Текст книги "Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной"

Калеб Шарф
Ошибка Коперника: загадка жизни во Вселенной

Человек как царь природы в мире светил и вероятностей

Caleb Scharf

The Copernicus Complex:

Our Cosmic Significance in a Universe of Planets and Probabilities

Права на перевод получены соглашением с Scientific American, Farrar, Straus and Giroux, LLC, New York.

© 2014 by Caleb Scharf

Пролог
От микрокосма к космосу

Все начинается с капельки воды.

Крепко зажмурив один глаз, торговец мануфактурой и начинающий ученый Антони ван Левенгук[1]1
  О Левенгуке написано огромное количество литературы и существует множество электронных ресурсов. Его часто называют «Отцом микробиологии». Хотя Левенгук был ученым-любителем в том смысле, что не получил никакого официального образования, он состоял в Королевском научном обществе Англии. Всего он написал в Общество и другие научные учреждения более пятисот писем, где рассказывал о своих наблюдениях, в том числе – первых наблюдениях клеток крови и спермы. Интересная историческая подробность: в 1676 году он был душеприказчиком великого живописца Яна Вермеера. Левенгук умер в 1723 году, достигнув девяноста лет. Ему посвящен прекрасный веб-сайт: www.vanleeuwenhoek.com.


[Закрыть] пристально вглядывается в крошечную лупу, которую он сделал из осколка оконного стекла. По другую сторону сверкающей линзы – дрожащая капля озерной воды, которую Левенгук зачерпнул накануне во время прогулки по окрестностям голландского города Дельфта. Левенгук подносит лупу то ближе, то дальше, то напрягает зрение, то расслабляет – и вдруг понимает, что провалился в новый мир, в кишащий обитателями город совершенно незнакомого образца. Невидимая доселе Вселенная, скрытая в капельке воды, – это толпы грациозных спиралей и шустрых переливчатых пятен, мириады колокольчиков с тоненькими хвостиками, и все елозят, крутятся, снуют, и не подозревая, что он на них смотрит. Поразительное зрелище: Левенгук не просто человек, он великан вселенских размеров, наблюдающий жизнь в ином мире, который заключен в его собственном. А если всего в одной капельке воды заключена целая Вселенная – может быть, свои Вселенные есть и в другой капельке, и в третьей, и во всех-всех капельках воды на всей Земле?!

На дворе 1674 год – затишье между тектоническими сдвигами в западной науке и философии. Чуть больше века назад польский ученый и эрудит Николай Коперник опубликовал свой трактат «De revolutionibus orbium coelestium» – «О вращении небесных сфер». В этой книге Коперник выдвинул гелиоцентрическую модель Вселенной, сместив Землю из центра мироздания на второстепенное место: оказалось, что она всего лишь вращается по орбите вокруг Солнца.

Прошло всего несколько десятков лет, и итальянец Галилео Галилей создал телескопы и увидел спутники Юпитера и фазы Венеры, и это убедило его, что Коперник был прав. В то время такое мировоззрение было ересью и дорого обошлось Галилею, когда привлекло пристальное внимание инквизиции. Современник Галилея немец Иоганн Кеплер пошел даже дальше: он утверждал, что орбиты планет, в том числе Земли, представляют собой не идеальные окружности, а эллипсы, что подрывало концепцию рациональной Вселенной. А пройдет чуть больше десяти лет с того времени, когда мы застали Левенгука с лупой, и великий английский ученый Исаак Ньютон опубликует свои фундаментальные «Математические начала натуральной философии» и сформулирует законы тяготения и механики, благодаря которым устройство нашей Солнечной системы и Вселенной в целом становится конструкцией строгой и прекрасной, которая не подчиняется ничему и никому, кроме физики и математики. Да, это поразительное время в истории человечества – с какой стороны ни взгляни.

* * *

Антони ван Левенгук пришел в наш бурный и изменчивый мир в 1632 году. Он родился в городе Дельфте и поначалу вел жизнь совершенно заурядную. Образования, не считая начального, он не получил. В молодости он быстро завоевал репутацию преуспевающего торговца льняными и шерстяными тканями. Однако он был человеком весьма любознательным и как-то сказал, что его «терзала жажда знаний», и это качество и позволило ему оставить человечеству обширный корпус сочинений о его великой страсти – микрокосме.

