На Марсе, в точке с координатами 19°20′ с. ш., 33°33′ з. д., занесенный песком, стоит небольшой самоходный аппарат. А неподалеку от него установлен памятник человеку, книгу которого вы сейчас держите в руках. Это мемориальная станция имени Карла Сагана. В июле 1997 года она доставила сюда самоходный ровер «Пасфайндер», а потом почти три месяца передавала на Землю изображения с его видеокамеры. В реальности путешествие «Пасфайндера» по поверхности красной планеты оказалось намного скромнее плана, который задумывал Саган, однако уровень общественного интереса к этой миссии был угадан им верно. В то лето репортажи с Марса были непременной составляющей вечерних теленовостей. Вот только сам Саган не дожил до реализации этой своей идеи.

Памятник на Марсе — далеко не единственный замечательный факт, связанный с именем человека, которого можно смело назвать самым знаменитым популяризатором науки в ХХ столетии. В Сагане причудливо сочетались строгий реализм ученого и харизматический накал эмоций неудержимого романтика. Его непримиримая борьба против псевдонауки и суеверий, мистики и догматизма обернулась не лишенными определенных оснований упреками со стороны оппонентов в том, что он превращает саму науку в предмет религиозного поклонения. В то же время неутомимая популяризаторская деятельность и стремление доступным языком, непременно увлекательно рассказывать о самых сложных научных проблемах порой вызывали упреки со стороны консервативно настроенных коллег, считавших, что настоящему ученому не пристало столь эмоционально выступать в ночных ток-шоу и вообще лучше держаться подальше от внимания «непосвященной» публики. Во многом из-за этого Сагана забаллотировали на выборах в Национальную академию наук. Любопытно, что впоследствии та же Академия вручила ему свою самую престижную награду — медаль за выдающиеся достижения в применении науки на благо общества. Но не будем забегать вперед.

Карл Эдуард Саган родился в Нью-Йорке 9 ноября 1934 года. В детстве он зачитывался научной фантастикой. Вопрос о существовании жизни и разума вне Земли будоражил его воображение. К 12 годам он уже твердо решает быть астрономом и быстро движется к своей цели. В 1951 году в возрасте 16 лет он поступает в Чикагский университет, в 19 лет получает степень бакалавра, а к 25 годам становится доктором астрономии и астрофизики. Задавшись целью искать внеземную жизнь, Саган не забывает и о биологии. В студенческие годы он работает лаборантом у лауреата Нобелевской премии генетика Г. Мёллера. Здесь формируются его представления о биологической эволюции. О научном уровне Сагана в области биологических наук говорит тот факт, что именно ему Британская энциклопедия заказала написать статью «Жизнь».

В 1960-е годы Саган работает в Йоркской и Смитсоновской астрофизических обсерваториях и преподает астрономию в Гарвардском университете. С 1968 года он становится профессором астрономии и космических исследований в Корнеллском университете. Здесь он создает лабораторию по изучению планет, в которой работает до конца жизни.

Саган не раз подчеркивал, что ему повезло жить в эпоху, когда человечество приступило к освоению космоса. С самого начала американской космической программы он участвует в проектах НАСА по исследованию планет Солнечной системы в надежде обнаружить на них следы жизни. При его непосредственном участии была решена загадка высокой температуры на Венере, поняты причины сезонных изменений на поверхности Марса, объяснен цвет атмосферы Титана. Обо всем этом и рассказывается в книге «Космос».

Поиски внеземного разума всегда были окрашены романтикой, но Сагана не привлекает легкий путь потакания собственному воображению, которым идут уфологи. К вопросу существования жизни на других планетах он подходит как к чрезвычайно важной, интересной, сложной, но строго научной задаче. Огромное количество сил он вложил в программу SETI — первый научный проект поиска радиосигналов внеземных цивилизаций. И даже критерием того, что цивилизация достигла высокого уровня технологического развития, Саган считает не выход в космос или освоение ядерной энергии, а открытие радиоастрономии.

Одна из первых научно-популярных книг Карла Сагана называлась «Разумная жизнь во Вселенной». Она была написана в 1966 году в соавторстве с основоположником советской школы звездной астрофизики и горячим сторонником программы SETI И. С. Шкловским, книга которого «Вселенная, жизнь, разум» несколькими годами раньше вышла на русском языке. Интересно, что Шкловский со временем разочаровался в своих ранних романтических убеждениях и в 1976 году опубликовал в журнале «Вопросы философии» статью под пессимистичным заглавием «О возможной уникальности разумной жизни во Вселенной». Саган же, наоборот, до последних дней надеялся, что внеземные сигналы вот-вот будут обнаружены. В 1985 году он написал научно-фантастический роман «Контакт», по которому в 1994 году на киностудии «Warner Brothers» был снят одноименный фильм. Основанное Саганом в 1980 году Планетное общество и сейчас, после того как НАСА официально закрыло программу SETI, продолжает поддержку масштабного проекта SETI@Home, в котором может принять участие любой желающий. Со временем популяризаторская деятельность занимает в жизни Сагана все больше места, почти каждый год выходят его новые книги. Это не просто изложенные доступным языком рассказы о научных исследованиях, каких написано немало. Его произведения — это в полном смысле слова литература. В 1978 году за книгу «Драконы Эдема: размышления об эволюции человеческого разума» Саган получил Пулитцеровскую премию. Литературному таланту Сагана ничуть не уступают его артистические способности и ораторское искусство. Об этом свидетельствует премия «Грэмми» за аудиокассету, на которой он читает свою книгу «Голубое пятнышко» (Pale Blue Dot), посвященную космическому будущему человечества.

Для авторского стиля Сагана характерна особая импрессионистическая манера. Он не излагает вопрос, а создает как бы серию образов. Порой кажется, что в повествовании возникает разрыв, мысль автора, будто фонарик в темноте, неожиданно высвечивает иной предмет. Но будьте уверены, в конце, как в хорошем детективе, из этих фрагментов сложится целостная картина. Подобные приемы позволяют Сагану не только донести до читателя суть научного знания, но и показать развитие науки как огромный захватывающий сюжет, который отличается от обычной беллетристики тем, что при желании любой может стать участником описываемых событий. «Каждый из нас начинает как ученый», — говорил Саган.

Он был уверен, что для выживания нашей цивилизации необходимо, чтобы публика стала понимать и ценить науку. Но для этого рассказ о ней должен быть ясным и увлекательным. И Саган готов использовать для популяризации любые имеющиеся средства и каналы: книги, статьи, многочисленные интервью, выступления в качестве эксперта в телевизионных ток-шоу, собственную научно-популярную программу на телеканале Би-би-си. «Единственный мой секрет, позволяющий доступно говорить о науке, — говорит он в интервью журналу «Плейбой», — это память о том, что когда-то я сам ничего не понимал в том, о чем сейчас рассказываю».

Описывая научные исследования, Саган никогда не позволяет себе ограничиться простой констатацией фактов. Он дает оценки, проводит параллели, сопоставляет полученные результаты с надеждами и ожиданиями, служившими мотивами научного исследования. Он прекрасно знает аксиому научной популяризации: история идей острее всего воспринимается через жизненные коллизии вовлеченных в нее людей. Так печальная иллюстрация из японской истории делает предельно ясной, убедительной и незабываемой идею искусственного отбора (гл. II). Трагическая судьба Гипатии придает особенно пронзительное звучание истории Александрийской библиотеки, которой начинается и заканчивается эта книга. Вообще тема библиотеки — обычной, генетической, галактической — проходит через всю книгу. Образ гибнущей Александрийской библиотеки становится предупреждением всей нашей цивилизации — пока единственного известного проявления самосознания во Вселенной.

Телесериал «Космос» и эта книга принесли Сагану всемирную известность. Работе над ними он посвятил более трех лет — с 1976 по 1980 год. Но вместе с общественным вниманием вырос и уровень критики. Многие оппоненты отмечают, что в своих книгах Саган идет намного дальше виртуозной популяризации науки, неявно предлагая читателю свою собственную метафизическую концепцию. Следует быть внимательным, чтобы отличать, когда автор говорит об объективных научных фактах, прогнозах и гипотезах, а когда переходит к ценностным, морально-этическим суждениям, которые отражают его личную точку зрения.

Философскую позицию Сагана можно охарактеризовать как отчетливо позитивистскую — он реалист, готовый приять любой факт, буде он надежно продемонстрирован, но отрицающий искусственные умозрительные конструкции, которые не помогают систематизировать и объяснять наблюдаемые факты. При этом следует подчеркнуть полную открытость Сагана к рассмотрению любых фактов, наблюдений, теорий. Скандальные писания Иммануила Великовского любой ученый без тени сомнения назовет бредовыми. Однако Саган неожиданно выбрал именно этот пример, чтобы напомнить: каждая научная концепция заслуживает того, чтобы быть рассмотренной по существу (гл. IV). И только сделав такую оговорку, он подвергает систему Великовского уничтожающей критике.

Пока мы остаемся в рамках естественных наук, философская позиция Сагана не встречает возражений. Проблемы начинаются, когда с этой же точки зрения он начинает критиковать религию. Приводя хорошо известные нам по советским учебникам исторические примеры, он демонстрирует, как религиозные институты и догматы вступали в конфликт с наукой и отдельными учеными, препятствуя бескомпромиссному поиску знания, ценность которого для Сагана первостепенна. Отсюда делается вывод об анти интеллектуальном и антинаучном характере любой религии. К сожалению, при этом полностью игнорируются не менее многочисленные примеры того, как религия способствовала сохранению и развитию научного знания. Не менее часто развитию науки препятствовали совершенно иные факторы — социальные, экономические, политические. Наконец, и в самих научных сообществах конкуренция идей далеко не всегда идет по правилам честного поединка.

Недоразумения и злоупотребления свойственны всем человеческим институтам, но тем не менее у каждого из них есть своя функция, недоступная другим. В частности, в компетенции религии, или, точнее, метафизики, находятся вопросы о смысле жизни и ценностях, о морали и этике. Позитивистская наука не может включить их в свой круг ответственности, так как в этой сфере эмпирический метод бессилен. Поэтому любая атеистическая система, кроме, быть может, тотального нигилизма, должна выработать некую метафизику. И Саган предлагает довольно красивую и стройную систему. Высшим смыслом он объявляет самопознание мира, осуществляемое через разумных существ. Отсюда появляется моральный императив: будучи порождением космоса, мы в долгу перед ним и не можем допустить, чтобы по нашей вине его самопознание остановилось. Человечество должно приложить все силы к тому, чтобы выжить, не допустить самоуничтожения и по мере возможности установить связь с другими островками разума во Вселенной.

Можно ли возразить такому построению? Это каждый решает сам. Важно только отдавать себе отчет, что Саган последовательно и настойчиво пропагандирует свою метафизику и, к сожалению, не отделяет ее от собственно научной популяризации. Еще более важно, что оценки исторических событий и личностей Саган дает именно с позиций своей метафизики, видя смысл истории в неограниченном прогрессе познания. Кроме того, он явно недооценивает иррациональные мотивы поведения людей, особенно больших групп, предполагая, что если бы все знали и понимали научную истину, то непременно действовали бы наилучшим способом. Все это приводит к упрощенной трактовке логики исторического развития, особенно древних обществ, вызывая скептическое отношение специалистов-историков.

Отдельного замечания заслуживает критика Саганом астрологии. С современных позиций эта критика может выглядеть не вполне убедительной. Пытаясь сохранить наукообразный вид, астрология старается обзавестись всеми возможными атрибутами настоящей науки. Так, на сегодняшний день вне профессионального научного сообщества именно астрологи, а, к примеру, не любители астрономии являются основными потребителями астрономических эфемерид. К ним больше не могут быть адресованы упреки Сагана в том, что они не разбираются в прецессии и рефракции или не учитывают в своих выкладках недавно открытые астрономические объекты. Сегодня действенная критика астрологии может опираться только на анализ ее методологии в противопоставление методам эмпирической науки. Теме борьбы с псевдонаукой и суевериями посвящена последняя написанная Саганом книга «Мир, полный демонов», вышедшая в 1996 году. В «Космосе» же эта тема еще не получила полного развития.

Если бы эта книга была переведена на русский язык лет двадцать назад, вскоре после публикации, вряд ли к ней пришлось бы писать такое предисловие. В то время официальная советская философия была очень близка к позиции Сагана. Однако в СССР книги Сагана почти не издавались, а его имя, знаменитое на весь мир, было мало известно. И это при том, что Саган открыто выступал за сокращение ядерного вооружения, резко критиковал президента Рейгана за программу звездных войн. Трижды он проигнорировал приглашение в Белый дом на президентский ужин, а однажды был даже арестован в Неваде за участие в выступлениях против ядерных испытаний. Сейчас уже все знают, что наиболее катастрофическим последствием полномасштабного ядерного конфликта будут не разрушение городов и гибель людей и даже не многочисленные мутации, а глобальное изменение климата — ядерная зима. Впервые об этом стали говорить советские ученые, но во многом благодаря именно усилиям Карла Сагана в представлении западной общественности закрепился образ ядерной зимы как неизбежного следствия атомной войны, которое лишает смысла любые рассуждения о победе в ядерном конфликте.

Но несмотря на то что философская и политическая позиция Сагана во многом была близка к советским идеологическим установкам, он весьма критично относился к СССР. Симпатизируя нашей стране за атеистическую пропаганду и борьбу с суевериями и псевдонаукой, он хорошо знал о сталинских репрессиях и фальсификации истории и считал, что должен внести свой вклад в противодействие тоталитарной системе. Правда, делал он это довольно своеобразным способом, на протяжении ряда лет (до конца 1980-х годов) регулярно засылая в СССР экземпляры книги Льва Троцкого «История русской революции». Такой выбор определяется почти буквальным прочтением романа Дж. Оруэлла «1984»: многие литературные критики считали именно Троцкого прообразом Голдстейна — главного сподвижника Большого Брата, ставшего его символическим главным врагом. Саган полагал, что ради восстановления исторической справедливости надо предоставить слово и другой стороне.

С момента написания «Космоса» прошло уже почти четверть века. Для научно-популярной книги это огромный срок. С тех пор некоторые теории были уточнены, многие предположения проверены или сняты с повестки дня. Осуществлен целый ряд задумывавшихся Саганом космических миссий, найдены многочисленные планеты у других звезд. И конечно, с окончанием холодной войны и распадом СССР кардинальным образом изменилась геополитическая обстановка в мире.

В тех случаях, где современная наука располагает более точными фактическими сведениями, чем приводит Саган, в настоящем издании даются примечания переводчика. Однако, когда в результате развития науки произошла заметная корректировка картины событий в целом, как, например, в главе XII, где описывается строение и эволюция Вселенной, было решено не давать примечаний, так как они фактически претендовали бы на подмену авторского текста.

В отдельных местах примечания поясняют общественно-политические обстоятельства, относящиеся ко времени написания книги, с которыми современный читатель может быть незнаком. Однако ссылки на некоторые реалии того времени (например, советская Средняя Азия), как правило, оставлены без комментариев. Это относится и к временным интервалам, отсчитываемым от момента первого издания книги в 1980 году. Примером такого интервала может служить ссылка на создание специальной теории относительности 75 лет назад, то есть в 1905 году.

Очень трудно однозначно охарактеризовать роль, которую должна играть эта книга в современном российском культурном контексте. По ряду вопросов, таких как происхождение и эволюция жизни, строение Солнечной системы, поиск внеземных цивилизаций, в научно-популярном аспекте она остается вполне актуальной. Однако некоторые темы, например космология или геополитика, получили такое развитие, что здесь книга является скорее важным и интересным документом своей эпохи. В любом случае она подарит вам несколько вечеров увлекательного чтения.

Но, пожалуй, главная ценность этой книги — дух реализма и рационализма, который, несмотря на сделанные оговорки, пропитывает все произведения Сагана. После череды смутных лет, которые пережила Россия, когда общественный интерес к естественным наукам упал едва ли не до нуля, сейчас самое время вновь получить прививку научного мировоззрения. И особенно ценно, что мы получаем ее от человека, чьи убеждения сложились в героическую эпоху, когда наша цивилизация одним рывком вышла в космос, овладела ядерной энергией, создала компьютеры, расшифровала геном и сделала первые попытки найти братьев по разуму, от человека, не чуждого истории нашей страны, от светлого романтика Карла Сагана, которому поставлен памятник на Марсе.

Александр Сергеев

Посвящается Энн Дрюан

В бескрайности космоса и бесконечности времени я рад делить планету и эпоху с Энни.

В древние времена обычаи и повседневная речь связывали самые обыденные земные дела с величайшими космическими событиями. Пример тому — заклинание против червя, который, как считали ассирийцы в 1000 году до нашей эры, вызывает зубную боль. Заклятие начинается от происхождения мира и заканчивается излечением зубной боли:

Наши предки упорно стремились понять мироздание, но просто не смогли найти нужного подхода. Они представляли себе аккуратный, изящный, маленький мир, где главной силой были боги, такие как Ану, Эа или Шамаш[1]. В этом мире человек играл важную, если не центральную, роль. Теснейшие связи соединяли нас с остальной природой. Лечение зубной боли при помощи второсортной браги уходило корнями в глубочайшие космологические тайны.

Сегодня мы обнаружили могучий и изящный инструмент познания Вселенной, метод, называемый наукой. Он открыл нам Вселенную столь древнюю и огромную, что на первый взгляд дела человеческие не могут иметь к ней никакого касательства. Мы выросли вдалеке от Космоса[2]. Он кажется далеким и чуждым повседневности. Но наука обнаружила не только поразительное величие кружащейся Вселенной, не только доступность ее человеческому пониманию, но также и то, что мы в самом буквальном и глубоком смысле являемся частью Космоса, рождены от него и наша судьба тесно связана с ним. Самые важные для человека события, как и самые простые, возвращают нас к Вселенной и ее происхождению. Данная книга посвящена исследованию этой космической перспективы.

Летом и осенью 1976 года в составе группы, которая обрабатывала изображения, полученные посадочными модулями проекта «Викинг», я вместе с сотней коллег занимался изучением планеты Марс. Впервые в истории человечества мы посадили два космических аппарата на поверхность другого мира[3]. Были получены впечатляющие результаты, более полно описанные в главе V. Историческое значение миссии совершенно очевидно. И тем не менее широкая публика практически ничего не знает об этом великом событии. Пресса не проявила к нему большого внимания, телевидение почти полностью проигнорировало миссию. Когда стало ясно, что определенного ответа на вопрос о существовании жизни на Марсе получить не удалось, интерес почти пропал. Человек плохо переносит неоднозначность. Когда мы обнаружили, что небо на Марсе скорее розовато-желтое, а не голубое, как следовало из первого ошибочного сообщения, известие об этом было встречено добродушным шиканьем собравшихся репортеров — им хотелось, чтобы Марс и в этом отношении походил на Землю. Они считали, что каждое новое отличие будет охлаждать интерес аудитории. И тем не менее марсианские ландшафты ошеломляющи, перспективы захватывают дух. Я точно знал по своему собственному опыту, что во всем мире существует громадный интерес к исследованию планет и множеству связанных с этим научных вопросов: к происхождению жизни, Земли и Космоса, поиску внеземных цивилизаций, наших связей со Вселенной. И я был уверен, что этот интерес можно подогреть посредством самого мощного средства коммуникации — телевидения.

Мои чувства разделял Б. Гентри Ли, директор по анализу данных и планированию проекта «Викинг», человек выдающихся организаторских способностей. Мы решили на свой страх и риск сделать что-то для решения этой проблемы. Ли предложил учредить продюсерскую компанию, которая подавала бы научную информацию в занимательной и доступной форме. В последующие месяцы мы рассмотрели множество проектов. Однако наиболее интересным оказалось предложение компании «Кей-Си-И-Ти» (КСЕТ), осуществляющей кабельное вещание в Лос-Анджелесе. В конце концов мы договорились создать тринадцатисерийную телевизионную передачу, в основном посвященную астрономии, но затрагивающую широкий круг гуманитарных проблем. Она была адресована неподготовленной аудитории и требовала великолепного визуального ряда и музыкального оформления, чтобы захватывать сердца так же, как и умы. Мы договорились со страховщиками, наняли исполнительного продюсера и обнаружили, что втянуты в трехлетний проект под названием «Космос». На момент написания этих строк его мировая аудитория оценивается в 140 миллионов человек, или 3 процента всего населения планеты Земля. Он создавался исходя из предположения, что публика гораздо умнее, чем принято думать, что глубочайшие научные вопросы о природе и происхождении мира вызывают любопытство и энтузиазм у огромного числа людей. Современная эпоха — это важнейший перекресток на пути развития нашей цивилизации и, возможно, нашего вида. Какую бы дорогу мы ни выбрали, наша судьба неразрывно связана с наукой. Поэтому так существенно для нас понимание науки, по сути это вопрос выживания. Кроме того, наука доставляет истинное наслаждение. Так устроено эволюцией, что мы получаем удовольствие от познания, — познающие выживают с большей вероятностью. Телевизионный цикл «Космос» и эта книга представляют собой многообещающий эксперимент по донесению до публики некоторых идей, методов и успехов науки.

Эта книга и телевизионный цикл развивались совместно. В некотором смысле они друг на друге основываются. Однако книги и телевизионные передачи предназначены для разной аудитории и используют различные подходы. Одно из главных преимуществ печатного слова в том, что читатель может вернуться и повторно прочитать неясный или сложный фрагмент; у телевидения такая возможность лишь намечена развитием технологии видеомагнитофонов и видеодисков. При написании главы книги автор пользуется гораздо большей свободой выбора объема и глубины изложения, чем при создании серии с жестким форматом некоммерческой телепрограммы — 58 минут 30 секунд. Многие темы в этой книге обсуждаются гораздо глубже, чем в телевизионных передачах. Некоторые из поднятых в ней вопросов вообще не затрагивались в передачах, и наоборот. Например, вы не найдете здесь описания космического календаря, ставшего знаковой частью телевизионного цикла. Отчасти оно опущено потому, что космический календарь обсуждается в другой моей книге — «Драконы Эдема». По сходной причине я не рассказываю детально о жизни Роберта Годдарда, которому посвящена глава в книге «Мозг Брока». Тем не менее каждый эпизод телевизионного цикла весьма точно следует соответствующей главе этой книги, и, я надеюсь, удовольствие от знакомства с ними будет усилено перекрестными взаимными связями.

Для ясности многие идеи я ввожу более одного раза: в первый раз вскользь, а потом постепенно углубляю рассмотрение. Такой прием используется, например, в главе I при описании космических объектов, которые позднее рассматриваются значительно подробнее; или при обсуждении мутаций, энзимов и нуклеиновых кислот в главе II. В некоторых случаях идеи излагаются вне хронологического порядка. Например, концепции древнегреческих ученых, представленные в главе VII, обсуждаются после работ Иоганна Кеплера, которым посвящена глава III. Однако я считаю, что по достоинству оценить греков можно только после того, как мы увидим возможности, которые они упустили.

Поскольку наука неотделима от всей остальной человеческой жизни, ее нельзя обсуждать, не затрагивая — иногда поверхностно, иногда довольно глубоко — ряда социальных, политических, религиозных и философских вопросов. Даже во время съемок телепередач о науке в нашу работу вмешивалась охватившая весь мир военная активность. Когда мы имитировали исследование Марса в пустыне Мохаве с использованием полномасштабной модели посадочного модуля «Викинг», нашу работу неоднократно прерывали самолеты американских ВВС, выполнявшие бомбометание на расположенном неподалеку полигоне. В Египте, в Александрии, ежедневно с девяти до одиннадцати утра над нашим отелем на бреющем полете проносились самолеты египетских ВВС. На Самосе, в Греции, нам до последнего момента не позволяли вести съемку из-за маневров НАТО и ведущегося строительства подземных и наземных позиций для артиллерии и танков. В Чехословакии использование портативных раций для организации взаимодействия при съемке на сельской дороге привлекло внимание истребителей чешских ВВС, которые кружили над нами, пока не убедились, что не происходит ничего грозящего чешской национальной безопасности. В Греции, Египте и Чехословакии нашу съемочную команду везде сопровождали агенты службы государственной безопасности. Предварительные запросы о возможности съемки в Калуге, в СССР, для планировавшегося рассказа о жизни русского пионера астронавтики Константина Циолковского были отвергнуты, как мы узнали впоследствии, из-за проходившего там суда над диссидентами. Нашей съемочной группе оказывали очень любезный прием во всех странах, которые мы посетили, но повсеместное присутствие военных и затаенный в сердце народов страх были заметны везде. Этот опыт укрепил мое решение по мере возможности затрагивать в передачах и в книге социальные вопросы.

Сущность науки состоит в ее способности к самокоррекции. Новые экспериментальные результаты и оригинальные идеи раз за разом решают старые загадки. Например, в главе IX обсуждается тот факт, что Солнце генерирует слишком мало неуловимых частиц, называемых нейтрино. Перечисляется несколько предложенных объяснений. В главе X мы задаемся вопросом о том, достаточно ли вещества во Вселенной, чтобы в конце концов остановить разбегание далеких галактик, и является ли мироздание бесконечно старым и, значит, несотворенным. Некоторый свет на оба эти вопроса могут пролить недавно проведенные эксперименты Фредерика Рейнса из Калифорнийского университета. Он утверждает, что обнаружил: а) нейтрино могут находиться в трех различных состояниях, из которых только одно детектируется нейтринными телескопами, изучающими Солнце; б) нейтрино, в отличие от света, имеют массу, так что тяготение всех испущенных в пространство нейтрино способно предотвратить вечное расширение Космоса. Будущие эксперименты покажут, верны ли эти идеи[4]. Однако они иллюстрируют непрерывную и смелую переоценку полученного знания, которая имеет фундаментальное значение для всей науки.

В проекте такого масштаба невозможно поблагодарить каждого, кто внес в него свой вклад. Тем не менее я в первую очередь хочу выразить свою признательность Б. Гентри Ли и всем людям, работавшим над производством программ «Космос», администрацию КСЕТ, а также гарантов и сопродюсеров этого телесериала.

Моя безмерная благодарность администрации Корнеллского университета за предоставление мне двухлетнего отпуска для осуществления этого проекта, моим коллегам и студентам, а также коллегам из НАСА, Лаборатории реактивного движения и группы по обработке изображений проекта «Вояджер».

Я в огромном долгу перед моими соавторами по телевизионному сериалу «Космос» Энн Дрюан и Стивеном Сотером. Ими сделано очень многое для развития основных идей, взаимосвязей и интеллектуальной структуры эпизодов, а также для удачного общего стиля. Я очень благодарен им за тщательную критическую вычитку первых версий этой книги, за конструктивные и творческие предложения по исправлению многих частей рукописи и за огромный вклад в подготовку текстов телепередач, которые во многих отношениях повлияли на содержание этой книги.

Итака и Лос-Анджелес

Май 1980

Космос — это все, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет. Одно созерцание Космоса потрясает: дрожь бежит по спине, перехватывает горло, и появляется чувство, слабое, как смутное воспоминание, будто падаешь с высоты. Мы сознаем, что прикасаемся к величайшей из тайн.

Размеры и возраст Космоса лежат за пределами нормального человеческого понимания. Наш крошечный планетарный дом затерян где-то между вечностью и безмерностью пространства. Перед лицом Космоса большинство людских дел выглядят незначительными, даже пустячными. И все же человеческий род молод, любопытен, храбр и подает большие надежды. За последние несколько тысячелетий мы сделали множество удивительных и неожиданных открытий, касающихся устройства Космоса и нашего места в нем, открытий, осмыслять которые так увлекательно. Они напоминают нам, что человек рожден удивляться, что постижение есть радость, что знание — залог выживания. Я верю: наше будущее зависит от того, насколько хорошо мы будем знать этот Космос, где мы плывем, как пылинка в утреннем небе.

Эти исследования требуют одновременно и скептицизма, и воображения. Воображение часто уносит нас в небывалые миры. Но без него мы вообще никуда не попадем. Скептицизм позволяет нам отличать фантазии от фактов, проверять наши предположения. Космос богат без меры: изящные факты, изысканные взаимосвязи, тончайшая организация, внушающая благоговейный трепет.

Поверхность Земли — это берег космического океана. Почти все наши знания мы получили, не покидая его. Совсем недавно мы вступили в море, зашли по щиколотку, самое большее — по колено. Вода манит. Океан зовет нас. Какая-то часть нашего существа знает, что мы пришли оттуда. Нас тянет вернуться. Эта тяга, я думаю, не таит в себе ничего кощунственного, хотя и способна потревожить всех богов, какие только могут существовать. Космос настолько велик, что для его описания нет смысла прибегать к таким удобным на Земле единицам измерения расстояния, как метры и километры. Вместо этого мы измеряем расстояние скоростью света. За одну секунду луч света проходит 300 000 километров, что равняется примерно семи оборотам вокруг Земли. Приблизительно за восемь минут он преодолевает путь от Солнца до Земли. Мы можем сказать, что Солнце находится в восьми световых минутах от нас. За год свет покрывает почти десять триллионов километров мирового пространства. Единица длины, равная пути, который свет проходит за год, называется световым годом. Ею измеряют не время, но расстояния — гигантские расстояния.

Земля — особое место. Безусловно — не единственное в своем роде. Но, конечно, и не типичное. Никакая планета, звезда или галактика не может быть типичной, потому что Космос в основном пуст. Единственное, что типично для него, — безмерный, ледяной, вселенский вакуум, вечная ночь межгалактического пространства, место, настолько странное и пустынное, что в сравнении с ним планеты, звезды и галактики кажутся восхитительными исключениями. Если бы нас вдруг случайным образом выбросило где-то в Космосе, то шансы оказаться на поверхности планеты или вблизи нее не превысили бы одного к миллиарду триллионов триллионов (10³³, единица с 33 нулями). В повседневной жизни такие числа называют астрономическими. Планеты поистине бесценны.

Заняв наблюдательный пост в межгалактическом пространстве, мы увидели бы россыпь бесчисленных слабых волокон света, напоминающих морскую пену на волнах Космоса. Это галактики. Некоторые из них одинокие странники, но большинство обретается в составе общин — звездных скоплений и, сбившись в кучу, бесконечно дрейфует среди величественной темноты Космоса. Перед нами Космос в самом крупном из известных масштабов. Мы в царстве туманностей, в восьми миллиардах световых лет от Земли, на полпути к границам знакомой нам Вселенной.

Любая галактика состоит из газа, пыли и звезд — миллиардов и миллиардов звезд. И каждая звезда может быть чьим-то солнцем. Внутри галактики есть звезды, и миры, и, возможно, жизнь, разумные существа, космические цивилизации. Но издали галактики напоминают мне коллекцию любовно подобранных вещиц — ракушек, а может быть, кораллов, творений, над которыми Природа трудилась в космическом океане целые эоны.

Существует несколько сотен миллиардов (10¹¹) галактик, каждая из которых состоит в среднем из ста миллиардов звезд. Во всех галактиках вместе взятых планет, по-видимому, примерно столько же, сколько звезд: 10¹¹х10¹¹ = 10²², десять миллиардов триллионов. Перед лицом таких ошеломляющих чисел какова, вы думаете, вероятность, что лишь одна, самая обыкновенная звезда, наше Солнце, имеет обитаемую планету? Почему это счастье выпало только нам, затерянным в глухом углу Космоса? Мне кажется гораздо более вероятным, что Космос до краев наполнен жизнью. Просто мы, люди, еще не знаем этого. Мы только начинаем свои исследования. С расстояния восемь миллиардов световых лет нам трудно обнаружить даже то скопление, в котором находится наша Галактика, Млечный Путь, не говоря уж о Солнце и Земле. Та единственная планета, в населенности которой мы можем быть уверены, — это Космос настолько велик, что для его описания нет смысла прибегать к таким удобным на Земле единицам измерения расстояния, как метры и километры. Вместо этого мы измеряем расстояние скоростью света. За одну секунду луч света проходит 300 000 километров, что равняется примерно семи оборотам вокруг Земли. Приблизительно за восемь минут он преодолевает путь от Солнца до Земли. Мы можем сказать, что Солнце находится в восьми световых минутах от нас. За год свет покрывает почти десять триллионов километров мирового пространства. Единица длины, равная пути, который свет проходит за год, называется световым годом. Ею измеряют не время, но расстояния — гигантские расстояния.

Но сейчас наше путешествие приводит нас к Местной Группе галактик, как называют это земные астрономы. Достигая в поперечнике нескольких миллионов световых лет, она включает в себя около двадцати галактик. Это довольно разбросанное, бедное и малозаметное скопление. Одна из его галактик, М31, видна с Земли в созвездии Андромеды. Подобно другим спиральным галактикам, она представляет собой огромный диск из звезд, газа и пыли. М31 имеет два маленьких спутника — две карликовые эллиптические галактики, связанные с ней гравитационным притяжением в силу того же физического закона, который стремится удержать меня в кресле. Во всем Космосе действуют одни и те же законы природы. А мы с вами находимся сейчас в двух миллионах световых лет от дома.

Неподалеку от М31 расположена другая, очень похожая на нее галактика, наша собственная, спиральные рукава которой медленно вращаются, совершая один оборот за четверть миллиарда лет. Находясь в сорока тысячах световых лет от дома, мы обнаруживаем, что ввергнуты в падение к массивному ядру Млечного Пути. Но если мы хотим отыскать Землю, нам следует изменить курс и отправиться на окраину Галактики, к малозаметному месту вблизи края отдаленного спирального рукава.

Даже между спиральными рукавами нас сопровождает захватывающее зрелище — это проносящиеся мимо нас звезды, нескончаемый сияющий поток разнообразнейших звезд. Некоторые раздуты, как мыльные пузыри, и так огромны, что вместили бы десятки тысяч солнц и триллионы планет. Другие размером с небольшой город и в сто триллионов раз плотнее свинца. Бывают звезды одинокие, как наше Солнце, но большинство имеет компаньонов. Преобладают двойные системы — две звезды, обращающиеся одна вокруг другой. Но это не предел: существует плавный переход от тройных систем через небольшие скопления, содержащие несколько десятков звезд, до гигантских шаровых скоплений, сверкающих миллионами солнц[5]. Иные звездные пары настолько тесны, что едва не соприкасаются и между их поверхностями перетекает звездное вещество. Однако по большей части звезды удалены друг от друга примерно на такое же расстояние, как Юпитер от Солнца. Есть звезды — сверхновые, — сияние которых затмевает всю содержащую их галактику; есть такие — черные дыры, — что их не увидишь даже с расстояния в несколько километров. Одни звезды имеют постоянную светимость, другие неожиданно вспыхивают или подмигивают в неизменном ритме. Одни вращаются с неторопливой грацией, другие так бешено крутятся, что сплющиваются от вращения. Большинство звезд излучает видимый и инфракрасный свет, но попадаются и такие, что испускают мощные потоки рентгеновских лучей и радиоволн. Голубые звезды — горячие и молодые; желтые — похолоднее, среднего возраста; красные звезды, как правило, старые и умирающие; а вот маленькие белые и черные звезды стоят на пороге смерти. Млечный Путь содержит около 400 миллиардов звезд всех типов, движущихся в сложном и строгом танце. Но из всех них жители Земли близко знакомы пока только с одной.

Каждая звездная система — это остров в пространстве, изолированный от соседних с ним световыми годами пустоты. Мне нетрудно представить, как в бесчисленных мирах живые существа, достигшие в ходе эволюции первых проблесков знания, поначалу считают свою ничтожную планету и несколько скромных солнц всем сущим. Мы сами выросли в изоляции. Очень медленно мы пришли к пониманию Космоса.

Некоторые звезды, возможно, окружены миллионами безжизненных каменистых обломков, планетными системами, остановившимися на ранней стадии эволюции. Не исключено, что многие звезды обладают планетными системами, очень похожими на нашу: на периферии — гигантские, окольцованные, газовые планеты с ледяными спутниками, а ближе к центру — небольшие, теплые, укрытые облаками бело-голубые миры. На некоторых из них могла развиться разумная жизнь, преобразующая поверхности планет в ходе интенсивной инженерной деятельности. Это наши космические братья и сестры. Насколько сильно они отличаются от нас? Каковы их анатомия, биохимия, нейробиология, история, политика, наука, технология, искусство, музыка, религия, философия? Может статься, наступит день, когда мы всё это узнаем.

Пока же мы входим во двор нашего дома — до Земли остается один световой год. Дальнейшие подступы к Солнцу заполнены гигантскими снежками из льда, камня и органических молекул, которые составляют огромный сферический рой[6]. Это кометные ядра. Время от времени проходящая невдалеке звезда едва заметным гравитационным воздействием мягко направляет одно из них во внутренние области Солнечной системы. Там Солнце нагревает ядро, и лед испаряется, образуя красивый кометный хвост.

Мы приближаемся к планетам нашей системы, крупнейшим мирам-пленникам Солнца, которое своим притяжением вынуждает их следовать по круговым орбитам и согревает их своим светом. Плутон, покрытый метановым льдом[7], и сопровождающий его единственный гигантский спутник Харон освещаются далеким Солнцем, которое выглядит не более чем яркой точкой[8] посреди черного как смоль неба. Гигантские газовые планеты Нептун, Уран, Сатурн (украшение Солнечной системы) и Юпитер сопровождаются свитой ледяных спутников. В облаке кружащихся айсбергов и пояса газовых планет обнаруживается центральная, теплая и каменистая, область Солнечной системы. Здесь, к примеру, расположена красная планета Марс с высочайшими вулканами, гигантскими рифтовыми долинами, чудовищными всепланетными песчаными бурями и, возможно, какими-то простейшими формами жизни. Все планеты обращаются вокруг Солнца — ближайшей к нам звезды, водородно-гелиевого газового ада, где протекают термоядерные реакции, наполняющие светом всю Солнечную систему.

Наконец, завершая наши странствия, мы возвращаемся в крошечный, хрупкий голубовато-белый мир, затерянный в космическом океане, размеры которого превосходят наши самые смелые фантазии. Это лишь один из бесчисленного множества миров. Он может быть важен только для нас. Земля — наш дом, наша прародительница. Здесь возникла и развилась жизнь нашего типа. Здесь спустя много веков появился человеческий вид. Именно в этом мире в нас зародилась страсть к исследованию Космоса, и именно здесь мы строим, порою в муках и без всяких гарантий, свою судьбу.

Добро пожаловать на планету Земля — мир с голубыми азотными небесами[9], океанами жидкой воды, прохладными лесами и мягкими лугами, мир бьющей ключом жизни. По космическим меркам, как я уже говорил, это исключительно красивое и редкое место; более того, на сегодня оно просто уникальное. Путешествуя через пространство и время, мы пока не встретили другого мира, где вещество Космоса стало бы живым и наделенным сознанием. В просторах Космоса должно быть разбросано много таких миров, но наш поиск начинается отсюда, и в его основу положены опыт и мудрость, которые за миллионы лет дорогой ценой накопило человечество. Нам повезло жить среди одаренных и невероятно любопытных людей в эпоху, когда поиск нового знания ценится повсюду. Человеческие существа, обязанные своим происхождением звездам и ныне населяющие мир по имени Земля, начали свой долгий путь домой.

Та истина, что Земля — маленький мир, была открыта, как и много других важных истин, на древнем Ближнем Востоке. Произошло это в тот период, который некоторые люди называют третьим веком до нашей эры, в крупнейшем культурном центре того времени — египетском городе Александрии. Здесь жил человек по имени Эратосфен. Один из завистливых современников дал ему прозвище Бета — по названию второй буквы греческого алфавита, намекая на то, что Эратосфен во всех делах лишь второй. На самом же деле Эратосфен во многом, если не во всем, был Альфой. Астроном, географ, философ, поэт, тонкий ценитель театрального искусства и математик, он написал книги по самым разным вопросам — от «Астрономии» до «Свободы от боли». В его ведении находилась великая Александрийская библиотека. Там он однажды обнаружил старый папирус, из которого вычитал, что на юге, в Сиене[10], вблизи первого из нильских порогов, в полдень 21 июня вертикальный шест не отбрасывает тени. В день летнего солнцестояния — самый длинный день года — по мере того как время шло к полудню, тени колонн в храме становились все короче. Ровно в полдень они исчезали и отражение Солнца можно было увидеть в воде на дне самых глубоких колодцев. Солнце стояло точно над головой.

Многие другие могли бы не обратить внимания на подобное наблюдение. Шесты, тени, отражения в колодцах, положение Солнца — какую цену имеет все это для повседневной жизни? Но Эратосфен был ученым, и его размышления над простыми вещами изменили наш мир; в каком-то смысле они создали наш мир. Эратосфен догадался поставить опыт в Александрии и проверить, отбрасывает ли вертикальный шест тень в полдень 21 июня. Оказалось, что отбрасывает.

Эратосфен задался вопросом, как получается, что в один и тот же момент в Сиене шест не отбрасывает тени, а в Александрии, которая находится значительно севернее, тень отчетливо видна. Представьте себе карту Древнего Египта и два одинаковых вертикальных шеста — один в Александрии, другой в Сиене. Допустим, что в определенный момент оба шеста не отбрасывают тени. Это легко укладывается в сознании, если считать Землю плоской. Солнце должно находиться прямо над головой. Если шесты отбрасывают тени равной длины, это также вполне согласуется с представлением о плоской Земле: солнечные лучи должны падать на оба шеста под одним и тем же углом. Но как объяснить, что в один и тот же момент в Сиене тень отсутствует, а в Александрии она видна?

Эратосфен нашел этому лишь одно возможное объяснение: поверхность Земли искривлена. При этом чем больше кривизна, тем больше должна быть разница в длине теней. Солнце находится так далеко, что его лучи, приходящие на Землю, можно считать параллельными. Шесты, расположенные под разными углами по отношению к солнечным лучам, отбрасывают тени разной длины. Для того чтобы получить наблюдаемое различие между Александрией и Сиеной в длине тени, расстояние между ними по поверхности Земли должно составлять около семи градусов. Иначе говоря, если вы мысленно продолжите шесты до центра Земли, они пересекутся под углом семь градусов. Семь градусов — это примерно одна пятидесятая от трехсот шестидесяти градусов, составляющих полную окружность Земли. Эратосфен знал, что расстояние между Александрией и Сиеной составляло около 800 километров, — он нанял человека, который шагами измерил дистанцию. Умножив 800 километров на 50, получим 40 000 километров — такой должна быть полная длина окружности Земли.

Это правильный ответ. Единственными инструментами Эратосфена были шесты, а еще — глаза, ноги и голова. Плюс любовь к эксперименту. И этого оказалось достаточно, чтобы определить длину окружности Земли с погрешностью в несколько процентов. Замечательное достижение для эпохи, которую от нас отделяют почти 2200 лет! Эратосфен был первым, кто смог точно измерить размер нашей планеты.

Средиземноморье в те времена славилось своими мореходами. Александрия была крупнейшим морским портом на планете. Если уж вы узнали, что Земля — сфера[11] довольно скромного диаметра, то почему бы не отправиться в путешествие на поиски неизвестных земель и даже не попробовать обогнуть планету? За четыре столетия до Эратосфена финикийский флот по приказу египетского фараона Нехо[12] совершил плавание вокруг Африки. На хрупких, вероятно, открытых судах мореходы вышли из Красного моря, обогнули восточное побережье Африки и, достигнув Атлантического океана, вернулись по Средиземному морю. Это великое путешествие заняло три года — примерно столько же, сколько потребовалось современному космическому аппарату «Вояджер», чтобы долететь от Земли до Сатурна.

После открытия Эратосфена храбрые и азартные моряки не раз пускались в грандиозные странствия. У них были крошечные корабли. Они владели лишь самыми примитивными навигационными инструментами. Они смертельно рисковали и до последней возможности старались держаться возле береговой линии. Находясь в открытом океане, они могли, ночь за ночью наблюдая положение созвездий относительно горизонта, определить свою широту, но не долготу. Вид знакомых светил вселял в них уверенность посреди неизведанного океана. Звезды всегда были друзьями исследователей — и тех, что когда-то вели свои суда по морским просторам Земли, и тех, что управляют космическими кораблями в небе. Хотя со времени Эратосфена многие пытались совершить кругосветное плавание, до Магеллана это никому не удавалось. Какие же истории о дерзновенных приключениях должны были слагаться, чтобы моряки и навигаторы, весьма здравомыслящие люди, доверяли свою жизнь математическим выкладкам ученого из Александрии?

В эпоху Эратосфена уже создавались глобусы, представляющие, как выглядит Земля из космоса; они довольно точно отображали хорошо исследованный район Средиземноморья, но становились все более приблизительными по мере удаления от него. Для современных знаний о Космосе характерно то же неприятное, но неизбежное свойство. В первом столетии александрийский географ Страбон писал:

Последующее изучение Земли стало начинанием глобального масштаба, включавшим путешествия в Китай и Полинезию. Кульминацией, безусловно, оказалось открытие Америки Христофором Колумбом, а также странствия нескольких последующих столетий, завершившие географическое исследование планеты. Первое плавание Колумба напрямую связано с вычислениями Эратосфена. Колумб был захвачен тем, что называл «Индийским предприятием», планом того, как достичь Японии, Китая и Индии, не следуя вдоль береговой линии Африки и далее на восток, но смело отправившись в неизведанный «Западный океан» — как говорил в своем поразительном пророчестве Эратосфен, «пройти по морю из Иберии в Индию».

Колумб был странствующим торговцем старинными картами и неутомимым читателем книг древних географов, в том числе Эратосфена, Страбона и Птолемея. Однако для того, чтобы «Индийское предприятие» стало осуществимо, чтобы корабли и команда выдержали долгие скитания, Земле следовало быть поменьше, чем вытекало из расчетов Эратосфена. Поэтому Колумб подтасовал его вычисления, что было совершенно надежно установлено исследованием, выполненным в Саламанкском университете. Он взял наименьшее возможное значение окружности Земли и наибольшую протяженность Азии на восток из тех, что удалось найти в доступных ему книгах, да и ту увеличил. И если бы на пути кораблей не встретилась Америка, экспедиция Колумба непременно провалилась бы.

Сегодня Земля уже изучена во всех подробностях. На ней больше не осталось места для новых континентов и затерянных миров. Однако технологии, позволившие исследовать и заселить самые отдаленные уголки Земли, теперь дают возможность покинуть нашу планету, выбраться в космос, узнать другие миры. Сегодня мы можем, покинув Землю, взглянуть на нее со стороны, увидеть сферу Эратосфеновых размеров и контуры континентов, подтверждающих замечательную осведомленность многих античных землеописателей. Какое удовольствие доставил бы подобный вид Эратосфену и другим александрийским географам!

