науке. На данный момент нам известна лишь одна планета, на которой есть жизнь. Астробиологи ищут живое в других местах в рамках программы поиска внеземных цивилизаций SETI, которая начала свою работу в 1960 году, но до сих пор ничего не нашли. Пока что нам приходится ограничиваться тем, чтобы изучать происхождение жизни на Земле. Это уже очень сложно, потому что для этого нужно выяснить, что происходило на нашей планете почти 4 млрд лет назад, когда все здесь было совершенно другим.

Определение жизни

Имея на руках всего один образец, трудно даже понять, что вообще такое жизнь. Что отличает живое от неживого? Дать определение жизни не легче, чем понятию сложности или информации, и, по-видимому, между живым и неживым проходит туманная пограничная зона.

Большинство современных определений жизни на Земле включают в себя следующие пять характеристик:

1. Живые организмы состоят из клеток, окруженных полупроницаемой мембраной.

2. У них есть метаболизм (обмен веществ) – механизмы захвата и использования потоков свободной энергии из окружающей среды, которые позволяют, перестраивая с их помощью атомы и молекулы, получать сложные динамичные структуры, необходимые для выживания.

3. Они могут приспосабливаться к изменениям в окружающей среде с помощью гомеостаза, используя информацию о внутренней и внешней среде и механизмы, позволяющие на нее реагировать.

4. Они могут воспроизводиться, создавая с помощью генетической информации почти точные копии самих себя.

5. У копий есть незначительные отличия от родителей, поэтому за много поколений свойства живых организмов постепенно меняются по мере того, как те развиваются и приспосабливаются к изменениям в окружающей среде.

Рассмотрим все эти свойства по порядку.

Все живое на Земле состоит из клеток. В каждой клетке миллионы сложных молекул, которые множество раз в секунду вступают в реакцию друг с другом, пробираясь через соленое водянистое химическое месиво, полное белков, в клейком пространстве под названием «цитоплазма». Цитоплазма окружена своеобразной химической оградой, клеточной мембраной, которая контролирует, что поступает в клетку и что ее покидает. В мембране, как в стене средневекового города, есть ворота и есть стражники, которые решают, кто из молекулярных путников может войти и когда. Клетки действительно напоминают города. Питер Хоффман пишет в своей книге о них:

Здесь есть библиотека (ядро, где находится генетический материал), электростанции (митохондрии), шоссе (микротрубочки и актиновые филаменты), грузовики (кинезин и динеин), заводы по утилизации отходов (лизосомы), городские стены (мембраны), почтовые отделения (аппарат Гольджи) и множество других структур, которые выполняют жизненно важные функции. Все это – функции молекулярных механизмов[57].

Все живые организмы существуют за счет потоков свободной энергии, которые приходится аккуратно регулировать. Остановите поток, и они умирают, как осажденный город, вынужденный сдаться от голода. Но если поток слишком сильный, они тоже гибнут, как город от воздушной бомбардировки. Поэтому потоки энергии требуют очень тонкого управления. Обычно клетки принимают и используют крошечные порции энергии, по одному электрону или протону. Будучи достаточно маленькими, чтобы не вносить разрушений, такие потоки все же достаточно велики, чтобы дать энергию активации, необходимую для множества любопытных химических процессов. Этимологически термин «метаболизм» происходит от слова, которое означает «изменение». Это напоминает нам о том, что клетка никогда не бывает в покое. Как птица в полете, она использует энергетические потоки, чтобы продолжать подстраиваться под непрерывно меняющуюся среду.

Живым организмам нужно все время следить за изменениями в окружающей среде и приспосабливаться к ним. Эта постоянная подстройка называется сохраняющим гомеостазом. Чтобы сохранять определенное равновесие в переменных условиях, клетки должны всегда иметь доступ к информации о внутренней и внешней среде, загружать и расшифровывать эту информацию, выбирать лучшую реакцию, а затем реагировать. Слово «гомеостаз» означает «сохранение неподвижности», и это противоположность изменению. Но вы поймете, что это значит, если представите себе, что сохраняете неподвижность в нескончаемом вихре молекул клеточной среды.

Эти способности чрезвычайно впечатляют, но они были бы не слишком интересны, если бы живые организмы появились и исчезли, подобно пене на волнах океана. Может быть, именно это и произошло на каких-то планетах возле каких-то звезд, а возможно, даже в начале истории Земли. Но сегодня на нашей планете живые организмы не просто борются с ураганом изменений и энтропии. Они создают копии самих себя, так что, если какие-то клетки разрушатся (а рано или поздно это случится с каждой), на их место смогут встать другие. Размножение – это умение создавать жизнеспособные копии клеток. Это значит, что шаблон, по которому строится организм (в современной терминологии – его геном), может выжить даже после смерти особи. В геноме, как в руководстве пользователя, хранится информация о белках, позволяющих создать копию родителя, а также о некоторых основных правилах сборки. Сегодня бóльшая часть этой информации находится в молекулах ДНК, но в начале истории жизни на Земле ее, вероятно, содержали их двоюродные сестры – молекулы РНК, по-прежнему выполняющие в клетках большую тяжелую работу.

Шаблоны более-менее бессмертны, но механизм копирования неидеален. Это хорошо, потому что в результате мелких ошибок копирования шаблоны могут понемногу меняться, а это ключ к приспособлению и эволюции. Именно маленькие генетические изменения делают жизнь такой устойчивой, позволяя видам приспосабливаться к окружающей среде – благодаря тому, что случайным образом возникают слегка отличающиеся шаблоны. Когда меняются условия среды, меняются и правила, которые определяют, какие шаблоны выживут, а какие исчезнут.

Этот механизм Чарльз Дарвин назвал естественным отбором. В современной биологии это фундаментальная идея, потому что естественный отбор – чрезвычайно мощный двигатель усложнения. Он отсеивает часть генетических возможностей и допускает лишь те, что сочетаются с местными правилами. Таким образом, подобно фундаментальным законам физики, он действует как храповик, сохраняя определенные неслучайные структуры. Но в мире биологии решение о том, что выживет, остается за местными правилами конкретных сред, а не за универсальными правилами физики. Биологические правила действуют гораздо более разборчиво. Не ждите, что жираф сможет выжить под водой.

Как и механизмы, которые породили первые структуры во Вселенной, естественный отбор объединяет необходимость и случайность. Изменчивость обеспечивает множество возможностей, а естественный отбор использует местные правила, чтобы выбрать то, что подходит к локальным условиям. Вот как писал об этом Дарвин в «Происхождении видов»:

Можно ли… считать невероятным, [что] вариации, полезные в каком-нибудь отношении для каждого существа в великой и сложной жизненной битве, появятся в длинном ряде последовательных поколений? Но если такие вариации появляются, то (помня, что особей родится гораздо более, чем может выжить) можем ли мы сомневаться в том, что особи, обладающие хотя бы самым незначительным преимуществом перед остальными, будут иметь более шансов на выживание и продолжение своего рода? С другой стороны, мы можем быть уверены, что всякая вариация, сколько-нибудь вредная, будет беспощадно истреблена. Сохранение благоприятных индивидуальных различий и вариаций и уничтожение вредных я назвал естественным отбором[58][59].

Идея Дарвина в сочетании с современными представлениями о генетике и наследственности объясняет творческий потенциал жизни, ее способность на протяжении многих поколений исследовать возможности, осваивать новые потоки энергии и строить новые типы структур. Она объясняет, как в биологическом мире в результате повторяющихся алгоритмических процессов возникают структуры ошеломительной сложности, которые в течение миллионов и миллиардов лет шаг за шагом и поколение за поколением отбираются из бесчисленного количества вариантов.

Идея естественного отбора шокировала современников Дарвина, поскольку из-за нее отпадала необходимость в боге-творце[60]. А на понятии бога-творца строилась христианская история происхождения мира, в которую верило большинство людей в викторианской Англии. Дарвин и сам был обеспокоен, а его жена Эмма боялась, что в загробной жизни они с Чарльзом окажутся разлучены. Но механизм, который он описал, судя по всему, действительно имеет фундаментальное значение для истории жизни. На одном из Галапагосских островов, которые Дарвин посетил в молодости, плодятся вьюрки. Если деревья на острове дают орехи с прочной скорлупой, со временем окажется, что те птицы, чьи клювы могут лучше всего расколоть ее, выживают успешнее и оставят больше потомства, чем другие. Подождите несколько поколений, и вы увидите, что на этом острове такой клюв появится у всех вьюрков. Со временем, по мере того как «природа» (а на самом деле правила местной среды) будет отбирать отдельных особей, в конце концов возникнет новый вид. Как показал Дарвин, в этом заключается основной механизм биологической эволюции. Это дарвиновский храповик сложности; таким образом жизнь шаг за шагом создает все более сложные объекты.

Условия Златовласки для появления жизни

Как получилось, что моторчик жизни, чихнув, впервые заработал где-то в богатых и разнообразных условиях Златовласки на молодой Земле?[61]

Есть кое-что, чего не знал Дарвин: механизмы, подобные естественному отбору, когда случайные изменения отсеиваются местными правилами, в некотором приближении могут действовать и в мире, где жизни нет. Там, где есть сложная смесь химикатов и много свободной энергии, могут возникнуть молекулы, которые стимулируют образование других молекул и в итоге порождают то, с чего эта реакция началась. Это автокаталитический цикл – реакция, составляющие которой делают возможной, или катализируют, выработку других составляющих цикла, включая исходные ингредиенты, так что цикл может повторяться. Запустите его, и он будет производить собственные компоненты все в больших количествах, извлекая все больше пищевой энергии, пока не начнет лишать пищи другие, менее успешные реакции. Цикл даже может немного изменяться, если появляются новые типы питания. Это уже похоже на выживание наиболее успешного химического процесса. Таким образом, здесь мы получили что-то, немного напоминающее жизнь, что-то, что способно сохраняться и воспроизводиться, используя энергию из окружающего мира. «Прежде чем появятся существа, способные к самовоспроизведению, – пишет Дэниел Деннет, – должны появиться существа, способные к сохранению себя, – структуры, у которых хватит стабильности, чтобы пребывать в мире достаточно долго для появления их новых версий»[62]. С помощью этой идеи химической эволюции мы сможем хотя бы в общих чертах объяснить, как на молодой планете Земля появились предпосылки для возникновения жизни.

Для химической эволюции необходима среда, где возможны многочисленные химические эксперименты. А такое встречается крайне редко. В чем же состоят условия Златовласки для проведения химических опытов? И почему на молодой Земле они были так распространены?

Во-первых, наша Солнечная система находится в правильной части Млечного Пути. На дальних рубежах галактики звездам достаются скудные, химически обедненные облака вещества. По тем звездам, что расположены слишком близко к ее центральной «деловой зоне», постоянно бьют ударные волны, которые активно испускают черные дыры в ее ядре. Солнечная система – как раз там, где нужно. Ее орбита находится примерно в двух третях пути от центра галактики, в самой середине «жилой зоны» Млечного Пути.

Во-вторых, химия хорошо работает только при низких температурах. В ранней Вселенной было слишком жарко, чтобы атомы соединялись в молекулы. Слишком жарко и внутри звезд. Химическое богатство возможно лишь в узком диапазоне довольно низких температур, которые встречаются в пригодных для жизни зонах – рядом со звездами, но не слишком близко от них. Орбита Земли находится примерно посередине пригодной для жизни области возле Солнца. Венера и Марс обращаются, соответственно, на внутренней и внешней границах жилой зоны нашей системы. Впрочем, оказывается, бывает, что внутри спутника, находящегося дальше от звезды, например спутника Сатурна Энцелада, горит огонь, и здесь могут протекать благоприятные для жизни химические процессы. В 2017 году ученые обнаружили, что в океанах Энцелада вырабатывается водород, газ, который обеспечивал пищей некоторые из самых первых организмов на планете Земля[63].

Третье условие Златовласки, необходимое для химического богатства, – это присутствие жидкостей. В газах атомы носятся, как гиперактивные дети, и сложно удержать их так, чтобы они могли сцепиться с другими атомами. В твердом веществе обратная проблема: здесь атомы застряли на одном месте. Жидкости же подобны танцевальным залам, а вода в жидкой форме с ее перешептыванием водородных связей – это лучшая бальная зала из всех возможных. Атомы могут курсировать, вальсировать, танцевать танго, и электрону несложно сменить партнера, если он заметит кого-то поинтереснее. Наличие жидкостей зависит от химических условий, температуры и давления. Вода в жидкой форме существует в узком диапазоне температур (бóльшая часть воды во Вселенной находится в форме льда). Но при этих же температурах встречаются газы и твердые вещества, поэтому возникают очень интересные химические возможности. Таким образом, следует ожидать, что в химическом плане самыми любопытными будут планеты, где средние температуры на поверхности находятся примерно между 0 и 100 °С, между точкой замерзания и кипения воды соответственно. Это бывает редко, но Земля расположена как раз на правильном расстоянии от Солнца, чтобы на ней была жидкая вода.

Четвертое условие Златовласки для химического богатства – это разнообразие элементов. Правильная температура совершенно бесполезна, если в вашем распоряжении нет ничего, кроме водорода и гелия. А сегодня даже в химически богатых областях галактик они по-прежнему составляют 98 % всего атомного вещества. Сложная химия возможна в тех редких средах, где чаще встречаются другие элементы периодической таблицы. В Солнечной системе такое разнообразие можно увидеть лишь на каменистых планетах около Солнца, потому что молодая звезда выпарила бóльшую часть водорода и гелия с внутренних орбит Солнечной системы и здесь остался концентрированный дистиллят из всех остальных элементов.

Когда молодая Земля застыла, из месива разнообразных химикатов получились глыбы каменных пород – это твердые вещества, состоящие из множества разных простых молекул, перемешанных между собой. Появились и первые земные минералы, вероятно, в форме простых кристаллов, таких как графит или алмазы[64].

В такой химически богатой среде многие простые молекулы, из которых образуются живые организмы, могут возникнуть более-менее спонтанно. Речь идет о маленьких молекулах, содержащих менее ста атомов, включая аминокислоты, из которых сделаны все белки; нуклеотиды, из которых состоит весь генетический материал; углеводы или сахара, часто использующиеся как батарейки для хранения энергии; и жирные фосфолипиды, что образуют клеточные мембраны. Сегодня эти молекулы не появляются спонтанно, потому что их разорвал бы на части атмосферный кислород. На ранних же этапах свободного кислорода в атмосфере Земли практически не было, так что такие простые молекулы могли образоваться, получив небольшой импульс энергии активации.

В 1952 году, желая продемонстрировать это, молодой химик, магистрант Чикагского университета Стэнли Миллер, создал лабораторную модель атмосферы молодой Земли, поместив воду, аммиак, метан и водород в замкнутую систему колб и трубок. Он подогрел смесь и стал пропускать через нее электрические разряды (лабораторный аналог вулканов и электрических бурь), чтобы создать энергию активации. Через несколько дней Миллер обнаружил розоватый компот из аминокислот. Теперь нам известно, что другие простые органические молекулы, включая фосфолипиды, тоже могут образовываться в такой среде. Основной результат Миллера считается верным и сегодня, хотя мы знаем, что на ранних этапах в атмосфере преобладали не метан и водород, а водяной пар, углекислый газ и азот.

С тех пор выяснилось, что такие молекулы образуются даже в менее благоприятных химических условиях межзвездного пространства, так что множество простых органических молекул могло прибыть на Землю уже в готовом виде, на кометах и астероидах. Например, Мурчисонский метеорит, который упал на Землю близ деревни Мурчисон в Австралии в 1969 году, содержал аминокислоты и некоторые химические основания, встречающиеся в ДНК. Такие метеориты в начале истории Земли падали гораздо чаще, чем теперь, поэтому можно предположить, что молодая планета уже была засеяна многими веществами, послужившими сырьем для жизни, и сама была вполне способна производить их.

Но большинство молекул в клетках, например белки или нуклеиновые кислоты, гораздо сложнее этих простых молекул. Они состоят из полимеров, длинных, хрупких молекулярных цепочек, а формировать полимеры непросто. Для этого нужно точное количество энергии активации и условия, которые подтолкнули бы молекулы друг к другу определенным правильным образом. Среда, в которой на молодой Земле могли возникнуть нужные условия, чтобы связать цепочки полимеров, встречается в глубоководных гидротермальных источниках, где сквозь дно океана просачиваются горячие вещества из недр Земли. Эти места были защищены от солнечной радиации и жестоких бомбардировок, которые случались на поверхности. Кроме того, здесь было много воды, встречались разнообразные химические элементы и градиенты тепла и кислотности – ведь горячая, химически богатая магма в этих местах проникала в холодные воды океана. Особенно многообещающая среда формируется вблизи щелочных источников, открытых лишь недавно, в 2000 году, а пористые породы, которые здесь образуются, могут служить миниатюрными убежищами для химических экспериментов, подобно колбам и трубочкам Миллера. В таких местах встречаются даже глинистые поверхности с правильными молекулярными структурами, которые могли сыграть роль физических или электрических лекал, чтобы выстроить атомы упорядоченным образом и заставить их оставаться неподвижными, пока те образуют цепочки, подобные полимерным.

От химического богатства к жизни. «Лука», последний универсальный общий предок

Жизнь появилась в начале истории планеты Земля, а это говорит о том, что создавать простые ее формы может быть не так уж сложно, если действуют необходимые условия Златовласки. Однако точно определить, когда именно она возникла, трудно, потому что первые организмы жили более 3 млрд лет назад и имели микроскопические размеры, а породы, где они были погребены, уничтожены эрозией. На данный момент самое надежное непосредственное свидетельство о первых формах жизни на Земле – это микроскопические ископаемые останки, найденные в отдаленном регионе Пилбара в Западной Австралии в 2012 году. По-видимому, бактерия, которой они принадлежат, жила около 3,4 млрд лет назад[65]. В сентябре 2016 года в журнале Nature вышла статья о находках, сделанных в Гренландии, возраст которых составляет 3,7 млрд лет и которые напоминают подобные кораллам строматолиты[66]. Если это – то, что многие думают, то жизнь, должно быть, начала развиваться на миллионы лет раньше, чем считалось прежде, и должна была появиться вскоре после окончания Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад. А в начале 2017 года, опираясь на данные об ископаемых образованиях, найденных в северном Квебеке, ученые заявили, что, возможно, это произошло целых 4,2 млрд лет назад. Придется подождать, чтобы увидеть, выдержат ли эти заявления проверку временем[67].

Пока что биологи не могут до конца объяснить, как возникли первые живые организмы. Но они понимают, что происходило на многих этапах этого процесса.

Биологи не знают точно, как выглядел первый живой организм, но они назвали его «Лука» (или LUCA, от английского словосочетания last universal common ancestor – последний универсальный общий предок). «Лука» точно жил раньше самых ранних форм жизни, найденных на данный момент, и у него было много общего с современными прокариотами – одноклеточными организмами, чей генетический материал не защищен ядром. Сегодня прокариоты составляют два из трех больших доменов живых существ – бактерии и археи (третий домен, к которому относится и наш вид, называется «эукариоты»).

Мы никогда не найдем останков «Луки», потому что на самом деле он – гипотетическое существо, некий собирательный образ первого живого организма, что-то вроде фоторобота сбежавшего преступника. И все же такой портрет может помочь понять, с чего началась жизнь.

«Лука» был вроде бы и живым, но не совсем, он относился к категории своеобразных зомби, где-то между живой и неживой природой. Понять это проще, чем кажется. Вирусы не совсем живые, потому что они отвечают не всем условиям нашего определения живых организмов. У них нет метаболизма, а их мембраны чрезвычайно хрупкие, так что не вполне ясно, можно ли считать их клетками. Это почти все равно что единица генетического материала, которая может прицепиться к более сложному организму. Вирус проникает в другую клетку, захватывает ее механизмы обмена веществ и использует их, чтобы создавать копии самого себя. Когда вы болеете гриппом, вирус откачивает энергию из ваших метаболических труб. Но если ему не удается найти клетку, которую можно захватить, вирус останавливает работу и ждет в состоянии анабиоза. Некоторые клетки обитают в камнях, и у них крайне медленный метаболизм; они живут за счет крошечных порций воды и питательных веществ. Они могут надолго полностью замереть, как рок-гитарист Хотблэк Дезиато из романа Дугласа Адамса «Ресторан “У конца Вселенной”», который целый год оставался мертвым, чтобы уйти от налогов. То, от чего пытаются уйти такие организмы, – это, конечно, налог энтропии на сложность. Возможно, «Лука» обитал в такой же сумеречной зоне.

Фоторобот «Луки» построили, определив несколько сотен генов, вероятно очень древних, которые можно найти в самых современных прокариотах. Они позволяют предположить, в каких условиях появилось это существо, потому что показывают, какие белки оно производило, чтобы выжить[68].

Собирательный «Лука» (или семейство таких организмов, потому что на самом деле они исчислялись миллиардами) мог приспосабливаться к изменениям окружающей среды. У него был геном, так что он мог воспроизводиться. И он развивался. Возможно, что у него не было ни собственной мембраны, ни собственного метаболизма. Вероятно, стенки его клеток состояли из пористой вулканической породы, а метаболизм зависел от геохимических потоков энергии, которые он едва ли мог контролировать. Белки, которые вырабатывал «Лука», говорят о том, что он обитал на краю глубоководных щелочных источников, вероятно в мелких порах лавоподобных пород, и извлекал энергию из окрестных градиентов тепла и кислотности, а также потоков протонов и электронов. Его химические внутренности, скорее всего, плескались в теплых жидкостях из недр Земли, а те были щелочными, то есть в них был избыток электронов. Сразу за пределами вулканических пор, которые служили «Луке» домом, располагались воды океана, более холодные и более кислотные, то есть с избытком протонов. Как в заряженной батарейке, малюсенький перепад электрического заряда между средой внутри организма «Лука» и внешним миром обеспечивал свободную энергию, необходимую для его метаболизма, поглощения питательных веществ из внешней среды и выделения отходов.

Один из пионеров в исследовании ранних форм жизни, Ник Лейн, описывает организм «Луки» следующим образом:

Он [LUCA] был не свободноживущей клеткой, а целым лабиринтом минеральных клеток, стенки которого были выстланы каталитическим составом из железа, серы и никеля, получавшим энергию за счет природного протонного градиента. Первыми формами жизни были пористые минералы, синтезировавшие сложные молекулы и генерировавшие энергию, в конечном счете научившиеся производить белки и даже ДНК[69][70].

По сравнению с современными организмами «Лука» был устроен просто, но внутри его уже было множество изящных биохимических гаджетов, включая многие механизмы метаболизма и размножения, действующие в современных клетках. Вероятнее всего, для хранения генома он использовал РНК, так что мог воспроизводить себя гораздо аккуратнее и точнее, чем простые химикаты, а это, вероятно, говорит о его способности быстро эволюционировать. Часть потоков энергии, которыми он пользовался, «Лука» также тратил на изготовление АТФ (аденозинтрифосфата) – молекулы, которая переносит энергию и внутри современных клеток.

От «Луки» к прокариотам

«Лука» и его родственники уже много сделали для того, чтобы появились первые настоящие живые организмы. Но у «Луки» не было мембраны, которую он мог бы повсюду носить с собой, а для его метаболизма были необходимы энергетические потоки возле вулканических источников. По-видимому, ему также недоставало более замысловатого механизма размножения, свойственного большинству современных организмов и связанного с близким родственником РНК – двойной спиралью ДНК. Сегодня мы знаем, что еще должно было возникнуть, но не понимаем, какими именно путями все это развивалось.

Объяснить, как у клеток появились собственные защитные мембраны, не слишком трудно. Клеточные мембраны состоят из длинных цепочек фосфолипидов, которые в соответствующих условиях несложно заставить выстроиться слоями, образующими полупроницаемые пузырчатые структуры. Возможно, как доказывал Терренс Дикон, фосфолипидные слои молекула за молекулой сформировались в результате автокаталитических реакций. Если это так, образ некой версии «Лука», которая сама себе вяжет мембрану, будет не так уж далек от жизни[71].

Как клеткам удалось освоить более удачные способы получать энергию и размножаться, объяснить сложнее, но механизмы, которые они для этого используют, настолько фундаментальны и элегантны, что в них стоит разобраться.

Чтобы выработать новые способы использовать потоки энергии и в результате суметь оторваться от вулканических источников, нужно было создать клеточный аналог электросети, к которой молекулы могли бы подключаться во время работы. Здесь ключевую роль сыграли ферменты. Это особые молекулы, которые могут служить катализаторами – ускорять клеточные реакции и снижать необходимое для них количество энергии активации. Сегодня на деятельности ферментов основана жизнь любой клетки. Большинство из них – белки, состоящие из длинных цепочек аминокислот. Их точная последовательность в цепочке имеет значение, потому что от нее зависит, как белок примет правильную форму, чтобы выполнить свою конкретную функцию. Ферменты курсируют по молекулярному бульону, выискивая целевые молекулы, к которым они подходят, как гаечный ключ к гайке или болту соответствующего размера. Затем фермент может с помощью крошечной дозы энергии воткнуться в молекулу, согнуть ее, расколоть, разделить или соединить с другими. Большинство реакций в вашем теле без ферментов были бы невозможны, или для них потребовалась бы такая энергия активации, что они повредили бы клетку.

Придав целевой молекуле нужный вид, фермент отрывается от нее и идет на поиски новых молекул, чтобы подчинить их своей воле. Ферменты также можно включать и выключать с помощью других молекул, которые соединяются с ними и слегка изменяют их форму – таким образом они, подобно миллиардам транзисторов в компьютере, регулируют фантастически сложные реакции, протекающие в клетке.

Ферменты получают необходимую для своей работы энергию из клеточного аналога электросети. Эта система, скорее всего, возникла в самом начале истории жизни. Энергию к ферментам и другим частям клетки поставляют молекулы АТФ, или аденозинтрифосфата, которые, вероятно, уже вовсю работали в организме «Луки». Чтобы получить питание, ферменты и другие молекулы отламывают от АТФ небольшую группу атомов и высвобождают энергию, которой эта группа была связана с молекулой. Затем истощенная молекула (теперь это уже АДФ, аденозиндифосфат) направляется к специальным молекулам-генераторам, которые ее заряжают, возмещая утраченные атомы. Молекулы-генераторы получают питание в результате замечательного процесса под названием хемиосмос, который, хоть его и открыли только в 60-е годы XX века, по-видимому, существует со времен «Луки». В каждой клетке разлагаются молекулы пищи, чтобы высвободить энергию, которая содержится в них, и часть этой энергии используется, чтобы вытолкнуть отдельные протоны изнутри клетки (где их концентрация низка) наружу (где концентрация протонов высокая). Это все равно что зарядить батарейку. Между средой внутри и снаружи клетки возникает перепад зарядов, и он создает примерно такое же напряжение, которое, вероятно, «Лука» использовал в щелочных источниках. Особые, встроенные в клеточную мембрану молекулы-генераторы (для обладателей технического ума молекулы АТФ-синтазы) питают нанороторы с помощью электрического заряда, который создают возвращающиеся из-за пределов мембраны протоны. Эти роторы, подобно роторно-конвейерным линиям, подзаряжают молекулы АДФ, заменяя молекулярные группы, которые те потеряли, а затем уже заряженные молекулы АТФ возвращаются в клетку и ждут, когда другие молекулы подключатся к ним и получат энергию, необходимую, чтобы продолжить работу.

Такая изящная клеточная электросеть сегодня есть в каждой клетке. Благодаря ей те перестали быть привязаны к энергетическим потокам вблизи вулканических источников, и первые прокариоты начали бороздить океаны Земли, добывая энергию из молекул пищи и используя ее, чтобы формировать молекулы АТФ, которые поставляют энергию, необходимую для питания внутриклеточных механизмов.

Эти тонкие потоки энергии поддерживали сложную внутреннюю структуру клеток точно так же, как ядерный синтез поддерживает структуру звезд. Как и ядерные реакции, они позволили первым живым клеткам по требованию энтропии уплачивать налоги на сложность, поскольку в клетках, как и в звездах, много энергии тратится на то, чтобы обеспечивать работу сложных структур. Но, как и в звездах, много энергии просто выбрасывается, потому что ни одна реакция не эффективна на 100 %, а энтропия, конечно, очень любит, когда это происходит. И в клетках, и в звездах сконцентрированные потоки энергии нужны, чтобы уплачивать энтропии налоги и преодолевать универсальное стремление всех вещей к деградации.

В живом организме энергия выполняет новую функцию, которой у нее нет в звездах: она создает копии клетки. Эти копии позволяют клеткам сопротивляться энтропии, сохраняя свою сложную структуру даже после смерти отдельных из них. Потомки «Луки» выработали изящные и эффективные способы воспроизведения, которыми и сегодня пользуется все живое. В основе их лежит молекула ДНК, структуру которой Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон описали в 1953 году на основе исследований, проведенных ранее Розалинд Франклин. Принцип действия ДНК так важен для эволюции, что к этой удивительной молекуле стоит присмотреться внимательнее.

ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) тесно связана с РНК (рибонуклеиновой кислотой). Обе они – полимеры, длинные цепочки одинаковых молекул. Но если белки состоят из цепочек аминокислот, а мембраны – из фосфолипидов, то ДНК и РНК сделаны из длинных последовательностей нуклеотидов. Это молекулы сахара, к которым присоединены маленькие молекулярные группы, так называемые основания. Есть четыре типа оснований: аденин (А), цитозин (С), гуанин (G) и тимин (T) (в РНК тимин заменяет урацил, U). А теперь магия. Крик и Уотсон показали, что эти четыре основания можно использовать как буквы алфавита, чтобы переносить огромные количества информации. Когда молекулы ДНК или РНК соединяются в гигантские цепочки, основания торчат сбоку, образуя длинную последовательность из А, С, G и T (или U в РНК). Каждая группа из трех букв кодирует определенную аминокислоту или содержит инструкцию, например «закончить считывание». Так, последовательность TTA означает «добавить молекулу аминокислоты лейцина», а TAG – это что-то вроде знака препинания, который говорит: «сейчас можно прекратить копирование».

Считывать и копировать информацию из молекул ДНК и РНК можно, потому что основания обычно соединяются друг с другом с помощью водородных связей, которые достаточно легко образуются и рвутся. При этом соединяются они только строго определенным образом. А всегда связывается с Т (или U в РНК), а C – с G. Особые ферменты подставляют участки ДНК, соответствующие определенному гену или кодирующие определенный белок, и каждое основание притягивает свою пару, чтобы сформировать новую короткую цепочку РНК из нуклеотидов, комплементарных исходной цепочке. Затем этот новый сегмент увлекает с собой большая молекула, так называемая рибосома, своеобразная белковая фабрика. Рибосома считывает последовательность букв в тройках и штампует соответствующие аминокислоты, одну за другой, точно в таком порядке, чтобы получился определенный белок, который затем отправляется в клетку выполнять свою работу. Так рибосомы производят тысячи необходимых клетке белков.

Наконец, молекулы ДНК и РНК могут использовать эти механизмы, чтобы копировать самих себя и всю информацию, которая в них содержится. Основания, торчащие сбоку от сахарно-фосфатных цепочек, прощупывают клеточный бульон и цепляются за основания, комплементарные себе. При этом С всегда цепляется за G, а А – за Т (или U в РНК). Новые присоединенные основания привлекают новые молекулы сахара, которые соединяются вместе, образуя новую цепочку, в точности комплементарную первой. В ДНК они обычно скрепляются, и бóльшую часть времени она имеет форму двойной цепочки или спирали, похожей на две винтовые лестницы. Она может очень плотно свернуться и отлично поместиться в каждой клетке, разворачиваясь только для того, чтобы ее считали или чтобы сделать собственные копии. А РНК обычно имеет вид одинарной цепочки, так что она, как белок, может принимать определенные формы и действовать в качестве фермента.

Эта небольшая разница между РНК и ДНК имеет колоссальное значение, потому что в результате ДНК обычно выступает в качестве хранилища генетической информации, а РНК может и хранить данные, и выполнять химическую работу. Она одновременно действует как аппаратное и программное обеспечение, поэтому многие ученые и считают, что когда-то, возможно еще при «Луке», бóльшая часть информации хранилась в РНК. Скорее всего, он и жил в таком мире – мире РНК. Но ДНК – более надежный носитель, потому что в беспокойной среде внутри клетки информацию на РНК постоянно сотрясают жестокие удары, а вот двойная нить ДНК защищает свои драгоценные данные от внешних потрясений. В мире РНК генетическая информация легко терялась и искажалась. Эволюция всерьез началась только после того, как потомки «Луки», настоящие прокариоты, которые сегодня преобладают среди микроорганизмов, построили мир, основанный на ДНК.

У первых прокариот были собственные мембраны, независимый метаболизм и более точные и надежные генетические механизмы, поэтому им удалось покинуть вулканические гидротермальные источники, где они появились на свет, и отправиться в плавание по океанам молодой Земли. Вероятно, это произошло уже 3,8 млрд лет назад.

Любая прокариота – это целое царство поразительной сложности. Миллиарды молекул плавают в густой жиже химических веществ, они тысячи раз в секунду толкают и тянут друг друга, будто туристы на шумном рынке, где полно торговцев, зазывал и карманников. Если вас посадить в одну из таких молекул, этот мир покажется вам ужасным. К вам попытаются привязаться ферменты, чтобы изменить вас, к примеру сцепить с другими молекулами и образовать новую группу, которая могла бы обходить рынки в поисках новых возможностей. Вообразите себе, что миллионы таких взаимодействий ежесекундно происходят в каждой клетке, и вы получите некоторое представление о бурной деятельности, которая поддерживала существование даже самых простых клеток на заре развития биосферы.

Это новый мир и новый вид сложных явлений. Так же как звезды и планеты, образовавшиеся в хаосе перемен, клетки в конце концов обрели некоторую стабильность, стали контролировать мельчайшие флуктуации в окружающей среде и противостоять им. Клеткам удалось достичь временного равновесия; то же должны были сделать целые виды, династии и группы видов. Но это равновесие никогда не было статичным. В нем всегда была динамика, оно сохранялось лишь путем постоянного взаимодействия между живыми организмами и изменяющейся средой, всегда под угрозой внезапного срыва.

5

Мелкие формы жизни и биосфера

Потом, чтобы Эста и Рахель учились видеть все в мудром свете исторической перспективы… [Чакко] рассказал им про Землю-Женщину. Вообразите, потребовал он, что Земля, которой на самом деле четыре миллиарда шестьсот миллионов лет, – это сорокашестилетняя женщина… Вся жизнь Земли-Женщины ушла на то, чтобы она приобрела свой теперешний вид. Чтобы разверзлись океаны. Чтобы воздвиглись горы. Земле-Женщине было одиннадцать лет, сказал Чакко, когда появились первые одноклеточные организмы[72].

Арундати Рой, «Бог мелочей»

Земля и все живое вместе составляют биосферу[73]. Это слово придумал австрийский геолог Эдуард Зюсс (1831–1914). Зюсс видел Землю как несколько пересекающихся и иногда взаимопроникающих сфер, в число которых входят атмосфера (сфера воздуха), гидросфера (сфера воды) и литосфера (жесткие верхние части Земли, включая земную кору и верхние слои мантии). Но то, что сфера живого определяет историю планеты не меньше, чем другие, неживые сферы, первым показал русский геолог Владимир Вернадский (1863–1945). Биосферу можно представить себе как тонкий слой живой ткани (а также ее остатков и следов), который оборачивает Землю, простираясь из глубин океана до ее поверхности и выше до нижних слоев атмосферы. В 70-е годы XX века Джеймс Лавлок и Линн Маргулис показали, что биосферу можно рассматривать как систему со множеством механизмов обратной связи, позволяющих ей стабилизироваться в отсутствие больших потрясений. Лавлок назвал эту огромную саморегулирующуюся систему Геей, по имени греческой богини земли.

Геология. Как устроена планета Земля

Жизнь начала развиваться не сразу, так что сперва рассмотрим планету Земля как чисто геологическую систему – декорации на сцене, когда актеры еще не пришли. Так будет проще вникнуть в сложное действие, которое позже станут разыгрывать живые организмы.

От бурных процессов аккреции и дифференциации, в которых была выкована молодая Земля, остался богатый химическими элементами шар вещества, разделенного на отдельные слои. Здесь было горячее, наполовину расплавленное ядро, состоящее в основном из железа и никеля, которое создало вокруг Земли защитное магнитное поле. Вокруг ядра находился слой газа, воды и полурасплавленных горных пород в 3000 километров толщиной – мантия. Самые легкие породы поднялись на поверхность и образовали земную кору. Пузыри газов и водяного пара выходили из вулканов и сформировали первую земную атмосферу и океаны. С метеорами и астероидами прибывали грузы новых пород, минералов, воды, газов и органических молекул.

Около 3,8 млрд лет назад, когда космические бомбардировки поутихли, главным двигателем геологических изменений стал жар, заключенный в земном ядре. Тепло просачивалось через мантию в кору и дальше в атмосферу, перепахивая вещество в каждом слое, изменяя его химически и перемещая в больших, медленных циклах конвекции огромные количества газа и других веществ. Как и эволюция звезд, геологическая эволюция нашей планеты протекала в первую очередь под действием простых процессов, черпающих энергию из некоего первоначального, невозобновляемого запаса. Земля потела, выделяя жар из ядра через мантию и кору в пространство вокруг, и при этом менялась.

Жар ядра продолжает управлять многими геологическими процессами и будет делать это еще миллиарды лет. Но ученые лишь в 60-е годы XX века выяснили, как действует эта гигантская геологическая машина. В основе новой концепции геологии лежит одна из главных современных научных парадигм – тектоника плит.

Человек смог получить визуальное представление о поверхности Земли лишь в последние 500 лет, когда люди научились обходить ее по морю. Но большинство продолжало считать, что география мира в основном более-менее постоянна. Бывает, что извергаются вулканы и меняют русло реки, но очертания континентов и океанов, гор, рек и пустынь, ледников и каньонов, конечно, остаются неизменными. Впрочем, кое у кого появились сомнения. А когда Дарвин показал, что на протяжении эонов живые существа претерпевали глубокие изменения, стали накапливаться данные о том, что и у Земли есть история подобных перемен.

В 1885 году Эдуард Зюсс предположил, что около 200 млн лет назад все континенты были соединены в один суперконтинент. Теперь мы знаем, что он был абсолютно прав. Через 30 лет Альфред Вегенер, немецкий метеоролог, проводивший исследования в Гренландии, собрал множество подтверждений идеи Зюсса. Он опубликовал эти данные в 1915 году, во время Первой мировой войны, в книге под названием «Происхождение континентов и океанов» (The Origin of Continents and Oceans; вероятно, реверанс в сторону «Происхождения видов» Дарвина). Дарвин предположил, что живые организмы эволюционировали, а Вегенер точно так же предположил, что эволюционировали континенты и океаны – с помощью механизма, который он назвал континентальным дрейфом. Когда-то объединенные в суперконтинент Пангея или Пан-Гея («вся Земля» в переводе с греческого), материки постепенно разделились и переместились на свои нынешние места.

Вегенер представил массу доказательств. На карте мира многие части выглядят так, как будто когда-то были соединены, и люди это замечали со времен создания первых подобных карт в XVI веке. Незадолго до 1600 года голландский картограф Абрахам Ортелий писал, что Америку[74], по-видимому, «оторвало» от Европы в результате какой-то катастрофы[75]. Посмотрев на современную карту мира, вы увидите, что плечо, где находится Бразилия, прекрасно умещается под мышку Западной и Центральной Африке, а Западная Африка выглядит так, как будто могла бы плотно прилегать к огромной дуге Карибского моря. В 60-е годы XX века геологи заметили, что еще лучше материки подходят друг к другу, если рассматривать края континентальных шельфов.

Вегенер показал, что останки древних рептилий в Южной Америке и Центральной и Южной Африке почти одинаковы. Немецкий ученый начала XIX века Александр фон Гумбольдт, автор одной из первых современных историй происхождения мира, основанных на научных данных, также отмечал сходство между береговыми растениями в Африке и Южной Америке[76]. Были упомянуты пласты пород, которые, казалось, начинались в Западной Африке и как ни в чем не бывало продолжались в Восточной Бразилии. Как метеоролога Вегенера особенно занимали климатические данные. В тропической Африке можно найти красноречивые царапины и трещины, оставленные движением ледников. Возможно ли, что когда-то она проплывала над Южным полюсом? В Гренландии Вегенер нашел останки тропических растений. Несомненно, в далеком прошлом что-то перемещалось на большие расстояния.

Но для хорошей научной гипотезы недостаточно одних косвенных данных. Публикациям Вегенера не пошел на пользу их выход в разгар Первой мировой войны, а немецкое происхождение и то, что он не был геологом, окончательно определило судьбу его идей в англоговорящем мире, где мало кто из ученых принял их всерьез. Может ли в самом деле быть такое, чтобы целые континенты бороздили океаны? Вегенер оказался не способен объяснить, какая сила могла бы ими двигать, и в глазах большинства профессионалов этого хватило, чтобы сбросить его гипотезу со счетов. В ноябре 1926 года теорию континентального дрейфа, предложенную Вегенером, решительно отвергла влиятельная Американская ассоциация геологов-нефтяников. Вот, казалось бы, и всё.

Вот только отдельных геологов эта идея все же заинтриговала. Британский ученый Артур Холмс в 1928 году доказывал, что внутренности Земли могут быть достаточно горячими, чтобы действовать как медленно текущая жидкость, как лава. Если так, не исключено, что движение вещества внутри Земли может заставить плавать по земному шару целые континенты. Но лишь в 50-е годы XX века появились новые данные, которые показали, что геологическое чутье не подвело Вегенера, Холмса и других сторонников идеи континентального дрейфа.

Здесь на сцену выходит гидролокатор. С помощью этого прибора можно находить под водой объекты и определять их местоположение, анализируя отраженные от них сигналы, которые возвращаются эхом. Так делают многие животные, в том числе дельфины и летучие мыши. Человеческие гидролокаторы, как и радиометрическое датирование, были разработкой военных времен, в данном случае – результатом попыток обнаруживать вражеские подводные лодки. Гарри Хесс, профессор геологии в Принстоне, во время Второй мировой войны был командующим на флоте и использовал этот прибор, чтобы следить за немецкими подводными лодками. После войны он стал составлять с его помощью карту морского дна – территории, с которой морские геологи все еще были незнакомы. Большинство предполагало, что дно плоское и покрыто илом, вымываемым с континентов. Вместо этого Хесс обнаружил, что через Тихий океан тянутся вулканические горные цепи. Такого не ожидал ни один геолог. Найдя в начале 50-х годов похожую горную цепь в середине Атлантического океана, ученый стал разрабатывать теорию, которая объяснила бы появление срединно-океанических хребтов. В этом деле ему помогал палеомагнетизм, или исследования намагниченности морского дна. Уже было известно, что северный и южный магнитные полюса Земли неоднократно менялись местами с периодичностью до нескольких сотен тысяч лет. Следы этих переключений остались в лаве, которая просачивалась сквозь дно океана и затвердевала в соответствии с направлением магнитного поля. Оказалось, что направление магнитного поля в горных породах по обе стороны от вулканических хребтов по мере удаления от последних отражает серию переключений между севером и югом. Хесса это озадачило.

В конце концов Хесс понял, что подводные горные цепи образованы магмой, которая просачивалась через трещины в океанической коре. Это звучало разумно, потому что океаническая кора тоньше континентальной, так что горячей магме пробиться через нее легко. Пробираясь через подводные трещины, она расталкивала кору и формировала новое дно, где отпечатались следы магнитного поля, каким оно было в это время. Разная намагниченность срединно-океанических горных пород позволила датировать образование подводных горных кряжей.

В этих открытиях скрывалась причина континентального дрейфа, которую тщетно искал Вегенер. Горные цепи, континенты и морское дно образовались и перемещались благодаря тому, что из мантии Земли поднималось и просачивалось через глубоководные трещины в коре гигантское количество горячей магмы. Магму подогревали радиоактивные элементы и тепло земного ядра, где сохранилась бóльшая часть энергии, запасенной в ходе бурных процессов аккреции и формирования Земли. Здесь, в ядре планеты, и скрывалась недостающая движущая сила. Подобно термоядерным реакциям в центре звезды, жар, проникающий из середины Земли, управляет большинством важных геологических процессов на поверхности.

Сегодня есть масса свидетельств того, что земная кора, как океаническая, так и континентальная, разбита на отдельные плиты и те толкаются в борьбе за место, потому что полурасплавленная магма, на которой они плавают, таскает их туда-сюда. Скрытая корой горячая магма в глубине Земли циркулирует, как вода, кипящая в кастрюле. Эти конвекционные потоки полужидких каменных пород и лавы и есть то, что движет тектоническими плитами на поверхности. Внимательно исследуя палеомагнитные полосы, ученые сумели проследить за движением плит на протяжении сотен миллионов лет, и в итоге мы получаем все более точное представление об изменениях географии Земли примерно за последний миллиард лет. Теперь мы знаем, что благодаря этому движению несколько раз циклически образовывались и разделялись суперконтиненты, такие как Пангея, и этот процесс, вероятно, идет с начала протерозойского эона, уже около 2,5 млрд лет. До того, скорее всего, крупных континентов не было. Однако некоторые геологи считают, что механизм тектоники плит мог запуститься гораздо раньше. Есть относящиеся к гадейскому эону данные, которые предполагают, что в некотором виде тектоника плит действовала уже 4,4 млрд лет назад, когда сформировались отдельные слои Земли[77].

Как и космология Большого взрыва, тектоника плит оказалась сильной объединяющей идеей. С ее помощью удалось объяснить и продемонстрировать связи между множеством разных процессов, начиная с землетрясений и заканчивая образованием гор и движением континентов. Она позволяет понять, почему столько мощных геологических явлений наблюдается в местах, где тектонические плиты встречаются и прокладывают себе дорогу друг мимо друга, друг по другу или друг под другом. Тектоника плит также объясняет, почему поверхность планеты столь динамично меняется – ведь она постоянно обновляется поступающим из мантии новым материалом, а то, что покрывает ее поверхность, в свою очередь, опускается в недра Земли.

Чтобы лучше разобраться в том, как действует тектоника плит, нужно рассмотреть границы между ними. На дивергентных границах, подобных тем, что описал Гарри Хесс, вещество из мантии поднимается и отталкивает плиты друг от друга. Но в другом месте, на конвергентных границах, плиты друг к другу подталкиваются. Если у двух плит примерно одинаковая плотность – скажем, это две гранитные литосферные плиты, – они встают на дыбы, как два моржа в схватке за самку. Так образовались Гималаи: за последние 50 млн лет стремительная Индийская плита прошла из Антарктики на север и врезалась в Евразийскую плиту. Но если у двух сближающихся плит разная плотность, например одна состоит из тяжелых базальтовых пород океанической коры, а другая – из более легких континентальных гранитов, все будет иначе. Более тяжелая океаническая плита в зоне субдукции нырнет под более легкую. Она переместится вниз, как сорвавшийся лифт, который проламывает бетонный пол, и унесет породы коры обратно в мантию, где они растворятся. Погружающаяся плита, пытаясь пробурить себе путь в мантию, создаст такое сильное трение и нагрев, что может расплавить и разделить кору над собой, выдавив вверх новые цепи вулканических гор. Так образовались Анды, когда Тихоокеанская плита ушла под ту, что несет на себе западный берег Южной Америки.

Наконец, существуют трансформные границы. Здесь плиты впритирку проходят мимо друг друга, как два кусочка наждачной бумаги, которые плотно соединили и тянут в разные стороны. Трение будет сдерживать скольжение плит, а затем давление вырастет настолько, что неожиданно произойдет резкий рывок. По этим причинам нарастает давление вдоль разлома Сан-Андреас на западном побережье Северной Америки (когда я одно время жил в Сан-Диего, то периодически чувствовал толчки, и, как и многим в Калифорнии, мне пришлось купить страховку от землетрясений).

Циркуляция веществ между атмосферой, поверхностью и мантией Земли серьезно повлияла на химический состав верхних слоев планеты. Она привела к появлению новых типов горных пород и минералов. К тому времени, как жизнь заселила сушу, в результате химических процессов в мантии образовалось уже 1500 отдельных видов минералов[78]. Благодаря тектонике плит планета Земля исключительно динамична химически и геологически.

Тектоника плит также повлияла на температуры на поверхности молодой планеты, а мы уже видели, какую роль они играют в истории жизни на Земле. Средняя температура ее поверхности определяется двумя основными факторами – теплом внутри планеты и солнечным теплом. Их можно примерно рассчитать. Но состав атмосферы позволяет определить, сколько тепла остается на поверхности Земли, а сколько уходит в космос. Особенно важна доля парниковых газов. Это такие газы, как углекислый газ и метан, которые удерживают энергию солнечного света, а не отражают ее. В целом, если парниковых газов много, на Земле становится теплее. От чего же зависит их количество?

Астроном Карл Саган (один из великих первопроходцев в создании современной истории происхождения мира) отмечал, что ответ на этот вопрос жизненно важен, потому что он может разрешить другую загадку. Такие звезды, как наше Солнце, по мере старения испускают все больше энергии, и количество тепла, поступающего на Землю, постепенно увеличивается. Когда планета была молодой, Солнце излучало на 30 % меньше энергии, чем теперь. Так почему же в начале своего существования Земля не была ледяным шаром, слишком холодным, чтобы на нем могла возникнуть жизнь, таким как нынешний Марс? Карл Саган назвал это парадоксом слабого молодого Солнца.

Как оказалось, ответ состоит в количестве парниковых газов в древней атмосфере. Их было столько, что Земля смогла нагреться достаточно для появления жизни. Едва ли в первой ее атмосфере был свободный кислород, но парниковых газов было много, особенно водяного пара, метана и углекислого газа – их извергали из мантии вулканы или поставляли астероиды. Парниковая атмосфера была еще одним важным условием Златовласки для жизни на молодой Земле.

Но насколько эта древняя парниковая атмосфера была стабильна? Или, если обобщить, что позволило поверхности Земли остаться в магическом диапазоне температур между 0 и 100 °С, когда Солнце стало излучать больше энергии? В 70-е годы XX века Джеймс Лавлок и Линн Маргулис утверждали, что, по-видимому, Землю удерживали в диапазоне Златовласки мощные механизмы саморегуляции. Как мы видели, они назвали эти механизмы Геей. Гею образовывала совокупность взаимосвязей между геологией Земли и ее живыми организмами, благодаря которой планета оставалась благоприятной для жизни. Многие ученые по-прежнему скептически относятся к гипотезе Геи. Тем не менее очевидно, что механизмы обратной связи в биосфере существуют и многие из них действительно действуют как термостаты, частично регулируя температуру поверхности планеты. Часть этих механизмов геологические, но в других задействованы живые организмы.

Один из важнейших термостатов имеет чисто геологическую природу, так что он должен был начать работать еще до появления жизни на Земле. Он объединяет тектонику и другой двигатель изменений на планете – эрозию. Если благодаря тектонике горы образуются, то эрозия их разъедает. Ветер, вода и разнообразные потоки химических веществ разрушают горные породы и перемещают их в океаны в соответствии с гравитационным градиентом. Благодаря эрозии горы такие, какие они есть, а не гораздо выше; благодаря тектонике они все вообще не исчезли, превратившись в одну огромную мировую равнину. Конечно, сама по себе эрозия – это побочный продукт тектоники, потому что и ветер и дождь – это порождения недр Земли. А образование гор может ускорить эрозию, потому что гравитация превращает высокогорные реки в разрушительные потоки, которые пропахивают землю и стремительно уносят почвы к океану.

Геологический термостат действует следующим образом. Углекислый газ, один из самых мощных парниковых газов, растворяется в дождевой воде и попадает на Землю в виде углекислоты. Она разъедает горные породы, и побочные продукты этих реакций с высоким содержанием углерода смывает в океан. Здесь часть углерода остается в карбонатных породах. В местах, где в зоне субдукции тектонические плиты погружаются обратно в мантию, часть его (в основном в форме известняка) может оказаться погребена в ней на миллионы и даже миллиарды лет. Таким образом, тектоническая конвейерная лента уносит углерод из атмосферы, в результате чего содержание углекислого газа должно уменьшаться, вызывая похолодание климата. Теперь нам известно, что в мантии захоронено гораздо больше углерода, чем можно найти на поверхности Земли или в ее атмосфере.

При этом, конечно, если бы под землей оказалось слишком много двуокиси углерода, планета бы замерзла. Этому препятствовал (бóльшую часть времени) второй принцип геологического термостата. Под действием тектоники плит (на ледяном Марсе этот механизм, скорее всего, не работает) углекислый газ может вернуться в атмосферу в зонах дивергенции, где вещества мантии, в том числе захороненная двуокись углерода, поднимаются на поверхность через вулканы[79]. Две части этого механизма находятся в равновесии, потому что повышение температур увеличивает количество дождей, это ускоряет эрозию, и в мантию уходит больше углерода. Но когда Земля остывает слишком сильно, дожди иссякают, под землю попадает меньше двуокиси углерода, содержание углекислого газа растет, потому что его накачивают в атмосферу вулканы, и все снова нагревается. Геологический термостат подстраивается под разогревающееся Солнце уже более 4 млрд лет[80].

На других планетах Солнечной системы мы ничего подобного не наблюдаем. По Венере можно судить, какой была бы Земля, если бы в атмосфере оставалось слишком много углекислого газа. Сегодня в атмосфере Венеры его огромное количество, и эта планета, по-видимому, пострадала от неуправляемого парникового эффекта. Ее поверхность такая горячая, что на ней испаряется вода и плавится свинец. Марс пошел по другой, тоже неверной дорожке. Он был слишком мал, чтобы его гравитация могла удерживать парниковые газы, так что те улетели; планета остыла, и бóльшая часть воды на ней сейчас представлена в форме льда. Марсоход Curiosity, пробираясь по поверхности Марса, показал, что когда-то, миллиарды лет назад, по нему текли воды и на нем могли процветать простые формы жизни. Но те времена давно прошли. В любом случае ни на Марсе, ни на Венере, по-видимому, нет тектоники плит, и потому они лишены основной детали термостата, действующего на нашей планете. Марс был слишком мал, чтобы удерживать внутреннее тепло, необходимое для тектоники, а Венера, где выкипела бóльшая часть воды, возможно, лишилась водной смазки, которая способствует продольному движению плит и субдукции[81].

Геологический термостат был далек от совершенства, и порою над ним нависала угроза, которая могла бы повлечь для биосферы плачевные последствия. Но в конце концов образовались другие, запасные термостаты. Они возникли благодаря деятельности живых организмов. Так что нам пора вернуться к тому, какую роль сыграла жизнь, образовавшаяся в биосфере, когда живые существа вышли на геологическую сцену Земли и стали осваивать и в конечном итоге трансформировать ее многочисленные, разнообразные экологические уголки и закоулки.

Единство жизни

Несмотря на огромную разницу между тираннозавром и кишечной палочкой, в важных аспектах живые существа демонстрируют удивительное единство. Все организмы, живущие сегодня, генетически связаны между собой. У них множество общих генетических приспособлений, особенно тех, что выполняют базовые хозяйственные задачи подобно компьютерным подпрограммам. Например, клетки расщепляют пищевые молекулы, чтобы получить их энергию или химические составляющие; в них перемещаются энергия и атомы. Так что на клеточном уровне сложно отличить человека от амебы.

Сегодня биологи могут проследить генетические связи между всеми живыми организмами, сравнивая огромные последовательности оснований A, C, G и T в их ДНК. Главное правило состоит в том, что чем больше разница между двумя геномами, тем больше времени прошло с тех пор, как жил общий предок соответствующих двух видов, и мы примерно знаем скорость, с которой разные типы геномов изменяются. Так что с некоторой уверенностью можно сказать, что общий предок человека и шимпанзе существовал 7 или 8 млн лет назад, а люди и бананы движутся по разным генетическим путям уже около 800 млн лет. Сравнивая ДНК различных биологических видов, можно построить значительно более подробные и, вероятно, более точные генеалогические деревья, чем на основе одной лишь палеонтологической летописи.

Сегодня биологи классифицируют все живые организмы по трем большим доменам: это археи и бактерии, полностью состоящие из одноклеточных прокариот, а также эукариоты, в число которых входят более сложные одноклеточные организмы и многоклеточные, такие как мы. Современная система классификации выросла из трудов по таксономии (классификации), принадлежащих шведскому биологу XVIII века Карлу Линнею. Он сгруппировал все организмы во вложенные друг в друга классы. Низший таксономический уровень, вид, содержит лишь одну единицу. Следующий, более высокий уровень – это род, группа близкородственных видов. Так, человек относится к роду и виду человек разумный (Homo sapiens); род люди (Homo) включает в себя наших уже вымерших предков человека умелого (Homo habilis) и человека прямоходящего (Homo erectus), которого также называют «человек работающий» (Homo ergaster). Начиная отсюда таксономические уровни становятся все более обширными; по возрастающей это семейство, отряд, класс, тип, царство и домен. Таким образом, можно сказать, что человек относится к виду человек разумный, роду люди, семейству гоминиды, отряду приматы, классу млекопитающие, типу хордовые (позвоночные), царству животные и домену эукариоты.

Первые живые организмы, вступив на новую эволюционную территорию, определенно, быстро видоизменялись. Среди них могло оставаться немало зомби. Вот одно из описаний странного мира первых живых существ, которое дано в недавно опубликованной истории жизни на Земле:

Можно представить себе гигантский зоопарк живых, почти живых существ и таких, что развиваются в сторону живого. Что будет в этом зоопарке? Множество всякого рода созданий из нуклеиновых кислот, явлений, которых больше нет, а потому у них нет и имени. Можно вообразить себе сложные химические слияния. И весь этот паноптикум живого и почти живого существовал бы в рамках одной бурно развивающейся, беспорядочной экосистемы с высокой конкуренцией – это были времена величайшего разнообразия жизни на Земле[82].

Где-то на заре архейского эона (который начался 4 млрд лет назад) механизмы размножения стали более точными, гены – более стабильными, и четче стала граница между живым и почти живым. Именно в этот момент был запущен естественный отбор в дарвиновском смысле. Когда зародилась жизнь, не было никаких гарантий, что она сохранится. Простые ее формы могли обитать и на Марсе и Венере. Но если это было так, то на обеих этих планетах она вскоре исчезла. Даже на Земле очень многое должно было пойти правильно, чтобы живое продолжало тонкой пенкой покрывать ее в течение почти 4 млрд лет.

