Текст книги "Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли"

Подобно серферу, скользящему по гребням волн, промышленная революция прокатилась по ХVIII и XIX векам на росшем от десятилетия к десятилетию гребне все более ясного представления людей об энергии как о способной к превращениям физической сущности. Инженерные технологии заменяли мускульную энергию энергией машин. Паровые двигатели превращали тепло в механическую энергию; плотины – потенциальную энергию воды в электричество; динамит превращал химическую энергию в ударные волны взрыва. И в стиле, удивительно похожем на то, как эти открытия меняли общество в предшествовавшие века, в ХХ веке информационные технологии прокатились на гребне достижений в электронике и миниатюризации, положив начало эпохе, когда компьютерные мощности могут заменять интеллектуальные. Теперь исследования и открытия происходят на кремниевых пластинах, а компьютеры за минуты, а иногда и за мгновения, делают то, на что когда-то уходила целая жизнь вычислителя-человека. Но, несмотря на все это, мы продолжаем блуждать в темноте, потому что по мере того, как растет площадь наших знаний, растет и окружающий ее периметр нашего невежества.

В чем же состоит совокупный эффект для общества от всех этих технологий и космических открытий, помимо создания эффективных инструментов разрушения и поводов продолжать войны? В XIX и в начале ХХ века возникли средства передвижения, не основанные на энергии домашних животных, в том числе велосипед, железная дорога, автомобиль и самолет. В ХХ веке также появились жидкостные ракетные двигатели (отчасти благодаря Роберту Годдарду) и космические корабли (отчасти благодаря Вернеру фон Брауну). Создание улучшенных средств передвижения было особенно важно для географически больших, но удобных для заселения стран, как, например, Соединенные Штаты. Для американцев вопросы транспорта настолько важны, что любое нарушение возможности перемещаться, возникающее даже в другой стране, может попасть в заголовки новостей. Например, 7 августа 1945 года, на следующий день после того, как Америка убила в городе Хиросима около семидесяти тысяч японцев, к которым вскоре прибавились еще десятки тысяч, на первой полосе «Нью-Йорк Таймс» было напечатано: «Первая атомная бомба сброшена на Японию». Но на той же первой странице заголовок, набранный шрифтом поменьше, сообщал: «В пораженной области отменены поезда. Транспортное сообщение вокруг Хиросимы нарушено». Я не знаю этого точно, но готов спорить, что в тот день транспортные проблемы не попали в заголовки японских газет.

Конечно, технологические изменения затронули не только средства разрушения, но и быт. Когда в каждом домохозяйстве появилось электричество, появился и смысл в изобретении устройств и машин, которые использовали бы этот новый вид энергии. Подушевое энергопотребление – один из важных параметров, которыми антропологи меряют степень развития общества. Однако старые традиции так просто не уходят. На смену свечам пришли лампочки, но мы по-прежнему пользуемся свечами по торжественным случаям и даже покупаем электрические канделябры с лампочками в форме свечного пламени. И конечно, по-прежнему мерим мощность автомобильных двигателей в «лошадиных» силах.

Зависимость от электричества, особенно среди городского населения Америки, приобрела необратимый характер. Вспомните Нью-Йорк во время блэкаутов ноября 1965 года, июля 1977 года и августа 2003 года, когда эта роскошь ХХ века на время оказалась недоступна. В 1965 году многие думали, что наступает конец света, а в 1977 повсеместно прокатилась волна магазинных грабежей. Говорят, что в результате каждого из этих событий также рождались «блэкаутные дети», зачатые из-за неработавшего телевидения и отсутствия других технологических развлечений. Очевидно, наши открытия и изобретения из облегчителей жизни превратились в условия, необходимые для выживания.