Именно в Александрии люди на протяжении шести веков, начиная примерно с 300 года до нашей эры, в самом высоком смысле слова заложили традицию тех интеллектуальных приключений, которые привели нас к берегам Космоса. К сожалению, от того великолепного мраморного города ничего не осталось. Угнетение и страх познания стерли почти всю память о древней Александрии. Ее население было удивительно разнообразным. Македонские, а позднее римские солдаты, египетские жрецы, греческие аристократы, финикийские моряки, еврейские торговцы, заезжие гости из Индии, выходцы из земель, прилегающих к Сахаре, — все они, за исключением бесчисленных рабов, жили в согласии и взаимном уважении почти все то время, что сохранялось величие Александрии.

Город был основан Александром Македонским и застраивался под управлением его бывшего телохранителя. Александр уважал чужую культуру и покровительствовал непредубежденному поиску знания. Согласно легенде — и не так уж важно, насколько она правдива, — он опускался на дно Красного моря в первом в мире водолазном колоколе. Он поощрял своих военачальников и солдат брать в жены персидских и индийских женщин. Он чтил чужеземных богов. Он коллекционировал экзотические формы жизни и прислал слона в дар своему учителю, Аристотелю. Город его возводился с размахом, замысленный как мировое средоточие торговли, культуры и образования. Украшением его стали проспекты тридцатиметровой ширины, величественные изваяния и архитектурные сооружения, монументальная гробница Александра и одно из семи чудес света — гигантский Фаросский маяк.

Но величайшим чудом Александрии была библиотека и связанный с ней музей (греч. мусейон, слово, буквально означающее учреждение, посвященное девяти музам и тем наукам и искусствам, которым они покровительствуют). Все что осталось от знаменитой библиотеки в наши дни — это сырой и заброшенный подвал Серапеума[13], крыла здания, которое первоначально было храмом, а затем стало служить знаниям. Но и здесь можно увидеть лишь несколько разрушенных полок. И все же когда-то это место было центром мысли и предметом гордости величайшего города на планете, первым в мировой истории настоящим научно-исследовательским институтом. Александрийские ученые исследовали весь Космос. «Космос» — это греческое слово, означающее порядок во Вселенной. Оно противоположно по смыслу слову «хаос» и подразумевает глубокую взаимосвязь всего сущего. Оно внушает священный трепет перед сложностью и изощренностью взаимосвязей, пронизывающих мироздание. Александрия дала приют сообществу ученых, занимавшихся физикой, литературой, медициной, астрономией, географией, философией, математикой, биологией и инженерным делом. Наука и образование достигли тут совершенства. Здесь процветала гениальность. Александрийская библиотека была тем местом, где люди впервые объединили на серьезной и систематической основе свои знания о мире.

Помимо Эратосфена в Александрии жили: астроном Гиппарх, который составлял звездные карты и ввел систему оценки яркости звезд; Евклид, блестящий систематизатор геометрии, заметивший монарху, поставленному в тупик сложной математической задачей: «В геометрию нет царского пути»; Дионисий Фракийский, который выделил части речи и сделал для изучения языков то, что Евклид сделал для геометрии; Герофил, физиолог, установивший раз и навсегда, что вместилищем разума является мозг, а не сердце; Герон Александрийский, изобретатель цепной передачи и парового двигателя, автор труда «Automata» — первого сочинения о роботах; Аполлоний Пергский, математик, исследовавший формы конических сечений[14]: эллипса, параболы и гиперболы — кривых, по которым, как мы теперь знаем, движутся планеты, кометы и звезды; Архимед, величайший до Леонардо да Винчи гений механики; Птолемей, астроном и географ, собравший воедино многое из того, что сегодня составляет псевдонауку астрологию; его геоцентрическая система мира продержалась полторы тысячи лет — хороший пример того, что интеллектуальная мощь не гарантирует от смертельных заблуждений. Среди всех этих великих мужей была и великая женщина, Гипатия, математик и астроном, последнее светило александрийской науки, чья мученическая кончина связана с гибелью библиотеки спустя семь столетий после основания — история, к которой мы еще вернемся.

Эллинские цари, правившие Египтом после Александра, весьма серьезно относились к наукам. Веками они покровительствовали изысканиям и заботились о том, чтобы в библиотеке царила атмосфера, способствующая работе лучших умов своего времени. В здании, украшенном фонтанами и колоннадами, имелось десять больших научных залов, посвященных каждый своему предмету, ботанический сад, зоопарк, анатомический класс, обсерватория и огромная обеденная зала, где в часы досуга ученые мужи могли поспорить о своих идеях.

Но, конечно, сердцем библиотеки было собрание свитков. Создатели его прошлись частым гребнем по всем культурам и языкам мира. Они засылали в чужие пределы своих агентов скупать библиотеки. На торговых судах, швартующихся в александрийском порту, стражи искали не контрабанду, но папирусы. Свитки изымали, копировали и затем возвращали владельцам. Трудно назвать точные цифры, но, вероятно, библиотека содержала около полумиллиона рукописей, папирусных свитков. Что случилось с этими сочинениями? Создавшая их классическая цивилизация погибла, а библиотека была целенаправленно уничтожена. До наших дней сохранилась лишь малая часть собранных в ней трудов да немногочисленные разрозненные фрагменты. Сколько же несбыточных надежд внушают эти обрывки! Мы знаем, например, что на одной из полок библиотеки лежало сочинение Аристарха Самосского, доказывавшего, что Земля — одна из планет, которая, подобно другим, обращается вокруг Солнца и что звезды находятся чрезвычайно далеко. Эти выводы абсолютно верны, но нам пришлось ждать почти две тысячи лет, пока истинность их не была вновь доказана. Если горечь от утраты Аристархова труда умножить в сто тысяч раз, только тогда мы постигнем величие классической цивилизации и трагедию ее гибели.

Мы далеко превзошли науку, известную античному миру. Но в наших исторических знаниях остались невосполнимые пробелы. Представьте, какие загадки прошлого удалось бы разрешить, будь у нас читательский билет Александрийской библиотеки. Мы знаем, что там хранилась утраченная ныне мировая история в трех частях, написанная вавилонским жрецом Беросом. Первая часть освещала период от сотворения мира до Всемирного потопа, период, который длился 432 000 лет, то есть примерно в сотню раз дольше, чем по хронологии Ветхого Завета. Любопытно, что же там было написано?

Древние знали, что мир очень стар. Они пытались заглянуть в отдаленное прошлое. Теперь нам известно, что Космос гораздо старше, чем они могли себе представить. Мы исследовали пространственные масштабы Вселенной и увидели, что живем на ничтожной пылинке, крутящейся возле ординарной звезды в дальнем углу малозаметной галактики. И будучи лишь пятнышком в необъятности пространства, мы и в безмерности времени занимаем лишь мгновение. Теперь нам известно, что наша Вселенная — по крайней мере, ее последнее воплощение — имеет возраст около пятнадцати или двадцати миллиардов лет. Именно столько времени прошло с того знаменательного события, которое мы называем Большим Взрывом. В момент рождения нашей Вселенной не существовало ни галактик, звезд или планет, ни жизни и цивилизаций — только однородный расширяющийся огненный шар, заполняющий все пространство. Переход от Хаоса Большого Взрыва к Космосу, который мы начинаем познавать, — это самая невероятная трансформация материи и энергии, какую только нам посчастливилось наблюдать. И пока где-нибудь не отыщется более разумных существ, именно мы будем самым эффектным результатом этой трансформации — далекими потомками Большого Взрыва, чье предназначение — познавать и преображать тот самый Космос, что вызвал нас к жизни.

Сколько себя помню, я всегда стремился узнать, есть ли жизнь где-нибудь еще во Вселенной. На что она похожа? Как устроена? На нашей планете все живое состоит из органических молекул — сложных микроскопических образований, в которых центральную роль играет атом углерода. Было время до появления жизни, когда бесплодная Земля прозябала в запустении. Теперь наш мир переполнен жизнью. Как она зародилась? Как вышло, что в отсутствие живого возникли органические молекулы на основе углерода? Каким образом эволюция жизни породила столь сложные существа, как мы с вами, способные исследовать тайну собственного происхождения?

А бесчисленные планеты, которые, возможно, обращаются вокруг иных солнц, — есть ли там жизнь? И если внеземная жизнь существует, то лежат ли в ее основе те же органические молекулы, что и на Земле? Похожи ли существа других миров на земные формы жизни? Или совсем непохожи — иное порождение иной окружающей среды? Что еще возможно? Природа жизни на Земле и поиски жизни за пределами нашей планеты — это две стороны одного вопроса, вопроса о том, кто мы такие.

В великой межзвездной пустоте встречаются облака из газа, пыли и органического вещества. Радиотелескопы обнаружили в космосе десятки разных органических молекул. Распространенность этих молекул заставляет думать, что необходимые для жизни вещества встречаются повсеместно. Не исключено, что в космосе жизньс неизбежностью возникает и развивается, если ей на это отпущено достаточно времени. На некоторых из миллиардов планет нашей Галактики, Млечного Пути, жизнь может не возникнуть никогда. На других она появится и погибнет или никогда не зайдет в своем развитии дальше простейших форм. Но есть горстка миров, где возможно зарождение разума и расцвет цивилизаций, более развитых, чем наша.

Время от времени приходится слышать: как удачно сложилось, что Земля идеально подходит для жизни — умеренные температуры, жидкая вода, кислородная атмосфера и прочее. Говорящие так путают, по крайней мере отчасти, причину и следствие. Мы, земляне, великолепно приспособлены к земной среде обитания просто потому, что здесь выросли. Те ранние формы жизни, что адаптировались не столь успешно, вымерли. Мы произошли от организмов, которые смогли приспособиться. А живые существа, которые эволюционировали в совершенно ином мире, будут, без сомнения, возносить хвалу именно ему.

Все формы жизни на Земле тесно взаимосвязаны. Мы имеем общую органическую химию, общее эволюционное наследие. И в результате наши биологи крайне ограничены в своих исследованиях. Они изучают только один тип биологии, только одну тему в музыке жизни. Является ли этот слабый и пронзительный мотив единственным голосом на тысячи световых лет? Или существует своего рода космическая фуга с темами и контрапунктом, гармониями и диссонансами, миллиардами разных голосов, исполняющих музыку жизни в Галактике?

Позвольте мне рассказать об одной лишь маленькой фразе из земной музыки жизни. В 1185 году трон императора Японии занимал семилетний мальчик по имени Антоку. Он был номинальным главой самурайского клана Хэйкэ, который вел долгую и кровавую войну с другим кланом, Гэндзи[15]. Каждый клан предъявлял наследственные права на императорский престол. Решающее сражение состоялось 24 апреля 1185 года на Внутреннем Японском море, вблизи местечка Данноура[16]. Во время боя император находился на борту корабля. Хэйкэ уступали противнику в численности и маневренности. Многие из них погибли в схватке. Уцелевшие, великое множество людей, предпочли плену смерть в морской пучине. Госпожа Ни, бабка императора, не могла допустить, чтобы ее и Антоку захватили враги. Случившееся дальше описывает эпос «Хэйкэ-моногатари»:

Боевой флот Хэйкэ был полностью уничтожен. Из всего клана выжили только сорок три женщины, дамы императорского двора. Их заставили продавать цветы и оказывать другие услуги рыбакам, живущим близ места сражения. Клан Хэйкэ канул в вечность. Но несколько бывших придворных дам и дети, прижитые ими от рыбаков, стали проводить поминальный ритуал. Каждый год 24 апреля рыбаки, потомки клана Хэйкэ, облачаются в одежды из сурового холста и черные головные уборы и шествуют к часовне Акама, где в память об утонувшем императоре возвели мавзолей. Там разыгрывается действо, изображающее события, что последовали за битвой у Данноуры. Спустя столетия людей посещает видение призрачных самурайских армий, которые тщатся вычерпать море, чтобы очистить его от крови, позора и унижения.

Рыбаки говорят, что самураи Хэйкэ до сих пор скитаются по дну Внутреннего моря, обратясь в крабов. Иногда здесь вылавливают крабов, на спине которых обнаруживаются странные рельефные отметины, напоминающие лицо самурая. Таких крабов не едят, а отпускают в море в память о печальных событиях у Данноуры.

Легенда, о которой идет речь, поднимает интереснейшую проблему. Каким образом на панцире краба появляется лик воина? Похоже, это случилось благодаря людям. Рисунок на панцире краба — наследуемый признак. У крабов, как и у людей, существует много разных линий наследования. Предположим, что по чистой случайности среди далеких предков краба был один, на чьем панцире проступали, пусть и смутно, очертания человеческого лица. Даже до сражения у Данноуры рыбаки не слишком охотно употребляли в пищу таких крабов. Выбрасывая их в море, они запустили эволюционный процесс. Если ты краб с обычным панцирем, люди съедят тебя. И потомства по твоей наследственной линии будет меньше. Если же твой панцирь несет на себе изображение человеческого лица, тебя выбросят вон. И ты оставишь после себя больше потомства. Участь крабов была поставлена в зависимость от рисунка на панцире. По мере того как сменялись поколения крабов и рыбаков, выживало все больше ракообразных, чей панцирный узор походил на лицо самурая, и постепенно рисунок стал напоминать не просто человеческое лицо, и даже не просто лицо японца, но именно лицо жестокого и разгневанного воина. Все это никак не связано с тем, чего хотят крабы. Отбор был им навязан. Чем больше сходства с самураем, тем больше шансов выжить. В конце концов таких «самурайских» крабов развелось очень много.

Этот процесс называется искусственным отбором. В случае с крабами Хэйкэ он производился рыбаками более или менее бессознательно и уж конечно не осознавался самими крабами. Однако на протяжении тысячелетий люди целенаправленно выбирали, каким растениям и животным жить, а каким умирать. С детства нам привычны домашние животные и скот, фрукты, овощи и другие культурные растения. Откуда они появились? Может, существовали в диком виде, а затем были приспособлены к менее суровой жизни в человеческом хозяйстве? Вовсе нет. Большинство из них созданы нами.

Десять тысяч лет назад не было молочных коров, охотничьих собак, высокоурожайной кукурузы. Одомашнивая предков этих животных и растений — некоторые из них выглядели тогда совсем иначе, — мы управляли их размножением. Мы заботились о том, чтобы определенные разновидности, обладавшие нужными нам свойствами, пользовались преимуществом при воспроизводстве. Когда нам требовалась собака, которая помогала бы следить за овцами, мы отбирали для размножения наиболее смышленых и послушных особей, предрасположенных к управлению стадом — навык, весьма полезный для животных, охотящихся стаями. Огромное коровье вымя — результат человеческой потребности в молоке и сыре. Десять тысяч поколений потребовалось, чтобы вывести нашу вкусную и питательную кукурузу (маис) из хилых дикорастущих злаков; более того, изменения зашли так далеко, что теперь она даже не может воспроизводиться без вмешательства человека.

Суть искусственного отбора — для краба Хэйкэ, собаки, коровы или злака — состоит в следующем: многие физические свойства и особенности поведения растений и животных наследуются, воспроизводясь в потомстве. По тем или иным причинам человек поощряет воспроизведение одних разновидностей и препятствует размножению других. В результате отобранные разновидности получают повсеместное распространение, а те, против которых направлен отбор, становятся редкими и даже исчезают.

Но если люди могут создавать новые разновидности растений и животных, то не должна ли и природа делать то же самое? Соответствующий процесс называется естественным отбором. Тот факт, что на протяжении эонов жизнь претерпевала фундаментальные изменения, со всей очевидностью доказывают как метаморфозы, происшедшие со скотом и овощами за короткий срок владычества человека на Земле, так и останки ископаемых животных. Летопись окаменелостей неоспоримо свидетельствует о созданиях, некогда во множестве обитавших на нашей планете, но теперь полностью исчезнувших[17]. Вымерших видов в истории Земли гораздо больше, чем ныне живущих. Это оконченные эксперименты эволюции.

Вызванные одомашниванием генетические изменения произошли очень быстро. Кролики не были домашними животными до начала Средневековья (их стали разводить французские монахи, считавшие, что новорожденный крольчонок — это рыба, а потому его мясо годится в пищу в постные дни); кофейное дерево окультурено в XV веке, сахарная свекла — в XIX веке; а норка в наши дни еще остается на самой начальной стадии одомашнивания. Менее чем за десять тысяч лет одомашнивание увеличило настриг шерсти от одной овцы с одного килограмма до десяти — двадцати, причем волокна стали тоньше и однороднее; надой молока от одной коровы в период лактации увеличился с нескольких сотен до миллиона кубических сантиметров. Если искусственный отбор позволяет добиться столь значительных изменений за такое короткое время, то на что же должен быть способен естественный отбор, действующий на протяжении миллиардов лет? Ответом может служить красота и разнообразие биологического мира. Эволюция — это факт, а не теория.

Открытие того, что естественный отбор есть механизм эволюции, — величайший шаг в познании, связанный с именами Чарлза Дарвина и Алфреда Рассела Уоллеса. Больше века назад они отметили, что природа чрезвычайно плодовита и родит гораздо больше животных и растений, чем имеют надежду выжить, а значит, окружающая среда отбирает те разновидности, которые по воле случая лучше приспособлены для выживания. Внезапные изменения наследственности — мутации — дают начало новым породам. Они поставляют эволюции сырой материал. Среда отбирает те немногие мутации, которые способствуют выживанию, и в результате серии медленных трансформаций, преобразующих одну форму жизни в другую, появляется новый вид[18].

В книге «Происхождение видов» Дарвин пишет:

Т. Г. Гексли, самый активный защитник и популяризатор эволюции в XIX веке, писал, что публикации Дарвина и Уоллеса были «вспышкой света, которая человеку, заблудившемуся темной ночью, неожиданно озаряет дорогу, если и не ведущую прямо к дому, то указующую направление». И далее: «Когда я впервые овладел центральной идеей „Происхождения видов", мне подумалось: „Насколько же глупо было не догадаться об этом!" Полагаю, компаньоны Колумба говорили что-то подобное. <…> Примеров изменчивости, борьбы за существование, адаптации к окружающим условиям было известно более чем достаточно; но пока Дарвин и Уоллес не развеяли тьму, никто из нас не догадался, что путь к решению проблемы видового разнообразия пролегает именно здесь».

Многих людей шокировали — кое-кого шокируют и до сих пор — обе идеи, эволюция и естественный отбор. Наблюдая изящество земной жизни, приспособленность строения организмов к их функциям, наши предки усматривали в этом руку Великого Конструктора. Простейший одноклеточный организм — гораздо более сложная машина, чем самые хитрые карманные часы. Но ведь современные карманные часы не собираются спонтанно и не развились в ходе постепенной эволюции, скажем, от дедовских ходиков. Раз имеются часы, был и часовых дел мастер. Казалось, что атомы и молекулы не могут самопроизвольно соединиться в организмы той невероятной сложности и точно заданной функциональности, какие мы во множестве находим в любом районе Земли. Представления о том, что каждая форма жизни специально сконструирована, что один вид не может превратиться в другой, отлично согласовывались с теми знаниями о жизни, которыми располагали наши предки, крайне ограниченные в части сведений о естественной истории. Идея сотворения каждого организма Великим Конструктором наделяла природу смыслом и порядком и придавала человеческому существованию ту особую значимость, в которой мы испытываем нужду до сих пор. Конструктор — это естественное, привлекательное и универсальное человеческое объяснение биологического мира. Но, как показали Дарвин и Уоллес, существует другое объяснение, столь же привлекательное, столь же человеческое и гораздо более убедительное, — естественный отбор, который на протяжении эонов делает музыку жизни все более красивой.

Существование ископаемых можно примирить с идеей Великого Конструктора; возможно, некоторые виды были уничтожены, поскольку недовольный ими Конструктор предпринял новые эксперименты в попытке улучшить конструкцию. Однако это довольно неудачное объяснение. Каждое растение или животное — это совершенное творение; разве не должен был всезнающий Конструктор сразу создавать нужные разновидности? Ископаемые свидетельствуют о пробах и ошибках, о невозможности предвидеть будущее, что несовместимо с представлением о Великом Конструкторе (хотя и не противоречит возможности отдаленного или косвенного его участия).

Когда я был студентом колледжа в начале 1950-х годов, мне посчастливилось работать в лаборатории Г. Дж. Мёллера[19], великого генетика, человека, открывшего, что радиация вызывает мутации. Мёллер был первым, кто привлек мое внимание к крабу Хэйкэ как примеру искусственного отбора. Я потратил много месяцев на изучение практической генетики, работая с плодовыми мушками Drosophila melanogaster (что означает «чернотелые любители росы») — крошечными, безобидными существами, двукрылыми и пучеглазыми. Мы держали их в бутылках из-под молока и, скрещивая две разновидности, наблюдали, какие новые формы возникают в результате перераспределения родительских генов, естественных и спровоцированных мутаций. Самки откладывали яйца на определенном виде патоки, которую лаборанты помещали в бутылки; затем бутылки закупоривались, и мы две недели ждали, пока оплодотворенные яйца превратятся в личинки, личинки — в куколки, а куколки — в новых взрослых плодовых мушек. Однажды я разглядывал в слабый бинокулярный микроскоп новую партию взрослых дрозофил, обездвиженных небольшим количеством эфира, и сортировал их на разновидности кисточкой из верблюжьего волоса. К моему удивлению, я обнаружил нечто совершенно необычное: это была не просто небольшая вариация, вроде красного цвета глаз вместо белого или щетинок на шее там, где их прежде не росло. Это был другой и очень функциональный тип существа с гораздо более крупными крылышками и с длинными мохнатыми усиками. Я пришел к выводу, что судьбе было угодно преподнести редкий пример крупного эволюционного скачка за одно поколение. И надо же было такому случиться в лаборатории Мёллера, который категорически отрицал подобную возможность. А несчастье объявить ему об этом выпало именно мне.

С тяжелым сердцем я постучал в дверь его кабинета. «Входите!» — послышался приглушенный голос. Зайдя внутрь, я увидел, что вся комната погружена в темноту и лишь одна маленькая лампочка освещает предметное стекло микроскопа, за которым он работал. В такой мрачной обстановке мои объяснения прозвучали довольно сбивчиво. Я обнаружил совершенно новый тип мушки. Я уверен, что она появилась из куколки, которая была в патоке. Я не хотел доставлять беспокойство, но… «Она ведь больше похожа на Lepidoptera, чем на Diptera?» — спросил он. Его лицо было подсвечено снизу. Я понятия не имел, что это значит, и ему пришлось пояснить: «У нее большие крылья? И мохнатые усики?» Я угрюмо кивнул.

Мёллер включил верхний свет и добродушно ухмыльнулся. Это была старая история. Оказывается, существовал вид моли, который приспособился к условиям генетических лабораторий, работающих с дрозофилами. Он не имел ничего общего с плодовыми мушками и не проявлял к ним никакого интереса. Единственное, что ему было нужно, — это предназначенная для них патока. За то короткое время, которое требовалось лаборантам, чтобы откупорить и закупорить молочную бутылку (например, при добавлении в нее плодовых мушек), самка моли, подобно пикирующему бомбардировщику, успевала на лету сбросить яйца в питательную патоку. Я не открыл макромутацию. Просто я столкнулся с примером еще одного восхитительного приспособления в живой природе, которое появилось в результате микромутации и естественного отбора.

Секрет эволюции складывается из смерти и времени — из смерти огромного числа форм жизни, которым не удалось достаточно хорошо адаптироваться к окружающей среде, и из времени, необходимого для постепенного накопления длинной цепочки небольших мутаций, которые по чистой случайности оказываются благоприятными и способствуют адаптации. Неприятие выводов Дарвина и Уоллеса отчасти связано с тем, что трудно представить себе даже период в несколько тысяч лет, не говоря уж о целых зонах. Что может значить срок в семьдесят миллионов лет для существ, чья жизнь в миллион раз короче? Мы подобны бабочкам-подёнкам, выпорхнувшим в мир на день и полагающим, что это и есть вечность.

Случившееся на Земле может быть более или менее типичным для эволюции жизни во многих мирах; но вполне может статься, что в таких частностях, как химия протеинов или физиология мозга, история развития земной жизни уникальна для нашей Галактики. Земля сконденсировалась из межзвездных газа и пыли примерно 4,6 миллиарда лет назад. Древнейшие окаменелости говорят нам, что уже вскоре после этого, где-то около 4 миллиардов лет назад, в первобытных океанах зародилась жизнь. По сложности своего устройства первые живые объекты намного уступали одноклеточным организмам, представляющим собой уже весьма изощренную форму жизни. Проявления жизни были тогда гораздо скромнее. Грозовые разряды и ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляли простые богатые водородом молекулы первичной земной атмосферы на фрагменты, которые затем, объединяясь случайным образом, порождали все более и более сложные молекулы. Продукты этой древней химической фабрики растворялись в океанах, образуя своего рода органический бульон, состав которого постоянно усложнялся, пока в один прекрасный день совершенно случайно не появилась молекула, способная воспроизвести свою собственную грубую копию, используя в качестве строительных блоков другие молекулы бульона. (В дальнейшем мы еще вернемся к данной теме.)

Это был древнейший прообраз дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) — главной молекулы жизни на Земле. По форме ДНК напоминает скрученную в спираль веревочную лестницу, перекладинами которой служат молекулярные конструкции четырех разных типов, соответствующих четырем буквам генетического кода. Эти перекладины, называемые нуклеотидами, кодируют наследуемую инструкцию по созданию того или иного организма. Каждая форма жизни на Земле имеет свой набор инструкций, записанных, впрочем, на одном и том же языке. Источник различия организмов кроется в различии их нуклеотидных инструкций. Мутация — это изменение нуклеотидов, которое воспроизводится в следующем поколении, образуя линию наследования. Будучи случайными изменениями нуклеотидов, мутации в большинстве своем вредны или даже смертельны, так как приводят к появлению бесполезных энзимов. Требуется немалое время, чтобы случилась мутация, улучшающая работу организма. И тем не менее движущей силой эволюции служат именно эти невероятные события — едва заметные полезные мутации нуклеотидов, поперечник которых составляет одну десятимиллионную долю сантиметра.

Четыре миллиарда лет назад Земля была молекулярным Эдемом. Здесь еще не водилось хищников. Отдельные молекулы медленно самовоспроизводились, конкурируя за строительные блоки и порождая грубые копии самих себя. Однако эволюционный процесс, пусть и на молекулярном уровне, уже начался благодаря самовоспроизведению, мутациям и отсеву наименее эффективных разновидностей. Со временем точность воспроизведения увеличивалась. Молекулы с различными специальными функциями объединялись, образуя своеобразный молекулярный коллектив — первую клетку. Клетки современных растений содержат крошечные молекулярные фабрики, называемые хлоропластами, которые отвечают за фотосинтез — преобразование солнечного света, воды и углекислого газа в углеводы и кислород. В клетках капли крови имеются молекулярные фабрики другого типа — митохондрии, которые, окисляя питательные вещества, извлекают необходимую для жизнедеятельности энергию. В наше время эти фабрики входят в состав растительных и животных клеток, но, возможно, когда-то они сами были свободноживущими клетками.

Около трех миллиардов лет назад несколько одноклеточных растений объединились по какой-то причине, возможно из-за мутации, которая препятствовала разъединению клеток, образовавшихся после деления. Так началась эволюция многоклеточных организмов. Каждая клетка вашего тела — это своего рода сообщество, которое объединило ради общего блага некогда самостоятельные живые элементы. А состоите вы из сотен триллионов клеток. Все мы, каждый из нас — это множество.

Разделение полов, похоже, произошло около двух миллиардов лет назад. Прежде новые разновидности организмов могли появляться только в результате накопления случайных мутаций. Отбор изменений в генетических инструкциях происходил буква за буквой. Эволюция должна была протекать мучительно медленно. С появлением полов два организма смогли обмениваться целыми абзацами, страницами, томами своего ДНК-кода, порождая новые разновидности, готовые пройти решето естественного отбора. Организмы выбрали половой путь развития; те, что проигнорировали эту возможность, очень быстро вымерли. И это относится не только к микробам, жившим два миллиарда лет назад. Мы, люди, тоже испытываем тягу к обмену сегментами своих ДНК.

Около миллиарда лет назад жизнедеятельность растений привела к поразительным изменениям среды обитания на Земле. Зеленые растения производят молекулярный кислород. Поскольку океаны были, как и теперь, густо населены простыми зелеными растениями, кислород становился главной составляющей земной атмосферы, необратимо изменяя ее первоначальный, богатый водородом состав и приближая конец той эпохи в истории Земли, когда живая материя порождалась небиологическими процессами. Кислород способствует расщеплению органических молекул. Несмотря на наше пристрастие к нему, в своей основе он является ядом для всякой незащищенной органической материи. Переход к окисляющей атмосфере стал величайшим кризисом в истории жизни, в результате которого погибло огромное множество организмов, неспособных справиться с кислородом. В наши дни существуют лишь немногочисленные примитивные формы жизни, такие как ботулизм и бациллы столбняка, выживающие только в бескислородной среде. Азот в земной атмосфере химически гораздо более инертен и потому намного менее опасен, чем кислород. Однако и он поставляется биологическими процессами. Таким образом, 99 процентов земной атмосферы имеет биологическое происхождение. Наше небо было создано жизнью. В течение четырех миллиардов лет от зарождения жизни доминирующими организмами оставались микроскопические синезеленые водоросли, которые покрывали и заполняли океаны. Затем, около 600 миллионов лет назад, монополия этих водорослей была нарушена, и появилось невероятное изобилие новых форм жизни — событие, получившее название кембрийского взрыва. Живая материя возникла почти сразу после образования Земли, и это позволяет предположить, что жизнь, возможно, есть химический процесс, с неизбежностью возникающий на планетах земного типа. Однако три миллиарда лет эволюция не шла дальше синезеленых водорослей, и это заставляет думать, что развитие живой материи в крупные формы со специализированными органами — задача куда более трудная, чем даже само появление жизни. Быть может, существует множество заселенных микробами планет, где не встретишь больших животных и растений.

Вскоре после кембрийского взрыва океаны уже кишели многочисленными и разнообразными формами жизни. Около 500 миллионов лет назад в них обитали огромные полчища трилобитов — замечательно устроенных животных, отдаленно напоминавших насекомых; некоторые из них охотились стаями на дне океана. Кристаллическое вещество в их глазах позволяло им различить поляризацию света. Однако в наши дни живых трилобитов больше нет; вот уже 200 миллионов лет, как они вымерли. Землю неоднократно заселяли растения и животные, от которых в современной флоре и фауне не осталось и следа. И конечно же видов, населяющих Землю сейчас, в далеком прошлом тоже не было. Среди древних окаменелостей нет и намека на подобных нам животных. Виды появляются, живут какое-то время, а затем угасают. Похоже, что до кембрийского взрыва виды сменяли друг друга относительно медленно. Отчасти, наверное, такое впечатление складывается из-за того, что чем дальше мы углубляемся в прошлое, тем скуднее становится доступная нам информация; лишь немногие организмы на ранних этапах истории нашей планеты имели твердые органы, а мягкие ткани почти не оставляют ископаемых останков. Однако отчасти представление о том, что до кембрийского взрыва принципиально новые формы жизни появлялись редко, соответствует действительности; тончайшие эволюционные изменения в структуре и биохимии клетки не находят непосредственного отражения во внешних формах, фиксируемых окаменелостями. После кембрийского взрыва новые изощренные акты приспособления следовали друг за другом со скоростью, от которой захватывает дух. В стремительной череде превращений появились первые рыбы и позвоночные; растения, прежде обитавшие только в океанах, начали колонизировать сушу; народилось первое насекомое, и его потомки стали пионерами в освоении земной тверди среди животных; крылатые насекомые вывелись одновременно с амфибиями, существами, которые, подобно двоякодышащим рыбам, способны жить и на земле, и в воде; выросли первые деревья и рептилии; расплодились динозавры; возникли млекопитающие, а вслед за ними первые птицы; увидели свет первые цветы; динозавры исчезли с лица Земли; первые китообразные, предки современных дельфинов и китов, пришли в мир одновременно с приматами, пращурами обезьян и человека. Первые подобия человека, со значительно увеличенным объемом мозга, обрели плоть меньше десяти миллионов лет назад. И всего несколько миллионов лет назад появились первые настоящие люди.

Человеческий род взращен в лесах, и мы питаем естественное влечение к зеленым кущам. Как чудесно дерево, устремленное к небу! Его листья собирают солнечный свет, необходимый для фотосинтеза, и потому деревья соперничают, затеняя соседей. Часто, приглядевшись, можно заметить, как два дерева с медлительной грациозностью борются друг с другом. Деревья — это замечательные механизмы, которые у солнца берут энергию, у почвы — воду, у воздуха — углекислый газ и все это превращают в пищу для себя и для нас. Созданные ими углеводы растения используют в качестве источника энергии для своих, растительных нужд. А мы, животные, паразитирующие на растениях, воруем углеводы для достижения наших собственных целей. Поедая растения, мы соединяем углеводы с кислородом, растворенным в нашей крови благодаря дыханию, и таким образом извлекаем энергию, позволяющую нам двигаться. По ходу дела мы выдыхаем углекислый газ, который растения вновь превращают в углеводы. Какая изумительная кооперация: растения дышат тем, что выдыхают животные, и наоборот! Этакий изящный всепланетный цикл взаимного питания, который поддерживается энергией звезды в 150 миллионах километров от нас.

Известны десятки миллиардов типов органических молекул. Но лишь около пятидесяти из них участвуют в фундаментальных процессах жизнедеятельности. Одни и те же схемы снова и снова используются с изобретательностью и экономным консерватизмом для разных функций. В самой основе земной жизни — протеинах, управляющих клеточной химией, и нуклеиновых кислотах, несущих наследственные инструкции, — мы обнаруживаем молекулы, одинаковые у всех растений и животных. И дуб, и я сделаны из одного материала. Если мы заглянем достаточно далеко в прошлое, то найдем нашего общего предка.

По сложности и красоте устройства живая клетка не уступает царству звезд и галактик. Ее тщательно отлаженный механизм совершенствовался миллиардами лет эволюции. Фрагменты пищи причудливым образом превращаются в работающие клеточные структуры. Сегодняшние белые кровяные тельца — это вчерашнее пюре из шпината. Как подобное удается клетке? Внутри нее находится сложнейшая самоподдерживающаяся структура, которая преобразует молекулы, запасает энергию и готовится к самовоспроизведению. Попав внутрь клетки, мы увидели бы многочисленные пятна-молекулы, в основном протеины, некоторые в состоянии бешеной активности, другие — в ожидании чего-то. Самые важные протеины — энзимы. Эти молекулы управляют химическими реакциями в клетке. Энзимы подобны сборщикам у конвейера — каждый специализируется на какой-то отдельной молекулярной операции: один выполняет, например, шаг 4 в процессе конструирования нуклеотида гуанозинфосфата, другой — шаг 11 в процессе расщепления молекулы сахара в целях извлечения энергии, универсальной валюты, которой расплачиваются за выполнение всех остальных работ в клетке. Однако не энзимы заказывают музыку. Они получают инструкции и сами создаются по указаниям свыше. Молекулы-начальники — это нуклеиновые кислоты. Они живут изолированно в запретном городе в самой сердцевине клетки — ее ядре.

Просочась сквозь поры клеточного ядра, мы обнаружим что-то вроде последствий взрыва на фабрике спагетти — множество беспорядочно разбросанных нитей и спиралей, представляющих собой два типа нуклеиновых кислот: ДНК, которая знает, что следует делать, и РНК, которая доставляет инструкции от ДНК к остальным элементам клетки. Это лучшее, что смогла произвести эволюция за четыре миллиарда лет, здесь собрана полная информация о том, как создать клетку, дерево или человека. Объем информации, заключенной в ДНК человека, таков, что, если изложить ее обычным языком, она составит сотню толстых фолиантов. Но что особенно важно, молекулы ДНК умеют создавать точные (за очень небольшими исключениями) копии самих себя. Они действительно знают чрезвычайно много.

ДНК представляет собой двойную спираль, две перекрученные нити, напоминающие спиральную веревочную лестницу. В ходе воспроизведения нити разделяются при помощи специального раскручивающего протеина, а затем каждая нить синтезирует идентичную копию из строительных блоков — нуклеотидов, плавающих вокруг в вязкой жидкости клеточного ядра. Когда процесс раскручивания запущен, замечательный энзим, называемый ДНК-полимеразой, следит за тем, чтобы копирование протекало с почти идеальной точностью. Если случается ошибка, специальные энзимы вырезают дефект и заменяют ошибочный нуклеотид правильным. Эти энзимы — молекулярные машины потрясающих возможностей.

Помимо создания точной своей копии — чем обеспечивается наследственность — ядерные ДНК управляют всей деятельностью клетки — ее метаболизмом — путем синтеза других нуклеиновых кислот, информационных РНК, каждая из которых, покинув ядро, в нужное время и в нужном месте управляет созданием одной молекулы того или иного энзима. Созданная молекула будет теперь отвечать за определенный аспект клеточной химии.

ДНК человека — это лестница длиной в миллиарды нуклеотидов. Большинство их возможных комбинаций совершенно бессмысленны: они бы привели к синтезу протеинов, не выполняющих никаких полезных функций. Лишь крайне малое число молекул нуклеиновой кислоты годится для форм жизни, столь сложных, как мы с вами. И все же число возможных полезных комбинаций нуклеотидов невероятно велико — оно во много раз превосходит количество протонов и электронов во всей Вселенной. А значит, число человеческих индивидуальностей, которые могли бы существовать, неизмеримо превосходит число всех когда-либо живших людей; человеческий род обладает громадным невостребованным потенциалом. Должны существовать такие комбинации нуклеиновых кислот, которые станут работать намного лучше — какой критерий ни выбери, — чем любой из когда-либо существовавших человеческих организмов. К счастью, мы пока не знаем, как построить альтернативную последовательность нуклеотидов, чтобы вывести новый тип человеческих существ. Возможно, в будущем мы научимся собирать нуклеотиды в любой желаемой последовательности и добиваться каких угодно требуемых характеристик — реалистичная, но тревожная перспектива.

Эволюция совершается через мутации и отбор. Мутации могут происходить в ходе репликации ДНК, когда энзим ДНК-полимераза допускает ошибку. Однако ошибается он очень редко. Мутации также случаются под действием радиации, ультрафиолетового излучения Солнца, космических лучей или содержащихся в окружающей среде химикатов. Такие воздействия способны изменить отдельные нуклеотиды и даже завязать нуклеиновые кислоты узлом. Если темп мутаций становится слишком высоким, мы теряем то, что накопили за четыре миллиарда лет тщательного эволюционного отбора. Если он слишком низок, то перестают появляться новые разновидности, которые могли бы приспособиться к будущим изменениям окружающей среды. Эволюция жизни требует более или менее точного баланса между мутациями и отбором. Когда этот баланс достигнут, появляются замечательные приметы адаптации.

Изменение в отдельном нуклеотиде ДНК приводит к изменению одной аминокислоты в протеине, который эта ДНК кодирует. Красные кровяные тельца людей европеоидной расы имеют форму, близкую к сферической. А у некоторых представителей негроидной расы они напоминают по форме ущербную луну. Серповидные клетки переносят меньше кислорода и потому ведут к анемии определенного рода. Но зато они обеспечивают высокую сопротивляемость малярии. Вряд ли кто-то станет спорить, что лучше страдать анемией, чем умереть от малярии. Это весьма существенное различие в свойствах крови — разницу можно без труда заметить на фотографиях красных кровяных телец — является результатом изменения всего лишь одного нуклеотида из десяти миллиардов, составляющих ДНК типичной человеческой клетки. Мы все еще не знаем, каковы могут быть последствия изменений в большей части других нуклеотидов.

Внешне мы, люди, совсем не похожи на деревья. Без сомнения, мы иначе воспринимаем окружающий мир. Однако в самой глубине, в молекулярном сердце жизни, мы и деревья суть одно и то же. Наша наследственность обеспечивается нуклеиновыми кислотами; химией наших клеток управляют протеины в роли энзимов. Но самое главное, для перевода информации, содержащейся в нуклеиновых кислотах, в информацию протеинов используется одна и та же кодовая книга, общая практически для всех живых созданий на планете[20]. Обычно это молекулярное единство объясняют тем, что все мы: деревья и люди, морской черт (удильщик) и плесенный грибок, а также парамеция — ведем свое происхождение от одного общего предка, одного экземпляра, давшего начало жизни в древней истории планеты. Но как же впервые появились эти наиважнейшие молекулы?

В лаборатории Корнеллского университета мы среди прочего занимались предбиологической органической химией, пытаясь сыграть отдельные ноты музыки жизни. Мы пропускали электрическую искру через смесь водорода, водяного пара, аммиака, метана, сероводорода — газов, составлявших атмосферу первобытной Земли. Все они, между прочим, присутствуют в наше время в атмосфере Юпитера и встречаются в космосе. Искра имитировала грозовые разряды, также характерные для древней Земли и современного Юпитера. Первоначально сосуд был полностью прозрачен: исходные газы совершенно невидимы. Однако через десять минут пропускания через него электрических разрядов мы замечали странный коричневый налет, медленно оседающий на стенках сосуда. Постепенно толстый слой бурого дегтя совершенно скрывал происходящее внутри. При использовании ультрафиолетового излучения, моделирующего свет молодого Солнца, результат получался более или менее таким же. Деготь представлял собой чрезвычайно богатую смесь сложных органических молекул, включая составные части протеинов и нуклеиновых кислот. Оказалось, что получить материал, из которого построена жизнь, очень легко.

Подобные эксперименты впервые проделал в начале 1950-х Стенли Миллер, который был тогда аспирантом у химика Гарольда Юри. Юри приводил убедительные аргументы в пользу того, что в первичной атмосфере Земли, как и почти везде во Вселенной, преобладал водород, что впоследствии водород с Земли постепенно диссипировал (рассеялся) в космос, чего не случилось на массивном Юпитере, и что жизнь возникла до того, как водород был потерян. После того как Юри предложил пропустить через подобную смесь газов электрический разряд, кто-то спросил у него, какие продукты он ожидает получить в таком эксперименте. Юри ответил: «Бейльштейна». «Бейльштейн» — это громадный 28-томный немецкий компендиум, перечисляющий все известные химикам органические молекулы[21].

Используя только наиболее широко распространенные на древней Земле газы и практически любой источник энергии, способный разрушать химические связи, мы смогли получить основные строительные блоки жизни. Но в нашем сосуде звучали лишь отдельные ноты музыки жизни, а не сама музыка. Молекулярные строительные блоки необходимо еще расположить в правильном порядке. Жизнь, конечно, нечто большее, чем аминокислоты, из которых состоят протеины, или нуклеотиды — составляющие нуклеиновых кислот. Но даже формирование из этих строительных блоков длинных молекул-цепочек являло собой значительный прогресс в экспериментах. В условиях, близких к тем, что были на древней Земле, аминокислоты объединялись в молекулы, напоминающие протеины. Некоторые из них могли хотя и очень слабо, влиять на полезные химические реакции, подобно тому как это делают энзимы. Нуклеотиды составляли нити нуклеиновой кислоты длиной в десятки блоков. При благоприятных условиях в лабораторной пробирке короткая молекула нуклеиновой кислоты может синтезировать идентичную себе копию.

И все же никому пока не удалось, смешивая газы и воды первобытной Земли, добиться, чтобы в конце эксперимента из лабораторной колбы выползло нечто живое. Мельчайшие известные живые объекты — вироиды — состоят менее чем из 10 000 атомов. Они вызывают целый ряд различных болезней у культурных растений и вывелись, вероятно, относительно недавно из более сложных, а не из более простых организмов. В самом деле, трудно представить себе еще более простые организмы, которые являлись бы хоть в каком-то смысле живыми. Вироиды состоят из одной только нуклеиновой кислоты, в отличие от вирусов, которые также имеют протеиновую оболочку. Они представляют собой всего-навсего единичную нить РНК линейной или кольцевой формы. Вироидам удается быть столь маленькими и все-таки процветать, потому что они законченные паразиты. Подобно вирусам, они просто завладевают молекулярными машинами гораздо более крупной и хорошо работающей клетки и превращают ее из фабрики, производящей новые клетки, в фабрику вироидов.

Наименьшими из известных свободноживущих организмов являются плевропневмоние подобные организмы и близкие к ним. Они состоят примерно из пятидесяти миллионов атомов. Такие организмы, вынужденные в большей степени полагаться на себя, намного сложнее вироидов и вирусов. Однако сегодня земная среда обитания не слишком благоприятна для простых форм жизни. Приходится много работать, чтобы выжить. Приходится беречься от хищников. Однако в начальный период истории нашей планеты, когда в богатой водородом атмосфере солнечный свет порождал огромное количество органических молекул, шансы выжить были даже у самых простых непаразитических организмов. Первым живым существом могло оказаться что-то вроде свободноживущего вироида длиной всего в несколько сотен нуклеотидов. Эксперименты по созданию подобных существ могут начаться уже в конце ХХ века. Многое еще предстоит понять о происхождении жизни, и в том числе — о возникновении генетического кода. Однако мы проводим подобные эксперименты всего лишь около трех десятилетий[22]. У природы была фора в четыре миллиарда лет. Во всяком случае, мы продвигаемся довольно неплохо.

Во всех этих экспериментах нет ничего специфически земного. Исходные газы и источники энергии весьма обычны для Космоса. Химические реакции, подобные тем, что происходили в нашей лаборатории, могут быть причиной появления органического вещества в межзвездном пространстве, а также источником аминокислот, обнаруженных в метеоритах. В чем-то похожие химические процессы, должно быть, протекали в миллиардах других миров по всему Млечному Пути. Молекулы жизни заполняют Космос.

Но даже если инопланетная жизнь основана на той же молекулярной химии, что и у нас, вряд ли стоит ожидать появления организмов, похожих на те, что нам знакомы.

Посмотрите, как невероятно разнообразны живые существа Земли, населяющие одну планету и имеющие общую молекулярно-биологическую основу. Те, другие животные и растения, вероятно, кардинальным образом отличаются от знакомых нам земных организмов. Возможны некоторые, эволюционные параллели, поскольку не исключено, что та или иная задача приспособления к окружающей среде имеет единственное наилучшее решение — к примеру, что-нибудь вроде двух глаз для бинокулярного зрения в оптическом диапазоне. Однако в целом случайный характер эволюционного процесса должен сделать внеземную жизнь отличной от всего, что мы знаем.

Я не могу сказать, как будут выглядеть внеземные существа. Меня крайне ограничивает тот факт, что я знаком только с одним типом жизни — с жизнью на Земле. Некоторые люди — писатели-фантасты и художники, например, — выдвигали предположения относительно облика обитателей других миров. Я скептически отношусь к большинству этих внеземных фантазий. Они кажутся мне слишком похожими на те формы жизни, с которыми мы уже знакомы. Любой конкретный вид организмов стал таким, какой он есть, в результате длинной цепочки отдельных маловероятных шагов. Не думаю, что жизнь где бы то ни было обретет форму рептилии, или насекомого, или человека — пусть даже с такими незначительными, косметическими поправками, как зеленая кожа, остроконечные уши или антенны. Но, если бы вы настаивали, я мог бы попытаться вообразить что-нибудь совершенно другое.