Прокариоты. Мир одноклеточных организмов

Первые живые организмы, вероятно, относились к домену архей, хотя организмы второго домена, бактерии, тоже появились рано. Оба домена полностью состоят из прокариот, крошечных одноклеточных существ, у которых нет ни отдельного ядра, ни других специализированных клеточных органелл. Прокариоты преобладали в биосфере на протяжении более 7/8 ее истории, это закончилось около 600 млн лет назад. Если где-то еще в нашей галактике обнаружатся живые существа, скорее всего, мы не сможем пожать им руку, а будем разглядывать их в микроскоп.

Прокариоты такие маленькие, что сто тысяч из них могли бы устроить вечеринку в точке в конце этого предложения. Их гены свободно плавают в виде колец и ворсинок в соленом молекулярном бульоне цитоплазмы, так что их ДНК постоянно подвергается ударам, как и все в цитоплазме, и ее легко повредить или изменить. Кусочки генетического материала могут даже проплыть через клеточную мембрану и мигрировать в другие клетки. В мире прокариот многие генетические идеи уходили на сторону и распространялись среди не связанных между собой особей, а не только передавались по вертикали от родителя к потомству. Прокариоты торгуют генами, как мы – акциями и облигациями, поэтому в их мире понятие отдельного вида определить труднее, чем в нашем.

Сегодня прокариоты по-прежнему преобладают в биосфере. На вашем теле и внутри его их клеток, вероятно, больше, чем клеток с вашей ДНК. Но мы на них не обращаем внимания (пока они не вызывают боль в животе или простуду), потому что они гораздо меньше наших клеток. Мы делим с ними огромный теневой мир, который называется микробиом.

До недавних пор был велик соблазн считать историю одноклеточных организмов скучной, чтобы можно было спокойно пропустить первые 3 млрд лет существования биосферы. Теперь становится ясно, что новейшую ее историю невозможно осмыслить, не разобравшись в значительно более длинной эпохе мелких форм жизни. В процессе эволюции прокариоты разработали множество новых приемов, которые позволили им осваивать различные среды, и некоторые из биохимических средств, открытых ими, мы используем по сей день.

Все прокариоты умеют обрабатывать информацию. В некотором смысле они даже обучаемы. В их мембраны встроены тысячи молекулярных рецепторов, которые способны отмечать перепады освещенности и кислотности, чувствовать, что поблизости может быть пища или яд, и замечать, что произошло столкновение с чем-то твердым. Рецепторы состоят из белков, у которых, как и у всех ферментов, есть центры связывания, цепляющиеся за определенные молекулы снаружи клетки или реагирующие на изменения освещенности, кислотности или температуры. Обнаружив что-то, такие белки немного изменяют форму, и внутрь клетки поступает сигнал. Например, в мембрану кишечной палочки (популярного объекта исследований) встроены молекулы-рецепторы четырех разных типов, и они вместе могут определять около пятидесяти видов положительных и негативных факторов вокруг нее[83]. Если рецептор что-то выявил, у клетки есть выбор. Например, она может решить пропустить определенные молекулы через стенки мембраны (потому что они похожи на пищу) или оставить их снаружи (потому что они выглядят как яд). Принятие решения может быть совершенно простым, основанным на очень скудных входящих данных и требующим лишь ответа «да/нет»: «Впустить эту молекулу или нет?» или «Ой, с этой стороны стало жарко! Мне подвинуться?». Но даже самые простые рецепторы, в сущности, создают зарисовку окружения клетки. Если принято решение переместиться, активируется ее оборудование для управления движением. У многих бактерий это своеобразное вращающееся щупальце, жгутик, который может выступать в роли пропеллера. В мембрану кишечной палочки встроено шесть таких отростков, похожих на хлыстики. Каждый из них состоит из двадцати разных частей и может совершать несколько сотен оборотов в секунду, используя энергию протонного градиента по разные стороны от мембраны. При необходимости жгутики вращаются вместе, чтобы движение стало более направленным[84]. Связь между рецепторами в мембране и жгутиками говорит о том, что, по сути, у кишечной палочки есть краткосрочная память. Она может работать всего несколько секунд, но ее силы достаточно, чтобы сказать либо «Все в порядке, ничего не нужно делать!», либо «Ситуация нехорошая, жгутик, приступить к вращению!». В основе краткосрочной памяти лежат мелкие изменения рецепторов и химические вещества, которые те выделяют.

Это примитивное оборудование для обработки информации, но здесь уже есть три основных компонента этого процесса: входящие данные, обработка, исходящие данные.

Благодаря управлению информацией прокариоты получили больше контроля над локальными потоками энергии. Со временем они научились получать, контролировать энергию и управлять ею во многих разнообразных средах океанов Земли. Первые прокариоты, скорее всего, были хемотрофами. Это значит, что они получали энергию из геохимических реакций между водой и горными породами, продуктами которых были простые вещества, такие как сероводород и метан – химическая энергия, к потоку которой они могли подключиться[85]. Но количество легко усваиваемых химикатов, которые по капельке обеспечивали бы вливания энергии, в древних океанах было ограничено, в свободном доступе они встречались лишь изредка, например в условиях глубоководных гидротермальных источников. Эти ограничения могли бы сузить возможности для жизни на Земле. Некоторые прокариоты достаточно быстро научились есть других прокариот. Это были первые гетеротрофы в биосфере, одноклеточный аналог хищников, таких как тираннозавр. Мы с вами тоже гетеротрофы: мы получаем пищевую энергию, потребляя другие организмы, а не едим химикаты. Но даже питаясь другими организмами, придется столкнуться с ограничениями, если энергетическая цепь, на которой держится вся биосфера, как на якоре, привязана к океану.

Фотосинтез. Энергетическая жила и революция

Около 3,5 млрд лет назад новейшая эволюционная разработка, фотосинтез, позволила некоторым организмам освоить потоки солнечной энергии. Для живых существ это была первая энергетическая золотая жила, и в мире прокариот она вызвала соответствующий эффект.

В фотонах солнечного света энергии в тысячи раз больше, чем в старых усталых фотонах космического фонового излучения. Доступ к этому колоссальному энергетическому потоку радикально изменил ход игры. С этого момента, хотя живое по-прежнему перерабатывало все используемые вещества (отсюда интерес ученых к потокам углерода, азота и фосфора), стало казаться, что количество энергии более-менее бесконечно[86]. С ней живые клетки могли уже совершенно на другом уровне перестраивать самих себя и свое окружение. Они распространились шире, и их количество, несомненно, выросло на несколько порядков.

Как живые организмы использовали солнечный свет? Есть несколько типов фотосинтетических реакций, в которых он преобразуется в биологическую энергию с разной степенью эффективности и с разными побочными продуктами. Во всех типах только что прибывшие с Солнца полные энергии фотоны используются, чтобы дать пинок электронам в светочувствительных молекулах вроде хлорофилла. Электроны оказываются настолько шокированы, что выскакивают из своих атомов, и их, непрестанно извивающихся, похищают белки. Они передают электроны высокой энергии через клеточные мембраны по принципу пожарной цепочки[87]. Получается, что через мембрану проходит градиент электрического поля, с помощью которого можно зарядить молекулы – переносчики энергии, например АТФ. Это снова хемиосмос, но теперь энергия, заряжающая молекулы АТФ, поступает не из молекул пищи, а от гигантского небесного генератора – Солнца.

Это первая стадия любой формы фотосинтеза. На второй стадии захваченная энергия используется в ряде сложных химических реакций очень разной производительности, чтобы выполнять работу внутри клетки или формировать такие молекулы, как углеводы, в которых можно хранить энергию на будущее. Кислород не был побочным продуктом первых форм фотосинтеза, и они хорошо работали в мире без свободного кислорода. Они могли использовать энергию солнечного света, чтобы похищать электроны из сероводорода (газа с запахом тухлого яйца) или из атомов железа, растворенного в древних океанах.

Даже самые простые первые формы фотосинтеза оказались новым революционным источником энергии, и количество живых существ в древних океанах, возможно, выросло до целых 10 % от нынешнего уровня[88]. Прокариотам, жившим за счет фотосинтеза, нужно было находиться у поверхности океанов или на побережье. Многие образовывали похожие на кораллы структуры, которые называются строматолитами и которые превращались в рифы по краям континентов, когда миллиарды организмов собирались на все утолщающейся подстилке из своих мертвых предков. В нескольких местах с особыми условиями строматолиты есть и сегодня, например в заливе Шарк на побережье Западной Австралии. Теперь это редкость, но с момента своего возникновения более 3,5 млрд лет назад до отметки примерно в 500 млн лет назад, то есть значительно больше половины истории нашей планеты, они, вероятно, были самой заметной формой жизни на Земле. Если инопланетяне заглядывали к нам в поисках живых существ, они нашли строматолиты. Не исключено, что и мы найдем их, когда впервые обнаружим жизнь на каменистых планетах в системах других звезд.

В конце концов у группы организмов, которые называются цианобактериями, развились новые формы фотосинтеза. Они позволяли добыть больше энергии, в качестве основного сырья используя воду и двуокись углерода. Вырывать электроны из молекул воды труднее, чем захватывать их из сероводорода или железа. Но если суметь это сделать, энергии получается больше, и, конечно, в воде такой ее источник гораздо более изобилен. Используя энергию солнечного света, эти искусные в фотосинтезе существа били по молекулам воды и отрывали электроны от атомов водорода. Затем они добавляли захваченные электроны к молекулам углекислоты, чтобы образовать молекулы углеводов, которые выступали в качестве огромных энергетических хранилищ. Кислород из расщепленных молекул воды выделялся в качестве отходов. Вот общая формула такого фотосинтеза с выработкой кислорода: H_2O + + CO_2 + энергия солнечного света → CH_2O (углеводы, действующие как хранилища энергии) + O_2 (молекулы кислорода, выпускаемые в атмосферу). Кислородный фотосинтез был гораздо более эффективен, чем предыдущие формы, но все равно с его помощью можно было получить из солнечного света лишь около 5 % энергии, то есть меньше, чем получают самые эффективные современные солнечные батареи. За фотосинтез приходится платить энтропии существенный мусорный налог в виде энергии, расходуемой в клетке, а также энергии и молекул выделяемого кислорода.

Оксигенный фотосинтез, которым пользуются все современные цианобактерии, возможно, появился уже 3 млрд лет назад. Об этом свидетельствуют данные о кратких всплесках уровня кислорода, которые случались еще до конца архейского эона, 2,5 млрд лет назад. Но вначале весь выделяемый кислород должны были быстро поглощать железо, сероводород или свободные атомы водорода, потому что это вор электронов, с радостью готовый соединиться с любым элементом, у которого есть лишние электроны. По этой причине атомы, у которых украли электроны, называют окисленными (атомы с лишними электронами называют восстановленными, а множество химических реакций, включающих в себя оба процесса, – окислительно-восстановительными). Веское свидетельство в пользу эволюции первых цианобактерий состоит в том, что 3 млрд лет назад стали исчезать осадочные породы, богатые пиритом (золотой обманкой), который, как и железо, в присутствии свободного кислорода ржавеет. Но таким образом можно было поглотить лишь ограниченное количество кислорода, и примерно 2,4 млрд лет назад содержание его в атмосфере стало быстро расти – с уровня менее 0,001 % от нынешнего, вероятно, до 1 % или более.

Появление около 2,5 млрд лет назад насыщенной кислородом атмосферы («кислородная катастрофа») привело к перестройке в биосфере. Рост содержания кислорода изменил ее химию и даже химию верхних слоев земной коры. Колоссальная химическая энергия свободного кислорода вызвала новые реакции, в которых образовалось множество минералов современной Земли[89]. Высоко в атмосфере атомы кислорода соединялись в трехатомные молекулы озона, O_3, который стал защищать поверхность планеты от опасного солнечного ультрафиолетового излучения и продолжает делать это по сей день. Возможно, под защитой озонового слоя некоторые водоросли впервые стали колонизировать материки. До тех пор континенты планеты Земля купались в солнечной радиации, которая разорвала бы в клочки любую бактерию, осмелившуюся сунуться на сушу, и оставались более-менее стерильными.

Увеличение количества кислорода повергло живые организмы в глубокий шок, потому что для большинства из них кислород был ядом. Таким образом, рост его уровня вызвал, по выражению биолога Линн Маргулис, «кислородный холокост». Многие организмы из числа прокариот исчезли, а те, что выжили, удалились в защищенные среды бедных кислородом глубоких слоев океанов или даже горных пород.

Рост содержания кислорода сбил работу термостатов Земли, потому что на тот момент не было механизмов, которые могли бы поглощать его избыток, и возникла угроза, что накопление этого газа выйдет из-под контроля. Свободный кислород разлагал атмосферный метан, один из самых мощных парниковых газов, а фотосинтезирующие цианобактерии тем временем поглощали огромные количества другого важного парникового газа – углекислого. Поскольку содержание кислорода росло, а парниковых газов – падало, в начале протерозойского эона планета замерзла, и впервые образовалась Земля-снежок (таких эпизодов было несколько). Ледники распространились от полюсов к экватору, Земля побелела и в таком виде отражала больше солнечного света, благодаря чему охлаждалась еще сильнее – запустился страшный цикл положительной обратной связи. В конце концов большинство океанов и континентов оказались покрыты льдом. Макганьенское (Гуронское) оледенение длилось 100 млн лет, начавшись около 2,35 и закончившись около 2,22 млрд лет назад.

Это была почти неминуемая гибель. Организмы, для которых кислород был ядовит, исчезли или спрятались глубоко в океанах. Но даже те, что могли его вынести, страдали в мире, где ледники покрыли и сушу и воду, не пропуская необходимый для фотосинтеза солнечный свет. Жизнь повисла на волоске, большинство ее форм удалились под лед и сгрудились у горячего очага глубоководных вулканов.

Но Земля не пошла по пути Марса и не стала слишком холодной для жизни. Этого не случилось благодаря геологическому термостату, основанному на тектонике плит, теперь с дополнениями в виде новых биологических механизмов, связанных с деятельностью фотосинтезирующих организмов. Ледники приостановили фотосинтез и урезали выработку кислорода. Тем временем глубоководные вулканы под ними продолжали накачивать в океаны углекислый и другие парниковые газы. Те стали скапливаться подо льдом, пока в конце концов не прорвались через него и поверхность Земли снова не нагрелась. Уровень кислорода в атмосфере упал до 1 или 2 %, и последовал длительный период, почти миллиард лет, когда он оставался низким, а климат – теплым. По-видимому, произошла перенастройка древних термостатов Земли, чтобы они могли справляться со значительным уровнем атмосферного кислорода, который вырабатывали цианобактерии.

Спасение в эукариотах

Надолго ли хватило бы таких мер? Ведь под действием подобных механизмов условия в биосфере должны были бы опасно колебаться от экстремальной жары к экстремальному холоду и обратно. Если так, почему же климат оставался относительно стабильным в течение миллиарда лет (2–1 млрд лет назад)? Теперь на помощь пришла биология: она создала новые типы организмов, способных поддерживать термостаты Земли, высасывая из воздуха кислород. Эти существа, первые эукариотические клетки, не только помогли стабилизировать глобальную температуру, – с них началась биологическая революция, которая привела к появлению крупных организмов, таких как мы с вами.

До сих пор все живые организмы были одноклеточными прокариотами из домена архей или бактерий. Появление третьего домена живых существ, эукариот, важно для нас, потому что все крупные организмы, включая нас самих, состоят из эукариотических клеток. Это были первые клетки, способные систематически использовать кислород, эксплуатируя его мощную химическую энергию в процессе, который называется респирацией, – мы делаем то же самое, когда дышим. Дыхание обратно фотосинтезу и на самом деле представляет собой способ освобождать солнечную энергию, захваченную и хранимую в клетках в результате фотосинтеза. При фотосинтезе энергия солнечного света используется, чтобы превратить углекислый газ и воду в углеводы, где она запасается, а кислород при этом остается побочным продуктом. При дыхании же с помощью химической энергии кислорода энергию, запасенную в углеводах, удается из них стащить, а в качестве отходов остаются углекислый газ и вода. Общая формула дыхания такова: CH_2O (углеводы) + O_2 → CO_2 + H_2O + энергия.

Как и фотосинтез, дыхание эукариот можно считать энергетической золотой жилой, потому что с его помощью эти новые организмы получили доступ к гигантской химической энергии кислорода, но в малых, мягких дозах, которые не рвали их на части. Дыхание дает энергию огня без его разрушительности. Используя кислород с умом, с помощью дыхания из органических молекул можно выделить по крайней мере в 10 раз больше энергии, чем старыми способами, когда пищевые молекулы расщепляются без кислорода[90]. Получая больше энергии для метаболизма, эукариоты могли увеличить уровень первичного производства – производства живых организмов – в любое число раз от 10 до 1000[91].

Генетические данные говорят о том, что первые эукариоты появились около 1,8 млрд лет назад[92]. Они размножались, поглощая все больше кислорода, и выделяли в атмосферу углекислый газ в качестве побочного продукта. Здесь мы видим зарождение нового планетарного термостата с биологическим управлением. Эукариоты стали удалять бóльшую часть атмосферного кислорода, выделенного цианобактериями. Этим можно объяснить, почему климат на протяжении протерозоя был относительно стабильным – на самом деле настолько, что некоторые палеонтологи называют период от 2 до 1 млрд лет назад «скучным миллиардом».

Все клетки делятся на эукариотические и прокариотические, и современные биологи считают, что разница между ними – одно из самых фундаментальных явлений в биологии. Эукариотические клетки гораздо крупнее большинства прокариотических. Они бывают в 10 или в 100 раз шире, так что их общий объем может быть больше во много тысяч раз. У эукариот мембраны возникают не только вокруг клеток, но и внутри их, образуя отделы, где могут происходить разные процессы, как в комнатах дома. Это позволяет ввести специализацию, внутреннее разделение труда, которое у прокариот было невозможно. Один из таких отделов, ядро, защищает генетический материал всех эукариот. На самом деле слово «эукариота» происходит из греческого и означает «оболочка» или «зернышко». Защищенный контейнер ядра сделал ДНК эукариот в целом более стабильной, чем у прокариот. Ее также стало возможно хранить в бóльших количествах и проще копировать, поэтому эукариоты в основном могут забавляться бóльшим количеством генетических игрушек. В результате их развитие в конце концов оказалось еще более ярким, чем у прокариот. Кроме того, у эукариот много внутренних органелл, своеобразных упрощенных версий сердца, печени и мозга животных. Самые важные из них – митохондрии, с помощью которых некоторые эукариоты получают доступ к изобильной энергии кислорода, и хлоропласты, при помощи которых другие эукариоты получают энергию солнечного света в процессе фотосинтеза.

У эукариот появились и новые способности в области обработки информации и управления телом, а значит, они могли более сложным образом реагировать на изменения в окружающей среде[93]. У одноклеточной эукариоты инфузории-туфельки есть хороший трюк на случай препятствий. Если она с чем-то сталкивается, то отступает, поворачивает на несколько градусов, снова движется вперед и продолжает елозить туда-сюда, как неопытный водитель при параллельной парковке, пока не перестанет ни на что натыкаться. Фактически она составляет карту окружающей среды и выясняет, что делать дальше. Она использует информацию об окружающих условиях, чтобы ориентироваться в мире, избегать опасностей и находить энергию и пищу.

Как образовались первые эукариотические клетки? Биолог Линн Маргулис показала, что они возникли не в борьбе за выживание, а скорее в результате слияния двух существовавших видов прокариот. Сотрудничество между разными видами встречается нередко, это называется симбиозом. Сегодня человек состоит в жизненно важных симбиотических отношениях с пшеницей, рисом, крупным рогатым скотом, овцами и многими другими видами. Но Маргулис говорила о гораздо более радикальном виде симбиоза, при котором когда-то самостоятельные бактерии, в том числе предки современных митохондрий, в конце концов поселились внутри клетки из числа архей. Маргулис назвала этот механизм эндосимбиозом. Поначалу ее идея казалась безумной, потому что шла вразрез с некоторыми из самых основных представлений об эволюции путем естественного отбора, но теперь большинство биологов соглашаются с ее доводами.

Главное свидетельство в пользу эндосимбиоза – это тот странный факт, что некоторые органеллы внутри эукариот содержат собственную ДНК, весьма отличающуюся от генетического материала в ядре. Маргулис поняла, что такие органеллы, как митохондрии, которые распоряжаются энергией у животных, и хлоропласты, управляющие фотосинтезом в растениях-эукариотах, выглядят так, как будто когда-то они были самостоятельными прокариотическими клетками. Как именно они оказались внутри других клеток, остается неясным, и некоторые ученые утверждают, что такие слияния могли происходить исключительно редко. Тогда, наверное, можно сказать, что даже если организмы, подобные бактериям, распространены во Вселенной, то такие крупные, как мы, скорее всего, встречаются очень нечасто, потому что большой организм способны образовать лишь эукариоты – по крайней мере на нашей планете.

Открытый Маргулис эндосимбиоз говорит нам об истории жизни еще кое-что. Эволюция не ограничивается борьбой. Она также не ограничивается постоянной дивергенцией[94] при появлении нового вида. Мы наблюдаем и сотрудничество, и симбиоз, и даже взаимопроникновение. Это означает, что нужно пересмотреть расхожую метафору древа жизни, потому что если продолжать считать, что все живое делится на три домена, то третий из них, эукариоты, по-видимому, появился не благодаря росту расхождений, а в результате сближения между археями и бактериями, как если бы две ветви древнего древа вновь соединились.

И, как будто все это было недостаточно странно, у эукариот в рукаве оказался еще один козырь – секс. Как и все виды, прокариоты передают свои гены потомству. Большинство из них просто делятся на две части и делают это путем бесполого размножения. Но, как мы видели, гены прокариот могут также уходить на сторону, когда кусочки ДНК и РНК покидают борт, отправляются путешествовать и находят новое пристанище в других клетках. Клетки прокариот пользуются генами, как люди – книгами из библиотеки. А вот эукариоты передают свои гены другим, более сложным способом, и только своему потомству, а чужим – никогда.

У эукариот генетический материал надежно заперт в сейфе ядра. Его выпускают только при очень строгих условиях, по более упорядоченным правилам и с большей разборчивостью, чем у прокариот, и все это влияет на то, как развиваются клетки эукариот. Когда эукариоты выделяют половые клетки – яйцеклетки и сперматозоиды, из которых образуется потомство, – они не просто копируют ДНК. Сначала ее смешивают. Эукариота обменивается частью генетического материала с другой особью своего вида, чтобы потомок двух родителей получил случайный набор генов: половину от одного родителя, а половину – от другого. Как генетические, так и физические механизмы этого замысловатого танца чрезвычайно сложны. Но в результате в эволюции случился новый поворот. Были гарантированы небольшие, но случайные генетические отклонения в каждом поколении, потому что, даже если бы большинство генов были одинаковы (в конце концов, оба родителя принадлежат к одному и тому же виду), крошечное их количество всегда будет чуточку разным. Стало больше вариантов, у эволюции появился более широкий выбор. Поэтому кажется, что в последний миллиард лет она ускорилась. Скучный миллиард лет протерозоя подготовил почву для гораздо более увлекательного времени – фанерозойского эона, эры крупных форм жизни.

6

Крупные формы жизни и биосфера

Пусть животные – глазурь на торте эволюции, но сам он состоит из бактерий.

Эндрю Нолл, «Жизнь на молодой планете» (Life on a Young Planet)

Крупные формы жизни

Мелкие формы жизни владели биосферой на протяжении 3,5 млрд лет и во многом продолжают это делать. Понадобилось 3 млрд лет, чтобы дойти от «Луки» до первых экземпляров крупной жизни – первых многоклеточных, или метазоа. Это говорит о том, что создать многоклеточный организм – задача гораздо более трудная, чем сформировать прокариот. Значит, если жизнь во Вселенной распространена, многоклеточные в ней должны встречаться редко. Среди живых организмов это новый уровень и тип сложных сущностей.

Чтобы задуматься о создании многоклеточных, необходимо было множество молекулярных механизмов. Нужны были надежные способы соединять миллионы клеток в определенные структуры; требовались новые каналы связи между клетками, новые способы учить их определенным ролям, управлять ими и передавать между ними информацию и энергию. Нужно было оборудование, чтобы создавать крылья, глаза, челюсти, сердца, усики, щупальца, плавники, раковины, скелеты, а также – ведь крупные организмы воспринимали информацию, обрабатывали ее и реагировали на нее в гораздо больших объемах – мозги. Это обширная новая инфраструктура.

Чтобы построить это оборудование, нужно было время, так что для создания многоклеточных планете Земля потребовалось еще одно условие Златовласки – стабильность. Благоприятных для жизни условий недостаточно. Они должны еще и подолгу сохраняться, чтобы жизнь могла продолжать развиваться и экспериментировать. Хорошо бы иметь стабильное солнце – наше для этого как раз подходит. По звездным меркам оно – добропорядочный член общества, который вряд ли выкинет что-нибудь совсем уж неожиданное. На нестабильных орбитах случаются бешеные климатические колебания, так что хорошо иметь стабильную планетарную орбиту. Наша Земля этому требованию тоже отвечает. Необычно крупная Луна помогла стабилизировать ее орбиту и наклон оси. И, как мы видели, тектоника плит, эрозия, а затем и сама жизнь послужили термостатами, которые не позволяли температуре на поверхности Земли скакать слишком сильно.

Столько всего могло пойти не так. В звездной системе по соседству могла взорваться сверхновая. Могло случиться фатальное столкновение с другой планетой. Тем или иным образом наша Земля этих опасностей избежала и оставалась пригодной для жизни более 3 млрд лет. Этого оказалось достаточно для развития крупных форм жизни. А они действительно крупные. Для бактерии мы все равно что 830-метровый небоскреб Бурдж-Халифа в Дубае для муравья, ползущего у ног привратника.

После того как появились крупные формы жизни, они стали переделывать биосферу так же сильно, как и мелкие, но иначе. Многоклеточные заселили и преобразовали континенты. Большие растения перемололи горные породы в почвы, ускорили выветривание и превратили пыльные, каменистые поверхности молодой Земли с ее окаймленными строматолитами берегами в пышные экзотические сады, леса и саванны последнего полумиллиарда лет. Накачивая в воздух кислород, сухопутная зеленая растительность изменила атмосферу. Около 400 млн лет назад Земля стала привыкать к новой высокой норме содержания кислорода (более 15 % атмосферы в противовес старой норме, составлявшей менее 5 %) и низкому содержанию углекислого газа (несколько сотен, а не тысяч частей на миллион). Растения образовали новые ниши для животных, а грибы и бактерии вычищали, разлагали и перерабатывали для вторичного использования останки. Многоклеточные также изменили облик океана, наполнив его странными новыми созданиями от креветок до морских коньков, от осьминогов до синих китов.

Молекулярные гаджеты для образования крупных форм жизни

В течение последнего миллиарда лет самые главные клеточные нововведения происходили не внутри клеток (здесь бóльшую часть работы сделали прокариоты), а в изменчивой архитектуре связей между ними. Первые многоклеточные состояли из клеток, слабо связанных друг с другом, как, например, в строматолите, где их миллиарды. Они были больше похожи на стадо, чем на организм. На самом деле многие бактерии демонстрируют стадное поведение, что говорит о некой зачаточной системе коммуникации. На практике это означает, что вычислительные сети каждой клетки соединены в вычислительную систему, строящуюся из множества отдельных клеток.

Возможно, некоторые из древних многоклеточных были многоклеточными на полставки, как современные слизевики. Диктиостелиум – амеба. Большую часть времени ее клетки ведут самостоятельную жизнь, но, когда не хватает питания, они тысячами собираются в слизистое скопление, более крупное образование, способное двигаться в поисках пищи. У этого скопления есть возможности, которых нет у отдельных особей, например оно способно перемещаться на большие расстояния к теплу и свету. А по ходу движения отдельные клетки могут меняться и брать на себя разные роли: кто-то превращается в споры, кто-то – в часть ножки или ступни. Диктиостелиум демонстрирует несколько важных вещей. Во-первых, многоклеточность возникала неоднократно и у некоторых групп организмов развивается прямо сейчас. Во-вторых, как и у живого в целом, у многоклеточных есть пограничная серая зона, организмы которой трудно классифицировать[95]. В-третьих, многоклеточность приумножает вычислительные мощности отдельных клеток, повышая их способность обрабатывать информацию об окружающей среде.

В полноценных многоклеточных организмах все клетки специализированны и взаимозависимы, так что они не могут выжить поодиночке. На самом деле истинная многоклеточность – это крайняя форма симбиоза. При этом сотрудничество облегчает то, что большинство клеток здесь генетически идентичны. Они – одна семья. Так что каждая из них поддерживает своей работой весь организм и иногда даже жертвует жизнью во благо остальных. Клетки в самом деле часто самоуничтожаются, как пилоты-камикадзе, когда перестают хорошо работать или больше не нужны; этот процесс биологи называют апоптозом. Сегодня в вашем теле целых 50 млрд клеток покончат с собой через апоптоз.

Обмен информацией в многоклеточном организме так же важен, как в современном обществе. В основном межклеточное общение происходит с помощью местного аналога почтовой службы; молекулы-курьеры просачиваются через мембраны отдельных клеток и циркулируют между ними, разнося питание, предупреждения, информацию и приказы. Какая доля генома многоклеточных посвящена сотрудничеству, стало понятно, когда в 1998 году секвенировали первый такой геном. Он принадлежал червю Caenorhabditis elegans, в нервной системе которого ровно 302 нейрона. Оказалось, что около 90 % из его 18 891 гена у одноклеточных прокариот отсутствует, потому что задача этих генов – обеспечивать совместную работу клеток[96].

Клетки крупного организма действуют сообща, потому что у них одни и те же гены, но играют разные роли, потому что в определенных клетках активируются определенные из этих генов. Когда единственная оплодотворенная клетка делится и размножается, в новых клетках активируются разные части их общего генома, в зависимости от того, в каком месте развивающегося плода они оказались. Разнообразные гены определяют, какая у клетки будет структура и какая роль в организме. Управляет этим замечательным процессом развития небольшая группа так называемых мастер-генов[97] (в которую входит, например, около 200 Hox-генов[98]). Они играют роль прорабов. Обычные гены выполняют стандартные строительные работы, образуют какой-нибудь белок или активируют фермент, а мастер-гены, опираясь на архитектурный проект, заключенный в клеточной ДНК, решают, когда и куда пойдут определенные молекулы-рабочие. Мастер-ген раздает указания: «Эй, там, начинай выпускать отросток» или «Нет, ты клетка кости, а не нейрон». Так получаются мышечные, нервные клетки, клетки кожи, костей и вообще все 200 с чем-то разных клеточных типов, из которых состоит человеческое тело.

Мастер-гены у разных биологических видов удивительно похожи, поэтому можно предположить, что они относятся к древнейшему оснащению крупных форм жизни. Таракан отличается от какаду не самими мастер-генами, а тем, как именно они активируют другие гены. Таким образом, то, что у одного вида будет ногой, у другого может оказаться крылом, а то, что сначала напоминало головастика, может превратиться в синего кита. Если активировать гены в неправильном порядке, получатся монстры, например дрозофилы с лапками на лбу. Удивительное разнообразие многоклеточных организмов, которое можно наблюдать сегодня, объясняется разницей в архитектурных проектах, к которым обращаются мастер-гены.

Расцвет крупных форм жизни. Эдиакарский и кембрийский периоды

Многоклеточные стали бурно развиваться лишь около миллиарда лет назад. Первыми из них, вероятно, были примитивные фотосинтезирующие водоросли, которые образовывали структуры, похожие на ламинарию. Но в конце протерозойского эона, около 600 млн лет назад, начался расцвет крупных форм жизни, когда миллионы метазоа стали осваивать многочисленные новые ниши и экспериментировать с образом жизни, что им позволяла их многоклеточность.

Развитие крупных форм жизни протекало в условиях экстремальных колебаний климата в конце протерозойского эона. Вероятнее всего, в результате роста уровня кислорода еще дважды образовывалась Земля-снежок. Около 700 млн лет назад началось такое серьезное похолодание, что в 1990 году геологи добавили к своей хронологии еще один период – криогений. Он стартовал около 720 млн лет назад и длился 85 млн лет. Ледники толщиной в километр расползлись по суше и океану; температуры на поверхности упали, возможно, до – 50 °C, а фотосинтез в основном остановился. Судьба всех живых организмов вновь висела на волоске.

Почему Земля замерзла? Возможно, примитивные водоросли, распространяясь по суше, сильно сократили количество углекислого газа[99], но свою роль могли сыграть и изменения в конфигурации материков. С начала протерозойского эона тектонические плиты периодически собирались в громадные суперконтиненты. Суперконтинент Колумбия достиг максимального размера около 1,8 млрд лет назад[100]. Миллиард лет назад большинство материков соединились в другой суперконтинент, который сегодня называют Родинией. Распад Родинии привел к усложнению мировой географии и ускорил выветривание, а это могло вызвать падение содержания углекислого газа. Не исключено, что действовали и более бурные процессы. Так, возможно, внезапно сместилась ось вращения Земли, что должно было изменить положение всех материков относительно полюсов. Это называется катастрофическим сдвигом полюсов, и такие сдвиги за последние 3 млрд лет случались не меньше 30 раз. Геологическую икоту такого масштаба мог вызвать внезапный сдвиг огромных масс расплавленной магмы внутри Земли, а может быть, падение астероида[101].

Какой бы ни была причина, эти резкие изменения должны были подстегнуть ход эволюции жизни. Выжившие организмы снова сгрудились подо льдом возле трещин в земной коре, откуда просачивалась горячая магма. В этих биологических лагерях беженцев эволюция могла исследовать нестандартные дорожки, потому что в маленьких изолированных популяциях новые гены способны быстро распространяться. Определенно, эти странные миры могли быть свидетелями первых опытов с многоклеточностью.

Экстремальные холода закончились около 635 млн лет назад, и закончились внезапно. Парниковые газы из вулканов скопились подо льдом, а затем резко вырвались в атмосферу. Количество углекислого газа подскочило, а уровень кислорода упал гораздо ниже нынешнего. Поднялась температура, лед растаял, биосфера изменилась. В холодном темном мире криогения вызрело множество биологических новинок, благодаря которым стали возможны многоклеточные формы жизни, и теперь эти новинки вышли в теплеющий мир.

Первые надежные свидетельства о большом количестве многоклеточных относятся к эдиакарскому периоду, который начался примерно 635 млн лет назад и окончился около 540 млн лет назад. Здесь мы впервые видим три знакомые нам группы крупных организмов: растения, которые живут за счет фотосинтеза и потому обычно могут спокойно оставаться на месте и впитывать солнечный свет; грибы, которые питаются отходами, разлагая органические вещества; и животных, которым приходится быть внимательными и подвижными, потому что они выживают, охотясь и поедая другие организмы. С появлением огромного количества существ, которые получают энергию, употребляя другие организмы, биосфера стала более сложной, разнообразной и иерархичной, потому что энергия солнечного света теперь передавалась по разным трофическим уровням, от растений животным и грибам. Животным, например человеку, она достается бывшей в употреблении. Мы используем то, что сначала захватили растения, и к нам энергия попадает уже с большими утечками. Экологи говорят о пищевой цепочке, своеобразной очереди потребителей, в начале которой стоят растения, за ними травоядные (или существа, которые потребляют растения), затем хищники, которые могут есть травоядных, затем грибы, которые замыкают цепь, трапезничая мертвыми. Весь этот процесс приводит энтропию в полный восторг, потому что она на каждом этапе взимает мусорный налог. При переходе с одного трофического уровня на другой теряется около 90 % энергии, полученной при фотосинтезе, так что каждому следующему звену пищевой цепи ее достается гораздо меньше. Вследствие этого животных на Земле не так много, как растений, а хищников меньше, чем травоядных. Но грибы в любом случае не бедствуют, ведь они перерабатывают трупы.

Скорее всего, первые многоклеточные были растениями, потому что в их клетках были хлоропласты, и они могли проводить фотосинтез. Многоклеточные животные появились позже, поскольку находятся на более высоком уровне пищевой цепи, где энергии меньше, а им ее нужно больше, чтобы охотиться на пищу. Первые признаки многоклеточных животных можно найти в океанах эдиакарского периода.

Эдиакарский период назван в честь Эдиакарских холмов в Южной Австралии, где в 40-х годах XX века нашли первые останки этого времени. Палеонтологи обнаружили не менее сотни различных эдиакарских родов. Эти находки тогда стали неожиданностью, поскольку более века биологи считали, что первые крупные организмы появились в кембрийском периоде, который начался 540 млн лет назад и завершился 490 млн лет назад. Биологи пропустили эдиакарских существ, так как тела большинства из них были мягкими, как у нынешних губок, медуз и актиний, и они плохо каменели. Сегодня мы знаем о них в основном благодаря следам и тоннелям, которые они оставили за собой, пробираясь по дну эдиакарских морей, ползая по нему и прокапывая в нем норки. Вероятно, по океанам этого времени курсировали первые стрекающие и ктенофоры (считайте, что речь идет о медузах, хотя ими эти группы не ограничиваются). Для нас они важны, потому что это первые крупные организмы с нервными клетками, хотя еще и не собранными в единую нервную систему или мозг, а распределенными по всему телу, как нервная система современных беспозвоночных.

Биологи называют внезапное появление большого количества новых видов адаптивной радиацией. Это важное понятие. Нашлось новое биологическое приспособление – многоклеточность, – и теперь ее возможности испытывает множество разных эволюционных родов. Как это часто бывает с прототипами (вспомните первые безлошадные экипажи с двигателями внутреннего сгорания), многие новые модели не сохранились. Сегодня явные потомки есть лишь у нескольких эдиакарских видов, а большинство из них исчезли около 550 млн лет назад. Если вам кажется, что это говорит об эволюционной неудаче, стоит вспомнить, что человек пока что провел на Земле всего около 200 000 лет.

Можно сказать, что в эдиакарии прошли испытания многоклеточности. Последовавший за ним кембрийский период открывает фанерозойский эон, как его называют биологи, эон крупных форм жизни, который продолжается и в наши дни. В кембрийском периоде случилась вторая адаптивная радиация многоклеточных.

Окаменелости кембрийского периода первым определил английский ученый Адам Седжвик в середине XIX века. На тот момент кембрийские слои были самыми старыми из тех, в которых находили какие бы то ни было признаки жизни. В них встречалось много крупных окаменелостей, в основном трилобитов. Трилобиты были членистоногими, модулярными организмами с наружным скелетом, как современные насекомые и ракообразные. Кембрийские окаменелости хорошо сохранились, потому что у многих организмов имелись скелеты и раковины. Палеонтологам XIX века казалось, что живые существа возникли неожиданно, полностью сформировавшимися – к восторгу тех, кто верил в бога-творца. Теперь мы знаем, что жизнь на планете существовала уже 3,5 млрд лет, просто свидетельства этого было сложно увидеть. Кембрием открывается не жизнь на Земле, а пышная адаптивная радиация ее многоклеточных форм.

Разработки кембрийского периода оказались успешнее, чем эдиакарского, как будто здесь устранили несколько серьезных изъянов. Одним из самых удачных приемов этого времени оказалась модулярность. Соединяете модули тела, довольно похожие друг на друга, и получаете, скажем, существо вроде червя. Затем мастер-гены начинают модифицировать каждый модуль, так что один выпускает лапки или крылья, а другой превращается в голову со ртом, или усиками, или, может быть, мозгом. Даже у нас с вами тела модулярные, хотя наши модули уже настолько специализированны, что между ними трудно найти сходство.

Кембрийские разработки были так успешны, что все крупные группы (или филумы) крупных организмов, существующие сейчас, возникли в кембрийском периоде. Большинство из них показались на свет в течение захватывающего промежутка длиной в 10 млн лет, который начался 530 млн лет назад. Этот период (с точки зрения палеонтологии это доли секунды) вобрал в себя, пожалуй, время самых стремительных биологических нововведений за последние 600 млн лет[102].

В число кембрийских видов входят первые хордовые, или позвоночные. Это большой филум животных, к которому относимся и мы. Позвоночное похоже на трубку. У него всегда есть спинной мозг, передняя (где находится рот) и задняя часть (где находится анус). Есть и зачатки нервной системы. У первых позвоночных не было клубка нейронов, который мы называем мозгом, но были нервные системы с сотнями или тысячами переплетенных в сеть нервных клеток, способных обрабатывать большое количество информации от клеток органов чувств, а затем передавать решения другим органам, которые могли бы предпринимать соответствующие действия. Даже многоклеточные с простой нервной системой могут считывать гораздо больше информации, чем одноклеточные организмы, и реагировать на нее. Таким образом, кембрий также открывает эру, когда обработка информации стала сложнее и важнее. Современные морские беспозвоночные, ланцетники, у которых есть нервная система, но нет настоящего мозга, возможно, чем-то напоминают древнейших из наших позвоночных предков.

Удивительный темп эволюции в кембрийском периоде можно объяснить нестабильным климатом. Уровень кислорода снова стал расти и дал часть энергии, необходимой, чтобы образовались многоклеточные организмы. Но содержание углекислого газа росло гораздо быстрее и достигало значительно больших значений, чем сегодня. Это был теплый, влажный парниковый мир. Какие бы конкретно изменения ни происходили, резкие климатические и геологические перепады должны были ускорить эволюцию, привести к вымиранию многих видов и стимулировать развитие множества новых типов крупных организмов.

Взлеты и падения в эволюции. Массовые вымирания и эволюционные американские горки

Подобно первопроходцам, которые переваливают через горный хребет, чтобы достичь новых земель, многоклеточность открыла для жизни новые возможности. Многоклеточные неоднократно исследовали их в ходе адаптивных радиаций. Новые формы жизни изменили земную кору, когда скелеты и раковины из карбоната кальция стали накапливаться и образовали толстые слои мела (вспомните белые Дуврские скалы). Крупные растения и животные двинулись на сушу, ускоряя выветривание и эрозию и перемалывая горные породы, в результате чего получились первые настоящие земные почвы. Наконец, хлорофилл в растительных клетках окрасил бóльшую часть суши в зеленый цвет.

Эти изменения проходили без той плавности и вальяжности, которых ожидали от эволюции Дарвин и его поколение. История крупных форм жизни скорее похожа на непредсказуемые и опасные американские горки. Падающие астероиды, внезапные сдвиги в недрах Земли, изменения в атмосфере планеты и мощные извержения вулканов толкали эволюцию по новым, неожиданным дорожкам. Нильс Элдридж и Стивен Джей Гулд в знаменитой статье 1972 года охарактеризовали ее как «прерывистую»[103]. Эволюция в фанерозое была похожа на солдатскую жизнь в стереотипном представлении: долгие периоды скуки прерывались мгновениями ужаса, жестокими и опасными для жизни. Их мощь больше всего проявлялась в периоды массовых вымираний.

Мы снова видим действие случайности и необходимости. В любой момент времени теоретически было возможно много разных сочетаний видов. Случайные события определили, какие из них действительно будут существовать. Во время массовых вымираний целые группы видов внезапно и, по-видимому, случайным образом исчезали. Массовое вымирание, как человеческие войны, наносило страшный урон. Особенно жестоко оно проходило для видов, приспособленных к определенным условиям, потому что у самых привередливых из них, таких как современные коалы, во времена быстрых перемен было мало пространства для маневра. Массовое вымирание также было беспощадно к самым крупным организмам, которым нужно больше пищи и которые слишком медленно размножаются, чтобы поспевать за резкими изменениями. В периоды массового вымирания тасовалась генетическая колода, освобождались новые эволюционные пространства для выживших и возникали условия для новых опытов. За этим следовали периоды адаптивной радиации, активных экспериментов, когда на массовый рынок меняющейся биосферы выпускались новые биологические продукты. Многие из более экзотических экспериментальных моделей быстро исчезали, закреплялись лишь самые успешные.

Первые массовые вымирания произошли еще в архейском эоне. Определенно, большая кислородная катастрофа 2,5 млрд лет назад убила множество бактерий, для которых кислород был ядовит. На самом деле, возможно, это было самым масштабным вымиранием из всех. Многие группы видов также исчезли в те периоды в конце протерозоя, когда возникала Земля-снежок, и, как мы знаем, в конце эдиакарского периода. С тех пор нам известно по меньшей мере пять периодов массового вымирания, когда уничтожалось больше половины существующих видов.

Кембрийский взрыв завершился серией вымираний, которые начались около 485 млн лет назад. Жертвой пали многие виды трилобитов. Эта же участь постигла множество более необычных кембрийских видов, останки которых были найдены в сланцах Бёрджес в Канаде и в регионе Чэнцзян в Китае[104]. Ордовикский период 450 млн лет назад тоже окончился массовым вымиранием, в котором, возможно, исчезло 60 % всех родов.

Самое масштабное массовое вымирание произошло в конце пермского периода, 248 млн лет назад. На этот раз исчезло более 80 % всех родов, включая последних трилобитов. Точные причины этого вымирания остаются неясными. Возможно, его вызвал выплеск магмы, которая пробилась через кору мощными извержениями, подняв на воздух достаточно пепла, чтобы остановить фотосинтез. Сегодня подтверждения этому можно найти в Сибири, в большой вулканической области под названием Сибирские траппы. В результате извержений в атмосферу поступило огромное количество углекислого газа, так что, когда пыль улеглась, его уровень подскочил, содержание кислорода упало, а океаны нагрелись. Земля рыгнула, и биосфера содрогнулась. По некоторым оценкам, температура в океанах, возможно, достигла целых 38 °C – достаточно, чтобы убить большинство морских организмов и почти полностью прекратить в морях фотосинтез. Нагретые океаны могли удерживать меньше кислорода и поддерживать жизнь в меньших количествах, а клатраты – шары замерзшего метана, тающие в глубине их, – испускали, вероятно, огромные пузыри метана. Это было парниковое вымирание, здесь убивала жара, а не мороз[105]. В экстремальном парниковом мире крупные организмы выживали только в более холодных полярных средах, на крайнем севере и юге огромного суперконтинента Пангеи.

Озеленение суши и кислородизация атмосферы

На фоне резких изменений раннего фанерозоя зрела новая биосфера. В связи с распространением растений, грибов и животных на суше преобразилась поверхность Земли. Особенно важно было распространение фотосинтезирующих растений, потому что они поглощали гигантское количество углекислого газа и выделяли огромные объемы кислорода. Благодаря этому изменились настройки термостатов биосферы и возник новый климатический режим с более высоким содержанием кислорода и низким содержанием углерода, чем когда-либо ранее. По большому счету, этот режим длится до сих пор.

Колонизировать сушу было очень трудно – примерно как колонизировать новую планету. Жизнь развивалась и процветала в воде 3 млрд лет. Все клетки появились в соленых водоемах. Организмы плавали в жидкости, выделяли из нее необходимые газы и химикаты и вылавливали себе пищу. Вдали от воды им требовались вспомогательные системы, хитроумные, как космический скафандр. Нужна была плотная кожа, которая удерживала бы влагу и не давала телу высохнуть. При этом она должна была быть достаточно проницаемой, чтобы пропускать углекислый газ или кислород. Тут необходим тонкий баланс. Чтобы удовлетворить эти противоположные требования, листья используют крошечные поры, устьица, которые пропускают углекислый газ внутрь, а воде позволяют просачиваться наружу. Размер и количество устьиц зависит от окружающей температуры, влажности и содержания углекислого газа.

Как организмам размножаться вне воды? Как уберечь яйца или детенышей от страшной участи засыхания? Кроме того, вода обеспечивала плавучесть, которой на суше явно не хватает. Для крошечных насекомых, таких как блохи, это было не важно. Они слишком легкие, чтобы волноваться о гравитации, поэтому блоха может спокойно спрыгнуть со скалы. Но для крупных организмов гравитация все же была проблемой. Чтобы встать, им требовалась поддержка каркаса из костей или древесины. А стоя они нуждались в хитроумной водопроводной системе, по которой жидкость циркулировала бы вопреки гравитации так, чтобы поступать к каждой клеточке тела. Растения обеспечивали циркуляцию жидкости по корням и внутренним каналам, пользуясь способностью воды взбираться вверх по узким протокам с помощью капиллярного эффекта. У животных развились специальные насосы (они же сердца), которые помогают обеспечивать циркуляцию жидкостей и питательных веществ и удалять токсины.

Всерьез многоклеточные стали колонизировать сушу после позднего ордовикского вымирания, 450 млн лет назад. Именно тогда несколько бесстрашных групп растений и животных впервые выбрались из океанов на берег, вероятно воодушевленные мощным потоком энергии, который был вызван ростом содержания кислорода в атмосфере.

Первые сосудистые растения, по тканям которых могли циркулировать жидкость и питательные вещества, обнаружились на суше около 430 млн лет назад. Вскоре за ними последовали грибы и животные. Простые, похожие на скорпионов членистоногие уже могли процветать здесь тогда же, когда и первые сосудистые растения. Древнейшие амфибии точно расхаживали по земле 400 млн лет назад – так датированы ископаемые следы подобных животных в Ирландии и Польше. В амфибий превратились рыбы, способные дышать вне воды и ходить по мелководью высыхающих озер и рек, как современный рогозуб. Но всем им приходится оставаться рядом с водой, куда они откладывают яйца. Это были первые крупные сухопутные позвоночные. Некоторые из них были размером с нас с вами.

Сухопутные растения оказали особенно большое воздействие на атмосферу, потому что вдыхали углекислый газ и выдыхали кислород. Количество кислорода в атмосфере после ордовика быстро росло и увеличилось примерно с 5–10 % до уровня значительно выше нынешнего, вероятно до 35 %, а затем стабилизировалось. Начиная с отметки примерно в 370 млн лет назад уровень кислорода в атмосфере в основном составлял от 17 до 30 %[106]. Нам это известно, потому что ученые видят свидетельства спонтанных пожаров на протяжении всего этого времени, а огонь не может вспыхнуть при содержании кислорода намного ниже 17 %. Вероятно, самым высоким оно было в пермский период (от 300 до 250 млн лет назад).

Одним из показателей роста уровня кислорода было появление коралловых рифов, которым его нужно очень много. Первые большие коралловые рифы появились в ордовике. На самом деле кораллы – это громадные симбиотические колонии крошечных, генетически идентичных беспозвоночных животных. С некоторой натяжкой их можно считать огромными расползшимися животными с жестким, но несколько бесформенным скелетом. В любом коралле живут колонии одноклеточных фотосинтезирующих организмов, которые поставляют ему энергию. Коралловые рифы предлагали уютное жилье многим крупным организмам, включая трилобитов, губки и моллюсков.

Рост уровня кислорода стимулировал в девонском периоде вторую волну колонизации суши многоклеточными, которая началась около 370 млн лет назад. Первые растения с древесными скелетами, позволявшими сопротивляться гравитации, появились около 375 млн лет назад, и вскоре после этого выросли первые леса. Путем фотосинтеза они расправились с огромным количеством углерода, так что, когда Земля зазеленела, уровень углекислого газа упал, наверное, до одной десятой от прежних значений[107]. Первые леса оказали особенно большое воздействие, потому что на тот момент еще не было организмов, способных разлагать в древесине лигнин. Вот почему деревья каменноугольного периода (начался 360 млн лет назад и закончился 300 млн лет назад) в основном погребены в почве вместе с углеродом, который они высосали из атмосферы. Со временем они окаменели и превратились в угольные пласты, послужившие двигателем промышленной революции. Около 90 % нынешних залежей угля были захоронены в период высокого содержания кислорода, примерно 330–260 млн лет назад. При таком изобилии этого газа лесные пожары легко вспыхивали от удара молнии. Так что в каменноугольном и пермском периодах мир, несмотря на прохладу, вероятно, был пропитан едким запахом горящего леса, который невозможно уловить на других планетах Солнечной системы, потому что там недостаточно кислорода и нет источников древесного топлива, необходимых, чтобы мог распространиться огонь.

Каменноугольные леса, вероятно, повысили уровень фотосинтеза вдвое, а это фактически удвоило общий энергетический бюджет биосферы, благодаря чему смогло появиться множество новых организмов[108]. Растения скорректировали работу геологического термостата Земли, потому что ускорили выветривание горных пород, перемалывая и превращая их в почвы, которым легче уносить захороненный углерод в океан; оттуда часть углерода ушла в мантию. Погребенный углерод уже не мог вступать в реакцию с кислородом и образовывать углекислый газ, так что уровень кислорода вырос. Таким образом, количество свободного кислорода в определенной мере зависит от количества углерода, ушедшего в мантию, то есть уровни атмосферного кислорода и углекислого газа стремятся двигаться в противоположных направлениях. Благодаря росту уровня кислорода также стали возможны новые химические реакции в коре, в результате чего возникли многие из 4000 разных типов минералов, которые сегодня можно найти на Земле[109].

С конца ордовика до начала пермского периода (450–300 млн лет назад) леса и сухопутные многоклеточные преобразовали поверхность Земли, озеленили континенты и перенастроили термостаты биосферы, в результате чего установился атмосферный режим позднего фанерозоя с высоким уровнем кислорода и низким содержанием углекислого газа.

Устойчивые тенденции. Крупные тела и большой мозг

Как и историю сложных явлений в целом, историю крупных форм жизни определяли случайность и необходимость. Колоссальную роль первой иллюстрируют массовые вымирания. Без них биосфера сегодня выглядела бы совершенно иначе. Но эволюция никогда не сводилась к случайным событиям. Одни изменения были более вероятны, чем другие. Таким образом, хотя история крупных форм жизни развивается по принципу серендипности[110], в ней есть и устойчивые тенденции, которые сохранялись, несмотря на смятение, вызванное падением астероидов, извержениями вулканов и массовыми вымираниями. Эти устойчивые тенденции для нас не менее важны, чем внезапные катастрофы.

Одной из таких тенденций было стремление к крупным размерам. В первую очередь оно вообще подарило нам многоклеточных. Оно же стимулировало развитие все более и более крупных организмов, потому что в эволюционном плане быть великаном часто оказывалось выгодно. В конце концов, на крупные организмы охотится меньше хищников. Попробуйте впиться зубами в синего кита! Кроме того, им нужно меньше пищи на единицу веса тела, и обычно им легче избежать катастрофического высыхания[111]. Наконец, атмосферный режим с высоким содержанием кислорода, установившийся в начале фанерозойского эона, обеспечил дополнительную энергию, необходимую для поддержки больших многоклеточных организмов. По-видимому, очень большие существа особенно хорошо себя чувствовали при самых высоких уровнях кислорода, что обычно означает низкое содержание углекислого газа и более холодный климат. Это верно как для суши, так и для океана, потому что холодная вода может удержать больше кислорода, чем теплая.

Когда содержание кислорода выросло, во множестве разных эволюционных линий стали экспериментировать с телами побольше. В каменноугольном и пермском периодах появляются гигантские насекомые и позвоночные. В те времена можно было встретить стрекозу с размахом крыльев в полметра или существо вроде скорпиона длиной 90 сантиметров и весом 20 килограммов. Первые рептилии появились в каменноугольном периоде, который начался около 320 млн лет назад. Они относились к новой группе животных, амниотам, в число которых входят рептилии, птицы и млекопитающие. В отличие от амфибий амниоты могут размножаться вдали от воды, потому что их детеныши развиваются в защищенных яйцах, сумках или утробе. В конце концов среди рептилий оказались одни из самых крупных животных, которые когда-либо вышагивали, ковыляли, переваливались и скакали по суше.

За массовым вымиранием в конце пермского периода последовала новая адаптивная радиация в триасовом (250–200 млн лет назад). Здесь мы видим первых крупных динозавров (не все динозавры большие!). Но в позднем триасе уровень кислорода снова падает, мир нагревается, и большим многоклеточным жить становится труднее. Триасовый мир резко оборвался 200 млн лет назад еще одной парниковой катастрофой с массовым вымиранием. Выжившие династии динозавров развили очень эффективные механизмы дыхания для бедной кислородом среды. Возможно, эти механизмы способствовали бипедализму (вспомните тираннозавра и современных птиц), потому что у двуногих рептилий грудная клетка более раскрыта и движение не препятствует дыханию, как при ходьбе вразвалку, свойственной четвероногим рептилиям. В юрском периоде (200–150 млн лет назад) содержание кислорода снова выросло до нынешнего уровня. Динозавры снова увеличились в размерах. Самые крупные из них топали по Земле в позднем юрском и меловом периодах (160–65 млн лет назад). В их распоряжении были более эффективные легкие, чем у их триасовых предков, и они приводили в движение свои гигантские тела с помощью огромной энергии, которую можно было получить из богатой кислородом атмосферы.

Первые настоящие птицы появились в позднем юрском периоде. Они тоже жили за счет высокого уровня кислорода в атмосфере, потому что, как известно любому пилоту, для полета нужно много энергии. Останки археоптерикса, одного из древнейших птицеподобных созданий, нашли в Германии в 1861 году, всего через два года после публикации «Происхождения видов» Дарвина. Он жил около 150 млн лет назад и по размерам напоминал ворону. Эта находка послужила для Дарвина мощным свидетельством в пользу теории эволюции путем естественного отбора, потому что продемонстрировала переходный вид между рептилией и птицей. У археоптерикса было много птичьих свойств, но сохранились и характерные для рептилий, например когти, костяной хвост и зубы. Новейшие находки показали, что в меловом периоде возникло множество видов зубастых птиц, которые сосуществовали с летающими динозаврами.

Млекопитающие, как и другие амниоты (рептилии и птицы), тоже возникли после пермского вымирания. В конце концов и среди них появились великаны, но это случилось почти через 200 млн лет. До того они в основном вели скромную безвестную жизнь на задворках мира, где царили динозавры. На протяжении триаса, юрского и мелового периодов (250–65 млн лет назад) большинство млекопитающих были мелкими норными созданиями, примерно как современные грызуны.

Млекопитающие – класс теплокровных животных, родственный другим амниотам, рептилиям и птицам. Но у этого класса есть существенные отличия. Их мозг включает в себя неокортекс, которому они обязаны прекрасными вычислительными способностями. У них есть шерсть (да, даже у человека, хотя и меньше, чем у большинства других), и чаще всего они сильнее заботятся о потомстве. Млекопитающими животных нашего класса первым назвал Карл Линней, основатель современной таксономии, в связи с другой отличительной характеристикой: все они кормят своих детенышей молоком из молочных желез. Для палеонтологов самая явная отличительная черта их останков – это зубы. Даже у древнейших млекопитающих в нижних и верхних зубах есть углубления, благодаря которым те входят друг в друга и животные могут поедать новые виды пищи, пережевывая ее лучше, чем большинство рептилий.