Примерно в 1665 году Левенгуку случайно попал в руки великий труд «Micrographia»[2]2
  У книги есть и подзаголовок: «Некоторые физиологические описания крошечных телец, сделанные при помощи увеличительных стекол, а также их наблюдения и исследования» (вот так вот!). Труд был опубликован в 1665 году (первое издание – London: J. Martyn and J. Allestry) и содержал великое множество рисунков и рассуждений: «О жале пчелы», «О перьях павлина», «О лапках мух и других насекомых», «О голове мухи», «О зубах улитки», «О бороде дикого козла», «О бриллиантах в кремне», «О растительности на листьях, пораженных паршой», «О неизвестном насекомом, напоминающем краба». См. также короткую статью P. Fara, «A Microscopic Reality Tale», Nature 459 (2009): 642–44.


[Закрыть] английского ученого Роберта Гука[3]3
  Английский ученый-энциклопедист (1635–1703) и выдающийся изобретатель. Происходил из относительно бедной семьи. Занимал должность «попечителя научных опытов» в недавно основанном Королевском научном обществе, а кроме того, много трудился на ниве микроскопии и подошел очень близко к тому, чтобы вывести основные составляющие ньютонова закона всемирного тяготения. Считается, что именно Гук ввел в научный обиход термин «клетка», поскольку он первым применил его при описании похожих на коробочки растительных клеток, которые рассматривал под микроскопом.


[Закрыть]. Само по себе сочинение «Micrographia» – незаурядное культурное явление: это была первая крупная публикация только что организованного Лондонского королевского общества, первый научный бестселлер и сокровищница чудесных, тщательно проработанных зарисовок увеличенной текстуры всего на свете – от минералов до насекомых, птичьих перьев и растений. Это был атлас мира, увиденного совершенно другими глазами – глазами микроскопа.

Искусство увеличивать изображения предметов при помощи нескольких линз появилось как техническая новинка лишь незадолго до этого, в конце XVI века. Составной микроскоп[4]4
  До Левенгука уже создавались микроскопы с несколькими линзами, позволявшие рассматривать предметы под большим увеличением. Самая простая система представляла собой две линзы с разными фокусными расстояниями, встроенные в разные концы трубки.


[Закрыть] позволил Гуку, наделенному не только острым зрением, но и острым умом, запечатлеть на прелестных рисунках все те чудеса, которые, оказывается, таились у всех под носом. Но даже лучшие микроскопы Гука добивались увеличения всего лишь раз в 10–50, не больше. А что же таится еще глубже? Для Левенгука соблазн разгадать эту тайну был непреодолимым, поэтому он поставил перед собой задачу создать оптический прибор, необходимый для того, чтобы самому заглянуть в эти неведомые земли.

Как именно Левенгук создал свои микроскопы, остается неясным до сих пор. Левенгук был необычайно скрытен и к тому же любил обставить свои открытия несколько театрально, поэтому проводил исследования, запершись у себя дома. Но, если судить по инструментам, которые он завещал Королевскому обществу, и по воспоминаниям посетителей, мы знаем, что главный секрет заключался в создании крошечных стеклянных бисерин идеальной формы – возможно, для этого Левенгук спаивал концы тончайших стеклянных волокон[5]5
  Приемы Левенгука изучены не полностью. Однако, похоже, он сумел усилить оптическую мощность микроскопов при помощи крошечных сферических линз, избежав необходимости тщательно полировать их. Капельки воды, в которых содержались рассматриваемые образцы, вероятно, также представляли собой своего рода сложный оптический механизм, где вода играла роль линзы.


[Закрыть]. Затем он вставлял эти сферические линзы с фокусным расстоянием всего лишь миллиметра в два в медные пластинки с тисочками, которые позволяли помещать рассматриваемый препарат прямо перед линзой. Если держать пластинку прямо на уровне глаза, можно добиться поразительного увеличения – в самых удачных случаях чуть ли не до 500 раз!

Более того, Левенгук не ограничился одним и даже несколькими микроскопами. Им овладел новаторский порыв, достойный современности, и он создал более двух сотен приборов[6]6
  Оценки историков разнятся: по некоторым источникам, микроскопов было более пятисот, однако, возможно, речь идет о количестве линз, а не собственно микроскопов. Левенгук работал над ними примерно полвека, так что эти числа, возможно, не слишком преувеличены.


[Закрыть]. Похоже, он делал особый микроскоп чуть ли не для каждого образца, который хотел изучить, – то есть каждый раз это был индивидуальный подход. Так и получилось, что прошло несколько лет, и в один сентябрьский день 1674 года изобретательный торговец поместил перед линзой очередной «смотровой пластинки», созданной специально по такому случаю, судьбоносную каплю воды[7]7
  Судя по записям Левенгука, эта вода, скорее всего, была взята из небольшого озерца Беркельсе Мер в окрестностях Дельфта.