На гигантской планете, вроде Юпитера, с атмосферой, богатой водородом, гелием, метаном, водяными парами и аммиаком, твердая поверхность недосягаема, однако существуют довольно плотные облачные слои, в которые органические молекулы могут падать с неба, будто манна небесная, как это получалось с продуктами наших лабораторных экспериментов. Есть на такой планете и характерная помеха для жизни: атмосфера турбулентна и в нижних своих слоях разогрета до очень высоких температур. Организмы должны остерегаться того, чтобы их не унесло вниз и не поджарило.

Дабы показать, что жизнь вовсе не исключена на таких совершенно отличных от Земли планетах, мы с коллегой по Корнеллу Э. Э. Солпитером проделали некоторые вычисления. Конечно, мы не можем точно знать, на что будет похожа жизнь в подобном месте, однако нам хотелось рассмотреть, в рамках известных законов физики и химии, может ли мир такого типа в принципе быть обитаемым.

Один из способов сохранить жизнь в описанных условиях — произвести потомство, прежде чем изжариться, и надеяться, что конвекция вынесет некоторых твоих отпрысков в более высокие и холодные слои атмосферы. Такие организмы могут быть очень маленькими. Мы назвали их синкерами (от англ. sinker — грузило. — Пер.). Однако можно также стать и флоатером (от англ. float — плавать. — Пер.) — огромным водородным баллоном, который откачивает наружу гелий и другие более тяжелые газы, оставляя внутри себя только легчайший газ — водород; другой вариант — баллон с горячим воздухом, сохраняющий плавучесть за счет поддержания внутри себя высокой температуры, на что тратится энергия, получаемая с пищей. Как и в случае с привычными нам земными воздушными шарами, чем глубже погружается флоатер, тем больше становится подъемная сила, возвращающая его в верхние, более прохладные и безопасные области атмосферы. Флоатер может питаться образующимися в атмосфере органическими молекуламиили вырабатывать их самостоятельно, используя солнечный свет и воздух, подобно тому как это делают растения на Земле. Надо заметить, что чем больше будут размеры флоатера, тем жизнеспособнее он окажется. Мы с Солпитером представляли себе флоатеров поперечником в несколько километров — величиной с целый город, намного крупнее самых больших из когда-либо существовавших китов.

Флоатеры могут передвигаться в атмосфере, испуская струи воздуха, на манер реактивного самолета или ракеты. Мы воображали их скученными в огромные ленивые стада, которые простираются, насколько хватает глаз, с характерной защитной окраской, свидетельствующей, что они тоже сталкиваются с проблемами. Потому что в рассматриваемой среде существует по меньшей мере еще одна экологическая ниша — охота. Хантеры (от англ. hunter — охотник. — Пер.) — существа быстрые и подвижные. Они охотятся на флоатеров не только ради их органики, но и ради запасаемого ими чистого водорода. Пустотелые синкеры вполне могли эволюционировать в первых флоатеров, а самодвижущиеся флоатеры — в первых хантеров. Хантеров не может быть слишком много, поскольку в противном случае они поглотили бы всех флоатеров и погибли бы сами.

Физика и химия допускают существование таких форм жизни. Искусство наделяет их неким очарованием[23]. Природа, конечно, не обязана следовать нашим умозрениям. Но если в Галактике существуют миллиарды обитаемых миров, то, возможно, среди них найдется несколько населенных синкерами, флоатерами и хантерами, которых мы выдумали, оставаясь в рамках законов физики и химии.

Биология больше похожа на историю, чем на физику. Чтобы понять настоящее, нужно знать прошлое. И знать во всех подробностях. Нет еще такой биологической теории, которая позволяла бы делать предсказания, так же как нет ее и в исторической науке. Причина здесь общая: обе дисциплины пока слишком сложны для нас. Но разобравшись в других примерах, мы способны лучше узнать самих себя. Изучение даже одного образчика внеземной жизни, сколь бы скромным он ни был, избавит биологию от провинциальности. Прежде всего, биологи узнают, какие иные формы жизни возможны. Говоря о важности поиска внеземной жизни, мы не обещаем, что найти ее будет просто, — только гарантируем, что поиски того стоят.

Пока мы слышали голос жизни только в одном маленьком мире. Но мы наконец начали прислушиваться к другим голосам космической фуги.

Живи мы на планете, где никогда ничего не изменяется, нам было бы нечем заняться. Нечего было бы воображать. Не возникло бы импульса для зарождения науки. А если бы мы обретались в непредсказуемой реальности, где все меняется случайным или очень сложным образом, то не смогли бы адекватно судить о вещах. И опять-таки наука была бы невозможна. Однако мы живем в промежуточном мире, где вещи изменяются, но в соответствии с определенными схемами, правилами или, как мы их называем, законами природы. Если я подброшу палку вверх, она всегда упадет вниз. Если солнце садится на западе, то на следующее утро оно всегда вновь восходит на востоке. Все это позволяет нам составить представление о вещах. Мы можем создать науку и с ее помощью улучшить нашу жизнь.

Человеческие существа весьма успешно постигают мир. Так было всегда. Мы преуспели в охоте и добывании огня только потому, что нам удавалось что-то понять. Было время до телевидения, до кинематографа, до радио, до книг. Большая часть существования рода человеческого приходится на то время. Поверх тлеющих углей походного костра безлунными ночами мы наблюдали звезды.

Ночное небо приковывает внимание. На нем проступают узоры. Без особого труда вы можете угадать в них изображения. На северном небе, к примеру, есть фигура, или созвездие, в котором просматривается что-то медвежье. В некоторых культурах оно получило название Большой Медведицы. А кто-то увидел совершенно иные образы. Конечно, в действительности всех этих изображений на ночном небе нет; мы сами помещаем их туда. Мы были охотниками и потому видели охотников и собак, медведей и молодых женщин — все то, что вызывало у нас интерес. Когда в XVII столетии европейские моряки впервые всмотрелись в южное небо, они поместили на него объекты, которые занимали умы в ту эпоху: тукана и павлина, телескоп и микроскоп, компас и корму корабля. Если бы созвездиям давали имена в ХХ веке, я полагаю, на небесах узрели бы велосипеды и холодильники, звезд рок-н-ролла, а возможно, и грибовидное облако — новый набор человеческих надежд и страхов, помещенный среди светил.

Иногда наши предки замечали очень яркую звезду с хвостом, которая в мгновение ока пересекала небо. Они называли это падучей звездой — не слишком удачное наименование: все старые светила после пролета метеора оставались на своих местах. Некоторые периоды года были богаты падающими звездами; в другие их было очень мало. Здесь просматривалась какая-то регулярность.

Подобно Солнцу и Луне, звезды всегда восходят на востоке и заходят на западе, и им требуется целая ночь, чтобы пересечь небо, пройдя у нас над головами. В разное время года видны различные созвездия. Например, в начале осени всегда восходят одни и те же группы светил. Никогда не случалось такого, чтобы на востоке неожиданно обнаружилось какое-то новое созвездие. Среди звезд царят порядок, предсказуемость и постоянство. В известном смысле, в этом есть что-то утешительное.

В зависимости от сезона определенные звезды поднимаются над горизонтом перед самым рассветом и заходят сразу после заката Солнца. Если вести за звездами тщательные наблюдения и записывать результаты на протяжении многих лет, то можно научиться предсказывать наступление времен года. Время года можно также определить, ежедневно отмечая, в какой точке горизонта восходит Солнце. Небо — великий календарь, доступный любому, кто готов и способен его понять, а также располагает средствами для ведения записей.

Наши предки возводили специальные сооружения, чтобы предсказывать смену сезонов. В каньоне Чако (штат Нью-Мексико, США) воздвигнута огромная церемониальная кива — храм под открытым небом, датируемый XI столетием. В самый длинный день года, 21 июня, луч солнца проникает на рассвете в окно и медленно движется по специально сделанной нише. Но это случается только вблизи 21 июня. Я представляю, как гордые люди племени анасази, которые сами себя называли «древними», наряженные в перья, погремушки и бирюзу, собираются 21 июня в храме, чтобы восславить силу Солнца. Они также следили за видимым движением Луны: двадцать восемь верхних ниш в киве могут соответствовать числу дней, необходимых Луне, чтобы вернуться на прежнее место среди созвездий. Этот народ уделял много внимания Солнцу, Луне и звездам. Сооружения, в основу которых положены сходные принципы, найдены в Ангкор-Вате (Камбоджа), Стоунхендже (Англия), Абу-Симбеле (Египет), Чичен-Ице (Мексика) и на Великих равнинах Северной Америки.

Быть может, некоторые из подобных построек ошибочно посчитали древними обсерваториями — по чистой случайности окно расположено так, что 21 июня свет из него падает в нишу. Но существуют и другие приспособления, совершенно иного устройства. На юго-западе США обнаружена конструкция из трех вертикальных каменных плит, перемещенных из естественного положения примерно тысячу лет назад. На скальной породе высечена спираль, отдаленно напоминающая галактику. 21 июня, в первый день астрономического лета, сияющий клинок солнечных лучей, проникнув через просвет между плитами, рассекает спираль точно пополам, а 21 декабря, в первый день астрономической зимы, два солнечных клинка ложатся точно по бокам спирали — это уникальный пример использования полуденного солнца для чтения небесного календаря.

Почему люди по всему миру тратят столько сил на изучение астрономии? Мы охотились на газелей, антилоп и буйволов, чьи миграции определялись сменой сезонов. Фрукты и орехи поспевали в определенную пору. С появлением сельского хозяйства нам понадобилось ухаживать за растениями и собирать урожай, сообразуясь с временами года. Ежегодные встречи кочующих племен назначались на заранее определенное время. Способность читать небесный календарь была буквально вопросом жизни и смерти. Появление лунного серпа вслед за новолунием, возврат Солнца после полного затмения, утренний его восход после тревожного ночного отсутствия отмечались людьми во всем мире, эти явления убеждали наших предков в возможности пережить смерть. Так небеса постепенно стали символом бессмертия.

Гудит ветер в каньонах американского Юго-Запада, но никто, кроме нас, не услышит в нем напоминания о 40 000 поколений мыслящих мужчин и женщин, которые жили до нас, о ком мы ничего не знаем, но кто заложил основы нашей цивилизации.

Веками люди перенимали опыт предков. Чем точнее знаешь положения и ход Солнца, Луны и звезд, тем надежнее можешь предсказать, когда охотиться, когда сеять и жать, а когда собираться племенам. С увеличением точности измерений потребовалось вести записи, тем самым астрономия способствовала развитию наблюдений, математики и письменности. Но затем, намного позднее, стали появляться другие, довольно странные идеи, произошло вторжение мистики и суеверия в область преимущественно эмпирической науки. Солнце и звезды управляли сменой времен года, от них зависели пища и тепло. Луна контролировала приливы, жизненный цикл многих животных и, похоже, женский менструальный[24] цикл, чрезвычайно важный для продолжения рода. Существовали и другие небесные тела — странствующие или блуждающие звезды, называемые планетами. Наши кочевые предки должны были ощущать свое сродство с ними. Не считая Солнца и Луны можно было увидеть только пять планет. Они перемещались на фоне более далеких звезд. И если вы следили за их видимыми движениями на протяжении многих месяцев, то могли заметить, как они переходят из одного созвездия в другое, а иногда даже описывают на небе своего рода мертвые петли. Все небесные явления оказывали то или иное воздействие на человеческую жизнь. Каково же должно быть влияние планет? В наши дни на Западе[25] купить астрологический журнал можно в любом киоске. Гораздо труднее найти издание по астрономии. Практически в каждой американской газете есть ежедневная астрологическая колонка, но вряд ли найдется такая, которая хотя бы один столбец в неделю посвящает астрономии. В Соединенных Штатах астрологов в десять раз больше, чем астрономов. Встречаясь на вечеринках с людьми, которые не знают, что перед ними ученый, я часто слышу: «Вы случайно не Близнецы?» (один к двенадцати, что попадешь в точку) или «Какой ваш знак?». Гораздо реже меня спрашивают: «Вы слышали, что золото образовалось при взрыве сверхновой?» или «Когда Конгресс одобрит проект марсохода?».

Астрология утверждает, что созвездия, в которых находились планеты в момент вашего рождения, накладывают неизгладимый отпечаток на все ваше будущее. Идея о том, что движения планет правят судьбой королей, династий и империй, зародилась несколько тысяч лет назад. Астрологи изучали ход небесных тел и задавались вопросом, что произошло, когда в прошлый раз, например, Венера была в созвездии Козерога; возможно, что-то подобное случится снова. Это было хитрое и весьма рискованное занятие. Дошло до того, что астрологов держали исключительно на государственной службе. Во многих странах толкование небесных предзнаменований считалось тяжким преступлением для всех, кроме придворных астрологов: чтобы свергнуть режим, порой достаточно было предсказать его падение. В Китае за неточное предсказание придворных астрологов казнили. Их собратья по ремеслу подправляли записи, чтобы пророчества согласовывались с ходом событий. Астрология развилась в странное сочетание наблюдений, математики и кропотливого ведения записей с легковесным мышлением и ханжеским обманом.

Но если планеты могут определять судьбы наций, разве могут они не влиять на то, что случится со мной завтра? Основные представления индивидуальной астрологии сложились в эллинистическом Египте и распространились в греко-римском мире около 2000 лет назад. Сегодня мы можем ощутить всю древность астрологии через слова, такие как disaster (бедствие), что в переводе с греческого означает «плохая звезда», или influenza (грипп), которое в итальянском языке буквально означает «влияние» (звезд). Еврейское mazeltov (удача) имеет вавилонские корни и переводится как «хорошее созвездие»; слово shlamazel, которым говорящие на языке идиш называют фатально невезучего субъекта, тоже восходит к вавилонскому астрономическому лексикону. Согласно Плинию, римляне воспринимали слово side-ratio как «месть планеты»[26]. В планетах принято было усматривать непосредственную причину смерти людей. Или хотя бы слово consider (англ. «рассматривать»): оно означает «согласно с планетами», что, очевидно, предполагает серьезное обдумывание. Джон Граунт собрал статистику смертности в лондонском Сити в 1632 году. На фоне ужасных потерь от младенческих и детских болезней, а также экзотических хворей вроде «стеснения в легких» (rising of the light — возможно, абсцесс или опухоль легких. — Ред.) и «королевской пагубы» (King's evil — золотуха. — Ред.) мы обнаруживаем, что из 9535 умерших 13 пали жертвами планет — больше, чем скончалось от рака. Интересно, каковы были симптомы? Индивидуальная астрология существует и в наши дни: рассмотрим астрологические колонки, опубликованные в одном и том же городе в один и тот же день двумя газетами. Возьмем, к примеру, нью-йоркские «Пост» и «Дейли ньюс» за 21 сентября 1979 года. Допустим, ваш знак — Весы, то есть вы родились между 23 сентября и 22 октября. Астролог в «Пост» пишет: «Компромисс позволит вам ослабить напряжение»; разумно, быть может, но несколько туманно. В тот же день астролог «Дейли ньюс» призывает вас «потребовать от себя большего» — рекомендация иного рода, но столь же неопределенная. Эти «предсказания» и не предсказания вовсе; скорее, отрывочные советы — говорят, что следует делать, а не что должно случиться. Они намеренно сформулированы столь общо, что могут быть отнесены к кому угодно, и в то же время они демонстрируют полную взаимную несовместимость. Почему же их публикуют безо всяких оговорок, как спортивные результаты или биржевые сводки?

Астрологию можно проверить на судьбах близнецов. Известно немало случаев, когда один из близнецов погибал в детстве, например упав с лошади или от удара молнии, тогда как другой благополучно доживал до старости. Оба родились в одном месте с разницей в несколько минут. Планеты при их рождении занимали одинаковое положение. Если допустить, что астрология верна, как же вышло, что близнецов постигла столь разная судьба? Случается, что даже между собой астрологи не могут договориться, какой смысл заключен в том или ином гороскопе. Тщательные проверки показывают, что они не способны предсказать характер и будущее людей, о которых не знают ничего, кроме времени и места рождения[27].

Есть нечто любопытное в государственных флагах Земли. На флаге Соединенных Штатов изображено пятьдесят звезд, на флагах СССР и Израиля — по одной, на флаге Бирмы — четырнадцать, Гренады и Венесуэлы — по семь, Китая — пять, Ирака — три, Сан-Томе и Принсипи — по две. Флаги Японии, Уругвая, Малави, Бангладеш и Тайваня украшает изображение Солнца; флаг Бразилии — рисунок небесной сферы. Австралия, Западное Самоа, Новая Зеландия и Папуа-Новая Гвинея поместили на флаг созвездие Южного Креста; Бутан — драконову жемчужину, символ Земли; Камбоджа — астрономическую обсерваторию Ангкор-Ват; Индия, Южная Корея и Монгольская Народная Республика — космологические символы. Многие социалистические государства изображают на флагах звезды[28], многие исламские — лунный серп. Почти на половине национальных флагов красуются астрономические символы. Это всемирный, транскультурный, надрелигиозный феномен. Он также не ограничивается рамками нашего времени: созвездия запечатлены и на шумерских цилиндрических печатях третьего тысячелетия до нашей эры, и на даосском знамени дореволюционного Китая. Без сомнения, народы стремятся неким образом приобщиться к мощи и незыблемости неба. Мы ищем связей с Космосом. Мы хотим быть сопричастны его грандиозным масштабам. И оказывается, что мы действительно с ним связаны — не персонально, не тем примитивным образом, о котором говорят астрологи, а на самом глубинном уровне, затрагивающем происхождение материи и обитаемость Земли, эволюцию и судьбу человеческого рода — темы, к которым мы еще вернемся.

Современная популярная астрология берет свое начало с Клавдия Птолемея, которого мы называем просто Птолемеем, хотя он и не состоял в родстве с одноименной царской династией. Он работал в Александрийской библиотеке во II столетии. Все эти загадочные разговоры о планетах, восходящих в том или ином солнечном и лунном «доме», об «эре Водолея» начались именно с Птолемея, который кодифицировал вавилонскую астрологическую традицию. Вот типичный гороскоп времен Птолемея, записанный на папирусе, на греческом языке, для девочки, родившейся в 150 году: «На рождение Филои. Десятый год правления императора Антонина[29], ночь с 15 на 16 месяца Фаменос[30], первый час ночи. Солнце в Рыбах, Юпитер и Меркурий в Овне, Сатурн в Раке, Марс во Льве, Венера и Луна в Водолее, под знаком Козерога». Даже способы исчисления лет и месяцев больше изменились за прошедшие века, чем тонкости астрологической лексики. Характерная выдержка из астрологического трактата Птолемея «Тетрабиблос» гласит: «Сатурн, если он на востоке, делает подвластных ему темнокожими, крепкими, черноволосыми, курчавыми, наделяет их волосатой грудью, глазами среднего размера, средним ростом и темпераментом, который определяется избытком влажного и холодного»[31]. Птолемей считал, что не только образ действий, но также рост, комплекция, национальный характер и даже врожденные физические недостатки определяются звездами. В этой части современная астрология, похоже, занимает более осторожную позицию.

Однако нынешние астрологи забыли о явлении прецессии, о котором знал Птолемей. Игнорируется ими и атмосферная рефракция, о которой он писал. Они практически не уделяют внимания всем тем спутникам и планетам, астероидам и кометам, квазарам и пульсарам, взрывающимся галактикам, симбиотическим звездам, катаклизмическим переменным и рентгеновским источникам, которые были открыты со времен Птолемея[32]. Астрономия — это наука, исследующая Вселенную такой как она есть. Астрология — псевдонаука, которая в отсутствие убедительных доказательств декларирует, что планеты влияют на нашу повседневную жизнь. Во времена Птолемея различие между астрономией и астрологией не было четко выражено. Теперь оно очевидно.

Как астроном Птолемей давал имена звездам[33] и оценивал их яркость, привел убедительные аргументы в пользу сферической формы Земли, выработал правила предсказания затмений и, что, пожалуй, важнее всего, попытался объяснить, почему движения планет на фоне далеких созвездий выглядят так странно. Чтобы понять ход планет и расшифровать небесные послания, он разработал модель, обладавшую предсказательной силой. Исследование неба приводило Птолемея в экстаз. «Как и все смертные, — писал он, — я знаю, что рожден на день. Но когда я в мыслях своих следую за стройными рядами бесчисленных звезд в их круговом движении, мои ноги уже не касаются Земли…»

Птолемей считал, что Земля является центром Вселенной, что Солнце, Луна, планеты и звезды движутся вокруг Земли. Это наиболее естественная картина мира. Земля кажется нам устойчивой, твердой и неподвижной, в то время как небесные тела, по нашим наблюдениям, ежедневно восходят и заходят. Все культуры проходили через геоцентрическую гипотезу. Как писал Иоганн Кеплер, «совершенно невозможно, чтобы разум, заранее не обученный, вообразил, будто Земля есть нечто иное, нежели род огромного строения, увенчанного куполом неба; оно неподвижно, а внутри него Солнце, такое маленькое, перемещается из одной области в другую, подобно тому как птицы странствуют по воздуху». Но как же объяснить видимые движения планет (к примеру, Марса), которые были известны за тысячи лет до Птолемея? (Одним из эпитетов, которыми наградили Марс древние египтяне, было sekded-ef em khetkhet, что означало «тот, который двигается назад». Это ясное указание на попятное движение, когда планета делает на небе мертвую петлю.)

Птолемееву модель движения планет можно представить при помощи небольшой машины, вроде той, что действительно существовала в его времена[34]. Задача состояла в том, чтобы найти такие «истинные», наблюдаемые как бы сверху, «извне», движения планет, которые бы с высокой точностью воспроизводили видимые пути планет, прослеживаемые снизу, «изнутри».

Считалось, что планеты движутся вокруг Земли, будучи прикреплены к идеальным прозрачным сферам. Однако прикреплены не напрямую, а через небольшие вращающиеся колеса с центрами на сферах. Сфера поворачивается, маленькое колесо вращается, и мы на Земле видим, как Марс совершает свои петлеобразные движения. Эта модель позволяла предсказывать движения планет с достоверностью, вполне достаточной при той точности измерений, которая была достижима во времена Птолемея и даже много столетий спустя.

Оттого что в Средние века Птолемеевы эфирные сферы почитались хрустальными, мы до сих пор толкуем о музыке сфер и седьмом небе (по одному «небу», или сфере, отводилось Луне, Меркурию, Венере, Солнцу, Марсу, Юпитеру и Сатурну, еще одно предназначалось для звезд). Когда Земля — центр Вселенной, когда мироздание вращается вокруг земных событий, а небеса устроены по совершенно неземным принципам, немного находится резонов для ведения астрономических наблюдений. Поддержанная церковью еще в раннем Средневековье, модель Птолемея задержала развитие астрономии на целое тысячелетие. Только в 1543 году польский каноник Николай Коперник опубликовал совершенно иную гипотезу, объяснявшую видимые движения планет. Наиболее смелым в ней было предположение о том, что Солнце, а не Земля находится в центре мироздания. Земля была низведена до положения рядовой планеты, третьей по счету от Солнца, движущейся вокруг него по идеальной круговой орбите. (Птолемей упоминает о такой гелиоцентрической модели, но тут же отвергает ее; с точки зрения Аристотелевой физики подразумеваемое этой моделью бешеное вращение Земли противоречит наблюдениям.)

Новая теория объясняла видимые движения планет, по крайней мере не хуже Птолемеевых сфер[35]. Однако она раздражала очень многих. В 1616 году католическая церковь внесла работу Коперника в список книг, запрещенных «вплоть до исправления» местным церковным цензором, где она значилась до 1835 года[36]. Мартин Лютер так отзывался о Копернике, «выскочке-астрологе»: «Этот глупец хочет перевернуть всю астрономическую науку. Однако Священное Писание говорит нам, что Иисус приказал остановиться Солнцу, а не Земле». Даже некоторые сторонники Коперника говорили, что он на самом деле не верит в гелиоцентрическую Вселенную, а просто предлагает гипотезу, удобную для расчета движения планет.

Эпохальное противостояние двух представлений о Космосе — геоцентрического и гелиоцентрического — достигло кульминации в XVI–XVII столетиях и воплотилось в личности человека, который, подобно Птолемею, был одновременно и астрологом, и астрономом. Он жил во времена, когда человеческий дух пребывал в путах, а разум — в оковах; когда тысячелетней давности суждения отцов церкви по научным вопросам ставились превыше новейших открытий, сделанных с использованием недоступных в древности методов; когда отклонения от догм, католических или протестантских, даже в темных теологических вопросах, карались унижением, поборами, высылкой, пытками и смертью. Небеса были населены ангелами и демонами, и десница Господня приводила в движение хрустальные планетные сферы. Наука еще не несла в себе идеи, что в основе природных явлений лежат законы физики. Но смелости этого боровшегося в одиночку человека суждено было затеплить первую искру современной научной революции. Иоганн Кеплер родился в Германии в 1571 году и еще ребенком был отправлен в протестантскую семинарию провинциального города Маульбронн учиться на священнника. Это был своего рода лагерь для новобранцев, где молодые умы учились обращать теологическое оружие против крепости римского католицизма. Кеплер, упрямый, умный и яростно независимый, провел дваодиноких года в унылом Маульбронне, становясь отрешенным и замкнутым, сосредоточенным на своей воображаемой ничтожности в глазах Бога. Он каялся в тысячах грехов, хотя и был не хуже других, и боялся, что никогда не сможет обрести спасения.

Но Бог стал для него чем-то большим, нежели небесным гневом, требующим умиротворения. Бог Кеплера был творящей силой Космоса. Любопытство мальчика победило страх. Он захотел изучать всемирную эсхатологию, осмелился размышлять о Промысле Божьем. Эти опасные раздумья, поначалу несущественные, стали впоследствии смыслом всей его жизни. Дерзкие устремления ребенка-семинариста способствовали вызволению Европы из узилища средневекового мышления.

Более тысячи лет классические античные науки принуждались к безмолвию, однако на исходе Средневековья слабое эхо их голосов, подхваченное арабскими учеными, стало проникать в европейские курсы обучения. В Маульбронне Кеплер слышал эти отзвуки, изучая теологию, греческий и латинский языки, музыку и математику. В геометрии Евклида ему виделся проблеск совершенства и космической красоты. Позднее он писал: «Геометрия существовала прежде Творения. Она так же вечна, как Божественный промысл… Геометрия дала Богу модель для Творения… Геометрия — это сам Бог».

Ни поглощенность математикой, ни отшельнический образ жизни не уберегли Кеплера от влияния несовершенств окружающего мира, наложивших отпечаток на его характер. В то время суеверия служили панацеей для людей, бессильных противостоять напастям: голоду, мору, братоубийственным религиозным войнам. Для многих единственной незыблемой вещью оставались звезды, и древние астрологические измышления процветали и при королевских дворах, и в тавернах преследуемой страхами Европы. Кеплер, чье отношение к астрологии оставалось неоднозначным на протяжении всей его жизни, стремился понять, существуют ли потаенные схемы, лежащие в основе хаоса повседневной жизни. Если мир был создан Богом, разве не следует как можно тщательнее изучать его? Разве не является все созданное выражением гармонии Божьего Промысла? Книга Природы больше тысячи лет ожидала своего читателя.

В 1589 году Кеплер покинул Маульбронн, чтобы учиться богословию в знаменитом университете Тюбингена, и это стало для него освобождением. Гений его, противопоставивший себя большинству важнейших интеллектуальных течений того времени, был немедленно замечен учителями, один из которых приобщил молодого человека к опасным тайнам гипотезы Коперника. Гелиоцентрический мир оказался созвучен религиозному чувству Кеплера и был принят им с энтузиазмом. Солнце воплощало собой Бога, вокруг которого вращается все остальное. Еще до посвящения в духовный сан Кеплеру предложили весьма привлекательную мирскую должность, которую он, возможно в силу безразличия к церковной карьере, счел для себя подходящей. Он отправился в австрийский город Грац преподавать математику школьникам, а немного погодя стал готовить астрономический и метеорологический календари и составлять гороскопы. «Для каждой твари Бог предусмотрел средства к пропитанию, — писал Кеплер. — Для астронома он приуготовил астрологию».

Кеплер был блестящим мыслителем и ясно излагал свои мысли на бумаге, но оказался сущим бедствием в роли школьного учителя. Он мямлил. Он отвлекался. То, что он говорил, временами было совершенно недоступно для понимания. В первый год в Граце он смог собрать лишь горстку учеников; на следующий год к нему не пришел никто. Несмолкаемый внутренний хор ассоциаций и рассуждений постоянно отвлекал его от темы, соперничая за его внимание. В один прекрасный летний день, основательно увязнув в дебрях нескончаемой лекции, он вдруг сподобился откровения, которому предстояло радикально изменить все будущее астрономии. Возможно, он остановился на полуслове. Его невнимательные ученики, с нетерпением ждавшие окончания дня, прозевали, я думаю, этот исторический момент.

Во времена Кеплера были известны только шесть планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер и Сатурн. Кеплер задался вопросом: почему только шесть? Почему не двенадцать или не сто? Почему расстояния между их орбитами именно таковы, как их определил Коперник? Никто до него не ставил таких вопросов. Еще во времена Пифагора было известно пять правильных, Платоновых тел — многогранников, чьи грани представляют собой правильные многоугольники. Мысль Кеплера состояла в том, что эти два числа связаны друг с другом, что причина существования всего шести планет заключается в наличии лишь пяти правильных тел и что эти тела, будучи вписаны или вложены друг в друга, дадут нам расстояния планет от Солнца. Кеплер считал, что в этих совершенных формах он обнаружил невидимые структуры, поддерживающие сферы шести планет. Он назвал свое откровение «Космографической тайной»[37]. Связь между Платоновыми телами и расположением планет могла иметь только одно объяснение: это десница Бога-Геометра.

Кеплера поразило, что именно он — погрязший, как ему мнилось, в грехах — избран свыше, чтобы сделать великое открытие. Он обратился к герцогу Вюртембергскому с прошением выделить средства на исследования, предложив проверить конструкцию из вложенных многогранников путем построения трехмерной модели, которая позволит другим уловить красоту священной геометрии. Его модель, добавлял Кеплер, может быть сделана из серебра и драгоценных камней и помимо всего прочего послужит герцогу кубком. Предложение отклонили, сопроводив отказ любезным советом, изготовить сначала менее дорогой макет из бумаги, что Кеплер и попытался сделать: «То удовольствие, которое я получил от этого открытия, невозможно выразить словами… Меня не пугала ни сложность вычислений, ни что-либо другое. Дни и ночи я проводил в математических трудах, чтобы убедиться, придет ли моя гипотеза в согласие с орбитами Коперника, или моя радость растворится в воздухе». Но как ни старался Кеплер, установить соответствие между многогранниками и орбитами не удавалось. Красота и грандиозность теории тем не менее склоняли его к выводу, что в наблюдения вкрались ошибки — заключение, не новое в истории науки: многие теоретики приходили к нему, когда их концепции не согласовывались с наблюдениями. В то время во всем мире только один человек имел доступ к более точным наблюдениям видимых положений планет — находившийся в добровольном изгнании датский дворянин, который принял пост императорского математика при дворе Рудольфа II, императора Священной Римской империи. Звали дворянина Тихо Браге. Случилось так, что он, по предложению Рудольфа, пригласил Кеплера, чья слава математика росла, присоединиться к нему в его трудах в Праге.

Провинциальный учитель, человек незнатного рода, не известный никому, кроме нескольких математиков, Кеплер колебался, принять ли это приглашение. Но всё решили за него. В 1598 году его затронуло одно из первых потрясений надвигающейся Тридцатилетней войны. Местный католический эрцгерцог, твердо стоявший на догматах веры, поклялся, что «скорее опустошит страну, чем станет править еретиками»[38]. Протестанты были отлучены от экономической и политической власти; школу, где преподавал Кеплер, закрыли; молитвы, книги и песни, считавшиеся еретическими, оказались под запретом. В довершение всего горожан подвергали допросам на предмет религиозных убеждений. Отказавшиеся принять римскую католическую веру в наказание лишались десятой части доходов и должны были под страхом смерти навсегда покинуть Грац. Кеплер предпочел ссылку: «Лицемерию я не обучен. Я серьезен в вопросах веры. Я не играю с этим».

Оставив Грац, Кеплер, его жена и падчерица пустились в нелегкий путь до Праги. Кеплер не был счастлив в браке. Его жену, которая не вылезала из хворей и лишилась двух маленьких детей, описывали как «тупую, угрюмую, замкнутую, унылую» особу. Она понятия не имела, над чем работает ее муж, и, будучи взращена в среде мелкопоместного дворянства, презирала малодоходное занятие супруга. Он, в свою очередь, то увещевал, то игнорировал ее, «поскольку мои исследования иногда делали меня неосторожным; но я затвердил свой урок, я научился сохранять с ней спокойствие. Когда я вижу, что она приняла мои слова близко к сердцу, я скорее дам откусить себе палец, чем нанесу ей новое оскорбление». При всем том Кеплер был полностью поглощен работой.

Имение Тихо Браге представлялось ему убежищем от всех зол того времени, местом, где его «Космографическая тайна» будет принята благожелательно. Он мечтал стать сподвижником великого ученого, который еще до изобретения телескопа тридцать пять лет посвятил тщательно упорядоченным и точным измерениям часового механизма Вселенной. Ожиданиям Кеплера не суждено было сбыться. Сам Тихо Браге оказался фигурой экстравагантной. Его украшал золотой нос — свой собственный он потерял в студенческой дуэли за право называться лучшим математиком. Вокруг него всегда отиралась свора горластых приспешников, подхалимов, бедных родственников и прочих прилипал. Их бесконечные пирушки, наветы и козни, их жестокие насмешки над набожным и старательным провинциальным недотепой угнетали и печалили Кеплера: «Тихо… невероятно богат, но не знает, как пользоваться своим богатством. Каждый из его инструментов стоит больше того, чем владею я вместе со всей моей семьей».

Кеплеру не терпелось увидеть астрономические данные Тихо Браге, но тот лишь время от времени подбрасывал ему кое-какие черновики: «Тихо не дает мне возможности воспользоваться его результатами. Только иногда на пиру или между делом он вдруг мимоходом упоминает, что сегодня одна планета прошла апогей, завтра другая — в узле… Тихо выполняет лучшие наблюдения… У него есть сотрудники. У него нет только архитектора, который смог бы привести в порядок его результаты». Тихо Браге был величайшим наблюдателем своей эпохи, а Кеплер — величайшим теоретиком. Каждый знал, что в одиночку не сможет достичь синтеза и построить точную и последовательную систему мира, которая, как оба чувствовали, была уже на подходе. Но Тихо не собирался преподносить труд всей жизни в подарок возможному молодому сопернику. Совместное авторство было по ряду причин неприемлемо. Рождение современной науки — плода теории и эксперимента — было поставлено под угрозу взаимным недоверием. Все восемнадцать месяцев, что осталось прожить Тихо, эти двое то ссорились, то мирились. На обеде у барона Розенберга Тихо, выпив много вина, «поставил вежливость выше здоровья» и, сопротивляясь естественным позывам, не стал, даже ненадолго, выходить из-за стола раньше хозяина. Последовавшее воспаление мочевого пузыря привело к осложнениям, когда Тихо решительно отказался ограничить себя в еде и питье. На смертном одре он завещал все свои наблюдения Кеплеру, а «в последнюю ночь, находясь в бреду, он раз за разом повторял, как будто сочиняя стихи: „Пусть мне не кажется, что жизнь прожита напрасно… Пусть мне не кажется, что жизнь прожита напрасно"».

После смерти Тихо Браге Кеплер, ставший придворным математиком, сумел вытребовать дневники наблюдений у вздорной семьи покойного. Его догадка о том, что орбиты планет описываются пятью Платоновыми телами, не подтверждалась данными Тихо точно так же, как и данными Коперника. Окончательно «Космографическая тайна» оказалась опровергнута значительно позже, когда были открыты планеты Уран, Нептун и Плутон — ведь не существует других Платоновых тел[39], которые могли бы задать их расстояния от Солнца. Кроме того, вложенные Платоновы тела не позволяли объяснить существование Луны, равно как и открытых Галилеем четырех больших спутников Юпитера. Но Кеплер не впал в уныние, наоборот, он хотел, чтобы у планет были найдены новые спутники, и задумывался над тем, сколько спутников должна иметь каждая планета. Он писал Галилею:

Марс действительно имеет два маленьких спутника, и крупное геологическое образование на большем из них в честь этой догадки называется теперь хребтом Кеплера. Однако в отношении Сатурна и Меркурия с Венерой Кеплер оказался не прав, а Юпитер, как выяснилось, имеет гораздо больше спутников, чем открыл Галилей[40]. На самом деле мы по-прежнему так и не знаем, почему существует именно девять планет, не больше и не меньше, и почему их расстояния от Солнца именно таковы, каковы они есть (см. гл. VIII).

Наблюдения Тихо Браге за видимым движением Марса и других планет на фоне созвездий охватывали многолетний период. Эти данные, собранные за несколько десятилетий, предшествовавших изобретению телескопа, были точнее всего полученного ранее. Кеплер, стараясь разобраться в них, работал с неистовой самоотдачей. Как реальные движения Земли и Марса вокруг Солнца объясняют точные измерения видимых положений Марса на небе, включая петли попятных движений на фоне звезд? Тихо указал Кеплеру обратить особое внимание на Марс, поскольку видимые движения этой планеты выглядели наиболее странными и менее всего согласовались с круговыми орбитами. (Обращаясь к читателю, которому могли наскучить его громоздкие вычисления, он писал: «Если эта скучная процедура истощила ваше терпение, будьте снисходительны к тому, кто проделал ее не менее семидесяти раз».)

Пифагор в VI веке до нашей эры, Платон, Птолемей и все христианские астрономы до Кеплера предполагали, что планеты движутся по круговым путям. Окружность считалась «совершенной» геометрической фигурой, и планеты, пребывающие в небесных высях, вдали от земной скверны, также мыслились «совершенными» в мистическом смысле. В равномерном круговом движении планет были уверены Галилей, Тихо Браге и Коперник, причем последний утверждал, что альтернатива должна заставить «разум содрогнуться», поскольку «было бы недостойно помыслить такое о сотворении мира, которое вершилось наилучшим из возможных образом». Поэтому первоначально Кеплер пытался истолковать наблюдения, представляя Землю и Марс движущимися по круговым орбитам вокруг Солнца.

После трех лет вычислений он был уверен, что нашел правильные характеристики круговой орбиты Марса, которые совпадали с десятью наблюдениями Тихо с точностью до двух минут дуги. Напомним, что 60 минут дуги составляют один градус, а 90 градусов — прямой угол, например угол от горизонта до зенита. Так что пара минут дуги — очень небольшая величина для измерений, особенно без телескопа. Это примерно одна пятнадцатая углового размера полной Луны, видимой с Земли. Однако переполнявшая Кеплера радость вскоре сменилась унынием — два следующих наблюдения Тихо оказались несовместимы с орбитами Кеплера, и отличие достигало восьми минут дуги:

Расхождение между круговой и истинной орбитами могло быть выявлено только точными измерениями и смелым признанием фактов: «Гармоничные пропорции украшают Вселенную, но гармонии должны находиться в соответствии с опытом». Кеплер был потрясен необходимостью отбросить круговые орбиты и поставить под вопрос свою веру в Божественного Геометра. Очистив авгиевы конюшни астрономии от окружностей и спиралей, он остался, по собственным словам, с «одной телегой навоза» — со сплюснутой окружностью, чем-то вроде овала.

В конце концов Кеплер осознал, что его восторг перед окружностями был заблуждением. Согласно Копернику, Земля являлась планетой, и Кеплер понимал со всей очевидностью, что она, разоряемая войнами, моровыми поветриями, голодом и прочими напастями, весьма далека от совершенства. Кеплер одним из первых со времен античности предположил, что планеты суть материальные объекты, сложенные из того же несовершенного вещества, что и Земля. А если планеты «несовершенны», почему их орбитам не быть такими же? Он попробовал обсчитать различные овалообразные кривые, но допустил при этом некоторые арифметические ошибки (что заставило его поначалу отбросить правильный ответ). Спустя несколько месяцев он от отчаяния вновь попробовал формулу для эллипса, впервые выведенную в Александрии Аполлонием Пергским. И тут обнаружилось великолепное согласие с наблюдениями Тихо Браге: «Истина природы, которую я отверг и выгнал вон, вернулась, крадучись, через черный ход, переменив обличье, чтобы быть принятой… Каким же глупцом я был!»

Кеплер обнаружил, что Марс движется вокруг Солнца не по окружности, а по эллипсу. Другие планеты обращаются по гораздо менее вытянутым орбитам, и посоветуй Тихо Браге исследовать движение, скажем, Венеры, Кеплер мог бы так никогда и не открыть истинных планетных орбит. У таких орбит Солнце находится не в центре, а смещено в фокус эллипса. Когда планета подходит ближе к Солнцу, ее движение ускоряется. Приудалении от Солнца оно замедляется. Это движение можно описать следующим образом: планеты все время падают на Солнце, но никогда не достигают его. Первый закон движения планет Кеплера очень прост: планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

При равномерном круговом движении одинаковый угол или часть дуги покрывается за одинаковое время. Так, чтобы пройти две трети окружности, требуется вдвое больше времени, чем на прохождение одной трети. Кеплер выяснил, что в случае эллиптических орбит имеет место нечто иное: при движении планеты по орбите прямая, соединяющая ее с Солнцем, заметает небольшие клинообразные области внутри эллипса. Когда планета близка к Солнцу, она за определенный интервал времени проходит довольно большую дугу по орбите, однако площадь, соответствующая этой дуге, не очень велика, поскольку планета находится вблизи Солнца. Когда планета далека от Солнца, она проходит за то же время значительно меньшую дугу, но этой дуге соответствует большая площадь, поскольку Солнце теперь гораздо дальше. Кеплер обнаружил, что эти две площади в точности равны друг другу, независимо от того, насколько эллиптична орбита: длинная узкая область, соответствующая удаленному от Солнца положению планеты, в точности равна по площади более короткой, но широкой области, которую планета заметает, будучи близка к Солнцу. Это был второй закон Кеплера о движении планет: планеты заметают равные площади за равное время.

Первые два закона Кеплера могут показаться несколько абстрактными и далекими от жизни: планеты движутся по эллипсам и заметают равные площади за равное время. Допустим, ну и что?

Когда Земля, двигаясь по орбите вокруг Солнца, обгоняет Марс, он, если смотреть с Земли, движется на фоне далеких звезд в обратном направлении (так называемое попятное движение).

Согласно первому закону Кеплера, планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. По второму закону Кеплера, радиус, проведенный от Солнца к планете, заметает одинаковые площади за равные промежутки времени. Путь от В до Л планета проходит за то же время, что от F до Е и от D до С. При этом площади секторов BSA, FSE и DSC равны, проще себе представить. Мы могли бы отмахнуться от этих законов как от пустых математических умствований, далеких от повседневной жизни. Но этим законам повинуются планеты, равно как и мы сами, приклеенные тяготением к поверхности Земли, несущейся через межпланетное пространства Мы движемся в соответствии с законами природы, которые первым открыл Кеплер. Когда мы отправляем космический аппарат к другим планетам, когда мы наблюдаем двойные звезды, когда мы исследуем движение далеких галактик, то обнаруживается, что во всей Вселенной выполняются законы Кеплера.

Много лет спустя Кеплер вывел свой третий и последний закон движения планет, закон, связывающий движение различных планет, раскрывающий действие часового механизма Солнечной системы. Кеплер изложил его в книге, названной «Гармонии Мира». Очень многие вещи он считал проявлением мировой гармонии: порядок и красоту движения планет, существование математических законов, объясняющих это движение (идея, восходящая к Пифагору), и даже музыкальную гармонию, «гармонию сфер». Орбиты планет, за исключением Меркурия и Марса, так мало отличаются от круговых, что мы не можем изобразить эти отличия даже на предельно точной диаграмме. Земля для нас — движущаяся платформа, с которой мы наблюдаем за движением других планет на фоне картины далеких созвездий. Внутренние планеты движутся по своим орбитам быстро: вот почему Меркурий по праву носит имя посланца богов. Венера, Земля и Марс — каждая следующая планета обращается вокруг Солнца медленнее предыдущей. Внешние планеты, такие как Юпитер и Сатурн, совершают свой путь с величавой неспешностью, как и приличествует царям богов. Третий закон Кеплера, или закон гармонии, утверждает, что квадраты периодов планет (интервалов, за которые совершается полный оборот по орбите) пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца; чем больше расстояние до планеты, тем медленнее она движется, причем в строгом соответствии с математическим законом: Р² = а³, где Р соответствует периоду обращения планеты вокруг Солнца, измеряемому в годах, а величина а — это расстояние планеты от Солнца, измеряемое в астрономических единицах. Одна астрономическая единица — это расстояние от Земли до Солнца. Юпитер, к примеру, находится на расстоянии пяти астрономических единиц от Солнца: а³ = 55–5 = 125. Какое число, умноженное само на себя, дает 125? Похоже, что 11 довольно близко к тому, что нам нужно. И именно 11 лет составляет период обращения Юпитера вокруг Солнца. Аналогичные рассуждения применимы к любой планете, астероиду или комете.

Не довольствуясь добытыми у природы законами движения планет, Кеплер пробовал найти лежащую в их основе более фундаментальную причину, некое влияние Солнца на кинематику миров. Планеты ускоряли свой ход, приближаясь к Солнцу, и замедляли, отходя от него. Каким-то образом отдаленные планеты чувствовали присутствие Солнца. Магнетизм также был воздействием, ощущаемым на расстоянии, и в невероятном предвидении идеи всемирного тяготения Кеплер предположил, что фундаментальная причина подобна магнетизму:

Моя цель — показать, что небесная машина должна быть уподоблена не божественному организму, а скорее часовому устройству… потому как почти все многочисленные движения происходят под влиянием одной, очень простой магнитной силы, подобно тому как в часовом механизме все движения [вызываются] простым грузом.

Магнетизм и гравитация, конечно, не одно и то же, и все-таки дух захватывает, как подумаешь, сколь фундаментальным было нововведение Кеплера: он предположил, что количественные физические законы, применимые на Земле, лежат в основе установлений, правящих небесами. Это было первое немистическое объяснение движений, наблюдаемых в небе; оно сделало Землю частью Космоса. «Астрономия, — сказал он, — это часть физики». Кеплер стоит особняком в истории; последний ученый, который занимался научной астрологией, был и первым астрофизиком.