Млекопитающим свойственна еще одна мощная эволюционная тенденция – к более сложной обработке информации. В целом это проявляется на протяжении всего фанерозоя, но среди животных особенно, и наиболее ярко среди млекопитающих.

Мы видели, что все живые организмы – информоядные. Они собирают информацию, перерабатывают ее и действуют соответственно ей. У примитивных организмов, включая прокариот, вторая стадия (обработка) присутствует в зачаточном виде, часто она практически сводится к действию выключателя, например: «Здесь слишком жарко, так что вращай жгутиком по часовой стрелке и быстро уходи». Простые рефлексы боли и удовольствия во многом эффективно управляют обработкой информации даже у примитивных многоклеточных.

Но, по мере того как организмы становились крупнее и сложнее, им нужно было все больше информации о том, что их окружает. Естественный отбор дал крупным организмам тягу к большему количеству информации, потому что ее качество оказывалось жизненно важно для их успеха. Вот почему головоломки «щекочут» человеческий мозг не хуже еды и секса[112]. Кроме того, естественный отбор дал крупным организмам больше средств восприятия и больше их типов: для звука, давления, кислотности, света. Он также вызвал расширение репертуара возможных реакций. С увеличением количества и диапазона входящих и исходящих данных стадия обработки стала сложнее, и этой задаче оказалось отведено больше нервных клеток. У животных нервы стали собираться в узлы, ганглии, и мозги, образуя сети переключателей типа транзисторных, где соединяются сотни, миллионы или миллиарды нейронов, способных проводить вычисления параллельно. Это позволило моделировать важные свойства внешнего мира и даже возможное развитие событий в будущем. Ни одно из существ, у которых есть мозг (даже мы с вами), не взаимодействует с окружающей средой напрямую. Напротив, мы все живем в богатой виртуальной реальности, которую строят наши мозги. Они генерируют и постоянно обновляют карты самых важных свойств нашего тела и того, что его окружает, точно так же как современные климатологи моделируют окружающую среду с ее изменениями[113]. Эти карты позволяют нам поддерживать гомеостаз. Они помогают большую часть времени правильно реагировать на бесконечный поток изменений, пронизывающий все вокруг нас.

У обладателей мозга принятие решений происходит на нескольких разных уровнях. Иногда решение требуется быстро, когда нет времени, чтобы тщательно все обдумать. Есть более медленные и громоздкие механизмы, зато они дают больше вариантов. Простые выключатели рецепторов боли управляют существенной долей поведения даже у самых сложных многоклеточных. Коснитесь рукой пламени, и вы ее отдернете прежде, чем успеете об этом подумать. Эмоции, которыми руководит лимбическая система, тоже позволяют быстро принимать решения, чаще всего правильные, создавая предрасположенности и предпочтения, которые формируют многие из этих решений. Чарльз Дарвин понимал, что эмоции – это средство принятия решений, которое развилось в процессе естественного отбора, чтобы помогать организму выжить. Антилопа, которой хочется обниматься со львами, вряд ли передаст свои гены потомству. Самые базовые эмоции, те, что хуже всего поддаются осознанному контролю, кажется, всплывают в нас, как пузырьки. Это страх и гнев, удивление и отвращение, а также, вероятно, чувство радости. Они склоняют нас к определенным реакциям и посылают химические сигналы, которые готовят тело к тому, чтобы бежать или сосредоточиться, напасть или обняться[114]. Эмоции управляют принятием решений у всех животных с крупным мозгом, а некоторые из них, такие как страх, вероятно, есть у всех позвоночных и даже у ряда беспозвоночных, особенно у самых умных, например осьминогов. Эмоции создают предпочтения в области долгосрочных результатов и поведения, и эти предпочтения находятся за пределами человеческих понятий о смысле и этике.

То, что мы часто называем разумом, – это всего лишь один из многих биологических механизмов принятия решений. Он выносит резолюции по важным вопросам, если мозг достаточно большой, если хватает времени и если другие системы зашли в тупик и не могут дать четкого ответа. Нужно ли мне тратить столько энергии на бег, если на самом деле гонится за мной не лев? Исходят ли от моего соперника пустые угрозы, или я должен отреагировать?

Ощущения, эмоции и мышление вместе образуют внутренний субъективный мир, в котором живут все люди и, вероятно, многие другие виды с крупным мозгом. То, что мы называем сознанием, это, по-видимому, состояние резко сфокусированного внимания, к которому, как в суде, взывает мозг, когда нужно принимать новые, сложные и важные решения. Отсюда можно заключить, что в какой-то степени сознание есть у многих организмов, мозг которых достаточно велик, чтобы обеспечить необходимое рабочее пространство для принятия действительно сложных решений[115]. Но в штатном режиме это не нужно.

Добавьте к этим системам принятия решений память, и вы получите основу сложного обучения, способность регистрировать результаты решений, принятых ранее, и использовать эти данные, чтобы усовершенствовать процесс в будущем. Так, рыбы-губанчики чистят зубы рыбам, которые легко могли бы съесть их. Но им приходится выучить, кто из клиентов их не съест и сможет предоставить бесплатное питание в щелях между зубов. Память может хранить результаты сознательных решений и использовать их для быстрой автоматической реакции. Если вы уже научились водить машину, вам не нужно мысленно прокручивать длинную последовательность действий при виде красного света. Тело просто проделывает их. Вы даже не заметите, как нога жмет на тормоз.

Эти сложные системы принятия решений и моделирования формировались на протяжении всего фанерозоя. Особенно ярко они развились у животных, потому что им приходится принимать гораздо больше решений, чем растениям. У большинства беспозвоночных нейронные сети по-прежнему распределены по всему телу, хотя часто скапливаются в определенных узлах, или ганглиях. Некоторые беспозвоночные, например осьминоги, построили из таких сетей мощные системы обработки информации; большинство нейронов осьминога сосредоточено в щупальцах. У позвоночных многие нейроны тоже проходят глубоко в тело, где поддерживают связь с клетками органов чувств и моторными клетками – исполнителями решений. Но когда средств восприятия стало больше, а обработка стала критичной, все больше нейронов начало сосредоточиваться в мозге, где они превратились в специализированных обработчиков информации. Обработка информации оказалась особенно важна для птиц и млекопитающих, которые сложно устроены и расходуют много энергии, хотя эти очень разные типы организмов развили разные подсистемы, чтобы управляться с большими объемами данных[116].

Тем, что обрабатывать информацию становилось все важнее, можно объяснить эволюцию и рост у млекопитающих коры – внешних серых слоев мозга. Кора обеспечивает большое пространство для вычислений и значительно увеличивает вычислительные возможности, поэтому у млекопитающих стало лучше получаться решать задачи в незнакомых ситуациях или когда другие системы принятия решений зашли в тупик. В конце концов у самых мозговитых из них развились системы общей обработки информации и решения задач, которые по сравнению с аналогичными системами у бактерий все равно что интернет по сравнению с деревянными счетами. Эволюция этих мощных систем в итоге должна была привести к информационному взрыву, который произошел благодаря нашему выдающемуся виду.

Прибывает астероид. Счастливый случай для млекопитающих

По-видимому, мозг млекопитающих долгое время уступал силе динозавров. А потом, 65 млн лет назад, в одно мгновение все изменилось.

Мир динозавров исчез всего за несколько часов, когда в Землю врезался астероид диаметром 10–15 километров[117]. Его падение спровоцировало большое вымирание, в ходе которого исчезла примерно половина существующих родов. Геологи называют его «К-Т-вымирание», потому что оно произошло на границе двух периодов – мелового (который часто сокращенно обозначают буквой К от немецкого слова «мел» – Kreide) и третичного, как раньше называлась эра кайнозоя, начавшаяся 65 млн лет назад.

В момент удара астероид двигался со скоростью 30 км/с (около 100 000 км/ч), всего за несколько секунд преодолев земную атмосферу. Мы точно знаем, где он упал, – на месте кратера Чиксулуб на полуострове Юкатан в современной Мексике. Астероид испарился, проткнув земную кору, и оставил за собой кратер шириной почти 200 километров. Расплавленные горные породы поднялись в воздух и образовали пылевые облака, на много месяцев заслонившие Солнце. Испарялся известняк, выпуская в атмосферу фонтаны углекислого газа. На сотни километров вокруг места падения исчезло все живое. Еще на таком же расстоянии за пределами этой зоны в огненных бурях горели леса. В море цунами подняло водяную стену, которая обрушилась на берега Мексиканского залива, убив рыбу и динозавров на сотни километров вокруг. В формации Хелл-Крик в Монтане и Вайоминге можно найти останки рыб, жабры которых в результате падения астероида оказались набиты вулканическим стеклом[118].

На больших расстояниях непосредственное воздействие астероида оказалось не таким сильным. Но за несколько недель изменилась вся биосфера. Сажа блокировала солнечный свет, и началось то, что сегодня можно было бы назвать ядерной зимой. С неба лились дожди азотной кислоты, убивая большинство организмов, которые под них попадали. Поверхность Земли на год или два погрузилась в полную темноту, от чего остановился фотосинтез, связующий все живое с Солнцем. Когда пыль рассеялась и сквозь дымку стал пробиваться свет, Земля быстро нагрелась, потому что теперь в атмосфере было гораздо больше углекислого газа и метана. Через несколько лет после столкновения те из потерпевших, кто выжил, снова смогли фотосинтезировать и дышать, но им пришлось делать это в жарком парниковом мире.

Биосфере должны были понадобиться тысячи лет, чтобы вернуться в более-менее нормальное состояние. За это время, вероятно, половина существовавших ранее родов растений и животных исчезла. Как обычно при подобных кризисах, особенно сильно пострадали крупные виды, потому что им было нужно больше энергии, их самих было меньше и они размножались медленнее, чем более мелкие существа. Исчезли большие динозавры. Но современные птицы – потомки маленьких динозавров, части которых удалось все это пережить. Более мелкие организмы, например млекопитающие, подобные грызунам, справились лучше, и некоторые из них впоследствии стали нашими предками.

Первые свидетельства падения астероида собрал в горах Италии геолог Уолтер Альварес со своей группой. Ученые уже знали, что в конце мелового периода есть рубеж, до и после которого горные породы сильно отличаются друг от друга. Останки планктона под названием фораминиферы в больших количествах встречаются в более старых слоях, относящихся ко времени прямо перед этой датой, но затем исчезают. Было непонятно, сколько времени заняли изменения: десятки тысяч лет или всего лишь год-два. В 1977 году на участке возле Губбио в Италии группа Альвареса нашла огромное количество иридия, датированного самым концом мелового периода. Это было странно, потому что иридий на Земле встречается редко, хотя распространен в астероидах. Альварес и его коллеги также нашли большое его количество во многих других местах Италии, а теперь нам известно по меньшей мере сто таких мест во всем мире. Стало похоже, что иридий должен был принести с собой астероид. Это навело на предположение о катастрофе.

В те времена большинство геологов придерживались идеи, что все геологические изменения происходили постепенно, так что мало кто в это поверил. Ученые хотели прямого доказательства, неопровержимой геологической улики. Она появилась в 1990 году, когда показали, что Чиксулубский кратер как раз имеет нужный размер и возник в нужное время. После этого многие геологи стали соглашаться не только с тем, что динозавров смел с лица земли упавший астероид, но и с тем, что подобные катастрофы могли случиться в истории Земли множество раз. Да, есть свидетельства мощных извержений вулканов на рубеже К-Т, которые могли уже подорвать здоровье биосферы, но сейчас мало сомнений возникает в том, что именно астероид нанес смертельный удар.

После Чиксулуба возник мир, в котором сформировались наши предки-млекопитающие. Это мир кайнозойской эры, последние 65 млн лет истории Земли.

После астероида. Адаптивная радиация млекопитающих

Человек – млекопитающее, и 90 % генов, или около 3 млрд пар оснований ДНК, мы делим с другими млекопитающими, от крыс до енотов. Где-то среди остальных 10 % нашей ДНК находятся гены, которые нас отличают.

Как и все млекопитающие, мы теплокровные, а значит, нам нужно больше энергии, чем рептилиям, чтобы температура тела оставалась высокой и мозг продолжал функционировать. Нам нужен мощный мозг – он должен изобретать массу экологических трюков, чтобы поддерживать эти большие потоки пищи и энергии. Первые подобные млекопитающим создания были не крупнее мыши, но, вероятно, уже вскармливали потомство, как современные млекопитающие, и уже обладали необычно большим мозгом относительно размеров тела. Базовое разделение на сумчатых (их детенышам нужна особая защита и питание, часто в сумке) и плацентарных млекопитающих (детеныши получают питание в утробе через плаценту) произошло не менее 170 млн лет назад.

На протяжении долгих 150 млн лет или около того, пока длились юрский и меловой периоды, большинство видов млекопитающих оставались мелкими и шныряли по залитому лунным светом подлеску[119]. У них было множество форм. Одни были похожи на собак, например репеномам, существо достаточно крупное, чтобы есть мелких динозавров и их детенышей. Другие плавали, вернувшись в океан. Кто-то напоминал летучих мышей, кто-то ел насекомых, кто-то лазал по деревьям. Около 150 млн лет назад мир млекопитающих изменился благодаря эволюции новых типов растений, которые стали конкурировать с хвойными и папоротниками, до тех пор доминировавшими в растительном мире. Это были покрытосеменные растения, у которых есть плоды и цветки – сегодня они преобладают в зарослях и лесах, в парках и садах. Цветковые растения оказались питательной золотой жилой для млекопитающих, поскольку их зубы приспособлены к тому, чтобы пережевывать плоды и семена или многочисленных насекомых, которые сами едят цветковые растения или помогают их опылять.

Возможно, астероид, уничтоживший динозавров, убил и три четверти всех имевшихся видов млекопитающих. Но большинство из них оставались мелкими, так что некоторым удалось прорваться через эволюционный кризис. Когда планета вернулась в относительно нормальное состояние, те, кто выжил после Чиксулубского астероида, оказались в странном новом мире. С уходом динозавров открылись новые возможности. В результате новой эволюционной радиации выросло разнообразие млекопитающих, как сегодня бывает с предприятиями малого бизнеса, когда какая-нибудь большая корпорация в одну ночь объявляет себя банкротом. Многие их виды стали крупнее. Через полмиллиона лет уже существовали травоядные млекопитающие размером с корову и такие же хищники. Были здесь и приматы (от которых произошли мы), представители отряда млекопитающих, живущих на деревьях и питающихся фруктами. Хотя первые из них существовали уже при динозаврах, расцвета они достигли, лишь когда те ушли со сцены.

Прежде чем млекопитающие захватили Землю, пришлось пережить еще один кризис. Это был палеоцен-эоценовый термический максимум (для любителей сокращений, PETM[120]) – ударное парниковое потепление, короткое и резкое, на границе палеоценовой и эоценовой эпох около 56 млн лет назад. Оно было достаточно опасным, чтобы привести к вымиранию множества видов. Сегодня PETM интересен тем, что это последний период стремительного парникового потепления в истории Земли, так что он может помочь разобраться в нынешних климатических изменениях. Параллели заставляют содрогнуться. Во времена PETM в атмосферу было выпущено примерно столько же углекислого газа, сколько сегодня выбрасывается при сжигании горючих ископаемых, и 56 млн лет назад это привело к повышению среднемировой температуры на 5–9 °C[121].

Чем было вызвано это внезапное потепление? Около 56–58 млн лет назад необычно активными были вулканы, и за счет вулканического углекислого газа выросло его содержание в атмосфере. Но затем очень быстро произошло что-то еще, в течение, возможно, всего 10 000 лет, примерно за то время, которое в истории человечества прошло с возникновения сельского хозяйства. К концу этого периода многие виды растений, животных и морских обитателей исчезли. Самое правдоподобное предположение сегодня состоит в том, что полярные океаны нагрелись достаточно, чтобы метановые клатраты (шарики замороженного метана, похожие на лед, но воспламеняющиеся, если поднести спичку) внезапно растаяли и выпустили большое количество метана, еще более мощного парникового газа, чем углекислый. При этом потепление могло произойти очень быстро. Если все было так, сегодня нам нужно крайне внимательно относиться к клатратам метана в современных полярных океанах.

После климатического скачка, продлившегося, вероятно, 200 000 лет, началось долгое, медленное снижение мировой температуры до более холодной, причем несколько раз случались краткие повороты вспять. Количество углекислого газа снова стало падать, а кислорода – расти. Разница в температуре между экваториальной и полярными зонами увеличилась, и по Арктике и Антарктике расползлись льды, запирая в ледниках воду, поэтому снизился уровень океана.

Отчасти похолодание вызвали изменения в цикле обращения Земли по орбите и в наклоне ее оси. Такие изменения называются циклами Миланковича в честь ученого, который первым их описал. Когда они произошли, с Солнца на Землю стало поступать немного другое количество энергии. Возможно, подействовали и тектонические процессы, когда расширился Атлантический океан и раскололся на отдельные современные материки большой южный континент Гондвана. Антарктика установилась на Южном полюсе, предоставив платформу для формирования огромных ледяных покровов, а северные континенты плавали по полярному океану, заслоняя область Северного полюса от теплых экваториальных течений. Тем временем в результате столкновения Индийской плиты с Азией поднялись Гималаи, что ускорило выветривание, причем углерод стал быстрее перемещаться из воздуха в море и в земную кору.

Возможно, живые организмы тоже способствовали охлаждению биосферы. В последние 30 млн лет с падением количества углекислого газа сформировались новые типы растений, в том числе травы, покрывающие современные саванны и пригородные лужайки. Травы использовали новую форму фотосинтеза – С_4-фотосинтез, который более эффективен, чем C_3-фотосинтез деревьев и кустарников, и потому откачивает из атмосферы больше углерода[122].

Какими бы ни были причины, похолодание, которое началось около 50 млн лет назад, продолжается и сегодня. Около 2,6 млн лет назад, в начале плейстоценовой эпохи, мир вступил в текущую фазу регулярных ледниковых периодов. Таким холодным он не был 250 млн лет, с тех пор как в конце пермского периода разделилась Пангея. 50 млн лет назад в зябком мире беспорядочных климатических изменений, пережившем динозавров и PETM, появились наши предки-приматы.

Часть III

Мы

7

Человек: шестой порог

Единый язык присоединяет членов сообщества к информационной сети cовместного пользования с огромными объединенными возможностями[123].

Стивен Пинкер, «Язык как инстинкт»

Все человечество в целом обладает некой общностью, которую историки могли бы надеяться постичь так же глубоко, как им удается постичь то, что объединяет группы меньшего размера.

Уильям Макнилл, «Мифстория» (Mythistory)

Появление человека в нашей истории происхождения мира – большое событие. Мы пришли всего несколько тысяч лет назад и уже начинаем перестраивать биосферу. В прошлом случалось, что ее изменяли целые группы организмов, например цианобактерии, но никакой другой отдельный вид не имел такой силы. Мы делаем еще кое-что совершенно новое. Поскольку люди способны обмениваться индивидуальными картами окружающей их действительности, мы составили подробное коллективное представление о пространстве и времени, на котором основаны все наши истории происхождения. Это достижение, принадлежащее, по-видимому, одному лишь нашему виду, означает, что сегодня крошечная частичка Вселенной понемногу начала разбираться в собственном устройстве.

Наш рассказ об истории человечества едва затронет то, о чем обычно говорят историки, – войны и правителей, государства и империи или развитие всевозможных традиций в искусстве, религии и философии. Вместо этого мы продолжим обсуждать основные темы современной истории происхождения мира. Увидим, как появились новые формы сложных сущностей, на этот раз созданные видом, который нашел собственный способ использовать информацию, чтобы осваивать все большие и большие потоки энергии. Мы будем наблюдать, как сперва в пределах локальных сообществ, а в конце концов по всему миру люди стали перестраивать биосферу: сначала медленно, затем быстрее, пока к сегодняшнему дню не превратились в вид, который меняет облик планеты. Как мы распорядимся своей силой в будущем, пока неясно. Но уже понятно, что человечество, а на самом деле и вся биосфера, стоит перед лицом глубоких и, скорее всего, бурных перемен[124].

Как мы к этому пришли? Современная история происхождения мира должна помочь нам сориентироваться, потому что она позволяет поместить историю человечества в гораздо более широкий контекст истории планеты Земля и Вселенной в целом. Глядя с вершины горы, можно увидеть, в чем наша уникальность.

Эволюция приматов в охлаждающемся мире

Люди удивительно разные в культурном плане, и отчасти в этом наша сила. Генетика же у нас гораздо более однородная, чем у ближайших из ныне живущих родственников человека – шимпанзе, гориллы и орангутана. Мы попросту слишком недавно появились, чтобы развилось большое разнообразие. К тому же мы крайне общительны и очень любим путешествовать, так что наши гены вполне свободно переходили от группы к группе.

Мы относимся к отряду млекопитающих под названием «приматы», в который входят лемуры, обезьяны и человекообразные обезьяны. С родственниками-приматами у нас много общего. Первые из них почти наверняка жили на деревьях, а детеныши человека (и я сам не был исключением) лазают по деревьям с удовольствием, и очень неплохо. Для этого необходимы руки или ноги с пальцами, которые могли бы хватать. Если вы собираетесь прыгать с ветки на ветку, неплохо бы обзавестись объемным зрением, чтобы оценивать расстояния. Для этого требуются два глаза на передней части лица, чтобы линии взгляда у них пересекались (не пытайтесь перескочить с ветки на ветку, закрыв один глаз). Поэтому у всех приматов руки и ноги могут хватать, а лица плоские и глаза на них спереди.

Приматы исключительно мозговиты. Размер их мозга относительно размеров тела необычно велик, а его внешний слой, неокортекс, огромен. У большинства млекопитающих кора составляет от 10 до 40 % мозга. У приматов этот показатель более 50 %, а у человека целых 80 %[125]. У нас исключительно много кортикальных[126] нейронов – около 15 млрд, в два с лишним раза больше, чем у шимпанзе (у которых их около 6 млрд)[127]. У китов и слонов, которые в списке обладателей самого большого количества кортикальных нейронов идут сразу за человеком, их около 10 млрд, но относительно размеров тела их мозг меньше, чем у шимпанзе. Благодаря большому мозгу приматы – настоящие мастера в получении, хранении и использовании информации об окружающем мире.

Почему у приматов такой крупный мозг? Казалось бы, это понятно: разве не очевидно, что мозг – это хорошо? На самом деле необязательно, ведь он съедает много энергии – порой в 20 раз больше, чем то же количество мышечной ткани. У человека этот орган потребляет 16 % доступной энергии, притом что составляет лишь 2 % от массы тела. Вот почему, выбирая между силой и умом, эволюция обычно склонялась в пользу мускулов. По той же причине видов с большим мозгом так мало. Некоторые животные относятся к этому органу пренебрежительно, как к расходному материалу, излишеству. Существует вид морских улиток, у детенышей которых есть миниатюрный мозг. Он помогает им путешествовать по морям в поисках насеста, где можно будет питаться, фильтруя воду. Но, найдя себе место, улитка теряет потребность в таком дорогом в обхождении приборе, поэтому… съедает свой мозг (злые языки говорят, что тут есть что-то общее с университетским преподавателем, дослужившимся до бессрочного контракта[128]).

Тем не менее, похоже, мозг приматов себя окупает. Он нужен, чтобы управлять их ловкими руками и ногами и чтобы виды с высокоразвитым зрением могли обрабатывать изображения (что это там, через три дерева, не спелая ли слива?), – у мозга, прямо как у компьютера, на это уходит вся мощность. Что еще важнее, приматы общительны, потому что, живя скученно, они обеспечивают себе защиту и поддержку. На открытой просматриваемой территории, такой как пастбища и леса, что раскинулись в остывающем после PETM мире, оказалось лучше жить большими группами. Чтобы успешно сосуществовать с другими членами своего вида, нужно быть в курсе постоянно изменяющихся отношений в семье, между друзьями и врагами. Кто вырвался вперед, а кто отстал? Кто друг, а кто нет? Кто должен мне, а кому задолжал я? Сложность этих вычислительных задач с ростом группы увеличивается по экспоненте. Если вас всего четверо, вы, наверно, справитесь. А если 50 или 100, расчеты становятся гораздо сложнее.

Чтобы жить в группе, нужно также понимать, что происходит в мозге других ее членов. Возможно, способность интуитивно улавливать мысли и чувства окружающих была важным шагом к развитию сознания – высокой степени осознанности в отношении того, что происходит в нашем собственном уме[129]. Внимательное наблюдение за обществами приматов показывает, что, если в ходе общения вы ошибаетесь в социальных расчетах, вероятнее всего, вы будете хуже питаться, вас будут меньше защищать, чаще бить и ваши шансы быть здоровым и иметь здоровых детей снизятся[130]. Таким образом, способность к общению, сотрудничество и мыслительные способности, по-видимому, в истории приматов развивались вместе. На самом деле, похоже, у приматов действительно существует грубая корреляция между численностью группы и размером мозга. Очевидно, многие их популяции были готовы заплатить энтропии еще один налог, налог на мозг, чтобы та позволила им жить более крупными группами.

Вероятно, первые приматы возникли до исчезновения динозавров, но самые древние сохранившиеся их останки относятся ко времени спустя несколько миллионов лет после приземления Чиксулубского астероида. Мы принадлежим к группе крупных бесхвостых обезьян, которых называют человекообразными. Они появились около 30 млн лет назад, а 20 млн лет назад процветали в Африке и Евразии, увеличивая свое разнообразие. В число гоминид сегодня входят орангутаны, гориллы и шимпанзе, а также человек[131]. Их предки развивались в мире, где после PETM падал уровень углекислого газа и формировался более холодный, менее предсказуемый климат. Нестабильность климата вдавила педаль газа на трассе эволюции, вынудив множество разных видов быстро и интенсивно приспосабливаться. Примерно 10 млн лет назад во многих местах обитания человекообразных обезьян стало суше и холоднее, и их популяция, вероятно, оказалась довольно жестко прорежена, когда их родные леса превратились в пастбища. Нашими предками стали те, кто выжил в результате этого вынужденного эволюционного рывка.

До 70-х годов XX века большинство палеонтологов, опираясь на ископаемые останки, были убеждены, что человек отделился от других крупных обезьян не меньше 20 млн лет назад. Но в 1968 году два генетика, Винсент Сарич и Алан Уилсон, показали, что можно оценить время, когда разделились два вида, сравнивая ДНК их современных представителей. Это возможно, потому что длинные участки ДНК, особенно те ее части, которые не кодируют гены, меняются случайным образом и с весьма постоянной скоростью. Генетическое сравнение на основе этих открытий показало, что общий предок человека, шимпанзе и гориллы существовал до отметки примерно 8 млн лет назад, когда предки современных горилл решили пойти своей дорогой. У человека и шимпанзе общий предок был около 6 или 7 млн лет назад. Иными словами, где-то в Африке около 6–7 млн лет назад жило существо, от которого произошли и люди, и шимпанзе. Пока что у нас нет его останков, но, согласно данным генетики, оно действительно существовало.

У современных шимпанзе и человека 96 % генома по-прежнему общие. Но, учитывая, что в каждом из геномов около 3 млрд пар оснований, примерно 35 млн букв генетического текста, или пар оснований, у них отличаются. Здесь и таятся подсказки, которые могут объяснить, почему у человека и шимпанзе оказалась такая разная история, особенно в последние тысячелетия. Почему от наших ближайших родственников остались лишь скудные популяции в несколько сотен тысяч, тогда как людей сейчас больше 7 млрд и мы господствуем в биосфере?

Ранняя история гоминин. Когда появился первый человек?

Все виды, которые после эволюционного разделения между человеком и шимпанзе оказались на одной стороне с человеком, называются гоминины. За последние 50 лет палеонтологи нашли ископаемые останки (иногда это всего лишь фаланга пальца или несколько зубов), наверное, 30 или более видов гоминин. Я говорю «наверное», потому что ответ на вопрос, отдельный ли перед вами вид, зависит от того, с кем из палеонтологов вы говорите. Одни любят разделять, для них существует множество разных видов. Другие предпочитают объединять, для них видов меньше, но внутри каждого из них большое разнообразие. Сегодня мы – единственный выживший вид гоминин. Это необычно, потому что всего 20 или 30 тысяч лет назад в саваннах Африки и Евразии их было несколько. То, что, когда мы, люди, стали захватывать все больше земли и ресурсов, другие виды гоминин исчезли, показывает, насколько мы опасны.

В последние 50 лет в распоряжении палеонтологов появилась масса новых исследовательских игрушек – инструментов и хитростей, которые помогли им выяснить массу подробностей об истории гоминин. Особенно много информации можно извлечь из останков зубов. Это хорошо, потому что часто ничего больше найти не удается. Так же как ваш стоматолог может определить, ели ли вы попкорн, шоколад и мороженое, хороший «зубной» палеонтолог может сказать, ели ли наши предки мясо или растения. Форма зуба говорит о том, использовался ли он, чтобы прорезать или чтобы перетирать пищу для своего хозяина, а это очень информативно. Для орехов нужны перетирающие зубы, такие как моляры, а для мяса – режущие, такие как клыки.

Химические сигналы из костей и зубов тоже многое сообщают о диете и образе жизни. Так, растения, которые владеют С_4-фотосинтезом, например травы и осока, в меньшем количестве поглощают более распространенный изотоп углерода, углерод-12, и в большем – углерод-13, который чуть тяжелее. Анализ показывает, что в зубах африканского австралопитека, которым около 2,5 млн лет, содержание углерода-13 выше, чем ожидалось, а поскольку австралопитеки точно не питались травой (ее не ест никто из человекообразных обезьян), можно предположить, что они употребляли мясо животных, которые, в свою очередь, ели траву. Мясная диета означает, что они либо питались падалью, либо охотились и, вероятно, пользовались каменными орудиями.

Химический анализ изотопов стронция в костях может даже показать размер территории, по которой перемещались особи[132]. Исследование костей в группе ранних гоминин под названием «австралопитеки» показало, что самки перемещались больше, чем самцы, а значит, скорее женщины присоединялись к группам мужчин, чем наоборот. Иными словами, их общества были патрилокальными, как и у современных шимпанзе, а это многое говорит об общественном строе их мира. Все это мощные инструменты для сыщика-антрополога. Но к сожалению, они часто дают больше вопросов, чем ответов, и напоминают нам, как сложна на самом деле история эволюции человека.

Палеонтологическая летопись гоминин теперь гораздо богаче, чем была когда-то. В 1900 году у антропологов были ископаемые останки всего двух типов древнего человека: неандертальца, первого из которых нашли в Германии в 1848 году, и человека прямоходящего, чьи останки на острове Ява в 1891 году обнаружил нидерландский палеоантрополог Эжен Дюбуа. Эти находки заставили предположить, что люди могли бы появиться в Европе или Азии. Но в 1924 году Рэймонд Дарт, профессор анатомии австралийского происхождения, живший в Южной Африке, обнаружил первые останки африканских гоминин, что стало важной находкой. Это был череп, оказавшийся среди других останков и принадлежавший детенышу вида, который теперь известен как африканские австралопитеки (Australopithecus africanus) и относится к австралопитекам – большой группе видов, возникшей около 5 млн лет назад. После этого открытия в Африке стали обнаруживать все больше и больше останков гоминин, и большинство палеоантропологов теперь считают, что наш вид появился где-то там. С 30-х годов XX века Луис и Мэри Лики стали находить останки и артефакты[133] гоминин в Восточно-Африканской рифтовой долине[134], где магма, поднимаясь из мантии, начала разделять тектоническую плиту, на которой лежит бóльшая часть Африки. Когда-нибудь здесь появится новое море. А пока трещины в Африканской тектонической плите позволяют археологам заглянуть в далекое прошлое нашего вида.

В 1974 году Дональд Джохансон обнаружил в Эфиопии 40 % скелета, принадлежащего представителю другого вида австралопитеков – афарскому австралопитеку (Australopithecus afarensis). Скелет назвали Люси и датировали его возраст примерно 3,2 млн лет. Находили также останки австралопитеков, возраст которых составляет почти 4 млн лет. С тех пор в других частях Африки обнаруживали и более ранние виды гоминин, которым 4, 5 (ардипитек, или Ardipithecus) и даже 6 млн лет (оррорин, или Orrorin tugenensis), а может быть, и 7 (чадский сахелантроп, или Sahelanthropus tchadensis), что довольно близко к гипотетической дате, когда жил последний общий предок всех гоминин.

Останков самых ранних гоминин у нас так мало, что одна новая находка может полностью изменить всю картину. Нельзя даже точно сказать, что самые старые останки действительно принадлежат гомининам, и не всегда понятно, принадлежат ли они какому-то определенному виду или нет. Следует ли относить человека умелого и человека прямоходящего с их очень разными размерами мозга к разным родам или считать первого поздним австралопитеком? Наши представления о начале истории гоминин остаются обрывочными, но некоторые ее части понемногу проясняются.

По-видимому, даже самые первые виды гоминин хотя бы часть времени ходили на двух ногах. Этим они сильно отличаются от шимпанзе и горилл, которые перемещаются на четвереньках. Насколько регулярно представители вида двигались на двух ногах, можно сказать по костям. Прямоходящие перестают использовать большой палец ноги, чтобы хватать, поэтому он оказывается расположен ближе к другим пальцам, а позвоночник входит в череп снизу, а не сзади (встаньте на четвереньки, и вы поймете почему). Чтобы ходить на двух ногах, потребовалось перестроить спину, бедра и даже черепную коробку. Прямохождение также способствовало сужению бедер, поэтому вынашивать детей стало труднее и опаснее, а это может означать, что многие гоминины, как и современные люди, рожали детенышей, еще неспособных выжить самостоятельно. В таком случае их младенцам нужно было больше родительской заботы, что способствовало развитию навыков общения и заставило отцов-гоминин активнее участвовать в выращивании детей. У прямохождения было много косвенных следствий, но мы еще не совсем уверены, почему именно гоминины стали прямоходящими. Возможно, это позволило нашим предкам дальше перемещаться шагом или бегóм по травянистым саваннам, которые распространились в остывающем мире за последние 30 млн лет. Благодаря этому у человека также освободились руки, и он смог сосредоточиться на ручной работе, включая в итоге изготовление орудий.

Нет никаких признаков того, что мозг первых гоминин был выдающихся для приматов размеров. Он был значительно меньше нашего и гораздо ближе к мозгу шимпанзе, объем которого – примерно 300–450 см^3. Для сравнения средний объем нашего мозга составляет около 1350 см^3. Более значим не абсолютный размер, а другой показатель, хотя его сложнее вычислить, – степень отклонения размера мозга от ожидания размера для заданной массы тела у определенной группы организмов. Это коэффициент энцефализации (EQ). У шимпанзе EQ примерно равен 2 (в сравнении с другими млекопитающими), а у современного человека он чрезвычайно высок и составляет около 5,8. EQ австралопитеков колеблется от 2,4 до 3,1[135]. Исключительно крупный мозг не был первой отличительной чертой гоминин. А прямохождение было.

Самые древние останки, которые в настоящее время относят к нашему роду, Homo, принадлежат виду под названием «человек умелый», проживавшему в Африке начиная примерно с 2,5 до 1,5 млн лет назад. Первое материальное свидетельство об этом виде, состоявшее всего лишь из челюсти и нескольких костей кисти, в 1960 году нашла Мэри Лики со своим сыном Джонатаном в ущелье Олдувай в Восточно-Африканской рифтовой долине. Найденные рядом каменные орудия дали Лики основание классифицировать новый вид как форму рода людей, что на языке палеонтологов значило: «Я думаю, это действительно люди, потому что они делали инструменты».

Но были ли это мы? Здесь ли началась история человечества? Сегодня большинство исследователей скептически относятся к идее отдельного рода – люди, который включал бы нас и человека умелого. В конце концов, мозг последнего был лишь немного больше мозга австралопитеков, составляющего от 500 до 700 см^3 при коэффициенте энцефализации чуть больше 3. А изготовление каменных орудий у него практически сводилось к тому, чтобы расколоть камень и использовать обломки. Учитывая, что каменные орудия, вероятно, создавали и некоторые австралопитеки и что шимпанзе тоже могут изготовить инструмент (хотя и не из камня), по-видимому, человек умелый был достаточно близок к австралопитекам, чтобы отнести его к этой группе. Использование орудий не делает их частью человечества, ведь это свойственно и другим существам.

Позднейшая история гоминин. Последние два миллиона лет

С начала плейстоценовой эпохи (2 млн лет назад) встречаются виды гоминин более крупного размера, их мозг становится больше, каменные орудия сложнее, а условия, которые они осваивают, – разнообразнее. Скорее всего, они не случайно возникли в те времена, когда климат становился более холодным и сухим. Данные виды обычно классифицируют как человека прямоходящего и человека работающего, но здесь я буду называть всю эту группу «человек прямоходящий».

У человека прямоходящего поразительно большой мозг, ведь мы видели, какой это дорогостоящий эволюционный механизм. В самом деле, относительно веса тела размер мозга у гоминин увеличивался быстрее, чем у какой бы то ни было группы видов в истории эволюции[136]. Возможно, этому способствовала их склонность к общению. Структура человеческого мозга явно свидетельствует о необходимости рассчитывать социальное взаимодействие, на это у нас отведено великое множество нейронных путей. Возможно, при большем количестве нейронов особь могла рассчитывать на большее количество друзей, еды, лучшее здоровье и повышенные шансы на размножение. Определенно увеличение мозга позволило гомининам жить бóльшими группами и сообществами[137]. В основном приматы, включая шимпанзе и павианов, жили вместе, в группах менее 50 особей, и, грубо говоря, чем меньше был мозг, тем меньше группа. Но с ростом этого органа за последние 2 млн лет увеличилась и численность их сообществ. Вероятно, человек прямоходящий был первым видом приматов, группы которого объединяли более 50 особей.

Первые останки человека прямоходящего нашел на острове Ява в 1891 году Эжен Дюбуа. Он искал в Индонезии, потому что подозревал, что люди произошли не от африканских шимпанзе (на это ставил Дарвин), а от азиатских орангутанов. В этом он ошибся. Но останки, которые он нашел, принадлежали особи с объемом мозга почти 900 см^3, что гораздо ближе к среднему объему мозга современного человека (около 1350 см^3). EQ этой особи составлял от 3 до 4. То, что останки были найдены на Яве, также говорило о приспособлениях и умениях человека прямоходящего, которые позволили ему мигрировать из Африки через бóльшую часть южной Евразии. Но этому не стоит так уж сильно удивляться. Многие другие виды, например львы, тигры, слоны и даже наши близкие родственники орангутаны, перемещались подобным образом, потому что по условиям южная Евразия часто довольно похожа на Африку. Новейшие данные действительно заставляют предположить, что виды, близкие к человеку умелому, могли дойти до самой Индонезии и стать предками карликовых гоминин, которых называют человек флоресский (Homo floresiensis), или хоббит, и которые жили на острове Флорес еще 60 000 лет назад[138].

Человек прямоходящий был выше человека умелого, иногда ростом с современных людей. Он также делал более сложные каменные орудия. Эти красивые, искусно выполненные каменные инструменты называют ашельскими рубилами. Возможно, развитие орудий позволило человеку прямоходящему получать больше мяса, а это важнейшая энергетически богатая пища, которая служила топливом для его растущего мозга. Не исключено, что он также научился управлять огнем, контролировать и использовать его и таким образом сумел освоить огромный новый источник энергии. Приматолог Ричард Рэнгем считал, что человек прямоходящий готовил на огне мясо и другую пищу (иными словами, проводил ее предварительное переваривание и удалял из нее токсины). Благодаря этому он мог употреблять больше видов питания, потому что многие из них без температурной обработки не перевариваются или ядовиты. Возможно, это также позволяло быстрее пережевывать и переваривать еду.

Не исключено, что использование огня вызвало и другие важные последствия. Например, приготовление пищи сняло часть нагрузки по перевариванию с кишечника, тот уменьшился (в пользу чего действительно есть ископаемые свидетельства), и освободилась дополнительная энергия метаболизма, необходимая для работы более крупного мозга. Это интересная гипотеза, но на данный момент она остается недоказанной, потому что надежные свидетельства систематического разведения огня относятся ко времени 800 000 лет назад, а широко распространилось оно не ранее 400 000 лет назад[139]. Нам также известно, что каменные приспособления человека прямоходящего на протяжении миллиона лет менялись мало, так что ему, похоже, недоставало технических и творческих наклонностей, свойственных нашему виду.

В последний миллион лет эволюция гоминин ускорилась. Около 600 000 лет назад в палеонтологической летописи появляется новый вид, мозгом и телом все больше похожий на современного человека. По-видимому, и это неудивительно, его представители также жили более крупными группами, объединяющими по 150 особей, что, скорее всего, составляло максимум для наших предков-гоминин[140].

Ученые ведут споры о том, сколько разных видов гоминин существовало полмиллиона лет назад. Мы знаем, что их было много. Но важнее общая тенденция: теперь гоминины появляются в Европе ледникового периода и Северной Азии, в условиях, совсем не похожих на африканскую саванну. Эти условия требуют новых умений и технологий, так что неудивительно, что орудия стали сложнее, разнообразнее и более узкоспециализированными, чем у человека прямоходящего. Гоминины начали насаживать каменные наконечники на деревянное древко. В Шёнингене, на территории Германии, археологи нашли деревянные копья, которым 400 000 лет, – тонкой и очень аккуратной работы. Некоторые антропологи даже отмечают признаки художественной и ритуальной деятельности. Среди находок Эжена Дюбуа были декорированные раковины моллюсков, возраст которых датирован 500 000 лет, и они подозрительно напоминают простые формы искусства.

И все же… все же революции еще не произошло. По-настоящему впечатляющие изменения начались лишь около 200 000–300 000 лет назад, после появления нашего вида, человека разумного.

Чем мы отличаемся? Переход шестого порога

Представьте себе, что группа инопланетных ученых летает по орбите вокруг Земли в поисках разумных существ и наблюдает местные формы жизни в рамках долгосрочного исследовательского проекта длиной в несколько миллионов лет. 200 000 лет назад они не заметили бы в наших предках ничего необычного. В Африке и некоторых частях Европы и Азии они могли бы обратить внимание на ряд видов крупных прямоходящих приматов, включая тех, что мы называем неандертальцами (Homo neanderthalensis) и человеком гейдельбергским (Homo heidelbergensis). Они даже могли бы видеть особей, которых современный земной палеонтолог назвал бы человеком разумным, потому что самому старому черепу из тех, что обычно относят к нашему виду, почти 200 000 лет. Его нашли в долине Омо в Эфиопии, в Восточно-Африканской рифтовой долине (в июне 2017 года датировали человеческие останки из Марокко, которым около 300 000 лет, но кем нам приходился тот, от кого они остались, точно пока не установлено). Однако мало что отличало этих первых людей от множества других видов приматов и млекопитающих крупных и средних размеров. Они жили небольшими разбросанными кочевыми сообществами, общая популяция которых составляла не более нескольких сотен тысяч особей. Как и все крупные животные, они добывали необходимую пищу и источники энергии охотой или собирательством в ближайших окрестностях.

Сегодня, через 200 000–300 000 лет (с точки зрения палеонтологии это ничтожно короткое время), наши инопланетяне, летающие по орбите в поисках разумной жизни, увидели бы в поведении этого особого вида достаточно изменений, чтобы их ученые заулыбались и начали потирать руки. Они смотрели бы, как люди распространяются по миру. Затем, с конца последнего ледникового периода, 10 000 лет назад, они стали бы замечать, что численность людей быстро растет. Они также увидели бы, как человек меняет окружающую среду, чтобы приспособить ее под себя, сжигая леса, меняя русла рек, вспахивая землю и сооружая села и города. За последние 200 лет численность людей переросла 7 млрд и наш вид стал преобразовывать океаны, землю и воздух. По континентам зазмеились проложенные людьми дороги, каналы и рельсы, соединяя между собой тысячи городов с миллионным населением. Огромные суда ходят по океанам, самолеты по воздуху перевозят между материками грузы и людей. Всего 100 лет назад по ночам на Земле стали зажигаться светящиеся ниточки дорог и пятнами сиять города. Приборы инопланетян также показали бы, что в океанах растет кислотность, атмосфера нагревается, коралловые рифы умирают, а полярные льды тают. Биологическое разнообразие сокращается так быстро, что некоторые инопланетные биологи задумались бы, не начинается ли тут очередное массовое вымирание.

С точки зрения палеонтологии такие быстрые изменения подобны взрыву. Неожиданно для самих себя мы стали видом, преобразующим планету. Если мы будем достаточно глупы, у нас даже хватит сил, чтобы за считаные часы уничтожить бóльшую часть биосферы, запустив несколько из 1800 ядерных ракет, которые сегодня остаются в повышенной боевой готовности. За все 4 млрд лет истории жизни на Земле ни у одного вида не было такой мощи.

Очевидно, был преодолен новый порог. Наши ученые-инопланетяне, конечно, спрашивали бы себя: «В чем секрет этого странного вида?»

Над этим же вопросом долго и тяжело бились историки, антропологи, философы и представители многих других направлений. Некоторые считают, что он слишком сложный, многоплановый и предвзятый, чтобы можно было ответить на него с научной позиции. Но любопытно, что, если рассматривать историю человечества в более широком контексте развития биосферы и Вселенной, отличительные черты нашего вида проступят более отчетливо. Сегодня во многих областях ученые, по-видимому, приходят к одному и тому же ответу на вопрос о том, что делает нас уникальными.

Если вы видите такие внезапные резкие изменения, поищите мелкие сдвиги, которые привели к большим последствиям. Теория сложных систем и смежная с ней теория хаоса изобилуют подобными случаями. Это часто называют эффектом бабочки. Метафора принадлежит метеорологу Эдварду Лоренцу, который отметил, что в метеорологических системах сила маленького события (такого, как взмах крыльев бабочки) может приумножиться в цикле положительной обратной связи и вызвать каскад изменений, которые приведут к торнадо на расстоянии тысяч километров. Какие же маленькие изменения заставили разразиться торнадо человеческой истории?

У человека богатый арсенал свойств, от ловких рук до крупного мозга и предрасположенности к общению. Но наше радикальное отличие – это то, что мы работаем над информацией об окружающем мире сообща. Мы не просто собираем информацию, как другие виды. Похоже, мы ее культивируем и приручаем, как фермер культивирует злаки. Мы генерируем ее все больше и больше, обмениваемся ею и используем ее, чтобы осваивать все более мощные потоки энергии и ресурсов. Благодаря новой информации копья, луки и стрелы человека стали лучше, и охотиться на крупных животных стало менее опасно. Появились более совершенные лодки, которые позволяли добираться до новых рыболовных мест и новых земель, а благодаря накопленным познаниям в ботанике люди научились вываривать яд из потенциально съедобных растений, например маниока. В современном мире новая информация лежит в основе технологий, благодаря которым мы освоили энергию ископаемого топлива и построили электронные сети, объединяющие нас в единую всемирную систему.

Управление информацией на таком уровне не может быть достижением отдельных индивидов. Для этого был необходим обмен, требовалось от поколения к поколению накапливать открытия. В конце концов в результате этого обмена из отдельных общин сформировалось то, что русский геолог Владимир Вернадский назвал ноосферой, – единое глобальное пространство мысли, культуры, общих понятий и идей. «Известен, – пишет Майкл Томаселло, – лишь один биологический механизм, который мог вызвать подобные изменения в поведении и познании за столь короткое время… это механизм социальной или культурной трансмиссии, и он действует на много порядков быстрее эволюции организмов». Томаселло называет данный процесс «кумулятивной[141] культурной эволюцией», и единственный вид, которому это свойственно, – наш[142].

Маленькое изменение, благодаря которому люди оказались способны обмениваться информацией и накапливать ее в таких количествах, имело лингвистический характер. Язык есть у многих видов. Птицы и павианы умеют предупреждать других членов своей группы о приближении хищников. Но языки животных позволяют делиться лишь самыми простыми идеями, почти всегда связанными с чем-то непосредственно присутствующим в пространстве, примерно как в пантомиме (представьте себе, что вы пытаетесь с помощью пантомимы преподавать биохимию или виноделие). Некоторые исследователи пытались научить говорить шимпанзе, и те действительно способны усвоить 100–200 слов и оперировать ими. Они даже могут соединять их в пары, образуя новые структуры. Но у них маленький словарный запас, и они не пользуются синтаксисом и грамматикой – правилами, с помощью которых мы получаем огромное разнообразие значений из небольшого количества словесных символов. По языковым способностям они, по-видимому, никогда не превосходили двух- или трехлетнего ребенка, а этого недостаточно, чтобы создать мир, который мы видим сегодня.

Вот тут бабочка и взмахнула крылышками. Человеческий язык преодолел неприметный лингвистический порог, после чего стали возможны совершенно новые типы коммуникации. В первую очередь он позволяет нам обмениваться информацией об абстрактных сущностях или вещах и возможностях, которые не присутствуют непосредственно и порой даже существуют лишь в нашем воображении. И это у нас получается быстро и эффективно. За небольшим исключением медоносных пчел, с помощью танца сообщающих друг другу, где найти нектар, нам неизвестны животные, которые могли бы передавать точную информацию о том, что не находится прямо перед ними. Никто из них не умеет обмениваться историями из будущего или прошлого, не может предупредить о стае львов в десятке километров к северу или рассказать что-то о богах и демонах. Не исключено, что они способны думать о таких вещах, но говорить о них не умеют. Возможно, поэтому так сложно найти у других видов, даже у наших ближайших родственников, человекообразных обезьян, какие-либо признаки обучаемости[143].

Развитие языка позволило человеку передавать информацию с такой точностью и ясностью, что знание стало накапливаться из поколения в поколение. Языки животных для этого слишком ограниченны и недостаточно точны. Если у какого-то более древнего вида все же была бы такая способность, он наверняка оставил бы следы, в том числе в виде расширения своей территории и роста воздействия на окружающую среду. На самом деле мы находили бы об этом такие же свидетельства, какие находим об истории человечества. Человеческий язык имеет достаточно большую силу, чтобы действовать в культуре как храповик, фиксируя идеи одного поколения и сохраняя их для следующего, которое, в свою очередь, может к ним что-то добавить[144]. Я называю этот механизм коллективным обучением. Это новый двигатель изменений, по силе не уступающий естественному отбору, но действующий значительно быстрее, позволяя обмениваться информацией мгновенно.

Как и почему у нашего вида язык развился настолько, чтобы запустить этот мощный двигатель изменений, остается неясным. Может быть, как утверждал американский нейроантрополог Терренс Дикон, дело было в новой способности сжимать большое количество информации, вкладывая ее в символы (обманчиво простые слова, несущие огромную информационную нагрузку, например, само слово «символ»)? Или в том, что в человеческом мозге развились новые сети, отвечающие за грамматику, благодаря которым мы умеем соединять слова по строгим правилам, чтобы передавать великое множество разнообразных значений, как предполагает лингвист Ноам Хомский? Эта идея очень соблазнительна, потому что, как сказал другой лингвист Стивен Пинкер, по-настоящему сложная задача – это «создать код, с помощью которого запутанный клубок понятий можно было бы преобразовать в линейную цепочку слов», причем настолько хорошо, чтобы слушающий мог быстро восстановить из нее этот клубок[145]. Или человеческий язык появился, потому что увеличилась кора головного мозга, и пространство для мыслительного процесса стало достаточно большим, чтобы вмещать сложные мысли и строить из них синтаксически сложные предложения или чтобы особь оказалась способна запомнить значения тысячи слов?[146] Или формы языка усовершенствовались из-за тяги к общению и готовности к сотрудничеству, которые особенно развиты у нашего вида?[147] А может быть, все эти факторы вместе оказали синергический эффект?

Как бы то ни было, по-видимому, наш вид первым пересек лингвистический порог, после преодоления которого информация может накапливаться в сообществах и от поколения к поколению. Благодаря коллективному обучению вскрылась золотая жила, изобилующая данными о растениях и животных, о почвах, огне, химикатах, о литературе, искусстве, религии и о других человеческих существах. Какое-то количество информации в каждом поколении терялось, но в целом ее запасы у человечества накапливались, и это растущее богатство знаний определяло ход нашей истории, обеспечивая людям все большие потоки энергии и все большую власть над окружающим миром. Вот как этот механизм описывает пионер исследований памяти, нобелевский лауреат Эрик Кандель:

Хотя размеры и строение человеческого мозга не изменились с тех пор, как в Африке… впервые появился вид Homo sapiens, способность к обучению отдельных людей и их историческая память за века выросли благодаря взаимному обучению, то есть передаче культуры. Культурная эволюция – небиологический способ адаптации – идет параллельно с биологической эволюцией, обеспечивая передачу знаний о прошлом и адаптивных форм поведения из поколения в поколение. Все человеческие достижения с древнейших времен до наших дней представляют собой результат взаимной передачи воспоминаний, накопленных за века[148][149].

Великий историк Уильям Макнилл построил вокруг этой же идеи свой классический труд по всемирной истории «Восхождение Запада»: «В первую очередь исторически значимые социальные изменения происходят благодаря взаимодействию с чужестранцами, у которых есть новые, доселе неизвестные умения»[150].

Жизнь в палеолите

Итак, история человечества началась с коллективного обучения. Но когда же началось оно само?

Даже наши ученые-инопланетяне вряд ли заметили бы первые проблески коллективного обучения, летая вокруг Земли 200 000 лет назад. В какой-то форме оно уже могло быть представлено в сообществах человека прямоходящего, но тогда еще не вызвало революционных последствий. Первые признаки более стремительных технологических изменений начинают появляться в африканских археологических памятниках не менее 300 000 лет назад в виде все более изысканных каменных орудий, часто снабженных ручкой[151]. Такую изобретательность демонстрирует не только человек разумный, но и неандертальцы, и вид гоминин под названием «человек гейдельбергский». Возможно, все эти виды освоили усовершенствованные формы языка, которые подвели их к самой черте шестого порога.

Особенно важны первые свидетельства ритуальной, символической или художественной деятельности, потому что она предполагает способность мыслить символами или рассказывать истории о воображаемых существах и может говорить о появлении языка в его современной форме.

Вероятно, за порогом коллективного обучения было место лишь для кого-то одного. Существует эволюционный механизм под названием «конкурентное исключение», в силу которого два вида не могут делить одну и ту же нишу. В конце концов один из них вытеснит соперника, если сумеет воспользоваться своим положением чуть-чуть эффективнее. Так что можно представить себе, что у эволюционного порога, за которым лежит коллективное обучение, собралось несколько видов, но затем один из них прорвался через порог и стал использовать окружающую среду настолько эффективно, что численность его приумножилась и стала расти достаточно быстро, чтобы закрыть вход соперникам[152]. Возможно, это объясняет, почему наши ближайшие родственники-гоминины, например неандертальцы, исчезли, а ближайшие ныне живущие родственники, шимпанзе и гориллы, находятся на грани вымирания.

Признаки технологических и культурных изменений до рубежа в 100 000 лет назад туманны и с трудом поддаются интерпретации. Наши сородичи стали распространяться по Африке не менее 200 000 лет назад, что может говорить о прогрессе в коллективном обучении[153]. Но в мире мелких разрозненных сообществ, которые в основном были немногим больше расширенной семьи, изменения шли медленно, неравномерно, и легко происходил откат. Целая группа могла внезапно вымереть вместе с технологиями, историями и традициями, которые она создавала много веков. Самая крупная подобная катастрофа произошла около 70 000 лет назад. Генетические данные говорят о том, что численность людей неожиданно упала всего до нескольких десятков тысяч человек – количества, которого хватило бы лишь на то, чтобы заполнить спортивный стадион средних размеров. Наш вид оказался на грани вымирания. Возможно, катастрофу вызвало мощное извержение вулкана на горе Тоба в Индонезии, в результате которого в атмосферу поднялись облака сажи, на месяцы или годы остановив фотосинтез и подвергнув опасности многие виды крупных животных. Но затем численность людей опять стала расти; они распространились шире, и машина коллективного обучения вновь с ревом ринулась в мир живого.

Что касается последних 100 000 лет, иногда удается заглянуть в прошлое, получить представление о том, как жили наши предки, и увидеть более явные признаки коллективного обучения. Как и все крупные животные, они собирали в окрестностях ресурсы и охотились на дичь. Но между животными и первыми людьми было существенное отличие. Другие виды охотились или добывали пищу с помощью ряда знаний и умений, которые из поколения в поколение оставались практически неизменными. Люди же делали это, все лучше разбираясь в окружающей среде, потому что обменивались информацией о растениях, животных, временах года и местности и накапливали ее. Коллективное обучение привело к тому, что человеческие сообщества от поколения к поколению становились все более искусны и успешны в охоте и собирательстве.

Иногда в результате раскопок можно получить очень хорошее представление о жизни наших предков. В пещере Бломбос в Южной Африке, на побережье Индийского океана, археолог Кристофер Хеншилвуд и его коллеги нашли стоянки, возраст которых составляет от 90 000 до 60 000 лет. Жители этой пещеры ели моллюсков, рыбу и морских животных, а также сухопутных млекопитающих и рептилий. Они готовили пищу в очагах, за которыми хорошо присматривали[154]. Они создавали изящные каменные клинки и костяные наконечники с деревянными ручками, присоединяя их, скорее всего, специально изготовленным клеем. А еще они были художниками. Археологи нашли куски охры с процарапанными геометрическими знаками, и весь мир признает, что они напоминают символы или даже письмо. Эти люди также делали пигменты разных цветов и бусины из скорлупы страусовых яиц. Велик соблазн трактовать данные находки как признак того, что общины Бломбоса ценили коллективное обучение, а также сохранение и передачу информации, и точно можно утверждать, что здесь хранили и рассказывали истории, в которых заключались знания общины.

Бросается в глаза сходство с современными общинами охотников-собирателей. Если оно нас не обманывает, можно представить себе большое количество групп, подобных группам из пещеры Бломбос, где за много поколений сложилось великое множество разнообразных приемов собирательства и охоты. Мы можем вообразить, как эти группы мигрируют по знакомым им территориям, связанные семейными узами, общим языком и традициями. Несомненно, они также пели и танцевали, рассказывали истории происхождения мира, и почти наверняка у них было то, что мы, современные люди, могли бы назвать религиями.

На стоянке на озере Мунго в Австралии признаки религии очень убедительны. Кремация и захоронения, проведенные около 40 000 лет назад, а также другие человеческие останки, везде встречающиеся в этих окрестностях, говорят о богатых ритуальных традициях. Другие находки здесь напоминают нам, что общины палеолита, как и современные общества, переживали глубокие потрясения, часто вызванные непредсказуемыми изменениями климата в последнюю ледниковую эру. С того момента, как, вероятно, 50 000 лет назад люди впервые появились в озерном районе Уилландра, регулярно случались периоды засушливости. Около 40 000 лет назад стало еще суше, и озерная система начала сокращаться.