На протяжении всей истории человечества открытия были рискованны и опасны для самих первооткрывателей. В 1522 году ни сам Магеллан, ни бо́льшая часть его команды не дожили до завершения своего кругосветного плавания. Большинство из них умерли от болезней и голода, а Магеллан был убит филиппинскими туземцами, не оценившими его попыток обратить их в христианство. И в наше время риски ненамного меньше. В конце XIX века Вильгельм Рентген исследовал свойства жесткого излучения, а Мария Кюри – свойства радия, что привело обоих к смерти от рака. В 1967 году трое астронавтов «Аполлона-1» погибли во время пожара на стартовом столе. В 1986-м космический шаттл «Челленджер» взорвался вскоре после старта, а в 2003 году шаттл «Колумбия» развалился при приземлении, и в обоих случаях все семеро членов экипажа погибли.

Иногда созданные первооткрывателями риски проявляются далеко не сразу. В 1905 году Альберт Эйнштейн написал уравнение E = mc , установив связь между материей и энергией, что впоследствии привело к созданию атомной бомбы. По некоторому совпадению, всего за два года до появления этого знаменитого уравнения, Орвилл Райт впервые совершил успешный полет на самолете – устройстве, которое однажды сделает атомную бомбу средством ведения войны. Вскоре после изобретения самолета в одном из тогдашних популярных журналов было опубликовано письмо в редакцию, автор которого выражал беспокойство по поводу возможного злоупотребления новым летательным аппаратом, замечая, что если он попадет в руки злоумышленника, тот сможет пролететь над поселениями, полными невинных беззащитных людей, и забросать их канистрами с нитроглицерином.

Конечно, обвинять Уилбура и Орвилла Райт в смертях, произошедших из-за использования самолетов на войне, можно не в большей степени, чем обвинять Эйнштейна в гибели людей от атомных бомб. К добру или к худу, открытия становятся достоянием общества, и их дальнейшая судьба зависит от древних шаблонов человеческого поведения, которые сидят в нас очень глубоко.

История человеческих представлений о нашем месте во вселенной – это длинная цепь разочарований для тех, кому нравится думать о нашей особенности. К сожалению, первые впечатления постоянно дурачили нас – ежедневные движения Солнца, Луны и звезд как будто сговорились, чтобы представить все так, как будто мы находимся в центре всего. Однако по прошествии столетий мы узнали, что это не так. У земной поверхности нет центра, так что никакая культура не может претендовать на геометрически центральное положение. Земля – не центр Солнечной системы, она всего лишь одна из множества планет, вращающихся вокруг Солнца: это откровение было впервые высказано Аристархом в III веке до нашей эры, подкреплено Николаем Коперником в XVI веке и окончательно утверждено Галилеем в XVII. Солнце находится примерно в 25 000 световых лет от центра галактики Млечный Путь и скромно вращается вокруг него вместе с сотнями миллиардов других звезд. А Млечный Путь – все лишь одна из сотни миллиардов галактик во вселенной, у которой вообще нет никакого центра. И наконец, благодаря дарвиновским «Происхождению видов» и «Происхождению человека» у нас больше нет необходимости в священном акте творения для объяснения происхождения людей.

Редко случается, чтобы научные открытия оказывались следствием непрерывной цепи гениальных догадок, и открытие заурядности нашей Галактики тут не исключение. Поворотный момент в нашем понимании своего места в космосе случился не столетия тому назад, а весной 1920 года, во время ставших впоследствии знаменитыми дебатов о размере вселенной, произошедших на заседании Национальной академии наук в городе Вашингтон, где обсуждался следующий вопрос: составляет ли галактика Млечный Путь – со всеми ее звездами, звездными скоплениями, облаками газа и расплывчатыми спиральными структурками в ней – всю вселенную? Или эти расплывчатые спиральные структурки – сами по себе отдельные галактики, такие же как Млечный Путь, и этими «островными вселенными» усеяна космическая ширь невообразимых размеров?