Не склонный к смиренному умалению своих открытий, Кеплер характеризует их следующим образом:

Эта симфония голосов позволяет человеку менее чем за час сыграть музыку вечности и хотя бы в малой степени почувствовать наслаждение Бога, Верховного Артиста… Я свободно поддаюсь священному неистовству… смерть положит этому конец, и я пишу книгу, чтобы она была прочитана, неважно — сейчас или только потомками. Она может ждать своего читателя хоть сто лет, как сам Господь ожидал 6000 лет своего свидетеля.

В «симфонии голосов», полагал Кеплер, скорости движения каждой планеты соответствуют определенные ноты латинского музыкального звукоряда, который широко использовался в его время: до, ре, ми, фа, соль, ля, си, до. Он утверждал, что нашей планете в гармонии сфер отвечают «фа» и «ми», что Земля всегда воспроизводит эти звуки и что они находятся в прямой связи с латинским словом fames (голод). Он доказывал, и небезуспешно, что больше всего Земля подходит под описание одинокой юдоли скорби. Ровно через восемь дней после того как Кеплер открыл свой третий закон, произошло событие, которое вовлекло Прагу в Тридцатилетнюю войну. Военные потрясения разрушили жизни миллионов людей, и Кеплера в том числе. Он потерял жену и сына в эпидемии, которую принесли с собой солдаты, его царственный покровитель был свергнут, а сам он отлучен от лютеранской церкви за свой бескомпромиссный индивидуализм в вопросах веры. Кеплер вновь стал беженцем. Противоборство, которое и католики, и протестанты провозглашали священной войной, было скорее эксплуатацией религиозного фанатизма теми, кто жаждал земли и власти. В прошлом войны обычно заканчивались, когда воюющие князья исчерпывали свои ресурсы. Но теперь для поддержания действующей армии в ход пошло организованное мародерство. Устрашенное население Европы беспомощно взирало, как плуги и серпы в буквальном смысле перековывают на мечи и копья[41].

Волны слухов и паранойи прокатывались по странам, обрушиваясь на самых беспомощных. Среди множества других жертв оказались одинокие старые женщины, заподозренные в колдовстве: мать Кеплера увезли посреди ночи, запихнув в сундук для белья. В Вейль-дер-Штадте, родном городке Кеплера, в период между 1615 и 1629 годами каждый год около трех женщин подвергали пыткам и казнили как ведьм. А Катарина Кеплер была сварливой старухой. Она ввязывалась в споры, которые раздражали местную знать, и приторговывала сонным зельем, а возможно, и галлюциногенами, вроде тех, что приготовляли в те времена мексиканские курандерос[42]. Несчастный Кеплер полагал, что он сам в какой-то мере способствовал ее аресту.

Дело в том, что он написал одно из первых научно-фантастических произведений, призванных разъяснить и популяризировать науку. Книга называлась «Somnium» («Сон»). В ней описывалось путешествие на Луну, космические странники, которые с лунной поверхности наблюдают восхитительную планету Земля, что медленно вращается в небе над ними. Изменяя перспективу, мы могли представить себе, как обращаются миры. Во времена Кеплера одним из главных аргументов против идеи о вращении Земли было то, что люди этого вращения не чувствуют. В «Somnium» Кеплер попытался изобразить вращение Земли более правдоподобным, эффектным и понятным: «Поскольку большинство не может заблуждаться… я предпочитаю быть на стороне большинства. Поэтому я приложил огромные усилия, чтобы стать понятным как можно большему числу людей». (В другой раз он замечает в письме: «Не обрекайте меня на одну только рутину математических выкладок — оставьте мне время для философских спекуляций, единственного моего наслаждения»[43].)

Изобретение телескопа положило начало тому, что Кеплер называл «лунной географией». В «Somnium» он изображает Луну изобилующей горами и долинами, «пористой, как будто изрытой кавернами и пещерами». Это отклик на открытия Галилея, который незадолго перед тем увидел лунные кратеры в первый астрономический телескоп. Кеплер представлял себе Луну населенной существами, которые хорошо приспособились к суровой окружающей среде. Он изображает медленно вращающуюся Землю, видимую с поверхности Луны, и высказывает догадку, что континенты и океаны нашей планеты порождают ассоциации, подобные тому человеческому лицу, которое мы видим на Луне. Сближение в Гибралтарском проливе берегов Южной Испании и Северной Африки вызывает в его уме образ девы в струящихся одеждах, которая вот-вот поцелует своего возлюбленного, — хотя, на мой взгляд, это больше напоминает соприкасающиеся носы.

Памятуя о длинных лунных днях и ночах, Кеплер писал об «очень резком климате на Луне и разрушительных перепадах от жары к холоду», что совершенно верно. Конечно, он был прав не во всем. Так, он считал, что на Луне существуют полноценная атмосфера и океаны, что планета обитаема. Наиболее курьезно выглядит его гипотеза о происхождении лунных кратеров, которые, по его словам, придают Луне сходство с «мальчишеским лицом, изрытым оспой». Он не погрешил против истины, когда доказывал, что кратеры являются впадинами, а не возвышенностями. В ходе собственных наблюдений он обратил внимание на валы вокруг многих кратеров и на существование в кратерах центральных пиков. Однако он думал, что правильная круговая форма кратеров подразумевает такой уровень порядка, что только присутствие разумной жизни может его объяснить. Он не догадывался, что падение с неба огромных камней должно вызывать взрывы, идеально симметричные по всем направлениям и оставляющие после себя круглые воронки, — именно таково происхождение большинства кратеров на Луне и на других планетах земного типа. Кеплер же вместо этого пришел к выводу о «существовании некой разумной расы, способной создавать на поверхности подобные углубления. Эта раса должна быть достаточно многочисленной, чтобы одна группа использовала вновь созданное углубление, а другая занималась сооружением следующего». Довод о маловероятности столь грандиозных строительных начинаний Кеплер парировал ссылкой на египетские пирамиды и Великую Китайскую стену, которые, как теперь выяснилось, действительно видны с околоземной орбиты. Идея о том, что геометрический порядок обнаруживает скрытый за ним разум, была центральной в жизни Кеплера. Его аргументы относительно лунных кратеров предвосхищают будущую полемику о природе марсианских каналов (см. гл. V). Удивительно, что поиски внеземной жизни были начаты при жизни того самого поколения, которое узнало телескоп, и занимался этим величайший теоретик своего времени. Отдельные места в «Somnium» явно автобиографичны. Главный герой, например, наносит визит Тихо Браге. Его родители торгуют лекарствами. Его мать водит дружбу с духами и демонами, один из которых в конце концов соглашается устроить путешествие на Луну. Нас, нынешних, «Somnium» убеждает, что «во сне человеку должна подчас дозволяться такая свобода воображения, которая совершенно невозможна в мире чувственного восприятия», но у многих современников Кеплера эта мысль не находила отклика. Научная фантастика была внове во времена Тридцатилетней войны, и книгу Кеплера использовали как доказательство в пользу того, что его мать — ведьма.

Забыв о прочих горестях, Кеплер бросается в Вюртемберг, где находит свою семидесятичетырехлетнюю мать закованной в кандалы и заключенной в протестантскую тюрьму, где ей, как Галилею в тюрьме католической, угрожали пытками. Как и положено ученому, он начал с поиска естественных причин различных событий, которые повлекли за собой обвинение в ведовстве, включая незначительные хвори, которые жители Вюртемберга приписывали ее заклинаниям. Его расследование завершилось успехом — триумфальной победой разума над суеверием, чем, собственно, и была вся жизнь Кеплера. Его мать изгнали из Вюртемберга, пригрозив смертью, если она когда-нибудь вздумает вернуться; именно смелое вмешательство Кеплера, по всей видимости, привело к появлению герцогского указа, запрещающего привлекать к суду за ведовство при наличии столь слабых доказательств.

Превратности войны лишили Кеплера средств к существованию, и до конца жизни он прозябал, выпрашивая денег и покровительства. Он составлял гороскопы для герцога Валленштейна, как делал это для Рудольфа II, и свои последние годы провел в подвластном Валленштейну силезском городе Загане (ныне Жагань, Польша. — Ред.). Эпитафия, которую он сам себе сочинил, гласила: «Я измерял небеса, теперь я измеряю тени. К небу прикован был разум, к Земле — останки»[44]. Но Тридцатилетняя война не оставила следа от его могилы. Если бы в наши дни была установлена мемориальная доска, то, отдавая дань мужеству ученого, на ней следовало бы написать: «Он предпочел суровую истину любимейшим своим иллюзиям».

Иоганн Кеплер верил, что наступит такой день, когда исследователи, «не убоявшиеся громадных просторов» космоса, отправятся в небо на «кораблях с парусами, приспособленными к небесным ветрам». И сегодня эти исследователи — люди и автоматы — в своих путешествиях через необозримые космические пространства используют в качестве безотказного руководства три закона движения планет, которые Кеплер вывел в течение жизни, полной тяжелых трудов и поразительных открытий.

Поиски длиною в жизнь, которые вел Иоганн Кеплер, стремясь понять ход планет и обнаружить гармонию на небесах, получили свое разрешение спустя тридцать шесть лет после его смерти в работах Исаака Ньютона. Ньютон явился в этот мир в Рождество 1642 года таким крошечным, что, как сказала ему мать многие годы спустя, мог бы поместиться в литровую пивную кружку. Болезненный, обделенный родительской любовью, раздражительный, необщительный, девственник до самой смерти, Исаак Ньютон был, вероятно, величайшим из всех когда-либо живших научных гениев.

Уже в ранней молодости Ньютона беспокоили бесполезные вопросы, как, например, является свет «субстанцией либо акциденцией»[45] или каким образом гравитация может оказывать воздействие через пустое пространство. Он рано решил, что традиционное для христианства учение о Святой Троице — это ошибочное толкование Священного Писания. Его биограф, Джон Мейнард Кейнс, утверждает:

По своим убеждениям он был ближе к иудаистскому монотеизму школы Маймонида[46]. Он пришел к этому итогу не путем так называемых рациональных или скептических аргументов, но только через интерпретацию древних авторитетов. Он был убежден, что тексты откровений не дают никакой почвы для доктрины о Троице, которая, по его мнению, возникла в результате позднейших фальсификаций. Бог откровений был единственным Богом. Но это оставалось страшной тайной, которую Ньютон вынужден был всю свою жизнь скрывать неимоверными усилиями.

Как и Кеплер, он не был свободен от суеверий своего времени и неоднократно обращался к мистицизму. И действительно, большинство интеллектуальных достижений Ньютона можно связать с метаниями между рационализмом и мистицизмом. В 1663 году, в возрасте двадцати лет, он купил на ярмарке в Сторбридже книгу по астрологии, «из любопытства, посмотреть, что в ней такое». Он листал ее, пока не добрался до иллюстрации, которую не мог понять, поскольку не был знаком с тригонометрией. Он приобрел книгу по тригонометрии, но тут же обнаружил, что не может разобраться в геометрических рассуждениях. Тогда он отыскал Евклидовы «Начала геометрии» и стал читать. Спустя два года он изобрел дифференциальное исчисление.

В студенческие годы Ньютон был зачарован загадкой солнечного света. У него возникла опасная привычка смотреть на отражение Солнца в зеркале:

За несколько часов я довел свои глаза до такого состояния, что, даже не глядя на яркие предметы, видел перед собой Солнце; я не мог ни писать, ни читать и, чтобы восстановить зрение, на три дня заперся в темной комнате и всеми силами старался отвлечь свое воображение от Солнца. Ибо стоило мне подумать о нем, как я немедленно видел его изображение, хотя находился в темноте.

В 1666 году, в возрасте двадцати трех лет, когда Ньютон учился в Кембриджском университете, эпидемия чумы заставила его провести год в праздном уединении в деревушке Вулсторп, где он родился. В это время он занимал свой досуг тем, что разрабатывал дифференциальное и интегральное исчисления, доискивался до первооснов природы света и закладывал фундамент теории всемирного тяготения. В истории физики был еще только один такой год — 1905-й, «удивительный год» Эйнштейна. Когда Ньютона спрашивали, как ему удалось сделать свои выдающиеся открытия, он затруднялся с ответом: «Я размышлял над ними». Его работы были столь значительны, что учитель по Кембриджу, Исаак Барроу, уступил ему кафедру математики, когда спустя пять лет молодой человек вернулся в колледж.

Вот как описывал Ньютона, которому перевалило за сорок, его слуга:

Я никогда не видел, чтобы он отдыхал или развлекался — ездил верхом, гулял, играл в мяч или занимался другими подобными упражнениями. Он считал потерянным всякий час, не потраченный на исследования, к которым он был прикован столь неотлучно, что редко покидал свой кабинет, кроме как в часы занятий [для чтения лекций]… на которые приходили послушать его лишь немногие, а понимали и вовсе единицы, а потому нередко за неимением слушателей он, как говорится, читал лекции стенам.

Студенты Ньютона, как и слушатели Кеплера, так никогда и не узнали, чего лишились.

Ньютон открыл закон инерции, в соответствии с которым движущийся объект стремится продолжать движение по прямой линии до тех пор, пока какое-нибудь внешнее воздействие не собьет его с этого пути. Луна, по мнению Ньютона, улетела бы по прямой линии, касательной к орбите, если бы не особая сила, тянущая ее к Земле и заставляющая постоянно сворачивать с прямого пути на окружность. Эту силу Ньютон называл гравитацией и считал, что она действует на расстоянии. Между Землей и Луной нет видимой связи. И тем не менее Земля постоянно притягивает Луну к себе. Пользуясь третьим законом Кеплера, Ньютон математически выявил природу гравитационной силы[47]. Он продемонстрировал, что та же сила, которая заставляет яблоко падать на Землю, удерживает Луну на орбите вокруг Земли и отвечает за обращение по орбитам спутников Юпитера, в то время еще только открытых.

Испокон веков вещам свойственно падать вниз. В том, что Луна движется вокруг Земли, человечество было уверено на протяжении всей своей истории. Ньютон был первым, кто понял: за оба эти явления ответственна одна и та же сила. Именно поэтому открытое Ньютоном тяготение называют «всемирным». Во всей Вселенной действует один и тот же закон тяготения.

Этот закон подчиняется правилу обратных квадратов. Сила уменьшается обратно пропорционально квадрату расстояния. Если дистанция между двумя объектами возрастает вдвое, то сила гравитационного притяжения между ними уменьшается вчетверо. При десятикратном росте расстояния гравитация станет в 102 = 100 раз слабее. Очевидно, что сила должна находиться в обратной зависимости от расстояния, то есть убывать с его ростом. Если бы сила с расстоянием увеличивалась, то наибольшие силы действовали бы между наиболее далекими объектами, и тогда, я думаю, все вещество Вселенной оказалось бы стянутым в одну громадную космическую кучу. Ничего подобного не происходит, а значит, тяготение должно убывать с расстоянием. Вот почему движение планет и комет замедляется вдали от Солнца и ускоряется вблизи него — действующее на них притяжение тем слабее, чем дальше от Солнца они находятся.

Из Ньютоновых принципов можно вывести все три кеплеровских закона движения планет. Законы Кеплера были эмпирическими, основанными на кропотливых наблюдениях Тихо Браге. Законы Ньютона — теория, довольно простые математические абстракции, из которых, в конечном счете, можно вывести все измерения Браге. Это позволило Ньютону, не скрывая гордости, написать в своих «Началах»: «Теперь я продемонстрирую основание Системы Мира».

Впоследствии Ньютон председательствовал в Королевском обществе, был смотрителем, а затем директором Монетного двора, где отдавал всю свою энергию борьбе с фальшивомонетчиками. Его природная угрюмость и замкнутость росли; он решил прекратить занятия наукой, из-за которых втянулся в жесткие споры с другими учеными (в основном по вопросам приоритета открытий); кое-кто даже распространял слухи, будто с ним приключилось что-то вроде «нервного расстройства». Тем не менее Ньютон до самого конца жизни продолжал эксперименты на грани химии и алхимии, а недавние исследования позволяют предположить, что его недуг был не столько психического свойства, сколько связан с отравлением тяжелыми металлами, вызванным систематическим приемом внутрь небольших количеств мышьяка и ртути. Для химиков того времени проба на вкус была довольно распространенным методом анализа.

Несмотря на это поразительный интеллект Ньютона оставался в полном порядке. В 1696 году швейцарский математик Иоганн Бернулли обратился к коллегам с предложением разобраться в неразрешенной задаче о брахистохроне — найти кривую, соединяющую две точки, вдоль которой тело, движущееся под действием силы тяжести, быстрее всего пройдет путь от одной точки до другой. Первоначально Бернулли установил шестимесячный срок, однако потом увеличил его до полутора лет по просьбе Лейбница, одного из ведущих ученых того времени, независимо от Ньютона изобретшего дифференциальное и интегральное исчисление. Задание поступило к Ньютону в четыре часа дня 29 января 1697 года. На следующее утро, перед уходом на службу, он вызвал к жизни новую ветвь математики, называемую вариационным исчислением, применил ее к задаче о брахистохроне и отправил решение, которое, по его требованию, было опубликовано анонимно. Однако блеск и оригинальность работы выдавали ее автора. Когда Бернулли увидел решение, он заметил: «Мы узнаём льва по когтям». Ньютону шел тогда пятьдесят пятый год.

На закате жизни основные его интеллектуальные усилия были направлены на калибровку и согласование хронологий древних культур в традициях историков прошлого — Мането, Страбона и Эратосфена. В последней своей работе «Исправленная хронология древних царств», изданной посмертно, Ньютон привел множество астрономических опорных точек для различных исторических событий, реконструировал архитектуру храма Соломона; весьма провокационно заявил, что все созвездия Северного полушария названы в честь персонажей, атрибутов и событий греческого мифа о Ясоне и аргонавтах, и, наконец, на этом основании предположил, что боги всех цивилизаций (за единственным исключением его собственного бога) были на самом деле древними королями и героями, которых обожествили последующие поколения.

Кеплер и Ньютон олицетворяют собой переломный момент в человеческой истории — открытие того, что вся Природа управляется чрезвычайно простыми математическими законами, что одни и те же законы действуют на Земле и на небе и что существует соответствие между образом нашего мышления и принципами устройства мира. Они безмерно уважали точность эмпирических данных, и их высокоточные предсказания движения планет стали неопровержимым доказательством того, что человек способен постичь Космос до самых глубин. Нашей современной глобальной цивилизацией, нашим видением мира и нашими современными исследованиями Вселенной мы во многом обязаны их озарениям.

Ньютон всегда отстаивал приоритет своих открытий и яростно соперничал с собратьями по цеху. Ему ничего не стоило отложить на десяток-другой лет публикацию открытого им закона обратных квадратов. Но перед лицом величия и загадочности Природы он, подобно Птолемею и Копернику, был радостно возбужден и обезоруживающе скромен. Перед самой смертью он писал: «Я не знаю, кем представляюсь миру; однако сам себе я всегда казался всего лишь мальчиком, играющим на морском берегу, который забавляется, находя то особенно гладкий камешек, то необычно красивую ракушку, в то время как великий океан истины лежит перед ним совершенно неисследованным».

Земля — чудесное и относительно спокойное место. Ход вещей меняется, но медленно. Можно прожить целую жизнь и никогда не столкнуться со стихийным бедствием страшнее урагана. Это делает нас благодушными, расслабленными и беззаботными. Но естественная история непреложно свидетельствует: миры подвергались опустошению. Даже мы, люди, достигли сомнительных технических успехов в деле устройства собственных катастроф, как преднамеренно, так и по небрежности. Ландшафты других планет, где сохранились приметы далекого прошлого, являют нам бесчисленные следы грандиозных катаклизмов. Все дело во временной шкале. Событие, немыслимое на отрезке в сто лет, в течение ста миллионов лет может оказаться неизбежным. Но даже на Земле, даже в нашем столетии случались очень странные природные явления.

Ранним утром 30 июня 1908 года в Центральной Сибири через все небо с огромной скоростью пронесся гигантский огненный шар. В том месте, где он коснулся горизонта, произошел невероятной силы взрыв. На площади в 2000 квадратных километров повалило лес, а вблизи места падения огненная вспышка сожгла тысячи деревьев. Взрыв породил в атмосфере ударную волну, дважды обогнувшую Землю. В течение двух следующих дней в воздухе оставалось столько мелкой пыли, что рассеянный ею свет позволял читать газету на улицах ночного Лондона, за 10 000 километров.

Правительство царской России не могло, конечно, озаботиться исследованием столь «тривиального» события, тем более что случилось оно далеко в Сибири, среди темных тунгусов. Лишь через десять лет после революции для анализа почвы и опроса свидетелей была отправлена первая исследовательская партия. Вот некоторые из собранных ею рассказов[48].

Рано утром, когда все еще спали, сильный толчок подбросил в воздух чум вместе со всеми, кто в нем находился. А как упали на землю, то вся семья была покрыта синяками, а Акулина с Иваном даже сознание потеряли. Когда они пришли в себя, то услышали ужасный шум и увидели, что вокруг них горит лес и большая часть его повалена.

В завтрак я сидел на крыльце дома на фактории Вановареи лицом был обращен на север. Только я замахнулся топором, чтобы набить обруч на кадушку, как вдруг… небо раздвоилось, и в нем широко и высоко над лесом появился огонь. Вся северная часть неба была покрыта огнем. В этот момент мне стало так горячо, словно на мне загорелась рубашка… Я хотел уж было разорвать и сбросить с себя рубашку, но в этот момент небо захлопнулось, и раздался сильный удар, а меня сбросило на землю сажени на три. В первый момент я лишился чувств, но выбежавшая из избы моя жена ввела меня в избу. После удара пошел такой шум, словно падали камни или стреляли из пушек, и когда я лежал на земле, то прижимал голову, опасаясь, чтобы камни не проломили голову. В момент, когда раскрылось небо, с севера пронесся мимо изб горячий ветер, как из пушки, который оставил на земле следы в виде дорожек…

Когда я сел завтракать около своей сохи, вдруг раздались удары, как бы пушечные выстрелы. Конь упал на колени. С северной стороны над лесом вылетело пламя… Потом вижу — еловый лес пригнуло: ураган, думаю, схватился за соху обеими руками, чтобы не унесло. Ветер был так силен, что снес немного почвы с поверхности земли; а потом этот ураган на Ангаре воду валом погнал: мне все хорошо было видно, т. к. пашня была на бугре.

Грохот перепугал лошадей настолько, что они пустились вскачь, в панике потянули в разные стороны плуги.

Плотники, работавшие на постройке указанного амбара, после первого и второго ударов в полном недоумении крестились; а когда раздался третий удар, так плотники попадали с риштовок на щепки навзничь. Некоторые были так сильно ошеломлены и перепуганы, что нам… приходилось приводить их в чувство и успокаивать… Все мы… тоже бросили работу и пошли в село… Там на улице собрались целые толпы местных жителей, горячо обсуждавших и на всевозможные лады истолковывающих это необыкновенное явление.

Я был в поле. Только я успел запрячь лошадь в борону и стал привязывать другую, как вдруг услышал как бы несильный выстрел из ружья вправо от себя. Я тотчас же повернулся и увидел летящее как бы воспламененное, вытянутое: лоб шире, к хвосту — уже, цветом как огонь днем (белый), во много раз больше солнца, но много слабее его по яркости, так что на него можно было смотреть. Позади пламени оставалась как бы пыль. Она вилась клубками, а от пламени оставались еще синие полосы… Как только скрылось пламя, послышались звуки сильнее ружейных выстрелов, чувствовалось дрожание земли и слышно было дребезжание стекол в окнах зимовья.

Я мыл шерсть на берегу реки Кана, как вдруг сперва послышался шум, как от крыльев испуганной птицы… и по реке пошла вверх по течению волна вроде зыби. После чего последовал один резкий удар… Удар был настолько силен, что один из рабочих… упал в воду.

Это удивительное событие известно как падение Тунгусского метеорита. Некоторые ученые высказали догадку, что его причиной послужил кусок антивещества, аннигилировавший при контакте с обычным веществом Земли и породивший вспышку гамма-излучения. Однако отсутствие радиационного заражения на месте падения не позволяет принять такую гипотезу. Другие утверждали, что Землю прошила насквозь маленькая черная дыра — внедрилась в земные толщи в Сибири и вышла наружу с другой стороны планеты. Но записи атмосферных ударных волн не обнаруживают и намека на объект, вылетевший из Северной Атлантики позднее в тот же день. Возможно, это был космический корабль какой-то невообразимо развитой внеземной цивилизации, потерпевший аварию в отдаленном районе неизвестной планеты из-за неустранимых технических проблем. Но на месте падения не найдено никаких следов подобного аппарата. Каждая из этих гипотез уже когда-либо высказывалась, причем некоторые — более или менее серьезно. Ни одна из них не имеет под собой убедительных доказательств. Главная особенность тунгусского феномена состоит в том, что и ужасный взрыв, и мощная ударная волна, и гигантский лесной пожар были налицо, но на месте падения не образовалось ударного кратера. Похоже, есть только одно объяснение, не противоречащее фактам: в 1908 году на Землю упал обломок кометы.

По необозримым межпланетным просторам разбросано множество объектов — каменных, металлических, ледяных; некоторые частично состоят из органических молекул. Есть такие, что размером с пылинку, но бывают неправильной формы обломки величиной с Никарагуа или Бутан. Иногда, совершенно случайно, на их пути оказывается планета. Тунгусский метеорит, вероятно, был порожден ледяным обломком кометы, который в поперечнике достигал примерно сотни метров (размер футбольного поля), весил миллион тонн и двигался со скоростью около 30 километров в секунду.

Если такое столкновение произойдет сегодня, то по ошибке, особенно в момент паники, его могут принять за ядерный взрыв. Падение кометы способно вызвать все эффекты, характерные для мегатонного ядерного взрыва, в том числе грибовидное облако, за двумя исключениями: не будет гамма-излучения и радиоактивных осадков. Может ли редкое, но естественное явление — падение крупного кометного обломка — привести к развязыванию ядерной войны? Странный был бы сценарий: небольшая комета падает на Землю, как это случалось и раньше с миллионами других комет, и наша цивилизация немедленно самоуничтожается. Не мешало бы нам побольше узнать о кометах, столкновениях и катастрофах. Вот, например, 22 сентября 1979 года американский спутник «Вела» зарегистрировал яркую двойную вспышку света где-то на границе южной Атлантики и западной части Индийского океана. В первую очередь возникло предположение, что это были тайные испытания созданных в ЮАР или в Израиле маломощных ядерных зарядов (килотонны две, примерно в шесть раз меньше, чем у бомбы, сброшенной на Хиросиму). Политические последствия очень серьезно изучались во всем мире. Но что, если эти вспышки вызвало падение небольшого астероида или кометы? Данное объяснение было признано наиболее вероятным, когда воздушная разведка не обнаружила в районе вспышек никаких следов радиоактивности. Вот пример того, как опасно в наш ядерный век не уделять должного внимания ударам из космоса.

Кометы большей частью состоят изо льда — замерзшей воды (Н₂O) с небольшими примесями метана (СН₄) и аммиака (NH₃). Вторгаясь в атмосферу Земли, обломок кометы скромных размеров порождает огромный сияющий болид, способный воспламенять деревья, и мощную ударную волну, которая может повалить лес и регистрируется по всему миру. Однако вовсе не обязательно, что на поверхности образуется крупный кратер. При входе в атмосферу все льды могут растаять. В таком случае отыщется лишь небольшое число фрагментов кометы — скорее всего, только редкие крупицы неледяных составляющих кометного ядра. Советский ученый Е. Соботович обнаружил большое количество микроскопических алмазов, разбросанных на месте падения Тунгусского метеорита. Такие алмазы уже находили прежде в упавших метеоритах, происхождение которых могло быть связано с кометами.

Если в ясную погоду с наступлением темноты внимательно, не отвлекаясь, понаблюдать за небом, то прямо над головой иногда удается заметить короткую вспышку метеора. В некоторые ночи, всегда приходящиеся: на одни и те же календарные даты, выпадает шанс полюбоваться метеорным потоком — своеобразным природным фейерверком[49], небесным шоу. Эти метеоры мельче горчичного зернышка, скорее оседающая пыль, чем падающие звезды. Входя в земную атмосферу, метеорные частицы разогреваются под действием трения, на мгновение ярко вспыхивают и погибают на высоте около 100 километров. Метеоры — это остатки разрушившихся комет[50]. Старые кометы, многократно проходя вблизи Солнца и разогреваясь, подвергаются распаду, испарению и прекращают свое существование. Их остатки рассеиваются вдоль всей кометной орбиты. Там, где эта орбита пересекается с земной, нас поджидает метеорный рой. Какой-то своей частью рой всегда приходится на один и тот же участок земной орбиты, и поэтому метеорный поток каждый год наблюдается в один и тот же день. 30 июня 1908 года был день метеорного потока Бета-Таурид, связанного с кометой Энке. Возможно, первопричиной Тунгусского феномена послужил обломок именно этой кометы — фрагмент, который оказался значительно крупнее крошечных песчинок, вызывающих безобидные вспышки метеоров.

Кометы всегда были источниками страха и суеверного трепета. Их неожиданное появление бросало вызов представлению о неизменном и божественном упорядоченном Космосе. Казалось невероятным, что приковывающая к себе взгляд полоса молочно-белого пламени, которая каждую ночь восходит и заходит вместе со звездами, появилась безо всякой на то причины и не является каким-либо предзнаменованием. Так возникла идея, будто кометы — это предвестницы катастроф, знаки божественного гнева, что они предсказывают смерть правителей и гибель царств. Вавилоняне считали кометы небесными бородами. Греки говорили о струящихся волосах, арабы — о пылающих мечах. Во времена Птолемея кометы были тщательно классифицированы по форме на «лучи», «трубы», «кувшины» и тому подобное. Птолемей верил, что кометы приносят войны, жаркую погоду и «потрясение устоев». Некоторые средневековые изображения комет похожи на неопознанные летающие распятия. Андреас Целициус, глава лютеранский церкви и епископ Магдебургский, опубликовал в 1578 году «Теологическую памятку о новой комете», в которой проводилась мысль, будто «густой дым человеческих грехов, зловонный и отвратительный пред ликом Господа, поднимаясь каждый день, каждый час, каждое мгновение, постепенно становится настолько плотным, что образует кометы с вьющимися и заплетающимися волосами, которые в конце концов воспламеняются от огненного гнева Высшего Небесного Судии». На это ему возражали, что, будь кометы дымом грехов, они постоянно пылали бы в небесах.

Самая древняя запись о появлении кометы Галлея (она же самая древняя запись о кометах) обнаружена в китайской «Книге принца Хуай-нана», сопровождавшего правителя У в военном походе. Это был 1057 год до нашей эры. Сближением кометы Галлея с Землейв 66 году, вероятно, можно объяснить упоминание Иосифом Флавием меча, который целый год висел над Иерусалимом[51]. В 1066 году норманны были свидетелями очередного возвращения кометы Галлея. Поскольку для них это стало предзнаменованием падения некоего королевства, комета в каком-то смысле ускорила вторжение в Англию Вильгельма Завоевателя. Появление кометы отражает своеобразная хроника того времени — гобелен из Байё. В 1301 году Джотто, один из основоположников современной реалистической живописи, засвидетельствовал другое появление кометы Галлея и запечатлел ее в сцене Рождества Христова. Великая комета 1466 года — еще один визит кометы Галлея — вызвала панику в христианской Европе; христиане опасались, что Господь, посылающий кометы, может быть на стороне турок, которые недавно захватили Константинополь.

Ведущие астрономы XVI–XVII веков были в восторге от комет, и даже Ньютон не остался к ним равнодушным. Келлер писал, что кометы носятся по космосу, «как рыбы по морю», но постепенно рассеиваются солнечным светом, поскольку кометные хвосты всегда направлены в сторону, противоположную Солнцу. Дэвид Юм, во многих отношениях бескомпромиссный рационалист, по-видимому, в шутку рассуждал о том, что кометы могут быть репродуктивными клетками — яйцами или спермой — планетных систем и что планеты вступают в своего рода межзвездное соитие. Ньютон, еще в студенчестве, до изобретения телескопа-рефлектора, провел немало бессонных ночей, пытаясь невооруженным глазом отыскать на небе кометы, и так усердствовал, что даже заболел от истощения. Вслед за Тихо Браге и Кеплером Ньютон пришел к выводу, что кометы, видимые с Земли, движутся не в атмосфере нашей планеты, как считал Аристотель и многие другие ученые, но находятся гораздо дальше Луны, хотя и ближе, чем Сатурн. Подобно планетам, кометы излучают отраженный солнечный свет, «и сильно ошибаются те, кто помещает их столь же далеко, как и неподвижные звезды; если бы это было так, кометы могли бы получать от нашего Солнца не больше света, чем планеты получают от неподвижных звезд». Ньютон показал, что кометы, подобно планетам, движутся по эллипсам: «Кометы — это особый вид планет, обращающихся вокруг Солнца по очень вытянутым орбитам». Эта демистификация, выразившаяся в предсказании регулярности кометных орбит, привела к тому, что друг Ньютона, Эдмунд Галлей, рассчитал в 1707 году, что кометы 1531, 1607 и 1682 годов были явлениями с 76-летним интервалом одной и той же кометы. И Галлей предрек ее возврат в 1758 году. Строго в указанное время комета возникла на небосводе и была, уже после смерти ученого, названа его именем. В истории человечества комета Галлея сыграла интересную роль, и, возможно, она станет первой небесной гостьей, к которой будет запущен космический зонд, во время ее очередного прилета в 1986 году[52].

Современные планетологи иногда утверждают, что столкновения с кометами могли дать существенный вклад в формирование планетных атмосфер. Например, вся вода, обнаруживаемая сегодня в атмосфере Марса, могла бы появиться в результате падения небольшой кометы. Ньютон писал, что вещество, составляющее хвосты комет, рассеивается в межпланетном пространстве и мало-помалу притягивается находящимися поблизости планетами. Он был убежден, что Земля постоянно теряет воду, которая «тратится в ходе произрастания и гниения и превращается в сухую почву… Жидкости, если они не поставляются извне, должны постоянно убывать и наконец совершенно исчезнуть». Похоже, Ньютон считал, что земные океаны имеют кометное происхождение и что жизнь возможна лишь потому, что на планету падает кометное вещество. В своих мистических размышлениях он идет еще дальше: «Более того, я подозреваю, что именно из комет в основном поступает дух, который в действительности является самой малой, но при этом самой сложной и самой полезной составляющей нашего воздуха и потому столь необходим для поддержания жизни и всего нашего существования».

Еще в 1868 году астроном Уильям Хёггинс[53] обнаружил, что некоторые детали в спектрах кометы и природного горючего или нефтяного попутного газа совпадают. Так Хёггинс открыл в составе комет органическое вещество; в последующие годы в кометных хвостах была выявлена цианогруппа CN, состоящая из атомов углерода и азота, молекулярный фрагмент которой служит основой цианидов. Когда в 1910 году Земля должна была пройти сквозь хвост кометы Галлея, многие люди ударились в панику. Они упустили из виду, что хвост кометы невероятно разрежен и опасность отравления во много раз меньше той, которую уже в 1910 году создавали промышленные выбросы в крупных городах.

Разъяснения почти никого не успокоили. Вот, например, заголовки из сан-францисской «Кроникл» от 15 мая 1910 года: «Кометная газовая камера величиной с дом», «Муж исправляется из-за прилета кометы», «Нью-Йорк чудит из-за кометы». Лос-анджелесская «Экземинер» взяла шутливый тон: «Эй! Комета вас еще не нацианидила? <…> Все человечество ждет бесплатная газовая камера», «В ожидании „шумного веселья"», «Многие ощущают запах циана», «Жертва залезла на дерево, пробует позвонить на комету». В 1910 году люди спешили устроить вечеринку, покутить напоследок, пока отравление цианом не привело к концу света. Предприимчивые бизнесмены вразнос торговали противокометными пилюлями и газовыми масками. Последние явились мрачными провозвестниками сражений Первой мировой войны. Недоразумения, связанные с кометами, случаются и в наши дни. В 1957 году я был аспирантом в обсерватории Йеркиса при Чикагском университете. Однажды ночью, оставшись дежурить в одиночестве, я услышал настойчивый телефонный звонок. Голос, выдававший порядочную степень опьянения, произнес в трубке: «Дайте мне потолковать с аштрономом!» — «Чем могу быть полезен?» — «Да у нас тут, в Уилметте, в саду вечеринка, так вот в небе какая-то странная штуковина висит. И что забавно, если на нее прямо глядишь — исчезает. А если не смотришь — снова появляется». Наиболее чувствительная часть сетчатки находится в стороне от центра поля зрения. Тусклую звезду или другой объект можно заметить, немного отведя взгляд. Я знал, что на небе в то время была едва различимая невооруженным глазом комета Аренда-Роланда, которую недавно открыли. Поэтому я сообщил, что, вероятно, он видит комету. Последовала продолжительная пауза, а затем вопрос: «Чё еще за комета?» «Комета, — ответил я, — это такой снежный шар поперечником в одну милю». И вновь повисла пауза, еще более долгая, и на том конце потребовали: «Дай-ка мне поговорить с настоящим аштрономом!» Интересно, каких привидений будут страшиться политические лидеры, когда в 1986 году комета Галлея появится вновь, какие еще глупости выплеснутся на нас?[54] Хотя планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, эти орбиты не слишком вытянуты. На первый взгляд они вообще неотличимы от окружностей. Зато кометы, особенно долгопериодические, имеют отчетливо выраженные эллиптические орбиты. В сравнении с планетами — старожилами внутренних областей Солнечной системы — кометы здесь новички. Почему орбиты планет почти круговые и значительно отстоят одна от другой? Будь их орбиты сильно вытянутыми, пути планет пересекались бы и рано или поздно произошло бы столкновение. В ранний период истории Солнечной системы, вероятно, было множество планет, пребывающих на стадии формирования. Те, что двигались по эллиптическим пересекающимся орбитам, имели предрасположенность к столкновениям и саморазрушению. Тем же, чьи орбиты приближались к круговым, выпадало больше шансов вырасти и уцелеть. Орбиты современных планет — это пути выживших в коллизионном естественном отборе, спокойная зрелость Солнечной системы, одержавшей победу в эпоху катастрофических столкновений.

На самых окраинах Солнечной системы, во мраке далеко за пределами планетных орбит, расположено громадное сферическое облако из триллионов кометных ядер, которое обращается вокруг Солнца не быстрее участников автомобильной гонки «Индианаполис-500»[55]. Типичные кометы выглядят как гигантские кувыркающиеся в пространстве снежки поперечником около одного километра. Большинство из них никогда не нарушают условную границу, проведенную по орбите Плутона. Но иногда проходящая мимо звезда производит в кометном облаке гравитационные возмущения, и некоторые кометы оказываются на очень вытянутых эллиптических орбитах, ведущих в сторону Солнца. После сближения с Юпитером или Сатурном путь такой кометы может вновь измениться под воздействием их тяготения, и она станет возвращаться во внутренние области Солнечной системы примерно раз в столетие. Где-то между орбитами Юпитера и Марса комета нагревается и начинает испаряться. Вещество, истекающее из солнечной атмосферы — солнечный ветер, — уносит частицы пыли и льда прочь от кометы, начиная формировать ее хвост. Если бы Юпитер имел в поперечнике один метр, наша комета была бы меньше пылинки, однако хвост ее, когда он полностью разворачивается, сравним по размерам с расстоянием между планетами. Показываясь на земном небосводе, комета всякий раз сеет суеверный ужас в душах землян. Но в конце концов жителям Земли удалось понять, что это небесное тело, обретающееся далеко за пределами атмосферы, среди планет. Они вычислили его орбиту, и, возможно, уже недалек тот день, когда будет запущен небольшой космический аппарат для исследования гостьи, прибывшей к нам из царства звезд.

Рано или поздно кометы сталкиваются с планетами. Земля и ее спутница Луна должны подвергаться бомбардировке кометами и небольшими астероидами — мусором, оставшимся со времен образования Солнечной системы. Поскольку мелких объектов больше, вероятность столкновения с ними выше. Падение на Землю небольшого фрагмента кометы, подобного Тунгусскому метеориту, должно случаться примерно раз в тысячу лет. А вот столкновение с таким большим объектом, как комета Галлея, ядро которой, вероятно, достигает в поперечнике около двадцати километров[56], может произойти примерно раз в миллиард лет.

Когда небольшой ледяной обломок сталкивается с планетой или спутником, он не оставляет на поверхности крупных рубцов. Но если падающий объект относительно велик или состоит преимущественно из камня, то при столкновении происходит взрыв, после которого на поверхности возникает полусферическая воронка, называемая ударным кратером. При отсутствии процессов, стирающих или заносящих такие кратеры, они могут сохраняться миллиарды лет. На Луне практически нет эрозии, и поэтому мы видим, что ударных кратеров на ней гораздо больше, чем можно было бы ожидать, судя по немногочисленным остаткам кометно-астероидного населения, заполняющим в наши дни внутреннюю часть Солнечной системы. Лунная поверхность красноречиво свидетельствует об эпохе разрушения миров, закончившейся миллиарды лет назад.

Ударные кратеры встречаются не только на Луне. Во внутренней части Солнечной системы они обнаруживаются повсюду — от Меркурия, ближайшей к Солнцу планеты, до укрытой облаками Венеры и Марса с его крошечными спутниками Фобосом и Деймосом. Это так называемое семейство планет земного типа, более или менее похожих на Землю. У них твердая поверхность, железо-каменные недра, а плотность атмосферы меняется от почти полного вакуума до давления, в девяносто раз большего, чем на Земле. Они теснятся вокруг Солнца, источника света и тепла, как путники, жмущиеся к костру. Все планеты имеют возраст около 4,6 миллиарда лет. Подобно Луне, все они несут на себе следы эпохи катастрофических столкновений, произошедших в ранний период истории Солнечной системы. Выйдя за пределы орбиты Марса, мы попадаем в совершенно иные условия — в царство планет-гигантов или, как их еще называют, планет группы Юпитера. Это огромные миры, состоящие преимущественно из водорода и гелия с небольшими добавками богатых водородом газов, таких как метан, аммиак и водяные пары. Мы не видим у них твердой поверхности — только атмосферу и разноцветные облака. Это серьезные планеты, не шарики вроде Земли. Юпитер мог бы вместить в себя тысячи таких планет, как наша. Если комета или астероид упадет в атмосферу Юпитера, мы не увидим появления кратера — лишь кратковременный разрыв в облаках[57]. И тем не менее мы знаем, что и во внешних областях Солнечной системы многие миллиарды лет происходили столкновения, поскольку Юпитер имеет более десятка спутников", пять из которых исследовались с близкого расстояния космическими аппаратами «Вояджер». И здесь мы снова находим свидетельства былых катаклизмов. Когда будет изучена вся Солнечная система, мы, вероятно, найдем следы катастрофических столкновений во всех мирах, от Меркурия до Плутона, а также на всех спутниках, кометах и астероидах[58].

На обращенной к нам стороне Луны в телескоп с Земли видно около 10 000 кратеров. Большинство из них расположены на древних лунных возвышенностях, а значит, возникли, когда подходил к концу период аккреции на Луну межпланетных обломков. В лунных морях — низменностях, которые вскоре после формирования Луны, вероятно, были затоплены лавой, скрывшей ранее существовавшие здесь кратеры, — насчитывается около тысячи кратеров поперечником больше километра. Таким образом, по очень грубой оценке, сейчас кратеры должны образовываться на Луне со скоростью 10⁴ кратеров за 10⁹ лет, то есть 10⁵ лет на кратер — один кратер в сто тысяч лет. Несколько миллиардов лет назад межпланетного мусора могло быть больше, чем теперь. Так что нам, вероятно, придется ждать даже больше ста тысяч лет, чтобы увидеть, как на Луне образуется новый кратер. Поскольку площадь поверхности Земли больше, чем Луны, следует предположить, что столкновения, порождающие на поверхности нашей планеты кратеры диаметром около километра, будут происходить с интервалом около десяти тысяч лет. Возраст метеоритного кратера в Аризоне, имеющего примерно километр в поперечнике, составляет около 20–30 тысяч лет, что находится в согласии с нашими очень приближенными вычислениями.

Падение небольшой кометы или астероида на Луну способно породить мгновенную вспышку, достаточно яркую, чтобы ее было видно с Земли. Легко представить, как однажды ночью сто тысяч лет назад наши предки, праздно взиравшие на Луну, вдруг заметили над ее неосвещенной частью странное облако, неожиданно вспыхнувшее в солнечных лучах. Однако не стоит сильно рассчитывать на то, что подобное событие могло случиться в исторические времена. Шансы составляют один против ста. И тем не менее существует историческое свидетельство, которое, вероятно, описывает столкновение с Луной, замеченное с Земли невооруженным глазом. Вечером 25 июня 1178 года английские монахи сообщили о необычном событии, которое позднее, после того как очевидцы под присягой подтвердили правдивость своих слов, было занесено в хронику Гервасия Кентерберийского[59], пользующегося репутацией добросовестного летописца политических и культурных событий своего времени. В хронике значится:

Астрономы Деррал Малхолланд и Одайл Калам подсчитали, что в результате удара по лунной поверхности над ней может подняться облако пыли, по виду очень похожее на описание кентерберийских монахов.

Если столкновение произошло всего 800 лет назад, кратер должен оставаться видимым и поныне. Из-за отсутствия воздуха и воды эрозия на Луне протекает крайне медленно, так что даже маленькие кратеры возрастом несколько миллиардов лет сохранились относительно хорошо. По описанию Гервасия можно очень точно указать район на Луне, к которому относится свидетельство. Столкновения порождают на поверхности лучи — узкие длинные полосы тонкой пыли, выброшенной во время взрыва. Такие лучи сопутствуют самым молодым кратерам на Луне, например Аристарху, Копернику и Кеплеру. Но если лунные кратеры могут противостоять эрозии, то лучи, будучи исключительно тонкими, на это не способны. Со временем даже падающие на поверхность микрометеориты — тончайшая пыль, что оседает из космоса, — постепенно стирают и перекрывают лучи, приводя к их исчезновению. Таким образом, лучи являются отличительным признаком недавнего столкновения.

Специалист по метеоритам Джек Хартуанг обнаружил совсем свежий, очень молодой на вид кратер с хорошо различимой системой лучей в том самом районе Луны, на который указывали Кентерберийские монахи. Кратер назван Джордано Бруно в честь монаха-ученого, жившего в XVI веке и утверждавшего, что существует бесчисленное множество миров и многие из них обитаемы. За это и другие «преступления» он был сожжен заживо в 1600 году.