[Закрыть].

Рис. 1. Схема микроскопа Левенгука.

Препарат помещают на кончик подвижного металлического штырька прямо перед отверстием в пластине, куда вделана стеклянная линза. Если поднести всю конструкцию к глазу, получится полная оптическая система.

Прирожденный талант создавать оптические системы привел Левенгука не в космическое пространство, а в микромир – однако на этом пути его ждали не менее увлекательные приключения. В капельках воды он обнаружил[8]8
  Левенгук писал: «И, разглядев воду, как указано выше, я взял небольшое ее количество в стеклянный сосуд; рассмотрев же воду на следующий день, я обнаружил плававшие в ней различные частички почвы, какие-то зеленые волокна, закрученные спиралью наподобие змей, очень ровно и упорядоченно, словно медные или оловянные змеевики, при помощи которых винокуры охлаждают свои напитки, когда перегоняют их. По толщине каждое из этих волокон было сравнимо с волоском с человеческой головы».


[Закрыть] совершенно неизвестные разновидности живых организмов, которые укрылись от любопытного человечества благодаря тому, что были попросту слишком малы и не видны невооруженным глазом. Кроме того, Левенгук быстро понял, что если эти миниатюрные живые существа могут оказаться в капельке озерной воды, значит, они есть повсюду, и расширил свои исследования на иные области.

В их число входили, например, поразительно интересные, хотя и незаслуженно обойденные вниманием закоулки человеческого рта и липкая смесь слюны и налета, покрывающая наши зубы[9]9
  Образчики зубного камня попали под микроскоп в 1683 году, и в них, судя по всему, обитали палочковидные бактерии – представители рода бацилл.


[Закрыть]. Поместив эти образцы под линзу, Левенгук, к полному своему потрясению, обнаружил еще больше разнообразия – десятки, сотни, тысячи «зверюшек» еще меньших размеров, плавающих в своих довольно мерзких океанах. Эти разнообразные и весьма активные организмы дали человечеству первое представление о бактериях, одноклеточных живых существах, которые, как мы знаем, составляют сегодня подавляющее большинство жизни на планете, опережая всех остальных и числом, и разнообразием – как и все последние три-четыре миллиона лет.

Я часто задумывался о том, какие чувства охватили Левенгука, когда он натолкнулся на эти сонмища «зверюшек». Конечно, он удивился, тут уж сомневаться не приходится: его труды и заметки свидетельствуют о том, какое удовольствие он получил, сумев открыть нечто невидимое и неведомое для всех нас, а все последующие годы он изучал и описывал все больше и больше видов и особей. Однако задумывался ли он о том, не смотрит ли на него в ответ кто-нибудь из этих крошечных вертлявых созданьиц? Не приходило ли ему в голову, что обитатели капли воды часто размышляют, можно ли им считать себя центром мироздания, пытаются вывести механику своих собственных небес, в которых, быть может, в числе прочего маячит его огромный глаз?

Надежных свидетельств, что Левенгук задумывался над этими вопросами, у нас нет. Подобные открытия неведомых миров и вправду производят сильное впечатление. Однако ничто не указывает на то, что сам Левенгук или кто-то из его современников стремился увидеть картину в целом и найти в ней какой-то вселенский смысл. По всей видимости, ощущение своего места во Вселенной[10]10
  Микроскопический мир очень заинтересовал ученых, а наблюдения за размножением крошечных организмов опровергли преобладавшее в то время представление о «самозарождении». Однако это открытие, судя по всему, вызвало гораздо меньше споров, чем наблюдения над макроскопической картиной мира.


[Закрыть] с открытием микроскопической «изнанки мироздания» не претерпело тектонического сдвига, хотя мы и открыли поразительный слой действительности, в который мы сами не входим. В сущности, невозможно представить себе, чтобы кто-то бежал по улице и кричал: «Мы не одиноки! Нас населяют крошечные создания!». Честно говоря, отчасти дело в том, что мы тогда еще не до конца понимали, каковы подлинные взаимоотношения между микроорганизмами и нашей собственной жизнью. Чтобы идея о том, что бактерии вызывают болезни, получила официальный статус, потребуется еще 200 лет – до середины XIX века[11]11
  Наиболее известны достижения Луи Пастера, который, кроме всего прочего, окончательно опроверг идею самозарождения и предположил, что бактерии не только портят пищу, но и вызывают болезни у людей. От этого можно уберечься, если прогревать («пастеризовать») пищу. Роберт Кох доказал, что бактериями вызывается и сибирская язва.