Через 20 000 лет, в самую холодную фазу ледникового периода, человеческие общины жили в тундровых условиях в степях современной Украины. На таких стоянках, как в Межириче, люди ставили огромные палатки-шатры, натягивая шкуры на каркас из костей мамонта, и обогревали их изнутри очагами. Они охотились на мамонтов и других крупных животных и хранили мясо в прохладных ямах, чтобы подкрепляться им долгими морозными зимами. Они убивали пушных зверей и с помощью своеобразных игл с украшенными головками, вырезанными из кости, шили теплую одежду. В самые холодные периоды в Межириче могло вместе проживать до 30 человек. Поблизости есть похожие стоянки. Это говорит о том, что соседствующие группы регулярно общались между собой, образуя своеобразные сети, по которым передавали информацию о новых технологиях, изменениях климата, перемещениях животных и других ресурсах, а также истории. Люди тоже перемещались между соседними группами.

То, что осталось от общин палеолита, складывается в обрывочную картину, как на размытой фотографии. Но на каждом таком снимке запечатлен целый культурный мир с историями, легендами, героями и злодеями, научными и географическими знаниями, а также традициями и ритуалами, которые помогали сохранять и передавать древние умения. Накопление идей, традиций и информации – вот что позволило нашим предкам в палеолите найти энергию и ресурсы, необходимые, чтобы выживать, процветать и все дальше и дальше продвигаться, мигрируя по суровому ледниковому миру.

Из ледяных кернов можно получить данные, которые позволяют с большой точностью проследить за изменениями температуры на протяжении сотен тысяч лет. Плейстоценовая эпоха, которая шла 2 млн лет начиная с появления человека прямоходящего, включает в себя множество ледниковых периодов. Обычно они длились около 100 000 лет или больше, перемежаясь более краткими теплыми межледниковьями. Время, в которое мы живем, – это теплый межледниковый период, который идет уже 10 000 лет, с начала голоцена. Предыдущий такой период случился около 100 000 лет назад и, возможно, длился 20 000 лет или больше. Когда он окончился, мировой климат постепенно стал холоднее и суше, хотя неоднократно временно менялся в обратную сторону, и были локальные отклонения. Самая холодная часть последней ледниковой эры началась 22 000 лет назад и окончилась 18 000 лет назад.

По мере охлаждения климата места, которые были населены в течение сотен или тысяч лет, пришлось покинуть. Стоянки в Северной Европе, занятые около 40 000 лет назад, были оставлены на много тысячелетий. Даже в более теплом климате на крайнем севере Австралии людям едва удалось выжить[155]. Река Лоун-Хилл в северо-западной части штата Квинсленд прорезала ущелья в толстых слоях известняка, обеспечив жителям этих мест питание рыбой и водоплавающими животными рек и окружающих возвышенностей. Но в самые холодные времена люди полностью покидали обледенелые высокогорья и оседали в защищенных ущельях.

Колонизация биосферы. Человек мигрирует по всему миру

По мере того как накапливались технологические и экологические знания, многие общины переместились в новые места, гонимые или влекомые климатическими изменениями, конфликтами с соседями или, может быть, перенаселением. За тысячи лет мелких передвижений наш вид в конце концов километр за километром проник на все континенты, кроме Антарктики. Сегодня за этой миграцией можно проследить по шлейфу из археологических останков, встречающихся на всей планете, а также сравнивая гены различных современных популяций[156].

100 000 лет назад, во время последнего межледниковья, почти все люди жили в Африке, хотя небольшое их количество ушло на Ближний Восток. Возможно, в таких местах, как пещеры Схул и Кафзех в современном Израиле, они встретились с неандертальцами и в конце концов скрестились с ними (нам это известно, потому что сегодня у большинства людей, живущих за пределами Африки, есть гены неандертальцев). Затем, когда климат стал более холодным, наши предки, по-видимому, оставили Ближний Восток неандертальцам, тела которых были лучше приспособлены к холоду. Люди вернулись сюда лишь около 60 000 лет назад. Однако, возможно, некоторые из них ушли в Центральную и Южную Азию. Одна из причин, по которой можно это предполагать, состоит в том, что люди добрались до Сахула (континент ледникового периода, в который входили Австралия, Папуа – Новая Гвинея и Тасмания) 50 000–60 000 лет назад. Мигрантам, покинувшим Африку 60 000 лет назад, пришлось бы чрезвычайно быстро двигаться, чтобы попасть туда, так что более вероятно, что первые австралийцы пришли из общин, давно уже устоявшихся в Азии[157]. Заселение Австралии было важнейшим событием в истории человечества. Мы не знаем, что двигало первыми поселенцами – возможно, демографическое давление или конфликты с другими общинами в южных частях теперешней Индонезии. Но нам известно, что для такого путешествия нужно быть умелыми мореходами и быстро приспособиться к совершенно новому растительному и животному миру. Ни один другой вид не пересекал океан (собаки динго прибыли сюда в последние тысячелетия, почти наверняка с помощью человека).

Первые случаи миграции в Сибирь и Северную Европу, вероятно, были мимолетными попытками разведки во время коротких потеплений. Но такие стоянки, как Межирич, говорят о том, что 20 000 лет назад наши предки могли вынести крайне холодные условия. Возможно, уже 40 000 лет назад кто-то из них остался в Сибири на постоянное жительство. Через 20 000 лет, в самую холодную фазу последнего ледникового периода, часть сибиряков ушла на восток через Берингию, сухопутный мост, где можно было пройти, потому что полярные ледники удерживали много воды и уровень океана был ниже, чем теперь. Из Берингии люди распространились по Америке, пройдя через Аляску либо путешествуя на мелких лодках вдоль северо-западного побережья Северной Америки. Отсюда часть из них мигрировала в Южную Америку, возможно за 2000–3000 лет добравшись до Тьерры-дель-Фуэго. В настоящее время первое надежное свидетельство присутствия человека в Северной Америке датировано временем в 15 000 лет назад.

Вероятно, в палеолите нововведения и демографическое давление обычно приводили к миграции. Небольшой поток эмигрантов позволял любой человеческой общине оставаться примерно одного и того же размера, пока наш вид расселялся по всему миру, а это означало, что в общинах могли сохраняться многие традиционные социальные правила. Именно поэтому у нас нет свидетельств о крупных палеолитических поселениях, хотя есть масса данных о том, что количество общин, как и численность людей, в целом росло. Английский антрополог Робин Данбар утверждал, что максимальная группа, в которой может нормально ориентироваться наш мозг, это 150 человек, так что возможно, что общины естественным путем разделялись, как только переходили эту черту. Данбар доказывал, что и сегодня сеть близких знакомств, в которой мы функционируем, для большинства составляет до 150 человек, даже если у нас есть поверхностные отношения со многими другими людьми. Современные сообщества огромны, но только благодаря созданию особых новых социальных структур, которые позволяют сохранять их целостность.

Как бы то ни было, большинство общин в палеолите оставались достаточно мелкими, чтобы в основе их организации лежали понятия семьи или родства, как и у многих современных охотников-собирателей. Поэтому их следует считать скорее семействами, чем обществами. И если можно хоть в какой-то степени опираться на знания о современных охотниках-собирателях, скорее всего, наши предки из палеолита широко понимали слово «семья»: она не ограничивалась миром людей, включала в себя другие виды и даже элементы рельефа, например горы и реки. Сообщества палеолита были экологически и культурно встроены в окружающую среду, что трудно понять современным городским жителям.

Усложнение в палеолите

Общины палеолита, хотя и маленькие, со свойственной всему человечеству ловкостью накапливали новые идеи, открытия и знания, так что даже если мы не можем подробно проследить их историю, нам известно, что они демонстрировали ту же гибкость в плане культуры и технологий, что и более поздние человеческие сообщества, пусть и в меньших масштабах.

Как и современные охотники-собиратели, наши предки в палеолите совершенно точно были близко знакомы с повадками и образом жизни животных и насекомых, на которых они охотились, а также растений, которые употребляли в пищу и использовали для одежды и технических приспособлений. На больших территориях общины, должно быть, соединялись в сети более свободными связями, которые объединяли людей, истории, ритуалы и информацию. Данные археологии и антропологии позволяют заключить, что семейные группы бóльшую часть времени жили отдельно друг от друга, но периодически встречались и вместе проводили палеолитический аналог Олимпийских игр в местах, где было достаточно пищи, чтобы некоторое время могли питаться сотни людей. Так, в район реки Сноуи-Ривер в Юго-Восточной Австралии приходило множество групп, когда выводились мотыльки Богонга, служившие пищей людям во время сборищ, которые теперь называют корробори[158]. На таких встречах делились историями, обменивались ритуалами и дарами, с помощью танцев и церемоний поддерживали узы солидарности, а из группы в группу переходили брачные партнеры (или отдельные недовольные чем-то члены групп). На юге Франции 15 000 лет назад проходили похожие собрания, когда человеческие сообщества следовали за стадами лошадей, оленей и крупного рогатого скота и охотились на них, регулярно участвуя в ритуалах, от которых осталась прекрасная наскальная живопись. Изображения и скульптуры, созданные в таких местах, как пещеры Ласко и Ла-Мадлен в департаменте Дордонь, и даже более древние образцы резьбы по камню, которые можно найти во многих частях Австралии, современному зрителю кажутся не менее прекрасными и сложными, чем любое другое произведение искусства, когда-либо созданное человеком. Они позволяют заглянуть в богатый интеллектуальный и духовный мир наших предков из палеолита.

С усложнением методов охоты и собирательства наши предки стали по-новому формировать окружающее их пространство. В некоторых местах своего обитания они влияли на состав видов. Первые люди в Австралии встретили множество крупных животных, или мегафауну. Некоторые из них были размером с носорогов, слонов и жирафов Южной Африки, той единственной части света, где мегафауна в основным сохранилась до сегодняшнего дня. В Австралии были гигантские кенгуру и вомбаты, а также огромные бескрылые птицы, например михирунг (Genyornis newtoni). Затем, весьма внезапно, бóльшая часть австралийской мегафауны исчезла, и в конце концов то же произошло в Сибири и в Америке.

Возможно, это произошло, потому что поменялся климат. Но животные пережили предыдущие ледниковые периоды, поэтому трудно избавиться от мысли, что их подтолкнул в пропасть человек с его все более сложными методами охоты. В пользу этого объяснения говорит хронология. В Австралии, Сибири и Северной Америке мегафауна исчезла вскоре после прихода людей. Возможно, как и птица додо на Маврикии, эти крупные животные недостаточно боялись наших предков, в отличие от африканской мегафауны, которая развивалась одновременно с людьми и знала, насколько мы можем быть опасны. В любом случае мегафауна, как и все крупные животные (включая динозавров), особенно уязвима для внезапных изменений. В ней и сегодня есть множество примеров вымирания, например исчезновение больших новозеландских птиц моа в течение нескольких веков после прихода людей. В Сибири и Америке сохранились даже непосредственные признаки мест забоя животных, поэтому мы знаем, что человек охотился на крупных зверей, например на мамонта.

С исчезновением мегафауны изменился пейзаж. Крупные травоядные употребляют в пищу много растений. Уничтожение этих животных привело к частым возгораниям, потому что остатки растений больше никто не подъедал. В Австралии около 40 000 лет назад во многих местах участились пожары. Возможно, многие из них были вызваны ударами молний. Но мы знаем, что в палеолите здесь, как и в других частях мира, люди систематически использовали огонь, чтобы обогащать почву. Этот прием археологи называют «земледелием с горящей головней», поскольку австралийские аборигены в прошлом носили головни и поджигали ими землю. Систематическое использование огня не только для приготовления пищи и самозащиты, но и для перестройки окружающей среды – это один из первых признаков того, как рос вес нашего вида в экологии. Если уметь безопасно обращаться с огнем, регулярное выжигание земли дает массу преимуществ. Выжгите участок луга, затем вернитесь через день-два, и первое, что вы увидите, – это жаркóе из растений и животных. Подождите несколько недель, и вы обнаружите новую поросль, потому что огонь удобрил землю пеплом и ускорил разложение останков растений и животных. Травы и другие растения пустят побеги и быстрее дадут урожай. А новая зелень обычно привлекает травоядных и мелких рептилий, что делает охоту проще и продуктивнее. Проще говоря, «земледелие с горящей головней» повышает производительность земли.

Похожие методы в конце палеолита практиковали во многих частях света. Хотя их нельзя назвать земледелием в строгом смысле, все же это способ увеличить производство пригодных к использованию растений и животных на определенном участке земли. Иными словами, это можно считать формой интенсификации. «Земледелие с горящей головней» – предтеча той пищевой, ресурсной и энергетической золотой жилы, которая вскроется благодаря земледелию.

Древнейшая эра истории человечества

Люди долгое время передавали информацию, идеи, открытия, а также шутки, сплетни и истории из поколения в поколение и от общины к общине, и постепенно, область за областью, накапливался массив информации, которую мне хочется назвать научной. Наука палеолита содержала знания о пригодных к использованию ресурсах, которые можно получить путем охоты или собирательства, будь то для еды, изготовления одежды или лечения; информацию о методах навигации, охоты или выкапывания корнеплодов; знания по астрономии, а также о социальном взаимодействии: как обращаться к старшим или незнакомцам, как говорить с ними и как отмечать важные переходные моменты в жизни человека. Ценность этих знаний была в том, что они требовались для выживания, так что накапливать и передавать их было очень серьезным делом. Данные просеивались через множество умов, проверялись на авторитетность, точность и полезность и в конце концов встраивались в истории происхождения мира, которые легли в основу образования. Этот медленный рост доступной информации и власть, которую она дала нашему виду над миром природы и проходящими через биосферу потоками энергии, оказались главным двигателем изменений в истории человечества. С распространением людей распространялось и знание. Хотя оно все еще было дискретным, можно вообразить, как от общины к общине впервые в истории планеты медленно строилась новая сфера общего знания – ноосфера.

В течение палеолита с увеличением численности людей ноосфера распространилась по Африке, Евразии, Австралии и Океании, а затем проникла в Америку. Пока человеческие сообщества расселялись по Африке, их популяция могла вырасти до нескольких десятков или даже сотен тысяч, хотя, конечно, случались локальные флуктуации численности. И, как мы видели, количество людей упало всего до нескольких десятков тысяч каких-то 70 000 лет назад. По оценкам итальянского демографа Массимо Ливи Баччи, 30 000 лет назад людей могло быть 500 000, а к началу голоцена, всего 10 000 лет назад, их было, возможно, 5–6 млн[159].

Одни только эти последние значения подразумевают, что популяция людей выросла примерно в 12 раз за последние 20 000 лет палеолита (или в среднем росла на четверть миллиона в тысячу лет). Разумно предположить, что каждый отдельный человек употреблял не меньше энергии, чем раньше, и тогда общее количество ее потребления людьми тоже выросло примерно в 12 раз. Коллективное обучение более чем за 100 000 лет значительно укрепило власть человека над потоками энергии и ресурсов в самых разных частях света.

В основном эти расширяющиеся энергетические потоки обеспечивали рост населения. Нельзя сказать, что много энергии шло на локальное усложнение; как мы видели, человеческие сообщества оставались небольшими и замкнутыми. Но на уровне вида, несомненно, распространение человека по миру означало рост сложности, потому что к отметке в 10 000 лет назад люди использовали значительно более разнообразный арсенал технологий и информации, чем какой-либо другой вид на Земле, и задействовали его на значительной части территории планеты.

Нет никаких признаков того, что большее потребление энергии означало изобилие. Возможно, некоторые охотники-собиратели жили вполне неплохо. В самом деле, антрополог Маршалл Салинс утверждал, что в отдельных местах члены общин палеолита могли наслаждаться разнообразной диетой, обладали хорошим здоровьем и располагали большим количеством свободного времени, которое, вероятно, использовалось для рассказывания историй, сна или отдыха и танцевальных марафонов, служивших, по-видимому, для сплочения многих маленьких сообществ[160]. Но значительной разницы в обеспеченности быть не могло, ведь охотникам-собирателям незачем было накапливать продукцию, потому что почти все необходимое можно было достать где-то рядом. Кроме того, если вам часто приходится перемещаться, вас интересуют лишь самые ценные и пригодные к переноске вещи.

За самой холодной частью последнего ледникового периода, закончившейся чуть больше 20 000 лет назад, последовало несколько тысячелетий неравномерного потепления, пока около 12 000 лет назад не установилась более теплая и стабильная мировая температура, которая преобладала в истории человечества на протяжении голоцена. К концу последнего ледникового периода наши ученые-инопланетяне уже очень заинтересовались бы странностями, которые происходили на Земле. С потеплением климата человек стал вести себя еще более необычно. Благодаря земледелию люди довольно неожиданно (по меркам палеонтологии) получили доступ к значительно более мощным потокам энергии. Эти потоки подготовили почву для квантового скачка, в результате которого человеческие общества стали гораздо сложнее, разнообразнее и крупнее.

8

Земледелие: седьмой порог

Когда Адам пахал, а Ева пряла, кто был дворянином? Все созданы равными от природы, к рабству же и повинностям несправедливо принудили нас злые люди. Ибо если бы у Бога с самого начала были невольники, Он назначил бы, кому быть крепостным, а кому вольным.

Из проповеди, которую Джон Болл прочел во время восстания английских крестьян

Наши предки вели образ жизни охотников-собирателей как минимум первые 200 000 лет своей истории. Благодаря мелким, но постоянным нововведениям они добывали пищу все более успешно и во все более разнообразных условиях, пока 10 000 лет назад, в конце последнего ледникового периода, не оказалось, что люди населяют практически весь мир. В последние 10 000 лет образ жизни человека преобразился благодаря цепочке новых технологий, вместе образующих то, что мы называем земледелием или сельским хозяйством.

Земледелие принесло колоссальные изменения, в чем-то подобно фотосинтезу и многоклеточности. Оно пустило историю человечества по новому, более динамичному пути, потому что с его помощью нашим предкам удалось освоить более крупные потоки ресурсов и энергии, которые позволили им делать что-то новое и создавать формы материального богатства. Как во времена золотой лихорадки, энергетическая жила, вскрывшись, вызвала сумасшедшие перемены. В конечном итоге она перестроила отношения между человеком и биосферой, потому что с ростом земледельческих обществ они стали вмещать гораздо более крупные популяции и у них образовалось значительно больше подвижных элементов, чем в обществах охотников-собирателей. В результате роста количества энергии, ресурсов и населения, а также взаимодействия между общинами запустились циклы положительной обратной связи, которые придали изменениям дополнительное ускорение. По всем этим причинам мы считаем сельское хозяйство седьмым порогом усложнения.

Потенциал для трансформационных нововведений присутствовал с тех пор, как возникло коллективное обучение, но теперь началась его реализация, и к этому привели три основных условия Златовласки: новые технологии (и в результате коллективного обучения – все более широкие знания об окружающей среде), рост демографического давления и потепление климата в эпоху голоцена.

Что такое земледелие?

Когда человеческие сообщества освоились со сбором данных об окружающей среде и управлением этой информацией, стали расти их знания и умения в собирательстве и охоте, а также влияние на окружающую растительность, животных и рельеф. «Земледелие с горящей головней» привело к преобразованию огромных площадей, потому что так человек смог получать больше полезных для себя растений и животных. Когда капитан Кук со своей командой в 1770 году шел по морю на север вдоль восточного побережья Австралии, он не видел дикой природы. Глазам моряков предстали струйки дыма вдали, там, где австралийцы жгли землю, и местность, затронутая человеческой деятельностью не меньше, чем загородные сады их родной Англии. Австралийской мегафауны уже давно не было. Огнелюбивые эвкалипты, к этому времени преобладавшие в местных пейзажах, росли здесь благодаря тысячам лет огневого земледелия.

Земледельцы, как и охотники-собиратели, использовали информацию, которая накапливалась тысячи лет. Но они использовали ее по-новому, так что человек стал обрабатывать окружающую среду на совершенно ином уровне.

Принцип, который лежит в основе земледелия, – сама простота. С помощью знаний об окружающей среде земледельцы приумножали количество тех растений и животных, которые представлялись им наиболее полезными, и снижали число тех, которые использовать не могли. Они пололи и поливали землю, чтобы способствовать росту нужных им растений, например пшеницы и риса, и помещали в загоны животных, которых считали ценными, таких как овцы и козы, но при этом удаляли сорняки и отгоняли или убивали тех животных, что им не нравились, например змей и крыс. Эта деятельность вызвала изменения на огромных участках местности, а растения и животные реагировали на новые условия тем, чем всегда отвечают на перемены в окружающей среде – генетически приспосабливались, эволюционировали. Поэтому, когда земледельцы изменили условия их обитания, стали появляться новые сорта растений и породы животных. Лучше всего чувствовали себя те виды, которые были угодны человеку, потому что люди заботились о них особенно тщательно. Появились более питательные растения, такие как окультуренная пшеница и рис, а также более полезные животные, например прирученные собаки, лошади, коровы и овцы. Домашние животные помогали охотникам, перевозили на себе людей и продукты, давали шерсть и молоко. Забивая их, можно было получить мясо, шкуры, кость и жилы.

Земледельцы обнаружили, что перестраивать среду – это тяжелая работа. Но за то, что они рубили, пахали, пололи, осушали и огораживали, окрестные почвы, реки и леса давали им гораздо больше энергии и ресурсов, потому что ценные для них виды пышно разрослись. Это позволило первым земледельцам получать больше фотосинтетической энергии, текущей сквозь биосферу. Конечно, это не значит, что общий ее поток должен был увеличиться. Возможно, он даже снизился, потому что люди удаляли высокопроизводительные растения, например деревья. Но для земледельца главным было то, что теперь он мог получить бóльшую долю оставшегося.

Земледелие дало человеку не просто пищу, древесину и волокна. Оно дало опосредованный доступ к новым потокам энергии. Например, люди не едят траву, но ею питаются лошади и быки, и таким образом земледельцы, выпасая этих животных, а затем используя их как ездовых или тягловых или забивая и поедая их, подключаются к мощному потоку энергии фотосинтеза, который идет через пастбища. Это многое меняет. Человек способен выдать мощность до 75 ватт, а лошадь или бык порой – в 10 раз больше. Всю эту дополнительную энергию можно использовать, чтобы вспахивать землю глубже, чем позволяет ручной плуг, или перевозить товары или людей. Кроме того, земледельцы были в состоянии увеличить производство не только съедобных растений и животных, а, например, льна и хлопка, из которых можно делать ткани, а также сажать деревья и строить из древесины дома, фермы, хлева и изгороди или жечь ее, чтобы готовить пищу и обогревать жилища.

Проще говоря, суть земледелия заключалась в том, что некоторое количество энергии и ресурсов захватил отдельный, очень изобретательный вид, которому становилось доступно все больше информации о способах эксплуатации окружающей среды. Магия коллективного обучения помогла человеку увеличить свою долю протекающих через биосферу энергии и ресурсов, направляя все большую часть этих потоков туда, где их могли использовать люди, точно так же как в конце концов они стали отводить потоки крупных рек на свои поля и в свои города.

С точки зрения биологии земледелие – это форма симбиоза, тесные взаимовыгодные отношения между отдельными видами. Охотники-собиратели знали и использовали сотни разных видов растений, зверей и насекомых, но земледельцы сосредоточились на небольшом количестве избранных, с которыми установили исключительно тесную связь. Интенсивные отношения симбиоза часто вызывают изменения в поведении и генетике обоих видов. Современные медовые муравьи «приручают» тлей. Они их защищают, снабжают едой и помогают размножаться. Тли к настоящему моменту настолько изменились, что не могут выжить сами по себе. Они платят за еду и защиту тем, что в ответ на ласковое поглаживание дают муравьям мед. Для нас более знакома и важна связь между растениями и пчелами. Пчелы получают нектар, а цветы успешнее размножаются, потому что насекомые переносят пыльцу с цветка на цветок. Если уничтожить слишком много пчел, под угрозой окажется урожай зерна, от которого зависит пропитание миллиардов людей.

Избранные виды, в которые земледельцы вложили столько заботы и труда (одомашненные и окультуренные), мало что приобрели в плане качества жизни. Но с точки зрения демографии – довольно много. Их численность взлетела, а количество диких животных (в которых земледельцы заинтересованы не были) резко упало. В 2000 году общая биомасса всех диких сухопутных млекопитающих составляла примерно 1/24 долю биомассы домашних[161].

Симбиоз влияет на все участвующие в нем виды в процессе коэволюции. Сравните современный початок кукурузы с ее невзрачным диким предком, теосинте. Или дикого барана-муфлона с его современным одомашненным родственником. Домашнее животное смотрится так, будто оно создано специально для человека. Оно послушно (злые языки могут сказать, что оно глупее своих свободных братьев), дает больше шерсти, чем ему нужно, вкус его мяса нравится людям, и оно не может выжить без защиты человека. В демографическом плане эта эволюционная стратегия оказалась неожиданно успешна. Сегодня домашних овец больше миллиарда, тогда как популяций муфлона осталось всего несколько.

Человек тоже изменился, но иначе. Он приспосабливался к новым условиям скорее культурно, чем генетически. Конечно, земледелие повлияло и на его генетику. Например, если ваши предки когда-то пасли скот и употребляли коровье или кобылье молоко, скорее всего, вы будете усваивать его и во взрослом возрасте, потому что у вас по-прежнему вырабатывается лактаза, фермент, который помогает переваривать лактозу (молочный сахар). Охотники-собиратели питались грудным молоком примерно до четырех лет и, вырастая, в выработке лактазы больше не нуждались. Но там, где молоко коров и лошадей стало важным источником пищи, люди продолжили вырабатывать этот фермент и во взрослом возрасте – произошла генетическая мутация.

Однако в основном человек приспосабливался к земледельческому симбиозу не путем генетических изменений, а через новые способы поведения: в процессе коллективного обучения накапливались технические, социальные и культурные нововведения. Люди придумали новые способы обрабатывать землю, извлекать ресурсы из лесов и рек. При этом им также пришлось научиться по-новому вместе жить и работать. Культурные изменения происходят гораздо быстрее генетических, вот почему в результате земледелия образ жизни человека преобразился всего за несколько поколений.

История и география раннего земледелия

У человека ушло от 100 000 до 200 000 лет, чтобы приспособить технологию охоты и собирательства к всевозможным условиям в разных местах на планете Земля. Земледелие распространилось по миру меньше чем за 10 000 лет, по мере того как люди приспосабливали его методы к разным видам, почвам и климату. Сегодня за этим процессом можно проследить, как за распространением болезни из нескольких отдельных очагов инфекции.

Это происходило не равномерно и не постепенно. Земледелие быстро распространялось в одних местах, медленно в других, а где-то почти полностью отсутствовало, и данные различия оказали огромное воздействие на географию человеческой истории. К тому моменту, как люди стали возделывать землю, они рассеялись так широко, что события в одной части мира едва ли влияли на другие. Крупные изменения происходили в рамках отдельных общин, и информация о них сперва передавалась по местным каналам. Идеи постепенно распространялись на большие расстояния, но некоторые самые существенные препятствия на пути людей, идей и технологий, и на пути земледелия в том числе, удалось преодолеть лишь 500 лет назад. Уровень моря после окончания последнего ледникового периода повысился и разорвал связь между Евразией и Америкой; вряд ли имело место какое-либо сообщение между Евразией и Австралией или с архипелагами в западной части Тихого океана, часть из которых была заселена уже 30 000 лет назад. По сути, теперь люди жили на нескольких отдельных мировых островах или в отдельных мировых зонах. История человечества в этих зонах разворачивалась почти так же, как если бы их жители пребывали на разных планетах.

Самой большой и старой мировой зоной была Афроевразия. Человек возник именно здесь, а благодаря сухопутному мосту между Африкой и Евразией идеи, люди и товары могли партиями перемещаться на большие расстояния. Следующей по старшинству была Австралия, где первые поселенцы появились около 60 000 лет назад. Во время последнего ледникового периода австралийская мировая зона соединилась с Папуа – Новой Гвинеей и Тасманией, а вот связь с Евразией была здесь очень тонкой. Третью по размеру мировую зону, находящуюся в Америке, заселили не позднее чем 15 000 лет назад, но она оказалась почти полностью отрезана от Евразии, когда к концу последнего ледникового периода затопило Берингов пролив. В последние тысячелетия в Тихом океане возникла четвертая зона. Западные острова, например Соломоновы, возможно, были заселены уже 40 000 лет назад, но те, что находятся дальше к востоку и югу (в том числе Новая Зеландия, Гавайи и остров Пасхи), стали обитаемыми в результате любопытной серии миграций по морю, которые начались всего 3500 лет назад.

Благодаря разделению мира на такие зоны образовались условия для восхитительного естественного эксперимента, потому что, оглядываясь назад, можно увидеть, как история человечества разворачивалась в каждом отдельном случае[162]. В истории всех мировых зон есть важные общие черты. Коллективное обучение везде привело к созданию новых технологий, новых социальных отношений и культурных традиций. Но это происходило с разной скоростью, а значит, по-разному развивалось земледелие, и в каждом регионе формировался свой исторический путь. Эти отличия сыграли большую роль, когда в XVI веке восстановилась связь между мировыми зонами.

Первым земледелие появилось в афроевразийской зоне, здесь же оно впоследствии быстрее всего распространилось и имело самое большое влияние. Оно также довольно рано возникло в Папуа – Новой Гвинее. В конце концов развилось оно и в Америке. В других местах, хотя многие общины и пробовали заниматься определенными формами земледелия, оно не вызвало таких масштабных преобразований.

14 000 лет назад охотники-собиратели уже проникли во все мировые зоны, а некоторые из них, особенно в Афроевразии, стали переходить к оседлости и реорганизовывать окружающий мир. Через 5000 лет можно было обнаружить земледельческие деревни в точке соприкосновения Африканского и Евразийского континентов, вдоль реки Нил и горной дуги на восточном побережье Средиземного моря, которую называют Плодородным полумесяцем. Еще через 2000 лет такие же деревни появились совсем в другом регионе, на возвышенностях Папуа – Новой Гвинеи. 4000 лет назад вы нашли бы общины земледельцев во многих частях Африки и Европы, почти по всей Южной, Юго-Восточной и Восточной Азии и в американской мировой зоне. Вероятно, к тому времени большинство людей зависели от земледелия, потому что оно могло обеспечивать продуктами питания более многочисленные популяции, чем охота и собирательство. Но обширные территории, в том числе Австралию, Тихий океан и многие области Америки и Афроевразии, по-прежнему населяли редкие, разбросанные общины кочевых охотников-собирателей. Впрочем, даже здесь мы иногда видим маленькие шаги в сторону сельского хозяйства.

Земледелие или нечто похожее на него развивалось в разных частях света вполне независимо. Его не изобрели в один момент. Важное следствие: накапливая все больше технологических и экологических знаний, отдельные человеческие сообщества во всем мире рано или поздно с большой вероятностью должны были начать развивать технику земледелия на основании того, чему научились в ходе охоты и собирательства. Но скорее всего, они сделали бы это только тогда, когда им понадобились бы дополнительные ресурсы, которыми земледелие могло их обеспечить, потому что это все же тяжелая работа и общине пришлось бы полностью поменять уклад жизни.

Почему люди занялись земледелием? Переход седьмого порога

В конце последнего ледникового периода одновременно произошло два глобальных изменения, в результате которых на небольшом количестве территорий земледелие стало выглядеть привлекательно. Во-первых, на всей планете началось потепление климата и повысилась влажность; во-вторых, теперь охотники-собиратели занимали на Земле столько места, что кое-где стало тесновато. Оба этих фактора подтолкнули людей к земледелию. Поскольку в какой-то степени они ощущались в разных областях во всех мировых зонах, этим можно объяснить тот странный факт, что в течение всего нескольких тысяч лет земледелие появилось в местах, не связанных между собой.

Климат стал неравномерно теплеть около 20 000 лет назад, а 13 000 лет назад средняя мировая температура приблизилась к нынешней. Затем, во время внезапного похолодания, которое называется «поздний дриас», как минимум на 1000 лет она резко упала, а потом снова выросла. В течение примерно 10 000 лет климат оставался исключительно стабильным. Благодаря потеплению, влажности и необычайной устойчивости климата занятие земледелием стало более осмысленным, чем было в течение по крайней мере 100 000 лет, и сложились условия Златовласки для целой аграрной эры. Графики среднемировой температуры за 60 000 лет четко показывают, насколько удивительно равномерным климат был в последние 10 000 лет, хотя за пределами тропиков наблюдался больший разброс.

Более теплый, влажный климат раннего голоцена привел к образованию нескольких районов с обильной и разнообразной растительностью, которые стали для местных охотников-собирателей богатыми «эдемскими садами». В некоторых из этих мест было столько ресурсов, что люди могли перейти к оседлому образу жизни в постоянных общинах или деревнях. Недавно на Дампировом архипелаге у берегов Западной Австралии нашли каменные дома круглой формы, возраст которых составляет 9000 лет[163]. Подобные процессы наиболее подробно изучены в области Плодородного полумесяца, на восточном побережье Средиземного моря. Здесь группы, которые археологи называют натуфийцами, 14 000 лет назад стали жить в постоянных деревнях с населением в несколько сотен человек. Они собирали урожай диких злаков с помощью серпов из заточенного кремневого камня, вставленного в ослиную челюсть. Они держали газелей в загонах, строили дома и хоронили мертвых на кладбищах. Они еще не занимались земледелием – пыльца, найденная в этих местах, относится к диким злакам. Но они были оседлыми и жили в деревнях. Археологи называют такие общины «зажиточными охотниками-собирателями».

Возможно, оседлости натуфийцев также способствовало демографическое давление. Многочисленность их поселений позволяет предположить, что в области Плодородного полумесяца население росло быстро. Это неудивительно, ведь здесь проходили пути большой миграции между Африкой и Евразией, по которым могли прибывать новые люди.

Переход к оседлости способствовал дальнейшему росту населения несколькими разными способами. Охотники-собиратели, хорошо зная, сколь малые группы людей может кормить земля, часто старались ограничить темпы своего роста. Но в деревнях младенцев уже не нужно было носить на себе, а детей можно было привлечь к работе. В результате изменилось отношение к семье, потомству и гендерным ролям. Деревенской семье с большим количеством детей было обеспечено много рабочих рук, а ее старикам – уход и защита. Так что в большинстве оседлых общин считалось, что женщина должна рожать как можно больше, отчасти потому, что люди знали: половина детей, скорее всего, умрет. Эта позиция способствовала более отчетливому разделению гендерных ролей и предопределила жизнь женщин, которые на протяжении всей аграрной эры человеческой истории в основном занимались вынашиванием и воспитанием детей. Эти же факторы объясняют, почему через несколько поколений многие деревни зажиточных охотников-собирателей столкнулись с проблемой перенаселения[164].

С ростом численности натуфийцам пришлось извлекать из земли больше ресурсов. Это означало, что теперь нужно было тщательнее ухаживать за ней и в конце концов в какой-то форме заняться земледелием. Натуфийцы попались в ловушку. Свои первые деревни они, казалось, строили в экологическом раю, но всего через несколько поколений столкнулись с новым кризисом перенаселения, а поскольку соседние общины тоже быстро росли, просто расширить свою территорию они не могли. Вместо этого им пришлось использовать любые доступные средства, чтобы повысить производительность той земли, которая у них уже была. Все это вынудило их начать тяжелую жизнь земледельцев, скорее всего, против своей воли, а когда они поняли, что это такое, то забыли, как быть охотниками-собирателями. Как всегда при коллективном обучении, новое знание, накопившись, затмило собой познания и открытия древности. С ростом численности людей эти же факторы заставили общины охотников-собирателей претерпеть преобразования во многих частях света[165].

Среди лучших свидетельств перехода от зажиточного собирательства и охоты к земледелию – находки в Абу-Хурейре на севере современной Сирии, вблизи долины Евфрата. Поселение здесь обнаружили в начале 70-х годов XX века, раскопки велись всего два сезона, после чего участок был затоплен при постройке плотины. В самых древних слоях нашли скопление типичных для натуфийских охотников-собирателей домов круглой формы, возраст которых датировали примерно 13 000 лет. Их обитатели охотились на газелей и диких ослов и собирали множество разных видов пищи, включая орехи, фрукты и дикие злаки. Когда во время резкого похолодания в позднем дриасе климат на тысячу лет испортился, теплолюбивые фрукты исчезли, и поселенцы перешли на более устойчивые злаки, хотя собирать и перерабатывать их было сложнее. В конце концов они стали питаться одомашненными вариантами приспособленной к холоду зерновой ржи, так что по крайней мере в Абу-Хурейре, по-видимому, перейти к земледелию охотников-собирателей вынудил климат. К концу холодов поселение уже много веков как было оставлено; оно вновь оказалось заселено почти 11 000 лет назад. Теперь здесь появилась солидная деревня с сотнями прямоугольных глинобитных домов и несколькими тысячами жителей, которые разводили окультуренные злаки и охотились на диких газелей и овец. В более поздних слоях количество костей овец довольно резко вырастает, что определенно говорит об их полном одомашнивании. По человеческим останкам можно судить, какой тяжелой бывала жизнь первых земледельцев. Зубы у них всегда сильно стерты злаковой пищей, хотя с появлением керамики износ зубов уменьшается, потому что в то время злаки стали обрабатывать и готовить из них кашу. Скелеты женщин демонстрируют явные признаки износа вследствие того, что они по многу часов раскачивались на коленях, молотя зерно[166].

Можно вполне уверенно сказать, что люди занялись сельским хозяйством неохотно, потому что уровень жизни в первых аграрных деревнях, судя по всему, понизился. Скелеты обитателей древнейших поселений земледельцев в Плодородном полумесяце обычно короче, чем у их соседей, охотников-собирателей, из чего можно заключить, что рацион первых был менее разнообразен. Земледельцы могли производить больше пищи, но им сильнее угрожал голод, потому что, в отличие от охотников-собирателей, основу их питания составляло всего несколько культур, и, если те оказывались в дефиците, возникала серьезная проблема. Кости первых земледельцев говорят о недостатке витаминов, скорее всего вызванном регулярным голоданием между урожаями. Они также несут в себе следы больших нагрузок, вероятно связанных с тяжелым трудом: пахотой, сбором урожая, валкой деревьев, поддержкой в хорошем состоянии зданий и ограждений и молотьбой. В деревнях образовывались отходы, привлекавшие вредителей в достаточно больших количествах, чтобы стали распространяться болезни, возбудители которых не могли выжить в условиях мелких, чаще всего кочевых сообществ охотников-собирателей. Все эти признаки ухудшения здоровья говорят о том, что первые земледельцы стали вести такой сложный образ жизни с его все более тесными внутренними взаимосвязями скорее вынужденно, нежели потому, что их влекли его преимущества.

Откуда они узнали, как получить больше урожая с одной и той же земли? Откуда, собственно, они знали, как вести сельское хозяйство? Здесь чрезвычайно ярко проявляется сила коллективного обучения. На большинство других видов столкновение с подобными экологическими кризисами в плане демографии подействовало бы как удар о кирпичную стену. Эта стена определяет знаменитую кривую роста населения в форме буквы S, свойственную большинству типов организмов: численность нового вида приумножается, пока не окажется, что он потребляет всю пищу и энергию в своей нише, после чего особи начинают голодать, их способность к размножению падает, а рост популяции выравнивается. У человека был более широкий выбор благодаря большему количеству информации. Существенная ее часть раньше была не нужна. Это было потенциальное знание, которое, как потенциальная энергия, хранится в резерве и активируется, только когда понадобится. Современные охотники-собиратели обладают обширными потенциальными знаниями, которые они смогут активировать в случае кризиса, и, несомненно, похожие их формы были доступны натуфийцам. Им было известно, что растения, которые им нравятся, растут быстрее, если их поливать и выпалывать конкурентов. В Австралии в последние века общины охотников-собирателей осваивали более мощные технологии, например жатву (на севере континента – с использованием серпов из каменных лезвий с ручками, покрытыми мехом), молотьбу и разведение угрей в специально созданных системах мелких каналов[167]. Но большую часть времени охотники-собиратели не утруждают себя этими приемами, потому что в них нет необходимости, тогда как они требуют большой дополнительной работы. В таких областях, как Плодородный полумесяц, климатические и демографические изменения раннего голоцена одновременно создали возможности для этих резервных технологий и мотивировали людей использовать их, причем более-менее постоянно. Так охотники-собиратели стали земледельцами.

Проще говоря, потепление климата создало в нескольких благоприятных регионах возможности для оседлой жизни и земледелия, демографическое давление порою делало их необходимыми, а резервное знание, которое тысячелетиями накапливали охотники-собиратели, на старте обеспечило первых земледельцев нужной технологией.

Географию раннего земледелия определяла тектоника плит в сочетании с типами растений и животных, которые возникли в определенных областях. Некоторые из них довольно легко поддавались окультуриванию. Другие – нет. Охотников-собирателей привлекали такие места, как Плодородный полумесяц, где растения и животные были готовы к приручению[168]. Определенно испытания на одомашнивание у людей прошло множество разных видов. Среди самых привлекательных растений были те, что накапливают большие запасы питания для своих семян, например фруктовые деревья. Еще лучше были сезонные клубневые растения или масляные семена, питательные лакомства из которых помогали человеку пережить периоды засухи. Пшено и рис, если собрать их урожай на пике созревания, оказывались таким богатым источником питания, что стоили огромных усилий, связанных с тем, чтобы сажать, защищать, поливать эти культуры, собирать и хранить их урожай[169].

Животные тоже были неодинаково полезны. Зебры слишком упрямы, чтобы их приручать. Львы и тигры чересчур опасны и их мясо не особенно вкусное. Но стадные животные, например козы, крупный рогатый скот и лошади, легче поддаются управлению, особенно если человеку удается сыграть роль вожака стада. Травоядные животные превращали траву в мясо, молоко, волокна и силу, позволяя человеку пользоваться просторными лугами, раскинувшимися по миру. Мясо таких животных обычно вкусное и питательное. Но к тому времени, когда стало распространяться сельское хозяйство, крупные, поддающиеся приручению травоядные встречались только в Афроевразии. Как мы уже видели, бóльшая часть мегафауны (за частичным исключением южноамериканских верблюдовых, например лам) в Австралии и Америке была уничтожена, вероятно, вскоре после прихода человека. Возможно, по этой причине в Афроевразийской мировой зоне сельское хозяйство развилось раньше и распространилось шире, чем в других местах.

Начало аграрной эры. Земледелие распространяется по миру

Возникнув в нескольких центральных зонах, земледельческие деревни стали приумножаться, поскольку земледельцы оттачивали свои умения, находили новые способы увеличить производство и переносили свое ремесло в новые места.

Крупные реки, где тысячелетиями откладывались плодородные аллювиальные почвы[170], например Тигр и Евфрат, Хуанхэ (Желтая река) и Янцзы в Китае, а также реки Инд и Ганг на Индийском субконтиненте, привлекали все больше земледельцев. В Плодородном полумесяце и бассейне Нила их деревни появились, наверное, 11 000 лет назад, затем в течение одного-двух тысячелетий они возникли на берегах Янцзы и Хуанхэ. 6000–7000 лет назад такие культуры, как таро, разводили в горах Папуа – Новой Гвинеи. 4000–5000 лет назад земледельческие деревни были в долине Инда и Западной Африке. Теперь земледельцы появились и в Американской мировой зоне – вдоль реки Миссисипи, в некоторых частях современной Мексики и Центральной Америки, а также в Андах: в горах можно было найти разные условия для жизни и множество разнообразных видов, чтобы их окультуривать.

Земледелие распространялось из основных районов, где впервые возникло, вовсе не автоматически. Например, с гор Папуа – Новой Гвинеи оно не проникло на прибрежные равнины, где высокогорные культуры, такие как таро и ямс, росли хуже.

Когда демографическое давление вытесняло мигрантов в места с новыми условиями обитания, им приходилось приспосабливать к этому свои приемы земледелия, а иногда ждать, пока не сформируются новые породы одомашненных ими культур. Из Плодородного полумесяца земледелие распространилось на Центральную Азию, Турцию, а затем на Балканы, Восточную и Западную Европу – это происходило от 8000 до 4000 лет назад. По мере его проникновения в более холодные, лесистые европейские регионы с другими почвами, вегетационными сезонами и насекомыми-вредителями приспосабливаться пришлось и земледельцам и культурам. В Центральной и Северной Европе люди вывели новые породы злаков. В лесистых областях они занялись подсечно-переложным или подсечно-огневым земледелием, что предполагало кочевой образ жизни. При подсечно-огневом земледелии деревья жгли и валили, а затем возделывали усыпанную золой землю между пнями. Через несколько лет, когда почва теряла плодородность, люди перемещались. В долине Инда земледелие процветало 4000 лет назад, потом пришло в упадок, затем около 3000 лет назад снова стало продвигаться вдоль рек Инд и Ганг и в другие части Индийского субконтинента. В Африке скотоводство достигло расцвета в Сахаре (где тогда было больше влаги и более плодородная местность, чем теперь) уже 5000 лет назад, а скорее всего, гораздо раньше. 3000 лет назад земледелие прочно утвердилось в Западной Африке. Отсюда оно распространилось в центральную и южную части материка. В Америке земледельцы также должны были приспособиться к новым условиям: например, в Мезоамерике и вдоль реки Миссисипи образовались разные породы маиса.

Общин земледельцев стало больше, и изменения ускорились, потому что сельское хозяйство и множество перемен, которые оно принесло, распространялись быстрее, чем охота и собирательство. Почему рост был таким быстрым, неочевидно, ведь жизнь земледельцев легкой не была. Охотники-собиратели не исчезали, часто оставаясь жить бок о бок с земледельцами на протяжении многих тысяч лет. В некоторых местах, например в Сибири и Австралии, недостатки земледелия перевесили его преимущества, и охотники-собиратели процветали там до наших дней. Тем не менее в районах, пригодных для сельского хозяйства, тех, что можно приспособить к нему, или тех, где из-за быстрого роста населения истощались доступные ресурсы, у земледельцев было множество преимуществ перед их соседями, которые занимались охотой и собирательством. Даже подсечно-огневое земледелие могло кормить 20–30 человек на квадратный километр. Это в 100 раз превышает плотность населения, характерную для охотников-собирателей в аналогичной местности[171]. Значит, когда становилось тесно, у земледельческой общины чаще всего оказывалось больше людей и ресурсов, чем у охотников-собирателей. Земледельцы могли задавить их количеством, а если нужно, победить в бою. Поэтому, возможно, уже 5000 лет назад большинство людей жили за счет земледелия, и земледельческие общины и те, кто на них опирался, вышли в истории человечества на первый план.

Распространяясь, земледельцы перестраивали окружающий мир. Они повсюду прореживали лес, строили деревни, вспахивали землю, изгоняли насекомых-вредителей, выкапывали сорняки. Земледелие по своей природе требует активного отношения к окружающей среде. Охотники-собиратели обычно видели себя частью биосферы, земледельцы же смотрели на окружающую среду как на что-то, чем нужно управлять, что нужно возделывать, эксплуатировать, мелиорировать и даже завоевывать. И если коллективное обучение дало им знания, необходимые, чтобы производить такие манипуляции, то само земледелие принесло им пищу и энергетические потоки, которые были нужны, чтобы приумножаться в количестве и с растущей силой и ловкостью преобразовывать все большие и большие площади.

Коллективное обучение и новые энергетические потоки – вот что управляло бурной исторической динамикой в аграрной эре и дало почву для революционных изменений, каких не видели в палеолите.

Как земледелие изменило историю человечества

В течение, вероятно, 5000 лет с конца последнего ледникового периода, в аграрную эру истории человечества, главной силой выступали земледельческие деревни. Мегаполисы своего времени, это были самые сложные, густонаселенные и мощные общины на Земле. С распространением земледелия и ростом населения число деревень приумножалось, пока большинство людей не стали жить в них. Если бы вы родились в аграрную эру, скорее всего, вы были бы земледельцем или членом их общины.

Такая плотность населения была новым явлением в человеческой истории. По современным меркам земледельческая деревня может показаться простой структурой. Но по меркам палеолита это были настоящие джаггернауты[172] в социальном, политическом и культурном плане. Здесь нужны были не только новые технологии, но и новые социальные и этические нормы, новые представления о совместной жизни, о том, как избежать конфликтов и разделить имущество общины. Если британский антрополог и эволюционный психолог Робин Данбар прав и эволюция снабдила человека мозгом, способным адекватно обрабатывать информацию о группе до 150 человек, тогда, чтобы сохранять свою целостность, значительно более крупной общине должны были потребоваться новые социальные технологии.

В первой половине аграрной эры большинство земледельческих деревень были независимыми общинами, слабо связанными с соседями. Они оставались достаточно маленькими, чтобы их могли скреплять традиционные законы кровного родства. Обмен людьми, товарами и идеями между деревнями становился все существеннее, но все же еще не было государств, империй, городов и армий. Громадные сложные общества, преобладавшие в последние 5000 лет человеческой истории, появились только после того, как земледелие распространилось достаточно широко и быстро, чтобы образовалась критическая масса людей, ресурсов и новых технологий. Но корни аграрных цивилизаций кроются в деревенских общинах начала аграрной эры.

Мы уже видели, что у охотников-собирателей был резерв потенциального знания в разных областях, в том числе информация о том, как управлять большими группами людей. Общины охотников-собирателей и первых земледельцев уже обладали потенциалом для социального усложнения, масштабных политических, экономических и военных систем и для огромных структур, которые мы видим во всех аграрных цивилизациях.

Гёбекли-Тепе, что находится в Южной Анатолии, служит яркой иллюстрацией интеллектуального и технологического потенциала, который скрывался в первых общинах охотников-собирателей и земледельцев. Это место впервые было заселено в эру натуфийских деревень, а затем люди периодически жили здесь в промежутке между 10 000 и 7000 лет до н. э.[173] Комплекс содержит 20 каменных кругов и около 200 каменных колонн с красивой резьбой, часть из которых превышает 5 метров в высоту и весит до 20 тонн. Странные барельефы на некоторых из них изображают птиц или животных с когтями и клювами. Здесь нет хозяйственных зданий, и, что любопытно, многие колонны были ритуально захоронены[174]. Археологи нашли и следы пивоварения, что тоже может говорить о ритуальной деятельности (и о вакханалиях). Все это позволяет предположить, что Гёбекли-Тепе, как и Стоунхендж в Англии или каньон Чако в Нью-Мексико, служил окрестным общинам обрядовым центром, может быть, для проведения древнего аналога Олимпийских игр или заседаний Организации Объединенных Наций. Он также мог использоваться как обсерватория. Огромные усилия, потраченные на постройку каменных кругов Гёбекли-Тепе, говорят о том, как важны были дипломатические и технологические связи между различными сообществами в эру стремительного роста населения. Размер колонн, точность и красота резьбы, а также тот факт, что для украшения и перемещения огромных каменных блоков, нужно было задействовать сотни человек, свидетельствуют о новом масштабе и уровне сложности социальной организации. Это неожиданно, потому что, скорее всего, те, кто построил самые древние из этих сооружений, еще были не настоящими земледельцами, а оседлыми или зажиточными охотниками-собирателями, подобно натуфийцам.

Когда деревни и системы деревень стали крупнее, традиционных законов кровного родства оказалось недостаточно[175]. Первые земледельческие деревни расширились, образовывая новые связи с соседями, иногда превращаясь в небольшие города, и традиционные родственные и семейные законы пришлось изменить или дополнить новыми правилами, касающимися собственности, прав, ранга и власти. Традиционные социальные блоки по 100–200 человек нужно было соединять в более крупные системы, где неизбежна была иерархия. По мере распространения земледелия мы везде начинаем видеть новые, более иерархичные структуры, которые накладываются на деревенские общины, организованные по традиционным законам кровного родства.

Чтобы отследить отношения и ранги в деревне из тысячи человек, опираясь на традиционные законы кровного родства, нужно распространить эти законы в прошлое. Это могло быть устроено, например, так: если ваши родители, деды и прадеды произошли от старших детей в каждом поколении, вы как старший ребенок и вся ваша семья можете претендовать на превосходство. Такие механизмы позволили выстраивать по старшинству целые семьи и династии. Здесь мы видим зарождение классов и каст. Но талант тоже имел значение. Поскольку люди в крупных деревнях жили тесно, нарастали споры о правах на землю или наследство, о нападениях или ущербе, нанесенном имуществу, подобно тому как нарастали столкновения протонов в сжимающихся комках материи, из которых образовались первые звезды. Но разрешить спор в большой деревне – совсем не то же самое, что уладить семейную ссору. Примирители и судьи должны были обладать деликатностью, тактом, умом и опытом. А иногда им было необходимо диктовать свою волю силой.

Современные исследования мелких деревенских обществ показывают, как подобные ситуации приводят к появлению простых форм лидерства, когда человек, известный своим великодушием или силой, особенно сведущий в традициях и законе, благочестивый или искусный в бою, получает определенную власть над другими жителями деревни. Если ему хорошо даются социальное взаимодействие и политика, он может стать «большим человеком», лидером, известным своим великодушием, умением возглавить людей и организаторскими способностями. Ранги, основанные на происхождении или способностях, стали фундаментом классового и кастового деления. Прототип имперской власти закладывался уже во время пиров и битв древних деревень.

С ростом количества людей и интенсивности обмена также увеличивались мощь и синергия механизма коллективного обучения. Многие нововведения способствовали тому, что земледелие в разных областях постепенно совершенствовалось, а некоторые из них вели к кардинальным переменам. Особенно большую роль сыграли приручение крупных животных и масштабная ирригация.

Вероятно, животные были одомашнены тогда же, когда и первые растения. Возможно, с собаками это произошло еще в общинах охотников-собирателей, где они помогали в охоте, сторожили или даже грели людей зимой. Но вначале приручать животных было неэффективно. Их держали в загонах и с порядочными затратами кормили, а затем забивали, чтобы получить мясо, шкуры, кости и сухожилия. В период от 7000 до 6000 лет назад, в первую очередь в местах, где обширные пастбища позволяли содержать крупные стада домашнего скота, земледельцы и пастухи придумали, как использовать животных, прежде чем их забить. Они стали доить коров, кобыл, коз и овец; овец и коз стригли; на лошадях ездили или запрягали их в колесницы. Археолог Эндрю Шерратт назвал эти новые технологии «революцией вторичных продуктов», потому что люди научились пользоваться как первичными продуктами одомашненных животных (теми ресурсами, которые можно получить, забив их), так и вторичными (энергией и ресурсами, которые они могли дать, оставаясь живыми). Вплоть до современной эпохи эти мощные технологии были полностью сосредоточены в Афроевразийской мировой зоне, потому что в мегафауне Америки было истреблено слишком много видов, и кандидатов на одомашнивание осталось лишь несколько. При этом в некоторых областях Афроевразии, например в Центральной Азии, на Ближнем Востоке и в Северной Африке, вторичные продукты оказались настолько выгодны, что целые общины полностью перешли на использование домашнего скота: они стали следовать за ним с пастбища на пастбище, жить в палатках и в итоге вернулись к кочевому образу жизни. Мы называем таких людей кочевыми скотоводами. Благодаря своей мобильности они прекрасно связывали отдельные территории и в конце концов стали переносить по так называемым Шелковым путям через всю Афроевразию идеи, технологии, товары и даже болезни.

Сопоставимые перемены вызвала масштабная ирригация. В Месопотамии демографическое давление заставляло все больше и больше земледельцев покидать хорошо орошаемые возвышенности Плодородного полумесяца и уходить в засушливые южные земли в сердце современного Ирака, где протекают две крупных реки этого региона, Тигр и Евфрат. Здесь выпадало так мало осадков, что для того, чтобы заниматься земледелием, приходилось отводить воду из рек. Сначала землепашцы пользовались простыми канавами, которые рыли сами. Но в конце концов целые общины начали совместными усилиями строить и поддерживать сложные системы каналов и дамб. Над крупнейшими из них должны были трудиться тысячи человек, здесь требовалась серьезная работа по управлению и координации. Но там, где разливы больших рек тысячелетиями обогащали почвы, это принесло колоссальный результат. Сельское хозяйство в пригодных для ирригации регионах, включая Северную Индию, Китай, Юго-Восточную Азию и, в конце концов, некоторые области Америки, развивалось не по дням, а по часам. Орошаемое земледелие могло накормить больше людей, но требовало нового уровня кооперации в обществе, так что под его действием земледельческие деревни стремились объединяться в более крупные социальные и политические системы.

По мере того как методы земледелия совершенствовались и как оно распространялось, население быстро росло. Понадобилось не менее 100 000 лет, чтобы в конце последнего ледникового периода количество людей достигло 5 млн. 5000 лет назад их численность была больше уже в четыре раза, составляя около 20 млн человек. 2000 лет назад людей было 200 млн, в 40 раз больше, чем в конце последнего ледникового периода.

Но этот процесс никогда не шел равномерно. Рост населения повсеместно прерывали катастрофы. В аграрную эру царили болезнь, голод, война и смерть, четыре всадника Апокалипсиса. Как мы уже говорили, в отличие от лагерей кочевников, в деревнях накапливались отходы, которые привлекали вредителей, так что болезни быстро распространялись. Там, где появлялись новые заболевания – инфекции, к которым у людей не было иммунитета, например оспа, – они нередко уносили половину населения. Земледельцы также были более чувствительны к голоду, чем охотники-собиратели, потому что жили всего на нескольких зерновых культурах. Когда еды начинало не хватать, люди часто питались сорняками, желудями и древесной корой, на которых можно было выжить лишь до поры до времени. Больше всех страдали и первыми умирали самые молодые и самые старые. С ростом населения между деревнями вспыхнуло соперничество за землю, воду и другие ресурсы. Его олицетворяет третий всадник, война, порою еще более разрушительная, чем болезнь и голод, и часто неотступно следующая за ними. Люди воевали всегда, но земледельческие общества были более многочисленны, а оружие стало мощнее, когда у воинов появились металлические копья, колесницы и осадные орудия. Четвертый всадник, смерть, шел за тремя остальными.

Хорошо это или плохо, но человеческая история вступила в более динамичную эру, где не было ничего более постоянного, чем перемены. Человеческие общины по мере роста в количестве, размере и сложности заложили основу аграрных цивилизаций, характерных для последних 5000 лет истории человечества.