Подтверждение другого рода нашли Калам и Малхолланд. Когда объект врезается в Луну на высокой скорости, он заставляет ее слегка покачиваться. В конце концов эти колебания затухают, но не за такой короткий период, как восемь столетий. Такие вибрации можно фиксировать при помощи лазерных дальномеров. В ходе проекта «Аполлон» астронавты установили в нескольких точках Луны специальные зеркала, называемые лазерными ретрорефлекторами[60]. Когда лазерный луч, направленный с Земли, падает на такое зеркало и возвращается, время его движения туда и обратно можно измерить с потрясающей точностью. Умножив это время на скорость света, мы со столь же высокой точностью определим расстояние до Луны в момент измерения. Подобные измерения, проводившиеся на протяжении нескольких лет, выявили, что Луна покачивается с периодом около трех лет и амплитудой примерно три метра, что не противоречит гипотезе об образовании кратера Джордано Бруно менее тысячи лет назад[61].

Все эти доказательства являются косвенными и получены путем умозаключений. Как я уже сказал, шансы на то, что подобное событие могло произойти в исторические времена, очень малы. Однако приведенные свидетельства по крайней мере заставляют задуматься. Подобно Тунгусскому метеориту и Аризонскому кратеру, они подтверждают, что крупные, но некатастрофические столкновения происходили не только в ранний период истории Солнечной системы. А тот факт, что лишь несколько лунных кратеров имеют развитые системы лучей, указывает на то, что даже поверхность Луны до некоторой степени подвержена эрозии[62]. Изучая, как кратеры накладываются друг на друга и на другие элементы лунной стратиграфии, можно реконструировать последовательность столкновений и затоплений, в ряду которых образование кратера Бруно, вероятно, является самым последним событием.

Земля находится очень близко к Луне. Если Луна изрыта ударными кратерами, как же Земля избежала подобной участи? Почему метеоритные кратеры такая редкость? Может быть, кометы и астероиды избегают падать на населенные планеты? Вряд ли они столь снисходительны. Единственно возможное объяснение состоит в том, что ударные кратеры образуются примерно с одинаковой частотой на нашей планете и на ее спутнике, однако на лишенной воздуха и воды Луне они сохраняются практически вечно, тогда как на Земле эрозия медленно стирает их или скрывает под осадочными породами. Текущая вода, переносимый ветром песок и горообразование действуют медленно. Но на протяжении миллионов и миллиардов лет они способны полностью сгладить даже очень крупные рубцы.

Поверхность любого спутника или планеты подвергается внешним воздействиям, таким, например, как космические столкновения, и внутренним, скажем, землетрясениям; это могут быть кратковременные катастрофы, подобные извержениям вулканов, и мучительно медленно протекающие процессы, как, например, эрозия под действием переносимого ветром песка. Не существует универсального ответа на вопрос о том, какие из воздействий доминируют — внешние или внутренние, редкие, но разрушительные события или постоянные и малозаметные явления. На Луне господствуют внешние катастрофические события, на Земле — внутренние медленно протекающие процессы. Марс представляет собой промежуточный случай.

Между орбитами Марса и Юпитера находятся бесчисленные астероиды, крошечные планеты земного типа[63]. Самые крупные в поперечнике достигают нескольких сотен километров. Многие имеют вытянутую форму и кувыркаются, двигаясь в пространстве. Похоже, что в некоторых случаях два или более астероида имеют взаимосвязанные орбиты. Столкновения астероидов происходят часто, и отколовшиеся куски могут совершенно случайно встретиться с Землей и упасть на ее поверхность в виде метеоритов. Так что в экспозициях и запасниках наших музеев хранятся фрагменты далеких миров. Пояс астероидов — это гигантская мельница, перетирающая обломки в пыль. Наиболее крупные осколки астероидов наряду с кометами ответственны за появление на поверхности планет свежих кратеров. Возможно, пояс астероидов возник на том месте, где из-за приливного воздействия находящегося неподалеку гигантского Юпитера не смогла образоваться планета; или, быть может, это обломки взорвавшейся планеты. Последнее, правда, кажется невероятным, поскольку ни один ученый на Земле не знает, как может взорваться планета. И пожалуй, это не так уж плохо.

Кольца Сатурна имеют определенное сходство с поясом астероидов: вокруг планеты вращаются триллионы крошечных ледяных спутников. Они могут быть обломками, которым тяготение Сатурна не позволило объединиться и образовать ближайший к планете крупный спутник, или остатками спутника, находившегося слишком близко к Сатурну и разорванного приливными силами. По другой гипотезе, может иметь место динамическое равновесие между веществом, выбрасываемым со спутника Сатурна Титана, и веществом, падающим в атмосферу планеты. Юпитер и Уран также имеют системы колец, открытые лишь недавно и почти невидимые с Земли. Существуют ли кольца у Нептуна — актуальный вопрос для современных планетологов[64]. Вероятно, кольца являются неизменным атрибутом планет типа Юпитера.

Психиатр Иммануил Великовский в популярной книжке «Миры в столкновении», вышедшей в 1950 году, рассказывает о грандиозных коллизиях, которые в недавнее время пережили планеты от Сатурна до Венеры. Он предположил, что объект планетной массы, называемый им кометой, был каким-то образом исторгнут системой Юпитера. Около 3500 лет назад этот объект попал во внутренние области Солнечной системы и испытал неоднократные столкновения с Землей и Марсом. Одно из таких случайных столкновений заставило расступиться Красное море, позволив Моисею вывести сынов Израилевых из земли фараона, другое остановило вращение планеты по велению Иисуса. По утверждению Великовского, эти столкновения также вызвали мощные извержения вулканов и наводнения[65]. Он полагает, что комета после всей этой сложной партии межпланетного бильярда вышла на стабильную, почти круговую орбиту, став планетой Венерой, которой, если верить Великовскому, до того вообще не существовало.

Мне уже приходилось объяснять, что все эти представления почти полностью ошибочны. Астрономы не отрицают саму возможность крупных столкновений, но не допускают, чтобы такие столкновения могли иметь место в недавнем прошлом. Ни в какой модели Солнечной системы нельзя показать размеры планет в одном масштабе с их орбитами, поскольку планеты будет почти невозможно разглядеть, настолько они окажутся малы[66].

Если представить планеты в правильном масштабе — в виде пылинок, то мы сразу поймем, что вероятность столкновения отдельно взятой кометы с Землей на отрезке в несколько тысяч лет чрезвычайно мала. И кроме того, Венера имеет каменно-металлический состав и бедна водородом, тогда как Юпитер — откуда, по мысли Великовского, она произошла — почти полностью состоит из водорода. Не существует таких источников энергии, которые могли бы выбросить с Юпитера комету или планету. Если даже такой объект и пройдет мимо Земли, он не сможет «остановить» ее вращение, а уж тем более вновь заставить ее вращаться со скоростью один оборот за 24 часа. Нет никаких геологических свидетельств повышенной частоты вулканических извержений или наводнений 3500 лет назад. Венера упоминается в месопотамских надписях, сделанных раньше, чем, согласно Великовскому, она превратилась из кометы в планету. Совершенно невероятно, чтобы объект с такой сильно вытянутой орбитой мог быстро перейти на почти идеально круговую орбиту современной Венеры. Возражений наберется еще предостаточно.

Множество гипотез, предложенных как учеными, так и дилетантами, оказались ошибочными. Но наука сама исправляет свои ошибки. Чтобы добиться признания, все новые идеи должны пройти через суровую проверку доказательств. В случае с Великовским хуже всего не то, что его гипотезы ошибочны или находятся в противоречии с надежно установленными фактами, а то, что некоторые люди, считающие себя учеными, пытались запретить его работы. Наука создается свободными исследованиями и служит им: любая гипотеза, сколь бы странной она ни была, достойна того, чтобы быть рассмотренной по существу. Запрет неудобных идей — обычное дело в религии или политике, но этот путь не ведетк знанию, ему нет места в научном поиске. Нам не дано знать, кому откроются новые фундаментальные истины. Венера имеет почти земные массу[67], размер и плотность. Как ближайшая к нам планета, она столетиями считалась сестрой Земли. Какова же в действительности планета-сестра? Может ли на ней царить благодатное вечное лето, чуть более теплое, чем на Земле, ведь она немного ближе к Солнцу? Есть ли там ударные кратеры, или все они уничтожены эрозией? Существуют ли вулканы? Горы? Океаны? Жизнь?

Первым, кто взглянул на Венеру в телескоп, стал Галилей в 1609 году. Он увидел диск, на котором не было абсолютно никаких деталей. Галилей обнаружил, что Венера меняет фазы подобно Луне — от тонкого серпа до полного диска, — и причина этих изменений та же: иногда мы видим в основном ночную сторону Венеры, а иногда большей частью дневную. Это открытие, между прочим, подкрепляло теорию о том, что Земля движется вокруг Солнца, а не наоборот. Размеры телескопов росли, разрешение (способность различать тонкие детали) увеличивалось, их систематически направляли на Венеру. Однако они показывали не больше, чем смог увидеть Галилей. Венера была окутана толстым слоем непрозрачных облаков. Когда мы смотрим на планету, сияющую в утреннем или вечернем небе, мы видим солнечный свет, отраженный облаками Венеры. Но в течение столетий после их открытия химический состав облаков оставался совершенно неизвестным.

Невозможность что-либо разглядеть на Венере привела некоторых ученых к странному выводу, что ее поверхность представляет собой болото, какое было на Земле в каменноугольный период. Аргументация — если это можно так назвать — была примерно такова:

— Я ничего не могу увидеть на Венере.

— Почему?

— Потому что она полностью скрыта облаками.

— Из чего состоят эти облака?

— Из воды, конечно.

— А почему облака на Венере толще, чем на Земле?

— Потому что там больше воды.

— Но если больше воды в облаках, то и на поверхности ее должно быть больше. Что может представлять собой такая влажная поверхность?

— Болото.

А раз есть болота, то почему на Венере не быть цикадам, стрекозам и, возможно, даже динозаврам? Наблюдения: на Венере абсолютно ничего не видно. Вывод: на ней должна быть развитая жизнь. Безликие облака Венеры отражали лишь наши надежды и ожидания. Мы живые, и мы заключаем, что жизнь должна быть повсеместно. Но только тщательный сбор и анализ доказательств ответит на вопрос, обитаем ли данный мир. Венера решила не делать уступок нашим предубеждениям.

Первый реальный ключ к разгадке венерианской природы дали эксперименты со стеклянной призмой и дифракционной решеткой — плоской поверхностью, на которую через равные интервалы нанесены тонкие параллельные линии. Когда интенсивный поток обычного белого света проходит сквозь узкую щель и затем через призму или решетку, он разделяется по цветам радуги, образуя спектр. Спектр охватывает цвета — фиолетовый, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный[68] — в направлении от высокой частоты[69] к низкой. Он называется спектром видимого света, поскольку все эти цвета доступны нашему зрению. Но свет — это нечто большее, нежели тот маленький участок спектра, который мы воспринимаем. В высоких частотах, за пределами фиолетового цвета, лежит область ультрафиолетового излучения. Это совершенно реальный свет, несущий смерть микробам. Он невидим для нас, но его легко улавливают шмели и фотоэлементы. За ультрафиолетом находится рентгеновская область спектра, а еще дальше — гамма-излучение. В области низких частот, за красным цветом, располагается инфракрасный участок спектра. Он был впервые обнаружен, когда в темную для нашего глаза область спектра за красным краем поместили чувствительный тепловой датчик. Температура возросла. Значит, свет все-таки попал на термометр, хотя и был невидим для наших глаз. Гремучие змеи и полупроводники со специальными примесями прекрасно чувствуют инфракрасное излучение. За инфракрасным светом идет огромный спектральный диапазон радиоволн[70]. Все это — от гамма-излучения до радиоволн — разные, но одинаково важные виды света. Все они используются в астрономии. Но из-за ограниченных способностей нашего зрения мы отдаем предпочтение крошечному радужному диапазону, который зовем спектром видимого света.

Спектр электромагнитного излучения от самых коротких волн (гамма-излучение) до самых длинных (радиоизлучение).

Длину волны измеряют в нанометрах (нм), микрометрах (микронах, мкм), сантиметрах (см) и метрах (м).

В 1844 году философ Огюст Конт подыскивал пример такого знания, которое навсегда останется скрытым от нас. Он остановился на химическом составе далеких звезд и планет. Нам никогда не посетить их, полагал он, и, не имея на руках образцов вещества, мы будем навсегда лишены возможности узнать его состав. Но всего через три года после смерти Конта выяснилось, что спектр можно использовать для определения химического состава удаленных объектов. Молекулы и химические элементы поглощают свет различных частот (или цветов) — иногда в видимой части спектра, иногда в других его областях. В спектре планетной атмосферы одиночная темная линия соответствует узкому промежутку, в котором свет отсутствует из-за того, что солнечное излучение, проходя сквозь воздух другого мира, избирательно поглощается им. Каждая такая линия порождается определенным видом молекул или атомов. Каждое вещество оставляет свой характерный спектральный «автограф». Состав газовой оболочки Венеры можно определить с Земли, с расстояния 60 миллионов километров. Мы можем предсказать химический состав Солнца (где впервые был обнаружен гелий, названный по имени греческого бога солнца Гелиоса), магнитных звезд типа А, богатых европием, далеких галактик, исследуемых по совокупному свету миллиардов звезд. Астрономическая спектроскопия — это почти магическая техника. Она продолжает удивлять меня. Огюст Конт выбрал на редкость неудачный пример.

Если бы Венера и впрямь сочилась влагой, в ее спектре должны были бы без труда обнаружиться линии водяного пара. Однако спектроскопические исследования, предпринятые около 1920 года в обсерватории Маунт-Вилсон, не выявили ни следа, ни даже намека на присутствие водяного пара над облаками Венеры, что заставляет предположить существование иссушенной пустынной тверди, укутанной облаками тончайшей силикатной пыли. Дальнейшие изыскания обнаружили в атмосфере огромное количество углекислоты, наведя некоторых ученых на мысль, что вся вода на планете связана углеводородами, отчего и образовалась углекислота, а значит, поверхность Венеры представляет собой огромное нефтяное поле, море нефти, покрывающее всю планету. Другие заключили, что водяного пара над облаками нет потому, что облака эти очень холодные и вся вода конденсируется в мельчайшие капли, которым свойствен иной набор спектральных линий, чем водяному пару. Они высказали предположение, что планета полностью залита водой — за исключением, возможно, случайных островов, покрытых слоем известняка, подобно скалам Дувра. Но из-за огромного количества углекислоты в атмосфере море не может состоять из обычной воды; законы физической химии говорят, что она должна быть газированной. И получалось, что Венера — огромный океан сельтерской воды.

Первый намек на истинное положение дел удалось получить не анализируя спектры в видимой и ближней инфракрасной области, а благодаря исследованиям в радиодиапазоне. Радиотелескоп работает скорее как экспонометр, а не как фотоаппарат. Вы направляете его на довольно обширный участок неба, и он регистрирует, сколько энергии приходит оттуда на Землю на определенной радиочастоте. Мы уже привыкли к радиосигналам, передаваемым некоторыми разновидностями разумной жизни, а именно теми, что строят теле- и радиостанции. Однако существует множество других причин, по которым естественные объекты могут испускать радиоволны. Одна из них — нагрев. И когда в 1956 году один из первых радиотелескопов был направлен в сторону Венеры, обнаружилось, что она испускает радиоволны, как будто нагрета до чрезвычайно высокой температуры. Но окончательное подтверждение того, что поверхность Венеры невероятно горяча, пришло от советских космических аппаратов серии «Венера», которые впервые проникли сквозь облачный покров и опустились на загадочную и недоступную поверхность ближайшей планеты. Оказалось, что Венера страшно раскалена. Никаких болот, никаких нефтяных полей, никаких океанов газировки. При нехватке данных так легко допустить ошибку…

Когда я здороваюсь с приятельницей, я вижу ее благодаря отраженному свету Солнца или, например, лампы накаливания. Лучи света рассеиваются на ней и попадают в мой глаз. Однако древние, даже такие великие мыслители, как Евклид, считали, что мы видим посредством особых, испускаемых глазами лучей, которые как бы ощупывают наблюдаемые объекты, активно взаимодействуют с ними. Это естественное представление, и оно продолжает бытовать, хотя и не согласуется с невидимостью объектов в темной комнате. Сегодня мы соединяем лазер с фотоэлементом или радиопередатчик с радиотелескопом и таким образом можем при помощи света активно взаимодействовать с удаленными объектами. В радарной астрономии радиоволны испускаются находящимся на Земле радиотелескопом и отражаются обратно. На многих длинах волн облака и атмосфера Венеры совершенно прозрачны для радиоизлучения. В тех местах, где поверхность изобилует неровностями, излучение поглощается или рассеивается в разные стороны. Такие участки выглядят для радиоволн темными. Слежение за перемещением деталей поверхности в ходе вращения Венеры позволило впервые надежно определить продолжительность суток на планете — время, в течение которого Венера совершает один оборот вокруг своей оси. Выяснилось, что на один оборот относительно звезд Венера затрачивает 243 земных дня, причем вращается она в направлении, обратном направлению вращения всех планет внутренней части Солнечной системы. В результате Солнце здесь встает на западе и садится на востоке, а между двумя восходами минует 118 земных суток. А еще в моменты максимального сближения с Землей Венера всегда поворачивается к нам почти в точности одной и той же стороной своей поверхности. Хотя к такому, синхронизированному с Землей режиму вращения Венеру привело тяготение нашей планеты, это произошло не вдруг. Да и не может возраст Венеры насчитывать каких-то несколько тысяч лет, он должен быть таким же, как и у всех остальных объектов во внутренней части Солнечной системы.

Радарные изображения Венеры были получены как наземными радиотелескопами, так и с космического аппарата «Пионер-Венера», находившегося на орбите вокруг планеты[71]. На них отчетливо видны признаки ударных кратеров. Кратеров — не слишком больших и не слишком мелких — на Венере как раз столько, сколько насчитывается на лунных возвышенностях, — еще одно подтверждение того, что планета очень стара. Но венерианские кратеры совсем неглубокие, как будто под влиянием высокой температуры скалы на протяжении длительных периодов времени растекаются, подобно маслу или пластилину, постепенно сглаживая рельеф. Здесь есть огромные плоскогорья, вдвое выше Тибетского плато, громадные рифтовые долины, возможно, гигантские вулканы и горы, сравнимые по высоте с Эверестом[72]. Теперь мы можем видеть этот мир, прежде полностью скрытый от нас облаками, — его детали впервые исследованы посредством радара и космических аппаратов.

Температура на поверхности Венеры, согласно радиоастрономическим наблюдениям, подтвержденным прямыми измерениями с космических аппаратов, составляет около 480 °C — больше, чем в самой горячей кухонной печи. Атмосферное давление на поверхности достигает 90 атмосфер, то есть в 90 раз превосходит земное и соответствует давлению воды на глубине 1 километр. Чтобы достаточно долго продержаться на Венере, космический аппарат должен быть устроен по образцу глубоководного батискафа и при этом еще хорошо охлаждаться.

Более десятка космических аппаратов Советского Союза и Соединенных Штатов вошли в плотную атмосферу Венеры и проникли сквозь облака; некоторые из них смогли просуществовать на поверхности около часа[73]. Два советских аппарата «Венера» передали оттуда изображения[74]. Давайте пройдем по следам пионерских миссий и посетим иной мир.

В обычном видимом свете можно наблюдать бледно-желтые облака Венеры, но, как впервые отметил Галилей, в них практически не на чем задержаться взгляду. Однако камера, работающая в ультрафиолетовом диапазоне, позволяет рассмотреть в верхних слоях атмосферы изящную, сложную систему вихревых ветров, дующих со скоростью около 100 метров в секунду. На 96 процентов атмосфера Венеры состоит из углекислоты. Имеются незначительные следы азота, водяного пара, аргона, угарного и других газов, но содержание углеводородов и углеводов не превышает 0,1 части на миллион. Облака Венеры, как выяснилось, представляют собой в основном концентрированный раствор серной кислоты. Присутствуют также небольшие количества соляной и плавиковой кислот. Даже верхние, холодные облака Венеры оказались совершенно отвратительным местом.

Над видимым облачным слоем, на высоте около 70 километров от поверхности, всегда висит дымка из мельчайших частиц. На уровне 60 километров мы ныряем в облака, чтобы очутиться в окружении капелек концентрированной серной кислоты. По мере погружения они становятся крупнее. В нижних слоях атмосферы имеются следы едкого газа — диоксида серы (SO2). Поднимаясь выше облаков, он испытывает на себе разлагающее действие ультрафиолетового излучения Солнца и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту, которая конденсируется в мельчайшие капли, оседает и на небольших высотах благодаря нагреванию вновь распадается на SO2 и воду, завершая круговорот. По всей Венере постоянно идут сернокислые дожди, но ни одна капля никогда не достигает поверхности планеты.

Желтый серный туман продолжается до высоты 45 километров над поверхностью, достигнув которой, мы оказываемся в плотной, но кристально прозрачной среде. Однако атмосферное давление настолько велико, что разглядеть поверхность невозможно. Солнечный свет, рассеиваемый молекулами атмосферы, полностью скрывает ее из виду. Здесь нет пыли, нет облаков, просто газовая оболочка планеты становится осязаемо плотной. Сквозь лежащие выше облака проникает довольно много солнечного света, не меньше, чем на Земле в пасмурный день.

Обжигающая жара, разрушительное давление, ядовитые газы и жуткий красноватый свет делают Венеру больше похожей не на богиню любви, а на воплощение преисподней. Насколько мы можем судить, в некоторых местах поверхность покрыта беспорядочно разбросанными, немного размягченными каменными обломками — враждебный, пустынный ландшафт, который изредка разнообразят разъеденные останки брошенных космических кораблей с далекой планеты, совершенно неразличимые сквозь толстую, облачную, ядовитую атмосферу[75].

Венера дает нам пример всепланетной катастрофы. Теперь уже понятно, что высокая температура поверхности является следствием мощного парникового эффекта. Солнечный свет проходит сквозь атмосферу и облака Венеры, которые полупрозрачны для видимого света, и достигает поверхности. Нагретая поверхность пытается посредством излучения отдать теплоту космосу. Поскольку Венера намного холоднее Солнца, она испускает излучение преимущественно в инфракрасном, а не в видимом диапазоне спектра. Однако углекислый газ и водяной пар[76] в атмосфере Венеры почти идеально поглощают инфракрасное излучение, солнечное тепло оказывается в ловушке, и температура поверхности растет — пока та небольшая доля инфракрасного излучения, которой удается просочиться сквозь мощную атмосферу, не уравновесит солнечный свет, поглощаемый нижними слоями атмосферы и поверхностью.

Соседний мир явился нам угнетающе неприглядным. Но мы вновь вернемся на Венеру. Она все же по-своему притягательна. В конце концов, герои греческих и скандинавских мифов не чурались визитов в преисподнюю. Нам многое предстоит узнать о нашей планете, которая по сравнению с этой геенной огненной может считаться раем.

Египетский сфинкс, получеловек-полулев, был сооружен более 5500 лет назад[77]. Его лик когда-то был четким, теперь же черты сглажены ветром, который тысячелетиями несет песок из пустыни, и редкими дождями. В Нью-Йорке есть привезенный из Египта обелиск под названием «игла Клеопатры»[78]. Всего за сто лет пребывания в Центральном парке надписи на нем почти исчезли из-за смога и промышленных выбросов — из-за химической эрозии, подобной той, что действует в атмосфере Венеры. На Земле эрозия мало-помалу стирает информацию, но поскольку она действует постепенно — капля за каплей, песчинка за песчинкой, — этот процесс трудно заметить. Крупные образования, такие как горные массивы, сохраняются десятки миллионов лет; меньшие по размерам ударные кратеры — сотни тысяч[79], а крупные искусственные сооружения — только несколько тысяч. Вдобавок к медленной и равномерной эрозии разрушению способствуют катастрофы большего или меньшего масштаба. У Сфинкса нет носа. Какие-то вандалы отбили его снарядом (одни говорят, это были турки-мамелюки, другие — наполеоновские солдаты).

На Венере, на Земле и везде в Солнечной системе есть следы катастрофических разрушений, полустертые или скрытые медленными, более равномерными процессами: на Земле, например, атмосферные осадки, собираясь в ручьи и реки, создают громадные аллювиальные бассейны; на Марсе есть русла древних рек, возможно, выходящих из-под поверхности; на Ио, спутнике Юпитера, существует что-то вроде широких каналов, проложенных потоками жидкой серы. На Земле, в верхних слоях венерианской атмосферы, на Юпитере развиваются мощные атмосферные процессы. Песчаные бури бушуют и на Земле, и на Марсе; молнии бывают на Юпитере, на Венере[80] и на нашей планете. Вулканы выбрасывают вещество в атмосферу на Земле и на Ио. Внутренние геологические процессы медленно деформируют поверхности Венеры, Марса, Ганимеда, Европы (последние два — спутники Юпитера. — Ред.) и, конечно, Земли. Ледники, известные своей неспешностью, производят масштабные преобразования ландшафтов на Земле и, возможно, на Марсе. Эти процессы не обязательно протекают равномерно во времени. Когда-то большая часть европейского континента скрывалась подо льдом. Несколько миллионов лет назад то место, где сейчас находится город Чикаго, было погребено под трехкилометровой толщей льда. На Марсе и повсюду в Солнечной системе мы находим образования, которые не могут возникнуть в наши дни, рельефы, сформировавшиеся сотни миллионов, миллиарды лет назад, когда климат на планетах, вероятно, был совершенно иным.

Существует еще один фактор, способный менять ландшафт и климат Земли, — это разумная жизнь, которой под силу существенно преображать окружающую среду. Как и на Венере, на нашей планете работает парниковый эффект, создаваемый углекислым газом и водяным паром. Если бы не он, глобальная температура опустилась бы ниже точки замерзания воды. Благодаря ему океаны остаются жидкими и на Земле возможна жизнь. Небольшой парниковый эффект — хорошая штука. Углекислоты на Земле практически столько же, сколько на Венере, — ее хватило бы для создания давления 90 атмосфер; но эта углекислота связана в земной коре в форме известняка и других карбонатов, а не находится в атмосфере. Если Земля переместится немного ближе к Солнцу, температура слегка вырастет. Это вызовет выделение части СO2 из близких к поверхности пород и усилит парниковый эффект, обусловив дальнейший нагрев поверхности. Карбонаты на горячей поверхности будут выделять все больше СO2, и не исключено, что парниковый эффект пойдет вразнос. Именно это, по-видимому, и произошло в ранний период истории Венеры из-за ее близости к Солнцу. Венера являет собой предупреждение о катастрофе, которая может случиться с планетой, довольно похожей на нашу.

Основными источниками энергии для современной индустриальной цивилизации служат так называемые ископаемые топлива. Мы сжигаем дерево и нефть, уголь и природный газ и при этом выбрасываем в воздух продукты сгорания, преимущественно СO2. В результате содержание углекислоты в земной атмосфере значительно увеличивается. Нам следует быть осторожными, чтобы не допустить неуправляемого парникового эффекта. Глобальный подъем температуры всего на один-два градуса может иметь катастрофические последствия. Сжигая уголь, нефть, бензин, мы также выбрасываем в атмосферу серную кислоту. И у нас уже сейчас, как и на Венере, в стратосферных слоях витает легкая дымка из капелек серной кислоты. Крупнейшие наши города загрязнены ядовитыми молекулами. Мы не понимаем, к каким долгосрочным последствиям приведет нынешний образ действий.

Между тем нам уже доводилось изменять климат в противоположном направлении. Сотни тысяч лет подряд люди выжигали и вырубали леса, а выпас домашних животных разрушал луга. Подсечно-огневое земледелие, промышленное уничтожение тропических лесов, вытаптывание пастбищ и сегодня идут полным ходом. Но леса темнее лугов, а луга темнее пустынь. Как следствие, количество солнечного света, поглощаемого поверхностью, уменьшается, так что, изменяя характер землепользования, мы меняем поверхностную температуру нашей планеты. Может ли это похолодание увеличить размер ледяной полярной шапки, которая, будучи очень светлой, станет отражать еще больше солнечного излучения и тем самым вызовет дальнейшее охлаждение Земли, пустив вразнос эффект альбедо[81]?

Замечательная планета Земля — это единственный наш дом. Венера слишком горячая. Марс слишком холодный. А Земля в буквальном смысле рай для людей. В конце концов, именно здесь нас породила эволюция. Но благоприятный нам климат может оказаться неустойчивым. Мы ввергаем нашу бедную планету в серьезные испытания. Существует ли опасность превратить земную окружающую среду в венерианское пекло или ледяной ад Марса? Ответ простой: никто этого не знает. Мы только-только приступили к глобальным климатическим исследованиям и сравнению Земли с другими мирами. Изыскания эти финансируются скудно и с неохотой. В своем неведении мы продолжаем изменять и загрязнять атмосферу, делать поверхность Земли более светлой, забывая о том, что долгосрочные последствия по большому счету неизвестны.

Несколько миллионов лет назад, когда появились первые человеческие существа, Земля уже была зрелым миром, прожившим 4,6 миллиарда лет со времени своей богатой катастрофами юности. Но именно мы, люди, стали теперь новым и, возможно, решающим фактором. Наша цивилизация и наша технология дали нам силу для воздействия на климат. Как мы воспользуемся этой силой? Станем ли мы мириться с невежеством и самодовольством в делах, от которых зависит все человечество? Предпочтем ли мы сиюминутные выгоды благополучию Земли? Или мы научимся мыслить в больших масштабах времени и ради наших детей и внуков поймем и защитим сложную систему жизнеобеспечения нашей планеты? Земля — это крошечный и хрупкий мир. Он нуждается в заботе.

Рассказывают, что много лет назад знаменитый газетный издатель послал телеграмму известному астроному: СРОЧНО ТЕЛЕГРАФИРУЙТЕ ПЯТЬСОТ СЛОВ ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ. Астроном с сознанием выполненного долга ответил: НИКОМУ НЕИЗВЕСТНО, НИКОМУ НЕИЗВЕСТНО, НИКОМУ НЕИЗВЕСТНО… и так 250 раз. Но сколь бы настойчиво эксперты ни расписывались в собственном неведении, никто не обращает на это никакого внимания, и время от времени приходится выслушивать безапелляционные заявления тех, кто уверен, что смог логически доказать существование жизни на Марсе, и тех, кто убежден, что доказал обратное. Одни очень хотят, чтобы на Марсе была жизнь, другие — чтобы ее там не было. Оба лагеря; допускают крайности. Эти страсти наносят ущерб терпимому отношению к неопределенности, которое так важно для науки. Похоже, многие люди просто желают получить хоть какой-нибудь определенный ответ, избавляющий от тяжкой необходимости держать в голове сразу две альтернативы. Некоторые ученые считали Марс обитаемым, полагаясь на совершенно безосновательные (как было позднее доказано) аргументы. Другие делали вывод о безжизненности планеты только потому, что поиски конкретных проявлений жизни дали отрицательный или неоднозначный результат. Этот блюз не однажды был спет для красной планеты.

Почему марсиане? Почему столько напряженных раздумий и горячечных фантазий посвящено именно марсианам, а не жителям Сатурна или, скажем, Плутона? Да потому, что на первый взгляд Марс кажется очень похожим на Землю. Это ближайшая планета, поверхность которой мы можем наблюдать. На ней есть ледяные полярные шапки, проплывают белые облака, свирепствуют пыльные бури, приводящие к сезонным изменениям ее красной поверхности. И даже сутки здесь длятся 24 часа[82]. Все это рождает искушение считать Марс обитаемой планетой. Он стал своего рода мистической сценой, на которую мы проецируем наши земные надежды и страхи. Но предубеждения, будь они за или против, не должны вводить нас в обман. Важны только факты, а их пока нет. Настоящий Марс — удивительный мир. Будущее его гораздо увлекательнее, чем наши прошлые представления о нем. Мы уже добрались до Марса, мы исследуем его пески, мы воплотили в реальность то, что столетиями было лишь мечтой!

Такими словами начинается написанный в 1897 году научно-фантастический роман Герберта Уэллса «Война миров», ставший классикой жанра и до наших дней сохранивший свою притягательную силу[84]. Страх и надежда найти жизнь за пределами Земли сопутствуют нам на протяжении всей истории. Последние сто лет наши ожидания сконцентрировались на одной яркой красной точке земного неба. За три года до публикации «Войны миров» житель Бостона Персиваль Лоуэлл (Ловелл) основал большую обсерваторию, где были получены наиболее серьезные аргументы в пользу существования жизни на Марсе. С юности увлекавшийся астрономией, Лоуэлл поступил в Гарвард, получил назначение на полуофициальную дипломатическую службу в Корее и вел жизнь, обычную для богатого человека. Но до своей смерти в 1916 году он внес значительный вклад в наши знания о природе и эволюции планет и многое сделал для того, чтобы было обнаружено расширение Вселенной и открыта планета Плутон, названная в его честь. Первые две буквы в названии Плутона совпадают с инициалами Персиваля Лоуэлла. Символ Е стал официальным обозначением планеты.

Но любовью всей жизни для Лоуэлла стал Марс. В 1877 году он был потрясен сообщением итальянского астронома Джованни Скиапарелли о каналах на Марсе. Во время сближения Марса с Землей Скиапарелли наблюдал запутанную сеть одиночных и двойных прямых линий, в разных направлениях пересекающих светлые области планеты. Скиапарелли использовал слово саnali, которое в итальянском языке означает «протоки» или «русла» (англ. channels или grooves. — Пер.), но его перевели на английский словом canals (каналы), подразумевающим участие разумного строителя. По Европе и Америке прокатилось повальное увлечение Марсом, и Лоуэлл был полностью захвачен им.

В 1892 году у Скиапарелли стало портиться зрение, и он объявил, что прекращает наблюдения Марса. Лоуэлл принял решение продолжить работу. Он хотел создать первоклассное место для наблюдения, где ему не мешали бы облака или городские огни и где была бы хорошая «видимость» — так астрономы говорят о спокойной атмосфере, которая минимизирует дрожание изображения в телескопе. Плохую видимость вызывает мелкомасштабная турбулентность в атмосфере над телескопом, заставляющая звезды мерцать. Лоуэлл построил свою обсерваторию вдали от дома, на Марсианском холме во Флагстаффе, штат Аризона[85]. Он зарисовывал детали марсианской поверхности, в особенности буквально гипнотизировавшие его каналы. Вести такого рода наблюдения непросто. Морозным ранним утром вы проводите долгие часы у телескопа. Видимость часто бывает плохой, изображение Марса искажается и затуманивается, и вам нужно игнорировать увиденное. Иногда изображение замирает, и на мгновение детали на диске планеты становятся удивительно ясными. Тогда надо запомнить то, что вам посчастливилось увидеть, и аккуратно перенести это на бумагу. Вы должны отбросить всяческие предрассудки и непредвзято регистрировать чудеса Марса.

Тетради Персиваля Лоуэлла заполнены изображениями того, что, как ему казалось, он видел: светлые и темные пятна, едва заметная полярная шапка и каналы — планета, опутанная каналами. Лоуэлл считал, что видит мир, покрытый сетью грандиозных ирригационных рвов, которые несут воду тающих полярных шапок мучимым жаждой жителям экваториальных городов. Он предполагал, что на планете обитает более старая и мудрая раса, возможно, сильно отличающаяся от нас. Он предполагал, что сезонные изменения в темных областях вызваны ростом и увяданием растительности. Он предполагал, что Марс очень похож на Землю. Вообще, он слишком много предполагал…

Лоуэлл представлял себе Марс древним, бесплодным, иссушенным миром, похожим на земные пустыни. Марс Лоуэлла имел много общего с юго-западом Америки, где располагалась его обсерватория. Марс виделся ему прохладным местом, но все же не менее приятным для жизни, чем «юг Англии». Воздух разреженный, но содержащий достаточно кислорода для дыхания. Вода встречается редко, но густая сеть каналов разносит живительную влагу по всей планете.

Как мы теперь знаем, наиболее серьезные возражения идеи Лоуэлла встретили в его время там, где меньше всего можно было ожидать. В 1907 году Алфреда Рассела Уоллеса, соавтора теории эволюции и естественного отбора, попросили отрецензировать одну из книг Лоуэлла. Получивший инженерное образование Уоллес хотя и верил, например, в экстрасенсорное восприятие, был предельно скептичен в отношении обитаемости Марса. Он показал, что Лоуэлл ошибался в своих расчетах средней температуры на Марсе; она не то что не соответствовала температуре Южной Англии, она почти везде была ниже точки замерзания воды. А значит, под поверхностью должна залегать вечная мерзлота. Воздух разрежен куда сильнее, чем следовало из вычислений Лоуэлла. Кратеры должны встречаться столь же часто, как и на Луне. А что касается воды в каналах, то Уоллес писал:

Этот разгромный и в основном правильный физический анализ Уоллес сделал в возрасте восьмидесяти четырех лет. Его вывод состоял в том, что жизнь на Марсе — под жизнью он понимал гражданских инженеров, сведущих в гидравлике, — невозможна. От высказываний о микроорганизмах он воздержался.

Несмотря на критику Уоллеса и вопреки тому, что другие астрономы, чьи телескопы и обсерватории были ничуть не хуже, не могли найти никаких признаков легендарных каналов, картина Марса по Лоуэллу получила широкую популярность у публики. Она обладала притягательностью мифа, древнего, как Книга Бытия. В какой-то мере такая привлекательность связана с тем, что XIX век был эпохой инженерных чудес, в частности эпохой строительства грандиозных каналов: Суэцкий канал открыли в 1869 году, Коринфский — в 1893-м, по Панамскому первое судно прошло в 1914-м, а в США завершилось сооружение системы шлюзов в районе Великих озер, в том числе грузовых каналов штата Нью-Йорк и оросительных каналов на юго-востоке Америки. Если столь грандиозные проекты смогли осуществить европейцы и американцы, то почему не могут марсиане? Разве более старый и мудрый вид не способен был приложить гораздо большие усилия в своем отважном противоборстве с иссушением красной планеты?

Сейчас мы вывели на орбиту вокруг Марса разведывательные зонды. Вся его поверхность нанесена на карту. На планету опустились две автоматические лаборатории. Но со времен Лоуэлла покров над тайнами Марса, если они вообще есть, только сгустился. Получив изображения Марса, намного более подробные, чем мог наблюдать Лоуэлл, мы не нашли никаких следов хваленой сети каналов, ни одного шлюза. Лоуэлл, Скиапарелли и другие, кто в тяжелых условиях, на пределе возможностей занимался визуальными наблюдениями, заблуждались — отчасти, вероятно, потому, что им хотелось верить в существование жизни на Марсе.

Дневники наблюдений Персиваля Лоуэлла отражают его непрерывную многолетнюю работу у телескопа. Они показывают, что Лоуэлл прекрасно знал о том скептицизме, с которым относятся к реальности каналов другие астрономы. За страницами дневников видится человек, уверенный, что совершил важное открытие, и огорченный, что другие все еще не понимают его значения. В тетради за 1905 год есть, к примеру, такая запись, датированная 21 января: «Двойные каналы, которые иногда удается разглядеть, несомненно, реальны». Читая дневники Ловелла, я испытывал отчетливое и довольно неуютное чувство, будто он действительно что-то видел. Но что?

Когда мы с Полом Фоксом из Корнелла сравнили карты Лоуэлла и изображения, которые передал с орбиты «Маринер-9» — разрешение отдельных снимков в тысячу раз превышало то, что давал на Земле 24-дюймовый рефрактор Лоуэлла, — между ними не обнаружилось практически ничего общего. Не то чтобы глаз Лоуэлла сливал в прямые линии разрозненные слабые детали на марсианской поверхности. На месте большинства каналов не было темных пятен или цепочек кратеров. Там вообще не было никаких деталей. Но как же тогда ему удавалось год за годом зарисовывать одни и те же каналы? Каким образом другие астрономы — некоторые из них говорят, что до проведения собственных наблюдений не изучали подробно карты Лоуэлла, — наносили на бумагу те же каналы? Одним из важнейших открытий «Маринера-9» стало обнаружение на поверхности Марса меняющихся со сменой сезонов полос и пятен, многие из которых связаны с круговыми валами ударных кратеров. Всему причиной переносимая ветром пыль, что образует рисунки, зависящие от сезонных ветров. Но полосы внешне не похожи на каналы, не совпадают с ними по расположению, и ни одна из них по отдельности не имеет такого размера, чтобы бросаться в глаза при наблюдении с Земли. Маловероятно, чтобы в начале ХХ века на Марсе действительно существовали образования, хотя бы отдаленно напоминавшие каналы Лоуэлла и бесследно исчезнувшие, как только стало возможным детальное исследование их при помощи космических аппаратов.

Марсианские каналы представляются следствием какого-то странного сбоя в совместной работе рук, глаз и мозга, проявляющегося у людей в сложных условиях наблюдения (по крайней мере, у некоторых людей; многие астрономы, располагая такими же, как у Лоуэлла, инструментами и условиями для наблюдения, заявляли, что никаких каналов нет). Но и это объяснение весьма далеко от удовлетворительного, и меня продолжают мучить сомнения, что какая-то существенная деталь в проблеме марсианских каналов остается нераскрытой. Лоуэлл всегда говорил, что правильная форма каналов является безошибочным признаком их разумного происхождения. Безусловно, это верно. Единственный нерешенный вопрос — с какой стороны телескопа находился этот разум.

По Лоуэллу, марсиане добры и оптимистичны, даже в чем-то богоподобны — ничего общего с теми злобными и опасными существами, которых изобразили Уэллс и Уэллс (Герберт и Орсон. — Ред.) в «Войне миров». Научная фантастика и воскресные приложения к газетам донесли оба эти портрета до воображения публики. Помню, как в детстве, затаив дыхание, я читал марсианские романы Эдгара Райса Берроуза. Вместе с Джоном Картером, джентльменом и искателем приключений из Вирджинии, я путешествовал на «Барсум», как называли Марс его обитатели. Я следовал за караваном тотов, восьминогих вьючных животных. Я искал руки прекрасной Деи Торис, принцессы Гелиума. Я дружил с Тарсом Таркасом, зеленым воином четырехметрового роста. Я блуждал среди увенчанных шпилями городов и куполов насосных станций Барсума, по цветущим склонам возвышенностей Непентес и Нилосирт[86].

Мыслимо ли — на самом деле, а не в фантазиях — попасть с Джоном Картером в марсианское королевство Гелиум? Можем ли мы одним прекрасным летним вечером по дороге, озаренной светом двух стремительных лун Барсума, отправиться в рискованную научную экспедицию? Пусть даже все выводы Лоуэлла о Марсе, включая существование пресловутых каналов, совершенно несостоятельны, все равно его описание планеты сделало по меньшей мере одно полезное дело. Оно заставило целое поколение людей (и я из их числа) поверить в реальность исследования планет и задаться вопросом: а не сможем ли мы сами однажды полететь на Марс? Джону Картеру только и потребовалось, что выйти в чистое поле, воздеть руки и проникнуться страстным желанием. Помню, что в детстве я потратил многие часы, околачиваясь в поле, решительно протягивая руки и обращаясь к тому, что я считал Марсом, с просьбой доставить меня туда. Ничего не получалось. Должен был найтись иной путь.

Подобно организмам, машины эволюционируют. Ракеты, как и приводивший их в движение черный порох, впервые появились в Китае, где использовались для церемониальных нужд и для украшения празднеств. Завезенные около XIV столетия в Европу, они нашли применение в военном деле. В конце XIX века школьный учитель из России Константин Циолковский предложил использовать их для межпланетных перелетов, а американский ученый Роберт Годдард первым стал всерьез работать над задачей высотных полетов[87]. Во время Второй мировой войны почти все усовершенствования Годдарда воплотились в немецкой военной ракете V-2 («Фау-2»), а кульминацией этих работ стал запуск в 1948 году двухступенчатой ракеты V-2/WAC Corporal, достигшей беспрецедентной по тем временам высоты 400 километров. В 1950-х годах инженерные разработки под началом Сергея Королева в Советском Союзе и Вернера фон Брауна в Соединенных Штатах, которые финансировались ради создания систем доставки оружия массового поражения, привели к запуску первых искусственных спутников. Дальнейший прогресс был стремительным: пилотируемый орбитальный полет, облет Луны и первая высадка человека на ее поверхность, посылка автоматических межпланетных станций к планетам Солнечной системы и за ее пределы. Многие государства уже запустили собственные космические аппараты, в числе этих стран Великобритания, Франция, Канада, Япония, а также Китай[88] — страна, где впервые была изобретена ракета.

Прежде всего космические ракеты, как мечталось Циолковскому и Годдарду (который в молодости читал Уэллса и слушал лекции Персиваля Лоуэлла), призваны были послужить орбитальными научными станциями для наблюдения Земли с большой высоты и зондами для поиска жизни на Марсе. Обе эти мечты нашли сегодня свое воплощение.

Представьте себя пришельцем с какой-то другой, совершенно чуждой нам планеты, который приближается к Земле, не ведая, что его ожидает. Чем ближе планета, тем отчетливее вид, тем яснее проступают все более и более тонкие детали. Обитаема ли она? В какой момент вы сможете ответить на этот вопрос? Если здесь есть разумные существа, то, вероятно, они создали инженерные сооружения, имеющие контрастные элементы размером порядка нескольких километров, сооружения, хорошо различимые, когда оптические системы и расстояние до Земли обеспечат километровое разрешение. Однако на этом уровне детализации Земля выглядит совершенно пустынной. В местах, которые мы зовем Вашингтоном, Нью-Йорком, Бостоном, Москвой, Лондоном, Парижем, Берлином, Токио и Пекином, нет никаких признаков жизни — разумной или нет. Если на Земле и существуют разумные существа, они не слишком сильно изменили ее ландшафт, не создали регулярного геометрического рисунка, заметного при километровом разрешении.

Но когда мы десятикратно увеличиваем разрешение и начинаем видеть детали размером около сотни метров, ситуация меняется. Многие места на Земле как бы кристаллизуются вдруг, обнаруживая сложный рисунок из квадратов и прямоугольников, прямых линий и кругов. Это и есть инженерные артефакты разумной жизни: дороги, автострады, каналы, сельскохозяйственные угодья, городские улицы — узор, открывающий два родственных человеческих пристрастия — к евклидовой геометрии и к защите своей территории. В этом масштабе разумную жизнь можно обнаружить и в Бостоне, и в Вашингтоне, и в Нью-Йорке. А при десятиметровом разрешении впервые становится видно, до какой степени в действительности преобразован ландшафт. Люди изрядно потрудились. Это видно на снимках дневной стороны планеты. В сумерках и ночью взгляду открываются другие вещи: факелы нефтяных скважин в Ливии и Персидском заливе, глубоководная подсветка, используемая японским рыболовным флотом для промысла кальмаров, огни больших городов. А если в дневное время мы увеличим разрешение так, чтобы видеть объекты размером около метра, то сможем, наконец, разглядеть отдельные живые организмы — китов, коров, фламинго, людей.