[Закрыть]. И пройдет еще столетие, прежде чем мы сумеем вполне оценить, какую партию эти обитатели микрокосма играют в симфонии наших организмов – узнаем, что сотни триллионов их кишат у нас в кишечнике и тесно связаны с нашим физиологическим благополучием. Однако в XVII веке обширный тайный мир «зверюшек» Левенгука восприняли лишь как занимательный факт, не имевший отношения к поискам нашего места во Вселенной. Подобная узость мировоззрения была не просто приметой времени. Она отражала тенденцию, которая столь глубоко укоренена в человеческой психике, странной и могущественной, что, вероятно, относится к самым основам нашей эволюционной истории и к инстинкту самосохранения. Эта черта сохранилась у нас и по сей день – тенденция принимать как данность свою особую роль, считать, что мы важнее всего на свете, невзирая на самые очевидные свидетельства.

Разумеется, в разных культурах разнится и то, в какой степени мы уважаем свою естественную среду обитания и тех, кто населяет ее вместе с нами, однако признать собственную важность нам проще, чем незначительность. Этот солипсизм проявляется у нас раз за разом – несмотря на страстное стремление познать самих себя, узнать, как, где и почему зародилось человечество. Быть может, нам кажется, что эти вопросы заставляют допустить вероятность, что с течением космического времени мы окажемся на вселенской свалке.

И в самом деле, за последние пять веков наука не раз и не два сотрясала устои нашей значительности – по правде говоря, чаще, чем за это время, подобного не случалось за всю историю человечества. Революции следовали одна за другой, а то и шли внахлест: перевороты в оптике, астрономии, биологии, химии и физике показали, что мы наследуем лишь частицу из всего многообразия природы, что наше мировосприятие лежит не в микрокосме и не в макрокосме, а ограничивается узкой полосой где-то посередине. А сегодня, в XXI веке, мы оказались на пороге события, поистине сокрушительного для нашей самооценки: очень может быть, что мы обнаружим жизнь и в других местах, вне пределов планеты Земля. Вероятно, мы обнаружим, что мы, в сущности, ничем не отличаемся от «зверюшек» в капле озерной дельфтской воды – что наш мир всего лишь один из миллиардов обитаемых миров. А может быть, все еще хуже, и мы в космосе одни – горстка существ в закоулке немыслимо огромной пасти расширяющегося пространства-времени.

Самое удивительное, что сейчас у нас есть причина полагать, что все эти возможные варианты связаны, вероятно, с еще более масштабным вопросом: не входит ли наша Вселенная в почти бесконечный набор Вселенноподобных сущностей, возникающих как следствие самых фундаментальных качеств вакуума. От некоторых таких идей голова и вправду идет кругом – то же самое ощущение, которое наверняка возникло у Левенгука, когда он впервые заглянул в микроскопический космос.

В основном эта книга о том, как можно получить ответы на все эти вопросы, как мы на практике, осязаемо движемся к пониманию своей космической значимости и по ходу дела опровергаем множество предрассудков и развеиваем ложные упования. Однако в этой книге я попытаюсь разобраться и в том, как на данный момент формулируются эти вопросы и как можно было бы вывести наши познания о месте жизни в мироздании далеко за нынешние пределы, на совершенно новый уровень.

Чтобы добраться до сути проблемы, придется тщательно препарировать один из величайших принципов, на которых строится наука и философия. Корни этого представления весьма скромны – это всего-навсего то, как мы видим и воспринимаем небо над головой и днем, и ночью. Согласно принципу Коперника, центр космоса – не Земля, а Солнце, Земля же, наряду со всеми прочими планетами, вращаясь вокруг своей оси, описывает кольца вокруг этого огненного шара. Это мировоззрение убеждает нас, что мы не центр всего сущего, в нас нет ничего «особенного». В сущности, мы предельно заурядны. Ординарность нынче в моде.

Мы проследим, почему децентрализованная реальность, которую отстаивал Коперник, оказалась логически совершенной – ведь она объяснила все тонкости движения Солнца, Луны и планет по небосводу. И объяснение это получилось проще и изящнее, чем все предшествующие теории. Однако для многих современников Коперника эта концепция стала сущим пугалом. Она была отвратительна не только с теологической точки зрения, поскольку из нее следовало, что мы ничего не значим, но отчасти и с научной – поскольку некоторые ее составляющие подрывали самые основы господствовавших тогда аналитических представлений о механике космоса.