В отличие от политических конфликтов или публичной политики, научные открытия в норме не являются следствием партийной деятельности, демократического голосования или общественных слушаний. Однако на этот раз все выглядело именно так: двое ведущих ученых современности, каждый с запасом как качественных, так и не очень качественных данных, вооруженные заранее отточенными аргументами, лоб в лоб столкнулись в Национальном музее естественной истории. Харлоу Шепли утверждал, что Млечный Путь – это и есть вся вселенная, а Гебер Д. Кертис защищал противоположную точку зрения.

В начале ХХ века оба ученых приняли участие в настоящей волне открытий, в значительной мере имевшей место из-за новых схем классификации космических объектов и явлений. С помощью спектрографа (который позволяет разделить свет звезд на цвета подобно тому, как капельки дождя превращают солнечный свет в радугу) астрофизики смогли классифицировать объекты не только по их форме и структуре, но и по особенностям их спектров. Хорошо продуманная классификация позволяет делать содержательные выводы, даже если причины явлений или происхождение объектов непонятны.

На ночном небе видно множество объектов, классификация которых не вызывала больших споров в 1920 году. Обсуждалось в основном три типа: звезды, которые довольно сильно сконцентрированы в узкую полоску света, называемую Млечным Путем и к 1920 году верно понятую как плоскость нашей собственной Галактики; около сотни громадных шаровидных скоплений звезд, которые наблюдались в основном в одном направлении на небе; и третий (или, скорее, третий и четвертый) тип – набор размытых туманностей около плоскости Галактики и набор спиральных туманностей, никак не связанных с этой плоскостью. О чем бы ни спорили Шепли и Кертис, они понимали, что любая гипотеза должна объяснять эту относительно простую наблюдательную картину. И хотя данные были весьма скудными, если бы Кертису удалось показать, что спиральные туманности – это далекие «островные вселенные», это открыло бы перед человечеством еще одну главу в длинной череде открытий, все больше отдаляющих нас от представлений о собственной уникальности.

При беглом взгляде на ночное небо кажется, что звезды равномерно распределены по Млечному Пути во всех направлениях. Но на самом деле Млечный Путь содержит не только звезды, но и закрывающие их свет облака межзвездного газа и пыли, так что изнутри Галактики невозможно увидеть всю ее. Другими словами, находясь внутри Млечного Пути, трудно сказать, где именно в нем мы находимся. Здесь нет ничего необычного: зайдя в густой лес, ты не будешь знать, где именно внутри него оказался (если только во время прошлого визита не нацарапал на дереве свои инициалы). Невозможно определить, насколько тянется лес, потому что везде деревья и они закрывают обзор.

Тогда, в начале 1900-х, у астрономов не было почти никаких зацепок, позволяющих определять расстояния, и оценки, сделанные Шепли, были довольно широкими, а на самом деле – избыточными. На основе разнообразных расчетов и предположений он пришел к выводу, что размер Галактики составляет более 300 000 световых лет – это самая большая оценка размера Млечного Пути из когда-либо сделанных. Кертис не мог указать на какой-либо явный просчет Шепли, но был очень скептичен по поводу такой оценки, называя ее «довольно радикальной». Хотя оценка Шепли была основана на работах двух ведущих теоретиков того времени, она и вправду была довольно радикальной, не говоря уже о том, что выводы этих теоретиков вскоре были опровергнуты и оказалось, что оценки светимости звезд, на которые опирался Шепли, сильно преувеличены, в результате чего были преувеличены и расстояния до его излюбленных объектов – шаровых скоплений.

Кертис был уверен, что размер галактики Млечный Путь намного меньше, чем предложенный Шепли, и предполагал, что в отсутствие явных доказательств обратного «предложенный диаметр в 300 000 световых лет точно нужно разделить на пять, а может быть, и на десять».

Кто же был прав?

Верный ответ нередко находится где-то между крайними оценками, получаемыми на пути от научного незнания к научному открытию. И этот случай – не исключение. Сегодня общепринятая оценка размера галактики Млечный Путь составляет около 100 000 световых лет – в три раза больше 30 000 световых лет, о которых говорил Кертис, и в три раза меньше 300 000 световых лет, предложенных Шепли.