9

Аграрные цивилизации

В те дни она житницы Аккада златом наполнила,

Зернохранилища сияющие серебром наполнила.

В склады зерновые медь очищенную, олово,

Пластины лазуритовые собирала грудами,

В ямах силосных запечатывала…

Гавань, где суда у причала, ликованья полна…

Града стена, словно гора, до небес доходит.

А ворота града, подобно Тигру,

Когда он в море вливается,

Инанна пречистая створки их широко распахнула,

И в Шумер добро само лодками потекло[176].

Шумерская поэма

Земледельческие деревни и их население были главным источником людских и материальных ресурсов для аграрных цивилизаций, вокруг которых развивалась история человечества в последние 5000 лет. Присмотритесь, и за империями с их армиями и городами, храмами и пирамидами, за купеческими караванами и торговыми судами, за литературой и искусством, философиями и религиями аграрных цивилизаций вы увидите на заднем плане, часто далеко на отшибе, тысячи земледельческих общин, а также массу еще более бедных бродяг и лишенцев, многие из которых были рабами. Представители этих низших слоев производили бóльшую часть злаков и мяса, существенную долю льна и шелка, и необходимый великим городам труд (как свободный, так и рабский) лежал преимущественно на их плечах. Их усилиями, с помощью их продукта создавались мостовые и дворцы, храмы и шелка, вина и бриллианты богатых людей; из них и их лошадей формировались армии. Аграрные цивилизации мобилизовали людской капитал, материальные богатства и энергию, которые давали земледельческие деревни, и направляли все это на строительство социальных структур, значительно более впечатляющих и сложных, чем были человеческие общины до сих пор. Как и все живые организмы, они также мобилизовали информацию, потому большее ее количество позволяло получить больше энергии и ресурсов.

Возникновение аграрных цивилизаций олицетворяет собой еще один порог усложнения. Но они стояли на фундаменте, который создали, развиваясь в течение нескольких тысячелетий, земледельческие общины, поэтому мы не будем рассматривать их образование как совершенно новый порог, а будем считать его второй фазой того порога, который дал нам сельское хозяйство.

Чтобы понять, как они появились, мы не станем рассматривать историю отдельных аграрных цивилизаций, а скорее сосредоточимся на вопросах, которые постоянно ставили в нашей современной истории происхождения мира: какие условия Златовласки потребовались для этой новой формы сложных явлений? Какие новые качества оказались свойственны аграрным цивилизациям? И на каких потоках энергии эти новые качества держались?

Избыток продукта, иерархия и разделение труда

Несмотря на голод, болезни и войны, на протяжении голоцена количество земледельческих деревень росло, и они продолжали появляться на все новых землях, потому что обычно производили больше продукта, чем им было нужно. Они превращали энергию солнечного света в избыточное богатство. Этим они заметно отличаются от общин охотников-собирателей, которые накапливали знания, но редко считали нужным хранить избыточный продукт, ведь вокруг них всегда были необходимые пища и сырье. Зачем трудиться в поле, спросили современные охотники-собиратели из пустыни Калахари, когда кругом полно съедобных орехов монгонго?[177] Общества охотников-собирателей благодаря постепенному накоплению знания мигрировали в новые места, но не накапливали материальные блага. Земледельцы же были вынуждены сохранять продукцию, причем в больших количествах, потому что собрать урожай и забить скот часто можно было всего за несколько недель, а есть или перерабатывать их приходилось не меньше года. Так что во всех земледельческих общинах дворы, амбары, хлева и поля были полны продукта, готового к потреблению.

С ростом производительности количество избыточного продукта стало превышать годовые потребности тех, кто его создавал. Стало больше людей, пищи, товаров и энергии, все это превратилось в новые формы богатства, и возник вопрос: кто будет им управлять (и пользоваться)? Со временем его мобилизацией занялось немногочисленное, но сильное меньшинство, и часто связанные с грубым принуждением структуры, которые такие люди создавали для этого, позже стали мускулами и сухожилиями аграрных цивилизаций.

Избыток продукта означал избыток людей. Производительность росла, и землю уже не нужно было возделывать всем и каждому, поэтому появились новые социальные роли. Многие стали бродягами или рабами, другие же, отойдя от сельского хозяйства, в результате получили контроль над большей частью избыточного богатства в обществе, потому что сумели занять одну из важных социальных ниш. Они могли стать профессиональными жрецами, гончарами или солдатами, философами или правителями. Специалисты становились в своей области экспертами. Но разделение труда также привело к новым формам зависимости. С возникновением новых социальных ролей человеческие общества, подобно первым многоклеточным, стали более разветвленными, более дифференцированными, в них появилось больше внутренних связей, они стали сложнее. Сформировались новые структуры, своеобразный скелет, мышцы и нервная система общества.

Специалисты в целом сильнее зависели от структур сочленения, чем земледельцы, обычно способные прокормить самих себя. Археологи могут проследить эволюцию разделения труда. Классический пример – керамика в Месопотамии. Первые горшки Междуречья простые и не повторяют друг друга; вероятнее всего, их изготавливали в обычных земледельческих хозяйствах. Но начиная с отметки в 6000 лет назад можно найти специальные мастерские с гончарными кругами. Гончары производили множество стандартизированных чаш, тарелок и кувшинов и продавали их на большой территории. Эти предметы выглядят как изделия профессионалов, которые постоянно занимаются своим делом и вложились в специальное оборудование и долгое обучение. Специализация способствовала развитию новых навыков и техник, она одновременно была мерой и двигателем технологических изменений. Например, гончарам для обжига горшков требовались печи, которые со временем стали эффективнее, начали работать при более высоких температурах и обеспечивать лучшую обработку изделия. Но как раз такие печи и были нужны, чтобы извлекать из руды вкрапления меди, олова и железа, чтобы лить, гнуть и ковать из металла хозяйственные товары, украшения и оружие. Все кузнецы по меди, золоту, серебру и железу пользовались технологиями, которые первыми опробовали профессиональные гончары.

С ростом избыточного продукта профессий становилось больше. 5000 лет назад в южномесопотамском городе Уруке некто составил список из сотни разных специализированных ролей, «Стандартный перечень профессий». Очевидно, это был важный и широко известный документ, потому что подобные списки веками воспроизводили ученики писцов. В нем в порядке иерархии перечислены цари и царедворцы, жрецы, собиратели податей и писцы, мастера по серебру и гончары, и даже артисты, например заклинатели змей. Гончары и заклинатели змей, в отличие от земледельцев, не производили пищу, кожу или пряжу – они кормили и одевали себя и свои семьи, обменивая изделия и услуги на еду и другие товары первой необходимости. Поэтому торговля, рынки и средства учета, например монеты и письменные документы, в жизни сложных обществ были так же необходимы, как артерии и вены в человеческом теле. Они позволяли передавать предметы и потоки энергии, которые те олицетворяли, от человека к человеку и от группы к группе. Даже люди религиозных профессий, которых мы называем жрецами, должны были обменивать свои священные услуги на пищу и необходимые вещи. Везде, где есть храмы, есть также подаяния и дары.

Степень специализации была ограничена производительностью сельского хозяйства и количеством людей, которых мог прокормить каждый земледелец. В большинстве аграрных цивилизаций на одного человека другой профессии нужно было около десяти крестьян. Поэтому большинству приходилось возделывать землю. Даже в первых городах почти все растили урожай у себя во дворе или за городскими стенами. Но если земледельцы составляли бóльшую часть населения и производили основную часть ресурсов, то значение специалистов увеличивалось по мере того, как росло количество взаимосвязей внутри общества. Крестьяне стали покупать безделушки и сельскохозяйственные инструменты и оказались вынуждены иметь дело с торговцами вразнос, сборщиками налогов, помещиками и надзирателями. Различные специалисты перемещали товары и ресурсы между большими и маленькими городами, производили монеты, которые использовались на рынке, металлические плуги и мечи для землепашцев и солдат, вели учет, следили за соблюдением законов, молились богам от имени всех остальных или организовывали других людей и управляли ими. Из профессионалов сформировался каркас аграрных цивилизаций, поэтому в конце концов они оказались организующей силой для остальной части общества и возвысились над ней.

С ростом специализации росло и неравенство. В первых земледельческих общинах преобладало равноправие, даже когда они преодолели максимальную численность более древних групп в 150–200 человек. Неолитический город Чатал-Хююк (в современной Турции) достиг расцвета 8000–9000 лет назад, и жилища, в нем расположенные, мало отличаются друг от друга по размерам, хотя население города могло достигать нескольких тысяч человек. Однако в конце концов мы начинаем видеть богатые меньшинства, причем все чаще. Произвольный пример: близ Варны на Черном море есть могильник, которому 6000 лет, в нем более 200 могил. Многие мертвецы похоронены без ничего или всего с несколькими простыми предметами, но примерно в 10 % могил вещей гораздо больше. В одной из них более 1000 объектов, в основном из золота, есть браслеты, медные топоры и даже фаллокрипт[178][179]. Такая пирамида богатства всем знакома: около 10 % населения составляют элиту, на самом верху находится один человек, а большинство остается на грани выживания. Если археологи находят маленьких детей, похороненных с большой роскошью, то не сомневаются, что встретились не просто с иерархией, а с иерархией, которая сохраняется из поколения в поколение, потому что дети не могут добиться высокого статуса самостоятельно. Это признаки аристократии и кастового деления. Крупные постройки, например дворцы, пирамиды, зиккураты[180] и храмы, тоже говорят о том, что у кого-то было достаточно власти, чтобы организовать труд множества других людей.

Лестница власти стала круче, увеличился разрыв в привилегиях, и понадобились новые социальные механизмы, которые поддерживали бы их. Кто-то должен был следить за порядком на рынках, наказывать карманников и воров, считать налоги и создавать из крестьян, бродяг и рабов бригады, которые строили бы дворцы и поддерживали состояние каналов. Сложным обществам также нужны были профессионалы в сфере религии, чтобы боги продолжали защищать их от болезней и посылать обильные дожди. Если в этих структурах случался сбой, страдали все, поэтому большую часть времени даже те, кто находился в самом низу пирамиды, повиновались повелителям.

Антропологи исследуют возникновение иерархии в современных маленьких обществах, например в Меланезии в западной части Тихого океана. Здесь сильные фигуры, известные ученым как большие люди или вожди, строят свою власть на уважении и лояльной поддержке семьи, союзников и последователей. Но их положение всегда было шатким. Если они не смогут наделять достаточными богатством и привилегиями своих последователей, чтобы сохранять их верность, то, возможно, быстро лишатся власти, владений, а иногда и жизни. Зачем подчиняться кому-то, кто не может вас к этому принудить и от кого вы не получаете никакой выгоды?

В конце концов в более крупных обществах власть предводителей стала значительно мощнее; они управляли сотнями тысяч людей и контролировали настолько громадные потоки богатств, что вместе со своими союзниками были способны купить силу, с помощью которой в случае необходимости можно было подчинить людей своей воле. На самом деле применение силы ради получения труда, продукта или богатства стало обычным делом в аграрных цивилизациях. А то, какими способами крестьян принуждали отдавать ценности и работать, показывает, что их положение было лишь немногим лучше, чем у рабов. Замечательный египетский документ, написанный в конце второго тысячелетия до н. э., дает представление о методах, которые регулярно использовались, чтобы заставить крестьян сдавать избыточные ресурсы[181]. Автор, писец, рассуждает о том, почему писцом быть хорошо. Вспомните тяжкий труд крестьянина, долгие часы, которые он в жару и холод проводит в полях, или присматривая за скотом, или за починкой сельскохозяйственных инструментов и зданий.

[Крестьянину] говорят: «Дай еще». – «У меня нет», – отвечает он. Его жестоко избивают. Связанным бросают в колодец вниз головой. Жену вяжут прямо при нем. Детей заковывают в цепи. Соседи бегут, оставив их.

Конечно, отчасти это карикатура, но есть масса свидетельств того, какие жестокие меры принимались в аграрных цивилизациях, чтобы поддерживать порядок и заставлять бóльшую часть населения трудиться и поставлять ресурсы.

Обычно мы называем структуры власти, способные держать под контролем обширные территории, государствами. Они появились в обществах, которые были достаточно густо населены и богаты, чтобы в них образовались и города, и села, и множество земледельческих деревень, и достаточный избыток рабочей силы, которая могла бы наполнять и оплачивать армии и бюрократические машины.

От сел к городам. Правители, мобилизация ресурсов и новый трофический уровень

С ростом населения и избытков увеличивался и максимальный размер человеческой общины. У общин, как и у людей, тоже появилась специализация. Некоторые деревни росли и брали на себя новые роли, потому что находились вблизи торговых путей, контролировали стратегические речные переправы. В них были рынки, привлекавшие покупателей и продавцов из других мест. Многие из них располагались рядом с важными религиозными объектами. Чатал-Хююк в Южной Анатолии окружали плодородные земли, а еще здесь был обсидиан – твердое вулканическое стекло, из которого в неолите делали тончайшие и острейшие лезвия. Жители этого города, возможно, торговали обсидианом в самом Междуречье. Иерихон, одно из древнейших мест, где постоянно жили люди, впервые был заселен во времена натуфийцев, потому что здесь был колодец, который никогда не иссякал. Уже 9000 лет назад Иерихон вырос в городок, с населением предположительно в 3000 человек.

Поселения росли и предлагали новые услуги, работу и товары. Они привлекали больше людей, а со временем стали получать власть над отдаленными населенными пунктами. 5000 лет назад некоторые крупные села уже превратились в города – огромные пестрые общины, опирающиеся на соседние села и деревни и привлекавшие множество специалистов. Благодаря тому, что здесь было средоточие умений, работ, товаров и людей, города во всех аграрных цивилизациях стали двигателями технологического развития, торговли и политики и притягивали людей из окрестных сел.

Появлением городов и государств отмечено фундаментальное преобразование в человеческом обществе.

Традиционные государства были совсем не похожи на современные. В первую очередь здесь не было средств связи и бюрократических аппаратов, с помощью которых сегодня государству удается участвовать в жизни каждого гражданина. Традиционные правители могли располагать огромной силой на месте, но чтобы послать приказ в отдаленные провинции, нужны были недели и месяцы и еще столько же времени, чтобы узнать результат. Так что вдали от крупных населенных пунктов власть правителей опиралась на иерархичные системы со свободными связями, строящиеся из местных господ, которые часто управляли своими территориями как более-менее независимыми вотчинами. Тем не менее первые государства были новым явлением в истории человечества. Все они считали себя вправе распоряжаться богатствами земледельческих общин, сел и городов в обмен на некоторую степень защиты. Как писал Томас Гоббс в «Левиафане» (1651), право распределять ресурсы «…принадлежит при всех формах правления верховной власти. Ибо где нет государства, там… непрерывная война каждого человека против своего соседа»[182]. Традиционная элита частично была обязана своей властью той слабости и изоляции, которые были присущи земледельческой общине. Как отмечал Карл Маркс, среди крестьян единства было не больше, чем в мешке картошки[183]. Поэтому они были уязвимы для хищнических притязаний, ведь даже слабый правитель мог навязывать свою волю деревням, одной за другой, с помощью небольшого количества блюстителей порядка. В силу этого неравномерного распределения власти маленькие группки правителей и чиновников много тысяч лет успешно господствовали над значительно более многочисленными крестьянами.

Больше всего нам известно об истории первых городов, государств и первых аграрных цивилизаций в Шумере, на юге Междуречья. Здесь около 5500 лет назад довольно быстро возникла большая группа крупных поселений. Южномесопотамский город Урук часто называют первым в истории человечества. Это был порт на реке Евфрат. Как и большинство городов в Междуречье, он опирался на сложные, тонко управляемые системы орошения, а их питали крупные реки. Он также граничил с болотами южной речной дельты. На самом деле, возможно, Урук разросся, когда климат стал суше и люди из окрестных деревень начали перебираться в города с ирригационными системами, которые здесь держали в порядке. 5500 лет назад население Урука составляло 10 000 человек, живших на противоположных берегах Евфрата. Через 200 лет, вероятно, здесь было уже целых 50 000 жителей, а город занимал площадь около 2,5 кв. км[184]. В какой-то момент Евфрат поменял русло и стал огибать его с краю.

Сегодня город с населением 50 000 человек выглядит не слишком впечатляюще. Но в свое время Урук был монстром – возможно, крупнейшей оседлой общиной в человеческой истории. Здесь было два больших храмовых комплекса. Это значит, что трудом тысяч человек, многие из которых были рабами, распоряжались сильные жрецы или цари. В Уруке работали мастерские, где делали предметы великой красоты, имелись склады для зерна и ценных товаров. Спустя несколько сотен лет были написаны тексты, из которых мы имеем некоторое представление о том, как город выглядел, когда был столицей царя Гильгамеша, героя первого письменного эпоса. Здесь можно было увидеть большие храмовые комплексы и царские дворцы. Вам встретились бы сады, узкие улицы и закоулки с мастерскими, постоялыми дворами и святилищами. Город окружала стена из обожженного кирпича, а в гавань и к окрестным полям шли каналы. В эпосе о Гильгамеше царь говорит: «Треть занимает город, треть – сад и треть – поле, и есть еще храм богини Иштар». Археологи находили товары в урукском стиле в таких отдаленных местах, как Анатолия и Египет, так что можно предположить, что местные купцы торговали на большой территории.

Около 5000 лет назад в Уруке появляются первые надписи – они были сделаны на глиняных табличках в храмах комплекса Э-Ана. С усложнением неизбежно росло количество информации, а с помощью новой технологии – письменности – богатые и власть имущие могли вести учет всех прибывающих ресурсов и энергетических потоков, находящихся в их распоряжении. Почти все древнейшие тексты Месопотамии – описи: столько-то коров и быков, столько-то овец, столько-то кип льна, столько-то рабов. Из них видно, что мы оказались в мире стремительно растущего неравенства, где правители, аристократы и чиновники, объединившись в систему, контролируют потоки информации и власти, которые позволяют им мобилизовать энергию и продукт труда многочисленных рабов, крестьян и ремесленников.

Замечательный артефакт под названием «штандарт из Ура», в реконструированном виде выставленный в Британском музее, позволяет нам заглянуть в городскую жизнь Южной Месопотамии почти на 5000 лет назад. Штандарт из Ура имеет форму коробки: возможно, это была деталь музыкального инструмента, а может быть, его носили на парадах; настоящая его функция в точности неизвестна. По бокам расположены мозаики, составленные из раковин Персидского залива, афганской ляпис-лазури и индийских красных камней. На одной стороне изображен город Ур в мирные времена. Цареподобная фигура и богатые господа сидят на пиру, их слух услаждает певец с лирой. Царь и знать изображены крупнее, чем слуги, – эта художественная условность подчеркивает их ранг и важное положение. На нижних панелях мы видим товары и скот, которые поступают в город – возможно к празднику. Избытки земледельческого производства теперь поставляют наверх, для потребления элитой. На другой стороне штандарта изображен военный Ур – здесь представлена часть тех сил, на которых держался этот крутой градиент состоятельности и власти. Самая крупная фигура наверху – несомненно, царь. Ниже мы видим войска, должно быть в служебной форме, и колесницы с воеводами, запряженные ослами. Одни, судя по всему, топчут вражеских солдат, другие тащат обнаженных пленников с хорошо заметными ранами.

Города Южного Междуречья 5000 лет назад демонстрировали общественное устройство, которое будет преобладать в истории следующие несколько тысяч лет. Дорогостоящие, хорошо экипированные армии позволяли правителям и поддерживающей их знати отражать иноземные нашествия и сохранять разницу во власти и количестве имущества, на которой держались их сила и богатство. Подобно тому как выброс протонов поддерживает градиент энергии по разные стороны клеточной мембраны, солдаты и вооруженная свита из числа знати путем принуждения и обуздания задавали вектор силы, направлявшей богатства из деревень в более крупные поселения, оттуда – в города и правительству. Изображения этой иерархии власти, где пышно одетые цари и повелители грозят своим врагам и подданным, можно найти в любой аграрной цивилизации.

С экологической точки зрения государства и их правители представляют собой новое звено пищевой цепочки, новый трофический уровень. Мы видели, как энергия солнечного света попадает в биосферу через фотосинтез и переходит от растений к травоядным, а затем к хищникам. Мы видели, что бóльшая ее часть на каждом трофическом уровне теряется в виде своеобразного мусорного налога. Для верхних уровней остается гораздо меньше энергии, поэтому львов значительно меньше, чем антилоп. Сельское хозяйство позволило увеличить количество ресурсов, доступных человеку, так что государства смогли добавить еще один трофический уровень к верхушке иерархической системы. Правители, знать и чиновники стали извлекать свое богатство из труда и продукции крестьян, которым, в свою очередь, энергию и пищу давало земледелие. Государства использовали эти новые потоки ресурсов, чтобы оплачивать армии, бюрократические аппараты, дворцы и товары, которые обеспечивали их властью и состоянием.

Если рассматривать эти процессы с позиций экологии, очевидно, что на самом деле богатство состоит вовсе не в вещах. Его дает контроль над потоками энергии, которые порождают, перемещают, разрабатывают и преобразуют вещи. Богатство подобно спрессованному солнечному свету, точно так же как материя, – это на самом деле энергетический сгусток. Мобилизация этой спрессованной энергии и тех потоков ресурсов, благодаря которым она может появиться, стала основной задачей правителей и правительств, во всех отношениях определяющей развитие и историю аграрных цивилизаций.

На самом деле мобилизация ресурсов была для традиционных государств важнее, чем для современных. Традиционным правителям не слишком нужно было заботиться об образовании, здоровье и повседневной жизни большинства своих подданных, потому что крестьяне в основном могли обеспечить себя сами. Собственно, многие из них продолжали жить в независимых деревнях, совершенно вне досягаемости государств и империй, так что здесь представители власти в основном занимались тем, что собирали с крестьян ресурсы. Со временем правители, чиновники и знать стали делать это все более искусно. Когда им нужны были дополнительные средства, чтобы строить дворцы или дороги, набирать новые легионы солдат или оплачивать предметы роскоши, мало кто из традиционных правительств придерживался современных стратегий, инвестируя в инновации, которые повысили бы производительность. В технологическом плане они были консервативны, ведь изменения шли так медленно, что технические нововведения едва ли могли принести значительную отдачу в сроки, сопоставимые с человеческой жизнью, и часто нарушали устоявшиеся потоки богатства. Иногда правители вкладывались в новую боевую технику или строили дороги, но чаще всего задача состояла в том, чтобы увеличить количество мобилизованных ресурсов с помощью имеющихся технологий традиционным образом.

В основном было три способа, которыми традиционные правители могли увеличивать свое богатство и власть. Самые передовые стимулировали крестьян вспахивать невозделанную землю и побуждали купцов искать новые товары. Но многие хотели получить выгоду быстрее и прибегали к двум другим стратегиям, более рискованным и жестким. Можно было увеличить давление на собственное население, рискуя добиться народных восстаний или упадка экономики. А можно было сделать ставку на то, чтобы добыть богатства в соседних государствах, послав туда свои войска. Это было опасно, но часто работало, поэтому традиционная знать обычно была военизирована. По этой же причине, если в честь правителя ставили статую, тот обычно позировал в доспехах и с оружием в руках. В конце концов, в первую очередь в этом мире ресурсы получали, угрожая применить силу, а способность мобилизовать ресурсы и чинить кровопролитие вызывала в массах восхищение. Если бы вы были царем, для вас мобилизация соседских ресурсов была бы одним из важнейших источников экономического роста. И скорее всего, в случае успеха (вспомните Александра Македонского) вами бы восхищались независимо от того, сколько горя вы принесли.

Огромное значение мобилизации ресурсов очевидно из трактатов по государственному управлению, которые составляли многие традиционные правители. Ярчайший пример – индийский трактат «Артхашастра», вероятно написанный чуть менее 2000 лет назад, но вобравший в себя опыт, накопленный во многих более ранних документах. Сильные государства на севере Индийского субконтинента появились на берегах Инда уже 4200 лет назад. Но так называемая индская цивилизация пала примерно 400 лет спустя. Еще через 800 лет появились новые государства, теперь и вдоль Ганга, потому что технологии железного века позволяли вырубать леса, так что сельское хозяйство распространилось, и население резко выросло. К 500 году до н. э. стали возникать сильные города и государства, часто завоевывая более мелкие. В течение следующих 200 лет образовалось гигантское царство Магадха, столица которого Паталипутра располагалась вблизи современной Патны. Во времена расцвета в этом городе, возможно, жил миллион человек, а значит, по размеру Паталипутра была равна Риму времен империи. После неудачного вторжения Александра Македонского на север Индии в 327 году до н. э. Магадху около 320 года до н. э. завоевала династия Маурьев. Часто утверждается, что Каутилья, автор «Артхашастры», был премьер-министром первого императора из Маурьев, Чандрагупты Маурья (он правил с 320 по 298 год до н. э.), но трактат, вероятно, написан на несколько веков позже.

«Артхашастра», как и многие подобные сочинения, начинается с рассуждения о том, что для людей нет ничего хуже отсутствия государственности и правителя. Мир, где преступник не может быть наказан, «…создает положение, как у рыб, т. е. ввиду отсутствия держателя жезла более сильный поедает слабого. А охраненный жезлом преуспевает»[185][186]. Конечно, этот аргумент удобен власти, но он также отражает некую более общую истину: крестьяне в массе своей тоже получали преимущества от жизни в организованном государстве.

Основные задачи правителя в «Артхашастре» описаны следующим образом:

Учение о земледелии, о скотоводстве, о торговле составляет учение о хозяйстве. Оно приносит пользу доставлением зерна, скота, золота, лесного товара и обязательного труда. При помощи его царь подчиняет себе сторонников и врагов через казну и войско. То, что обеспечивает сохранение и благополучие… есть жезл[187], управление им есть наука о государственном управлении, она – средство для обладания тем, чем не обладали, для сохранения приобретенного, для увеличения сохраненного, и она распределяет среди достойных приращенное добро. С нею связаны мирские дела, поэтому тот, кто хочет (успеха) в мирских делах, пусть всегда будет с поднятым жезлом. Нет ведь подобного средства удержания в своей власти живых существ, как жезл, так говорят учителя[188].

Очевидно, все это связано с мобилизацией ресурсов, с механизмами, которые, подобно насосу, направляют потоки энергии, труда и богатства от крестьян, наемных работников и ремесленников к тем, кто правит обществом, чтобы поддерживать в государстве стабильность. Бóльшую часть трактата составляют указания о том, как собирать подати, выбирать чиновников, формировать и обеспечивать армии и тюрьмы и что делать, чтобы крестьяне могли производить достаточно богатства для процветания общества.

Чтобы мобилизовать ресурсы, необходимо быть хорошо информированным. Собственно, для успеха нужно было иметь больше информации, чем у тех, чьи ресурсы вы мобилизуете. В «Артхашастре» много рассказывается о том, как создать сеть шпионов, как вести придворные записи и учитывать ресурсы и имущество правительства. Огромное значение имели переписи. Главный сборщик доходов должен был записывать общее число деревень и классифицировать их по уровню богатства и количеству зерна, животных, денег, древесины и рабочей силы, который они поставляют, а также числу солдат. Городским управляющим рекомендовалось «знать в отношении входящих в нее [каждую группу семейств] мужчин и женщин, их касту, род, имя и занятия и вместе с тем полное количество домочадцев, доходы и расходы»[189]. Местные сборщики налогов должны были записывать, сколько «имеется земледельцев, пастухов, купцов, ремесленников, наемных работников и рабов». Нужно было перечислить и другие, более мелкие группы, в том числе волшебников, держателей публичных домов, владельцев таверн, солдат, врачей и чиновников. Отдельные чиновники вели перечни лошадей (с учетом возраста, масти, состояния здоровья и происхождения), слонов и других важных ресурсов[190].

Государства – это сложные адаптивные системы, так что у них много общего с живыми организмами, и многие авторы отмечали это сходство. Во введении к «Левиафану» Томас Гоббс описывает государство как гигантского монстра, левиафана:

Левиафан… является… искусственным человеком, хотя и более крупным по размерам и более сильным, чем естественный человек… В этом Левиафане верховная власть… есть искусственная душа, должностные лица и другие представители судебной и исполнительной власти – искусственные суставы; награда и наказание… представляют собой нервы… благосостояние и богатство всех частных членов представляют собой его силу, salus populi, безопасность народа, – его занятие; советники… представляют собой память; справедливость и законы суть искусственный разум (reason) и воля; гражданский мир – здоровье, смута – болезнь и гражданская война – смерть.

Действительно, можно провести параллель между основными свойствами государства и живого организма. Как и у клетки, у государства есть полупроницаемые границы, которые образуют защищенную внутреннюю область. Потоки, проходящие через границу, необходимы для его выживания, поэтому они тщательно контролируются. У государства также есть «метаболизм», в процессе которого потоки энергии и ресурсов мобилизуются и распределяются таким образом, чтобы оно продолжало функционировать, поддерживая элиту («достойных», как их называют в «Артхашастре»), армии и бюрократический аппарат, что защищают государство и управляют им. Как и у живых организмов, первичный источник большинства его энергетических потоков – это фотосинтез, позволяющий земледельцам получать энергию солнечного света. Здесь энергетические потоки тоже требуют тонкого управления. Слишком мало – голодает государство. Слишком много – восстают или голодают подданные, и потоки энергии и ресурсов иссякают. Живые организмы поддерживают электрохимический градиент, который заставляет энергию течь, а государство поддерживает градиент путем убеждения и принуждения. Оно прибегает к закону, образованию и религии, чтобы убедить своих подданных, что его власть справедлива. Но оно также содержит войска и организованные силовые группы, чтобы иметь возможность принудить людей к послушанию, если убедить их не удастся. Поэтому в «Артхашастре» наказание (danda) считается основой государственности. Мобилизация ресурсов во всех аграрных цивилизациях зиждилась на принуждении, и этим объясняется большое значение военного дела и повсеместное распространение физических наказаний как в обществе, так и в хозяйствах и семьях.

Как и живые организмы, государства отслеживают информацию о своих ресурсах и врагах, и это позволяет им постоянно приспосабливаться к изменчивой среде. Чтобы всегда быть готовым к опасности и контролировать потоки ресурсов, нужен какой-то способ регистрировать информацию, будь вы приказчиком, шпионом или переписчиком. Поэтому во всех государствах в какой-нибудь форме возникла письменность, даже в империи инков в Южной Америке, где для письма служили узелки на веревках, или кипу. Письменность всегда развивалась как способ регистрировать информацию политического значения. У государства есть правила, так же как у клетки – геном. Эти правила можно найти в сводах законов, в заявлениях правителя и местных представителей власти, в текстах вроде «Артхашастры», высеченных на камне, в коллективной мудрости власти и чиновников, а также вычленить из религиозных традиций.

Если рассматривать государство как некий род или тип политического организма, можно показать, что традиционные государства эволюционировали во времени по мере того, как правители и чиновники учились новым методам управления и получали новые политические, военные и бюрократические технологии. На самом деле история государств и аграрных цивилизаций на протяжении нескольких тысячелетий шла аналогично истории биосферы: они вступали в новые ниши, развивали новые способы управления и новые политические технологии, некоторые из них исчезали, появлялись новые их виды, а отдельные государства становились все крупнее и получали все больше власти и знаний.

Распространение аграрных государств

Как и земледелие, государства независимо возникали в разных частях света. Неудивительно, что они появлялись там, где сельское хозяйство процветало уже веками или тысячелетиями и было достаточно развито, чтобы кормить большое население, обеспечивать существенные избытки, поддерживать систему коммерции и торговли, крупные и маленькие города. Но государства и то, что к ним прилагается, образовались не во всех земледельческих регионах. Кое-где, например в Папуа – Новой Гвинее или вдоль реки Миссисипи, сельское хозяйство привело к возникновению крупных деревень и умеренных форм власти, но было недостаточно продуктивным, чтобы питать большие города или государства.

Как и в случае земледелия, можно проследить за распространением аграрных цивилизаций в разных мировых зонах, почти как если бы мы наблюдали распространение инфекционного заболевания.

5000 лет назад государства можно было увидеть только в Южном Междуречье и на берегах Нила. Но они уже тогда шли разными путями. В Месопотамии древнейшие из них были отдельными городами, которые, по-видимому, постоянно находились в состоянии войны. Первые государства на берегах Нила, вероятно, были крупнее, а города в них – менее значимы. В течение следующих нескольких тысяч лет, по мере роста населения и развития государственного управления, государства Южной Месопотамии стали более мощными и начали контролировать более обширную территорию. 4000 лет назад государства существовали к югу от Египта, в долине Нила, в Судане, а также в долине Инда, на севере Индийского субконтинента, в Центральной Азии и на севере Китая, вдоль реки Хуанхэ. Еще через 1000 лет, к 1000 году до н. э., их можно было найти почти на всем восточном побережье Средиземного моря; на юге Китая, особенно по берегам реки Янцзы; в некоторых частях Южной Азии. Сильные вождества, которые позже превратились в полноценные государственные системы, также встречались в Европе и Западной Африке. 2000 лет назад государства и аграрные цивилизации существовали и в Американской мировой зоне, особенно в Мезоамерике и Андах, причем их метаболизм был устроен так же, как у государств Афроевразии.

Государства и империи становились все мощнее и богаче. Но с развитием технологий правления они также стали распространяться на более обширные территории и контролировать более многочисленное и разнообразное население. Эстонский ученый Рейн Таагепера попытался определить, как увеличивались территории, подвластные государствам. По его оценкам, первые из них охватывали в 3000 году до н. э. крошечную часть поверхности Земли, возможно 0,1 Мм (Мм – мегаметр, равен 1 млн кв. км и примерно соответствует размерам современного Египта). Между 2000 и 1000 годами до н. э. территория, контролируемая государствами, выросла, вероятно, до 1–1,5 Мм, но все еще составляла всего около 1 % территории, которой они управляют сейчас. Бóльшую часть мира по-прежнему населяли жители независимых земледельческих деревень и охотники-собиратели.

Тысячелетие, которое началось 4000 лет назад (2000–1000 гг. до н. э.), напоминает, что государства не только возникают, но и разрушаются. В долине Инда, в современном Пакистане, распалась целая их система, от которой не осталось ничего, кроме обильных археологических находок и таинственных надписей, все еще не расшифрованных. Но с 1000 года до н. э. процесс вновь стал набирать обороты, новые государства появлялись в новых местах, а старые государственные системы процветали и расширялись. Державу Ахеменидов, основанную императором Персии Киром около 560 года до н. э. на развалинах царства Ассирии в Северном Междуречье, пожалуй, можно считать первой мегаимперией. В период расцвета она, вероятно, контролировала 6 Мм. Два века спустя империя Маурьев в Северной Индии, скорее всего, расширилась более чем до 3 Мм, а в Китае империя Хань достигла размеров державы Ахеменидов. 2000 лет назад, когда в эпоху расцвета вошли Римская империя и империя Хань, появились первые государственные системы в Мезоамерике и Андах, хотя и не такие крупные, как мегаимперии Афроевразии, и с меньшим населением. По оценкам Таагеперы, 2000 лет назад государственные системы контролировали около 16 Мм, или примерно 13 % поверхности суши Земли.

Распространение государств и цивилизаций способствовало развитию новых форм коллективного обучения по мере того, как технологии, товары, идеи, религии и философии проникали на большие территории в крупных мировых зонах. Население, а также торговые и государственные системы распространялись не только под действием растущих благодаря земледелию потоков питания и энергии, но и в результате инноваций. Стало больше людей, увеличилось разнообразие условий проживания, и информация и технические нововведения стали накапливаться быстрее, чем когда-либо. Особенно важны были технологии, которые ускоряли обмен, например новые формы денег или более совершенные суда и дороги. Дороги превосходно строили все афроевразийские империи. В конце концов, те выполняли для них роль артерий. Правители прокладывали дороги, чтобы их армии и купцы могли перемещаться быстрее и дальше, а с другой стороны, создавали системы гонцов, чтобы быстро узнавать о восстаниях и вражеской угрозе. Ахеменидский император Дарий построил, а Геродот описал Царскую дорогу, которая шла из персидских Суз в Сарды, что находились близ современного Эфеса. Ее длина составляла более 270 километров, и гонцы, меняя лошадей, могли за 7 дней преодолеть расстояние, на которое пешеходу потребовалось бы 90.

Письменность дала правителям возможность сохранять важную информацию о своих империях и подчиненных. Новые военные технологии, например усовершенствованные лошадиные упряжки или верблюжьи седла, а также более мощные катапульты и быстрые колесницы, привнесли большие изменения в военном деле, а средства сухопутного и морского сообщения – в торговле, одновременно упрощая перевозку сельскохозяйственного продукта. Со времен древнего Шумера по всей Афроевразии распространялись новые технологии обработки металла, начиная с бронзы – сплава меди и олова. Около 3000 лет назад мощности печей стали достаточно велики, чтобы плавить железо, которое было прочнее бронзы и при этом дешевле, потому что железная руда встречалась чаще, а добывать ее было проще, чем оловянную или медную. В железном веке, который начался в 1000 году до н. э., металлы использовали для изготовления оружия, сельскохозяйственных принадлежностей, упряжек, телег и карет и даже обычных хозяйственных товаров, например горшков и сковород.

Коллективное обучение формировало просветительскую, философскую и научную мысль и стояло за сложной теологией крупных государственных религий, которые, описывая мироздание, всегда уделяли внимание истории происхождения мира. Обычно государства старались влиять на религиозные воззрения своих подданных, поэтому строили храмы и поддерживали официальных жрецов. Шаманов и других религиозных деятелей, которые придерживались неофициальных верований и практик, часто преследовали. Население первых государств поклонялось местным божествам, но затем власть правителей распространилась на более обширные территории, и боги как будто бы тоже стали сильнее и расширили сферу влияния. В самых больших империях мы наблюдаем появление высшего божества, например зороастрийского бога Ахурамазды, верховного божества державы Ахеменидов. Почитатели этих богов видели в них повелителей мира, так же как империи, жители которых им поклонялись, насаждали представление о себе как о правящих всем знакомым им миром. Во всех крупных религиях, в том числе в иудаизме, христианстве и исламе, индуизме, буддизме и конфуцианстве, а также в мифологиях Древней Греции и Древнего Рима и в религиозных традициях американских империй есть сверхъестественные божества. И чаще всего правители тесно сотрудничали с верховными служителями официальных религий, чтобы поддерживать системы, выгодные и тем и другим, потому что понимали, каким мощным инструментом могут быть религиозные убеждения.

Умелые правители научились массе способов приумножать свое богатство. Они старались уберечь крестьян от чрезмерной эксплуатации, понимая, что главный источник богатства – крестьянские деревни. Слишком угнетать крестьян было опасно, разумно было защищать их от вражеских армий или хищных помещиков и в случае неурожая снабжать запасами. Как указано в «Артхашастре», крестьяне были экономической основой любого государства, так что мудрые правители хотели их процветания. Они также поощряли международную торговлю, чтобы получить редкие и ценные стратегические товары, например драгоценные камни или шелка для богатых, олово, чтобы делать бронзу, или даже зерно, чтобы кормить жителей своих городов. Многие торговали и людьми, ведь их часто брали в рабство и продавали в качестве рабочей силы, слуг и солдат, – эта практика процветала в степях и на громадных рынках невольников в Восточном Средиземноморье и Центральной Азии. Те правители, которые получали от торговли наибольшую выгоду, вкладывались в рынки и караван-сараи, защищали купцов и строили дороги, каналы и гавани, чтобы перемещать товары все быстрее и дальше.

С ростом государств росли и сети обмена. 4000 лет назад города Месопотамии уже торговали с Индией, Египтом и Центральной Азией, а отдельные части Центральной Азии – с Китаем. 2000 лет назад по таким сетям множество товаров, включая шелка, монеты, стекло и специи, переправляли через всю Афроевразию по сухопутным дорогам, которые называются Шелковыми путями, и по морским путям Индийского океана. По сетям международного обмена также шло то, чего никто не хотел, например болезни, такие как оспа и бубонная чума. Вспышками чумы, например той, что произошла при византийском императоре Юстиниане I около 1500 лет назад, можно объяснить, почему в период от 2000 до 1000 лет назад замедлился рост численности людей в самых густонаселенных районах Афроевразии.

2000 лет назад большие империи встречались по всей Афроевразии. В их число входили Римская и Сасанидская империи, Кушанское царство, империя Маурьев и империя Хань. Наряду с ними существовало множество более мелких, полунезависимых государств. В течение следующего тысячелетия некоторые из крупных империй пали, включая самые большие – Римскую и империю Хань. Болезни и крах империй приостановили рост почти на тысячу лет. Но затем появились новые его признаки. Деревни, города и торговые сети образовались в ранее малонаселенных областях Южного Китая, Северной Европы и Африки. Пожалуй, самым удивительным было возникновение в VIII веке н. э. новых политических систем, связанных с молодой мировой религией – исламом.

Еще через 400 лет, в начале XIII века, кочевые скотоводы под предводительством Чингисхана создали Монгольскую империю. Она просуществовала менее века, но была самой большой в истории, первой империей, которая простиралась по всей Афроевразии, от Кореи до Восточной Европы. На Американском континенте первые настоящие государственные системы появились около 2000 лет назад, в Мезоамерике и Андах. Многие американские государства, например таковые у цивилизации майя, были отдельными городами, подобно городам-государствам Шумера за 3000 лет до того. К моменту появления Монгольской империи в Америке тоже существовали имперские системы, под контролем которых находилось множество городов и большие территории. В их число входили предшественники ацтекской империи и империи инков.

Оценка изменений в аграрную эру истории человечества

Аграрная эра – первая, о которой у нас достаточно информации, чтобы попробовать измерить некоторые фундаментальные изменения в истории человечества. Можно попытаться оценить, как наши общества использовали энергию и как она связана с усложнением в истории человека, подобно истории звезд и биосферы. В приложении[191] даны некоторые очень грубые оценки той роли, которую энергия играет в истории человечества, и ее влияния на нашу жизнь. Числа, конечно, исключительно ориентировочные, но они основаны на самых аккуратных оценках крупных изменений в нашей истории из тех, что у нас есть. Они сообщают нечто важное и помогают увидеть историю человечества в более общих чертах.

В предыдущей главе мы говорили о том, что численность людей в палеолите росла, но очень медленно: в течение 20 000 лет в конце последнего ледникового периода, возможно, на четверть миллиона человек в тысячелетие. Числа в столбце B приложения показывают резкое ускорение роста населения с появлением сельского хозяйства. В период с 10 000 до 5000 лет назад численность людей выросла вчетверо, а затем, с 5000 до 2000 лет назад, еще примерно в 10 раз. Таким образом, за все время с 10 000 до 2000 лет назад человечество выросло приблизительно в 40 раз со средней скоростью 25 млн человек в 1000 лет, что примерно в 100 раз быстрее средней скорости роста в позднем палеолите.

Такой быстрый рост населения оказался возможен благодаря тому, что наш вид стал потреблять гораздо больше энергии (столбец С). 2000 лет назад люди использовали в 70 раз больше энергии, чем в конце последнего ледникового периода. Энергетической золотой жилы, которую дало земледелие, хватало на то, чтобы обеспечивать рост населения, уплачивать разнообразные налоги энтропии на сложность, и, наконец, ее хватало на имущество богатых и власть имущих. Непохоже, чтобы благодаря ей жизнь большинства людей стала лучше.

В первую очередь эта энергия шла на рост населения. Но конечно, не вся, потому что, как показывает столбец D, 5000 лет назад потребление энергии на душу населения немного увеличилось. Мы не можем точно определить, как эта дополнительная энергия распределялась, но то, что нам уже известно об эволюции аграрных обществ, позволяет предположить, на что она в основном тратилась. Прежде всего, это была плата за усложнение. В столбце F приложения со статистическими данными даны очень грубые оценки роста сложности, основанные на том предположении, что размер крупнейших городов может служить мерой человеческой способности строить, поддерживать и оплачивать сложные социальные и технологические структуры. В конце концов, города, как и цивилизации в целом, требуют высокой степени организации и больших затрат на здания, дороги и тракты, ирригационные каналы, дворцы и храмы, чиновников, полицию, рынки и солдат. Эти расходы можно считать частью налогов на сложность, которые мы уплачиваем энтропии. Последняя также взимала своеобразный мусорный налог. Это была энергия, которая на самом деле никому не приносила пользы, включая ту, что тратилась в войнах и природных или эпидемиологических катастрофах.

Мы знаем, что часть дополнительной энергии, полученной от земледелия, также шла на то, чтобы улучшить жизнь знати, которая в большинстве аграрных цивилизаций составляла около 10 %. Знать контролировала огромные богатства, и, вероятно, даже медленный рост ожидаемой продолжительности жизни (столбец E) в большой степени ограничивался богатыми и власть имущими. Таким образом, хотя бы часть сельскохозяйственной золотой жилы энергии способствовала тому, чтобы жизнь отдельных людей стала лучше. Но после всех этих затрат мало что оставалось для повышения уровня жизни остального населения. Так, все имеющиеся у нас данные указывают на то, что, хотя людям и могла иногда перепасть случайная роскошь, большую часть аграрной эры они в массе своей провели на грани выживания. По оценкам французского экономиста Тома Пикетти, в большинстве стран Европы уже в 1900 году 1 % населения владел примерно 50 % национального богатства, а 10 % населения принадлежало 90 % национального богатства. Другие 90 % населения обходились лишь 10 % национального богатства. По существу, среднего класса в современном смысле слова не было, потому что «средние 40 % при распределении богатства были почти так же бедны, как и низшие 50 %. Подавляющему большинству практически ничего не принадлежало, а львиная доля имущества в обществе доставалась меньшинству»[192].

Если такое распределение богатства было типичным для большинства аграрных цивилизаций, это подтверждает общий вывод о том, что энергетическая жила земледелия способствовала улучшению жизни не более чем одной десятой всех человеческих существ. Впрочем, несомненно, так чаще всего и бывает во времена золотой лихорадки. Чтобы богатство можно было распределить шире, потребовалась еще одна энергетическая жила, еще более впечатляющая, чем земледелие. В следующей главе описаны изменения, которые подготовили почву для восьмого порога, заложившего основу сегодняшнего изумительного, энергетически богатого мира.

10

На заре современного мира

Открытие Америки и пути в Ост-Индию мимо мыса Доброй Надежды представляют собою два величайших и важнейших события во всей истории человечества… Их общее влияние представляется скорее благотворным, поскольку они сблизили самые отдаленные части мира, позволили им удовлетворять нужды друг друга, расширять круг потребностей и возможность удовлетворять их друг для друга, поощрять промышленность друг друга. Но для туземцев Ост- и Вест-Индии все коммерческие выгоды, которые могли получиться от этих событий, были совершенно парализованы порожденными ими ужасными бедствиями.[193]

Адам Смит, «Исследование о природе и причинах богатства народов»

Сэр, я продаю то, чего желает весь мир, – энергию.

Мэттью Болтон, главный инвестор в усовершенствованный паровой двигатель Джеймса Уатта

Описывая предыдущие пороги усложнения, мы озвучивали некие ученые догадки о том, какие условия Златовласки для них понадобились. Приближаясь к сегодняшнему дню, можно гораздо точнее сказать, как складывались новые условия, которые в конечном итоге подготовили почву для удивительного всплеска инноваций и привели к возникновению современного мира – мира антропоцена.

Мир 600 лет назад

С конца последнего ледникового периода численность людей к 1400 году н. э. выросла примерно в 100 раз, то есть с 5 млн человек почти до 500 млн. Все еще оставались обширные зоны – в Австралии, некоторых частях Африки, Центральной Евразии, Сибири и в Америке, – где население было небольшим и в основном жило за счет собирательства, охоты, оседлого или кочевого скотоводства. Но преимущественно люди были сосредоточены в аграрных цивилизациях, и жизнь их прямо или косвенно зависела от земледелия. Собственно, большинство из них и были земледельцами. Те постепенно осваивали многие части мира, точно так же как отдельные области 10 000 лет назад стали заселять охотники-собиратели. Это произошло даже в Тихом океане, когда моряки Полинезии вопреки опасностям принялись мигрировать и проникли почти во все его уголки. Аотеароа (Новая Зеландия), последний большой участок плодородной земли в Тихоокеанском регионе, была заселена около 700 лет назад.

С ростом населения возросла и необходимость искать новые земли, ресурсы, новые источники богатства. Собиратели и оленеводы Сибири испытывали все большее давление со стороны сборщиков налогов, торговцев мехом, купцов и кочевых скотоводов, и в результате начали ставить ловушки и продавать меха, моржовые клыки и другие товары, добываемые в лесах. В Австралии, где не было аграрных государств, которые требовали бы все больше ресурсов, людей вынудил повысить производство рост населения. В плодородных зонах, например в районе современного Сиднея, по мере роста численности жителей сузились племенные территории, и местным общинам пришлось развивать технологии с более узкой специализацией и интенсивным действием. В Сиднейской гавани женщины в последние столетия стали ловить рыбу с помощью лески из коры караджонга и специальных крючков, вырезанных из спиралевидных раковин, – так можно было доставать ее с большей глубины. Они удили по ночам с каноэ из древесной коры под названием «нови», разжигая костры, чтобы греться самим и греть детей у своей груди. В 1770 году Джозеф Бэнкс, плававший с капитаном Куком, увидел залив Ботани (возле нынешнего Сиднея) полным огней, мерцающих на нови[194]. В некоторых регионах Австралии встречались полупостоянные деревни и зачатки земледелия.

На некоторых крупных тихоокеанских островах, таких как Гавайи, Тонга и Новая Зеландия, земледелие было достаточно эффективным, чтобы обеспечивать продовольствием население небольших городков и маленьких государств. В Центральной Америке и в Андах сельское хозяйство распространилось так широко, что питало не просто большие государства, а первые американские имперские системы. Центральный регион ацтекской империи, быстро развивавшейся в XV веке, находился на территории современной Мексики, а столица ацтеков Теночтитлан – на территории нынешнего Мехико. Сердце современной им империи инков располагалось на склонах Анд, где теперь Эквадор и Перу. Столица инков Куско находилась на юго-востоке современного Перу.

Демографическое давление и конкуренция за мобилизацию новых ресурсов особенно остро ощущались в Афроевразии – самой старой, большой, густонаселенной и неоднородной из мировых зон. В поисках дополнительной энергии и ресурсов правители, предприниматели и жаждущие земли крестьяне конкурировали за новые плодородные территории и новые формы богатства, в том числе за меха, специи и минералы[195]. При необходимости они всегда были готовы потеснить охотников-собирателей. Эти факторы вынудили крестьян заселить земли, которыми они когда-то гнушались, например север Скандинавии или некоторые части Украины и России по краю засушливых евразийских степей. Под давлением мобилизации ресурсов сети обмена, действовавшие в Афроевразии, стали более плотными и разнообразными, увеличился их размер, богатство и разброс товаров и идей, которыми здесь обменивались с помощью Шелкового пути или морских дорог Индийского океана.

В 1400 году сплошная полоса городов, населенных территорий и возделываемых земель тянулась от Атлантического океана по обеим сторонам Средиземного моря, через Персию и некоторые части Центральной Азии в Индию, Юго-Восточную Азию и Китай. Самой богатой и многолюдной империей в 1500 году правила китайская династия Мин. В начале XV века император этой династии Юнлэ послал большой флот под предводительством евнуха-мусульманина Чжэн Хэ, чтобы пройти по Индийскому океану в Индию, Персию и богатые порты Восточной Африки. Корабли Чжэн Хэ были одними из самых крупных и технически сложных, какие когда-либо строились на тот момент, а их многочисленные плавания оказались любопытным предзнаменованием грядущей глобализации. Но с 1433 года, при новом императоре Сюаньдэ, династия Минь прекратила эти экспедиции. Китай был богат и вполне самодостаточен, так что плавания Чжэн Хэ не имели большой коммерческой ценности. Кроме того, они страшно дорого стоили. Новый император и его советники решили, что деньгам, которые на них тратились, можно найти лучшее применение, например пустить их на оборону северных границ империи от набегов скотоводов-кочевников.

Больше причин искать богатство за пределами собственных границ было у тех правителей, которые располагали меньшими ресурсами и населением. Особенно быстро в XV и XVI веках расширялось молодое княжество Московское. Его власти строили линии укреплений, которые отодвигали границы государства на юг к плодородным, но засушливым пастбищам на севере Черного моря, на юго-восток к рынкам Шелкового пути Центральной Азии и на восток, в Сибирь, изобилующую мехами и минералами. В мусульманском мире самой сильной была Османская империя. К XVI веку ее власть достигла Юго-Восточной Европы, охватив в том числе Междуречье и Северную Африку. После завоевания Египта в 1517 году империя также получила контроль над прибыльной торговлей между Индийским океаном и Средиземноморьем с Европой. В этом же веке на Индийском субконтиненте у Османской империи появился соперник – мусульманская империя Моголов, основанная Бабуром, потомком монгольского императора Чингисхана. В Африке сильные государства и империи располагались на север от Сахары, вдоль Нила, и в Западной Африке, а также по восточному берегу, где были рассыпаны богатые торговые города. Европа, находясь на западном краю Евразии, оказалась вдали от изобильных потоков коммерческого богатства, которые текли через Средиземное море и Индийский океан. К ним удалось подключиться венецианцам, но это было непросто. В 1500 году самой мощной в Европе была Священная Римская империя, обветшавшее собрание государств, епархий и княжеств, объединенных благодаря брачным союзам и завоеваниям и простирающихся от Австрии и Германии до Нидерландов и Испании.

В 1400 году мир по-прежнему был разделен на зоны, между которыми практически не существовало контактов. Но под давлением роста населения и мобилизации океанические мембраны между мировыми зонами рано или поздно неизбежно должны были прорваться. Из-за кого и когда, оставалось неясным, хотя сильное давление, которое мобилизация создала в Афроевразийской зоне, чрезвычайно повысило вероятность того, что прорыв будет совершен отсюда.

Наконец, в 1492 году океан между двумя крупнейшими мировыми зонами пересекла экспедиция под предводительством генуэзского моряка Христофора Колумба. Колумб уговорил правителей Испании поддержать проверку его догадки, что из Европы к богатым рынкам Восточной Азии есть короткий путь через Атлантику. В следующие 300 лет были также прорваны мембраны, отделяющие Австралазию и Тихоокеанскую зону, и впервые в истории человечества обмен информацией и идеями, товарами, людьми, технологиями, религиями и даже болезнями стал происходить по всему миру.

Это было революционное изменение. Впервые с тех пор, как 250 млн лет назад тектоника плит создала единый суперконтинент Пангею, гены, организмы, информация и болезни могли обращаться в единой всемирной системе. Историк мира Альфред Кросби назвал эту экологическую революцию «Колумбовым обменом» и показал, что глобализация должна повлиять на биосферу не меньше, чем она повлияла на историю человечества[196]. В «Манифесте Коммунистической партии» Маркс и Энгельс доказывают, что с этих изменений начался современный капитализм:

Открытие Америки и морского пути вокруг Африки создало для подымающейся буржуазии новое поле деятельности. Ост-индский и китайский рынки, колонизация Америки, обмен с колониями, увеличение количества средств обмена и товаров вообще дали неслыханный до тех пор толчок торговле, мореплаванию, промышленности и тем самым вызвали в распадавшемся феодальном обществе быстрое развитие революционного элемента[197].

Установление связей между разными мировыми зонами вызвало такое мощное потрясение, что человеческое общество всего за несколько веков пересекло восьмой порог усложнения. Изменение произошло быстро, потому что это случилось в условиях мировой глобализации. В прошлом коллективное обучение протекало на локальном или региональном уровне, поэтому у земледельцев 10 000 лет ушло на то, чтобы их уклад распространился по планете. В мире глобальных связей понадобилось всего несколько веков, чтобы преобразовать существенную часть Земли. Это изменение имело величайшее значение из всего, что произошло за историю биосферы, насчитывающую 4 млрд лет. Неожиданно оказалось, что люди связаны в единую всемирную сферу мысли – ноосферу. К XX веку ноосфера стала революционной силой, воздействующей на всю биосферу.

Образование единой мировой системы

Европейские мореплаватели первыми установили связи между основными мировыми зонами. Этот простой факт на несколько веков дал правителям и предпринимателям Европы колоссальное преимущество, потому что она, когда-то далекая от крупных центров сосредоточения богатства и власти, теперь контролировала ворота, через которые шли величайшие в истории человечества потоки ценностей и информации.

Европейские мореплаватели прорвались в другие мировые зоны потому, что у них не было легкого доступа к богатым рынкам Южной и Юго-Восточной Азии. Им приходилось идти на риск, чтобы получить свою долю. В первую очередь нужно было миновать османских торговцев, контролировавших Средиземное море. Это одна из причин, по которым в середине XV века португальские правительства стали посылать маневренные каравеллы, вооруженные пушками, разведывать пути вдоль западного берега Африки. Каравеллы с их латинскими парусами[198], сделанными по образу и подобию арабских моделей, а также компасами и пушками, созданными на основе китайских изобретений, сами были образцами интеллектуальной синергии, которая развивалась в Афроевразийской мировой зоне. К 1450-м годам португальские мореплаватели уже использовали морские пути для прибыльной торговли золотом, хлопком, слоновой костью и рабами с империей Мали – раньше все эти товары перевозили по сухопутным дорогам Сахары верблюжьи караваны.

Эти скромные успехи подстегнули соперников. Генуэзский мореплаватель Христофор Колумб был одним из них. Колумб убедил испанских правителей Фердинанда и Изабеллу поддержать его в поиске более прямого западного пути в Азию, для чего он собирался идти по Атлантике, удаляясь от берега. Он ошибочно считал, что расстояние до Китая по Атлантическому океану гораздо меньше, чем многие предполагают. Фердинанд и Изабелла сделали ставку на его идею, потому что понимали, что, если Колумб окажется прав, им воздастся сполна. 12 октября 1492 года его суда достигли острова на Багамах, который он назвал Сан-Сальвадор. До конца жизни он был уверен, что прибыл в Азию или в Индию, потому и называл людей, которых встретил, индейцами. По этой же причине его удивило, что они были наги, выглядели бедно[199] и что на них не было кимоно и шелковых одежд. Пленники проводили его на Кубу, где он нашел немного золота, и этого хватило, чтобы убедить Фердинанда и Изабеллу финансировать новые плавания. Благодаря путешествиям Колумба впервые установились регулярные контакты между Американской и Афроевразийской мировыми зонами. В 1498 году, всего через шесть лет после его первого трансатлантического плавания, португальский капитан Васко да Гама показал, что Юго-Восточной Азии также можно достичь, обогнув Африку с юга. Индийский океан не был огромным замкнутым озером, как многие полагали.