Со временем мы развили и углубили идею децентрализации и теперь считаем ущербной любую научную теорию, если она полагается на какой-то отдельный источник или уникальную точку зрения. Это в высшей степени разумно. Если теорию нельзя обобщить, получится, что есть какие-то законы природы, которые действуют на вас, но не действуют на вашего приятеля, живущего по воле случая в другом квартале, – а это противоречит всему, что мы знаем. Однако, как я покажу в дальнейшем, в некоторых научных вопросах принцип Коперника, как однозначный ориентир, вероятно, исчерпал себя.

И в самом деле, есть много веских причин официально признать, что хотя мы и не можем быть в центре Вселенной, которая, как мы теперь знаем, вообще не имеет центра, тем не менее мы занимаем в ней очень занятное место – во времени, пространстве и масштабе. Разумеется, подобные доводы многократно приводили и прежде, и в пределе они иногда подводили к гипотезе, что Земля – явление необычайно «редкое», особенно в том, что касается развития технологически разумной жизни. Однако это, в сущности, чересчур смелый вывод, и мне не кажется, что у него достаточно оснований. В дальнейшем я покажу вам, почему.

Тем не менее специфика наших обстоятельств – место между микрокосмом и макрокосмом, на каменистой планете, которая вращается вокруг звезды определенного возраста, – несомненно, влияет на то, какие выводы мы делаем по поводу природы, и на то, по каким принципам мы ищем внеземную жизнь во Вселенной. Думаю, что специфика нашего космического «адреса» определяет также и суть важнейших открытий на этом пути. Более того, я попытаюсь доказать, что, для того чтобы добиться подлинного научного прогресса в определении нашего космического статуса, нам следует найти более совершенный способ выбираться из болота собственной заурядности. К концу книги я предложу возможный вариант.

Путь к этому проляжет от незапамятных времен в истории Земли до ее отдаленнейшего будущего, до планетных систем во всей нашей Галактике и от громады астрономической Вселенной к микроскопической Вселенной биологии. Кроме того, мы доберемся до переднего края научных исследований, посвященных нашему происхождению, и это потребует от нас и математического хитроумия, и тонких наблюдений над природой. А кроме того, нам придется бестрепетно изучить конкретные обстоятельства, в которых мы очутились.

Самые прекрасные рассказы о новаторстве и открытиях, как правило, обладают глубоким историческим фоном, и этот рассказ – не исключение. Хотя мне, конечно, придется пойти на некоторые упрощения, нам нужно будет изучить ни более ни менее как истоки западного научного метода во всей их сложности. Первая часть нашего пути, полного приключений, началась давным-давно благодаря логической цепочке, на построение которой у человечества ушло более тысячи лет неустанных усилий. На одном конце этого участка пути лежит процветающая Древняя Греция, на другом – Западная Европа, нетвердой поступью выходящая из Средневековья.

Комплекс Коперника

В III веке до нашей эры в довольно приятном местечке на Эгейском море – на заросшем виноградниками острове Самос, к западу от побережья современной Турции – греческого философа Аристарха осенила блестящая мысль[12]12
  Оригинальные сочинения Аристарха до нас не дошли. Однако Архимед в «Псаммите» («Исчисление песчинок» – трактат, в котором он пытается подсчитать, сколько песчинок поместится во Вселенную) дается отсылка к гелиоцентрической идее Аристарха: «… Аристарх Самосский выпустил в свет книгу о некоторых гипотезах, из которых следует, что мир гораздо больше, чем понимают обычно. Действительно, он предполагает, что неподвижные звезды и Солнце находятся в покое, а Земля обращается по окружности круга… между Солнцем и неподвижными звездами, а сфера звезд… так велика, что круг, по которому… обращается Земля, так же относится к расстоянию до неподвижных звезд, как центр сферы к ее поверхности». (Пер. И. Веселовского).


[Закрыть]. Он предположил, что Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца, а пылающий солнечный шар поместил в центр небесной сферы. Идея была, мягко говоря, смелая: в те времена «гелиоцентризм» Аристарха вызвал такое же возмущение, как и в отдаленном будущем, когда эту идею возродил Коперник.

От трудов Аристарха до нас дошли лишь отрывки и косвенные цитаты, в основном касающиеся хитроумных геометрических выкладок, при помощи которых он доказывал, что Солнце значительно больше Земли. Однако очевидно, что это открытие подтолкнуло его к мысли, что Солнце представляет собой центр известной Вселенной и что звезды неимоверно далеки от нас. Едва ли можно требовать такого гигантского концептуального скачка в мировоззрении от простых смертных. Кроме всего прочего, чтобы совершить этот скачок, нужно было хорошо понимать суть понимания весьма специфического феномена под названием «параллакс».