Но суть дискуссии не сводилась к вопросу о размере Галактики. Двум оппонентам нужно было соотнести размер Млечного Пути с еще более неопределенными расстояниями до высокоскоростных спиральных туманностей, которые как будто избегали плоскости Галактики, заставляя несколько зловеще называть эту плоскость «Зоной избегания».

Шепли считал, что спиральные туманности каким-то образом возникли внутри Млечного Пути, а затем были с силой выброшены наружу. Кертис был убежден, что они принадлежали к тому же классу объектов, что и сам Млечный Путь, и предположил, что нашу Галактику окружает кольцо «затмевающего вещества» (что на самом деле так у очень многих других спиральных галактик), которое не позволяет видеть сквозь нее далекие спиральные туманности.

Если я бы модерировал эту дискуссию, на этом месте я бы предложил завершить ее и разойтись по домам, объявив Кертиса победителем. Но был известен еще один класс объектов – так называемые «новые звезды»: чрезвычайно яркие звезды, которые вдруг возникали из ниоткуда. Кертис утверждал, что новые – это однородный класс объектов, что предполагало «расстояния от, возможно, 500 000 световых лет в случае туманности Андромеды до 10 000 000 световых лет и больше для более далеких спиральных туманностей». На таких расстояниях размер этих «островных вселенных» был бы «того же порядка, что размер нашей Галактики». Браво!

Хотя Шепли отвергал представление о спиральных туманностях как об «островных вселенных», он, без сомнения, хотел казаться незашоренным. В заключение своего выступления, которое выглядит как дисклеймер, он допустил существование других миров:

…Но даже если спиральные туманности окажутся галактическими, где-нибудь еще в космосе могут существовать неизвестные нам звездные системы размером с нашу или больше нее – до сих пор не обнаруженные из-за недостаточной мощности нашей оптики и недостаточности масштабов, на которых мы можем проводить измерения. Однако современный телескоп, оснащенный такими приборами, как спектроскопы высокого разрешения и фотоусилители, обречен продвигать вопрос о размере вселенной все глубже в космос.

Насколько же он был прав! Со своей стороны Кертис также открыто признал, что гипотеза Шепли о выбросе спиральных туманностей из Галактики небеспочвенна, и в этом своем признании он невольно высказал мысль о расширяющейся вселенной: «Если теория выброса верна, она согласуется с наблюдаемым удалением от нас большей части спиральных туманностей».

Спустя всего полдесятка лет, к 1925 году, Эдвин Хаббл обнаружил, что практически все галактики удаляются от Млечного Пути со скоростями, прямо пропорциональными их расстояниям. От этого казалось самоочевидным, что наша Галактика, Млечный Путь, находится в центре расширяющейся вселенной. Поскольку до того, как стать астрономом, Хаббл работал юристом, наверное, он мог бы выиграть любые дебаты с другими учеными вне зависимости от их содержания, но в данном случае у него были ясные свидетельства о том, что вселенная расширяется вокруг нас. Однако в контексте общей теории относительности Эйнштейна кажущееся расположение наблюдателя в центре расширяющейся ткани пространства-времени – это просто естественное свойство четырехмерного космоса, где четвертое измерение – время. Если вселенная так устроена, жителям любой галактики будет казаться, что все остальные галактики от них удаляются, не через пространство, а вместе с ним, и это неизбежно ведет к выводу о неуникальности нас, землян.

Движение в сторону неуникальности и незначительности продолжало свое победное шествие.

В 1920-е и 1930-е годы физики показали, что источник энергии Солнца – это термоядерный синтез гелия из водорода. Описав в деталях последовательность термоядерных реакций, разворачивающихся в недрах массивных звезд, которые в конце своей жизни взрываются как сверхновые, в 1940-е и 1950-е астрофизики определили распространенность различных химических элементов в космосе. Пятью наиболее распространенными элементами оказались водород, гелий, кислород, углерод и азот. Именно такая последовательность (кроме химически инертного гелия) возникает и когда мы исследуем, какие элементы необходимы для существования жизни. Так что неуникально не только наше существование как таковое, но даже сами элементы, из которых мы состоим.