Первые встречи между людьми из разных мировых зон обычно и даже чаще всего были беспорядочны, разрушительны и сопровождались проявлениями жестокости. Свою роль сыграло недоверие к чужакам, но также причиной стали существенные различия в плотности населения, технологиях, моделях социальной и военной организации и даже устойчивости к болезням, которая формируется тысячелетиями. Здесь были победители и проигравшие, и для проигравших дело обернулось катастрофой. Как и возникновение первой кислородной атмосферы или внезапное вымирание динозавров, это был пример того, что австрийский экономист Йозеф Шумпетер назвал созидательным разрушением – постоянной, часто грубой смены старого новым, которую этот ученый считал глубинной основой современного капитализма. Было низвергнуто множество обществ и разрушено немало жизней. Но присутствовал и созидательный момент, потому что сам по себе размах первых сетей глобального обмена перевел синергию коллективного обучения в масштаб планеты, и в результате высвободились огромные потоки информации, энергии, богатства и мощи, которые в конце концов повсеместно перестроили человеческое общество.

Почти всю выгоду получили голодные до ресурсов государства и империи на западном краю Афроевразии, чьи суда первыми прорвались через барьеры между мировыми зонами. Они пользовались этим преимуществом с разбойничьим азартом, безоглядно и ничего не упуская. Через 50 лет после первого плавания Колумба португальцы со своими вооруженными каравеллами установили в Индийском океане укрепленные опорные пункты и таким образом создали здесь торговую империю. Торговцы и моряки несли громадные риски, но впереди маячила столь же большая выгода. В Америке испанские конкистадоры, такие как Эрнан Кортес и Франсиско Писарро, захватили власть над богатыми цивилизациями ацтеков и инков. Они сделали это с помощью крошечных армий, воспользовавшись политическими разногласиями в обеих империях. Но не обошлось и без разрушительного действия европейских болезней, например оспы, которые, возможно, убили до 80 % населения крупных американских империй и разрушили древние общественные структуры и традиции. Колоссальной ценой для других людей конкистадоры озолотились, принеся богатство себе и обществу, откуда пришли.

В Америке испанские завоеватели нашли не только золото и серебро. Они также нашли земли, на которых можно было растить, например, сахарные культуры, в то время как европейские аппетиты к сахару были огромны и постоянно росли. Испанцы (в том числе родственники Колумба) уже показали на Канарских островах, как дешево получать сахар, рабским трудом выращивая нужные культуры на плантациях. Доходы от этих плантаций стали предвестниками той прибыли, которую позже удалось получить в обеих Америках, часто с применением жесточайшей, грубейшей силы.

В 1540-е годы в Потоси, на территории современной Боливии, испанские купцы нашли гору серебра. Сначала они разрабатывали ее с помощью традиционных систем принудительного труда, которые унаследовали от инков. Но смертность была так велика, что вскоре они стали использовать ввезенных африканских рабов. Караваны мулов переправляли серебро в мексиканский порт Акапулько, где из него отливали серебряные песо, первую в мире глобальную валюту. Поток песо пошел через Атлантику в Европу, и они стали опорой местных экономик, потому что испанское правительство использовало их, чтобы выплачивать долги голландским и германским кредиторам. Песо также пересекали Тихий океан на галеонах, попадая в контролируемый испанцами город Манилу. Здесь испанские купцы и чиновники обменивали их на китайские шелка, фарфор и другие товары, которые поставляли китайские торговцы, а эти товары с гигантской выгодой перепродавали в Америке и Европе. Это была классическая арбитражная торговля. Купцы покупали товары там, где они были дешевле всего, а продавали там, где дороже, и получали колоссальную выгоду благодаря разрыву между затратами на производство и ценой продажи, который на первых глобальных рынках мира мог быть огромен. Экономика Китая, переживавшая бум, нуждалась в серебре и высоко ценила его, так что здесь оно стоило в два раза больше, чем в Европе, а рабский труд в Америке позволял сохранять низкие затраты на производство. Высококачественный шелк, напротив, был в Китае чем-то обычным, а в Европе – редкостью и огромной ценностью.

Если удавалось избежать кораблекрушений и встреч с пиратами, европейские купцы и их покровители могли получать громадную выгоду с помощью крутых ценовых градиентов, которые действовали в первых сетях глобального обмена. Начатое португальцами и испанцами в XVII веке продолжили голландцы и англичане, захватив португальские форты в Азии и начав понемногу откусывать от испанских и португальских колоний в Карибском море и Северной Америке.

Вместе с богатством по этим градиентам перетекала информация, и со временем она оказалась не менее важной. Эффективный способ книгопечатания, изобретенный в середине XV века Иоганном Гутенбергом, приумножил воздействие новых информационных потоков. С 1450 по 1500 год было издано почти 13 млн книг, а с 1700 по 1750-й – более 300 млн[200]. Книги и информация, которую они содержали, перестали быть редкой дорогой роскошью и у образованных людей вошли в число повседневных приобретений. И точно так же, как прибыль от перепродаж подогревала европейскую торговлю, гигантские новые потоки информации стимулировали развитие науки и техники.

Европейские мореплаватели нашли новые континенты и острова, видели в южном небе новые созвездия и столкнулись с народами, религиями, государствами, растениями и животными, о которых не было никаких упоминаний в древних текстах. Новая информация как цунами обрушилась на сферы образования, науки и даже религии во всей Европе, потому что через этот регион она протекала раньше и быстрее всего. Она заставила европейских мыслителей поставить под сомнение учения старины и даже Библию. Она стала подтачивать традиционные истории происхождения мира. В Англии XVI века Фрэнсис Бэкон утверждал, что наука и философия должны перестать опираться в основном на древние тексты и начать активный поиск нового знания, подобно европейским мореплавателям: «Дальние плавания и странствования (кои в наши века участились) открыли и показали в природе много такого, что может подать новый свет философии»[201][202]. В 1661 году Джозеф Гленвилл писал, что где-то ждут своего открытия «Америка секретов, неведомое Перу природы»[203].

Как выразился Дэвид Вуттон, современный историк научной революции, «существование идеи открытия – необходимая предпосылка науки»[204][205]. Исследуйте мир как таковой, а не то, что о нем сказано. Учитесь «побеждать природу, покоряясь ей», как писал Бэкон. Это очень точно соответствовало духу активных манипуляций, свойственному науке и технике современности. В XVII веке многие ученые стали понимать, что живут в эпоху не только географической и торговой, но и интеллектуальной революции и что новое знание увеличивает власть человека над миром природы. «Что касается нашей работы, мы все согласны, – писал член Королевского общества в 1674 году, – что она состоит не в том, чтобы белить стены старого дома, а в том, чтобы построить новый»[206]. В XVIII веке европейские мыслители эпохи Просвещения стали видеть в новом знании цель, смысл и «прогресс». Идея о том, что люди должны перестраивать и «совершенствовать» мир, теперь задавала тон в науке, этике, экономике, философии, торговле и политике.

Мир мысли преобразился. Дэвид Вуттон наглядно описывает эти изменения. Во времена Шекспира даже самые образованные европейцы в массе своей верили в магию и ведьм, в оборотней и единорогов; они верили, что Земля неподвижна, а небеса вращаются вокруг нее; что комета – это дурное предзнаменование; что внешний вид растения говорит о его целебных свойствах, потому что Бог создал его поддающимся интерпретации; что «Одиссея» – правдивый исторический документ[207]. Через полтора века, при жизни Вольтера, образованные европейцы мыслили уже совершенно иначе. Многие коллекционировали научные приборы, например телескопы, микроскопы и воздушные насосы, или читали о них; Ньютона считали величайшим из ученых; знали, что Земля крутится вокруг Солнца; не принимали всерьез магию, сюжеты античных легенд, рассказы о единорогах и истории о чудесах (бóльшую их часть); верили в передовое знание и во что-то вроде прогресса.

Новая информация стала интеллектуальным строительным материалом, из которого образовались новые типы знаний. Исаак Ньютон, выведя законы гравитации, получил доступ к информационному полю невиданного масштаба. Так, он мог сравнивать, как качаются маятники в Париже, а как в Америке и Африке. Ни у одного поколения ученых доселе не было возможности проверять свои идеи опытом настолько досконально или в рамках таких широких и разнообразных информационных сетей.

Достижения Ньютона можно связать с обширным ростом общих знаний, который европейцам принесли зарубежная торговля и исследование заморских территорий. Смелостью обобщать, выводить универсальные законы о мире природы люди во многом были обязаны колоссальному количеству информации – и самоуверенности, – которые такие чуждые мореплаванию мыслители, как Исаак Ньютон, получили благодаря тому, что европейцы покорили великие моря[208].

Ошеломляющие новые потоки богатства и информации помимо всего прочего стимулировали коммерческие формы мобилизации, которые часто называют капитализмом и которые были обусловлены градиентами богатства и информации одновременно. Традиционные правители, чтобы мобилизовать ресурсы, в основном прибегали к угрозам, обещали защиту и апеллировали к религиозным авторитетам и закону. Но во всех цивилизациях купцы также активно делали это путем торговли. Коммерческая мобилизация зиждилась на арбитражных сделках, на тех товарах, которые в одном регионе можно было дешево купить, а в другом – дорого продать. Для успеха купцам нужно было богатство, которое можно было бы вкладывать, и информация о том, во что его вкладывать. Крутые градиенты того и другого в первых сетях глобального обмена так расширили торговые возможности европейских купцов и предпринимателей, что их состояние и политическое влияние росли, пока не оказалось, что у них одалживают средства даже императоры, например император Священной Римской империи Карл V.

Европейские правители в целом более охотно сотрудничали с купцами, чем традиционные, например императоры китайской династии Мин, потому что в массе своей государства Европы располагали скромными ресурсами, вели бесконечные войны и постоянно испытывали недостаток в деньгах. А правители, которые брали у купцов в долг, естественно, с радостью поддерживали торговлю. Таким образом возникли тесные симбиотические отношения между европейскими торговцами и властями. Вторые защищали и поддерживали первых, а за это имели право облагать их богатство налогами и получать с него прибыль. Это была самая ранняя, незрелая форма капитализма, системы, которой восхищались европейские экономисты от Адама Смита до Карла Маркса.

Новое партнерство между европейскими правительствами и предпринимателями принимало множество форм. Рассмотрим один яркий пример. Перегонять спиртное в России начали в XVI веке[209]. Чиновники Ивана Грозного быстро поняли, что, если не давать крестьянам заниматься этим дома (а это было несложно, ведь перегонка требует мастерства и серьезного оборудования), можно получить большие деньги, потому что спиртное станет одним из немногих товаров, которые крестьянам придется у кого-то покупать. Но поставлять водку, которую ставили на стол во время религиозных и семейных праздников, свадеб и похорон, в тысячи деревень, разбросанных по большой территории, было трудной задачей, и лучше всего с ней могли справиться купцы. В результате русское правительство в партнерстве с купцами построило торговлю спиртным настолько успешно, что к XIX веку она почти полностью окупала потребности русской армии, на тот момент – одной из самых многочисленных в мире. Русское государство и общество выплачивали энтропии значительный налог на сложные механизмы, которые качали прибыль от водочной торговли, приводящей в итоге к опасным для здоровья людей последствиям.

Капитализм порождал новые формы неравенства, но экономисты восхищались им, потому что он также успешно генерировал богатство и инновации. Многие из первых экономистов прекрасно понимали, что богатство, которым торгуют и которое формируют капиталисты, на самом деле состоит в контроле над сконцентрированным солнечным светом, энергетическими потоками, проходящими через биосферу. Именно поэтому столь многие оказались сторонниками трудовой теории стоимости; в конце концов, труд – это энергия. Вместе с тем они осознавали, что капитализм отлично стимулировал развитие инноваций в управлении энергией. Ведь торговцы, в отличие от традиционных правителей, практически не могли пользоваться открытой агрессией для мобилизации богатства (хотя, если у них появлялась такая возможность, ни в коем случае ей не пренебрегали). Чаще всего вместо этого им приходилось прибегать к хитрости, а значит, искать новую информацию. Нужно было находить новые товары и рынки, эффективно торговать и сокращать расходы. Чтобы обойти соперников, прежде всего требовались инновации. Приходилось искать новые способы, как мобилизовать потоки энергии и ресурсов и управлять ими. Этим можно объяснить, почему общество Европы, все больше проникаясь капитализмом, в столетия, последовавшие за тем, как Колумб впервые пересек Атлантический океан, стало одновременно богаче и изобретательнее.

Некоторыми правительствами, например в Нидерландах или Венеции, управляли купцы, так что в этих странах к торговле определенно относились очень серьезно. Британцы многому научились у голландцев, а в конце XVII века ими даже недолго правил голландский король Вильгельм III. Британские власти тратили огромные суммы на флот, который мог бы защищать укрепленные торговые базы и колонии в Карибском море, Северной Америке и, наконец, в Индии. Под защитой флота британское правительство и купцы получали огромную прибыль. Например, они поставляли в Африку оружие в обмен на рабов, которых в ужасных условиях перевозили в Америку. Рабов продавали за сахар, табак и другие товары с плантаций, а цены на эти товары оставались низкими, потому что рабский труд был дешевым. Как следствие, их можно было недорого и выгодно сбывать на быстро расширяющихся потребительских рынках Англии и Европы. Британское правительство, как и голландцы, все сильнее зависело от доходов с торговли, включая таможенные выплаты. Этим можно объяснить, почему в 1694 году оно учредило Английский банк, чтобы предоставлять британским купцам, предпринимателям и помещикам дешевые займы. В XVIII веке эти займы стимулировали инновации в сельском хозяйстве, строительство каналов и обширной системы транспортного сообщения. Лондон превратился в один из крупнейших городов в мире, а торговля в Британии бурно развивалась.

Новые потоки богатства и информации, а также новые формы научного знания стимулировали инновации в сельском хозяйстве, горном деле, кораблестроении и мореходстве, в сооружении каналов и многих других областях. Особенно ярко это проявлялось в Западной Европе. После 1500 года центры богатства и власти резко сместились, и Европа с Атлантическим регионом, некогда бывшие на задворках, быстро превратились в новый узел, через который пошли первые глобальные потоки богатства, информации и власти.

Горючие ископаемые. Великая инновация

Глобализация мира и предпринимательский класс, у которого становилось все больше богатства и власти, при поддержке местных правителей способствовали торговле и инновациям, особенно в Атлантическом регионе. Однако мы видели, что одни нововведения вызывают больше изменений, чем другие. Учитывая, как росло богатство Европы, как динамично развивалось предпринимательство и где проходили информационные потоки, неудивительно, что великие инновации, которые привели к формированию современного мира, возникли здесь, а не в старых узловых регионах, раскинувшихся по Евразии от Средиземного моря по мусульманскому миру и до Китая.

Среди крупных инноваций важнейшими обычно оказывались те, что высвобождали новые потоки энергии, как, например, ядерный синтез или фотосинтез. К ним относилось и земледелие, потому что оно позволяло пахарям получать в свое распоряжение больше энергии, которая незадолго до этого образовалась в результате фотосинтеза. Растущие энергетические потоки такого рода вызывали в течение аграрной эры бурные перемены, но они были ограниченными, ведь позволяли распоряжаться лишь солнечным светом, захваченным недавно. Сожгите полено, съешьте морковку или запрягите лошадь в плуг – и вы подключитесь к потокам энергии, полученным из солнечного света в последний год или, в крайнем случае, в последние десятилетия. К концу XVIII века некоторые экономисты Западной Европы стали подозревать, что европейское общество, используя эти потоки, может исчерпать их. Расчеты были просты. Человеческое общество потребляло энергию, которая поступала с пахотных земель и из лесных массивов. Еще немного добавляли ветер и дождь. Таким образом, чтобы расти, нужно было искать новые пригодные для возделывания земли и леса. К 1800 году стало похоже, что бóльшая их часть уже возделывается. Адам Смит, основатель современной экономики, утверждал, что скоро общество использует всю доступную энергию. Рост остановится; оплата будет падать, а значит, будет сокращаться и население, и земледельческое общество лицом к лицу столкнется с ограничением энергетических потоков, как это происходит со всеми организмами, которые полностью заполнили свою нишу[210]. Казалось, некоторые общества, например в Нидерландах и Англии, уже подходят к этой черте. В Голландии земледельцам приходилось отвоевывать землю у моря, а Англия терпела все большую нехватку леса для отопления, строительства жилищ и судов. Ко времени Адама Смита, как сказал Альфред Кросби, «человечество достигло предела в эксплуатации солнечной энергии»[211].

Острая необходимость в новых источниках энергии в конце концов должна была вызвать к жизни великие инновации, которые сегодня называют революцией горючих ископаемых. С их помощью человек получил доступ к потокам, значительно превосходящим те, что дало нам земледелие, – к энергии, заключенной в горючих ископаемых, которая накапливалась не несколько десятилетий, а начиная с каменноугольного периода, то есть более 360 млн лет. В залежах угля, нефти и газа в твердой, жидкой и газообразной форме погребен солнечный свет за несколько сотен миллионов лет. Чтобы понять, какова сила горючих ископаемых, представьте себе, что вы несколько часов очень-очень быстро бежите, держа над головой полную пассажиров машину, а затем вспомните, что в нескольких литрах бензина энергии еще больше (потому что немалая ее часть теряется). Эта энергетическая жила, подобно золотой лихорадке, породила новые формы бурных, часто хаотичных изменений, благодаря ей создавались и рушились состояния отдельных людей, стран и целых регионов. Чарльз Диккенс, Фридрих Энгельс и другие понимали, какую ужасную цену здесь заплатило множество людей. Но в этом безумии рождался совершенно новый мир.

Перемены начались с технологических прорывов, позволивших превращать энергию угля в дешевую механическую энергию, которой можно было питать заводы, локомотивы, пароходы и турбины. Об угле уже многие знали, но его было сложно добывать и перевозить, он пачкал все вокруг и пах, когда его жгли. Поэтому в аграрном обществе обычно предпочитали получать тепловую энергию из древесины. Однако в некоторых местах леса было мало. В Англии с ростом населения расширялись города (особенно Лондон), бурно развивалась коммерция, спрос на энергию стал опережать поставки. Эта страна одной из первых в мире почувствовала на себе энергетический дефицит, но в отличие от большинства других, у нее был путь к отступлению. В Англии довольно большие залежи угля располагались недалеко от поверхности, часто вблизи рек или побережья, так что его можно было легко и дешево перевозить в большие города, включая Лондон, по морю или каналам. Производители и население стали переходить на уголь. К XVII веку его использовали работники английских кирпичных заводов, пивовары и пекари, и лондонцы стали жаловаться на грязный воздух. К 1700 году уголь давал половину энергии в Англии. К 1750 году он давал ее столько же, сколько 4 млн гектаров леса, а это почти 15 % площади Англии и Уэльса[212]. Люди оказались зависимы от угля, и это побуждало тех, кто его добывал, перевозил и продавал, производить его больше и дешевле.

Но была одна проблема. С ростом спроса на уголь приходилось рыть более глубокие шахты, а те быстро заполнялись водой, так что для более активной угледобычи требовались хорошие насосы, которые осушали бы их. В Англии решить этот технический вопрос оказалось важнее, чем где-либо, так что разработка дешевых эффективных насосов вышла для предпринимателей и изобретателей на первый план. Новые научные данные в сочетании с широко распространенным теперь искусством механиков обеспечили необходимую для решения задачи интеллектуальную базу. Ученые XVII века стали понимать, как устроено атмосферное давление, а к началу XVIII века этим данным нашлось применение в паровой машине Ньюкомена, которая откачивала воду из угольных шахт[213]. Однако ее механизм работал неэффективно и расходовал огромное количество угля, так что с коммерческой точки зрения это имело смысл только в самих шахтах, где уголь был дешевым. Инвесторы, изобретатели и инженеры понимали, что усовершенствованный насос может принести им гигантскую прибыль и произвести революцию в снабжении углем английских домов и предприятий.

Джеймс Уатт, шотландский инженер, который в конце концов нашел решение этих проблем, занимался изготовлением инструментов и имел хорошие связи среди инженеров, ученых и дельцов. Однажды на воскресной прогулке в 1765 году Уатт вдруг понял, что можно повысить эффективность машины Ньюкомена, добавив в нее второй цилиндр, который послужил бы конденсатором. Чтобы соорудить усовершенствованную паровую машину, нужны были самые передовые данные и технологии, а еще было необходимо с высокой точностью спроектировать и установить клапаны, которые выдержали бы высокое давление. Задача была трудной и дорогостоящей. И все же главный союзник Уатта Мэттью Болтон учуял здесь перспективу и серьезно вложился в его исследования. Он понимал, какую огромную прибыль может принести машина, которая с разумными затратами превращала бы энергию угля в механическую энергию. Уатт приобрел первый патент на свои разработки в 1769 году, и конкуренция была уже такой жесткой, что, когда Болтон прихвастнул насчет его опытных моделей перед русским послом в Лондоне, Джеймс получил от правительства России весьма заманчивое предложение. Он всерьез его рассматривал, но Болтон убедил инженера остаться. Работа была закончена к 1776 году.

Паровая машина Джеймса Уатта позволила людям впервые прикоснуться к таким огромным потокам энергии, что те всего за два века преобразили человеческое общество. Подобно энергии активации, которая запускает химические реакции, энергия горючих ископаемых дала импульс глобальной цепной реакции в технологическом мире. Через 25 лет в Англии работало 500 новых машин, а к 30-м годам XIX века паровые двигатели на угле стали главным источником энергии в британской промышленности. Потребление энергии в Англии взлетело. К 1850 году Англия и Уэльс использовали ее в 9 раз больше, чем Италия, а в распоряжении английских предпринимателей и фабрик были двигатели колоссальной мощности. У паровоза она достигала 200 000 ватт (да, эта единица измерения названа именем Джеймса Уатта), или примерно в 200 раз больше того, что дает пара лошадей, запряженная в плуг, – один из самых распространенных двигателей в аграрную эру. У людей оказалось больше дешевой энергии, чем когда-либо. Английская промышленность рванула вперед. Уголь давал столько энергии, сколько можно было бы получить из леса площадью в 150 % территории Англии и Уэльса[214].

Начало индустриализации

Англия первой воспользовалась энергетической жилой горючих ископаемых, и промышленность здесь стала набирать обороты. К середине XIX века эта страна производила одну пятую часть мирового ВВП (валового внутреннего продукта) и около половины выбросов от горючего топлива на Земле. Неудивительно, что содержание углекислого газа в атмосфере планеты примерно с середины XIX века стало расти. И уже в 1896 году шведский химик Сванте Аррениус установил, что это парниковый газ, которого производят достаточно много, чтобы начал меняться глобальный климат.

Но пока что это не вызывало опасений (собственно, Аррениус считал, что глобальное потепление полезно, потому что может отодвинуть очередной ледниковый период). Тем временем предприниматели и правительства других стран хотели получить свою долю в жиле дешевой энергии и пытались выпросить, позаимствовать или украсть новую технологию. Вскоре паровые двигатели стали конструировать в Европе и к тому времени независимых Соединенных Штатах. Распространение этого устройства порождало волны новых технических прорывов. Среди них были паровоз и пароход, удешевившие перевозки и повлекшие за собой инновации в смежных областях, особенно в производстве железа и стали, из которых делали вагоны, корпуса судов и рельсы. Предприниматели, инженеры и ученые пробовали применять дешевую энергию паровых двигателей в строительстве и текстильной промышленности.

Имели место многочисленные мощные циклы положительной обратной связи. Усовершенствованные паровые двигатели позволяли разрабатывать более глубокие шахты, что удешевило добычу угля, и она выросла с 1800 по 1900 год в 55 раз. Благодаря тому, что уголь подешевел, паровые двигатели стали экономичнее, а пароходы и паровозы резко сократили стоимость перевозки скота, угля, товаров и людей по суше и морю, что стимулировало мировую торговлю. Железные дороги повысили спрос на железо и сталь, а благодаря развитию сталелитейного дела впервые оказалось экономически оправданно использовать этот металл для изготовления товаров массового производства, например консервных банок – нового способа хранить и консервировать продукты питания. Были и неожиданные побочные эффекты. Когда с помощью пара стали прясть и ткать, вырос спрос на хлопок-сырец, а это стимулировало разведение хлопка в США, Центральной Азии и Египте. Промышленное производство тканей увеличило потребность в таких вспомогательных товарах, как искусственные красители и отбеливатели, и началось развитие современной химической отрасли, причем многие ее продукты получали из угля.

Дешевая энергия способствовала экспериментам и инвестициям в массу новых технологий. Одной из важнейших среди них было электричество. В 20-е годы XIX века Майкл Фарадей понял, что можно генерировать ток, двигая в электрическом поле металлическую проволоку. Широкое производство электроэнергии стало возможно с изобретением генераторов, работающих на пару, в 60-е годы XIX века. Электричество и электромоторы, подобно протонной помпе и молекулам АТФ у первых прокариот, породили новые эффективные способы распределять энергию. В форме электричества ее можно было дешево подавать и на заводы, и в отдельные дома. Электрические лампочки преобразили частную жизнь и фабричный труд, превратив тьму в свет, и города, дороги и порты стали озаряться огнями по ночам. Электричество совершило революцию и в области связи. В начале XIX века доставить сообщение по суше по-прежнему быстрее всего было конной почтой. Телеграф, изобретение 1837 года, позволил передавать информацию со скоростью света. К концу XIX века с помощью телефона и радио стало возможно более-менее мгновенно передавать на большие расстояния настоящую речь.

Новые технологии совершили революцию в военном деле и оружейном производстве. Железные дороги и пароходы перевозили солдат и оружие быстрее, чем когда-либо. В 1866 году Альфред Нобель изобрел динамит, новую мощнейшую взрывчатку. Вместе с усовершенствованными револьверами и пулеметами взрывчатые вещества многократно повысили поражающую способность каждого солдата. Это оружие явственно показало свою разрушительную силу в гражданской войне в США, первой настоящей войне эпохи горючих ископаемых, а работающие на пару и обшитые железом корабли, оснащенные современными орудиями, преобразили военный флот и позволили Британии в «опиумных войнах» побороть на море имперский Китай. В конце XIX века, в эпоху империализма, страны некогда отсталой Европы, опираясь на богатство, технологии и энергетические потоки промышленной революции, начали подчинять себе крупные «куски» мира.

Многочисленные циклы обратной связи, которые чаще всего берут начало в новых потоках дешевой энергии, объясняют чрезвычайно динамичный характер промышленной революции и быстрый рост богатства и мощи в тех регионах, где индустриализация произошла раньше всего. Дешевая энергия создавала возможности для инноваций и инвестиций и стимулировала их в одной стране за другой, во множестве разных сфер производства и промышленности. В конце концов дешевая энергия угля привела к технологическим нововведениям, которые позволили мобилизовать новые формы энергии горючих ископаемых из нефти.

Нефть, как и уголь, была людям знакома. Везде, где она просачивалась на поверхность, ее добывали и делали из нее битум, лекарства и даже зажигательное оружие[215]. В середине XIX века ее в форме керосина стали использовать для освещения вместо китовой ворвани, стоимость которой росла из-за перепромысла китов. Но поставки горного масла были ограниченны. Кое-кто предполагал, что глубоко под землей нефти много и ее можно было бы добывать с помощью китайской технологии бурения, где разработали особые буры, чтобы получать каменную соль. Действительно, было известно, что иногда в поисках соли бурильщики натыкались на нефть. Первую серьезную попытку найти ее таким способом предпринял в обнищавшем городке Титусвилле в Пенсильвании Эдвин Дрейк. Он начал работу в 1857 году. 27 августа 1859 года, когда средства уже почти кончились, его группа нашла нефть. Изыскатели ринулись скупать землю, и через 15 месяцев в Титусвилле и вокруг него было 75 нефтяных скважин. «Они играют ценами на участки и акции, – писал очевидец, – покупают и продают участки, докладывают о глубине, нефтепроявлении и производительности скважин и так далее и так далее. Те, кто уезжает сегодня, говорят о скважине, которая давала 50 баррелей нефти в день… Завтра история добавит к этому еще… Никогда еще рой пчел не был таким беспокойным и не жужжал так громко»[216][217]. В 1861 году бурильщики нашли первую фонтанирующую скважину, из которой нефть поступала под собственным давлением, что даже вызвало смертоносный взрыв, когда возгорелся природный газ, смешавшийся с нефтью. Добыча выросла до 3000 баррелей нефти в день.

Многие сделали себе состояние на нефти, но только не Эдвин Дрейк – он умер в 1880 году в нищете, хотя и был одним из тех, кто открыл новую страницу в революции горючих ископаемых.

11

Антропоцен: восьмой порог

Мы уже не в голоцене. Мы в антропоцене.

Пауль Крутцен, реплика на конференции в 2000 году

Собиратель пищи снова возвращается, но теперь уже как собиратель информации. И в этой роли электронный человек является кочевником не меньше, чем его палеолитические предки[218].

Маршалл Маклюэн, «Понимание медиа»

В XX веке мы, люди, начали перестраивать окружающую действительность, общества и даже самих себя. Сами того не желая, мы вносим такие стремительные и масштабные изменения, что наш вид приобрел силу нового геологического фактора. Многие ученые стали говорить, что планета Земля вступила в новую геологическую эпоху – эпоху антропоцена, или так называемую эру человека. Впервые за 4 млрд лет истории биосферы отдельный биологический вид оказался главной движущей силой перемен. Всего за один-два века, опираясь на гигантские потоки энергии и существенные инновации, которые дала революция горючих ископаемых, человек вдруг оказался у штурвала планеты, толком не зная, на какие приборы смотреть, какие кнопки нажимать и где попытаться совершить посадку. Это новая территория для людей и для всей биосферы.

Великое ускорение

В общих чертах эпоха антропоцена похожа на драму в трех актах, причем гораздо более серьезные перемены все еще на подходе.

Первый акт начался в середине XIX века, когда технологии на основе горючих ископаемых начали преображать весь мир. Несколько стран Атлантического региона получили колоссальное богатство, власть и страшное новое военное оружие. Между первыми топливными державами и остальным миром образовался огромный разрыв в мощи и богатстве. Он сохранялся больше 100 лет и начал сокращаться лишь в конце XX века.

Эти различия создали перекос в империалистическом мире конца XIX – начала XX века. Страны Атлантического региона, в аграрную эру почти всегда игравшие второстепенную роль, вдруг возвысились почти над всем миром, порой вплоть до того, что стали управлять им – например, большей частью Африки и многими из тех территорий, где когда-то царили великие азиатские империи Индии и Китая. За пределами нового узлового Атлантического региона технологии горючих ископаемых сперва оказывали в основном разрушительный эффект, потому что прибывали сюда в виде военного оснащения зарубежных захватчиков. Nemesis, первый военный корабль с корпусом, крытым железом, паровым двигателем и 17 пушками, способный быстро маневрировать на мелководье, помог Англии получить контроль над китайскими портами в первой «опиумной войне». Китайский флот, когда-то величайший в мире, оказался бессилен перед таким оружием.

За несколько десятилетий коммерческая и военная мощь Европы подорвала древние государства и прежний уклад жизни. Текстильное производство, где использовались прядильные машины и ткацкие станки на паровых двигателях, разорило индийских ремесленников-ткачей – ведущих производителей хлопковых тканей в аграрную эру. Британия получила политическую и военную власть над Индийским субконтинентом и закрепила этот дисбаланс, не пуская индийские ткани на свои рынки. Даже от строительства крупных железных дорог в Индии выиграли скорее англичане. Бóльшая часть путей и подвижных составов производилась в Британии, а огромная индийская железнодорожная сеть в первую очередь была создана для того, чтобы быстро и дешево переводить британские войска, экспортировать дешевое индийское сырье и ввозить английские фабричные изделия. Рост спроса на сахар, хлопок, каучук, чай и другие сырьевые товары способствовал образованию в Америке, Африке и Азии разрушительных для окружающей среды плантаций, на которых часто использовался полурабский труд. В результате войн, где против копий и ассегаев[219] были выставлены пулеметы, европейские державы поделили между собой Африку и управляли ей почти целый век.

Экономические, политические и военные победы создали у Европы, или Запада, ощущение превосходства, и многие европейцы стали видеть в своих завоеваниях некую миссию, в рамках которой они должны были сделать остальной мир более цивилизованным и современным. Индустриализация казалась им признаком прогресса. Миссия по изменению мира, в пользу которой стали активно проповедовать в эпоху Просвещения, состояла в том, чтобы «совершенствовать» его, сделать лучше, богаче, превратить в более цивилизованное место для человечества.

Второй акт антропоцена был полон жестокости. Он продолжался с конца XIX до середины XX века. В этом акте первые державы топливной эры ополчились друг на друга. В конце XIX века США, Франция, Германия, Россия и Япония стали угрожать индустриальному первенству Британии. Обострилось соперничество, основные державы пытались защитить свои рынки и источники снабжения и оградить их от конкурентов. Международная торговля пришла в упадок. В 1914 году противостояние перешло в открытую войну. В течение тридцати лет новые технологии, растущее богатство и население современной эпохи служили разрушительным мировым войнам.

В битву были втянуты и другие части мира: в Китае и Японии шли не менее ожесточенные бои, чем в России и Германии. Европа, Африка, Азия и Тихий океан потонули в красном мареве войны, а воюющие правительства соревновались, кто разработает самое разрушительное оружие. Наука дала противникам новые его виды ужасающей силы, в том числе с использованием энергии, которая таится в атомных ядрах. 6 августа 1945 года бомбардировщик США B-29 Superfortress вылетел с Марианских островов в Тихом океане и сбросил атомную бомбу на японский город Хиросиму. Бомба разрушила почти весь город и убила 80 000 человек (в течение следующего года еще 70 000 погибли от ран и радиации). 9 августа 1945 года такой же снаряд был сброшен на город Нагасаки.

Третий акт охватывает вторую половину XX и начало XXI века. Из кровавой бани мировых войн США и СССР вышли первыми сверхдержавами. Велось множество местных войн, в основном за то, чтобы сбросить колониальный режим европейцев. Но крупные международные бои в эпоху холодной войны закончились. К этому времени все державы осознали, что в атомной войне победителей не будет. Однако не обошлось без чрезвычайно опасных моментов. Вскоре после Карибского кризиса 1962 года президент Джон Кеннеди признал, что шансы тотальной ядерной войны составляли «где-то один к двум – один к одному»[220].

В первые сорок лет после Второй мировой войны мы стали свидетелями самого поразительного в истории человечества рывка в экономическом росте. Это был период Великого ускорения.

Глобальный обмен возобновился и стал еще интенсивнее. Согласно одной из авторитетных оценок, в течение сорока лет перед Первой мировой войной объем международной торговли рос со средней скоростью около 3,4 % в год; с 1914 по 1950 год рост упал всего до 0,9 %; затем, с 1950 по 1973 год, он увеличился примерно до 7,9 % в год, прежде чем немного снизиться примерно до 5,1 % между 1973 и 1998 годами[221]. В 1948 году двадцать стран подписали Генеральное соглашение по тарифам и торговле (ГАТТ), которое позволило ослабить барьеры в международной торговле. Технологии военного времени теперь использовались в более мирных целях. Энергетическую жилу XIX века дополнила энергия нефти и газа, а также ядерная энергия, мирная сестра-близнец ядерного оружия. Резко выросла производительность, сначала в ведущих странах топливной экономики, затем в остальных государствах. То же произошло с потреблением, потому что с увеличением выработки производители стали искать новые рынки – как внутренние, так и внешние. В более богатых странах настала эра автомобилей, телевидения, райских загородных домиков и, наконец, компьютеров, смартфонов и интернета. Начал формироваться новый средний класс. Тогда же промышленная революция стала распространяться за пределы старых центров индустриализации. К началу XXI века промышленные технологии преобразили бóльшую часть Азии, Южной Америки и некоторые части Африки так же быстро и всеобъемлюще, как когда-то – европейское общество. С индустриализацией новых регионов также выросли их богатство и мощь. Снова стал формироваться мир с множеством центров власти и богатства. Через 250 лет после изобретения современного парового двигателя технологии на основе горючих ископаемых изменили всю планету.

В эпоху Великого ускорения люди мобилизовали энергию и ресурсы в таких беспрецедентных масштабах, что началась перестройка биосферы, поэтому многие ученые считают середину XX века зарей антропоцена.

Преобразование мира. Технологии и наука

Инновации, которые поддерживала дешевая энергия, были главным двигателем изменений. Благодаря им возникли более крутые градиенты богатства и власти, это стимулировало конкуренцию, а она снова порождала инновации, образуя мощный цикл обратной связи. Предприниматели и правительства выискивали технические новинки, которые обеспечили бы им промышленное или военное преимущество, и вкладывались в предприятия и ученых, школы, университеты и исследовательские институты, где можно было бы создавать и распространять новые технологии и навыки.

Большой скачок здесь дали войны начала XX века. Во время Первой мировой войны в Германии кончились природные удобрения, и, чтобы производить искусственные, немецкие ученые под руководством Фрица Габера и Карла Боша придумали, как получать из воздуха азот. Этот газ неохотно вступает в реакции, так что задача была непростой. Прокариоты ее решили миллиарды лет назад, но Габер и Бош были первыми многоклеточными организмами, которым удалось связать атмосферный азот. В процессе Габера – Боша используется огромное количество энергии, чтобы преодолеть нежелание азота образовывать химические соединения, так что этот процесс возможен только в мире горючих ископаемых. Искусственные азотные удобрения преобразили сельское хозяйство, повысили плодородие пахотной земли во всем мире и позволили обеспечить продовольствием на несколько миллиардов человек больше. Они превратили энергию горючих ископаемых в пищу.

Жидкое горючее ископаемое, нефть, начали использовать в конце XIX века вместо китовой ворвани для освещения. Первые двигатели внутреннего сгорания, которые разрабатывались в 60-е и 70-е годы XIX века, показали, как получать из нефти механическую энергию. В отличие от парового двигателя, где источник тепла отделен от подвижных деталей, в двигателе внутреннего сгорания жар горючих ископаемых непосредственно приводит в движение клапаны, винты или турбинные лопатки. Двигатели внутреннего сгорания быстро распространялись в конце XX века, во многом благодаря тому, что в военное время их использовали для перевозки солдат и оборудования, а также чтобы приводить в движение первые танки. Их также устанавливали на первые военно-воздушные суда, ставшие пионерами в темном искусстве воздушных бомбардировок. Когда войны закончились, производители автомобилей и самолетов обратились к гражданским рынкам и создали мир, где все больше людей владели и пользовались автомобилями и летали на аэропланах. Нефтяные танкеры, контейнерные суда и большие самолеты преобразили мировую торговлю.

Центральное место среди технологий антропоцена занимает информация. Информационные технологии претерпели большие изменения, когда правительства начали активно вкладываться во всеобщее образование и развитие науки, а предприятия и корпорации – в исследования, которые помогли бы им разрабатывать и внедрять новые товары и услуги. Военные государства, чтобы взламывать вражеские шифры, финансировали исследования в области математической обработки информации и вычислительных процессов. Вместе с изобретением транзистора в конце 40-х годов они подготовили почву для компьютеризации, которая во второй половине века произошла в науке, бизнесе, управлении, финансовом мире и повседневной жизни. Ракеты – еще одно достижение военного времени – в конце концов понесли людей в космос. Военные правительства запустили огромные исследовательские программы по разработке ядерного оружия. В рамках Манхэттенского проекта правительство США создало первые атомные бомбы, в том числе те, что были сброшены в 1945 году на Хиросиму и Нагасаки. Их механизм высвобождал энергию распада урановых ядер. Советский Союз разработал свое атомное оружие, предположительно воспользовавшись при этом в том числе информацией, добытой шпионами с Манхэттенского проекта. За следующие десять лет США и СССР также сконструировали водородные бомбы, где еще больше энергии высвобождалось в результате протонного синтеза – того самого механизма, который действует в каждой звезде. Первые испытания водородной бомбы прошли в 1952 году.

Многие инновации были вдохновлены прорывами, которые люди совершали в кипучих условиях современной науки с ее интенсивным коллективным обучением. Альберт Эйнштейн разработал свою теорию относительности в первые 20 лет XX века. Она уточнила ньютоновские представления о Вселенной, показав, что материя и энергия искривляют пространство и время и что именно это искривление и есть настоящий источник гравитации. Эйнштейн также показал, что материю можно преобразовать в энергию, а это открытие дало научную основу разработкам ядерного оружия и ядерной энергии. Квантовая физика, созданная в те же времена, позволила глубже заглянуть в странный вероятностный мир атомного ядра. Без этих данных у нас не было бы ядерного оружия, транзисторов, систем GPS и современных компьютеров. В 20-е годы XX века астрономы, например Эдвин Хаббл, нашли первые свидетельства того, что наша Вселенная началась с Большого взрыва. В биологии из идеи Дарвина о естественном отборе в сочетании с представлениями Менделя о наследовании и уточненными статистическими методами Фишера зародилась современная генетика.

В основе инноваций и роста в эру Великого ускорения лежали эти и многие другие открытия и новые технологии. Благодаря росту производительности численность человечества начала увеличиваться с невиданной доселе скоростью. В 1800 году на Земле было 900 млн человек. К 1900 году их было 1,5 млрд. К 1950 году, ко времени моего детства, людей было 2,5 млрд, несмотря на огромные потери, которые человечество понесло в мировых войнах. При моей жизни население планеты увеличилось еще на 5 млрд. Такие колоссальные числа вводят мозг в ступор, так что имеет смысл остановиться, чтобы осмыслить их. За 200 лет с 1800 года человечество выросло больше чем на 6 млрд. Каждому новому человеку нужно есть, одеваться, где-то жить и работать, большинству нужно образование. Найти всего за 200 лет достаточно ресурсов, чтобы поддерживать еще 6 млрд человек, было колоссальной задачей.

Примечательно, что современные технологии, горючие ископаемые и методы управления эту задачу решили. Резко выросла производительность в сельском хозяйстве, обрабатывающей промышленности и транспортной отрасли. Хотя пища и другие товары не всегда поступали к тем, кто в них нуждался, продуктов питания производилось достаточно, чтобы накормить более 7 млрд человек. Критическую роль сыграли перемены, которые принесло производство искусственных удобрений и пестицидов, сельскохозяйственное оборудование на ископаемом топливе, строительство тысяч ирригационных плотин и создание новых генетически модифицированных культур. Современные сельскохозяйственные технологии позволили освоить новые земли, и количество возделываемых территорий к 1960 году увеличилось с полумиллиарда гектаров в 1860 году почти втрое[222]. Рыболовные траулеры на мощных дизельных двигателях, оборудованные гидролокаторами и большими сетями, выбрали бóльшую часть организмов в тех местах, где использовались для рыболовства. Рыбный промысел с 1950 по 2000 год вырос с 19 до 94 млн тонн, но из-за чрезмерного отлова многим рыбным хозяйствам теперь угрожает крах.

Благодаря развитию информационных технологий стало легче собирать, хранить, отслеживать и использовать огромные объемы информации, которая лежала в основе инноваций и поддерживала действие сложнейших современных обществ. Технологии в области связи и транспорта в корне изменили коллективное обучение благодаря тому, что возникла совершенно новая единая связанная интеллектуальная сеть, которая охватила весь глобус и позволила управлять новой информацией и отслеживать ее в гигантских электронных хранилищах. Ноосфера, сфера мысли, стала ведущим двигателем изменений в биосфере. Дешевые, но мощные компьютеры, объединенные в сеть, дали миллиардам людей доступ к такому количеству информации, какого они никогда не нашли бы в библиотеках старого мира. В сочетании с математически сложными методами современного статистического анализа компьютеры позволили правительствам, банкам, корпорациям и отдельным людям отслеживать огромные потоки ресурсов. Теперь в любой точке мира можно мгновенно связаться друг с другом по телеграфу, телефону и через интернет. Если сила человека в информационном обмене, то компьютеры многократно ее приумножили. Как всегда, не обошлось без потерь. Точно так же как с появлением письменности у людей ухудшилась память, способность к вычислениям тоже снизилась с распространением компьютеров и калькуляторов.

К 2000 году революция горючих ископаемых произошла уже во всем мире, в том числе во многих старых узловых регионах. Зияющие провалы в национальном богатстве и мощи, характерные для конца XIX века, начали исчезать. Европейские державы, ослабленные мировыми войнами, вынужденно отказались от своих колоний, и старые центры в Азии, на востоке Средиземноморья, в Северной Африке и Америке стали наверстывать упущенное в технологиях, богатстве и власти.

За всеми этими изменениями стояла золотая жила дешевой энергии, которую дают горючие ископаемые. Добыча угля повсеместно выросла – как и нефти, и природного газа. Новые нефтяные месторождения разрабатывались в Аравии, Иране, Советском Союзе и даже на континентальных шельфах. Только на Ближнем Востоке добыча нефти увеличилась с 28 млрд баррелей в 1948 году до 367 млрд баррелей в 1972-м, всего за 25 лет. Природный газ вступил в свои права во время Великого ускорения. Общее потребление энергии в XIX веке удвоилось, а в XX удесятерилось. Оно росло гораздо быстрее, чем численность людей.

Преобразование мира. Правительственное регулирование и общество

Новые энергетические потоки и технологии антропоцена изменили саму природу общества и управления. Когда-то все люди были охотниками-собирателями, а власть распределялась на основании семейных связей. Затем возникло земледелие, и все больше людей стало жить в крестьянских деревнях и питаться плодами земли. В аграрных обществах управление в первую очередь состояло в том, чтобы мобилизовать энергию и ресурсы крестьян. Сегодня люди в большинстве своем перестали заниматься собирательством и земледелием, чтобы обеспечить себя пищей и другими товарами первой необходимости, и перешли на заработки. Подобно гончарам древнего Шумера, они живут на зарплату, которую получают за специализированную работу. В результате изменилась природа управления, потому что теперь правительству приходится участвовать в повседневной жизни каждого гражданина. Ведь в отличие от крестьян наемные работники на зарплате не могут без него обойтись. Земледельческие деревни вполне спокойно существовали за пределами великих аграрных цивилизаций, но наемным работникам необходимы законы, рынки, работодатели, магазины и валюта. Сотрудник-специалист, как нервная клетка, не может выжить в одиночку, поэтому в мире наемных работников внутренние взаимосвязи гораздо плотнее, чем в мире земледельцев-крестьян. Современные правительства регулируют рынки и валюты; защищают предприятия, которые обеспечивают рабочие места; строят системы всеобщего образования, благодаря чему бóльшая часть населения становится грамотной; и обеспечивают инфраструктуру для перемещения товаров и рабочей силы. Для этого им приходится привлекать все больше своих подданных к управлению и администрированию.

Переход к современным типам управления можно увидеть в XIX веке, когда началась индустриализация, все больше крестьян становилось наемными работниками, а правительства все активнее мобилизовали своих подданных. Преображенная революцией Франция, на которую ополчилась почти вся Европа, одной из первых среди современных государств стала систематически набирать солдат из всего населения. Правительство Соединенных Штатов сформировалось в военный период, когда приходилось мобилизовать бóльшую часть граждан. Для этого нужны были подробные сведения об их количестве, состоянии здоровья и уровне подготовки, образовании, навыках, доходах и благонадежности. Большинству традиционных государств удавалось обходиться без этого. В революционной Франции и Соединенных Штатах, чтобы взрастить лояльность в подданных, решено было прибегнуть к демократизации, в результате чего больше людей вовлекались в работу правительства, и к национализму, который апеллировал к чувству национального единства. Все большее число подданных (богатые мужчины, затем остальные мужчины, а затем женщины – именно в таком порядке) могли сыграть определенную роль в управлении путем голосования. С помощью учебных заведений и быстро развивающейся прессы правительства пытались влиять на умы своих граждан и формировать новые виды лояльности. Национализм оказался мощным объединяющим средством для людей разных традиций, религий и даже для носителей разных языков. Обращаясь к древнему инстинкту кровного родства, он создавал в умах граждан огромную воображаемую семью из миллионов человек, которой нужно было хранить верность, служить, а в крайнем случае военного кризиса, возможно, отдать за нее жизнь.

Всемирные войны начала XX века заставили правительства заняться экономическим управлением и попытаться мобилизовать всех людей и все ресурсы промышленных экономик того времени. В общих чертах можно проследить, как росла роль государства в экономике. В конце XIX века французское правительство обеспечивало около 15 % ВВП Франции (это очень приблизительный показатель общего национального производства). Тогда казалось, что это много. Правительства Британии и США в это же время обеспечивали менее 10 % ВВП. Войны начала XX века заставили государства более активно участвовать в экономическом управлении, и к середине века их роль в экономике повсеместно увеличилась. В начале XXI века средняя доля национальных затрат под контролем или управлением правительства в странах ОЭСР (Организация экономического сотрудничества и развития, основанная в 1960 году) составляла 45 % ВВП, а в большинстве богатых стран – от 30 до 55 %[223]. Кое-где власти, например коммунистические режимы Советского Союза и Китая, пытались контролировать всю национальную экономику. Нынешние государства также значительно больше, чем традиционные, пользовались принудительной силой в виде армий и полиции с современным оружием в руках. Автор «Артхашастры», древнеиндийского трактата по государственному управлению, не мог и представить себе такой власти. На фоне размаха, влиятельности, мощи и веса современных правительств даже самые сильные аграрные государства покажутся игрушечными.

Отдельные части мира становятся все теснее связаны между собой, и правительственное регулирование тоже приняло более глобальную форму. В конце XX века множество политических структур – но еще не правительств – вело управление, давало рекомендации и распоряжения на всемирном уровне. Сюда входят Организация Объединенных Наций, Международный валютный фонд и масса корпораций и неправительственных организаций (НПО), таких как Красный Крест, чья деятельность распространяется на множество разных стран. Это зачатки правительственного регулирования нового, глобального уровня, о котором несколько веков назад нельзя было даже подумать.

Новый образ жизни

Перестройке в технологиях и политике сопутствовали такие же радикальные перемены в образе жизни.

Уклад жизни современного человека озадачил, смутил и, наверно, ужаснул бы наших предков. На протяжении тысячелетий дни большинства людей в основном были заняты разнообразными крестьянскими делами: пахотой, посевом, жатвой, кормлением скота, дойкой, рубкой дров, сбором грибов и трав, вынашиванием и выращиванием детей, приготовлением пищи и прядением тканей из того, что они же и вырастили. Сегодня большинство земледельцев – предприниматели или наемные работники. Они трудятся в огромных промышленных фермерских хозяйствах, которые специализируются лишь на нескольких культурах, часто – плодах генной инженерии. Чтобы растить и перевозить урожай, используют кучу удобрений и пестицидов, а также энергоемкие комбайны, тракторы и грузовики. Современные земледельцы выращивают урожай не чтобы его есть, а чтобы продавать. Они управляют предприятиями. Они берут займы в банках и покупают зерно, удобрения и тракторы у больших корпораций.

Большинство людей теперь живут не в деревнях, а в городах и мегаполисах – живут вдали от полей, рек и лесов крестьянской деревни, в условиях, которые почти полностью сформированы человеком. Множатся профессии, навыки и формы квалификации, и люди все больше времени тратят на обучение. Теперь ценится информация – специализированные знания, а не более общие умения крестьян. Питание и здоровье все большего числа людей благодаря производительности современного сельского хозяйства и новейшим успехам медицины и здравоохранения переходит на уровень, который сложно было увидеть даже 100 лет назад. Сегодня анестезия положила конец тому кошмару, которым было большинство традиционных медицинских вмешательств (появились другие способы облегчить удаление зуба или ампутацию, кроме глотка спиртного). Пожалуй, самое примечательное, что всего за 100 лет эти изменения увеличили ожидаемую продолжительность жизни человека более чем вдвое.

Несмотря на войны XX века, в отношениях между людьми тоже в основном стало меньше жестокости. Это весьма логично, потому что в последний век или два управлять поведением человека с помощью силы стало не так эффективно (когда вы в последний раз видели публичную порку?), и на первый план постепенно вышли экономические вознаграждения и наказания (а вот просить о повышении зарплаты вам наверняка случалось). Сегодня для большинства людей очевидно, что рабство и домашнее насилие – это плохо, но нужно помнить, что еще в XVIII веке торговля рабами в большей части мира оставалась вполне уважаемым делом; пытки и казни были стандартной мерой даже за мелкие преступления и много где служили видом публичного развлечения; а побои и телесные наказания считались обычным и совершенно приемлемым способом поддерживать порядок в семье и школе. Насилие все еще очень распространено, но относительно числа людей в мире оно встречается гораздо реже, чем когда-то, и почти нигде уже не считается нормальным способом контролировать поведение.

В крестьянском мире почти все пребывали на грани выживания, всем были знакомы часто случавшиеся периоды дефицита, а большинство людей считали, что благоденствие – это надежная крыша над головой, отсутствие долгов и достаточное количество денег, чтобы платить налоги, кормить и одевать семью. Современный потребительский мир устроен совершенно иначе. Он стоит на экономических системах, которые в самых изобильных его местах дают столько материального богатства, что само их существование зависит от активного, стабильного потребления со стороны быстро растущего глобального среднего класса. Идея прогресса, который большинство считает чем-то само собой разумеющимся, тоже новая. На протяжении почти всей истории человечества люди полагали, что в отсутствие катастроф дети проживут жизнь примерно так же, как их родители.

Глубоко изменилось отношение к семье и детям. В последние несколько столетий улучшились питание и здравоохранение и снизилась детская смертность, так что больше людей стали доживать до взрослого возраста. И все же в силу традиционного крестьянского уклада семьи по-прежнему старались принести как можно больше потомства. Из-за этого стремления в сочетании с ростом производства пищи, высокой рождаемостью и пониженной смертностью в последние века население стало чрезвычайно быстро увеличиваться. Однако в конце концов традиционные воззрения изменились, семьи переместились в города, образование и воспитание детей подорожало. В городских семьях детей стало меньше, уровень рождаемости начал снижаться. Падение рождаемости вслед за падением смертности, когда устанавливается режим с низкими соответствующими показателями, называют демографическим переходом. Этим же объясняется, почему в XX веке рост населения стал замедляться – сначала в более богатых странах, а затем во всем мире. В результате также фундаментально изменились гендерные роли. Когда от женщин перестали требовать, чтобы они проводили всю свою взрослую жизнь, вынашивая и растя детей, традиционное разделение мужских и женских ролей размылось, и женщины смогли брать на себя роли, которые бóльшую часть аграрной эры были им недоступны.

Любому нашему современнику эти аспекты нынешней жизни хорошо знакомы, а вот осознать, насколько отличался исчезнувший мир крестьянства, может быть труднее. И совсем непросто уследить за поразительным усложнением современных обществ, где в каждый момент времени ваша жизнь переплетена с жизнями миллионов человек, которые снабжают вас пищей и работой, обеспечивают здравоохранение, образование, поставляют электричество, топливо для вашей машины, одежду, которую вы носите. В каждой такой цепочке взаимосвязей могут участвовать тысячи или миллионы человек, соединенных в сети неимоверной сложности. Сидя без дела в аэропорту, я люблю прикидывать, сколько людей участвует в проекте постройки, обслуживания и доставки из Сиднея в Лондон самолета Airbus 380. Ослабьте любую из этих связей, и наш мир может с ужасающей скоростью развалиться, как наглядно показывают те его части, где потерпели крах государственные структуры. Каутилья, автор «Артхашастры», сказал бы, что в этих местах люди живут «по обычаю рыб».

Преобразование биосферы

Революция горючих ископаемых и Великое ускорение не только перестроили людские общества; они вносят преобразования в биосферу. В результате деятельности человека изменяется распределение и количество живых организмов, меняется химический состав океанов и атмосферы, конфигурация рельефа и рек, сбиваются издревле действующие химические циклы циркуляции в биосфере азота, углерода, кислорода и фосфора.

Ученым понадобилось немало времени, чтобы осознать, что теперь человеческая деятельность по силе воздействия не уступает основным биохимическим процессам, которые поддерживают стабильность биосферы. Толком не понимая, что делаем, мы дурачимся с биологическими термостатами, которые на протяжении 4 млрд лет поддерживали на поверхности Земли пригодную для жизни температуру.

Центральное место в химии жизни занимает углерод, и его содержание в атмосфере, океанах и земной коре регулировало температуру на поверхности Земли на протяжении всей истории планеты. Сегодня, пользуясь энергией горючих ископаемых, мы накачиваем обратно в атмосферу огромное количество углекислого газа. Но ученые лишь в 50-е годы XX века стали всерьез рассматривать то, как это может повлиять на углеродный цикл. В 1958 году Чарльз Килинг стал измерять на Гавайях уровень CO_2 в атмосфере. Через несколько лет он обнаружил, что тот быстро растет. До революции горючих ископаемых человек вырабатывал не так много углекислого газа, чтобы это влияло на его содержание в воздухе. Но сегодня в результате нашей деятельности в атмосферу попадает около 10 000 мегатонн CO_2 в год, и с начала промышленной революции общий его выброс, по оценкам, составил около 400 000 мегатонн[224]. Насколько это существенные изменения, стало очевидно, когда ученые научились определять уровень углекислого газа за сотни тысяч лет. Это можно сделать, например, исследуя ледяной керн, куда из года в год попадают крошечные пузырьки, по которым можно установить состав атмосферы в масштабе геологических эпох. Они показали, что за два века с начала промышленной революции количество углекислого газа выросло до уровня, какого не было почти миллион лет.

Изменения, которые зафиксировал Килинг, ошеломительны; они перестраивают углеродный цикл. Рост содержания углекислого газа приведет к потеплению климата, а потепление климата вызовет мощные ураганы, шторма и ветра, а также повысит уровень океана, который затопит низко расположенные города. Эффект будет сохраняться много поколений, потому что, однажды выброшенный в атмосферу, углекислый газ остается в ней надолго. Но это не единственный важный парниковый газ, содержание которого увеличилось в результате деятельности человека. Еще быстрее в последние 200 лет растет уровень метана, в основном в результате того, что распространяется выращивание риса на заливных полях и становится больше домашнего скота. Метан – еще более мощный парниковый газ, хотя он и разлагается быстрее.

В конце XX века климатологи научились с помощью компьютеров строить все более сложные модели вероятного воздействия таких изменений на атмосферу. Согласно этим моделям через несколько десятилетий, когда из-за выбросов парниковых газов в мире станет теплее, тающие ледники и полярные шапки повысят уровень океана, затонут многие прибрежные города, а из-за роста тепловой энергии и испарений климат неминуемо станет более переменчивым, непредсказуемым, экстремальным, что затруднит сельское хозяйство. Через несколько десятков лет он будет очень сильно отличаться от сравнительно стабильных условий голоцена. Как сказал один из климатологов США: «Климат – грозный зверь, а мы тыкаем его палочкой»[225].