Параллакс – явление в той же степени земное, в какой и небесное, и общее представление о нем довольно просто, так что читатель легко его усвоит. Закройте один глаз и поднимите руку с растопыренными пальцами так, чтобы видеть ребро ладони. Если помотать головой, то увидишь, как при перемене угла зрения в поле зрения попадают то одни, то другие пальцы. В этом и есть суть параллакса: это видимые изменения относительного местонахождения отдаленных предметов в зависимости от угла зрения. Чем дальше эти предметы, тем меньше видимые отклонения – тем меньше наблюдаемое угловое смещение между ними. Смелые выводы Аристарха, в частности, опирались на то обстоятельство, что звезды в ночном небе вообще не обладают параллаксом, они никогда не смещаются друг относительно друга. А значит, заключал Аристарх, если Земля не представляет собой неподвижный центр всего сущего, звезды так немыслимо далеки, что мы просто не можем измерить их параллакс при изменении положения Земли.

Это был мощный скачок. Более того, незадолго до обнародования идей Аристарха великий философ Аристотель уже отмел возможность, что звезды находятся заметно дальше планет, причем опирался он при этом в числе прочего на то же самое отсутствие параллакса. Доводы Аристотеля были основаны на логике и здравом смысле. Он опирался на более ранние представления о том, что Земля есть центр мироздания. Аргументация Аристотеля была очень проста: если у звезд вообще нет параллакса – они не смещаются друг относительно друга – значит, все они зафиксированы на каком-то слое окружающей нас неподвижной по своей природе небесной сферы.

Все это на первый взгляд совершенно логично – вот только сам Аристотель предпочитал иную космологическую модель (основанную на переработанных и дополненных идеях его наставника Платона): по Аристотелю Вселенная состояла из примерно пятидесяти пяти толстых прозрачных хрустальных сфер[13]13
  В зависимости от версии аристотелевой модели число этих сфер равнялось или 47, или 55. Aristotle, Metaphysics, 1073b1–1074a13, в кн. The Basic Works of Aristotle / ed. Richard McKeon. New York: Random House, 1941; The Modern Library, 2001, 882–83.


[Закрыть], концентрически описанных вокруг неподвижной Земли и содержащих планеты и звезды, которые и вращались вместе с ними. В подобной геоцентрической Вселенной мы были бы средоточием всех естественных движений, а звезды и планеты вечно описывали бы вокруг нас круги по мере скольжения и вращения хрустальных сфер.

Читатель, вероятно, спросит, зачем Аристотелю для космологической модели потребовалось целых пятьдесят пять хрустальных сферических слоев. Отчасти дело в том, что ему необходимо было обосновать всю систему небесной механики, передачу сил, которые обеспечивали трение оболочек друг о друга и заставляли их двигаться – всю сложную систему движений и устройств, благодаря которой светила перемещались бы по небесам. Эта конструкция должна была дать ответ и на другой важнейший вопрос, стоявший перед прото-космологами тех времен: планеты, в отличие от звезд, описывают в небе достаточно сложные траектории.

Эти затейливые перемещения составляли основную часть загадки, решить которую Аристарх, а затем и Коперник пытались при помощи смещения Земли с центральной позиции. Само слово «планета» образовано от греческого словосочетания, обозначающего «блуждающая звезда», а наши планеты, светящие ярким отраженным светом, и в самом деле блуждают. Они не просто перемещаются относительно звезд на видимом небосклоне, но и заметно меняют положение от ночи к ночи, иногда движутся в обратном направлении, закладывают вселенские виражи в течение нескольких месяцев и лишь затем трогаются дальше. Некоторые из них, например, Меркурий и Венера, ведут себя еще капризнее: иногда их вообще не видно. И даже скорость движения планет по небесам, похоже, то растет, то уменьшается – и одновременно меняется еще и яркость этих проказниц! Казалось бы, когда Аристарх предложил свою гелиоцентрическую систему, все должны были вздохнуть с облегчением, поскольку если Земля движется по собственной орбите вокруг Солнца, это мгновенно решает задачу загадочного возвратного движения планет (в астрономии есть особый термин «попятное движение»). При такой конфигурации причина подобного странного поведения крайне проста: когда Земля движется по кругу, наша точка зрения постоянно меняется. Естественно, время от времени меняется и направление нашего движения относительно той или иной планеты, и расстояние до нее, вот почему ее наблюдаемая яркость то увеличивается, то падает.