И вот, вкратце, к чему мы пришли в погоне за открытиями: от прославления Бога спустились до прославления человеческой жизни и закончили насмешкой над нашим коллективным эго.

Когда (и если) космос станет нашей последней передовой линией, его непознанные пространства будут чем-то похожи на те, которые мечтали завоевать путешественники прежних времен. Будущие путешествия в космос могут иметь и экономическую основу, например добычу минеральных ресурсов на астероидах, весящих миллионы тонн. А может быть, эти путешествия понадобятся для нашего выживания и будут подстегиваться желанием максимально распространить наш вид по Галактике, чтобы он не исчез в результате случающегося раз в сто миллионов лет катастрофического удара кометы или астероида по Земле.

Без сомнения, шестидесятые годы были золотым веком космических исследований. Однако в то время значимость космической программы не была очевидна во многих городах, с их бедностью, преступностью и проблемными школами. Спустя полвека она все так же неочевидна во многих городах из-за проблем со школами, преступностью и бедностью. Но тут есть фундаментальная разница: в 1960-е люди предвкушали будущие открытия в космосе, а сегодня очень многие – и я в том числе, – скорее, вспоминают об открытиях прошлых.

Я помню день и час, когда астронавты «Аполлона-11» шагнули на Луну. Эта высадка 20 июля 1969 года, несомненно, была одним из величайших моментов ХХ века. Однако тогда это событие не произвело на меня такого уж сильного впечатления – не потому, что я не мог оценить его значение в истории человечества, а потому, что у меня были все основания считать, что вскоре поездки на Луну будут происходить каждый месяц. Частые путешествия на Луну казались тогда вполне естественным следующим шагом; я не мог представить, что после такого всплеска наступит затишье длиной в десятилетия.

И все-таки поток финансирования, питавший космическую программу, был основан в первую очередь на вопросах обороны. Мечты о космосе и присущее человеку стремление к исследованиям непознанного были менее важны. Однако слово «оборона» может означать нечто гораздо более важное, чем армии и арсеналы. Оно может означать защиту всего человеческого вида. В июле 1994 года в результате падения на Юпитер фрагментов кометы Шумейкеров-Леви 9 в верхней части его атмосферы выделилась энергия, эквивалентная 200 000 мегатонн ТНТ. Если бы такое столкновение произошло с Землей, это привело бы к мгновенному вымиранию нашего вида.

Защита нашего существования требует конкретного плана действий. Мы должны получить максимально полное представление о климате и экосистеме Земли, чтобы минимизировать риск саморазрушения, и нам нужно колонизировать как можно больше мест в космосе, чтобы таким образом уменьшить шанс уничтожения нашего вида при столкновении Земли с астероидом или какой-нибудь кометой, случайно открытой астрономом-любителем.

Ископаемые останки кишат вымершими видами. Прежде чем исчезнуть, многие из них процветали на Земле гораздо дольше, чем живет на ней Homo sapiens. Динозавры вымерли, потому что не построили космических кораблей. У них не хватило финансирования? Их политикам не хватило дальновидности? Скорее всего, так вышло из-за малого размера их мозга. И отсутствие противопоставляемого большого пальца тоже было некстати.

Если люди вымрут, это будет величайшей трагедией в истории жизни во вселенной, потому что причина такого финала будет не в том, что у нас не хватило интеллекта построить космический корабль, и не в том, что у нас не было программы космических путешествий, а в том, что человеческий вид сам отверг такую возможность и решил не финансировать план спасения. Будьте уверены: путь к открытиям, связанный с космическими исследованиями, уже стал для нас не столько выбором, сколько необходимостью, и то, как мы поступим, повлияет на выживание всех нас, в том числе и тех, кто еще остается равнодушен к открытиям, которые наш вид успел совершить за время своего существования на Земле.