Так же как углерод, для жизни необходим азот. В 1890 году человек незначительно воздействовал на его цикл. Люди поглощали из атмосферы около 15 мегатонн азота в год, в основном в процессе земледелия, а дикие растения – около 100 мегатонн, или почти в семь раз больше. Через 100 лет мы поменялись ролями. К 1990 году площадь сельскохозяйственной земли увеличилась настолько, что дикая растительность стала поглощать лишь около 89 мегатонн азота, а потребление его человеком в результате земледелия и производства удобрений выросло до 118 мегатонн.

Мы также серьезно повлияли на других крупных млекопитающих. В 1900 году количество диких сухопутных животных было эквивалентно примерно 10 мегатоннам углеродной биомассы. Люди уже составляли около 13 мегатонн, а одомашненные млекопитающие – наши коровы, лошади, овцы и козы – целых 35 мегатонн. В следующем веке перекос еще усилился. К 2000 году общая биомасса диких сухопутных млекопитающих упала примерно до 5 мегатонн, биомасса людей быстро выросла (что неудивительно, учитывая данные о росте населения) примерно до 55 мегатонн, а биомасса домашних млекопитающих – до целых 129 мегатонн. Это очень наглядно показывает, как человек, расширяя свою деятельность, вытесняет другие виды крупных животных, забирая себе все больше ресурсов биосферы.

Отсюда можно сделать некий общий вывод. Численность большинства видов животных и растений, которые не приносят прямой пользы человеку, сокращается. Это происходит так быстро, что некоторые задумываются, не стали ли мы свидетелями начала очередного массового вымирания. Сейчас животные вымирают в сотни раз быстрее, чем в последние несколько миллионов лет, то есть со скоростью, невиданной с последнего массового вымирания 65 млн лет назад. Мы даже умудрились вызвать исчезновение своих ближайших родственников, включая, вероятно, некоторых гоминин, таких как неандертальцы. Ближайшие из наших ныне живущих родственников, шимпанзе, гориллы и орангутаны, в дикой природе находятся на грани вымирания.

Революция горючих ископаемых усилила влияние человека во многих других сферах. Разработка месторождений, строительство дорог и распространение городов сегодня перемещают больше почв, чем эрозия и оледенение. Дизельные насосы выкачивают пресную воду из водоносного слоя в десять раз быстрее, чем природные потоки могут ее восполнять. Мы производим минералы, камни и формы материи, которых раньше никогда не существовало. Сюда входит пластик (который делают из нефти и который теперь скапливается на свалках в городах и в океанах), чистый алюминий, нержавеющая сталь и огромное количество бетона – производство этого искусственного камня стало одним из крупных источников углекислого газа. На Земле столько новых веществ не появлялось с тех пор, как около 2,4 млрд лет назад возникла кислородная атмосфера[226].

Одно из самых страшных изменений – то, насколько эффективнее стало человеческое оружие. Всего несколько веков назад самыми смертоносными были копья или, может быть, катапульты, стрелявшие камнями. В позднее Средневековье в Китае началась пороховая революция, которая позже дала нам мушкеты, винтовки, пушки и гранаты. Вторая мировая война породила оружие, способное всего за несколько часов уничтожить всю биосферу, по разрушительной силе не уступая астероиду, который покончил с динозаврами.

Оценка изменений в антропоцене

Благодаря новым потокам информации и энергии люди, животные и растения, а также химические вещества земли, морей и атмосферы оказались собраны в единую систему, в основном призванную служить нашему виду. Ее питают огромные потоки энергии горючих ископаемых. Можно грубо оценить их воздействие в антропоцене с помощью статистики, приведенной в приложении.

Прежде всего бросается в глаза сам масштаб изменений в последние столетия. За последние 200 лет численность людей (столбец B) выросла с 900 млн до 6 млрд. Это все равно как если бы за 1000 лет добавлялось 26 млрд человек, что в 1000 раз больше роста в аграрную эру, когда в среднем каждое тысячелетие появлялось около 25 млн человек. Такая скорость роста не может быть устойчивой, в последние десятилетия она снижается. Тем не менее эти числа отражают потрясающее воздействие, которое революция горючих ископаемых оказала на рост населения.

Быстрый рост населения оказался возможен благодаря тому, что нашему виду стало доступно гораздо больше энергии (столбец C). За 8000 лет с конца последнего ледникового периода до отметки в 2000 лет назад человек стал потреблять ее примерно в 70 раз больше. Всего за 200 лет, с 1800 по 2000 год, общее ее потребление людьми увеличилось примерно в 22 раза, с 20 эксаджоулей до 520 эксаджоулей[227]. Это эквивалентно росту на 2500 эксаджоулей в 1000 лет, что в 20 000 раз быстрее, чем в аграрную эру.

Колоссальная энергия горючих ископаемых, как и энергия земледелия, пошла на оплату роста населения, налогов на усложнение, взимаемых энтропией, и, наконец, роста уровня жизни, но в гораздо больших масштабах, чем в аграрную эру. На этот раз жизнь стала лучше не только для десятой части человечества – это затронуло гораздо более многочисленный формирующийся средний класс.

Существенная часть энергетической жилы горючих ископаемых обеспечивала рост численности людей. Она давала пищу, одежду и крышу над головой 5–6 млрд человек, прибавившимся к населению планеты за последние 200 лет. Но жила горючих ископаемых была настолько изобильнее жилы земледелия, что на другие нужды осталось гораздо больше энергии. Нам это известно, потому что в столбце D показано, что количество доступной энергии на человека за последние 1000 лет стало больше почти в 8 раз, тогда как за все 8000 лет с конца ледникового периода до отметки в 2000 лет назад оно увеличилось менее чем вдвое. В последние 200 лет население росло с космической скоростью, но потоки энергии росли еще быстрее.

Немалая часть дополнительной энергии должна была пойти на оплату налогов, которые энтропия взимала со все более сложных обществ. В основном эта энергия не совершала полезной работы или рассеивалась в виде тепла, загрязнений, отходов и разрушений, которые несли с собой войны. Она выполняла работу энтропии по разложению сложных структур. Мы не можем точно определить количество энергии, о которой идет речь, но оно должно было быть значительным. Есть и другие налоги на сложность – их составили те энергия и богатство, которыми была оплачена инфраструктура современных глобальных обществ. За последние 200 лет численность населения крупнейших городов выросла примерно с 1 млн человек (этот показатель практически не менялся на протяжении 2000 лет) до 20 млн (столбец F). С учетом инфраструктуры электросетей, канализации, дорог и общественного транспорта, в которой нуждается современный город, а также задач по охране порядка и регулированию деятельности 20 млн человек, сосредоточенных на небольшой территории, очевидно, что здесь мы наблюдаем квантовый скачок в сложности социального устройства и технологий. Налоги на сложность идут на оплату строительства и поддержки в хорошем состоянии зданий, автобусов, поездов и паромов, канализации и дорог; они идут на оплату сбора мусора, сети электроснабжения, сводов законов, охраны порядка, тюрем и судов, а также связей, которыми корабли, самолеты, поезда и интернет соединяют города всего мира в единую сеть. Без этих разнообразных систем, каждая из которых питается огромными потоками энергии, сложные структуры современного города быстро бы распались. А города, в свою очередь, связаны сложной системой шоссе, законов и электронной связи с сотнями тысяч небольших городов, деревень и отдельных поселений. Мы не способны точно измерить налоги на сложность, но можно не сомневаться, что они составляют существенную долю энергии, которую дают горючие ископаемые.

Тем не менее эта жила была такой изобильной, что осталось много энергии еще для одной задачи: повысить благосостояние человека. Как и в аграрную эру, непропорционально большой частью богатства по-прежнему пользуется крошечная верхушка, так что, как и в прошлом, значительную долю энергетической жилы можно отнести на счет потребления элиты. Но энергии и богатства прибыло столько, что впервые в истории человечества стал увеличиваться уровень потребления глобального среднего класса, который рос и состоял из миллиардов человек, значительно превосходя по численности все население мира в конце аграрной эры. По оценке Тома Пикетти, в современных европейских странах 40 % населения владеет от 25 до 45 % национального богатства. Возникновение этого среднего класса – новое явление в истории человечества. Его пополняют все новые и новые люди по мере того, как снижается количество тех, кто живет в крайней нищете.

Как ни парадоксально, рост богатства также вызывает рост неравенства, и, даже несмотря на то, что в хороших условиях живет все больше людей, тех, кто пребывает в крайней нищете, по-прежнему больше, чем когда-либо в истории человечества. По оценке Тома Пикетти, в большинстве современных стран самые богатые 10 % населения контролируют от 25 до 60 % национального богатства, а низшие 50 % – не более чем от 15 до 30 %. Это показывает, что по сравнению со временем накануне Первой мировой войны неравенство уменьшилось. Но в начале XXI века оно, по-видимому, снова стало расти, а с учетом огромного количества людей в современном мире это значит, что в абсолютных числах в крайней нищете сегодня живет гораздо больше людей, чем в прошлом. В 2005 году более 3 млрд человек (а это больше всего населения мира на 1900 год) жили менее чем на 2,50 доллара США в день. Бóльшая часть этой группы не получила никакой особой выгоды от революции горючих ископаемых и страдает в опасных для здоровья, антисанитарных и ненадежных условиях, характерных для начала промышленной революции и столь ярко описанных Диккенсом и Энгельсом.

Тем не менее все большая часть населения планеты чувствует на себе благотворное влияние растущих потоков энергии и богатства и живет в условиях значительно лучших, чем просто необходимо для выживания. Эти потоки привели к росту уровня потребления, а также к тому, что у миллиардов человек улучшилось питание и здоровье. Пожалуй, показатель, который лучше всего отражает данное изменение, – это ожидаемая продолжительность жизни (столбец E). На протяжении почти всей истории человечества ожидаемая продолжительность жизни в момент рождения составляла менее 30 лет. Дело было не в том, что люди не доживали до 60 или 70 лет, а в том, что многие дети умирали маленькими, в то время как взрослые часто погибали от травм и инфекций, которые сегодня не опасны для жизни. Этот показатель практически не менялся в течение 100 000 лет. Затем, всего лишь за последние 100 лет, средняя продолжительность жизни во всем мире почти удвоилась, потому что люди получили информацию и ресурсы, необходимые, чтобы гораздо лучше заботиться о детях и стариках, кормить больше людей и усовершенствовать лечение и уход за больными и ранеными.

Энергетическая жила горючих ископаемых разительно отличается от жилы земледелия. Она оказалась так изобильна, что помимо расходов на воспроизводство, богатство элиты, отходы и инфраструктуру, поддерживающую сложные системы, осталось достаточно ресурсов, чтобы повышать уровень потребления и средний уровень жизни все большей части человечества. Это была кардинальная перестройка. В основном она произошла всего лишь за последнюю сотню лет, преимущественно в ходе Великого ускорения во второй половине XX века.

Таково лицо хорошего антропоцена (хорошего с человеческой точки зрения). Благодаря ему впервые в истории человечества миллиарды простых людей стали жить лучше (если вы в этом сомневаетесь, представьте еще раз, что вам делают операцию без современной анестезии).

Но есть и плохой антропоцен. Он состоит из множества перемен, которые ставят достижения хорошего антропоцена под угрозу. Прежде всего он породил огромное неравенство. Хотя богатство колоссально увеличилось, миллионы людей по-прежнему живут в страшной нищете. И хотя хочется думать, что современный мир положил конец рабству, но, согласно Глобальному индексу рабства 2016 года, более 45 млн человек сегодня ведут жизнь рабов. Плохой антропоцен не просто неприемлем с моральной точки зрения. Он опасен, потому что в нем неизбежны конфликты, а в мире, где есть ядерное оружие, любой крупный конфликт может обернуться катастрофой для большей части человечества.

Плохой антропоцен также угрожает сократить биологическое разнообразие и пошатнуть стабильную климатическую систему последних 10 000 лет. Потоки энергии и ресурсов, на которых держится рост человеческого потребления, так велики, что ущемляют другие виды и подвергают опасности экологические основы современного общества. В прошлом угольщики брали в шахты канареек, чтобы определить, есть ли там угарный газ. Сегодня по росту содержания углекислого газа, сокращению биологического разнообразия и таянию ледников можно понять, что происходит что-то опасное, и нам следовало бы обратить на это внимание.

Вполне ясна задача, с которой мы столкнулись как вид. Сможем ли мы сохранить лучшие достижения хорошего антропоцена и избежать опасностей плохого? Способны ли мы распределить ресурсы его энергетической жилы более равномерно, чтобы избежать катастрофы, которую влекут за собой конфликты? И научимся ли мы для этого, подобно первым живым организмам, пользоваться менее интенсивными, ограниченными потоками ресурсов? Сможем ли найти в мировом масштабе аналог протонной помпы, которая своей тонкой работой питает сегодня все живые клетки? Или так и будем опираться на гигантские потоки энергии и ресурсов, такие огромные, что в конце концов они развалят фантастически сложные общества, которые мы построили за последние 200 лет?

Часть IV

Будущее

12

Что будет дальше?

Нелегкое это дело – предсказывать, особенно будущее[228].

Приписывается Йоги Берра

Человек слишком долго забывал, что Земля дана ему для пользования, но не для бездумного потребления, и уж точно не для того, чтобы растратить впустую ее плоды.

Джордж Перкинс Марш, «Человек и природа»

Игры будущего

Во введении мы познакомились с фантастически пышной процессией всех существ и вещей Вселенной с ее звездами и змеями, кварками и сотовыми телефонами, которые все вместе движутся под отдаленный грохот сверхновых под немигающим, но утомленным взглядом энтропии. Куда направляется это шествие?

Как ни странно, в современном образовании лишь изредка систематически говорят о будущем. Это пренебрежение удивительно, потому что все организмы, у которых есть мозг, думают о грядущем, а люди делают это лучше любого другого вида. И у человека, и у шимпанзе мозг строит упрощенные модели мира в его текущем состоянии. Он также строит модели возможных изменений. Мозг, подобно фондовым брокерам и синоптикам, занимается моделированием будущего. Это позволяет ему предупреждать своего хозяина о грядущих возможностях или опасностях.

Сегодня человек играет в игры с будущим с фантастической ловкостью и размахом. Мы формируем мощные разветвленные модели, потому что человеческий язык и обмен информацией позволяют объединять миллиарды частных моделей. Это значит, что мы можем уточнять, обогащать и совершенствовать их, используя обратную связь и новую информацию от миллиардов других людей за много поколений, чтобы их пополнять, регулировать и корректировать. Современные модели мира включают в себя информацию со всей планеты Земля. Мы строим их с помощью самой передовой науки и пропускаем через сети компьютеров, которые могут проиграть миллионы различных сценариев. «Если растают все ледники Гренландии, повысится ли уровень моря настолько, чтобы затопить Майами и Дакку?» – об этом нельзя было всерьез спрашивать 100 лет назад. Сегодня подробные, тщательно проверенные ответы на подобные вопросы порой определяют политические решения, которые влияют на жизнь миллиардов человек, причем многие из них сейчас очень молоды или еще не родились (и да, Майами и Дакка затонут).

Можно задавать и вопросы об отдаленном будущем, например: «Победит ли энтропия? Действительно ли в конце концов она разрушит все структуры и формы?» Так получилось, что у нас есть на них ответы, в которых мы вполне уверены, потому что в космологическом масштабе речь здесь идет о весьма простых видах изменений. Это возвращает нас к сложным физическим системам Вселенной в начале ее существования. Ответы на космологические вопросы о будущем сегодня не несут большой практической пользы, потому что они касаются событий, до которых еще невероятно далеко. Но они придают очертания нашей современной истории происхождения мира, дразня намеками на то, к чему все идет. Пожалуй, они способны дать нам глубокое понимание и даже ощущение завершенности, но не могут служить руководством к действию.

Можно мерить время человеческой или космологической меркой, а есть еще промежуточный масштаб в несколько тысячелетий. На что Земля будет похожа через 2000 лет? Каким тогда будет человек? Или кукурузные початки, города, колонии на Марсе?[229] Как ни странно, эту промежуточную шкалу смоделировать сложнее всего. В ее масштабах интересующие нас вопросы касаются фантастически сложных систем, например биосферы, а через 2000 лет древо возможностей пустит столько ветвей, что даже мощнейшие компьютерные модели не смогут выбрать из них наиболее вероятные. В тупик ставит не только количество вариантов. Как показывает квантовая физика, на уровне самых мелких элементов Вселенная не детерминирована. Неожиданности действительно случаются и, подобно взмаху крыльев бабочки, могут запустить цепочку причин и следствий, которые обрушатся достаточно мощным каскадом, чтобы направить будущее по одному из множества возможных путей. Никуда не делась старая добрая случайность. Ни наш мозг, ни лучшие компьютерные модели еще не могут учесть все – пандемию, которую вызовет крошечная генетическая мутация в каком-нибудь вирусе, или взрыв сверхновой по соседству, хотя мы, вероятно, близки к тому, чтобы предсказывать возможное падение астероида (знание, за которое динозавры не пожалели бы жизни). На этом промежуточном уровне мы вступаем в зону научной фантастики. О грядущих тысячелетиях мы рассказываем захватывающие, бередящие душу истории, и они имеют большое значение. Но невозможно понять, какие из них стоит принимать всерьез.

Будущее человека. Миссия

Для человека следующие 100 лет очень и очень важны. Все происходит так быстро, что, как в замедленной съемке событий перед крушением, наши действия в следующие несколько десятилетий будут иметь огромные последствия для нас и для биосферы в масштабе тысяч лет. Хотим мы этого или нет, но теперь мы управляем всей биосферой, и это можно делать хорошо или плохо.

Из всевозможных мифов можно почерпнуть массу информации о том, что делать перед лицом непредсказуемого будущего, потому что в них то и дело встречаются истории, где едва удалось избежать опасности, истории о катастрофических ошибках и успешных миссиях. Нашу ситуацию отличает угроза краха, который потерпят 7 млрд человек и миллионы других организмов – сторонних наблюдателей и случайных жертв. Таким образом, у современного человека, как у героя или героини любого настоящего мифа, есть задача. Она состоит в том, чтобы избежать катастрофы и привести к чему-то хорошему и человечество и биосферу, потому что понятно, что в разрушенной биосфере нам нет места.

Лучшие мифы не дают гарантий. Катастрофа действительно возможна. Мы можем не справиться с управлением мудреной глобальной машиной, которую сами же построили, и потерять преимущества хорошего антропоцена. Это особенно вероятно, если разные рулевые будут пытаться вести ее в разные стороны или если мы не будем обращать внимания на предупреждающие красные лампочки на панели управления. Если машина откажет и производство рухнет, мы не сможем кормить 7 млрд человек. Для нас настанут мрачные времена общественного хаоса, войны, голода и неуправляемых болезней. Это «обычай рыб», о котором говорит «Артхашастра». Когда и если все наконец уляжется, горстка уцелевших людей снова заживет, пользуясь энергией в пределах ограничений аграрной эры, когда лишь крошечное меньшинство может не просто выживать, а наслаждаться чем-то бóльшим. Если мы серьезно повредим климатические системы, даже заниматься сельским хозяйством на большей части суши станет невозможно. В конце концов, развитие земледелия проходило при стабильном климате голоцена.

Затем – кто знает? Возможно, как в научной фантастике, оставшиеся люди потихоньку построят что-то похожее на наш мир, вероятно, по воспоминаниям и обрывкам обгоревших книг и рукописей или по полуразрушенным остаткам городов, заводов, механизмов и микрочипов. А вдруг, как предполагают некоторые, человек способен управлять устройствами лишь ограниченной сложности? Не достигли ли мы такого ее уровня, который попросту не сможем осилить? Что, если любому виду, способному к коллективному обучению, суждено уткнуться в стену сложности, после чего его общества потерпят крах? Не потому ли мы до сих пор не встречались ни с какими другими подобными видами? В греческой мифологии боги наказали Сизифа, царя Коринфа, за то, что он был слишком умен и амбициозен. Они обрекли его (видимо, по совету энтропии) вечно заталкивать на гору валун и смотреть, как тот скатывается вниз.

Это невеселые сценарии, но ими нельзя пренебрегать. Вселенная совершенно равнодушна к нашей судьбе. Она – огромный океан энергии, для которого мелкая рябь вроде нас – эфемерное, преходящее явление. «Суровость [всех великих мифов], – пишет Джозеф Кэмпбелл, – уравновешивается заверением в том, что все, что мы видим, является лишь отображением силы, которая, незатронутая болью, продолжает свое существование. Таким образом, сказки являются одновременно и безжалостными, и лишенными ужаса – преисполненными радостью трансцендентной анонимности в отношении любой самости, самодостаточности и борений любого эго, которое рождается и умирает во времени»[230][231]. В современной науке леденящее душу безразличие Вселенной отражают первый и второй законы термодинамики.

Но у людей, как и у всех живых организмов, есть цели, и мы вопреки равнодушию Вселенной пускаемся в долгий путь, чтобы достичь их. В каждой культуре есть истории, описывающие эти опасные путешествия, не всегда удачные, но иногда все же успешные. Порою путнику кажется, что все потеряно, он переживает время великого страдания. Что-то внезапно, неожиданно прерывает его миссию. Есть и те, кто ему помогает, боги или друзья. Иногда ему просто везет. Таким образом, в любой мифологической традиции успешные миссии возможны, они встречаются. Готовность к действию, решимость и надежда – вот важнейшие добродетели каждого, кто находится в поиске, потому что путешественника, который упускает случай, слишком быстро сдается или впадает в отчаяние, неизбежно постигнет неудача. Любой традиционный сказитель назвал бы именно эти качества как необходимые при встрече с непредсказуемым будущим, полным и опасностей и возможностей.

Из обсуждения хорошего и плохого антропоцена понятно, каковы в настоящий момент цели человеческой миссии. Прежде всего – избежать катастрофы. Если нам это удастся, возникнут еще две цели: сделать так, чтобы преимуществами хорошего антропоцена могли пользоваться все люди и чтобы биосфера процветала и дальше, потому что, если погибнет она, то провалится любая миссия. Мы должны выполнить эти задачи, даже если порою кажется, что они ведут в разных направлениях – то к тому, чтобы пользоваться избытками, то к воздержанию.

Чтобы это не казалось пустым звуком, приведем описание человеческой миссии из преамбулы к документу ООН «Преобразование нашего мира», выпущенному в 2015 году.

Этот план будет осуществляться всеми странами и всеми заинтересованными сторонами, действующими в совместном партнерстве. Мы преисполнены решимости избавить человечество от тирании нищеты и нужды и исцелить и обезопасить нашу планету. Мы полны решимости предпринять смелые реформаторские шаги, которые настоятельно необходимы для того, чтобы вывести мир на траекторию устойчивого и жизнестойкого развития. Отправляясь в этот совместный путь, мы обещаем, что никто не будет забыт[232].

И далее:

Люди: Мы преисполнены решимости положить конец нищете и голоду во всех их формах и проявлениях и обеспечить, чтобы все люди могли реализовать свой потенциал в условиях достоинства и равенства и в здоровой окружающей среде.

Планета: Мы преисполнены решимости уберечь планету от деградации, в том числе посредством внедрения рациональных моделей потребления и производства, рационального использования ее природных ресурсов и принятия неотложных мер в связи с изменением климата, с тем чтобы планета могла обеспечивать удовлетворение потребностей нынешнего и будущих поколений.

Процветание: Мы преисполнены решимости обеспечить, чтобы все люди могли жить в условиях процветания и благополучия и чтобы экономический, социальный и технический прогресс продолжался в гармонии с природой.

Затем следует 17 целей в области устойчивого развития и 169 конкретных задач, которые, если все пойдет хорошо, должны быть выполнены за следующие 15 лет.

Этот документ легко критиковать. И некоторый цинизм здесь уместен. Тем не менее кому-то, кто вырос в середине XX века, когда люди едва ли представляли себе опасности плохого антропоцена, удивительно читать подобные заявления, исходящие от органа, который представляет большинство наций Земли.

Вскоре после публикации целей в области устойчивого развития появился еще один эпохальный документ – Парижское соглашение по климату. Оно было принято 12 декабря 2015 года на конференции ООН, где присутствовали представители 195 наций. Документ вступил в силу 4 ноября 2016 года, когда его официально ратифицировало достаточное количество стран. Вот его цели.

Настоящее Соглашение… направлено на укрепление глобального реагирования на угрозу изменения климата в контексте устойчивого развития и усилий по искоренению нищеты, в том числе посредством:

a) удержания прироста глобальной средней температуры намного ниже 2 °C сверх доиндустриальных уровней и приложения усилий в целях ограничения роста температуры до 1,5 °C, признавая, что это значительно сократит риски и воздействия изменения климата;

b) повышения способности адаптироваться к неблагоприятным воздействиям изменения климата и содействия сопротивляемости к изменению климата и развитию при низком уровне выбросов парниковых газов таким образом, который не ставит под угрозу производство продовольствия; и

с) приведения финансовых потоков в соответствие с траекторией в направлении развития, характеризующегося низким уровнем выбросов и сопротивляемостью к изменению климата[233].

Некоторое противоречие между этими документами во многом показывает, в чем сложность миссии по улучшению мира, потому что действительно неочевидно, можно ли привести выбросы углекислого газа к заявленным показателям, резко не сократив при этом использование горючих ископаемых. Возможно ли при таком сокращении устойчивое развитие? Вероятно, да, если достаточно быстро будет развиваться выработка возобновляемой энергии. Но конечно, задача стала бы гораздо проще, если бы люди более последовательно проводили перераспределение ресурсов и были готовы согласиться на замедление экономического роста.

В нашей современной истории мира есть хорошая аналогия – химическая энергия активации. Она дает первоначальный толчок, чтобы запустить необходимые для жизни химические реакции. Но когда реакция уже идет, энергии нужно меньше. Может быть, можно считать горючие ископаемые энергией активации, которая потребовалась, чтобы возникло все, что есть сегодня. Может быть, теперь, когда этот сияющий новый мир уже пришел в движение, его можно поддерживать более тонкими, умеренными потоками энергии, подобными тем, что текут по электрону, по протону под управлением ферментов и питают живые клетки? Удастся ли нам сымитировать дыхание – мягкий, неразрушительный процесс, который заменяет крупным формам жизни огонь?

Из идеи о горючих ископаемых как об энергии активации следует кое-что еще о современном мире. Бурный динамизм последних веков характерен для периодов созидательного разрушения. У людей это то же, что гравитационная энергия, которая создает звезды. Но когда мощная энергия созидания сделает свою работу, следует ожидать другой, более стабильной динамики, ведь нечто новое уже заняло во Вселенной свое место. Наверное, подобно Солнцу, мы можем вступить в период динамической стабильности, перейдя новый порог и построив новое глобальное общество, которое сохранит лучшие черты хорошего антропоцена. Что, если идея бесконечного роста в корне неверна, а революционный динамизм последних веков – это временное явление? В конце концов, на протяжении почти всей истории человечества и почти во всех его обществах считалось нормальным, что жизнь проходит в условиях социальной и культурной стабильности. Потому-то идея полной, динамичной жизни в менее изменчивой обстановке сохранилась в культурах многих современных туземных общин, где люди видят себя в первую очередь хранителями мира, который больше и старше их самих.

Немодная сегодня, идея будущего без постоянного роста тем не менее регулярно возникает в рассуждениях тех экономистов, кто не чужд философского мышления. Многих специалистов XVIII века, включая Адама Смита, будущее без роста пугало, оно казалось им концом прогресса. Но Джон Стюарт Милль его приветствовал как отрезвляющий противовес безумному миру промышленной революции с ее золотой лихорадкой. В 1848 году он писал: «Признаюсь, я не питаю восторга к идеалу жизни, которого придерживаются те, кто считает, что нормальное состояние человека – бороться за успех; что то, как мы топчем, крушим, расталкиваем друг друга локтями и наступаем друг другу на пятки, что нынче и составляет общественную жизнь, – это самый желанный жребий человеческого вида, и уж во всяком случае не один из дурных симптомов очередного этапа промышленного прогресса»[234].

Напротив, рассуждал он, «лучшее состояние для человеческой природы – когда никто не беден и никто не желает стать богаче, ни у кого нет причин опасаться, что другие, проталкиваясь вперед, оттеснят его назад». Милль считал, что рост все еще необходим для многих бедных стран, но для богатых важнее правильно распределять богатство. Когда больше не нужно заботиться о базовых потребностях, задача состоит в том, чтобы жить полной жизнью, а не пытаться получить больше материальных благ.

Остановка в росте капитала и населения не означает застоя в развитии человека. Сполна будет чем заняться во всех видах умственной культуры, морального и общественного прогресса; будет простор, чтобы совершенствовать Искусство жизни, и гораздо вероятнее, что оно начнет совершенствоваться, когда умами перестанет владеть искусство преуспевать.

Милль предостерегал, что прекращение роста нужно сознательно выбрать на хороших условиях, пока не окажется, что упрямое человечество вынуждено принять его на плохих. «Во имя процветания я искренне надеюсь, что они удовольствуются равновесием задолго до того, как необходимость вынудит их к этому».

Многие признавали, что экономический рост и хорошая жизнь – это не одно и то же. В 1930 году в эссе под названием «Экономические возможности наших внуков» британский экономист Джон Мейнард Кейнс утверждал, что через 100 лет производительность будет достаточно высока, чтобы каждый человек был обеспечен самым необходимым. Он надеялся, что в этот момент люди перестанут так много работать и начнут думать о том, как они живут. В марте 1968 года, прямо перед тем, как его убили, Роберт Кеннеди описывал ограничения экономики, если ее цель – бесконечный рост внутреннего валового продукта:

В этот ВВП входят расходы, связанные с загрязнением воздуха, и расходы на рекламу сигарет, а также расходы на скорую помощь жертвам аварий на автострадах… В ВВП учтены расходы, связанные с уничтожением лесов красного дерева и утратой природных чудес Америки в результате хаотичной эксплуатации… И все же валовой внутренний продукт не обеспечивает ни здоровья наших детей, ни качества их образования или радость их игр. ВВП не учитывает красоту нашей поэзии, или… интеллектуальный уровень наших политических споров, или порядочность наших должностных лиц… Короче говоря, ВВП измеряет все, кроме того, что делает жизнь достойной[235].

Все лучше понимая, как устроена биосфера, мы понимаем также, почему нужно бережнее обращаться с ней. Насколько она вынослива? Точно неизвестно. Возможно, есть критические точки, которые ускорят разрушительные изменения, запустив опасные циклы положительной обратной связи. Например, ледники, в том числе покрывающие бóльшую часть Гренландии, отражают солнечный свет. Когда они тают, Земля становится темнее и начинает поглощать тепло, а не отражать его. От этого оно больше удерживается в атмосфере, тает больше льдов, снижается отражающая способность Земли, и потепление еще усиливается. Подобные механизмы заставляют крепко задуматься о пределах допустимого в биосфере.

Стокгольмский центр изучения устойчивости много лет работал над тем, чтобы определить «планетарные границы» – пределы, которые человечество не сможет перейти, не подвергнув свое будущее серьезной опасности[236]. Были определены девять важнейших границ, две из которых, в области изменения климата и сокращения биоразнообразия, имеют критическое значение, потому что, если серьезно нарушить любую из них, биосфера может утратить стабильное состояние[237]. Конечно, моделировать изменения глобального уровня по-прежнему удается лишь грубо и приблизительно. Когда мы нарушим эти пределы, сирены не взвоют. Но исследователи центра с должной осторожностью заключают, что мы уже весьма решительно перешли планетарную границу в области биоразнообразия и приближаемся к пределам допустимых климатических изменений. Мы пересекли критические границы в своем воздействии на потоки фосфора и азота и подошли к пределу использования земли, особенно лесов. На контрольной панели глобальной машины, которую построил человек, появляются красные предупредительные сигналы.

Если вопреки всем сложностям человек сумеет выполнить свою миссию, каким будет «зрелый антропоцен»?[238] Конечно, он не будет идеальным миром. Но если мы хотим его построить, важно попытаться представить его себе. Здесь слишком много неизвестных, чтобы мы могли набросать хоть какой-то архитектурный план. Тем не менее можно описать некоторые основные свойства мира, где сохранились лучшие черты хорошего антропоцена, а опасностей плохого удалось избежать.

Рост населения в конце концов замедлится до нуля, а скорее всего, оно начнет сокращаться. Скорость роста уже падает почти во всем мире, в некоторых регионах начинает снижаться абсолютная численность людей. Множество мер могли бы ускорить процесс, включая улучшение здравоохранения для бедных семей и образования для женщин и девочек в бедных странах. Экономисты часто предупреждают о том, как опасно замедление прироста населения, но с позиций биосферы понятно, почему человечество не может долгое время расти устойчиво. В зрелом антропоцене бедность будет практически искоренена за счет улучшения систем социального обеспечения и контроля над накоплением чрезмерного богатства. Как мы видели, в относительном исчислении крайней нищеты в мире уже становится меньше. В конце концов, когда экономический рост перестанет быть главной целью для правительств, люди начнут ценить качество жизни и досуга больше, чем прирост дохода. При поддержке властей все больше людей будет выходить из бешеных крысиных бегов. Обеспечение их нужд будет способствовать росту в секторах экономики, которые предоставляют услуги, а не материальные товары. Правительства станут больше значения придавать образованию и науке, потому что вместо материальных товаров источником богатства и благосостояния станет знание. Изменятся и людские представления – о том, что такое хорошая жизнь и в чем состоят цели хорошей власти.

Позже в этом веке мировые экономики откажутся от горючих ископаемых. Выработка возобновляемой энергии уже сейчас быстро развивается, так что это вполне реалистичная цель, хотя она потребует от правительств более активного участия, чем то, что они демонстрируют сейчас. В сочетании с мерами, нацеленными на захват углекислого газа из атмосферы, новый глобальный энергетический режим может ограничить глобальное потепление до 2 °C сверх доиндустриальных уровней. Если мы станем более эффективно использовать энергию и сырье, общее потребление энергии наконец сократится, а повторное использование существующих материалов почти сведет к нулю потребление новых минералов и ресурсов.

Инновации и изменения в потреблении составят часть более масштабной перестройки сельского хозяйства, в результате которой для него будет требоваться меньше ресурсов, и оно станет более эффективным. Научные разработки конечно же сыграют здесь огромную роль. Велики будут инвестиции в защиту биоразнообразия, болотистых земель и таких хрупких систем, как коралловые рифы и тундра.

Как писал Милль, стабильность в мире не означает застоя. На самом деле здесь будет масса возможностей для развития новых форм искусства, более широкой и разнообразной общественной жизни, новых, менее манипулятивных способов взаимодействовать с миром природы. Тут современным обществам придется многому научиться у тех, кто сохранил традиции прошлого, у обществ, которые тысячи лет прожили в более стабильных отношениях с окружающей средой. Так ли уж неразумно надеяться, что в подобном мире качество жизни огромного числа людей может повыситься, даже если среднее потребление ресурсов не будет расти?

Уже формируются многие условия Златовласки, необходимые, чтобы перейти этот новый порог. Среди них поразительное интеллектуальное богатство современной науки; гораздо более точное понимание, как устроена биосфера; и растущее осознание того, что все человечество связывает единая судьба и один общий дом, планета Земля. Чтобы побудить людей к действию сегодня, также нужно живо изобразить, каким должно быть лучшее будущее. В конце концов, если мы пытаемся сделать мир лучше, нам необходима надежда, а также готовность к действию (здесь пригодится развитая передовая наука) и решимость (а тут критическую роль сыграет политика).

В год, когда я пишу эти строки, самая редкая добродетель – это, похоже, решимость. Замечательно, что правительства во всем мире хотя бы на словах рассуждают о чем-то подобном той миссии, которую я описал. Но твердого согласия на глобальном уровне здесь все еще нет. Многие по-прежнему уверены, что предупредительные лампочки мигают из-за неисправных переключателей и научных ошибок. Мало кому доступна роскошь мыслить настолько масштабно, чтобы всерьез представить себе ближайшее будущее. Большинству людей, в особенности самым бедным, приходится заниматься личными нуждами и целями, а политикам и предпринимателям – в основном более срочными вопросами. Правительства носят национальный характер, между ними есть конкуренция, а это значит, что богатство и мощь каждой отдельной нации в политических расчетах перевешивает нужды всего мира. Чаще всего в результате того, каким образом назначают или избирают должностных лиц, власть также связана краткосрочными задачами. Мало кто может поставить твердые реалистичные цели на 20 или 30 лет вперед, но именно в эти сроки решится результат нашей миссии в поисках лучшего мира. Наконец, при капитализме большинством предприятий движет необходимость получать прибыль, а это сегодня очень уж часто уводит их в сторону от устойчивого развития.

Каковы же шансы, что мир придет к общему согласию о значении нашей миссии? Больше всего обнадеживает то, насколько быстро это произошло в научном сообществе, что отражают цели в области устойчивого развития ООН и такие документы, как Парижское соглашение по климату. Еще 30 лет назад подобные заявления были немыслимы. Не исключено также, что мы приближаемся к поворотному моменту, где сама наша миссия окажется прибыльной и совместимой с развитием глобальной капиталистической экономики. Если это произойдет, колоссальные инновационные и коммерческие энергии современного капитализма, а также власть правительств, которые опираются на его богатство, начнут служить ей и смогут дать ей такой же толчок, который капиталистические правительства дали промышленной революции. Но сегодня мир стал сложнее, и поведение властей будет отчасти определяться тем, насколько всерьез принимают миссию избиратели. А это в некоторой степени будет зависеть от того, насколько хорошо и убедительно люди станут о ней говорить.

Если нам удастся успешно перейти к миру устойчивого развития, пересечь некий девятый порог, окажется, что история человечества на самом деле составляет единый порог усложнения, кульминацией которого будет осознанное управление всей биосферой. Мы делим свою историю на части лишь потому, что видим ее вблизи. Более масштабный, единый порог начался с коллективного обучения. Гравитация в начале истории Вселенной собирала облака материи, а коллективное обучение точно так же формировало более плотные и сложные человеческие общества, ускоряло изменения и создавало новые виды деятельности, давая человеку все больший контроль над биосферой. Изменения могли бы ускоряться в течение неопределенного количества времени, пока не привели бы к катастрофическому взрыву – человеческому аналогу взрыва сверхновой. Но если мы успешно перейдем к миру устойчивого развития, то, оглядываясь назад, можно будет увидеть, что человек как будто бы создал новую, более стабильную форму сложных явлений, так же как ядерный синтез породил новые, более стабильные структуры звезд, противостоя гравитационному сжатию. Тогда мы увидим, что пороги с шестого по девятый создали на планете Земля биосферу нового типа, с новыми термостатами и новыми, более осознанными способами регуляции, которые содержит в себе ноосфера, сфера мысли. Как назвать этот порог? Человеческой революцией?

За пределами человечества. Космологическое будущее в масштабе тысячелетий

Давайте будем оптимистами и представим себе мир, в котором наша миссия удалась. Мы успешно преодолели девятый порог, большинство людей процветает в стабильном глобальном обществе, основанном на более устойчивых отношениях с биосферой. Тогда человечество сможет просуществовать еще несколько тысяч, а может быть, даже сотен тысяч лет.

Размышляя о том, что будет дальше, мы попадаем в пугающий, непредсказуемый, а может быть, утопичный мир отдаленного будущего. Здесь у нас вместо моделей одни догадки. Они не более достоверны, чем картины XIX века, на которых аристократы в клетчатых костюмах ездят на велосипедах по Луне. Лучшее, что мы можем сделать, это перечислить определенные возможности, опираясь на тенденции, которые видны уже сейчас.

Увидим ли мы глобальные правительственные структуры, которые частично заменят собой национальные государства и наконец положат конец угрозе ядерной войны? Станет ли ядерный синтез новой энергетической жилой? Если да, будем ли мы пользоваться ей с бóльшим вниманием к ее разрушительному воздействию на биосферу, то есть как инструментом, который может заложить основы хорошей жизни для всех людей? Или мы найдем способы контролировать еще большие потоки энергии и создадим цивилизации невообразимой сложности? Русский астрофизик Николай Кардашёв утверждает, что если есть другие цивилизации, способные к чему-то вроде коллективного обучения, многие из них научились использовать всю пригодную энергию своих родных планет, а некоторые, возможно, приобрели полный контроль над энергией звездных систем или даже стали подключаться к энергии целых галактик.

Станут ли наши потомки селиться за пределами Земли? Будут ли разрабатывать недра астероидов и устраивать колонии на Луне и Марсе? А может быть (если заглянуть достаточно далеко), на пригодных для жизни планетах в ближайших звездных системах? Создадим ли мы новые формы жизни, новые, эффективно потребляющие энергию пищевые культуры или микробов, которыми можно будет лечить болезни и останавливать рак? Сконструируем ли крошечные механизмы, которые смогут проникать, как нанохирурги, в наше тело и чинить неисправные органы или без надзора возводить здания по проектам электронных архитекторов? Построим ли мы машины, которые будут гораздо умнее нас? И если так, точно ли сможем держать их под контролем?

Создадим ли мы новых людей? Может быть, модернизация на микро- и макроуровне даст нам бионические тела, более долгую и здоровую жизнь и в конце концов превратит во что-то иное, сверхчеловеческое? Позволят ли людям новые технологии обмениваться идеями, мыслями, эмоциями и образами мгновенно и постоянно, образуя некий единый, огромный глобальный разум? Может быть, ноосфера частично отделится от человечества и превратится в тонкий единый слой мысли, парящий над биосферой? Когда при всем этом мы решим, что история человечества (в нынешнем понимании) закончилась, потому что наш вид уже нельзя назвать человеком разумным?

Изменит ли новая наука наше представление о самих себе и о Вселенной, вывернув сегодняшний рассказ о происхождении мира наизнанку? Если сравнить современные истории с историями столетней давности, можно предположить, что это случится очень скоро, и не один раз.

И конечно, есть еще неведомые неизвестные, способные всего за пару секунд перевести будущее на другие рельсы. Пусть наша наука и техника уже достаточно хороши, чтобы предсказывать падения астероидов и, может быть, что-то с ними делать. Но возможны и иные, непредсказуемые катастрофы, например… встреча с другими формами жизни. Если это действительно произойдет, будем ли мы смотреть на них в микроскоп (или глазами, усовершенствованными бионикой)? Или они возьмут гигантскими пинцетами, положат в огромные чашки Петри и станут рассматривать в микроскоп нас?

Можно с облегчением перейти на следующий уровень, чтобы снова обратиться к сравнительно простым вещам, таким как планеты, звезды, галактики и сама Вселенная.

Мы умеем следить за движением тектонических плит, поэтому примерно понимаем, где будут континенты через 100 млн лет. Сейчас похоже, что континентальные плиты опять соберутся в новый суперконтинент, который уже называют Амазией, потому что он объединит Азию и обе Америки. В конечном итоге судьбу планеты Земля решит эволюция Солнца. Наша звезда проживет около 9 млрд лет. Но если Солнце развивается так же, как другие похожие звезды, через несколько миллиардов лет оно начнет расширяться, превращаясь в красного гиганта. Земля попадет в его внешние слои. Когда она нагреется, для крупных форм жизни настанут трудные времена, и на долгое время единственными выжившими существами могут оказаться выносливые архебактерии[239], подобные тем, что живут в горячих источниках в Йеллоустонском парке[240]. В конце концов исчезнут даже они, а нашу планету стерилизуют, поглотят и выпарят внешние слои все более нестабильного и непредсказуемого красного гиганта. Это будет концом планеты Земля и всех наших потомков, которые еще будут живы, если только они не проникнут на окраины Солнечной системы или других звездных систем. Что касается Солнца, оно долгое время пробудет красным гигантом, а затем в конце концов отбросит внешние слои, станет белым карликом, переместится в нижнюю часть диаграммы Герцшпрунга – Рассела и останется там остывать на сотни миллиардов лет.

Примерно тогда же, когда Солнце пустится во все тяжкие, наша галактика столкнется с соседней, галактикой Андромеды. Само по себе это произойдет спокойно, как столкновение двух облаков. Но обе системы сильно перетряхнет, потому что звезды станут непредсказуемым образом тянуть друг друга в разные стороны. Из Млечного Пути и Андромеды получится что-то гораздо более беспорядочное, чем эти две красивые спиральные галактики.

А как насчет Вселенной в целом? Сегодня большинство космологов вполне уверены, что могут об этом рассказать, потому что ее будущее, по-видимому, зависит от небольшого числа переменных. Самые важные – это скорость, с которой она расширяется, и количество вещества/энергии в ней. Когда-то считалось, что в конце концов гравитационное притяжение материи остановит расширение, повернет его вспять, и Вселенная сожмется в новый первозданный атом, а тот, в свою очередь, может взорваться, начать расширяться и образовать новую Вселенную, и эта бесконечная пульсация будет повторяться вечно. Но в конце 90-х годов XX века обнаружилось, что скорость расширения растет, так что, по-видимому, есть некая темная энергия, достаточно мощная, чтобы пересилить гравитационное притяжение всей массы и энергии во Вселенной. В этом случае Вселенная будет расширяться вечно и все быстрее, быстрее и быстрее.

Говоря об отдаленном будущем Вселенной, начинаешь понимать, что весь наш рассказ до сих пор – это только пролог. У процессии всех вещей впереди долгое и порою трудное путешествие. Мы живем в самом начале истории Вселенной, сюжет только начинает разворачиваться. Она еще молода и полна сил; ей еще многое предстоит пережить и построить много новых сложных структур.

Но в очень далеком будущем, через бессчетное количество лет после того, как мы все исчезнем, в этой истории настанут сумерки и в буквальном, и в переносном смысле. Вселенная будет расширяться все быстрее и быстрее, далекие галактики исчезнут, как корабли на горизонте пространства-времени, и в конце концов все или всё, что останется в нашей галактике, окажется в нешуточном одиночестве[241]. Звезды будут формироваться и гореть еще 10^15 лет, и Вселенная станет в 10 000 раз старше, чем сейчас. К тому времени ее возраст будет давать о себе знать, догорят последние звезды, и свет потухнет. Наша галактика превратится в кладбище, полное стынущих угольков, оставшихся от звезд и планет.

Но на этом кладбище что-то еще будет шевелиться. Черные дыры станут пожирать остатки звезд и планет. Покончив с ними, они перейдут друг на друга и будут вести каннибальскую гражданскую войну, пока не останется лишь несколько гигантских раздутых черных дыр. Те провисят в пространстве невообразимое количество времени, вероятно, 10^100 лет, выделяя энергию, пока и они не истощатся, не померкнут и не испарятся. Тогда выяснится, что все, что в нашей Вселенной казалось вечным, на самом деле было эфемерно. Может быть, даже пространство и время окажутся одной лишь видимостью, рябью на воде огромной мультивселенной. Энтропия наконец разрушит всю структуру и порядок.

По крайней мере, в одной Вселенной. Но может быть, ей еще будет над чем поработать.

Благодарности

Невозможно выразить мою благодарность всем тем, кто помогал писать эту книгу – кто просвещал меня, читал черновые рукописи, советовал важные книги и важных авторов, комментировал мои лекции и читал лекции, которые я слушал. Мы, люди, плаваем в океане идей, и, чтобы написать книгу, подобную этой, приходится хватать одни идеи, когда они проплывают мимо, соединять с другими, обрабатывать, может быть, до неузнаваемости, порою находить новые связи. О некоторых идеях я могу сказать, благодаря какому человеку или даже какому разговору они возникли, но часто они долгое время отлеживались и бродили в моем мозгу, иногда по нескольку лет, а затем возникали в другой части моего ума в новых формах и без бирки, которая могла бы напомнить мне, откуда они взялись. Так что я не знаю, кого благодарить за многие мысли в этой книге. Все, что я могу сделать, это выразить общую благодарность моим многочисленным коллегам и друзьям, а также насыщенному процессу коллективного обучения, благодаря которому в мой ум проникло бессчетное количество идей сегодняшнего изумительного, изобильного мира. Большая история – коллективный проект, новое качество синергии многих, многих умов.

Все же есть те, кого я могу поблагодарить напрямую. Небольшая группа ученых-единомышленников объединилась вокруг идеи большой истории и ее аналогов и стала работать над развитием просвещения и исследований в этой области. Это в том числе такие первопроходцы, как астрофизик Эрик Чейсон, социолог Йохан Гудсблом и все те, кто помогал создать и развивать Международную ассоциацию Большой истории (в алфавитном порядке): Уолтер Альварес, Можган Беманд (и ее многочисленные коллеги в Доминиканском университете), Крейг и Памела Бенджамин, Синтия Браун, Джо Ворос, Леонид Гринин, Лоуэлл Густафсон, Эстер Кедакерс, Андрей Коротаев, Люси Лаффит, Джонатан Маркли, Джон Мирс (который начал преподавать большую историю тогда же, когда и я), Алессандро Монтанари, Бэрри Родриге, Фред Спайер, Сунь Юэ и многие другие, кто помогал составить рассказ о большой истории. Я особенно тесно сотрудничал с Крэйгом Бенджамином и Синтией Браун, работая над первым учебником по большой истории для высших учебных заведений, и это сотрудничество было дружеским и плодотворным. К сожалению, моя дружба с Синтией закончилась с ее смертью 15 октября 2017 года; она была одним из пионеров большой истории, и всем, кто работает в этой области, будет ее не хватать. Многие историки мира годами поддерживали идею большой истории, в первую очередь Фелипе Фернандес-Арместо, Боб Бэйн, Терри Бёрк, Мерри Визнер-Хэнкс, Росс Данн, Пэт Мэннинг и другие. Два великих историка поддержали нашу новую область своим огромным престижем: это Уильям Мак-Нейлл, который видел большую историю как следующий логический шаг после всемирной истории, и Джерри Бентли, первым предложивший мне выпустить публикацию о связях между большой и всемирной историей. Меня пригласили прочитать серию лекций по большой истории в The Teaching Company, и Билл Гейтс, который их слушал, дал огромный толчок развитию этой области, поддержав создание бесплатной онлайн-программы по большой истории для школ старшей ступени и пригласив меня выступить с речью на эту тему на конференции TED в 2011 году. Благодаря его поддержке появился проект «Большая история», которым сначала умело управлял Майкл Дикс и его коллеги из Intentional Futures, а теперь – команда Энди Кука и Боба Регана. Над созданием проекта «Большая история» работали сотни учителей, школ и студентов, которые имели смелость рискнуть, начав преподавать и изучать этот новый амбициозный взгляд на прошлое. Мне дали возможность произнести речь о большой истории как глобальном проекте на Всемирном экономическом форуме, и на ежегодной встрече в Давосе я имел честь познакомиться с двумя нобелевскими лауреатами: бывшим вице-президентом Соединенных Штатов Элом Гором и австралийским астрофизиком Брайаном Шмидтом. Я также имел честь побывать на озере Мунго и познакомиться с Мэри Паппин, старейшиной народа Мутти Мутти, чья семья сыграла решающую роль в том, чтобы вернуть на родину останки женщины и мужчины Мунго.

Бóльшую часть своей карьеры я работал в Университете Маккуори в Сиднее, где идею большой истории поддерживали с того момента, когда в 1989 году я начал ее преподавать вместе с коллегами со всего университета. Я выражаю особую благодарность Брюсу Даутону и его коллегам за поддержку этого направления и создание Института большой истории Университета Маккуори, которым успешно управляют Эндрю Маккинна, Трейси Салливан и Дэвид Бейкер (насколько мне известно, первым защитивший диссертацию в этой области). Все эти годы мои коллеги из Отделения современной истории очень поддерживали этот новый способ рассматривать историю, многие преподавали большую историю вместе со мной. Я благодарю их всех, особенно Марни Хьюс-Уоррингтон, Питера Эдвелла и Шона Росса. Также благодарю моих многочисленных студентов в области большой истории, которые не давали мне свернуть с верной дороги, постоянно возвращая меня к самым простым и глубоким вопросам. Я провел чудесные восемь лет в Университете Сан-Диего, где историки поддерживали меня и подсказывали, как этот новый подход мог бы развиваться в разнообразных академических сообществах Соединенных Штатов, и чьи магистры оказались удивительно дисциплинированными и умелыми преподавателями большой истории.

Множество экспертов в разных областях подавали мне новые идеи или предлагали внести в курс исправления; в том числе это Лоуренс Краусс, Чарльз Лайнуивер, Стюарт Кауффман, Энн Макграт, Иэн Маккалман, Уилл Стеффен, Ян Залашевич и многие, многие другие. Огромную поддержку и массу замечаний и отзывов я получил от своих редакторов в издательствах Little, Brown и Penguin: это Трейси Беар, Чарли Конрад и Лора Стикни. Благодарю Трейси Рои за скрупулезность и орлиную зоркость при редактуре. Я в большом долгу перед Джоном Брокмэном, который поддерживал идею этой книги с того самого момента, как я впервые ее высказал.

Несколько моих друзей любезно просмотрели черновики рукописи и высказали свои замечания. Это Крейг Бенджамин, Синтия Браун, Ник Думанис, Люси Лаффит, Энн Макграт, Роб Реган, Трейси Салливан, Иан Уилкинсон и Конни Элвуд.

Для моей семьи большая история, кажется, стала продуктом домашнего производства. И Чарди, и Эмили, и Джошуа просматривали черновики этой книги, и те замечания и идеи, которые они высказывали на протяжении многих лет, часто давали мне новое направление. Чарди я обязан глубоким прозрением о том, что большая история – это на самом деле современная история происхождения мира. К ним и ко всей моей семье (включая мою мать, которая была моим первым учителем) я питаю глубокую благодарность человека, жизнь которого озарена добротой и любовью самых близких людей. Я посвящаю эту книгу своей семье, внукам Дэниелу Ричарду и Эви Роуз Молли, и всем студентам, которые в разных уголках планеты берутся за то, чтобы в будущем вместе сделать мир лучше.

Примечания

Я постарался свести примечания к минимуму, за исключением вопросов, по которым мнения существенно расходятся.

Приложение

Статистика по истории человечества

Числа в столбцах с A по E основаны на данных из: Vaclav Smil. Harvesting the Biosphere, loc. 4528, Kindle; в столбце F: Ian Morri. Why the West Rules – for Now. P. 148–149 и интерполяции данных для времени за 10 000 лет до сегодняшнего дня. – Прим. автора.

Глоссарий

Список научных терминов или терминов, которые используются в данной книге в узком значении.

Абсорбционные линии – темные линии, которые появляются, если рассматривать звездный свет через спектроскоп; указывают на наличие определенных элементов, которые поглотили часть энергии звездного света; могут использоваться, чтобы определить, как движутся удаленные объекты по сдвигу темных линий к красному или синему краю спектра.

Аграрная эра – эра истории человечества, в которую преобладали сельскохозяйственные технологии; началась по окончании последнего ледникового периода и закончилась 200–300 лет назад.

Аграрные цивилизации – сообщества миллионов человек, существующих за счет сельского хозяйства, с городами, государствами, бюрократией, армией, социальной иерархией и письменностью.

Адаптивная радиация – периоды быстрой биологической эволюции и диверсификации, часто следующие за эпизодами массового вымирания.

Аккреция – процесс, при котором вещество на орбите вокруг звезды собирается в планеты, спутники и астероиды.

Антиматерия, антивещество – субатомные частицы, идентичные другим субатомным частицам, но с противоположным зарядом, например позитрон (электрон с положительным зарядом); если частица материи встречается с частицей антиматерии, они уничтожают друг друга и превращаются в чистую энергию.

Антропоцен – последний период истории человечества, когда люди стали главной движущей силой изменений в биосфере; предлагается считать его новой геологической эпохой, следующей за голоценом.

Арбитражная торговля – торговля, при которой товары дешево покупают на одном рынке и дорого продают на другом, чтобы получить большую прибыль.

Археи – одноклеточные организмы-прокариоты; один из трех основных доменов живых существ. См. также: Бактерии и Эукариоты.

Архейский эон, архей – один из четырех крупных периодов в истории планеты Земля, начался 4 млрд лет назад и окончился 2,5 млрд лет назад.

Астрономическая стандартная свеча – астрономический объект, такой как пульсирующие цефеиды или сверхновая типа Ia, до которого можно определить расстояние, что позволяет с его помощью измерять расстояния до других объектов.

Атом – мельчайшая частица обычной материи, состоит из протонов, нейтронов и электронов; возможно, атомное вещество составляет лишь 5 % массы Вселенной. См. также: Темная энергия и Темная материя.

Атомное ядро – плотная сердцевина атома, в основном наполненная нейтронами и протонами.

АТФ (аденозинтрифосфат) – молекула, которая переносит энергию во всех живых клетках.

Бактерии – одноклеточные организмы-прокариоты домена бактерии, одного из трех основных доменов живых организмов. См. также: Археи и Эукариоты.

Белый карлик – плотная мертвая звезда, которая отбросила внешние слои и будет остывать много миллиардов лет.

Биосфера – сфера планеты Земля, которой управляют и которую формируют живые организмы и побочные продукты их жизнедеятельности.

Взрыв сверхновой – мощный взрыв крупной звезды в конце ее жизни; в процессе взрыва сверхновой формируется множество новых химических элементов.

Водород – химический элемент с атомным числом 1 (в его ядре один протон); самый распространенный элемент во вселенной.

Возникновение, образование – см.: Новые качества.

Вселенная – совокупность всего, о чем у нас есть достоверные свидетельства; образовалась в результате Большого взрыва.

Второй закон термодинамики – см.: Термодинамика.

Гадейский эон, гадей – один из четырех крупных периодов в истории планеты Земля; начался 4,6 млрд лет назад, сразу после ее образования, и закончился около 4 млрд лет назад.

Газ – состояние вещества, когда отдельные молекулы или атомы прочно не соединены друг с другом.

Галактика – скопление миллионов или миллиардов звезд, которые вместе удерживает гравитация; наша галактика – Млечный Путь.

Гелий – химический элемент с атомным числом 2 (в его ядре два протона). Второй по распространенности элемент во Вселенной; химически инертен.

Геном – информация, хранящаяся в ДНК каждой клетки, регулирующая ее деятельность и позволяющая ей создавать точные копии себя самой.

Глобализация – рост сетей обмена до тех пор, пока после 1500 года н. э. они не стали охватывать весь мир.