Это была красивая, ладная конструкция, основанная на фактах, – и многим она была словно кость в горле. Если Земля движется, значит, у звезд должен быть заметный параллакс: ведь они не так уж далеко. А помимо отсутствия наблюдаемого параллакса, смещение Земли с престижной центральной позиции было богохульством, мало того – смешно было даже подумать, что средоточие нашего существования лежит не в центре всего, так что бедному Аристарху крепко досталось.

Другая причина противодействия гелиоцентризму, скорее всего, коренится в общем неприятии идей, намекающих на множественность обитаемых миров. В противоположность единомышленникам Платона и Аристотеля, отстаивавшим идею божественного творения единственной в своем роде Земли, греческие мыслители наподобие Демокрита и Эпикура предлагали модель реальности, основанную на представлении о неделимых частицах и пустоте – об атомах и пространстве. Тогдашние атомы были непохожи на атомы в современном понимании этого слова: они представляли собой философскую концепцию единиц материи, таких маленьких, что их нельзя было разглядеть, твердых, однородных внутри, разного размера, веса и формы, поскольку с их помощью приходилось описывать бесконечное множество структур. Идея атомов натолкнула этих философов на мысль, что Земля, возможно, не уникальна. Напротив, должно существовать бесчисленное множество обитаемых миров, заключенных в некоем абстрактном пространстве и времени (теперь-то нам понятно, что речь шла о параллельных Вселенных). Неудивительно, что идея множественности миров не пришлась по вкусу последователям платоновской или аристотелевской философской школы.

В итоге за несколько десятков лет после Аристарха множество естествоиспытателей предложили геоцентрическое «решение»[14]14
  Истории, рассказанные в этой главе, во многом почерпнуты из обстоятельного и достойного труда Thomas S. Kuhn. The Copernican Revolution: Planetary Astronomy in the Development of Western Thought. Cambridge/London: Harvard University Press, 1957; rev. ed., 1983, особенно в той части, которая касается более глубоких тенденций, связывающих эту «космологию» с религиозным и научным мировоззрением на протяжении веков.


[Закрыть], позволяющее объяснить досадно неудобное движение планет по небосводу и при этом сохранить уникальное центральное место Земли в мироздании. Их решение дилеммы движения светил, вероятно, зародилось почти век спустя после столкновения Аристарха и Аристотеля, на рубеже II века до н. э., когда эту идею выдвинул астроном и геометр Аполлоний Пергский. Позднее это объяснение было изложено в трудах Клавдия Птолемея. Грек Птолемей был римским гражданином и жил в Египте, который находился тогда под римским владычеством, примерно три века спустя после Аристарха. Он был выдающимся мыслителем, написавшим множество значительных трудов на самые разные темы, в том числе по астрономии, географии, астрологии и оптике. А главное – он оставил нам астрономический трактат, известный под названием «Альмагест»[15]15
  Перевод «Альмагеста» Птолемея на современный английский см. «Ptolemy’s Almagest», trahslated and annotated by G. J. Toomer. Princeton: Princeton University Press, 1998. Название пришло из арабского языка, а там, в свою очередь, произошло от древнегреческого слова, означающего «величайший». Трактат известен также под латинским названием «Syntaxis mathematica».


[Закрыть], который заложил основы космологических представлений, господствовавших в течение следующих 1400 лет.

Согласно системе Птолемея, Земля неподвижно закреплена в центре Вселенной. Вокруг нее движутся Луна, Меркурий, Венера, затем Солнце, а после него – Марс, Юпитер, Сатурн и неподвижный узор из звезд, и все это вращается по круговым орбитам. Чтобы привести эту конструкцию в соответствие с запутанными движениями, наблюдаемыми на небесах, Птолемей добавил хитроумную систему дополнительных движений по особым сферам, которые получили название «деференты» и «эпициклы». Парадоксально, но факт: их центр не совпадал с Землей (причем эта особенность, похоже, ускользала от внимания рьяных геоцентристов на протяжении всех этих столетий).

Согласно изобретательной модели Птолемея, планеты и Солнце двигались по относительно небольшим идеальным окружностям – эпициклам, которые, в свою очередь, двигались по деферентам большего радиуса, а те вращались вокруг некоей точки, не совпадающей с Землей. Конечный результат в общем и целом обеспечивал объяснение всех петель и зигзагов, которые описывают светила.

Рис. 2. Упрощенная схема геометрической конструкции, при помощи которой Птолемей объяснял движения светил согласно геоцентрической модели. Марс следует по круглой орбите вокруг малого эпицикла, которая, в свою очередь, движется по более масштабному круглому деференту. В результате нам кажется, будто Марс описывает на небосводе зигзаги и при этом то приближается, то удаляется от Земли.