На Земле разумная жизнь прежде всего проявляет себя в геометрической правильности созданных ею конструкций. Если бы сеть каналов Лоуэлла действительно существовала, то вывод о присутствии на Марсе разумных существ напрашивался бы почти неизбежно[89]. Для того чтобы по фотографиям, пусть даже полученным с орбиты, можно было выявить жизнь на Марсе, ей надлежит в значительной мере преобразовать поверхность планеты. Технические цивилизации, сооружающие каналы, должны обнаруживаться без труда. Но за исключением одного-двух загадочных образований ничего подобного не удается разглядеть в изобилии деталей поверхности Марса на изображениях, полученных беспилотными космическими аппаратами. Как бы то ни было, существует широкий диапазон других возможностей — от крупных животных и растений до микроорганизмов, ископаемых форм жизни и полной безжизненности планеты теперь и в прошлом. Поскольку Марс находится дальше от Солнца, чем Земля, температуры здесь значительно ниже. Разреженная атмосфера состоит в основном из углекислого газа, небольшого количества молекулярного азота и аргона с крайне незначительными примесями водяного пара, кислорода и озона. Открытых водоемов на Марсе быть не может, поскольку низкое атмосферное давление не способно предотвратить вскипание даже холодной воды. Незначительное количество жидкой воды, возможно, содержится в порах и капиллярах почвы. Количество кислорода намного меньше, чем требуется человеку для дыхания. Озона настолько мало, что смертельное для бактерий ультрафиолетовое излучение Солнца беспрепятственно достигает марсианской поверхности. В силах ли хоть какой-нибудь организм выжить в таких условиях?

Чтобы ответить на этот вопрос, мы с коллегами много лет тому назад изготовили камеры, в которых на основе имевшихся тогда знаний смоделировали марсианские условия. Мы поселили в них земные микроорганизмы и стали наблюдать, удастся ли выжить хотя бы некоторым из них. Эти камеры мы называли марсианскими консервами (Mars Jars). Температура в них циклически менялась в типичном для Марса диапазоне — от значения чуть выше точки замерзания воды в полдень до примерно -80 °C перед восходом, бескислородная атмосфера состояла в основном из СO₂ и N₂. Ультрафиолетовые лампы имитировали жесткое солнечное излучение. Жидкой воды не было, за исключением очень тонкой пленки, увлажняющей отдельные крупинки песка. Некоторые микробы замерзали и умирали в первую же ночь, никак больше не проявляясь. Другие задыхались и гибли от недостатка кислорода. Иные умирали от жажды или ультрафиолетового излучения. Но всегда оставалось достаточное количество видов земных микробов, которые не испытывали нужды в кислороде; которые приостанавливали свою жизнедеятельность, когда температура опускалась слишком низко; которые спасались от ультрафиолета под камнями или под тонким слоем песка. В других экспериментах, где присутствовало небольшое количество воды, микробы даже начинали расти. Если в марсианской среде способны выжить земные микроорганизмы, то насколько же лучше должны быть к ней приспособлены марсианские, если, конечно, они существуют. Но сначала нам необходимо добраться до Марса. Советский Союз реализует программу исследования планет беспилотными космическими аппаратами. Раз в один-два года планеты располагаются так, что, согласно законам Кеплера и Ньютона, можно отправить космический аппарат к Марсу или Венере с минимальными затратами энергии. С начала 1960-х годов СССР редко упускал такие благоприятные возможности. Настойчивость и инженерное искусство советских специалистов были вознаграждены. Пять межпланетных станций — «Венера-8-12» — успешно достигли поверхности Венеры и передали оттуда данные — задача не из легких в условиях столь горячей, плотной и едкой атмосферы. Однако, несмотря на многочисленные попытки, Советскому Союзу так и не удалось осуществить успешную посадку на Марс, который, по крайней мере на первый взгляд, выглядит куда более гостеприимно — и температура пониже, и атмосфера гораздо более разреженная, из менее агрессивных газов. Ледяные полярные шапки, прозрачное розовое небо, огромные песчаные дюны, древние речные русла, громадные рифтовые долины, крупнейший из известных в Солнечной системе вулканический конус и, наконец, тихие послеполуденные часы летом на экваторе — все это делает Марс гораздо более похожим на Землю, чем Венера.

В 1971 году в атмосферу красной планеты вошел советский космический аппарат «Марс-3». Согласно переданной им телеметрической информации, все системы обеспечения посадки работали нормально: была соблюдена ориентация теплозащитного экрана, успешно развернулся огромный парашют, а в самом конце спуска сработали двигатели мягкой посадки. Все данные говорят за то, что «Марс-3» должен был успешно достичь поверхности. Однако после посадки космический аппарат лишь двадцать секунд передавал на Землю телевизионное изображение, на котором нельзя было разобрать никаких деталей, после чего связь с ним прервалась. В 1973 году похожая история произошла с аппаратом «Марс-6», который вышел из строя через секунду после посадки. Что же пошло не так?

Впервые я увидел «Марс-3» на советской почтовой марке (номиналом 16 копеек), где космический аппарат был изображен спускающимся сквозь какую-то розовую муть. Видимо, художник пытался изобразить пыль и сильный ветер: «Марс-3» вошел в атмосферу в разгар грандиозной всепланетной пыльной бури. Благодаря американскому космическому аппарату «Маринер-9» мы знаем, что в этот период скорость ветра вблизи поверхности составляла более 140 метров в секунду — это больше половины скорости звука на Марсе. И мы, и наши советские коллеги думаем, что, вероятно, именно эти сильные ветры подхватили «Марс-3» с раскрытым парашютом и в результате он совершил посадку с небольшой вертикальной, но опасной горизонтальной скоростью. Космический аппарат, опускающийся на огромном парашюте, практически беззащитен перед горизонтальными ветрами. После посадки «Марс-3», возможно, несколько раз подскочил, ударился о каменную глыбу или какой-нибудь другой элемент марсианского рельефа, утратил связь с доставившим его космическим аппаратом и погиб.

Но почему «Марс-3» стал садиться в самый разгар большой пыльной бури? Дело в том, что его полет было очень жестко спланирован перед запуском. Еще до того как он покинул Землю, в память бортового компьютера занесли все операции, которые предстояло выполнить. Когда стал ясен масштаб пыльной бури 1971 года, изменить компьютерную программу уже не представлялось возможным. Выражаясь языком исследователей космоса, миссия «Марса-3» была неадаптивной, детерминированной. Гибель «Марса-6» более загадочна. В момент его входа в марсианскую атмосферу не бушевала всепланетная буря, не наблюдалось и признаков сильного ветра вблизи места посадки. Возможно, как раз в момент соприкосновения с поверхностью произошел какой-то технический сбой. Или, быть может, он столкнулся на поверхности Марса с чем-то особенно опасным.

Вполне естественно, что успехи Советского Союза на Венере и неудачи с высадкой на Марс заставили нас сконцентрировать усилия на подготовке американской миссии «Викинг», которая была неформально приурочена к двухсотлетию Соединенных Штатов, 4 июля 1976 года. В этот день предполагалось осуществить посадку первого спускаемого аппарата на поверхность Марса. Как и у советских предшественников, план посадки «Викингов» включал торможение теплозащитным экраном, парашютом и двигателями мягкой посадки. Поскольку плотность марсианской атмосферы составляет всего 1 процент от земной, для торможения космического аппарата использовался огромный парашют диаметром 18 метров. Атмосфера Марса настолько разреженна, что «Викингу», если бы он садился на возвышенности, просто не хватило бы воздуха для сброса скорости, и произошла бы катастрофа. Поэтому одним из важнейших условий был выбор места для посадки — в низменном регионе. Работа станции «Маринер-9» и радарные исследования с Земли позволили выявить множество таких районов. Памятуя о печальной судьбе «Марса-3», мы стремились так выбрать место и время посадки «Викинга», чтобы ветер был слабым. Ветер, способный поднять с поверхности пыль, уже представляет собой опасность для спускаемого аппарата. Если мы убеждались, что предполагаемое место посадки не скрыто облаками взметенной пыли, то был неплохой шанс, что ветры в этом районе не слишком сильны. Это послужило одной из причин того, что «Викинги» сначала вместе с посадочными модулями выходили на орбиту вокруг Марса, а спуск на поверхность откладывался до тех пор, пока место предполагаемой посадки не было обследовано с орбиты. Благодаря «Маринеру-9» мы знали, как в периоды сильных ветров меняется рисунок светлых и темных пятен на марсианской поверхности. И конечно, мы не признали бы безопасным для посадки место, где, как показывают орбитальные снимки, наблюдается подобный движущийся рисунок. Но наши выводы не имели стопроцентной надежности. Можно, например, представить себе место, где ветры столь сильны, что вся подвижная пыль уже сдута. Подвернись нам оно — не было бы никаких признаков, позволяющих определить силу ветра. Детальный прогноз погоды для Марса, конечно, гораздо менее точен, чем для Земли. (На самом деле, одна из главных задач миссии «Викинг» как раз и состояла в том, чтобы продвинуться дальше в понимании погодных явлений на обеих планетах.)

Условия связи и температурные ограничения не позволяли «Викингу» садиться в высоких широтах. Выбор в любом из полушарий точки, лежащей выше 45–50 градусов широты, сокращал до предела или период связи космического аппарата с Землей, или время безопасной по температурным условиям работы.

Не хотели мы сажать аппарат и в слишком неровной местности. Он мог опрокинуться и разбиться. Нельзя было исключить также, что заклинит его механический манипулятор для взятия образцов марсианской почвы или он будет беспомощно болтаться на высоте около метра над поверхностью. По сходным причинам мы избегали посадки в местах со слишком рыхлым грунтом. Если бы три посадочные опоры зонда глубоко увязли в слабоспрессованной почве, это привело бы к ряду нежелательных последствий, включая блокировку манипулятора. Впрочем, слишком твердый грунт нас также не устраивал: посадка, например, на поверхность остекленевшего лавового потока, не присыпанного сыпучим материалом, лишила бы манипулятор возможности взять образцы, необходимые для химических и биологических экспериментов.

На лучших из имевшихся тогда фотографий Марса — тех, что сделал с орбиты «Маринер-9», — были видны детали поперечником не меньше 90 метров. Снимки с орбитального модуля «Викинга» оказались лишь незначительно лучше. На них совершенно не видны камни метрового размера, способные вызвать крушение посадочного аппарата. Не позволяли они обнаружить и области, покрытые толстым слоем сыпучего материала. К счастью, существовала техника, которая помогла нам определить степень неровности и рыхлость предполагаемых мест посадки, — радар. Очень неровные места рассеивают посланный с Земли радарный импульс в разные стороны и потому выглядят слабо отражающими, то есть темными для радара. Крайне рыхлый грунт тоже будет плохо отражать радиоволны из-за многочисленных просветов между отдельными песчинками. Мы не могли различить между собой области неровной и рыхлой поверхности, но для выбора места посадки этого и не требовалось. Мы знали, что и те и другие опасны. Предварительные радарные обзоры показали, что от четверти до трети поверхности Марса выглядит темной для радара, а значит, опасной для «Викинга». Но находящийся на Земле радар мог обследовать не весь Марс, а только пояс между примерно 25 градусами северной и 25 градусами южной широты. На борту орбитального модуля «Викинга» не было собственной радарной системы, которая служила бы для картирования поверхности.

Таким образом, нас связывало множество ограничений, — быть может, опасались мы, даже слишком много. Для посадки не годилось ни слишком высокое, ни слишком ветреное место, ни чересчур твердое, ни чересчур рыхлое, ни очень неровное, ни очень близкое к полюсу. Просто удивительно, что на Марсе нашлись уголки, удовлетворявшие сразу всем нашим критериям безопасности. В то же время было очевидно, что поиски тихой гавани приведут нас к довольно скучным посадочным площадкам.

Выход каждой из двух связок орбитального и посадочного модулей на околомарсианскую орбиту необратимо фиксировал широту возможного места посадки. Если нижняя точка орбиты приходилась на 21 градус северной широты, то посадочный аппарат должен был сесть на широте 21 градус, но, выждав, пока планета под ним повернется, он мог опуститься на любой долготе. Таким образом, научная группа проекта «Викинг» должна была заранее выбрать такие широты, на которых имелось бы несколько перспективных для посадки районов. «Викинг-1» нацелили на 21 градус северной широты. В качестве наиболее вероятного места посадки называли равнину Хриса (что в переводе с греческого означает «земля золота»), вблизи места слияния четырех извилистых русел, которые, как полагают, были прорыты водой в далеком прошлом марсианской истории. Казалось, равнина Хриса удовлетворяет всем критериям безопасности. Правда, радарные наблюдения были проведены только по соседству, но не в самом месте посадки на равнине Хриса. Взаиморасположение Земли и Марса позволило осуществить радиолокацию самой равнины лишь за несколько недель до ориентировочной даты посадки. «Викинг-2» предполагалось посадить на 44 градусе северной широты; основным местом посадки был намечен район Сидония, выбранный из-за того, что определенные теоретические аргументы заставляли предположить присутствие там небольшого количества воды, по крайней мере в некоторые периоды марсианского года. Так как биологические эксперименты проекта «Викинг» были ориентированы преимущественно на организмы, комфортно чувствующие себя в жидкой воде, некоторые ученые настаивали на том, что шансы «Викинга» найти жизнь в Сидонии значительно возрастают. С другой стороны, приводилось возражение, что на такой ветреной планете, как Марс, микроорганизмы, если они вообще имеются, должны встречаться повсеместно. Обе позиции выглядели довольно убедительно, затрудняя выбор между ними. Тем не менее было абсолютно ясно, что 44 градус северной широты совершенно недоступен для проверки радаром; выбирая столь высокую северную широту, мы соглашались с тем, что вероятность неудачи миссии «Викинг-2» значительно возрастает. Порой заходили разговоры о том, что если «Викинг-1» успешно сядет и будет нормально работать, то можно пойти на больший риск с «Викингом-2». Неожиданно для себя я обнаружил, что даю очень консервативные рекомендации относительно судьбы проекта стоимостью миллиард долларов. Я представлял себе, например, что один из основных приборов на равнине Хриса выходит из строя как раз после аварийной посадки в Сидонии. Чтобы увеличить диапазон возможностей, были выбраны дополнительные места посадки в проверенном радаром районе около 4 градуса южной широты, причем в геологическом отношении они очень сильно отличались от равнины Хриса и Сидонии. Решение о том, где сажать «Викинг-2» — на высоких или на низких широтах, не принималось буквально до последней минуты, когда, наконец, было выбрано место с обнадеживающим названием Утопия на той же широте, что и Сидония[90].

Изучив фотографии с орбиты и запоздалые данные наземной радиолокации, мы признали первоначально выбранное место посадки «Викинга-1» неприемлемо опасным. Какое-то время я даже беспокоился, что «Викинг-1» обречен, как Летучий Голландец, вечно скитаться в марсианском небе, не находя безопасной гавани. Наконец мы нашли подходящую точку, по-прежнему на равнине Хриса, но довольно далеко от места слияния четырех древних русел[91]. Задержка не позволила нам посадить аппарат 4 июля 1976 года, но все соглашались, что аварийная посадка в этот день стала бы плохим подарком к двухсотлетию Соединенных Штатов. Включение тормозных двигателей и вход в марсианскую атмосферу состоялись шестнадцатью днями позже.

После полуторагодового межпланетного путешествия, преодолев сто миллионов километров пути вокруг Солнца[92], оба космических аппарата вышли на расчетные орбиты вокруг Марса. Орбитальные модули провели инспекцию предполагаемых мест посадки, и по радиокоманде с Земли спускаемые аппараты вошли в марсианскую атмосферу, сориентировали теплозащитные экраны, раскрыли парашюты, сбросили защитную оболочку и включили двигатели мягкой посадки. Впервые в истории на равнине Хриса и в районе Утопия космические аппараты успешно совершили мягкую посадку на поверхность красной планеты. Этой победы удалось достичь в значительной мере благодаря огромному мастерству, с которым они были сконструированы, изготовлены и проверены, а также благодаря квалификации операторов. Но когда имеешь дело с такой опасной и загадочной планетой, как Марс, требуется еще чуточку удачи.

Сразу после посадки были переданы первые изображения. Мы знали, что выбраны довольно скучные места. Но все же надеялись. Первый снимок, сделанный посадочным аппаратом «Викинг-1», запечатлел одну из опор его собственного механизма мягкой посадки — если аппарату суждено было утонуть в зыбучих песках Марса, мы хотели знать об этом, прежде чем он сгинет. Изображение принималось строка за строкой, и наконец мы с огромным облегчением увидели, что опора надежно стоит на поверхности Марса. Вскоре стали поступать другие изображения, точка за точкой передаваемые на Землю по радио.

Помню, как поразил меня первый кадр, на котором был виден марсианский горизонт. Нет, это не чуждый нам мир, подумалось мне. Знавал я подобные места и в Колорадо, и в Аризоне, и в Неваде. Камни, барханы и отдаленная возвышенность выглядели обычно и естественно, как земной пейзаж. Марс оказался неплохим местечком. Конечно, я был бы удивлен, появись вдруг из-за дюн седой старатель со своим мулом, и все же что-то подобное казалось вполне уместным. Ничего даже отдаленно похожего не приходило мне в голову в те часы, когда я изучал фотографии поверхности Венеры, полученные аппаратами «Венера-9» и «Венера-10». Как бы ни сложилось, я знаю: это мир, в который мы еще обязательно вернемся.

Красный марсианский ландшафт пустынен и очень красив: каменные обломки, выброшенные из кратера где-то за горизонтом, повсюду небольшие песчаные дюны, скалы, которые то открывает, то запорашивает летучая пыль, миниатюрные песчаные вихри, поднимаемые порывами ветра. Откуда эти камни? Сколько песка переносится ветром? Каково прошлое планеты, оставившее раздробленные обломки, засыпанные песком каменные глыбы и многоугольную сеть трещин? Из чего состоят эти скалы? Из того же материала, что и песок? А песок — это раскрошившиеся камни или что-то иное? Почему небо розовое? Из чего состоит местный воздух? С какой скоростью дует ветер? Случаются ли марсотрясения? Как меняются атмосферное давление и ландшафт при смене времен года?

На все эти вопросы «Викинги» смогли дать однозначные или, по крайней мере, весьма правдоподобные ответы. Марс, каким он предстал перед «Викингами», оказался чрезвычайно интересным миром, особенно если вспомнить, что для посадки были выбраны самые скучные места. Но, увы, камеры не обнаружили никаких признаков присутствия строителей каналов. Не было барсумианских воздушных лодок и коротких мечей, не было принцесс и воинов, не было тотов и отпечатков ног на песке, не нашлось даже кактуса или кенгуровой крысы. В поле зрения не попалось никаких следов жизни[93].

Возможно, крупные живые организмы и существуют на Марсе, но не в тех двух местах, что были выбраны для посадки. Не исключено, что малые организмы таятся в каждой скале, на каждой песчинке. Большую часть своей истории районы Земли, которые не покрывала вода, по виду очень напоминали современный Марс: богатая углекислотой атмосфера, палящий ультрафиолет, беспрепятственно доходящий до поверхности через воздух, лишенный озона. Крупные растения и животные заселили сушу лишь в последние 10 процентов истории Земли. А в течение трех миллиардов лет повсюду на Земле обитали одни микроорганизмы. Чтобы найти жизнь на Марсе, нам следует искать микробов.

Посадочный модуль «Викинга» простер сферу восприятия человеческих чувств до ландшафтов чужого мира. Одни оценки по сложности устройства приравнивают этот аппарат к саранче, другие — к бактерии. В таком сравнении нет ничего уничижительного. Природе потребовались сотни миллионов лет, чтобы создать в ходе эволюции бактерию, и миллиарды лет, чтобы появилась саранча. Опыт наш в такого рода делах пока невелик, но мы быстро набираемся мастерства. Подобно нам, «Викинг» имел два глаза, но они работали также в инфракрасном диапазоне, в котором мы не видим. Он был снабжен рукой-манипулятором, способной передвигать камни, копать почву и отбирать ее образцы; чем-то вроде пальца, который он поднимал кверху, чтобы измерить скорость и направление ветра; аналогами обонятельных и вкусовых рецепторов, намного более чувствительными, чем наши, обнаруживающими самые незначительные следы веществ; «внутренним ухом», одинаково чуткими к отзвукам марсотрясений, и к мягкому покачиванию аппарата под порывами ветра; средствами для выявления микробов. Энергией космический аппарат снабжал автономный радиоактивный источник. Всю собранную научную информацию «Викинг» по радио передавал на Землю. А с Земли получал инструкции, так что люди могли обдумать значение полученных результатов и дать аппарату новую команду.

Но каков все-таки оптимальный способ поиска микробов на Марсе при имеющихся жестких ограничениях на размер, стоимость и потребление энергии? Мы не можем, по крайней мере пока, отправить туда микробиолога. Когда-то у меня был друг, выдающийся микробиолог, Вольф Вишняк из Рочестерского университета, в штате Нью-Йорк. В конце 1950-х годов, когда мы только начинали серьезно задумываться о поисках жизни на Марсе, он оказался на научном совещании, где один астроном выразил удивление, что у биологов нет простого, надежного автоматического инструмента, способного обнаруживать микроорганизмы. Вишняк решил попытаться создать нечто подобное.

Он разработал маленькое устройство для отправки на планеты. Его приятели называли это «волчьей ловушкой»[94]. Требовалось доставить на Марс небольшой сосуд с питательными органическими веществами, поместить в него образец марсианской почвы, перемешать и вести наблюдение за тем, как по мере роста (если он будет) марсианской «живности» (если она существует) меняется замутненность жидкости. Волчья ловушка была отобрана наряду с тремя другими микробиологическими установками для оснащения посадочных аппаратов «Викинг». Два из трех других экспериментов также предполагали отправку пищи марсианам. Успех охоты с волчьей ловушкой зависел от того, любят ли обитатели Марса жидкую воду. Кое-кто считал, что Вишняк просто утопит маленьких марсиан. Несомненным достоинством волчьей ловушки было то, что она оставляла за марсианскими микробами свободу распорядиться пищей как им угодно — лишь бы росли. Прочие опыты строились на предположениях о том, какие газы должны выделяться или поглощаться микробами, предположениях, которые, по большому счету, были лишь догадками.

Бюджет национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), которое осуществляет американскую программу межпланетных исследований, часто подвергается непредвиденным сокращениям. Гораздо реже случается, чтобы его вдруг увеличили. Исследовательские программы НАСА пользуются очень небольшой поддержкой в правительстве, и потому наука чаще всего попадает под удар, когда возникает необходимость отобрать деньги у НАСА. В 1971 году было решено поступиться одним из четырех микробиологических экспериментов, и выбор пал на волчью ловушку. Для Вишняка, который потратил на нее двенадцать лет, это стало сокрушительным разочарованием.

Многие на его месте могли бы вовсе уйти из биологической группы проекта «Викинг». Но Вишняк был мягким и преданным делу человеком. Он решил, что сможет лучше послужить поиску жизни на Марсе, если отправится в тот район Земли, где условия более всего похожи на марсианские, — в свободные ото льда антарктические оазисы. Исследователи, уже изучавшие антарктическую почву, полагали, что немногочисленные микробы, которых им удалось там обнаружить, не местного происхождения, а занесены ветром из районов с более мягким климатом. Вишняк же, памятуя об экспериментахс марсианскими консервами, считал, что жизнь обладает прекрасной способностью к адаптации и что в Антарктиде вполне может быть своя микрофлора. Если земные микроорганизмы могут жить на Марсе, думал он, то почему не в Антарктиде, где гораздо теплее, выше влажность, больше кислорода и не такое интенсивное ультрафиолетовое излучение. По его мысли, обнаружение жизни в антарктических оазисах увеличивает шансы найти ее и на Марсе. Вишняк считал несостоятельными экспериментальные методы, которые использовались ранее для доказательства того, что в Антарктиде нет местных бактерий. Питательные вещества, подходящие для комфортных условий университетской микробиологической лаборатории, не годились для безводной полярной пустыни.

Итак, 8 ноября 1973 года Вишняк, вооруженный новым микробиологическим оборудованием, и его напарник-геолог были доставлены вертолетом со станции Мак-Мердо в оазис горного массива Асгард, вблизи горы Балдера. Задача Вишняка сводилась к тому, чтобы поместить в антарктическую почву ряд небольших микробиологических станций и вернуться за ними месяц спустя. Десятого декабря он отправился собирать образцы на горе Балдера. На фотографии, сделанной с расстояния три километра, видно, как он уходит. Это был последний раз, когда его видели живым. Спустя восемнадцать часов его тело нашли у основания ледяного обрыва. Он заблудился, попал в неисследованный район и, вероятно поскользнувшись на льду, упал с крутого склона высотой 150 метров. Может быть, он увидел что-то неожиданное, например место, подходящее для жизни микробов, или клочок зелени там, где ее не должно быть. Но если и так, мы этого никогда не узнаем. Последняя запись в небольшом коричневом блокноте, который он взял с собой в тот день, сообщает: «Извлечена станция 202. 10 декабря 1973. 2230 часов. Температура почвы -10°. Температура воздуха -16°». Это были типичные для Марса летние температуры.

Многие микробиологические станции Вишняка так и остались в Антарктиде. Но те из них, которые удалось вернуть, его коллеги и друзья исследовали, пользуясь разработанными им методами. И в каждом были найдены разновидности микробов, которые не удалось бы обнаружить при помощи обычных приемов. Его вдова Елена Симпсон-Вишняк выявила в образцах новый вид дрожжевой культуры, по-видимому, уникальный для Антарктики. В больших камнях, привезенных этой экспедицией из Антарктиды, Имре Фридман[95] обнаружил крошечный, но удивительный микробиологический мир: в мельчайших включениях жидкой воды, таящихся на глубине один-два миллиметра внутри камня, поселились водоросли. На Марсе подобный выбор местообитания оказался бы еще более удачным, поскольку видимый свет, необходимый для фотосинтеза, может проникнуть на такую глубину, тогда как смертельный для бактерий ультрафиолет заметно ослабеет.

Поскольку конструирование космических аппаратов «Викинг» было завершено за много лет до запуска, а Вишняка не стало, результаты его антарктических экспериментов не оказали влияния на программу поиска марсианской жизни. Микробиологические эксперименты проводились не при тех низких температурах, которые характерны для Марса, и в большинстве своем не предусматривали длительного инкубационного периода. Все они основывались на вполне определенных допущениях, каким именно должен быть марсианский метаболизм. Не было и возможности искать жизнь внутри камней.

Каждый из посадочных модулей «Викингов» был снабжен манипулятором, который подбирал вещество с поверхности, аккуратно переносил его внутрь космического аппарата и помещал частицы грунта на небольшой электрический транспортер наподобие вагона-хоппера[96], который доставлял их к пяти экспериментальным установкам: одна исследовала неорганические составляющие почвы, другая искала в песке и пыли органические молекулы, остальные три пытались обнаружить живых микробов. Надеясь отыскать жизнь на планете, мы выдвигаем определенные предположения. По возможности мы стараемся не загадывать, что жизнь везде будет такой же, как у нас. Но всему есть предел. Ведь мы хорошо знакомы только с земной жизнью. Поскольку биологические эксперименты «Викингов» были первыми в своем роде, вряд ли стоило ожидать, что они окончательно разрешат вопрос о жизни на Марсе. Итог получился дразнящим, внушающим беспокойство, провокационным, побуждающим к действию и оставался, по крайней мере до последнего времени, существенно неполным.

В каждом из трех микробиологических экспериментов исследовалась своя проблема, но все они касались марсианского метаболизма. Если в марсианской почве есть микроорганизмы, то они должны потреблять пищу и выделять газообразные продукты жизнедеятельности; или они должны захватывать газы из атмосферы и превращать их, возможно при помощи солнечного света, в необходимые для жизни вещества. Поэтому мы доставляем на Марс пищу и надеемся, что марсиане, если они существуют, сочтут ее достаточно вкусной. И тогда мы посмотрим, не выделятся ли из почвы какие-нибудь новые, интересные газы. Или можно ввести в эксперимент наш собственный, помеченный радиоактивными изотопами газ и проследить, не будет ли он преобразован в органическое вещество, что указывало бы на существование маленьких марсиан.

Если придерживаться критериев, утвержденных до запуска, то два из трех микробиологических экспериментов проекта «Викинг» дали положительные результаты. Во-первых, когда марсианский грунт был смешан с земным стерилизованным органическим бульоном, что-то в составе почвы привело к химическому расщеплению бульона, как будто он поглощался микробами, усваивавшими продуктовую посылку с Земли. Во-вторых, когда земные газы были введены в образец марсианской почвы, они вступили с ней в химическую связь — почти как в присутствии фотосинтезирующих микробов, создающих органические вещества из атмосферных газов. Положительные результаты микробиологических экспериментов были получены для семи проб, взятых в двух точках Марса, удаленных друг от друга на 5000 километров.

Но на самом деле все обстоит гораздо сложнее, критерии успеха экспериментов могли оказаться неадекватными. В разработку микробиологических экспериментов проекта «Викинг» и их проверку на различных видах микробов была вложена уйма сил. Значительно меньше внимания уделялось калибровке экспериментов с учетом неорганических веществ, которые могут встретиться на марсианской поверхности. Марс не Земля. И, как свидетельствует история Персиваля Лоуэлла, он может нас одурачить. Не исключено, что неорганический марсианский грунт способен сам, в отсутствие каких-либо микробов, окислять пищу. Возможно, в нем есть какие-то особые неорганические, неживые катализаторы, которые захватывают атмосферные газы и превращают их в органические молекулы.

Недавние эксперименты подтверждают, что такое вполне вероятно. Во время грандиозной марсианской песчаной бури в 1971 году инфракрасный спектрометр «Маринера-9» исследовал спектральные особенности поднятой пыли. Анализируя эти спектры, О. Б. Тун, Дж. Б. Поллак и я обнаружили в них детали, которые лучше всего объяснялись присутствием монтмориллонита[97] и других видов глины. Позднее посадочные аппараты «Викингов» подтвердили присутствие на Марсе переносимых ветром глиняных частиц. А недавно А. Банин и Дж. Ришпон смогли воспроизвести в лабораторных тестах, где вместо марсианской почвы использовались такие глины, ключевые особенности «успешных» микробиологических экспериментов «Викингов» — и тех, что выглядели как фотосинтез, и напоминавших дыхание. Глиняные частицы имеют сложную активную поверхность, способную захватывать и выделять газы, а также катализировать химические реакции. Пока еще слишком рано говорить, что все результаты микробиологических экспериментов «Викингов» объяснимы в рамках неорганической химии, но подобный вывод никого бы уже не удивил. «Глиняная» гипотеза вовсе не исключает возможности жизни на Марсе, но, безусловно, она заставляет нас признать, что неопровержимых свидетельств существования марсианской микрофлоры пока нет.

При всем том результаты Банина и Ришпона имеют огромное значение для биологии, поскольку они продемонстрировали, что даже в отсутствие жизни в некоторых почвах возможны химические реакции, дающие почти такой же эффект, как жизнь. Еще до возникновения живого на Земле в почве могли протекать химические процессы, напоминающие циклы дыхания и фотосинтеза. Не исключено, что, появившись, жизнь включила в себя эти процессы. Известно, кроме того, что монтмориллонитовые глины служат мощным катализатором соединения аминокислот в длинные цепочки, похожие на протеины. Глины первобытной Земли могли быть местом зарождения жизни, а химия современного Марса способна дать ключ к пониманию происхождения и ранней истории жизни на нашей планете.

На поверхности Марса расположено множество ударных кратеров, большинство из которых названы именами ученых. Кратер Вишняк находится в антарктическом регионе Марса, что вполне уместно. Вишняк не утверждал, будто на Марсе есть жизнь, — он лишь говорил, что такое возможно и что крайне важно узнать, существует ли она там на самом деле. Если да, то у нас появляется уникальный шанс проверить, насколько общей для Вселен-ной является наша форма жизни. А если на Марсе, планете, столь похожей на Землю, жизни нет, то необходимо понять почему, ибо в этом случае, как подчеркивал Вишняк, мы имеем классический для науки пример расхождения между основным и контрольным экспериментом. Открытие того, что результаты микробиологических экспериментов проекта «Викинг» можно объяснить присутствием глинистых пород, что они не доказывают существования жизни, помогает объяснить другую загадку: химические эксперименты «Викингов» не обнаружили в марсианской почве даже следов органических веществ. Если на Марсе есть жизнь, то где же ее мертвые останки? Никаких органических молекул не найдено: ни составляющих протеинов и нуклеиновых кислот, ни простых углеводородов — ничего из строительных блоков земной жизни. В этом еще нет противоречия, поскольку микробиологические эксперименты «Викингов» в расчете на один атом углерода были в тысячи раз более чувствительными, чем химические, и они, похоже, смогли выявить органическое вещество, образовавшееся в марсианской почве. Но это не оставляет большой надежды. Земная почва наполнена органическими остатками некогда живших организмов; в марсианском грунте органического вещества меньше, чем на поверхности Луны. Если мы придерживаемся гипотезы о существовании жизни, то можно допустить, что мертвые тела на поверхности Марса были уничтожены в результате окислительных химических реакций, как уничтожаются микробы в пробирке с перекисью водорода; другая возможность состоит в том, что жизнь существует, но органическая химия играет в ней не такую центральную роль, как на Земле.

Однако последнее представляется мне маловероятным. Вынужден признаться, но я — убежденный углеродный шовинист. Углерод широко распространен во Вселенной. Он создает поразительно сложные молекулы, наилучшим образом подходящие для жизни. Вдобавок я еще и водный шовинист. Вода идеальна в качестве растворителя для органики, способствует протеканию химических реакций и остается жидкой в широком диапазоне температур. Но иногда меня берут сомнения. Вдруг мое пристрастие к этим веществам как-то связано с тем, что я сам по большей части состою из них? Не потому ли мы сложены из углерода и воды, что эти вещества были широко распространены на Земле в период зарождения жизни? Может быть, где-то в другом месте, скажем на Марсе, жизнь строится из другого материала? Я есть совокупность воды, кальция и органических молекул, называемая Карлом Саганом. Вы представляете собой почти такую же систему молекул с другим совокупным названием. И только-то? Неужели в нас нет ничего, кроме молекул? Кое-кому кажется, что это унижает человеческое достоинство. Лично я нахожу вдохновляющим то, что наш мир позволяет развиваться столь тонким и сложным молекулярным машинам, какими являемся мы с вами.

Однако сущность жизни заключена не столько в самих атомах и простых молекулах, из которых мы состоим, сколько в способе их взаиморасположения. Время от времени читаешь, что вещества, составляющие человеческое тело, стоят то ли 97 центов, то ли 10 долларов. Такая низкая стоимость наших тел нагоняет уныние. Но эти цены высчитаны для человеческого тела, разложенного на простейшие компоненты. В основном мы состоим из воды, которая не стоит почти ничего; углерод можно оценить по стоимости угля; кальций наших костей — по цене мела; азот, входящий в состав белков, — по цене воздуха (тоже недорого); железо в нашей крови — по цене ржавых гвоздей. Если не знать ничего больше, то можно попробовать свалить все составляющие нас атомы в один большой котел и начать помешивать. Заниматься этим можно сколь угодно долго. Но в конце концов мы получим все ту же смесь атомов. А с чего бы там возникло что-то другое?

Гарольд Моровиц подсчитал, во что обойдется комплект правильных молекулярных составляющих человеческого тела, если приобретать их по рыночным ценам. Получилось около десяти миллионов долларов, что позволяет нам чувствовать себя немного лучше. Но даже в этом случае мы не можем смешать все эти реактивы и вывести человека в пробирке. Это выходит далеко за пределы наших возможностей, и, вероятно, так будет еще очень долго. К счастью, существует гораздо менее дорогой и притом очень надежный метод создания человеческих существ.

Я думаю, что во многих мирах различные формы жизни будут состоять в основном из тех же атомов, что и мы, возможно, даже из тех же основных молекул — протеинов и нуклеиновых кислот, — но соединенных иным, незнакомым нам способом. Не исключено, что организмы, плавающие в плотной атмосфере планеты, окажутся очень похожи на нас по своему элементному составу, но у них может не быть костей, а значит, им не понадобится много кальция. Возможно, где-то основу жизни составляет не вода, а другой растворитель. На эту роль неплохо подходит фтористоводородная (плавиковая) кислота, хотя Вселенная небогата фтором. Плавиковая кислота разрушает молекулы, из которых мы состоим, но другие органические молекулы, например твердый парафин, совершенно устойчивы к ее воздействию. Аммиак еще лучше подошел бы на роль растворителя ввиду его широкой распространенности во Вселенной. Но он становится жидким только на планетах, намного более холодных, чем Земля или Мара На Земле аммиак обычно находится в газообразном состоянии, подобно воде на Венере. Наконец, может быть, существуют живые объекты, вообще не основанные на растворах, — твердотельная жизнь, в которой вместо плавающих молекул распространяются электрические сигналы.

Но всем этим идеям не спасти представления, будто «Викинги» обнаружили на Марсе жизнь. В этом очень похожем на Землю мире, богатом углеродом и водой, жизнь, если она существует, должна быть основана на органической химии. Результаты экспериментов по органической химии, равно как снимки и микробиологические тесты, не противоречат тому, что в мелких частицах, собранных в районах Хрис и Утопия в конце 1970-х годов, жизни не было. Возможно, на глубине нескольких миллиметров внутри камней (как в антарктических оазисах), или где-то в другом районе планеты, или когда-то в прошлом, в более подходящие времена, она и существовала. Но не там, где мы ее искали, и не тогда.

Исследование Марса «Викингами» — миссия большого исторического значения, первая серьезная попытка поиска иного типа жизни, первый случай, когда космический аппарат успешно функционировал на другой планете больше часа с небольшим[98] («Викинг-1» оставался работоспособным несколько лет). Программа снабдила нас огромным массивом данных по марсианской геологии, сейсмологии, минералогии, метеорологии и ряду других наук. Как нам развивать эти выдающиеся достижения? Некоторые ученые хотят отправить автоматический аппарат, который совершит посадку, возьмет образцы грунта и вернет их на Землю, где в крупнейших исследовательских центрах будет проведен гораздо более подробный анализ, чем в стесненных условиях микроминиатюрных лабораторий, которые мы можем заслать на Марс. В этом случае большинство неоднозначностей микробиологических экспериментов проекта «Викинг» удалось бы исключить. Мы могли бы определить химический и минералогический состав грунта, расколоть камни и поискать жизнь под их поверхностью, провести сотни экспериментов для изучения органической химии и выявления жизни, включая непосредственное наблюдение в микроскоп в широком диапазоне условий. Мы даже могли бы использовать технику Вишняка. Хотя подобная миссия обошлась бы очень дорого, она, вероятно, не выходит за пределы наших технических возможностей.

Однако здесь появляется новая опасность — так называемое обратное загрязнение. Чтобы в земных условиях исследовать на наличие микробов образцы марсианской почвы, мы, естественно, не должны предварительно их стерилизовать. Цель экспедиции как раз и состоит в том, чтобы доставить на Землю живых микробов. Но что же тогда получается? Ведь завезенные к нам марсианские микробы могут представлять опасность для здоровья людей. Марсиане Герберта Уэллса и Орсона Уэллса, занятые покорением Борнмута и Джерси-Сити, до последнего момента не обращали внимания на то, что их иммунная защита неэффективна против земных микробов. А не может ли случиться наоборот? Это серьезный и сложный вопрос. Возможно, никаких микромарсиан не существует. А если они существуют, вполне вероятно, что мы можем съесть их целый килограмм без всякого вреда здоровью. Но уверенности нет а ставки очень высоки. Если мы хотим доставить на Землю нестерилизованные марсианские образцы, следует принять чрезвычайные меры предосторожности. Некоторые государства разработали системы бактериологического оружия и накопили его запасы. Иногда у них случались аварии, но пока они ни разу не привели к возникновению глобальной пандемии. Не исключено, что марсианские образцы можно привезти на Землю, не навлекая на себя опасности. Но я хочу быть абсолютно уверен в этом, прежде чем рассматривать миссию по доставке образцов.

Существует другой путь к исследованию Марса, ко всем тем восторгам и открытиям, которые готовит нам многообразный мир этой планеты. Работая над изображениями, полученными с посадочных модулей «Викингов», я постоянно досадовал на неподвижность нашей техники. Как же мне хотелось, чтобы аппарат хотя бы встал на цыпочки, — как будто эта лаборатория, созданная неподвижной, нарочно отказывалась хоть немножечко подпрыгнуть. Как мы мечтали разровнять манипулятором вон ту дюну, поискать жизнь под этим камнем, разглядеть, действительно ли тот отдаленный хребет — это вал кратера! Я знал, что не так уж далеко к юго-востоку расположено место слияния четырех русел равнины Хриса. Но сколь бы дразнящими и провокационными ни были данные «Викингов», я не сомневался, что на Марсе есть сотни мест, гораздо более интересных, чем выбранные нами для посадки. Идеальное средство — это передвижной аппарат, снабженный улучшенным оборудованием, особенно для видеосъемки, химических и биологических исследований. НАСА сейчас ведет разработку прототипов подобных самоходных машин (роверов). Они должны самостоятельно объезжать камни, избегать падения в трещины, выбираться из трудных положений. Сейчас в наших силах доставить на Марс самоходный аппарат, который сможет обследовать окрестности, выбирать в поле зрения наиболее интересное место и на следующий день достигать его. Каждый день новая точка, сложный, извилистый путь по пересеченной местности этой прекрасной планеты.

Подобная миссия принесла бы неизмеримую пользу науке, даже если на Марсе нет жизни. Мы могли бы спуститься в долины древних рек, подняться по склонам величайших вулканических конусов, пройти вдоль странных ступенчатых ледовых полярных террас, рассмотреть вблизи загадочные марсианские пирамиды[99]. Общественный интерес к подобной миссии был бы очень большим. Каждый день на экранах наших телевизоров появлялись бы новые панорамы. Мы могли бы следить за маршрутом, обсуждать находки, предлагать новые цели. Путешествие ровера, послушного командам с Земли, будет долгим. У нас хватит времени для того, чтобы включить в план миссии новые удачные идеи. Миллиард людей сможет принять участие в исследовании другого мира[100].

Площадь поверхности Марса почти равняется площади суши на Земле. Для его основательного исследования понадобятся столетия. Но рано или поздно Марс будет изучен — после того, как летательные аппараты картируют его с воздуха; после того, как самоходные аппараты прочешут его поверхность; после того, как образцы будут благополучно доставлены на Землю; после того, как люди пройдут по марсианским пескам. Что потом? Что нам делать с Марсом?

Земная история преподносит столько примеров злоупотреблений, совершенных людьми, что от одного этого вопроса у меня мороз идет по коже. Если на Марсе есть жизнь, надеюсь, мы не станем ничего с ним делать. Марс в таком случае принадлежит марсианам, даже если они всего лишь микробы. Существование независимой биологии на соседней планете — это неоценимое сокровище, и сохранение этой жизни, я полагаю, важнее любой другой пользы, которую мы можем извлечь из Марса. Но, предположим, что жизни на Марсе нет. Вряд ли он может служить источником сырья: перевозка грузов с Марса на Землю еще многие сотни лет будет оставаться слишком дорогим удовольствием. Быть может, мы сумеем обжить Марс? Нельзя ли сделать его обитаемым?

Замечательный мир, в самом деле, но у него полно — с нашей ограниченной точки зрения — серьезных недостатков: главным образом это малое количество кислорода, отсутствие жидкой воды и сильное ультрафиолетовое излучение. (Как показал опыт постоянно действующих антарктических научных станций, низкие температуры не являются непреодолимым препятствием.) Все эти проблемы можно решить, если удастся произвести больше воздуха. Будь атмосферное давление повыше, могла бы существовать жидкая вода. В атмосфере, более насыщенной кислородом, мы смогли бы дышать, а образующийся озон защитил бы поверхность от солнечного ультрафиолетового излучения. Извилистые русла, слоистые полярные плато и другие признаки указывают на то, что когда-то у Марса была более плотная газовая оболочка. Эти газы вряд ли улетучились с Марса. Значит, они остались где-то на планете. Некоторые из них химически связаны поверхностными горными породами. Другие заключены в под поверхностных льдах. Но большая часть может содержаться в современных полярных шапках.

Для испарения полярных шапок их надо нагреть; этого можно достичь, посыпав их темным порошком, что приведет к нагреву за счет поглощения большего количества солнечного света Действие прямо противоположное тому, что мы предпринимаем на Земле, уничтожая леса и луга. Однако площадь поверхности полярных шапок очень велика. Для доставки необходимого количества пыли с Земли на Марс потребовалось бы 1200 ракет класса «Сатурн-5»[101], но и тогда ветер мог бы сдуть эту пыль. Гораздо лучше было бы изобрести темный материал, способный самовоспроизводиться, маленькую темную машинку, которая после доставки на Марс станет производить самое себя из местного сырья, распространяясь по всей площади полярных шапок. Оказывается, класс подобных машин существует. Мы называем их растениями. Среди них есть очень выносливые. Мы знаем, что некоторые земные микробы могут выжить на Марсе. Таким образом, нужна программа, которая при помощи искусственного отбора и генной инженерии выведет темные растения, вероятно лишайники, которые смогут приспособиться к крайне суровым марсианским условиям. Представьте себе, что такие растения удалось вывести, ими засеяли огромные ледяные пространства марсианских полярных шапок, они проросли, размножились, покрыли льды темным налетом, который поглощает солнечный свет, нагревает лед и освобождает древнюю марсианскую атмосферу из долгого плена. Можно даже вообразить марсианского Джонни Яблочное Семечко, робота или человека, бредущего по замерзшей полярной пустыне во имя блага будущих поколений людей.

Эта идея называется терраформированием — ландшафт чужого мира преобразуется в среду, более подходящую для рода человеческого. За тысячи лет деятельность человечества изменила глобальную температуру Земли всего на один градус в результате парникового эффекта и изменения альбедо, хотя при нынешних темпах сжигания ископаемого топлива и уничтожения лесов и лугов мы можем изменить глобальную температуру еще на один градус всего за одно-два столетия. Эти и другие соображения позволяют заключить, что на терраформирование Марса, вероятно, потребуется несколько сотен или тысяч лет. Возможно, в будущем развитие технологий позволит не только увеличить атмосферное давление и тем самым создать условия для существования жидкой воды, но и переправить воду тающих полярных шапок в более теплые экваториальные районы. Это вполне осуществимо. Почему бы нам не прорыть каналы?