Голоцен – геологическая эпоха, начинающаяся с конца последнего ледникового периода, около 11 700 лет назад.

Гомеостаз – состояние равновесия; живые организмы поддерживают гомеостаз, выявляя изменения в окружающей среде и подстраиваясь под них.

Гоминины – прямоходящие обезьяны, от которых произошел наш вид и эволюция которых началась, когда наши предки отделились от эволюционной ветви, ведущей к шимпанзе, около 7 млн лет назад.

Горючие ископаемые – часто окаменевшие органические вещества, в первую очередь уголь, нефть и природный газ, содержат древние захоронения энергии фотосинтеза; основные источники энергии в современном мире.

Гравитация – одно из четырех основных проявлений энергии. Гравитационная сила слабая, но действует на больших расстояниях и стремится притянуть друг к другу все объекты, обладающие массой и энергией. Эйнштейн показал, что гравитация действует, геометрически искривляя пространство-время.

Демографический переход – в наше время снижение смертности вызвало рост населения, но урбанизация в конце концов привела к снижению рождаемости, так что сегодня рост населения замедляется; благодаря демографическому переходу изменилось отношение к семье и гендерным ролям, преобладавшее в большинстве крестьянских обществ.

Диаграмма Герцшпрунга – Рассела – график соотношения собственной яркости или светимости звезд (количества энергии, которое они испускают) и их цвета (или температуры поверхности); для астрономов – эффективный способ классифицировать звезды по различным типам и по путям эволюции.

Дифференциация – процесс, в котором молодая Земля нагрелась, растаяла, и ее состав расслоился по убыванию плотности на ядро, мантию и кору.

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота, молекула, которая переносит генетическую информацию в большинстве живых организмов.

Дыхание – поглощение животными кислорода; также использование кислорода клетками, чтобы высвобождать энергию, заключенную в сахарах.

Естественный отбор – ключевая идея Чарльза Дарвина, согласно которой отдельным организмам удается или не удается выжить и оставить потомство в зависимости от того, насколько они приспособлены к своей среде; этот механизм лежит в основе эволюции.

Жидкость – в жидком состоянии атомы и молекулы вещества связаны друг с другом, но могут протекать мимо и обтекать друг друга; принимает форму сосуда.

Жизнь, живое – новое качество всех живых организмов. Трудно дать точное определение, поскольку мы знакомы с жизнью только на планете Земля, но свойства живых существ включают в себя способность поддерживать гомеостаз, метаболизм, размножаться и эволюционировать.

Зажиточные охотники-собиратели – оседлые охотники-собиратели, такие как натуфийцы, обычно в регионах исключительного природного изобилия.

Звезда – астрономическое тело, образуется, когда в центре сжимающегося объема вещества начинается ядерная реакция; гравитация собирает звезды в галактики.

Земледелие с горящей головней – технология палеолита, основанная на регулярном выжигании земли с целью повысить ее плодородность.

Земля – планета, на которой мы живем, с ее, возможно, уникальным грузом живых организмов.

Изотоп – атомы одного и того же элемента с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов.

Инфляция – в космологии период чрезвычайно быстрого расширения Вселенной в начале первой секунды после Большого взрыва.

Информация – базовые правила, определяющие возможное изменение. Часть этих правил универсальны, но живым организмам необходимо уметь выявлять локальную информацию – правила, действующие только непосредственно в окружающей их среде, – и реагировать на нее. Информация также может означать знание о том, как что-то устроено.

Информоядное – единица, употребляющая информацию подобно тому, как хищник употребляет мясо[242]; все живые организмы – информоядные.

История происхождения мира – описание эволюции всего пространства и времени на основе самых точных данных, доступных определенному сообществу; истории происхождения мира есть во всех основных религиозных и образовательных традициях и сильно помогают человеку понять, где его место в пространстве и времени.

Капитализм – общественный строй, где преобладает коммерческая деятельность и торговцы и где правительства поддерживают торговлю, потому что получают от нее существенную часть своей прибыли.

Карта – в прямом смысле схематическое изображение рельефа или географической области; здесь часто используется в переносном смысле, чтобы обозначить изображения пространства и времени, всей Вселенной и ее истории, которые мы создаем, чтобы определить собственное место в схематическом изображении мира.

Катализатор – молекула (обычно белок), которая способствует определенной химической реакции, снижая необходимую энергию активации, притом что сама молекула в результате реакции остается неизменной.

Квантовая физика – исследование явлений субатомного уровня, где невозможно определить точное положение и движение частиц, поэтому физические законы приходится формулировать как вероятности.

Кварк – субатомная частица; из кварков в результате сильного ядерного взаимодействия получаются протоны и нейтроны.

Кельвина шкала – то же, что шкала Цельсия, но начинается с абсолютного нуля (–273,15 °C); точка замерзания воды – это 273,15 K или 0 °C.

Кембрийский взрыв – внезапный рост числа крупных организмов с жесткими частями тела около 540 млн лет назад.

Кислород – химический элемент, атомное число 8; чрезвычайно охотно вступает в реакции.

Коллективное обучение – процесс, свойственный исключительно человеку, при котором люди обмениваются информацией с такой точностью и в таких объемах, что она накапливается из поколения в поколение; ключ к растущему контролю, который наш вид имеет над информацией и биосферой.

Кора – внешний слой планеты Земля, в основном состоит из легких горных пород, таких как граниты и базальты, которые остыли достаточно, чтобы затвердеть; здесь живет большинство организмов.

Космическое микроволновое фоновое (реликтовое) излучение – излучение, оставшееся с момента, который настал примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда образовались первые атомы; сегодня его по-прежнему можно обнаружить, и оно составляет одно из важнейших свидетельств в пользу космологии Большого взрыва.

Космология – исследование Вселенной и ее эволюции.

Космология Большого взрыва – возникшая в 60-е годы XX века идея-парадигма, которой объясняется возникновение Вселенной из крошечного плотного скопления энергии около 13,82 млрд лет назад.

Красное смещение – смещение линий абсорбции к красному краю спектра; показатель того, что астрономический объект удаляется от Земли. Одно из важнейших свидетельств в пользу того, что Вселенная расширяется.

Красный гигант – умирающая звезда, например Бетельгейзе в созвездии Ориона; расширилась и имеет более холодную (более красную) поверхность.

Ледниковые периоды, оледенения – эра ледниковых периодов перемежается более теплыми межледниковьями, началась около 2,6 млн лет назад, в начале плейстоцена.

«Лука» – последний универсальный общий предок; гипотетический предок всех живых организмов на Земле.

Луна – планетарное тело, обращающееся вокруг Земли, образовавшееся в результате столкновения с другим планетарным телом вскоре после образования нашей планеты.

Мантия – полурасплавленный слой Земли между корой и ядром, около 3000 километров толщиной.

Материя, вещество – физический «материал» Вселенной, который занимает место в пространстве. Эйнштейн показал, что материя состоит из сжатой энергии и ее можно преобразовать обратно в энергию (например, в ходе протонного синтеза).

Мегафауна – крупные млекопитающие; многие истреблены в конце палеолита, вскоре после появления человека в Австралии, Сибири и Америке.

Метаболизм (обмен веществ) – способность живых организмов подключаться к потокам энергии в окружающей среде и использовать их.

Метазоа – многоклеточные организмы, «крупные формы жизни».

Метеорит – кусок космического мусора, попавший на Землю; большинство метеоритов мало изменились с тех пор, как возникла Солнечная система, поэтому могут дать информацию о ее образовании и эволюции.

Мировые зоны – крупные регионы обитаемого мира (Афроевразия, Австралазия, Америка и Тихий океан), между которыми до 1500 года н. э. почти не было связи, поэтому в каждом мировом регионе история развивалась по своему пути.

Молекула – несколько атомов, соединенных вместе химическими связями.

Мультивселенная – умозрительная гипотеза, согласно которой существует множество вселенных с несколько разными фундаментальными законами и формами энергии.

Натуфийцы – в археологии «зажиточные охотники-собиратели», жившие на территории Плодородного полумесяца к востоку от Средиземного моря 14 500–11 500 лет назад.

Наука – современная традиция строгого, доказательного исследования мира и Вселенной, развивается с момента научной революции XVII века.

Нейтрон – субатомная частица, обычно встречается в атомном ядре; по массе примерно соответствует протону, но не обладает электрическим зарядом.

Новые (вновь образованные) качества (свойства) – возникают, когда имеющиеся структуры соединяются и образуют новые структуры, обладающие свойствами, которых не было у составляющих. Например, у звезд есть свойства, отсутствующие у атомного вещества, из которого они состоят.

Одомашнивание, окультуривание – генетическая модификация вида по мере того, как он коэволюционирует с нашим видом; лежит в основе сельского хозяйства.

Оседлость – некочевой образ жизни, когда люди и семьи в основном остаются вблизи своих домов в постоянных поселениях. Обычно употребляется в связи с сельским хозяйством, но иногда с зажиточными охотниками-собирателями.

Палеолит – эра человеческой истории начиная с возникновения нашего вида около 200 000 лет назад и до конца последнего ледникового периода и начала земледелия около 11 000 лет назад.

Пангея – суперконтинент, появившийся около 300 млн лет назад и распавшийся около 200 млн лет назад.

Парадигма – идея, широко принятая исследователями в определенной области знаний, объединяющая информацию в данной области; например, космология Большого взрыва (в астрономии), тектоника плит (в геологии) и естественный отбор (в биологии). На основе трудов историка науки Т. С. Куна.

Параллакс – видимое движение объекта относительно фона при перемещении наблюдателя; используется в геодезии и астрономии, чтобы вычислять расстояния до удаленных объектов или ближайших звезд.

Парниковые газы – например, углекислый газ и метан. Поглощают и удерживают энергию солнечного света; в чрезмерно больших количествах ведут к повышению температуры на поверхности Земли.

Первый закон термодинамики – см.: Термодинамика.

Период полураспада – время, за которое распадается половина радиоактивного изотопа. Центральное понятие в радиометрическом датировании, потому что разные периоды полураспада позволяют использовать разные изотопы, чтобы датировать события и объекты в разном масштабе времени.

Периодическая таблица – таблица химических элементов, первоначально составленная Дмитрием Менделеевым, где элементы сгруппированы по своим свойствам.

Плазма – состояние вещества, когда температуры настолько высоки, что субатомные частицы не могут объединяться в атомы.

Планета – астрономическое тело, образовавшееся на орбите вокруг звезды с богатым химическим составом.

Плейстоцен – геологическая эпоха. Началась около 2,6 млн лет назад, окончилась около 11 700 лет назад; для нее преимущественно характерны оледенения.

Плодородный полумесяц – хорошо орошаемая территория в области Междуречья, где впервые появилось земледелие; по форме напоминает полумесяц.

Пороги усложнения – переходные моменты, когда возникает нечто новое и более сложное, с новыми качествами; история, рассказанная в этой книге, строится вокруг восьми основных порогов усложнения.

Порядок (структура) – неслучайное, упорядоченное распределение материи и энергии.

Прокариоты – одноклеточные организмы без ядра, относящиеся к доменам бактерии и археи; первыми живыми существами на Земле были прокариоты. См. также: Эукариоты.

Пространство-время – Эйнштейн утверждал, что пространство и время следует понимать как часть единой универсальной структуры, которую он называл пространство-время.

Протерозойский эон, протерозой – один из четырех крупных периодов в истории планеты Земля, начался около 2 500 млн лет назад, окончился 540 млн лет назад.

Протон – субатомная частица с положительным электрическим зарядом, встречается в атомном ядре; число протонов определяет атомное число элемента.

Пульсирующая цефеида – звезда, яркость которой изменяется регулярным образом. Существует два основных типа таких звезд, а поскольку частота изменений зависит от их собственной светимости, можно определить расстояние до них и использовать их в качестве астрономических стандартных свечей, чтобы измерять астрономические расстояния.

Работа – в термодинамике способность порождать неслучайные изменения.

Радиоактивность – склонность многих атомных ядер спонтанно распадаться, испуская субатомные частицы.

Радиометрическая датировка – методы датировки, разработанные в середине XX века на основе регулярности распада радиоактивных изотопов; хронологию в этой книге невозможно было бы построить без методов радиометрической датировки.

Религия – духовные традиции, часто сильно институционализированные, по-видимому, всегда включают в себя определенную историю происхождения мира.

РНК – рибонуклеиновая кислота, близкий родственник ДНК; есть во всех клетках, может и переносить генетическую информацию, и участвовать в метаболизме.

Сверхновая типа Ia – тип сверхновых, для которых известна их собственная светимость, поэтому их можно использовать как астрономические стандартные свечи.

Световой год – расстояние, которое свет проходит в вакууме за один земной год, около 9,5 трлн километров.

Свободная энергия – энергия, которая течет упорядоченно и может совершать работу (например, энергия воды, протекающей через турбину).

Сельское хозяйство, земледелие – комплекс важнейших технологий, с помощью которых люди смогли максимально увеличить доступный им объем энергетических потоков и природных ресурсов, управляя окружающей средой так, чтобы повысить производительность растений и животных, которых они считали полезными.

Сильное ядерное взаимодействие – одно из четырех основных проявлений энергии. Работает на субатомном уровне, связывает кварки в протоны и нейтроны и сохраняет целостность атомного ядра.

Симбиоз – отношения зависимости между двумя видами, настолько тесные, что они начинают влиять на эволюцию обоих видов; отношения между человеком и одомашненными растениями и животными – форма симбиоза.

Слабое ядерное взаимодействие – одно из четырех основных проявлений энергии; работает на субатомном уровне и отвечает за многие формы ядерного распада.

Сложные сущности (явления) – у сложных сущностей больше подвижных элементов, чем у простых, причем эти элементы соединяются строго определенным образом, так что образуются новые качества.

Собирательство – технология палеолита, основанная на сборе ресурсов из окружающей среды и ограниченных объемах производства.

Солнечный ветер – поток заряженных субатомных частиц, исходящий от Солнца.

Солнце – наша звезда, источник большей части энергии, которая питает биосферу.

Спектроскоп – прибор, который раскладывает свет на отдельные частоты; с его помощью определяют химический состав астрономических тел.

Субатомные частицы – составляющие атомов, такие как протоны, нейтроны и электроны.

Твердое вещество – состояние вещества, в котором отдельные атомы и молекулы так прочно связаны друг с другом, что не могут легко менять свое положение.

Тектоника плит – парадигма, возникшая в 60-е годы XX века и объясняющая, как конвекционные течения в земной мантии под действием жара земного ядра управляют движением тектонических плит на поверхности Земли.

Темная материя, темное вещество – материя, гравитационное действие которой можно выявить, но точный источник и форма которой еще неизвестны; вероятно, составляет 25 % массы Вселенной.

Темная энергия – энергия, природа и источник которой еще неясны, но которая, возможно, ускоряет расширение вселенной, а также, вероятно, составляет 70 % ее массы.

Температура – в научном смысле мера средней кинетической энергии (энергии движения) атомов, из которых что-либо состоит.

Тепловая энергия – кинетическая энергия (или энергия движения), которая вызывает неупорядоченные колебания всех частиц вещества; материя теряет всю тепловую энергию только при температуре абсолютного нуля. См. также: Температура.

Термодинамика – изучает, как течет и изменяет свою форму энергия. Первый закон термодинамики гласит, что общее количество энергии во Вселенной постоянно, она сохраняется; второй закон термодинамики утверждает, что энергия стремится принимать все более случайные, неупорядоченные формы, поэтому Вселенная со временем стремится к неупорядоченному состоянию или росту энтропии. См. также: Энтропия.

Трофический уровень – звено пищевой цепочки, в которой энергия фотосинтеза передается от растений травоядным, от них хищникам и далее к верхушке человеческих обществ; значительное количество энергии на каждом уровне теряется, поэтому чем выше уровень, тем меньше численность.

Углерод – шестой элемент периодической таблицы; основной элемент живых организмов благодаря ловкости, с которой он образует связи с самим собой и другими элементами.

Условия Златовласки – редко встречающиеся особые условия и среды, подходящие в самый раз для того, чтобы могли возникнуть новые формы сложных явлений.

Фазовый переход – изменение состояния, например переход из газообразного состояния в жидкое или твердое.

Фанерозойский эон, фанерозой – один из четырех крупных периодов в истории планеты Земля, начался около 540 млн лет назад и длится до сих пор; эра крупных организмов, или крупных форм жизни.

Фермент – биохимическая молекула, действующая как катализатор и способствующая реакциям в клетке, для которых в противном случае потребовалось бы гораздо больше энергии активации.

Фотон – частица электромагнитной энергии с нулевой массой, движется в вакууме со скоростью света, также имеет волновые свойства.

Фотосинтез – захват растениями или растениеподобными организмами солнечной энергии, чтобы питать свой метаболизм.

Хемиосмос – движение ионов через мембрану в соответствии с градиентом концентрации. АТФ-синтаза в клеточной мембране использует эту энергию, чтобы заряжать молекулы АТФ.

Циклы Миланковича – изменения земной орбиты и наклона земной оси, воздействующие на количество энергии, которое планета получает от Солнца; ими можно объяснить периодичность оледенения в плейстоцене.

Человек – представитель вида человек разумный.

Человек разумный (Homo sapiens) – вид человекообразных обезьян, к которому относятся все читатели этой книги.

Черная дыра – настолько плотная область, что ничто не может противостоять ее гравитационному притяжению, даже свет; часто образуется в результате коллапса сверхмассивной звезды в конце ее жизни. Черные дыры могут находиться в центрах галактик.

Электромагнетизм – одно из четырех основных проявлений энергии. Сильно действует на малых расстояниях, имеет положительную и отрицательную форму и играет важнейшую роль в химии и биологии.

Электрон – отрицательно заряженная субатомная частица; обычно движется по орбите вокруг атомного ядра.

Элемент – базовая форма атомного вещества. У каждого элемента свое число протонов в ядре; элементы классифицируются в периодической таблице в соответствии со своими отличительными свойствами; существует около 92 стабильных элементов.

Энергия – потенциал того, что что-то случится, переместится или изменится. В нашей Вселенной энергия проявляется в виде четырех базовых сил: гравитации, электромагнитного, сильного и слабого ядерного взаимодействия, но также существует в форме темной энергии.

Энергия активации – первая доза энергии, которая запускает реакции, способные генерировать гораздо больше энергии, подобно спичке, от которой загорается лес.

Энтропия – стремление Вселенной становиться менее структурированной в соответствии со вторым законом термодинамики.

Эукариоты – один из трех основных доменов живых существ; состоят из клеток, внутри которых есть органеллы. Первые эукариоты получились в результате слияния организмов из двух других доменов (прокариот) – бактерий и архей; все многоклеточные организмы состоят из эукариотических клеток. См. также: Археи, Бактерии и Прокариоты.

Эффект Доплера – кажущееся изменение частоты излучения объектов при их сближении или удалении друг от друга; используется полицией для контроля скорости, а учеными – чтобы определить, движутся ли звезды и галактики к Земле или от нее.

Ядерный синтез – происходит, когда протоны сталкиваются настолько сильно, что преодолевают отталкивание своих положительных электрических зарядов и соединяются сильным ядерным взаимодействием; ядерный синтез сопровождается огромным выбросом энергии, потому что часть вещества переходит в энергию. Источник энергии в водородных бомбах и энергии, испускаемой звездами.

Ядро – центральная, самая плотная область Земли, где преобладают железо и никель; источник магнитного поля Земли.

Дополнительная литература

В примечаниях я указал некоторые книги по отдельным темам, которые нашел особенно полезными. Однако в основном это современные работы, и в их число не вошли многие классические тексты, теперь устаревшие, такие как «Очерки истории цивилизации» Герберта Уэллса или чудесный «Космос» Карла Сагана. Ниже главным образом перечислены книги, которые приучают широко смотреть на прошлое и в которых развиваются некоторые основные темы большой истории, так что можно считать этот список вводной библиографией трудов по большой истории и современной истории происхождения мира.

Книги и статьи

Alvarez Walter. A Most Improbable Journey: A Big History of Our Planet and Ourselves. N. Y.: W. W. Norton, 2016. – Собственные изыскания геолога, который доказал, что с динозаврами покончил астероид, в области большой истории.

Brown Cynthia Stokes. Big History: From the Big Bang to the Present. 2nd ed. N. Y.: New Press, 2012. – Другое изложение большой истории.

Bryson Bill. A Short History of Nearly Everything. New York: Doubleday, 2003. – Прекрасный, легкий для чтения рассказ об эволюции современных научных представлений о Вселенной.

Chaisson Eric. Cosmic Evolution: The Rise of Complexity in Nature. Cambridge, MA: Harvard University Press, 2001. – В этой книге рассматривается связь между интенсивностью энергетических потоков и усложнением.

Christian David. Maps of Time: An Introduction to Big History. 2nd ed. Berkeley: University of California Press, 2011. – Одна из первых попыток нашего времени рассказать большую историю.

–. This Fleeting World: A Short History of Humanity. Great Barrington, MA: Berkshire Publishing, 2008. – Краткая история человечества.

–. What Is Big History? // Journal of Big History 1, no. 1 (2017). P. 4–19.

Christian David, Cynthia Stokes Brown, and Craig Benjamin. Big History: Between Nothing and Everything. N. Y.: McGraw-Hill, 2014. – Учебник по большой истории для университетов.

Big History. Macquarie University Big History Institute. London: DK Books, 2016. – Изложение большой истории с прекрасными иллюстрациями.

Rodrigue Barry, Leonid Grinin, and Andrey Korotayev (eds.). From Big Bang to Galactic Civilizations: A Big History Anthology. Vol. 1: Our Place in the Universe. Delhi: Primus Books, 2015. – Собрание эссе.

Spier Fred. Big History and the Future of Humanity. 2nd ed. Malden, MA: Wiley-Blackwell, 2015. – Амбициозная попытка выделить некоторые основные теоретические идеи, которые стоят за большой историей.

Другие источники информации о большой истории

Билл Гейтс спонсировал создание проекта «Большая история» – бесплатной онлайн-программы по большой истории для старшеклассников. Теперь у этого направления есть своя научная организация (Международная ассоциация Большой истории, International Big History Association), а в Университете Маккуори с целью развивать преподавание и исследования по этой теме создан Институт большой истории.

В 2011 году я выступил на конференции TED, чтобы вкратце познакомить людей с идеей большой истории; мой доклад можно посмотреть по ссылке: www.ted.com/talks/david_christian_big_history

Сноски

1

William H. McNeill. Mythistory, or Truth, Myth, History, and Historians // American Historical Review 91, no. 1 (Feb. 1986). P. 7.

2

H. G. Wells. Outline of History: Being a Plain History of Life and Mankind. 3rd ed. New York: Macmillan, 1921. P. vi.

3

Великий биолог Эдвард Уилсон красноречиво писал о том, как важно создать более тесные связи между современными научными дисциплинами; см.: E. O. Wilson. Consilience: The Unity of Knowledge. London: Abacus, 1998.

4

Впервые я использовал этот термин в следующей публикации: The Case for “Big History” // Journal of World History 2, no. 2 (fall 1991). P. 223–238.

5

* Перевод А. Хомика. – Здесь и далее, если не указано иное, прим. перев.

6

Об истории этих находок и колоссальной разнице в отношении к ним у археологов и у нынешних жителей окрестностей озера Мунго можно узнать из чудесного короткометражного документального фильма Эндрю Пайка и Энн Макграт (Andrew Pike, Ann McGrath) Message from Mungo (Ronin Films, 2014).

7

Об археологии внутренней части Австралии прекрасно написано в следующей книге: Mike Smith. The Archaeology of Australia’s Deserts. Cambridge: Cambridge University Press, 2013.

8

The Power of Myth, episode 2, Bill Moyer and Joseph Campbell, 1988. URL: www.billmoyers.com/content/ep-2-joseph-campbell-and-the-power-of-myth-the-message-of-the-myth

9

Walter Alvarez. A Most Improbable Journey. P. 33.

10

См.: Fritjof Capra, Pier Luigi Luisi. The Systems View of Life: A Unifying Vision. Cambridge: Cambridge University Press, 2014. P. 280.

11

В англоязычной версии сказки героиню зовут Златовлаской.

12

Принцип Златовласки подробно рассматривается здесь: Fred Spier. Big History. P. 63–68 et sec.

13

Перевод А. Г. Сергеева.

14

Перевод В. П. Бетаки.

15

Richard S. Westfall. The Life of Isaac Newton. Cambridge: Cambridge University Press, 1993. P. 259. Позже Ньютон изменил свое мнение о Вселенной как о «чувствилище» Бога, но по-прежнему считал, что Бог «вездесущ в буквальном смысле».

16

Bertrand Russell. Why I Am Not a Christian. Лекция, прочитанная в Таун-Холле Баттерси (Лондон) в марте 1927 года.

17

Перевод Т. Я. Елизаренковой.

18

Цит. по: David Christian. Maps of Time. P. 17.

19

Deborah Bird Rose. Nourishing Terrains: Australian Aboriginal Views of Landscape and Wilderness. Canberra: Australian Heritage Commission, 1996. P. 23.

20

Перевод А. Хомика.

21

Joseph Campbell. The Hero with a Thousand Faces, 2nd ed. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1968. P. 261.

22

Stephen Hawking. A Brief History of Time: From the Big Bang to Black Holes. London, Bantam, 1988. P. 151.

23

Я благодарю Элизу Боэн за эту цитату. Terry Pratchett. Lords and Ladies. London: Victor Gollancz, 1992.

24

Классический текст о парадигмах: Thomas Kuhn. The Structure of Scientific Revolutions, 2nd ed. Chicago: University of Chicago Press, 1970.

25

Peter Atkins. Chemistry: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2015, loc. 722, Kindle.

26

Lawrence Krauss. A Universe from Nothing: Why There Is Something Rather than Nothing. New York: Simon and Schuster, 2012.

27

Erwin Schrödinger. What Is Life? And Mind and Matter. Cambridge: Cambridge University Press, 1967. P. 73.

28

Перевод А. Хомика.

29

Joseph Campbell. The Hero with a Thousand Faces. P. 25–26.

30

Peter M. Hoffmann. Life’s Ratchet: How Molecular Machines Extract Order from Chaos. New York: Basic Books, 2012, loc. 179, Kindle.

31

Известно, что, напечатав эти данные, ученые для смеха позвали в соавторы физика Ханса Бете – в работе он не участвовал, но зато получилась статья авторства «Альфер, Бете, Гамов».

32

Подробнее об этом см.: Lawrence Krauss. A Universe from Nothing.

33

«С молекулярной точки зрения, поднять вес означает передвинуть все его атомы в одном и том же направлении… Работа – это передача энергии, для которой используется согласованное движение окружающих атомов». См.: Peter Atkins. Four Laws That Drive the Universe. Oxford: Oxford University Press, 2007. P. 32.

34

Их имена – Райнер Вайсс, Барри Бэриш и Кип Торн. – Прим. ред.

35

См.: Eric Chaisson. Cosmic Evolution; Fred Spier. Big His-tory.

36

Andrew King. Stars: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2012. P. 49.

37

Ibid. P. 59.

38

Ibid.

39

Ibid. P. 66.

40

Цит. по: Антология мировой философии. В 4-х т. М.: Мысль, 1969. Т.1. Ч.1.

41

Peter Atkins. Chemistry: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2015, loc. 788, Kindle.

42

Robert M. Hazen. Evolution of Minerals // Scientific American, March 2010. P. 61.

43

John Chambers, Jacqueline Mitton. From Dust to Life: The Origin and Evolution of Our Solar System. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2014. P. 7.

44

Doug Macdougall. Why Geology Matters: Decoding the Past, Anticipating the Future. Berkeley: University of California Press, 2011. P. 4.

45

Doug Macdougall. Nature’s Clocks: How Scientists Measure the Age of Almost Everything. Berkeley: University of California Press, 2008. P. 58–60.

46

Tim Lenton. Earth Systems Science: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2016, loc. 1297, Kindle.

47

Перевод А. Протопопова.

48

Веджимайт – паста-спред на основе дрожжевого экстракта, австралийский национальный продукт.

49

Как метафоры, так и расчеты здесь взяты из Peter Hoffmann. Life’s Ratchet: How Molecular Machines Extract Order from Chaos. New York: Basic Books, 2012, loc. 238, Kindle.

50

John Holland. Complexity: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2014. P. 8. В сложных адаптивных системах «элементы не зафиксированы. Обычно называемые агентами, они учатся или приспосабливаются в ответ на взаимодействие с другими агентами».

51

Перевод А. Стативка.

52

Seth Lloyd. Programming the Universe. New York: Knopf, 2006. P. 44.

53

Gregory Bateson, cited in Luciano Floridi. Information: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2010, loc. 295, Kindle.

54

Daniel C. Dennett. Kinds of Minds: Towards an Understanding of Consciousness. London: Weidenfeld and Nicolson, 1996. P. 82.

55

David S. Goodsell. The Machinery of Life, 2nd ed. New York: Springer Verlag, 2009, loc. 700, Kindle.

56

«Любой процесс, который порождает структуру, увеличивает количество скрытой информации, присущей этой структуре, что соответствует снижению энтропии (уменьшению числа микросостояний)». См.: Anne-Marie Grisogono. (How) Did Information Emerge? // From Matter to Life: Information and Causality. Sara Imari Walker, Paul C. W. Davies, George F. R. Ellis (ed.). Cambridge: Cambridge University Press, 2017, chapter 4, Kindle.

57

Peter M. Hoffmann. Life’s Ratchet, loc. 3058, Kindle.

58

Перевод К. А. Тимирязева.

59

Charles Darwin. The Origin of Species. N. Y.: Penguin, 1985. P. 130–131.

60

Сила идеи Дарвина и то, как она шокировала публику, великолепно описано в следующей книге: Daniel Dennett. Darwin’s Dangerous Idea: Evolution and the Meaning of Life. London: Allen Lane, 1995.

61

Хорошее обсуждение условий Златовласки для химического разнообразия можно найти в следующей книге: Jeffrey Bennett, Seth Shostak. Life in the Universe, 3rd ed. Boston: Addison-Wesley, 2011, chapter 7.

62

Daniel C. Dennett. From Bacteria to Bach: The Evolution of Minds. N. Y.: Penguin, 2017. P. 48.

63

Science 356, no. 6334, April 14, 2017. P. 132.

64

Robert M. Hazen. Evolution of Minerals // Scientific American, March 2010. P. 58.

65

Peter Ward and Joe Kirschvink. A New History of Life: The Radical New Discoveries About the Origins and Evolution of Life on Earth. London: Bloomsbury Press, 2016. P. 65–66.

66

Allen P. Nutman et al. Rapid Emergence of Life Shown by Discovery of 3,700-Million-Year-Old Microbial Structures // Nature 537, September 22, 2016). P. 535–538, doi:10.1038/nature19355.

67

Nadia Drake. This May Be the Oldest Known Sign of Life on Earth // National Geographic, March 1, 2017. URL: www.news.nationalgeographic.com/2017/03/oldest-life-earth-iron-fossils-canada-vents-science

68

Madeline C. Weiss et al. The Physiology and Habitat of the Last Universal Common Ancestor // Nature Microbiology 1, article no. 16116 (2016). doi:10.1038/nmicrobiol.2016.116.

69

Перевод П. Петрова.

70

Nick Lane. Life Ascending: The Ten Great Inventions of Evolution. N. Y.: W. W. Norton, 2009, loc. 421, Kindle.

71

Терренс Дикон называет это автоклеткой; см.: Anne-Marie Grisogono. (How) Did Information Emerge?

72

Перевод Л. Мотылева.

73

Об идее биосферы см.: Vaclav Smil. The Earth’s Biosphere: Evolution, Dynamics, and Change. Cambridge: MIT Press, 2002. Также см. революционную работу Владимира Вернадского «Биосфера» (Vladimir Vernadsky. The Biosphere. Göttingen, Germany: Copernicus, 1998) с предисловием Линн Маргулис. Короткое описание истории биосферы см.: Mark Williams et al. The Anthropocene Biosphere // Anthropocene Review (2015). P. 1–24. doi: 10.1177/2053019615591020.

74

Здесь и далее в книге под Америкой подразумевается часть света, объединяющая Северную и Южную Америку.

75

David Christian, Cynthia Stokes Brown, Craig Benjamin. Big History. P. 46.

76

Andrew Wulf. The Invention of Nature: The Adventures of Alexander von Humboldt, the Lost Hero of Science. London: John Murray, 2015, loc. 2368, Kindle.

77

Jeffrey Bennett, Seth Shostak. Life in the Universe. 3rd ed. Boston: Addison-Wesley, 2011. P. 130.

78

Robert M. Hazen. Evolution of Minerals // Scientific American, March 2010. P. 63.

79

Jeffrey Bennett, Seth Shostak. Life in the Universe. P. 134.

80

David Grinspoon. Earth in Human Hands: Shaping Our Planet’s Future. N. Y.: Grand Central Publishing, 2016. P. 204.

81

Обсуждение этих механизмов см.: Ibid. P. 44 et sec.

82

Peter Ward and Joe Kirschvink. A New History of Life: The Radical New Discoveries About the Origins and Evolution of Life on Earth. London: Bloomsbury Press, 2016. P. 64.

83

Dennis Bray. Wetware: A Computer in Every Living Cell. New Haven, CT: Yale University Press, 2009, loc. 1084, Kindle.

84

Описание взято из следующей книги: Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. N. Y.: Springer, 2013. P. 70.

85

См.: Andrew Knoll. Life on a Young Planet: The First Three Billion Years of Evolution on Earth. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2003. P. 20; в книге превосходно описано поразительное разнообразие систем метаболизма у прокариот. Об энергетических потоках, которыми пользовались первые организмы, см.: Olivia P. Judson. The Energy Expansions of Evolution // Nature: Ecology and Evolution 28, April 2017. P. 1–9.

86

Tim Lenton. Earth Systems Science: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2016. P. 18.

87

Здесь имеется в виду способ передавать ведра с водой по цепочке от человека к человеку при пожаре.

88

Ibid., loc. 1344, Kindle.

89

Robert M. Hazen, Evolution of Minerals // Scientific American, March 2010. P. 63.

90

Tim Lenton. Earth Systems Science, loc. 1418, Kindle.

91

Donald E. Canfield. Oxygen: A Four Billion Year History. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2014, loc. 893, Kindle.

92

Tim Lenton. Earth Systems Science, loc. 1438, Kindle.

93

Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. P. 73–75.

94

Дивергенция – расхождение свойств у разных видов в ходе эволюции.

95

Michael J. Benton. The History of Life: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2008, loc. 766, Kindle; см. также: Dennis Bray. Wetware: A Computer in Every Living Cell. New Haven, CT: Yale University Press, 2009, loc. 2008 et sec, Kindle.

96

Siddhartha Mukherjee. The Gene: An Intimate History. New York: Scribner, 2016, loc. 5797, Kindle.

97

Мастер-гены – скорее слово из научного жаргона, чем термин; употребляется не слишком широко.

98

Sean B. Carroll. Endless Forms Most Beautiful: The New Science of Evo Devo and the Making of the Animal Kingdom. London: Weidenfeld and Nicolson, 2011. P. 71 et sec.

99

См.: Peter Ward, Joe Kirschvink. A New History of Life: The Radical New Discoveries About the Origins and Evolution of Life on Earth. London: Bloomsbury Press, 2016, chapter 7.

100

Doug Macdougall. Why Geology Matters: Decoding the Past, Anticipating the Future. Berkeley: University of California Press, 2011. P. 132.

101

Peter Ward, Joe Kirschvink. A New History of Life. P. 119.

102

Ibid. P. 124.

103

Niles Eldredge, S. J. Gould. Punctuated Equilibria: An Alternative to Phyletic Gradualism // Models in Paleobiology. T. J. M. Schopf (ed.). San Francisco: Freeman Cooper, 1972. P. 82–115.

104

Чудесная, хотя и спорная книга об окаменелостях в сланцах Бёрджесс: Stephen Jay Gould. Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History. London: Hutchinson, 1989.

105

Термин используется здесь: Peter Ward, Joe Kirschvink. A New History of Life. P. 222.

106

Tim Lenton. Earth Systems Science: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2016. P. 44.

107

Ibid. P. 48: «Самое отчетливое изменение содержания в атмосфере CO2 за весь фанерозой вызвали растения, населившие сушу. Оно началось около 470 млн лет назад, 370 млн лет назад его усилили первые леса. Согласно оценкам, вызванное этим выветривание кремниевых пород понизило содержание CO2 в атмосфере на порядок и привело к охлаждению планеты в ходе ряда оледенений каменноугольного и пермского периодов».

108

Ibid. P. 72.

109

Ibid. P. 24 (о связи между количеством углерода в недрах земли и уровнем кислорода в атмосфере). Robert M. Hazen. Evolution of Minerals // Scientific American, March 2010. P. 58 (здесь утверждается, что 400 млн лет назад на Земле уже присутствовал полный набор минералов – более 4000 типов).

110

Серендипность – феномен, когда важное открытие совершается благодаря случайному совпадению и некоторой внимательности. Пример – открытие реликтового излучения, описанное в первой главе.

111

Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. N. Y.: Springer, 2013. P. 229.

112

Daniel Cossins. Why Do We Seek Knowledge? // New Scientist, April 1, 2017. P. 33.

113

Нейробиолог Антонио Дамасио утверждает, что наше чувство сознания заключается в этих постоянно смещающихся картах реальности, начиная с карт нашего тела – чувственных, визуальных и построенных из ощущений. См.: Antonio Damasio. Self Comes to Mind: Constructing the Conscious Mind. Calgary, Canada: Cornerstone Digital, 2011.

114

Dylan Evans. Emotion: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2001, loc. 334, Kindle.

115

Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. P. 15–16.

116

Ibid. P. 162–163.

117

В данном обсуждении я придерживаюсь описания этого события у Уолтера Альвареса, геолога, который показал, что динозавры исчезли из-за падения астероида; см. его прекрасную небольшую книгу: Walter Alvarez. T. Rex and the Crater of Doom. N. Y.: Vintage, 1998.

118

Science News. URL: www.sciencenews.org/article/devastation-detectives-try-solve-dinosaur-disappearance

119

Stephen Brusatte, Zhe-Xi Luo. Ascent of the Mammals // Scientific American, June 2016. P. 20–27.

120

Paleocene-Eocene thermal maximum.

121

Peter Ward, Joe Kirschvink. A New History of Life. P. 315.

122

Ibid. P. 316.

123

Перевод Е. Кайдаловой.

124

Убедительное доказательство можно найти в следующей книге: David Grinspoon. Earth in Human Hands: Shaping Our Planet’s Future. New York: Grand Central Publishing, 2016.

125

Robin Dunbar. The Human Story: A New History of Mankind’s Evolution. London: Faber and Faber, 2004. P. 71.

126

То есть относящихся к коре головного мозга.

127

Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. N. Y.: Springer, 2013. P. 226.

128

Это старая шутка. Я видел ее в этом издании: Daniel Dennett. Consciousness Explained. London: Penguin, 1991. P. 177; Деннет ссылается на колумбийско-американского нейробиолога Родольфо Ллинаса.

129

Об этой последней идее см.: Michael S. A. Graziano. Consciousness and the Social Brain. Oxford: Oxford University Press, 2013.

130

Сложность политического поведения обезьян, в том числе человекообразных, обсуждалась в работах Франса де Вааля и Джейн Гудолл, а в последнее время в исследовании сообществ павианов в следующей работе: Dorothy L. Cheney, Robert M. Seyfarth. Baboon Metaphysics: The Evolution of a Social Mind. Chicago: University of Chicago Press, 2007.

131

Обычно в число человекообразных обезьян, в отличие от гоминид, также включают гиббонов.

132

См.: Christopher Seddon. Humans: From the Beginning. N. Y.: Glanville Books, 2014. P. 42–45.

133

Артефакт (в археологии) – предмет, подвергавшийся воздействию человека и найденный при раскопках.

134

Рифт – крупная линейная впадина в месте разрыва земной коры.

135

О коэффициенте EQ см.: Ibid., p. 225 et sec; а также Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. P. 232.

136

Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. P. 228.

137

См. John Gowlett, Clive Gamble, Robin Dunbar. Human Evolution and the Archaeology of the Social Brain // Current Anthropology 53, no. 6, December 2012. P. 695–696 (о корреляции между размером мозга и размером группы).

138

New Scientist, April 29, 2017. P. 10.

139

Robin Dunbar. Human Evolution. N. Y.: Penguin, 2014. P. 163.

140

John Gowlett, Clive Gamble, Robin Dunbar. Human Evolution. P. 695–696.

141

То есть накапливающейся (от лат. cumulatio – увеличение, скопление).

142

Michael Tomasello. The Cultural Origins of Human Cognition. Cambridge, MA: Harvard University Press, 1999, loc. 39, Kindle.

143

James R. Hurford. The Origins of Language: A Slim Guide. Oxford: Oxford University Press, 2014. P. 68; Dorothy L. Cheney, Robert M. Seyfarth. Baboon Metaphysics, loc. 2408, Kindle: «Доказательства в пользу обучения у приматов, отличных от человека… характеризуются одним словом: слабо».

144

Michael Tomasello. The Cultural Origins of Human Cognition, loc. 5, Kindle: «Точная передача в социуме… может действовать как храповик, который не дает двигаться назад, так что новый артефакт или практика, недавно изобретенные, сохраняют свою новую улучшенную форму хотя бы сколько-то надежно, пока не появится следующая модификация или усовершенствование». Томаселло называет это коллаборативным обучением.

145

Steven Pinker. The Sense of Style: The Thinking Person’s Guide to Writing in the Twenty-First Century. N. Y.: Penguin, 2015. P. 110.

146

Идея предложена здесь: Gerhard Roth. The Long Evolution of Brains and Minds. P. 264. Об уникальной способности человека запоминать много слов см.: James R. Hurford. The Origins of Language. P. 119.

147

См.: Terrence Deacon. The Symbolic Species: The Co-Evolution of Language and the Brain. N. Y.: W. W. Norton, 1998; Michael Tomasello. Why We Cooperate. Cambridge: MIT Press, 2009. О новейших исследованиях эволюции языка см.: W. Tecumseh Fitch. The Evolution of Language. Cambridge: Cambridge University Press, 2010; Peter J. Richerson, Robert Boyd. Why Possibly Language Evolved // Biolinguistics 4, nos. 2/3 (2010). P. 289–306. Прекрасный новый обзор объемного корпуса исследований по культурным изменениям с дарвинистских позиций: Alex Mesoudi. Cultural Evolution: How Darwinian Theory Can Explain Human Culture and Synthesize the Social Sciences. Chicago: University of Chicago Press, 2011.

148

Перевод П. Петрова.

149

Eric R. Kandel. In Search of Memory: The Emergence of a New Science of Mind. N. Y.: W. W. Norton, 2006, loc. 330, Kindle.

150

William H. McNeill. The Rise of the West After Twenty-Five Years // Journal of World History l, no. 1 (1990). P. 2.

151

Sally McBrearty, Alison S. Brooks. The Revolution that Wasn’t: A New Interpretation of the Origin of Modern Human Behavior // Journal of Human Evolution 39 (2000). P. 453–563.

152

Образ взят из следующей книги: Peter J. Richerson, Robert Boyd. Not by Genes Alone: How Culture Transformed Human Evolution. Chicago: University of Chicago Press, 2005 P. 139.

153

Robin Dunbar. Human Evolution. P. 13.

154

Хороший краткий обзор можно найти в следующей работе: The Human Past: World Prehistory and the Development of Human Societies. Chris Scarre (ed.). London: Thames and Hudson, 2005. P. 143–145.

155

Peter Hiscock. Colonization and Occupation of Australasia // Cambridge World History. Vol. 1. Merry Wiesner-Hanks (ed.). Cambridge: Cambridge University Press, 2015. P. 452.

156

Эти миграции хорошо описаны в этой книге: Peter Bellwood. First Migrants: Ancient Migration in Global Perspective. Malden, MA: Wiley-Blackwell, 2013.

157

О модели раннего заселения см.: Peter Hiscock. Colonization and Occupation of Australasia. P. 433–438.

158

Корробори – ритуальный танец австралийских аборигенов.

159

Числа взяты из этой книги: David Christian. Maps of Time. P. 143.

160

Marshall Sahlins. The Original Affluent Society // Stone Age Economics. London: Tavistock, 1972. P. 1–39.

161

Vaclav Smil. Harvesting the Biosphere: What We Have Taken from Nature. Cambridge: MIT Press, 2013.

162

Jared Diamond. Guns, Germs, and Steel: The Fates of Human Societies. London: Vintage, 1998. В последней главе автор развивает идею естественного эксперимента.

163

URL: www.theaustralian.com.au/national-affairs/indigenous/aborigines-were-building-stone-houses-9000-years-ago/news-story/30ef4873a7c8aaa2b80d01a12680df77

164

Недавно вышел прекрасный обзор того, как менялись гендерные роли в истории человечества: Merry E. Wiesner-Hanks. Gender in History: Global Perspectives. 2nd ed. Malden, MA: Wiley-Blackwell, 2011.

165

Marc Cohen. The Food Crisis in Prehistory. New Haven, CT: Yale University Press, 1977. P. 65: «Отдельные группы людей в мире были бы вынуждены перейти к сельскому хозяйству с разницей в несколько тысяч лет».

166

The Human Past: World Prehistory and the Development of Human Societies. Chris Scarre (ed.). London: Thames and Hudson, 2005. P. 214–215.

167

Bruce Pascoe. Dark Emu: Black Seeds: Agriculture or Accident? Broome, Australia: Magabala Books, 2014. Здесь описываются многие туземные австралийские методы культивации; описание серпов см.: loc. 456, Kindle.

168

Основной аргумент в прекрасной книге Джареда Даймонда «Ружья, микробы и сталь» (Jared Diamond. Guns, Germs, and Steel).

169

Peter Bellwood. First Migrants: Ancient Migration in Global Perspective. Malden, MA: Wiley-Blackwell, 2013. P. 124.

170

Аллювиальные почвы образуются из речных наносов в результате разлива рек.

171

Vaclav Smil. Harvesting the Biosphere, loc. 2075, Kindle.

172

Джаггернаут – от индийского божества по имени Джаганнатха – олицетворение слепой непреклонной силы.

173

Cambridge World History. Merry Wiesner-Hanks (ed.). Vol. 2. Cambridge: Cambridge University Press, 2015. P. 221, 224–228.

174

Есть также мнение, что здания и колонны Гёбекли-Тепе просто засыпало в результате обвала.

175

Robin Dunbar. Human Evolution. N. Y.: Penguin, 2014. P. 77.

176

Перевод В. К. Афанасьевой.

177

Richard Lee. What Hunters Do for a Living, or, How to Make Out on Scarce Resources // Man the Hunter. R. Lee, I. DeVore (eds.). Chicago: Aldine, 1968.

178

Фаллокрипт – предмет традиционного костюма некоторых этнических групп, футляр для гениталий. – Прим. ред.

179

The Human Past: World Prehistory and the Development of Human Societies. Chris Scarre (ed.). London: Thames and Hudson, 2005. P. 403.

180

Зиккураты – большие ступенчатые культовые сооружения, характерны для Междуречья.

181

Цит. по: Alfred J. Andrea, James H. Overfield. The Human Record: Sources of Global History. Vol. 1. 4th ed. Boston: Wadsworth, 2008. P. 23–24.

182

Здесь и далее цитаты из «Левиафана» даны в переводе А. Гутермана.

183

Цит. по: Robert C. Tucker, ed. The Marx-Engels Reader. 2nd ed. N. Y.: W. W. Norton, 1978. P. 608.

184

Hans J. Nissen. Urbanization and the Techniques of Communication: The Mesopotamian City of Uruk During the Fourth Millennium bce // Cambridge World History. Vol. 3. Merry Wiesner-Hanks (ed.). Cambridge: Cambridge University Press, 2015. P. 115–116.

185

Здесь и далее цитаты из «Артхашастры» даются по изд.: Артхашастра, или Наука политики. Подг. В. И. Кальянов. М., Л.: Издательство Академии наук СССР, 1959.

186

The Arthasastra: Selections from the Classic Indian Work on Statecraft. Mark McClish, Patrick Olivelle (eds.). Indianapolis: Hackett Publishing, 2012. Sections 1.4. 13–15, Kindle.

187

В английской версии текста в этом месте употребляется слово «наказание» с примечанием, что в оригинале стоит слово danda – жезл правителя.

188

Ibid. Sections 1.4. 1–1.4.4, 1.5.1.

189

Ibid. Section 2.36.3.

190

Ibid. Section 2.35.4.

191

См. таблицу «Статистика по истории человечества». – Прим. ред.

192

Thomas Piketty. Capital in the Twenty-First Century. Arthur Goldhammer (transl.). Cambridge, MA: Harvard University Press, 2014. P. 270. Также см.: Ibid. P. 258 (7.2).

193

Перевод П. Н. Клюкина.

194

Grace Karskens. The Colony: A History of Early Sydney. New South Wales: Allen and Unwin, 2009, loc. 756–779, Kindle.

195

Все более напряженная гонка за новыми ресурсами превосходно описана в этой книге: John Richards. The Unending Frontier: Environmental History of the Early Modern World. Berkeley: University of California Press, 2006.

196

Alfred W. Crosby. Ecological Imperialism: The Biological Expansion of Europe. 900–1900. Cambridge: Cambridge University Press, 1986.

197

Цит. по: Маркс К., Энгельс Ф. Манифест Коммунистической партии. М.: Политиздат, 1974.

198

Латинский парус – один из видов косых парусов. – Прим. ред.

199

Felipe Fernández-Armesto. Pathfinders: A Global History of Exploration. N. Y.: W. W. Norton, 2007. P. 161 et sec.

200

David Wootton. The Invention of Science: A New History of the Scientific Revolution. N. Y.: Penguin, 2015. P. 68.

201

Перевод С. Красильщикова.

202

Цит. по: Steven J. Harris. Long-Distance Corporations, Big Sciences, and the Geography of Knowledge // Configurations 6 (1998). P. 269.

203

David Wootton. The Invention of Science. P. 37.

204

Перевод Ю. Гольдберга.

205

Ibid. P. 54.

206

Ibid. P. 35.

207

Ibid. P. 5–6, 8–9.

208

Margaret Jacob, Larry Stewart. Practical Matter; Newton’s Science in the Service of Industry and Empire, 1687–1851. Cambridge, MA: Harvard University Press, 2004. P. 16.

209

David Christian. “Living Water”: Vodka and Russian Society on the Eve of Emancipation. Oxford: Oxford University Press, 1990.

210

E. A. Wrigley. Energy and the English Industrial Revolution. Cambridge: Cambridge University Press, 2011, loc. 298–306, Kindle. Мальтус, Джевонс, Рикардо и Милль также соглашались с тем, что рост ограничен природой; см. обсуждение в следующей работе: Donald Worster. Shrinking the Earth: The Rise and Decline of American Abundance. Oxford: Oxford University Press, 2016. P. 44–49.

211

Alfred W. Crosby. Children of the Sun: A History of Humanity’s Unappeasable Appetite for Energy. N. Y.: W. W. Norton, 2006. P. 60.

212

E. A. Wrigley. Energy and the English Industrial Revolution, loc. 2112, Kindle.

213

Об истории машины Ньюкомена и ее связи с научной революцией см.: David Wootton. The Invention of Science, chapter 14.

214

E. A. Wrigley. Energy and the English Industrial Revolution, loc. 2112, Kindle.

215

Daniel Yergin. The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power. N. Y.: Free Press, 1991, chapter 1.

216

Цит. по: Ергин Д. Добыча. Всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть. Альпина Паблишер, 2013.

217

Ibid. P. 16.

218

Перевод В. Г. Николаева.

219

Ассегай – метательное копье, использовавшееся у народов Южной и Юго-Восточной Африки.

220

Graham Allison, Philip Zelikow. Essence of Decision: Explaining the Cuban Missile Crisis. 2nd ed. N. Y.: Longman, 1999. P 271.

221

Angus Maddison. The World Economy: A Millennial Perspective. Paris: Organisation for Economic Co-Operation and Development, 2001. P. 127.

222

Tim Lenton. Earth Systems Science: A Very Short Introduction. Oxford: Oxford University Press, 2016. P. 82.

223

Ha-Joon Chang. Economics: The User’s Guide. New York: Pelican, 2014. P. 429 (на основе данных Всемирного банка).

224

Tim Lenton. Earth Systems Science. P. 82, 96–97.

225

Речь идет о Уолли Брокере. Цит. по: David Christian. Anthropocene Epoch // The Berkshire Encyclopedia of Sustainability. Vol. 10: The Future of Sustainability. Ray Anderson et al. (eds.). Barrington, MA: Berkshire Publishing, 2012. P. 22.

226

Jan Zalasiewicz, Colin Waters. The Anthropocene // The Oxford Research Encyclopedia, Environmental Science. Oxford: Oxford University Press, 2015. P. 4–5.

227

Эксаджоуль равен 10^18 Дж.

228

Цит. по: Талеб Н. Н. Черный лебедь. Под знаком непредсказуемости. М.: КоЛибри, Азбука-Аттикус, 2018.

229

Марсианская трилогия Кима Стенли Робинсона – «Красный Марс» (1993), «Зеленый Марс» (1994), «Синий Марс» (1996) – предлагает подробное и яркое научно-фантастическое описание того, какой могла бы быть колонизация Марса (Kim Stanley Robinson. Red Mars (1993), Green Mars (1994), Blue Mars (1996).

230

Перевод А. Хомика.

231

Joseph Campbell. The Hero with a Thousand Faces. 2nd ed. Princeton, NJ: Princeton University Press, 1968. P. 46.

232

Здесь и далее цитаты из документа «Преобразование нашего мира» даются по URL: http://unctad.org/meetings/en/SessionalDocuments/ares70d1_ru.pdf

233

Цит. по URL: https://unfccc.int/files/meetings/paris_nov_2015/application/pdf/paris_agreement_russian_.pdf

234

J. S. Mill. Of the “Stationary State” // The Principles of Political Economy, Google Books. URL: www.efm.bris.ac.uk/het/mill/book4/bk4ch06

235

Цит. по: Сэндел С. Справедливость. Как поступать правильно? М.: Манн, Иванов и Фербер, 2013.

236

Johan Rockström et al. A Safe Operating Space for Humanity // Nature 461, September 24, 2009. P. 472–475; переиздание Will Steffen et al. Planetary Boundaries: Guiding Human Development on a Changing Planet // Science, January 2015. P. 1–15.

237

Will Steffen et al. Planetary Boundaries. P. 1.

238

Идею зрелого антропоцена развивает Дэвид Гринспун. См.: David Grinspoon. Earth in Human Hands: Shaping Our Planet’s Future. N. Y.: Grand Central Publishing, 2016. Некоторые идеи в этом разделе позаимствованы из следующей книги: Paul Raskin. Journey to Earthland: The Great Transition to Planetary Civilization. Boston: Tellus Institute, 2016.

239

Архебактерии – то же, что археи.

240

Йеллоустонский парк – старейший национальный парк в США, известный своими гейзерами.

241

Подробности нижеследующего описания я взял из чудесной книги Шона Кэрролла (Sean Carroll) The Big Picture: On the Origins of Life, Meaning, and the Universe Itself. N. Y.: Dutton, 2016, loc. 878, Kindle.

242

Не совсем точно: все же одной информацией сыт не будешь.

Content

Дэвид Кристиан
Большая история. С чего все начиналось и что будет дальше

Предисловие

Введение

Современная история происхождения мира

Хронология

Часть I Космос

1 В начале: первый порог

История происхождения мира с нуля

Первый порог. Квантовая петелька на ботинках Вселенной

Первые структуры

Первые атомы

Где доказательства?

2 Звезды и галактики: второй и третий пороги

Свободная энергия – двигатель усложнения

Второй порог. Галактики и звезды

Галактики и звезды во Вселенной

Третий порог. Новые элементы и рост химической сложности

3 Молекулы и луны: четвертый порог

От звездной пыли к молекулам

Химические союзы. Как соединяются атомы

Четвертый порог. От молекул к спутникам, планетам и солнечным системам

Планета Земля

Изучение Земли. Сейсмографы и радиометрическое датирование

Часть II Биосфера

4 Жизнь: пятый порог

Жизнь и информация. Новый вид сложного

Определение жизни

Условия Златовласки для появления жизни

От химического богатства к жизни. «Лука», последний универсальный общий предок

От «Луки» к прокариотам

5 Мелкие формы жизни и биосфера

Геология. Как устроена планета Земля

Единство жизни

Прокариоты. Мир одноклеточных организмов

Фотосинтез. Энергетическая жила и революция

Спасение в эукариотах

6 Крупные формы жизни и биосфера

Крупные формы жизни

Молекулярные гаджеты для образования крупных форм жизни

Расцвет крупных форм жизни. Эдиакарский и кембрийский периоды

Взлеты и падения в эволюции. Массовые вымирания и эволюционные американские горки

Озеленение суши и кислородизация атмосферы

Устойчивые тенденции. Крупные тела и большой мозг

Прибывает астероид. Счастливый случай для млекопитающих

После астероида. Адаптивная радиация млекопитающих

Часть III Мы

7 Человек: шестой порог

Эволюция приматов в охлаждающемся мире

Ранняя история гоминин. Когда появился первый человек?

Позднейшая история гоминин. Последние два миллиона лет

Чем мы отличаемся? Переход шестого порога

Жизнь в палеолите

Колонизация биосферы. Человек мигрирует по всему миру

Усложнение в палеолите

Древнейшая эра истории человечества

8 Земледелие: седьмой порог

Что такое земледелие?

История и география раннего земледелия

Почему люди занялись земледелием? Переход седьмого порога

Начало аграрной эры. Земледелие распространяется по миру

Как земледелие изменило историю человечества

9 Аграрные цивилизации

Избыток продукта, иерархия и разделение труда

От сел к городам. Правители, мобилизация ресурсов и новый трофический уровень

Распространение аграрных государств

Оценка изменений в аграрную эру истории человечества

10 На заре современного мира

Мир 600 лет назад

Образование единой мировой системы

Горючие ископаемые. Великая инновация

Начало индустриализации

11 Антропоцен: восьмой порог

Великое ускорение

Преобразование мира. Технологии и наука

Преобразование мира. Правительственное регулирование и общество

Новый образ жизни

Преобразование биосферы

Оценка изменений в антропоцене

Часть IV Будущее

12 Что будет дальше?

Игры будущего

Будущее человека. Миссия

За пределами человечества. Космологическое будущее в масштабе тысячелетий

Благодарности

Примечания

Приложение

Глоссарий

Дополнительная литература

Сноски