Для этого требовалось, чтобы система Птолемея очень точно соответствовала данным наблюдений за светилами. Поэтому Птолемей тщательнейшим образом вычислил размеры и местоположение на небосклоне всех до единого деферентов и эпициклов, дабы предельно приблизить модель к реальным извилистым тропам известных светил.

Но даже при столь тонкой подгонке в системе таились погрешности: с годами астрономы то тут, то там выявляли расхождения[16]16
  Как мы увидим, в частности, проблема состояла в том, что планеты не оказывались в нужном месте в нужное время, а модель Птолемея предполагала, что все движение по эпициклам и деферентам происходит с постоянной скоростью.


[Закрыть] со своими наблюдениями. Планеты либо спешили, либо опаздывали занять предсказанное место на небесах, правда, эти погрешности были так малы, что почти никого не настораживали. Налицо была вполне приемлемая модель мироздания и движения Солнца, Луны и планет – геоцентрическая, основанная на незыблемых постулатах геометрии, совпадающая с представлениями великих философов древности. Эта модель в равной мере устраивала и математиков, и богословов.

В дальнейшем, в Средние века, когда идеи Птолемея были отточены еще больше и внедрены в религиозно-философские учения западного мира, они оказались неразрывно сплетены с общей системой концепций. Подобно артериям, которые обеспечивают кровоток, геоцентрические сферы с эпициклами стали важнейшей частью механизма наблюдаемой Вселенной. Тот, кто усомнился бы в геоцентрической космологии, в сущности, усомнился бы во всей совокупности научных, философских и религиозных представлений, а в том числе и в могуществе правящей власти с ее институтами.

Невзирая на все значение геоцентризма, за четырнадцать веков, миновавших от Птолемея до Коперника, так и не сформировалось единой, общепринятой детальной картины вселенской механики. Эта несообразность – один из интереснейших аспектов развития «космологии» или, по меньшей мере, развития модели нашей Солнечной системы. За все это время различные мелкие идеи и теории и при необходимости, и удобства ради пытались согласовать друг с другом – этакий вселенский конструктор, который всякий собирает по своему вкусу. Все зависело от того, какую Вселенную хотел получить тот или иной мыслитель – строго математическую или отвлеченно-философскую. А все эти идеи, в свою очередь, восходили к разнообразным гипотезам и предложениям множества давно почивших греческих философов.

Не менее важно для этой космологической истории и то обстоятельство, что характеристики моделей очень сильно зависели от точности доступных средств измерения. Аристотель и Аристарх не ленились добиваться максимальной точности астрономических наблюдений, однако их средства были жестко ограничены – они располагали лишь невооруженным глазом и относительно простыми инструментами для оценки углов и расстояний. А подобные ограничения означали, что на самом деле у мыслителей не было ни малейшего представления о том, каков подлинный параллакс движения звезд, а поскольку они не могли измерить никакой заметной величины, то и предполагали, что параллакс равен нулю. Данные о движении светил как таковом тоже были очень неточными, в познаниях оставались пробелы, которые и позволили Аристотелю и Птолемею втиснуть в картину мироздания свои геоцентрические модели со все более и более сложными геометрическими конструкциями. Да, эти модели были далеки от совершенства, однако наблюдениям человечества над происходящим на небосклоне до 1500 года попросту не хватало точности, чтобы их опровергнуть.

Так что к концу XV века особых успехов в создании более совершенной модели движения Земли, планет и звезд человечество не достигло, особенно если учесть, что нужно было еще соответствовать религиозно-философским доктринам западного мира. В сущности, можно, пожалуй, сказать, что на взгляд современного ученого средневековые космологические модели были беспорядочны и внутренне противоречивы. Несомненно, настало время решительных улучшений. Оставалось лишь дожидаться, когда появится нужный человек.

* * *

Николай Коперник родился 19 февраля 1473 года. Область Пруссии, где он вырос, незадолго до этого отошла к Польше. Копернику повезло – он родился в образованной обеспеченной семье и получил великолепное образование, в том числе обладал всеобъемлющими познаниями в философии (нечего и говорить, что он подробно изучил труды древнегреческих мыслителей), математике и естественных науках, в частности, в астрономии. Кроме того, он от природы обладал неутолимой любознательностью и, судя по всему, всю жизнь не чурался тяжелой работы и в дополнение к естественнонаучным изысканиям оставил труды по политологии и поэтике.