Для транспортировки растаявшего поверхностного и подповерхностного льда понадобится огромная сеть искусственных русел. Но это как раз то, что всего сотню лет назад Персиваль Лоуэлл ошибочно считал уже существующим на Марсе. И Лоуэлл, и Уоллес понимали, что сравнительная негостеприимность Марса вызвана недостатком воды. Существуй сеть каналов, этот недостаток был бы поправим, и обитаемость Марса стала бы вполне вероятной. Лоуэлл проводил наблюдения в условиях очень плохой видимости. Другие, как Скиапарелли, видели что-то вроде каналов и называли это canali, до тех пор пока не начался роман Лоуэлла с Марсом сроком в целую жизнь. Люди, которыми движут эмоции, демонстрируют чудеса самообмана, и лишь немногие фантазии способны волновать нас больше, чем предположение о том, что соседнюю планету населяют разумные существа.

Сила идей Лоуэлла способна сделать их своего рода пророчеством. Его каналы были построены марсианами. И даже это, в принципе, может оказаться точным предсказанием: ведь если планета подвергнется терраформированию, им займутся люди, постоянно живущие и работающие на Марсе. Марсианами будем мы сами.

В наше замечательное время человечество лишь начало выходить в океан космоса. Современные корабли, движущиеся к планетам по Кеплеровым траекториям, являются беспилотными. Это отлично сконструированные полуразумные роботы, исследующие неизвестные миры. Путешествия во внешние области Солнечной системы контролируются из единственного места на планете Земля — из Лаборатории реактивного движения (Jet Propulsion Laboratory — JPL) Национальной администрации по аэронавтике и исследованию космического пространства, в Пасадене, штат Калифорния.

9 июля 1979 года космический аппарат «Вояджер-2» вошел в систему Юпитера. Почти два года летел он к ней через межпланетное пространство. Корабль был собран из миллионов отдельных деталей и имел множество резервных компонентов, чтобы при отказе какого-то элемента другие взяли на себя его функции. Космический аппарат весил 0,9 тонны, а по размерам занял бы большую гостиную. Цель его полета находилась так далеко от Солнца, что он не мог вырабатывать электричество из солнечной энергии, как другие космические корабли. Взамен его снабдили небольшой атомной электростанцией, генерирующей несколько сотен ватт за счет радиоактивного распада плутониевых гранул. В базовом блоке станции располагались три объединенных между собой компьютера и основные системы поддержания работоспособности, такие как система терморегулирования. Для получения с Земли команд и передачи обратно собранных данных служила большая антенна диаметром 3,7 метра. Большинство научных инструментов размещалось на поворотной платформе, которая могла следить за Юпитером или за одним из его спутников, когда аппарат пролетал мимо. Среди множества установленных приборов были ультрафиолетовый и инфракрасный спектрометры, устройства для детектирования заряженных частиц, приборы для измерения магнитных полей и радиоизлучения Юпитера, — но самыми полезными стали две телевизионные камеры, позволившие получить десятки тысяч снимков планетных островов во внешней части Солнечной системы.

Юпитер окружен оболочкой невидимых, но чрезвычайно опасных заряженных частиц, обладающих высокой энергией. Космический аппарат должен был пройти через внешний край этого радиационного пояса, чтобы с близкого расстояния изучить Юпитер и его спутники, а затем продолжить свой полет к Сатурну и далее. Однако заряженные частицы могли повредить чувствительные инструменты и сжечь сложную электронику. Кроме того, Юпитер опоясан кольцом твердых обломков, которые открыл четырьмя месяцами раньше «Вояд-жер-1», предшественник «Вояджера-2». Столкновение даже с небольшим камнем могло вызвать беспорядочное вращение аппарата, и тогда антенна потеряла бы из виду Землю, собранные данные были бы навсегда утрачены. Перед самым сближением Центр управления полетом пребывал в большом беспокойстве. Сработали сразу несколько предупредительных и аварийных сигналов, однако объединенный разум людей на Земле и робота в космосе позволили избежать катастрофы.

Запущенный 20 августа 1977 года «Вояджер-2», двигаясь по огромной дуге, вышел за орбиту Марса, миновал пояс астероидов, приблизился к системе Юпитера и проложил себе путь мимо планеты с ее четырнадцатью спутниками. Пролет вблизи Юпитера придал «Вояджеру» ускорение и направил его на встречу с Сатурном. Тяготение Сатурна подтолкнет его к Урану. После Урана он направится к Нептуну, а затем покинет Солнечную систему, став межзвездным космическим странником, обреченным вечно скитаться по великому космическому океану.

Эти путешествия во имя исследований и открытий — последние в длинной череде странствий, ставших знаковыми для человеческой истории. В XV–XVI столетиях за несколько дней вы могли бы добраться из Испании на Азорские острова, ныне такое же время занимает путь от Земли до Луны. Несколько месяцев уходило на то, чтобы пересечь Атлантический океан и достигнуть берегов Нового Света, Америки. Сейчас за несколько месяцев можно пересечь океан внутренней Солнечной системы и совершить посадку на Марс или Венеру — новые миры[102], ожидающие нашего прибытия. В XVII–XVIII веках для путешествия из Голландии в Китай требовался год или два — столько же времени, сколько понадобилось «Вояджеру», чтобы добраться от Земли до Юпитера[103]. Ежегодные затраты той эпохи были относительно больше нынешних, но и те и другие составляют меньше одного процента валового национального продукта. Современные космические корабли с их автоматическими экипажами — это наш авангард, предвестники будущих пилотируемых экспедиций к планетам. Когда-то мы уже шли по такому пути. Период с XV по XVII столетие являет собой поворотную точку в нашей истории. Именно тогда стало ясно, что мы можем добраться до любой части планеты.

Отважные мореходы крупнейших европейских держав появлялись под парусами во всех океанах Земли. Для этих путешествий было много причин: честолюбие, алчность, национальная гордость, религиозный фанатизм, условия амнистии, научная любознательность, жажда приключений или невозможность найти себе занятие где-нибудь в Эстремадуре[104]. Эти путешествия принесли столько же зла, сколько и добра. Но в конечном счете они установили связи между всеми континентами Земли, расширили кругозор, объединили человеческие расы и невероятно умножили наши знания о планете и нас самих.

Символом эпохи Великих географических открытий может служить революционная Голландская республика XVII столетия (Республика Соединенных провинций. — Ред.). Едва провозгласив свою независимость от могущественной Испании, она более других стран восприняла дух европейского Просвещения. Это было рациональное, организованное, творческое общество. Но из-за того что испанские порты и корабли стали недоступны для голландцев, экономическое выживание крошечной республики зависело от способности построить, укомплектовать экипажем и отправить в плавание огромный флот торговых парусников.

Голландская Ост-Индская компания, предприятие со смешанной (государственной и частной) собственностью, отправляла суда в самые отдаленные уголки мира, чтобы доставлять оттуда редкие товары и с выгодой перепродавать их в Европе. Эти путешествия вливали кровь в жилы Республики. Навигационные карты и схемы сделались государственной тайной. Бывало, что команда выходила в море, не ведая до поры, какой путь следования значится в запечатанном задании. Неожиданно голландское присутствие стало обнаруживаться по всей планете. Баренцево море в Северном Ледовитом океане и остров Тасмания у берегов Австралии названы в честь голландских капитанов[105]. Хотя основной целью этих экспедиций была коммерция, их задачи не ограничивались торговлей. Для них был характерен дух научного исследования, стремление к открытию новых земель, новых растений и животных, новых народов — погоня за знанием ради знания.

Национальная гордость и светское самосознание Голландии XVII столетия отразились в архитектуре Амстердамской ратуши. Для ее возведения понадобился целый корабль мрамора. Константин Гюйгенс, поэт и дипломат того времени, отмечает, что ратуша рассеивала «отчуждающую мрачность готического стиля». Здесь до наших дней сохранилась статуя Атланта, который несет на плечах украшенное созвездиями небо. Внизу, между Смертью и Наказанием, Правосудие с золотым мечом и весами попирает Алчность и Зависть — богов торговли. Голландцы, чье благосостояние основывалось на частной инициативе, тем не менее понимали, что необузданная погоня за прибылью представляет угрозу для национального духа.

Не столь аллегорический символ можно найти на полу ратуши, под фигурами Атланта и Правосудия. Это мозаичная карта мира, которая датируется концом XVII — началом XVIII века и охватывает территорию от Западной Африки до Тихого океана. Весь мир был ареной деятельности голландцев. И на этой карте c обезоруживающей скромностью они опустили саму Голландию, обозначив свою часть Европы старым латинским названием «Бельгия».

Обычно за год корабли проходили путь, равный половине кругосветного плавания. Продвигаясь вдоль западного берега Африки, они пересекали так называемое Эфиопское море, огибали южную оконечность черного континента, проходили Мадагаскарским проливом и устремлялись мимо южных берегов Индии к одной, главной своей цели — к «Островам Пряностей», нынешней Индонезии (точнее Молуккским островам. — Ред.). Некоторые экспедиции плыли оттуда к земле, носившей тогда название Новой Голландии, а теперь называемой Австралией. Иногда предпринимались путешествия через Малаккский пролив, мимо Филиппин, в Китай. Из источников середины XVII века мы знаем о «посольстве Ост-Индской компании из Голландии в Великую Тартарию, к хану и императору Китая». Голландские бюргеры, послы и морские капитаны с огромным интересом и удивлением знакомились с иной цивилизацией имперского города Пекина[106].

Ни до ни после Голландия не была такой могущественной мировой державой. Небольшая страна, вынужденная любыми путями добывать средства к существованию, проводила миролюбивую внешнюю политику. Терпимость к неортодоксальным воззрениям сделала ее раем для мыслящих людей, которые бежали от гонений и духовного гнета, свирепствовавших повсюду в Европе. Нечто подобное имело место в 1930-е годы, когда Соединенные Штаты неизмеримо выиграли в результате массового исхода интеллектуалов из Европы, находившейся под влиянием нацистов. Голландия XVII века приютила еврейского философа Спинозу, которым восхищался Эйнштейн, Декарта, ключевую фигуру в истории математики и философии, Джона Локка, мыслителя, оказавшего влияние на группу не чуждых философии революционеров — Пейна, Гамильтона, Адамса, Франклина и Джефферсона («отцов-основателей» США, лидеров Американской революции 1776 г. — Ред.). Никогда, ни в прошлом, ни в будущем, Голландия не славилась такой плеядой художников и ученых, философов и математиков. Это было время мастеров живописи, таких как Рембрандт, Вермер и Франс Халс, время Левенгука, изобретателя микроскопа, время Гроция (Гуго де Гроота), основателя международного права, время Виллеброрда Снеллиуса, открывшего закон преломления света.

Следуя голландской традиции поощрения свободы мысли, Лейденский университет предложил должность профессора итальянскому ученому Галилею, которого католическая церковь под угрозой пыток заставила отречься от еретической идеи, что Земля обращается вокруг Солнца, а не наоборот[107]. Галилей имел тесные связи с Голландией, и его первый астрономический телескоп был усовершенствованной подзорной трубой голландской конструкции. С его помощью он открыл солнечные пятна, фазы Венеры, лунные кратеры и четыре больших спутника Юпитера, называемых в его честь галилеевыми. Вот как описывал сам Галилей свои разногласия с церковью в письме 1615 года к великой герцогине Кристине:

Исследовательская активность Голландии была теснейшим образом связана с ее ролью интеллектуального и культурного центра. Усовершенствование парусных судов способствовало развитию всех видов технологий. Людям нравилось работать руками. Изобретения поощрялись. Технологический прогресс требовал как можно более свободного доступа к знаниям, и Голландия стала ведущим издателем и продавцом книг в Европе, публикуя переводы с других языков и разрешая печатать труды, в других странах объявленные вне закона. Путешествия в экзотические земли, контакты с иными обществами поколебали самодовольство, заставили мыслителей пересмотреть господствующие взгляды и обнаружили, что знания (например, в области географии), считавшиеся непреложной истиной на протяжении тысячелетий, содержат принципиальные ошибки. В то время когда в мире в основном правили короли и императоры, Голландская республика управлялась, в большей мере, чем любая другая страна, народом. Открытость общества и поощрение интеллектуальной жизни, материальное благосостояние и приверженность делу исследования и освоения новых миров порождали радостную веру в человеческие начинания[109].

В Италии Галилей объявил об открытии других миров, а Джордано Бруно рассуждал об иных формах жизни. И оба были жестоко за это наказаны. В это же время в Голландии астроном Христиан Гюйгенс, признававший и то и другое, жил в почете и уважении. Его отец, Константин Гюйгенс, был выдающимся дипломатом своей эпохи, а также писателем, поэтом, композитором, музыкантом, близким другом и переводчиком английского поэта Джона Донна и главой большой патриархальной семьи. Константин восхищался живописью Рубенса и открыл молодого художника Рембрандта ван Рейна, который несколько раз изображал его на своих полотнах. После первой встречи Декарт писал о нем: «Не могу поверить, что один ум может заниматься столь многими вещами и в каждой быть настолько хорошо подготовленным». Дом Гюйгенсов наполняли вещи, привезенные со всех концов света. Частыми гостями здесь были выдающиеся мыслители из других стран. Выросший в такой среде, молодой Христиан Гюйгенс стал знатоком языков, рисования, права, естественных наук, инженерного дела, математики и музыки. Его интересы и привязанности отличались чрезвычайным разнообразием. «Весь мир — моя страна, — говорил он, — наука — моя религия».

Мотивом всей той эпохи был свет — символический свет свободы мысли, просвещения, географических открытий; свет, пронизывающий живопись того времени, особенно утонченные работы Вермера; свет как объект научного исследования — в трудах Снеллиуса по рефракции, в микроскопе, изобретенном Левенгуком, и в волновой теории света Гюйгенса[110]. Все эти виды деятельности были тесно связаны, и занимавшиеся ими часто переходили от одного к другому. Для интерьеров Вермера очень характерны навигационные приборы и карты. Микроскопы украшали художественные мастерские. Левенгук был душеприказчиком Вермера и часто появлялся в доме Гюйгенсов в Хофвяйке.

Микроскоп Левенгука ведет свое происхождение от увеличительных стекол, при помощи которых торговцы мануфактурой проверяли качество ткани. С помощью своего изобретения Левенгук обнаружил целый мир в капле воды — микробов, которых он называл animalcules и считал «очаровательными». Гюйгенс участвовал в создании первых микроскопов и сделал с их помощью множество открытий. Левенгук и Гюйгенс были в числе первых, увидевших клетки человеческой спермы, что стало отправным шагом на пути к пониманию репродукции человека. Желая объяснить, почему микроорганизмы, хотя и медленно, но появляются в воде, стерилизованной кипячением, Гюйгенс предположил, что они достаточно малы, чтобы переноситься по воздуху и размножаться после попадания во влажную среду. Тем самым он сформулировал альтернативу теории самозарождения, согласно которой жизнь возникает в забродившем виноградном соке или в испорченном мясе совершенно независимо от ранее существовавшей жизни. Прошло целых два века, прежде чем умозрительное заключение Гюйгенса было доказано Луи Пастером. И это далеко не единственная цепочка, связующая поиски жизни на Марсе в ходе проекта «Викинг» с работами Левенгука и Гюйгенса. Эти последние явились прародителями микробной теории болезней, а значит, и большей части современной медицины. Но они не ставили перед собой прагматических целей. Просто им довелось жить и работать в технологическом обществе.

Микроскоп и телескоп, появившиеся в Голландии в начале XVII века, расширили способность человека видеть очень малое и очень большое. Наши наблюдения за атомами и галактиками берут свое начало именно в это время и в этом месте. Христиан Гюйгенс любил шлифовать и полировать линзы для астрономических инструментов и сам построил телескоп с пятиметровой трубой. Открытия, сделанные при помощи этого телескопа, уже гарантировали бы ему место в истории человеческих достижений. Идя по стопам Эратосфена, он стал первым, кому удалось определить размер другой планеты. Он также первым высказал мысль, что Венера полностью покрыта облаками, и первым зарисовал деталь на поверхности Марса (огромный, открытый всем ветрам темный склон, называемый сейчас Большим Сыртом), наблюдая которую впервые определил, что марсианские сутки, как и земные, длятся около 24 часов. Он первым обнаружил, что Сатурн окружен системой колец, которые нигде не соприкасаются с планетой[111]. Наконец, им был открыт Титан, крупнейший спутник Сатурна и, как мы теперь знаем, самый большой спутник в Солнечной системе — чрезвычайно интересный и многообещающий мир. Большинство своих открытий Гюйгенс сделал, когда ему еще не было 30 лет. И между прочим, астрологию он считал полнейшим вздором.

Это еще далеко не всё, чем мы обязаны Гюйгенсу. Ключевой проблемой морской навигации в ту пору было определение долготы. Широту можно легко определить по звездам: чем дальше к югу вы смещаетесь, тем больше видно южных созвездий. Но для определения долготы требуется тщательный хронометраж. Точные корабельные часы показывают время в порту отправления; восходы и заходы Солнца и звезд позволяют определить местное корабельное время; разница между ними как раз и дает долготу. Гюйгенс изобрел маятниковые часы (положенный в их основу принцип был ранее открыт Галилеем), которые впоследствии использовались, хотя и не слишком успешно, для того, чтобы вычислять положения кораблей в открытом океане. Его усилиями точность астрономических и других научных наблюдений поднялась на невиданную дотоле высоту, и это стимулировало дальнейшее усовершенствование морских хронометров. Гюйгенс изобрел спиральную пружину балансира, которая и сейчас применяется в некоторых часах; он внес фундаментальный вклад в механику (например, нашел, как вычислять центробежную силу), а благодаря изучению игры в кости — также и в теорию вероятностей. Усовершенствованный им воздушный насос впоследствии буквально преобразил горную промышленность, а «волшебный фонарь» был предшественником диапроектора. Еще он придумал так называемый пороховой двигатель, который оказал влияние на разработку паровых машин.

Гюйгенса очень радовало, что представление Коперника о Земле как планете, движущейся вокруг Солнца, получило распространение даже среди простых голландцев. В самом деле, говорил он, взгляды Коперника приняты всеми астрономами, за исключением тех, кто «слишком медленно соображает или находится под властью предрассудков, навязанных исключительно человеческой волей». В Средние века христианские философы любили приводить такой аргумент: коль скоро небеса обращаются вокруг Земли всего за сутки, вряд ли они могут быть бесконечно велики в размерах, а значит, не может существовать бесконечного или даже большого числа миров (или даже одного другого мира). Открытие того, что вращаются не небеса, а Земля, имело серьезные последствия для представления об уникальности Земли и возможности существования жизни в иных местах. Коперник считал, что не только Солнечная система, но и вся Вселенная является гелиоцентрической, а Кеплер не допускал, что звезды могут иметь планетные системы. Первым, кто открыто высказал идею о множественности — а на самом деле о бесконечности — миров, обращающихся вокруг других солнц, по-видимому, был Джордано Бруно. Но многие считали, что множественность миров непосредственно вытекает из идей Коперника и Кеплера и находили это ужасным. В начале XVII века Роберт Мертон утверждал, что раз из гелиоцентрической гипотезы следует множественность других планетных систем, то это фактически опровергает исходную посылку путем приведения к абсурду (см. Приложение 1). В доказательство он приводил следующее, разгромное, казалось бы, рассуждение:

И все-таки Земля движется. Живи Мертон в наши дни, он был бы просто вынужден признать «бесконечность обитаемых миров». Гюйгенс не избегал этого вывода; он радостно принял его: звезды посреди космического океана — это другие солнца. Проводя аналогии с нашей Солнечной системой, Гюйгенс заключил, что звезды должны иметь свои планетные системы и что многие из этих планет могут быть обитаемыми: «Должны ли мы допустить, что планеты просто огромные пустыни… и лишить их всех тех тварей, которые столь ясно свидетельствуют о божественном архитекторе? Тем самым по красоте и величию мы поставили бы их ниже Земли, что совершенно неразумно»[112].

Эти идеи были изложены в выдающейся книге с горделивым заглавием «Небесные миры открыты: предположения, касающиеся обитателей, растений и производства других планет». Написанная незадолго до смерти Гюйгенса, в 1690 году, эта работа вызывала восхищение у многих, в том числе у Петра Великого, по приказу которого в России ее опубликовали первой из произведений западной науки. В основном книга посвящена описанию природы планет и условий на них. На одной из великолепных иллюстраций первого издания в одном масштабе с Солнцем изображены планеты-гиганты Юпитер и Сатурн. В сравнении они выглядят довольно маленькими. На другой гравюре Сатурн показан рядом с Землей: наша планета выглядит крошечным кружочком. В общем и целом Гюйгенс представлял себе условия и обитателей других планет довольно похожими на земные в XVII веке. Он допускал, что «планетяне» могут иметь «тела в целом и в каждой части сильно отличающиеся от наших… довольно смешно думать… что мыслящий Дух не может обитать в какой-либо форме, отличной от нашей собственной». Можно быть изящным, даже если выглядишь странно, говорит он. Но затем пускается в доказательства, что обитатели планет не должны выглядеть слишком необычно: им полагается иметь руки и ноги, ходить в вертикальном положении, обладать письменностью и знать геометрию; а четыре галилеевых спутника Юпитера помогают морякам в навигации по юпитерианским океанам. Безусловно, Гюйгенс был человеком своего времени. А разве не таковы же и мы сами? Он объявлял науку своей религией, а потом доказывал, что планеты не могут быть необитаемы, поскольку в таком случае Бог сотворил бы миры без всякой пользы. Он жил раньше Дарвина, и оттого его рассуждения о внеземной жизни совершенно лишены эволюционной перспективы. И все же на основе своих наблюдений он смог построить нечто похожее на современную картину космоса:

Космические аппараты «Вояджер» являются прямыми наследниками парусных поисковых экспедиций и научно-философской традиции Христиана Гюйгенса. «Вояджеры» — это каравеллы, направляющиеся к звездам и по пути исследующие те миры, которые Гюйгенс так хорошо знал и любил.

Одним из главных товаров, доставлявшихся из тех давних морских экспедиций, были рассказы о приключениях путешественников[113], о чужих землях и экзотических созданиях, которые всегда возбуждали удивление и подталкивали к новым исследованиям. Среди них попадались рассказы о горах, достигающих неба, о драконах и морских чудовищах, о повседневной посуде из золота, о тварях с рукой вместо носа, о народах, которые почитают глупостью теологические споры между протестантами, католиками, иудаистами и мусульманами, о черном обжигающем камне, о безголовых людях со ртом на груди, об овцах, живущих на деревьях. Некоторые из этих историй были правдой, некоторые — ложью. Иные содержали зерно истины, неверно понятой либо преувеличенной самим путешественником или его информаторами. Будучи обработаны, например, Вольтером или Джонатаном Свифтом, эти рассказы открывали перед европейским обществом новые перспективы, вынуждая его отказаться от замкнутости в своем мире.

Современные «Вояджеры» также рассказывают нам о своих приключениях: о мире, разбитом вдребезги, как хрустальная сфера; о планете, поверхность которой от полюса до полюса как будто затянута тонкой паутиной; о крохотных спутниках, похожих на картофелины; о мире с подземным океаном; о земле, которая пахнет тухлыми яйцами, а с виду напоминает пиццу, с озерами жидкой серы и вулканами, дымящими прямо в космос; о планете Юпитер, столь громадной, что наша Земля тысячу раз поместилась бы внутри него.

Галилеевы спутники Юпитера сравнимы по размерам с планетой Меркурий. Мы можем определить их массы и таким образом вычислить плотность, которая кое-что говорит об их составе и внутреннем строении. Мы обнаруживаем, что два внутренних спутника, Ио и Европа, по плотности близки к камню. Два внешних, Ганимед и Каллисто, имеют гораздо меньшую плотность, среднюю между камнем и льдом. Однако в смеси льда и камня внутри этих двух внешних спутников, как и в земных горных породах, должны встречаться следы радиоактивных минералов, которые разогревают их недра. Эта теплота, накопленная за миллиарды лет, не имеет выхода на поверхность и не рассеивается в космосе, а потому лед внутри Ганимеда и Каллисто должен плавиться за счет энергии радиоактивного распада. Можно предположить, что под поверхностью скрыт океан ледяной шуги; так, не получив еще первых снимков с близкого расстояния, мы догадываемся, что галилеевы спутники могут очень сильно различаться между собой. Это предсказание подтвердилось, когда мы глазами «Вояджера» детально рассмотрели их. Они совсем не похожи друг на друга и отличаются от всех миров, которые мы видели до сих пор.

Космический аппарат «Вояджер-2» никогда не вернется на Землю. Но вернулись добытые им сведения, повесть о его эпических открытиях, его приключениях. Возьмем, к примеру, 9 июля 1979 года Утром, в 8.04 од тихоокеанскому стандартному времени, на Земле были получены первые изображения нового мира, носящего название Европа.

Как попали к нам эти снимки из внешних районов Солнечной системы? Солнечный свет падает на Европу, обращающуюся по орбите вокруг Юпитера, и отражается обратно в космос, где малая его часть улавливается люминофором телевизионных камер «Вояджера», создавая изображение. Изображение считывает компьютер «Вояджера» и по радио передает его через огромное пустое пространство в полмиллиарда километров на радиотелескоп наземной станции слежения. Одна из таких станций расположена в Испании, другая — в пустыне Мохаве, Южная Калифорния, третья — в Австралии. (В то июльское утро 1979 года в сторону Юпитера и Европы смотрела австралийская станция.) Затем через коммуникационный спутник на околоземной орбите информация направляется в Южную Калифорнию, где по радиорелейной линии передается для обработки в компьютер Лаборатории реактивного движения. Полученные изображения, подобно фототелеграфным снимкам в газетах, состоят из миллионов отдельных точек разных оттенков серого цвета, настолько маленьких и близких друг к другу, что издали они незаметны. Виден только совокупный эффект. Яркость каждой точки определяется информацией, получаемой с космического аппарата. После обработки точки сохраняются на магнитном диске, напоминающем граммофонную пластинку[114]. На магнитных дисках хранится около восемнадцати тысяч фотографий, сделанных в системе Юпитера «Вояджером-1», и столько же полученных «Вояджером-2». Конечным результатом всей этой замечательной коммуникационной цепочки является отпечаток на глянцевой бумаге; в данном случае — снимок деталей на поверхности Европы, впервые в человеческой истории полученный, обработанный и исследованный 9 июля 1979 года.

Увиденное нами на снимках было совершенно поразительным. «Вояджер-1» получил великолепные изображения трех других галилеевых спутников. Но не Европы. Первым запечатлеть ее поверхность с близкого расстояния, так, чтобы отобразились детали размером всего несколько километров, выпало на долю «Воядже-ра-2». На первый взгляд вид поверхности более всего напоминает ту самую сеть каналов, которая виделась Персивалю Лоуэллу на Марсе и которой, как мы знаем теперь благодаря космическим аппаратам, вообще не существует. На Европе мы наблюдаем поразительно сложную сеть пересекающихся прямых и искривленных линий. Что это? Горные хребты, то есть возвышенности? Или желоба, то есть углубления? Как они образовались? Не результат ли это глобальных тектонических движений, не разломы ли, порожденные расширением или сжатием планеты? Есть ли здесь что-то общее с тектоникой земных плит? Проливает ли это свет на природу других спутников в системе Юпитера? В момент открытия наши хваленые технологии преподнесли нам нечто диковинное. Но сделать из этого выводы предстояло другому устройству — человеческому мозгу. Если бы не эта сеть линий, Европа выглядела бы гладкой, как бильярдный шар. Отсутствие ударных кратеров может объясняться пластичностью поверхностных льдов, приобретаемой благодаря выделяющейся при ударе теплоте. Линии — это протоки или трещины, их происхождение будет обсуждаться еще долго после завершения миссии.

Если бы полет «Вояджера» был пилотируемым, а его капитан вел бортовой журнал, в который заносил бы события, связанные с обоими аппаратами «Вояджер», мы прочитали бы примерно следующее:

1-й день. После долгих сборов и хлопот с приборами, которые то и дело норовили выйти из строя, мы наконец стартовали с мыса Канаверал и отправились в долгое путешествие к планетам и звездам.

2-й день. Возникли проблемы с развертыванием штанги, которая держит платформу с научным оборудованием. Если эту проблему решить не удастся, мы лишимся большей части фотографий и других научных данных. 13-й день. Мы оглянулись назад и сделали первый снимок висящих в космосе Земли и Луны. Очень симпатичная пара.

150-й день. Двигатели успешно отработали промежуточную коррекцию траектории.

170-й день. Плановые работы по поддержанию работоспособности. Несколько месяцев без особых событий.

185-й день. Успешно сделаны калибровочные снимки Юпитера.

207-й день. Проблема со штангой решена, но вышел из строя основной радиопередатчик. Мы перешли на использование резервного. Если он испортится, то никто на Земле никогда больше нас не услышит.

215-й день. Мы пересекли орбиту Марса. Сама планета находится сейчас по другую сторону от Солнца.

295-й день. Вошли в пояс астероидов. Здесь много крупных кувыркающихся камней — космических мелей и рифов. Большинства из них нет на картах. Выставлен дозорный. Надеемся избежать столкновения.

475-й день. Мы благополучно оставили позади основной пояс астероидов, счастливые, что уцелели. 570-й день. Юпитер становится самым заметным объектом на небе. Мы различаем на нем более тонкие детали, чем те, что видны с Земли даже в самые большие телескопы.

615-й день. Нас буквально гипнотизируют грандиозные атмосферные процессы в непрерывно меняющихся облаках Юпитера. Планета громадна. Она более чем вдвое массивнее всех остальных планет вместе взятых. Здесь нет гор, долин, вулканов, рек; нет границы между воздухом и землей — лишь огромный океан плотного газа и плывущие в нем облака, мир без поверхности. Все, что мы видим на Юпитере, плывет по его небу.

630-й день. Погода на Юпитере остается захватывающим зрелищем. Эта грандиозная планета оборачивается вокруг своей оси менее чем за десять часов. Бурные атмосферные процессы вызываются этим быстрым вращением, солнечным светом и идущим из глубины теплом.

640-й день. Рисунок облаков роскошен и совершенно отчетлив. Он немного напоминает «Звездную ночь» Ван Тога или работы Уильяма Блейка[115] и Эдварда Мунка[116]. Но только немного. Ни один художник еще не изображал подобного, поскольку никто из них никогда не покидал своей планеты. Никакой живописец, прикованный к Земле, не смог бы вообразить столь странный и восхитительный мир.

Мы внимательно наблюдаем за многоцветными поясами Юпитера. Белые пояса, вероятно, являются высотными облаками, состоящими из кристаллов аммиака; коричневатые цвета соответствуют более глубоким и горячим областям, где атмосферные потоки направлены вниз. Области синего цвета, по-видимому, представляют собой просветы в облаках, сквозь которые можно видеть чистое небо.

Нам неизвестно, почему Юпитер окрашен в красновато-коричневые тона. Возможно, за это ответственны соединения фосфора или серы. А может быть, яркую окраску придают сложные органические молекулы, возникающие в результате объединения фрагментов, на которые ультрафиолетовое излучение Солнца расщепляет в атмосфере Юпитера молекулы метана, аммиака и воды. В таком случае цвета атмосферы Юпитера повествуют нам о химических процессах, которые четыре миллиарда лет назад привели к появлению жизни на Земле.

647-й день. Большое Красное Пятно. Огромный столб газа, высоко поднимающийся над соседними облаками; настолько большой, что в нем поместилось бы несколько таких планет, как Земля. Красный цвет, возможно, связан с выносимыми на поверхность сложными молекулами, которые образуются или концентрируются на большой глубине. Не исключено, что этот гигантский циклон существует уже миллионы лет.

650-й день. Сближение. День чудес. Успешно прошли через коварные радиационные пояса Юпитера, поврежден только один инструмент — фотополяриметр. Пересекли экваториальную плоскость, благополучно избежав столкновений с частицами вновь открытых колец Юпитера. Удивительные снимки: Амальтея, крошечный спутник красного цвета и продолговатой формы, в самой глубине радиационного пояса; многоцветная Ио; линии на поверхности Европы; паутинообразные детали на Ганимеде; огромная депрессия на Каллиапо, окруженная многочисленными кольцами. Обогнув Каллисто, мы пересек-ли орбиту Юпитера-13[117], самого внешнего из известных спутников планеты, и удаляемся.

662-й день. Наши детекторы частиц и полей говорят, что мы покинули радиационный пояс Юпитера. Гравитация планеты увеличила нашу скорость. Мы наконец освободились от власти Юпитера и направляемся в открытый космос.

874-й день. Потеря ориентации на Канопус, веками служивший путеводной звездой для парусников. В темноте космоса он ведет и нас, помогая проложить курс через неизведанные просторы космического океана. Ориентация на Канопус восстановлена. Похоже, оптический датчик по ошибке принял за Канопус Альфу или Бету Центавра. Наш следующий порт захода — система Сатурна, два года пути.

Среди всех путевых заметок «Вояджера» меня больше всего заинтересовали сообщения об открытиях, сделанных им на Ио, самом внутреннем из галилеевых спутников. Еще до старта нам было известно, что на Ио творятся странные вещи. Мы мало что могли различить на его поверхности, но знали: Ио красного, ярко-красного цвета, краснее даже, чем Марс, вероятно, самый красный объект Солнечной системы. В течение ряда лет казалось, что на спутнике происходят какие-то изменения, заметные в инфракрасном диапазоне и при радарном обследовании. Мы также располагали данными, что в районе орбиты Ио Юпитер окружен своего рода огромным бубликом, который состоит из атомов серы, натрия и калия, выброшенных с Ио.

Когда «Вояджер» приблизился к гигантскому спутнику, мы увидели странную многоцветную поверхность, непохожую ни на что другое в Солнечной системе. Ио находится недалеко от пояса астероидов. На всем протяжении своей истории спутник должен был подвергаться интенсивной космической бомбардировке. Ему просто полагалось быть испещренным ударными кратерами. Но не нашлось ни одного. Значит, на Ио какой-то процесс чрезвычайно эффективно стирает или заполняет кратеры. Он не может быть атмосферным, поскольку из-за низкой гравитации газовая оболочка Ио почти полностью улетучилась в космос. Его нельзя приписать и действию воды — на поверхности Ио слишком холодно. Имелось несколько мест, напоминавших вершины вулканов. Но твердой уверенности в том, что это такое, не было.

Линда Морабито из навигационной группы проекта «Вояджер», отвечавшая за точность следования космического аппарата по намеченной траектории, затребовала у компьютера более четкое изображение края Ио, чтобы разглядеть звезды позади него. К своему удивлению, она заметила яркий столб дыма, поднимавшийся в темноте над поверхностью спутника, и вскоре определила, что столб стоит как раз над одним из тех мест, где предполагалось наличие вулканов. Так «Вояджер» открыл первый действующий внеземной вулкан. Теперь мы знаем на Ио девять больших активных вулканов, выбрасывающих газ и обломки, а еще сотни (или даже тысячи) потухших. Извергнутого вещества, которое скатывается и стекает по склонам вулканических конусов, разливается по разноцветному ландшафту огромными потоками, вполне достаточно, чтобы затопить ударные кратеры. Мы видим свежую поверхность планеты, ландшафт которой постоянно обновляется. Как подивились бы этому Галилей и Гюйгенс!

Существование вулканов Ио было предсказано до их открытия группой Стентона Пила, определившей масштабы приливов, которые должны возникать в твердых недрах Ио под влиянием совокупного действия находящейся неподалеку Европы и гигантского Юпитера. Они вывели, что горные породы внутри Ио должны плавиться не под действием радиоактивного распада, а в результате приливного трения и большая часть недр Ио должна пребывать в жидком состоянии. Сейчас считается, что через жерла вулканов Ио подземный океан выплескивает наружу жидкую серу, которая при плавлении концентрируется вблизи поверхности. Когда твердая сера нагревается чуть выше температуры кипения воды, примерно до 115^oС, она плавится и меняет свой цвет. Чем выше температура, тем она темнее. Если расплавленную серу быстро охладить, ее окраска сохраняется. Цветной рисунок, обнаруженный на Ио, очень похож на то, что мы должны были бы увидеть, если бы вулканы извергали потоки серы: черная сера, самая горячая, вблизи вулканических вершин; красная и оранжевая — поблизости от них и вдоль излившихся расплавленных потоков; желтая — на огромных плато, простирающихся на большие расстояния. Поверхность Ио меняется на протяжении нескольких месяцев. Карты поверхности спутника придется выпускать с регулярностью сводок погоды на Земле. Будущие исследователи Ио должны иметь это в виду.

Обнаруженная «Вояджером» чрезвычайно разреженная и тонкая атмосфера Ио состоит в основном из диоксида серы (SO₂). Но и эта тонкая газовая оболочка может приносить некоторую пользу, поскольку ее толщины, видимо, как раз хватает, чтобы защитить Ио от мощных потоков заряженных частиц радиационного пояса Юпитера, внутри которого движется спутник. Ночью температура здесь опускается настолько, что диоксид серы должен конденсироваться и оседать в виде своеобразного инея. В это время заряженные частицы интенсивно бомбардируют поверхность, и поэтому здешние ночи разумнее проводить в подземных укрытиях, пусть даже и не слишком глубоких.

Огромные султаны вулканических выбросов Ио поднимаются столь высоко, что фактически вышвыривают часть вещества прямо в космическое пространство вокруг Юпитера. Вулканы, вероятно, являются источником атомов упомянутого выше большого бублика, который окружает Юпитер вдоль орбиты Ио. Эти атомы по спирали постепенно приближаются к Юпитеру и должны оседать на поверхности внутреннего спутника, Амальтеи, придавая ему красноватую окраску. Не исключено также, что твердое вещество, которое вместе с газом выбрасывается с Ио, после многочисленных столкновений и укрупнения частиц пополняет систему колец Юпитера.

Трудно представить себе возможность появления человека на самом Юпитере, хотя, я полагаю, в далеком будущем могут появиться технологии создания огромных городов-аэростатов, постоянно плавающих в его атмосфере. При взгляде с Ио или с Европы этот громадный изменчивый мир будет заполнять большую часть неба, нависая сверху, не восходя и не заходя, поскольку почти все спутники в Солнечной системе, подобно нашей Луне, всегда повернуты к своим планетам одной и той же стороной. Для тех, кто в будущем станет осваивать луны Юпитера, эта гигантская планета послужит постоянным источником вдохновения, вечным вызовом. Когда Солнечная система конденсировалась из межзвездного газа и пыли, Юпитер захватил львиную долю вещества, которое не было выброшено в межзвездное пространство и не упало в центр, где формировалось Солнце. Окажись Юпитер в несколько десятков раз массивнее, в его недрах начались бы термоядерные реакции, и он стал бы испускать собственный свет. Самая большая из планет Солнечной системы — это несостоявшаяся звезда. Тем не менее температура внутри Юпитера настолько высока, что он испускает в космос вдвое больше энергии, чем получает от Солнца. Если ограничиться только инфракрасным диапазоном спектра, Юпитер, возможно, следовало бы даже считать звездой[118]. Стань он звездой в видимом диапазоне, мы сегодня жили бы в двойной системе с двумя солнцами на небе, а ночи были бы относительно редким явлением — обычное дело, я полагаю, для множества солнечных систем в нашей Галактике. Мы, несомненно, находили бы подобное положение дел естественным и приятным.

Глубоко под облаками Юпитера вес вышележащих слоев атмосферы создает давление, намного превосходящее то, что встречается где-либо на Земле, давление настолько большое, что электроны выдавливаются из атомов водорода и возникает замечательное вещество — жидкий металлический водород. Это особое физическое состояние никогда не наблюдалось в земных лабораториях, поскольку требует давления, недостижимого при современных технологиях. (Есть надежда, что металлический водород обладает сверхпроводимостью при умеренных температурах. Если бы его удалось получить в земных условиях, он произвел бы революцию в электронике[119].) В недрах Юпитера, где давление примерно в три миллиона раз превышает атмосферное давление на Земле, нет почти ничего, кроме плещущегося в темноте огромного океана металлического водорода. Только в самом центре Юпитера, возможно, находится сходное по составу с Землей каменно-металлическое ядро, зажатое в тисках чудовищного давления и навсегда скрытое в сердце величайшей планеты.

Электрические токи в жидких металлических недрах Юпитера могут быть источником невероятно мощного магнитного поля планеты, самого сильного в Солнечной системе, и связанных с ним радиационных поясов из захваченных электронов и протонов. Эти заряженные частицы выбрасываются Солнцем в составе солнечного ветра, а магнитное поле Юпитера задерживает и разгоняет их. Огромное множество этих частиц, захваченных высоко над облаками планеты, обречено метаться от полюса к полюсу, пока случайное столкновение с какой-нибудь залетевшей на большую высоту молекулой атмосферы не позволит им покинуть радиационный пояс. Ио движется по орбите столь близкой к Юпитеру, что проходит через самую сердцевину радиационного пояса, порождая каскады заряженных частиц, которые, в свою очередь, вызывают мощные всплески радиоизлучения. (Они также могут влиять на вулканические процессы на поверхности Ио.) Вычисляя положение Ио, эти всплески радиоизлучения Юпитера можно предсказывать даже точнее, чем погоду на Земле.

То обстоятельство, что Юпитер является источником радиоизлучения, было открыто случайно в 1950-х годах, в период зарождения радиоастрономии. Двое американцев, Бернард Бёрк и Кеннет Франклин, исследовали небо при помощи вновь построенного и по тем временам очень чувствительного радиотелескопа. Они искали фоновое космическое радиоизлучение, идущее от источников далеко за пределами Солнечной системы. Неожиданно для себя они обнаружили мощный и прежде не упоминавшийся источник, который, похоже, не был связан ни с одной заметной звездой, туманностью или галактикой. Более того, он постепенно смещался относительно далеких звезд, причем значительно быстрее, чем мог бы двигаться далекий объект[120]. Не найдя никакого подходящего объяснения на картах дальнего космоса, они однажды вышли из обсерватории взглянуть на небо невооруженным глазом: не появилось ли там что-то необычное. Они были ошеломлены, увидев прямо на нужном месте необыкновенно яркий объект, который вскоре был идентифицирован как планета Юпитер. Надо сказать, что это случайное открытие весьма типично для истории науки.

Пока «Вояджер-1» приближался к Юпитеру, каждый вечер я наблюдал в небе сияющую гигантскую планету — вид, которым наши предки могли наслаждаться миллионы лет. А в тот вечер, когда сближение состоялось, я, направляясь в Лабораторию реактивного движения изучать переданные «Вояджером» данные, подумал, что Юпитер уже никогда не будет прежним, никогда больше не будет он просто яркой точкой на ночном небе, но навсегда станет местом, которое мы исследовали и познали. Юпитер и его спутники — это своего рода миниатюрная солнечная система с разнообразными, уникальными мирами, которые многому могут нас научить.

Сатурн по своему строению и во многих других отношениях похож на Юпитер, хотя и меньше его по размерам. Совершая один оборот за десять часов, он тоже имеет разноцветные экваториальные облачные полосы, правда, не столь ярко выраженные, как на Юпитере. Его магнитное поле и радиационные пояса слабее, чем у Юпитера, зато система колец куда более впечатляющая. Он также окружен двенадцатью или более спутниками[121].

Пожалуй, наиболее интересная из лун Сатурна — Титан, самый крупный спутник в Солнечной системе и единственный, обладающий плотной атмосферой. До встречи «Вояджера-1» с Титаном в ноябре 1980 года наши знания об этом мире остаются весьма скудными и неопределенными. Единственный газ, о присутствии которого на Титане мы можем говорить с уверенностью, — это метан (СН₄), обнаруженный Г. Р. Койпером. Ультрафиолетовое излучение Солнца преобразует метан в молекулы более сложных углеводородов и газообразный водород. Углеводороды должны оставаться на Титане, покрывая поверхность коричневатым, похожим на деготь органическим осадком, вроде того, что получался в экспериментах по исследованию происхождения жизни на Земле. Вследствие низкой гравитации на Титане легкий газ водород должен быстро улетучиваться в космос в ходе катастрофического процесса, называемого на жаргоне специалистов «сдуванием атмосферы» (blowoff), который захватывает также метан и другие компоненты атмосферы. Однако атмосферное давление на Титане по крайней мере не ниже, чем на Марсе. Значит, сдувания атмосферы не происходит. Возможно, в ее составе есть какая-то значительная, но пока не обнаруженная составляющая, например азот, которая делает средний молекулярный вес атмосферы относительно высоким и тем самым предотвращает сдувание. Не исключено также, что сдувание атмосферы имеет место, однако улетучивание газов в космос постоянно компенсируется выделением их из недр спутника. Средняя плотность Титана настолько низка, что на нем должны быть большие запасы водяного и других льдов, в том числе, вероятно, и метанового, темп испарения которых под действием внутреннего нагрева нам неизвестен.

При наблюдении в телескоп Титан выглядит едва различимым красноватым диском. Некоторые наблюдатели сообщали о появлении на диске изменчивых белых облаков — скорее всего, это метановые кристаллы. Но в чем причина красноватой окраски? Большинство изучавших Титан согласны, что наиболее вероятным объяснением могут служить органические молекулы. Вопросы о температуре и толщине атмосферы Титана пока остаются открытыми[122]. Судя по некоторым признакам температура поверхности несколько увеличена под влиянием атмосферного парникового эффекта. Распространенность органических молекул на поверхности и в атмосфере Титана делает его замечательным и в своем роде уникальным уголком Солнечной системы. История прежних открытий дает основания ожидать, что «Вояджер» и другие разведывательные космические аппараты в корне изменят наши знания об этом месте.

Хотя сквозь просветы в облаках с Титана, вероятно, можно заметить Сатурн и его кольца, их бледно-желтый цвет рассеивается в атмосфере. Поскольку система Сатурна в десять раз дальше от Солнца, чем Земля, интенсивность солнечного освещения на Титане составляет всего один процент от привычной нам, а температура должна быть намного ниже точки замерзания воды даже при наличии значительного парникового эффекта. Однако обилие органических веществ, солнечный свет и, возможно, вулканическое тепло не позволяют полностью исключить возможность жизни на Титане[123]. В этих, совершенно иных условиях она, конечно, должна очень сильно отличаться от жизни на Земле. Пока нет убедительных фактов, свидетельствующих за или против существования жизни на Титане. Это не более чем возможность. Вряд ли мы получим ответы на свои вопросы пока не осуществим посадку на Титан космического аппарата, оснащенного необходимым оборудованием[124]. Исследование отдельных частиц, составляющих кольца Сатурна, требует тесного сближения с ними, ибо частицы эти — снежные комья, ледяные обломки и кувыркающиеся в пространстве карликовые ледники — очень малы, порядка одного метра в поперечнике. Мы знаем, что они состоят из водяного льда, поскольку спектральные характеристики отраженного кольцами солнечного света очень похожи на лабораторный спектр льда. Для сближения космическому аппарату необходимо затормозить и начать двигаться вместе с частицами вокруг Сатурна на скорости около 72 000 километров в час (20 км/с), то есть надо выйти на орбиту вокруг Сатурна, перемещаясь с той же скоростью, что и составляющие кольца. Только тогда появится возможность рассмотреть их по отдельности, а не в виде размазанных сплошных пятен или полос.

Почему вместо системы колец у Сатурна не образовался один крупный спутник? Чем ближе находится частица к Сатурну, тем выше скорость ее орбитального движения (тем быстрее она «падает» вокруг планеты по третьему закону Кеплера); внутренние частицы обгоняют внешние (-«полоса обгона», как видим, всегда находится слева). Хотя вся совокупность частиц движется вокруг планеты со скоростью около 20 километров в секунду, относительные скорости двух соседних частиц очень малы и измеряются сантиметрами в минуту. Вследствие этого относительного движения частицы не могут слиться под действием взаимного притяжения. Как только они сближаются, небольшие различия в орбитальных скоростях вновь их разделяют. Если бы кольца не были столь близки к Сатурну, этот эффект оказался бы слабее и частицы могли бы, объединяясь, образовывать все большего размера снежные комья и в конечном счете формировать спутники. Стало быть, по всей видимости, это отнюдь не случайность, что за пределами колец Сатурна расположена система спутников, размеры которых варьируются от нескольких сотен километров до масштабов гигантского Титана, почти равного в поперечнике планете Марс. Вещество всех спутников и самих планет первоначально могло быть рассеяно в виде колец, которые, конденсируясь и уплотняясь, образовали эти небесные тела.

Как и Юпитер, Сатурн обладает магнитным полем, которое захватывает и ускоряет частицы солнечного ветра. Когда заряженная частица колеблется от одного магнитного полюса к другому, она пересекает экваториальную плоскость Сатурна. Если на пути протона или электрона попадется комок составляющего кольцо вещества, заряженная частица будет им поглощена. В результате у обеих планет кольца очищают радиационные пояса, которые существуют только внутри и вне системы колец. Ближайшие спутники Юпитера и Сатурна тоже прогрызают щели в радиационных поясах. В действительности один из недавно открытых спутников Сатурна был обнаружен как раз благодаря тому, что «Пионер-11» выявил неожиданный провал в радиационных поясах, появившийся из-за выметания заряженных частиц ранее неизвестным спутником.

Потоки солнечного ветра струятся во внешние области Солнечной системы, далеко за пределы орбиты Сатурна. Если приборы «Вояджера» будут продолжать нормально работать, когда он достигнет Урана, а затем орбит Нептуна и Плутона, то они почти наверняка обнаружат присутствие этого межпланетного ветра — внешней части солнечной атмосферы, постоянно текущей в сторону других звезд. На расстоянии, примерно в два-три раза превышающем орбиту Плутона, давление межзвездных протонов и электронов становится больше слабеющего давления солнечного ветра. Это место, называемое гелиопаузой, является, согласно одному из определений, внешней границей Империи Солнца. Продолжая свое движение, примерно в середине XXI века «Вояджер» пересечет гелиопаузу и будет дальше бороздить космический океан, никогда не заходя в другие солнечные системы, а через несколько сотен миллионов лет он завершит первый виток вокруг массивного центра нашей Галактики — Млечного Пути. Мы начали поистине легендарное путешествие.

Ребенком я жил в Нью-Йорке, в бруклинском районе Бенсонхёрст. Я отлично знал окрестности: каждый многоквартирный дом, голубятню, двор, крыльцо, пустырь, большой вяз, декоративную решетку, желоб для подачи угля, каждую стену для игры в китайский ручной мяч, среди которых самой удобной была кирпичная стена театра Лоу Стиллуэлла. Я знал, где живет множество людей: Бруно и Дино, Роналд и Харви, Сэнди, Верни, Дэнни, Джеки и Майра. Но уже в нескольких кварталах, к северу от 86-й улицы с ее интенсивным автомобильным движением и железнодорожной насыпью, располагалась странная неизведанная территория, запретная для моих прогулок. Своего рода Марс в сравнении со всем, что я знал.

Даже если рано ложишься спать, зимой иногда видишь звезды. Я глядел на них, мерцающие, далекие, и думал, что же это такое. Я спрашивал о них старших ребят и взрослых, которые отвечали: «Это огни в небе, малыш». Я и сам видел, что это огни в небе. Но что они представляли собой на самом деле? Просто маленькие парящие лампочки? Для чего? Мне становилось их жаль: все о них знают, но их загадочная суть почему-то остается сокрытой от моих нелюбопытных приятелей. Должен был существовать ответ пообстоятельнее. Когда я немного подрос, родители выдали мне первую библиотечную карточку. Кажется, библиотека находилась на 85-й улице, на чужой земле. Я сразу попросил у библиотекаря что-нибудь о звездах. Она принесла альбом фотографий мужчин и женщин с именами вроде Кларк Гейбл и Джин Харлоу[126]. Я выразил недовольство, и она, улыбнувшись (по причине мне тогда непонятной), нашла другую, правильную книгу. Затаив дыхание, я открыл ее и читал, пока не дошел до нужного места. В книге говорилось нечто удивительное, это была великая мысль. В ней утверждалось, что звезды — это солнца, только очень далекие. А Солнце — это звезда, но близкая к нам.

Представьте себе, что вы взяли Солнце и удалили его настолько, что оно стало всего лишь крошечной мерцающей светлой точкой. Как далеко вы должны отодвинуть его? Я понятия не имел об угловом размера Не знал ничего о законе обратных квадратов, описывающем распространение света. У меня не было никакой возможности вычислить расстояние до звезд. Но я мог сказать, что если звезды — это солнца, они должны быть очень далеко — намного дальше, чем 85-я улица, дальше Манхэттена, вероятно, даже дальше Нью-Джерси. Космос был намного больше, чем я предполагал.

Потом я прочитал о другом поразительном факте. Земля, на которой находится Бруклин, — это планета, и она движется вокруг Солнца Существуют другие планеты. Они тоже движутся вокруг Солнца; некоторые ближе к нему, другие — дальше. Но планеты не излучают своего собственного света, как Солнце. Они просто отражают солнечные лучи. Удалившись на большое расстояние, вы вообще не смогли бы разглядеть Землю и другие планеты; они были бы лишь слабыми, едва светящимися точками, затерянными в сиянии Солнца. Ну хорошо, думал я, в таком случае другие звезды тоже должны иметь планеты, которые мы еще не обнаружили, и на некоторых из этих планет должна быть жизнь (почему бы и нет?), жизнь, возможно, не похожая на ту, что нам известна, — на жизнь в Бруклине. Поэтому я решил стать астрономом, чтобы исследовать звезды и планеты и, если получится, побывать на них.

Мне исключительно повезло: мои родители и некоторые учителя поддерживали эти странные замыслы, и к тому же я жил в то время, когда впервые в истории люди стали посещать другие миры и занялись глубокой разведкой Космоса. Родись я намного раньше, то не смог бы, сколь бы велико ни было мое рвение, понять, что представляют собой звезды и планеты. Я бы не знал, что существуют другие солнца и другие миры. Это один из величайших секретов, вырванных нашими предками у Природы после миллиона лет спокойного наблюдения и смелых размышлений.

Что такое звезды? Подобные вопросы естественны, как детская улыбка. Мы всегда задавали их. Отличие нашего времени в том, что мы знаем по крайней мере некоторые ответы. Книги и библиотеки преподносят их нам уже готовыми. В биологии существует важный, хотя и не всегда строго выполняющийся принцип рекапитуляции: в индивидуальном эмбриональном развитии мы повторяем эволюционную историю своего вида. Мне кажется, некоего рода рекапитуляция имеет место и в нашем индивидуальном интеллектуальном развитии. Мы невольно воспроизводим идеи наших далеких предков. Представьте себе время до появления науки, библиотек. Перенеситесь мыслью на сотни тысяч лет назад. Тогда мы были почти так же умны, как сейчас, так же любознательны, столь же вовлечены в социальную и сексуальную жизнь. Но эксперименты еще не были поставлены, изобретения еще не были сделаны. Это было детство рода человеческого. Вообразите эпоху, когда люди впервые приручили огонь. Как протекала тогда человеческая жизнь? Что думали наши предки о звездах? Иногда в фантазиях мне рисуется некто, думавший примерно так:

Мы едим ягоды и коренья. Орехи и листья. И мертвых животных. Некоторых животных мы находим мертвыми. Других убиваем. Мы знаем, какая пища хороша, а какая опасна. Если мы пробуем некоторую пищу, она убивает нас в наказание за то, что мы ее едим. Мы не хотели сделать ничего плохого. Но болиголов или наперстянка могут убивать. Мы любим своих детей и друзей. И мы советуем им избегать такой пищи.

Во время охоты на животных мы тоже можем погибнуть. Нас могут забодать. Или растоптать. Или съесть. То, что делают животные, для нас оборачивается жизнью или смертью: то, как они ведут себя, какие следы оставляют, когда спариваются и приносят потомство, когда кочуют. Нам нужно знать все эти вещи. Мы рассказываем о них нашим детям. А они расскажут своим детям.

Мы зависим от животных. Мы следуем за ними, особенно зимой, когда мало съедобных растений. Мы — кочевые охотники и собиратели. Мы называем себя охотничьим народом.

Большинство из нас спит под открытым небом, или под деревьями, или в их ветвях. Мы используем звериные шкуры как одежду: чтобы согреться, прикрыть наготу и иногда спать на них. Одеваясь в звериную шкуру, мы чувствуем силу зверя. Мы скачем вместе с газелью. Мы охотимся вместе с медведем. Между нами и животными существует связь. Мы охотимся на животных и едим их. Они охотятся на нас и едят нас. Мы являемся частью друг друга. Чтобы выжить, мы создаем инструменты. Среди нас есть большие знатоки того, как выбирать камни, расщеплять их, затачивать, шлифовать и полировать. Некоторые камни мы привязываем жилами животных к деревянной рукоятке, и получается топор. Топором можно рубить растения или ударить животное. Другие камни мы приматываем к длинным жердям. Если вести себя тихо и осторожно, то иногда можно подобраться близко к животному и пронзить его копьем.

Мясо портится. Иногда мы голодны и стараемся не замечать этого. Иногда мы добавляем к плохому мясу травы, чтобы скрыть его дурной вкус. Пищу, которая не испортилась, мы заворачиваем в куски звериных шкур. Или в крупные листья. Или складываем в скорлупу больших орехов. Разумно сохранить часть пищи и взять ее с собой. Если мы съедим эту пищу слишком рано, некоторые из нас вскоре будут голодать. Так что мы должны помогать друг другу. Поэтому и по многим другим причинам у нас есть обычаи. Обычаи должен соблюдать каждый. Мы всегда соблюдаем обычаи. Обычаи священны.

Однажды была гроза, много молний, грома и дождя. Малыши боятся грозы. И я иногда тоже. Тайна грозы неизвестна. Раскаты грома долгие и громкие; вспышки молний короткие и яркие. Может быть, кто-то очень могучий сильно гневается. Я думаю, он должен быть где-то на небе.

После грозы неподалеку в лесу что-то мерцало и потрескивало. Мы пошли посмотреть. Это было что-то яркое, горячее и подвижное желтого и красного цвета. Мы никогда раньше не видели подобной вещи. Теперь мы называем ее огнем. У огня особый запах. Похоже, он живой. Он ест пищу. Он пожирает траву и ветки деревьев и даже целые деревья, если вы ему позволяете. Он сильный. Но не очень умный. Если пища кончается, он умирает. Он не пойдет за пищей и не перекинется с одного дерева на другое, если по пути нет пищи. Без пищи он не может идти. Но если пищи много, он разрастается и порождает множество огненных детей.

Одному из нас пришла в голову смелая и пугающая мысль: поймать огонь, немного подкармливать его и сделать его нашим другом. Мы нашли длинные ветки лиственного дерева. Огонь ел их, но медленно. Мы взяли ветки за те концы, где не было огня. Если вы быстро побежите с маленьким огнем, он умрет. Его дети слабы. Поэтому мы не бежали. Мы медленно шли, громко повторяя добрые пожелания. «Не умирай!» — говорили мы огню. Остальные охотники смотрели на нас широко раскрытыми глазами.

С тех пор мы всегда носим его с собой. У нас есть зародыш огня, которому не надо много пищи, чтобы он не умер от голода[127]. Огонь — это чудо, и еще он очень полезен; несомненно, это дар могущественных существ. Интересно, это те же самые существа, что гневаются во время грозы?

Холодными ночами огонь доставляет нам тепло. Он дает нам свет. Он рассеивает тьму безлунных ночей. Теперь мы можем ночью чинить копья для завтрашней охоты. А если не устали, то даже в темноте можем видеть друг друга и беседовать. А еще — великая вещь! — пламя отгоняет животных. Мы были очень уязвимы по ночам. Порой нас могли съесть даже небольшие звери — гиены и волки. Теперь всё по-другому. Теперь огонь держит животных в отдалении. Мы замечаем, как они рыскают в темноте, негромко лая, а их глаза блестят в свете пламени. Они боятся огня. Но мы его не боимся. Огонь наш. Мы заботимся об огне. А огонь заботится о нас. Небо очень важно. Оно прикрывает нас. Оно говорит с нами. Еще в те дни, когда мы не знали огня, бывало, лежа на спине, мы смотрели вверх на все эти светящиеся точки. Некоторые из них соединяются в рисунки. Одна из наших женщин видит эти картины лучше других. Она научила нас, как различать звездные рисунки и как их называть. Засидевшись поздней ночью, мы сочиняли истории про нарисованных на небе львов, собак, медведей и охотников. Все-таки они какие-то странные. Может быть, это изображения могущественных небесных существ, тех, что вызывают грозы, когда сердятся?

По большей части небо не изменяется. Год за годом на нем остаются одни и те же рисунки. Луны сначала нет, потом она становится тонким ломтиком, затем шаром, а после вновь исчезает. Когда меняется Луна, у женщин случаются кровотечения. В некоторых племенах обычаи запрещают соития, когда Луна растет или убывает. Некоторые племена на специальных костях отмечают дни Луны и дни женских кровотечений. Они могут заранее предусмотреть, как соблюсти обычаи. Обычаи священны.

Звезды находятся очень далеко. Когда мы поднимаемся на возвышенность или забираемся на дерево, они не становятся ближе. Облака проходят между нами и звездами: звезды должны быть дальше облаков. Луна в своем медленном движении проходит перед звездами. Потом видно, что это не вредит звездам. Луна не ест звезды. Звезды должны быть дальше Луны. Они мерцают. Странные холодные белые далекие огни. Их много. Они по всему небу. Но только ночью. Любопытно, что же это такое?

После того как мы нашли огонь, я сидел у костра и думал о звездах. Во мне зрела мысль: звезды — это огонь, подумал я. Потом появилась другая мысль: звезды — это костры, которые другие охотничьи племена жгут по ночам. Звезды дают меньше света, чем костры. Так что они должны быть очень далекими кострами. «Но как же, — спросили меня, — как в небе могут быть костры? Почему эти костры и охотники вокруг них не падают вниз, к нашим ногам? Почему эти странные племена не спускаются к нам с неба?»

Это хорошие вопросы. Они беспокоят меня. Иногда я думаю, что небо — половинка громадной яичной или ореховой скорлупы. Я думаю, люди вокруг тех далеких костров смотрят вниз на нас — но только им кажется, что они смотрят вверх, — и говорят, что мы на их небе, и удивляются, почему мы не падаем к ним, если вы понимаете, что я имею в виду. Но охотники говорят: «Низ есть низ, а верх есть верх». Этот ответ тоже хороший.

У одного из наших охотников другая мысль. Он думает, что ночь — это огромная звериная шкура, наброшенная поверх неба. В шкуре есть дыры. Мы смотрим сквозь эти дыры. И видим огонь. Он думает, что огонь горит не только в тех отдельных местах, где мы видим звезды. Он считает, что огонь везде. Что пламя покрывает все небо. Но шкура скрывает огонь от нас. Только не там, где есть прорехи.

Некоторые звезды двигаются. Как животные, за которыми мы охотимся. Как мы. Если внимательно следишь за ними много месяцев, замечаешь, как они передвигаются. Их всего пять, как пальцев на руке. Они медленно странствуют среди остальных звезд. Если мысль о кострах верна, эти звезды должны быть кочевыми охотничьими племенами, несущими с собой большие огни. Но мне непонятно, как блуждающие звезды могут быть дырами в шкуре. Дыра остается там, где ее проделали. Дыра есть дыра. Дыры не путешествуют. А еще я не хочу, чтобы меня окружало небо из огня. Если шкура свалится, ночное небо станет ярким, слишком ярким, огонь будет повсюду. Я думаю, что огненное небо съест нас всех. Возможно, на небе есть два рода могущественных существ: плохие, которые хотят, чтобы огонь сожрал нас, и хорошие, которые прикрывают пламя шкурой, чтобы защитить нас от него. Нам нужно найти способ отблагодарить хороших.

Я не знаю, действительно ли звезды — это костры на небесах. Или это дыры в шкуре, сквозь которые вниз на нас смотрит огонь высших сил. Иногда я склоняюсь к одному. Иногда к другому. Однажды я подумал, что они не костры, не дыры, а что-то другое, слишком сложное для моего разумения.

Подложите под шею бревно. Ваша голова откинется назад. Тогда вы будете видеть только небо. Ни холмов, ни деревьев, ни охотников, ни костра. Только небо. Иногда мне кажется — я могу упасть в небо. Если звезды — это костры, я хотел бы посетить тех других охотников — особенно странствующих. И тогда мне кажется, что неплохо бы упасть вверх. Но если звезды — это дыры в шкуре, падать страшно. Я не хочу провалиться сквозь дыру в огонь.

Я хочу знать, как все обстоит на самом деле. Мне не нравится оставаться в неведении.

Морской прибой… Полоса его то приближается, то отступает, отчасти из-за влияния приливов и отливов. Луна и Солнце далеки, но их притяжение здесь, на Земле, не только реально, но и зримо. Берег моря напоминает нам о Космосе. Песчинки, примерно одинаковые по размеру, возникли из камней, которые на протяжении веков терлись и соударялись, шлифуя и разрушая друг друга под действием морских волн и ветра, приводимых в движение далекими Луной и Солнцем. А еще берег напоминает нам о времени. Мир намного старше человеческого рода.

В пригоршне песка около 10 000 песчинок, больше, чем звезд, видимых в ясную ночь невооруженным глазом. Но звезды, которые мы можем увидеть, это лишь ничтожная доля тех, что существуют. По ночам нашему взгляду открывается горстка ближайших светил. Между тем Космос безмерно богат. Светил во Вселенной больше, чем песчинок на всех берегах планеты Земля. Вопреки всем стараниям древних астрономов и астрологов разглядеть на небе фигуры, созвездия не более чем произвольно выделенные группы светил, состоящие из относительно тусклых звезд, которые кажутся нам яркими, поскольку расположены не слишком далеко, и весьма ярких, но расположенных дальше. Расстояние до любой звезды настолько велико, что с высокой степенью точности его можно считать одинаковым для всех мест на поверхности Земли. Именно поэтому рисунок созвездий не меняется, когда мы перемещаемся, скажем, из советской Средней Азии на американский Средний Запад. В астрономическом масштабе СССР и США — одно и то же место. Светила любого созвездия настолько далеки, что, оставаясь на Земле, мы не можем увидеть их расположение в трех измерениях. Средняя дистанция между звездами составляет несколько световых лет, а световой год, если помните, это примерно десять триллионов километров. Чтобы рисунок созвездий заметно изменился, надо преодолеть путь, сравнимый по протяженности с расстоянием между звездами, переместиться на несколько световых лет. Тогда некоторые близкие к нам звезды словно бы покинут свои созвездия, а вместо них появятся другие, и вид звездного неба станет совершенно иным.

Наши технологии пока даже близко не подошли к тому, чтобы позволить совершить такую межзвездную прогулку, по крайней мере за разумное время. Но можно заложить в компьютер информацию о положении в трехмерном пространстве всех близких к нам звезд и дать ему задание отправиться в небольшое виртуальное путешествие — например, облететь вокруг группы ярких звезд, составляющих ковш Большой Медведицы, — и посмотреть, как при этом будут меняться созвездия. Яркие звезды созвездий обычно соединяют на картах пунктирными линиями. Изменив перспективу, мы заметим, как образованные этими линиями фигуры будут все больше и больше искажаться. Обитатели планет у далеких звезд видят на ночном небе совершенно иные созвездия — другой тест Роршаха[145] для другого разума. Возможно, когда-нибудь, через несколько столетий, земной космический корабль, развив невероятную скорость, сможет совершить такое путешествие, и тогда перед ним предстанут новые созвездия, которые прежде людям доводилось видеть только на экранах компьютеров.

Очертания созвездий меняются не только в пространстве, но и во времени, не только при смене точки наблюдения, но и при достаточно долгом ожидании. Некоторые звезды движутся вместе, образуя группы, или скопления. Бывает и такое, что одиночная звезда очень быстро перемещается по отношению к своим соседям. Рано или поздно подобные светила покидают свое прежнее созвездие и переходят в другое. Порой одна из звезд двойной системы взрывается, разрушая гравитационные узы, которые удерживали ее компаньона, и тот выбрасывается в космос с той скоростью, с какой двигался по орбите. Получается что-то вроде звездной пращи. А еще звезды рождаются, живут и умирают. Если мы подождем достаточно долго, на небе появятся новые светила, а старые исчезнут. Медленно и постепенно рисунок звездного неба меняется.

Вид созвездий заметно преобразился даже за те несколько миллионов лет, в течение которых человек существует как биологический вид. Посмотрим, например, как трансформировался знакомый всем ковш Большой Медведицы. Наш компьютер позволяет перемещаться не только в пространстве, но и во времени. Отправившись в прошлое, мы увидим, как звезды ковша приходят в движение. Миллион лет назад они образовывали на небе совершенно иной рисунок, который больше напоминал копье. Так что, случись вашей машине времени неожиданно сломаться где-нибудь в отдаленном прошлом, по расположению звезд вы хотя бы примерно определите, в какую эпоху попали: если вместо ковша на небе красуется копье — вы в среднем плейстоцене[146].

Мы можем также попросить компьютер перенести знакомые нам созвездия в будущее. Возьмем, к примеру, зодиакального Льва. Зодиак — пояс из двенадцати созвездий, расположенных вдоль видимого пути Солнца по небу. Название это имеет общий корень со словами «зоопарк» и «зоология», поскольку в рисунке большинства зодиакальных созвездий, как и в случае со Львом, человеческая фантазия усмотрела очертания животных. Через миллион лет Лев уже не будет напоминать царя зверей. Возможно, наши далекие потомки назовут его Радиотелескопом, хотя, я полагаю, через миллион лет радиотелескоп превратится в такую же архаику, какой нам сегодня кажется копье с каменным наконечником.

Контур незодиакального созвездия Ориона, небесного охотника[147], образуют четыре яркие звезды. Почти пополам его делит диагональная линия из трех звезд, называемая поясом Ориона. Три менее яркие звезды, как бы свисающие с пояса, принято считать мечом легендарного охотника. На самом деле средняя звезда меча и не звезда вовсе, а огромное газовое облако, где прямо сейчас рождаются светила. Оно называется туманностью Ориона. Многие звезды в созвездии Ориона горячие и молодые, они очень быстро эволюционируют и завершают свою жизнь колоссальными космическими взрывами — вспышками сверхновых. Они рождаются и умирают за время порядка нескольких десятков миллионов лет. Если с помощью компьютера мы резко ускорим течение времени в Орионе, нам откроется потрясающее зрелище: многие из его звезд будут рождаться и умирать на наших глазах, мерцая и вспыхивая, подобно огням ночного салюта.

Ближайшим космическим соседом Солнца является Альфа Центавра. Это тройная звездная система: две звезды обращаются вокруг друг друга, а третья, Проксима Центавра, на почтительном расстоянии движется по орбите вокруг этой пары. Орбита проходит таким образом, что сейчас Проксима является самой близкой к Солнцу из известных звезд, отсюда и название (лат. proxima — ближайшая. — Пер.). Большинство звезд входит в состав двойных и множественных звездных систем. Наше одинокое Солнце в некотором роде аномалия.

Бета Андромеды — вторая по яркости звезда в созвездии Андромеды — находится от нас на расстоянии семидесяти пяти световых лет. Прежде чем достигнуть Земли, свет ее три четверти века пересекает мрак межзвездного пространства. Если в прошлый вторник случилось невероятное событие и эта звезда взорвалась, мы не узнаем об этом еще семьдесят пять лет. Именно столько времени понадобится, чтобы это поразительное известие, распространяющееся со скоростью света, преодолело чудовищное межзвездное расстояние. Когда наблюдаемый нами сегодня свет Беты Андромеды отправился в путь, здесь, на Земле, молодой Альберт Эйнштейн, работавший чиновником швейцарского патентного бюро, только что опубликовал свою знаменитую специальную теорию относительности.

Пространство и время тесно переплетены. Мы не можем заглянуть в космос, не оглядываясь в прошлое. Свет движется очень быстро. Но космическое пространство пустынно, а звезды крайне далеки друг от друга. Семьдесят пять или менее того световых лет — совсем небольшая дистанция в сравнении с другими астрономическими расстояниями. До центра нашей Галактики, Млечного Пути, свет Солнца идет 30 000 лет. А между нашей и ближайшей к ней спиральной галактикой М31 в созвездии Андромеды пролегает 2 000 000 световых лет. Когда М31 испускала наблюдаемый сегодня свет, на Земле еще не было людей, хотя наши предки быстро приближались к нашему нынешнему виду. От Земли до самых далеких квазаров восемь-десять миллиардов световых лет. Мы видим их такими, какими они были задолго до того, как сконденсировалась Земля, и даже раньше, чем образовался Млечный Путь.

Связь пространства и времени не ограничивается областью астрономических объектов, но лишь они одни настолько удалены от нас, что конечность скорости света становится существенной. Когда вы смотрите на приятеля, находящегося в трех метрах от вас, в другом конце комнаты, вы видите его не таким, какой он есть «сейчас», а лишь таким, каким он был одну стомиллионную долю секунды назад. [(3 м)/(310⁸ м/с) = (1/10⁸ с) = 10^-8 с или одна сотая микросекунды. В этом расчете мы просто разделили расстояние на скорость, чтобы получить время движения.] Конечно, разница между тем, как ваш приятель выглядит «сейчас» и как он выглядел одну стомиллионную долю секунды тому назад, слишком ничтожна, чтобы ее можно было заметить. Зато, когда мы наблюдаем квазар в восьми миллиардах световых лет от нас, тот факт, что нам он виден, каким был восемь миллиардов лет назад, может оказаться очень существенным. (Например, некоторые астрономы считают, что квазары — это взрывы, чаще случающиеся на ранних этапах эволюции галактик. В таком случае более далекие, а значит, наблюдаемые в более раннем возрасте галактики должны чаще выглядеть как квазары. И действительно, на расстояниях свыше пяти миллиардов световых лет число видимых квазаров растет.)

Два межзвездных космических аппарата «Вояджер», самые быстрые из устройств, когда-либо запускавшихся с Земли, сейчас двигаются со скоростью около одной десятитысячной скорости света. Чтобы достичь ближайшей звезды, им потребуется 40 000 лет. Смеем ли мы надеяться когда-нибудь покинуть Землю и за разумное время преодолеть громадное расстояние до ближайшей к нам Проксимы Центавра? Можно ли приблизиться к скорости света? И вообще, что за магическое число — эта самая скорость света? Сможем ли мы когда-нибудь двигаться быстрее, чем свет?

Если бы в 1890 году вы отправились прогуляться по прекрасным пригородам Тосканы, то, возможно, встретили бы на дороге, идущей в Павию, длинноволосого подростка, недавно отчисленного из школы. В Германии учителя заявили, что он ни к чему не годен, что его вопросы нарушают порядок в классе и что ему лучше покинуть школу. Так он и поступил, отправившись бродить по Северной Италии и, наслаждаясь свободой, размышлять о вещах, весьма далеких от того, что ему пытались вдолбить в очень дисциплинированной прусской школе. Его имя было Альберт Эйнштейн, и его размышления изменили наш мир.

Воображение молодого человека было захвачено «Народной книгой о естественных науках» Бернштейна — научно-популярным изданием, где на первой же странице говорилось о поразительной скорости, с которой электричество распространяется по проводам, а свет — в пространстве. Эйнштейн задался вопросом, как выглядел бы мир, странствуй мы вместе со световой волной. Путешествия со скоростью света! Что за всепоглощающая, волшебная мысль для мальчишки на проселке посреди округи, где все горит и переливается рябью солнечных бликов! Вы можете обнаружить световую волну, если путешествуете вместе с ней. Начав движение на гребне волны, вы на нем и останетесь и потеряете всякое представление о том, что имеете дело с волной. На скорости света происходит что-то странное. Чем больше Эйнштейн думал над такими вопросами, тем больше они его беспокоили. Стоило вообразить движение со скоростью света, как повсюду возникали парадоксы. Некоторые идеи были приняты за истину без достаточно тщательного осмысления. Эйнштейн поставил простые вопросы, которые следовало бы задать несколько сот лет назад. Например, что мы имеем в виду, когда говорим, что два события произошли одновременно?

Представьте себе, что я еду навстречу вам на велосипеде. На перекрестке я чуть не сталкиваюсь, так по крайней мере мне кажется, с конной повозкой. Я уворачиваюсь и едва не попадаю под копыта. Теперь вообразите, что и телега, и велосипед двигаются со скоростью, близкой к скорости света. Если вы стоите поодаль на обочине, повозка движется перпендикулярно линии вашего взгляда. Меня вы видите благодаря отраженному в вашу сторону солнечному свету. Не следует ли из этого, что моя скорость должна быть прибавлена к скорости света и что меня вы увидите существенно раньше, чем повозку? Не выйдет ли так, что вы не увидите, как я увернулся, прежде чем заметите появление на перекрестке повозки? Не случится ли так, что мое появление на перекрестке совпадает по времени с появлением повозки только с моей точки зрения, но не с вашей? Может ли быть так, что я едва не испытал столкновение с повозкой, в то время как вам покажется, что я обогнул пустоту и бодро покатил себе в сторону города Винчи? Это все любопытные и тонкие вопросы. Они бросают вызов очевидному. Вот почему до Эйнштейна никто над ними не задумывался. Начав с таких элементарных вопросов, Эйнштейн фундаментально переосмыслил картину нашего мира и произвел революцию в физике.

Чтобы познать мир, чтобы уберечься от логических парадоксов при движении с высокими скоростями, существуют определенные правила, заповеди Природы, которые должны соблюдаться. В своей специальной теории относительности Эйнштейн систематизировал эти правила. Свет, отраженный или испущенный любым объектом, распространяется всегда с одной и той же скоростью независимо от того, движется объект или покоится: Не добавляй скорость твою к скорости света. Кроме того, ни один материальный объект не может двигаться быстрее света: Не двигайся скорее света, тако же и с равною ему быстротой. Физика не запрещает вам сколь угодно близко подойти к скорости света; значение в 99,9 процента скорости света не вызывает никаких возражений. Но оставшуюся десятую долю процента вам не преодолеть, как бы вы ни старались. Для того чтобы мир был логически согласован, в нем должна существовать абсолютная предельная скорость. В противном случае можно будет достичь любой скорости, отталкиваясь от движущейся платформы.

На рубеже XIX и ХХ веков в Европе многие верили в привилегированные системы отсчета: в преимущество культуры и политической организации Германии, или Франции, или Англии перед культурой и политическим строем других стран; в превосходство европейцев над прочими народами, которые за счастье должны почитать колонизацию. Социальные и политические приложения идей Аристарха и Коперника отвергались или игнорировались. Молодой Эйнштейн выступил против представления о привилегированных системах отсчета в физике, равно и в политике. Во Вселенной, заполненной беспорядочно движущимися звездами, не может быть ничего пребывающего «в состоянии покоя», не может быть системы отсчета, из которой наблюдать Вселенную было бы предпочтительнее. Именно в этом заключается смысл слова относительность. Идея очень проста, несмотря на то что считается загадочной: при наблюдении и описании Вселенной ни одно место не имеет преимущества перед другим. Законы природы должны быть одинаковы независимо от того, кто их описывает. Если это правда — а было бы крайне странно, окажись наше малозначительное местопребывание в космосе чем-то особенным, — никто не может двигаться быстрее света. Мы слышим удар хлыста потому, что его кончик достигает сверхзвуковой скорости и порождает ударную волну, небольшой акустический удар. Раскаты грома имеют ту же природу. Когда-то считалось, что самолетыне могут летать быстрее звука. Сегодня сверхзвуковые полеты — обычное дело. Но световой барьер отличается от звукового. Его преодоление не является инженерной задачей, наподобие той, которую решали создатели сверхзвуковых истребителей. Это фундаментальный закон природы, такой же основополагающий, как гравитация. Мы не наблюдаем явлений, подобных раскатам грома или щелчкам хлыста, которые указывали бы на возможность движения в вакууме со скоростью выше скорости света. Зато существует огромное множество примеров — например, ускорители элементарных частиц или атомные часы, — которые находятся в точном количественном согласии со специальной теорией относительности.

В отличие от света, со звуком не возникает проблемы одновременности, поскольку звук распространяется через материальную среду, например воздух. Когда вы беседуете с другом, звуковые волны достигают вас благодаря движению молекул воздуха. Свет же распространяется в вакууме. На движение молекул накладывается ряд ограничений, которые к вакууму неприменимы. Свет Солнца приходит к нам через пустое пространство, но как бы мы ни прислушивались, нам не услышать шума солнечных пятен и грохота солнечных вспышек[148]. До появления теории относительности считалось, что свет распространяется через особую всепроникающую среду — «светоносный эфир». Однако знаменитый эксперимент Майкельсона — Морли продемонстрировал, что эфира не существует.

Иногда приходится слышать разговоры о движении со сверхсветовыми скоростями. В таких случаях нередко говорят о путешествии «со скоростью мысли». Это очень глупое сравнение — особенно если учесть, что скорость передачи нервных импульсов нейронами сравнима со скоростью ослиной повозки. Человеческие существа додумались до теории относительности, и это говорит о том, что мы достаточно умны, однако я не уверен, что нам стоит хвастаться скоростью нашей мысли. А вот электрические импульсы в современных компьютерах действительно распространяются почти со скоростью света.

Специальная теория относительности, полностью завершенная Эйнштейном, когда ему было около двадцати пяти лет, подтверждается всеми экспериментами, выполненными для ее проверки. Возможно, завтра кто-нибудь изобретет теорию, которая согласуется со всеми нашими знаниями, избегает парадоксов в вопросах одновременности, не нуждается в привилегированной системе отсчета и при этом допускает путешествия со сверхсветовыми скоростями. Но я в этом очень сильно сомневаюсь. Эйнштейновский запрет на движение быстрее света как будто бы противоречит здравому смыслу. Однако почему в этом вопросе мы должны доверять нашему здравому смыслу? Почему наш опыт, полученный при скоростях около 10 километров в час, должен распространяться на законы природы, действующие при скоростях около 300 000 километров в секунду? Теория относительности устанавливает границы того, что может совершить человек. Но Вселенная вовсе не обязана идти на поводу у наших амбиций. Специальная теория относительности лишает нас одного из способов достигнуть звезд — при помощи сверхсветовых космических кораблей. Но она же искушает нас, предлагая иной, совершенно неожиданный способ. Давайте, вслед за Георгием Гамовым[149], вообразим себе место, где скорость света вместо действительных 300 000 километров в секунду имеет очень скромную величину, например 40 километров в час, но также является предельно допустимой. (Не существует наказания за нарушение законов природы, ибо не бывает самих преступлений: природа так управляет вещами, что попрать ее законы просто невозможно.) Представьте, что, управляя скутером, вы набираете скорость, близкую к скорости света. (Теория относительности изобилует фразами, которые начинаются словами: «Представьте себе…». Эйнштейн называл такие упражнения Gedanken-experiment, то есть мысленными экспериментами.) По мере приближения к скорости света вам становится видно, что скрывается за углами, мимо которых вы проезжаете. Хотя вы смотрите прямо вперед, предметы, находящиеся позади вас, появляются в переднем поле зрения. Когда вы вплотную приблизитесь к скорости света, мир с вашей точки зрения будет выглядеть очень странно: почти весь он сожмется в маленькое круглое окошко, находящееся прямо перед вами. С точки зрения неподвижного наблюдателя отраженный от вас свет краснеет, когда вы удаляетесь, и смещается в синюю сторону при вашем возвращении. Если вы приближаетесь к наблюдателю на скорости, почти равной скорости света, вас окутывает жуткое цветное сияние: ваше невидимое обычно инфракрасное излучение смещается в сторону более коротких волн видимого спектра. Вы сжимаетесь в направлении своего движения, ваша масса возрастает, а ход времени для вас замедляется — захватывающее следствие движения с околосветовой скоростью называется растяжением времени. Однако наблюдатель, движущийся вместе с вами, — допустим, у скутера есть второе сиденье — не заметит ни одного из описываемых эффектов.

Эти странные и поначалу озадачивающие предсказания специальной теории относительности являются истинными в самом глубоком смысле, насколько вообще что-либо в науке может быть истинным. Происходящие изменения определяются относительным движением объектов. И это реальные изменения, а не оптический обман. Их можно продемонстрировать, опираясь на несложную математику, в основном на алгебру, изучаемую на первом курсе университета, и поэтому они доступны пониманию любого образованного человека. Они также находятся в согласии с многочисленными экспериментами. Очень точные часы, перевозимые на самолете, немного замедляют свой ход по сравнению с неподвижными. Ускорители элементарных частиц конструируются с учетом увеличения массы с ростом скорости; если бы в их конструкции данный эффект не учитывался, разогнанные частицы врезались бы в стены ускорителя и экспериментальная ядерная физика не многого достигла бы. Скорость есть расстояние, деленное на время. Поскольку при околосветовой скорости нельзя складывать скорости тем простым способом, какой используется в повседневной жизни, от привычных нам представлений об абсолютном пространстве и абсолютном времени, не зависящих от вашего относительного движения, придется отказаться. Вот почему вы сжимаетесь. В этом причина замедления хода времени.

Путешествуя с околосветовой скоростью, вы почти не постареете, но ваши друзья и родственники, оставшиеся дома, будут стареть в обычном темпе. Представьте себе, какая разница обнаружится между вами, чей возраст за время релятивистского путешествия почти не увеличился, и вашими друзьями, которые прожили, возможно, десятки лет! Полет с околосветовой скоростью — своего рода эликсир долголетия. Благодаря тому что время замедляется с приближением к скорости света, теория относительности дает нам шанс достигнуть звезд. Но возможно ли с инженерной точки зрения развить околосветовую скорость? Можно ли построить звездолет?

Тоскана не только место, где юный Эйнштейн обдумывал некоторые свои идеи; она была домом другому великому гению, жившему на 400 лет раньше, — Леонардо да Винчи, который любил взбираться на холмы и обозревать землю с большой высоты, как если бы он птицей парил в воздухе. Он первым стал рисовать перспективы ландшафтов, городов и крепостей, видимые с воздуха. Среди множества интересов и увлечений Леонардо — живописи, скульптуры, анатомии, геологии, естественной истории, военной и гражданской инженерии — числится одна великая страсть — изобретение и изготовление машины, способной летать. Он набрасывал эскизы, конструировал модели, строил полноразмерные прототипы, но ни один из них не работал. Тогда просто не существовало достаточно мощного и легкого двигателя. И тем не менее его конструкции были замечательны и воодушевляли инженеров будущего. Сам Леонардо тяжело переживал свои неудачи. Но вряд ли их следует ставить ему в вину. Он был пленником XV века.

Нечто подобное приключилось в 1939 году, когда группа инженеров, называвшая себя Британским межпланетным обществом, строила корабль для полета людей на Луну, опираясь на технологии 1939 года. Его конструкция не имела ничего общего с устройством космического корабля «Аполлон», совершившего этот полет три десятилетия спустя, но она внушала мысль, что полет на Луну рано или поздно станет инженерной реальностью.

Сегодня уже существуют эскизы космических кораблей для полета человека к звездам. Ни один из них не предполагает запуск непосредственно с Земли. Они должны собираться на околоземной орбите и уже оттуда отправляться в долгие межзвездные путешествия. Один из таких проектов получил название «Орион» в честь созвездия, что напоминает: его главная цель — звезды. В проекте «Орион» предлагается использовать взрывы ядерного оружия, водородных бомб, производимые рядом с массивной плитой, которая от каждого взрыва будет получать толчок — этакая огромная космическая моторная лодка на ядерном ходу. С инженерной точки зрения «Орион» выглядит вполне реализуемым. По самой своей природе он породил бы огромное количество радиоактивных выбросов, но в программе полета предусматривалось, что взрывы будут производиться только в пустоте межпланетного или межзвездного пространства. Разработка «Ориона» активно велась в Соединенных Штатах до подписания международного договора, запрещающего ядерные взрывы в космосе. Меня это очень огорчает. Звездолет «Орион» — лучшее применение, которое я могу найти, ядерному оружию.

Недавно Британским межпланетным обществом был предложен проект «Дедал». В нем предусматривается использование термоядерного реактора, намного более безопасного и эффективного, чем существующие сейчас реакторы атомных электростанций, работающие на энергии ядерного распада. Термоядерные реакторы пока не построены, но ожидается, что они появятся в ближайшие несколько десятков лет[150]. «Орион» и «Дедал» могут достичь 10 процентов скорости света. Путешествие к Альфе Центавра, удаленной на 4,3 светового года, таким образом займет 43 года — меньше времени человеческой жизни. Такие корабли не могут развить околосветовую скорость, при которой становится существенным релятивистское замедление времени. Даже при самом оптимистичном сценарии технологического развития вряд ли «Орион», «Дедал» или подобные им корабли удастся создать раньше середины XXI столетия, хотя, будь на то наше желание, мы могли бы построить «Орион» уже сегодня.

Чтобы выйти за пределы ближайших звезд, нужно создать что-то иное. Например, «Орион» и «Дедал» можно использовать в качестве «звездолетов поколений»: прибывшие к планетам другой звезды будут далекими потомками тех, кто сотни лет назад отправился в путь. Или, возможно, отыщется безопасный способ гибернации человеческого организма, так что космических путешественников удастся заморозить, а потом разбудить столетия спустя. Создание таких нерелятивистских звездолетов потребовало бы колоссальных расходов, но их конструирование, строительство и эксплуатация представляются делом относительно простым в сравнении с постройкой кораблей, которые смогут достигнуть околосветовых скоростей. Другие звездные системы достижимы для человечества, но лишь ценой огромных усилий. Быстрые межзвездные полеты — на скорости, близкой к скорости света, — это задача не на столетие, а на тысячу, если не на десять тысяч лет. Но принципиально они возможны. Р. У. Бассард предложил своего рода прямоточный звездолет, который собирает межзвездную диффузную материю, состоящую в основном из атомов водорода, ускоряет ее в термоядерном реакторе и выбрасывает назад. Водород используется в нем и в качестве топлива, и в качестве рабочего тела. Однако в открытом космосе на десять кубических сантиметров — размер крупной виноградины — приходится всего один атом водорода. Чтобы прямоточный двигатель заработал, его топливозаборник должен иметь в поперечнике сотни километров. Когда корабль достигнет околосветовой скорости, атомы водорода будут с такой же скоростью двигаться навстречу ему. Если не принять адекватных мер предосторожности, эти индуцированные космические лучи сожгут корабль и его пассажиров. Одно из предлагаемых решений состоит в том, чтобы с помощью лазера, на расстоянии выбивать электроны из межзвездных атомов, делая их тем самым электрически заряженными, а затем при помощи сверхсйльного магнитного поля направлять ионы в топливозаборник в обход других частей космического корабля. Это пока совершенно беспрецедентный для Земли инженерный проект. Двигатель, о котором идет речь, сравним по размерам с небольшой планетой.

И все же давайте еще немного поразмыслим о таком звездолете. Земное тяготение действует на нас с определенной силой. Когда мы падаем, эта сила придает нам ускорение. Сорвавшись с дерева, как нередко случалось с нашими человекообразными предками, мы падаем все быстрее и быстрее: каждую секунду скорость падения увеличивается на десять метров в секунду. Это ускорение, которым проявляет себя сила гравитации, удерживающая нас на поверхности Земли, обозначается lg (по первой букве слова gravity — тяготение). Мы комфортно чувствуем себя при ускорении силы тяжести lg; мы выросли при ускорении lg. На борту звездолета, развивающего ускорение lg, мы будем чувствовать себя совершенно естественно. На самом деле эквивалентность между силой гравитации и силой, действующей на нас в ускоряющемся космическом корабле, — один из основополагающих принципов общей теории относительности, созданной Эйнштейном вслед за специальной. При постоянном ускорении 1g за год полета мы должны приблизиться к скорости света [(0,01 км/с²(310⁷с) = = 3•10⁵ км/с].

Допустим, что такой корабль будет идти с ускорением lg, все более и более приближаясь к скорости света, пока не достигнет середины своего пути; затем он развернется и начнет тормозить с тем же ускорением 1g, пока не достигнет точки назначения. Почти на всем протяжении полета скорость будет очень близка к скорости света, и время станет замедляться чрезвычайно сильно. Одна из ближайших целей такого полета — звезда Барнарда, у которой, возможно, есть планеты[151], — находится на расстоянии шести световых лет. На полет к ней по корабельным часам потребуется около восьми лет; до центра Млечного Пути 21 год полета; до М31, туманности Андромеды — 28 лет. Конечно, для людей, остающихся на Земле, все будет выглядеть совершенно иначе. Полет к центру Галактики вместо 21 года займет по их часам 30 000 лет. Вряд ли кто-то из оставленных на Земле друзей выйдет нас поприветствовать, когда мы вернемся назад. В принципе, подобный полет со скоростью, постоянно приближающейся к скорости света, позволяет даже совершить кругосветное путешествие — облететь всю известную нам Вселенную — примерно за 56 лет по корабельному времени. К моменту нашего возвращения пройдут десятки миллиардов лет, и мы найдем Землю обращенной в пепел, а Солнце мертвым. Релятивистские полеты делают Вселенную доступной для высокоразвитых цивилизаций, но только для тех, кто отправляется в путь. По всей видимости, не существует способа передать информацию тем, кто остался позади, быстрее, чем со скоростью света.

Конструкции «Ориона», «Дедала» и прямоточного звездолета Бассарда, вероятно, находятся еще дальше от тех настоящих звездолетов, которые когда-нибудь будут построены, чем модели Леонардо — от современных сверхзвуковых самолетов. Но я уверен, что если мы не уничтожим сами себя, то однажды отправимся в путешествие к звездам. Когда вся Солнечная система будет исследована, нас обязательно поманят планеты у других звезд.

Путешествия в пространстве и времени взаимосвязаны. Мы можем быстро перемещаться в пространстве, только быстро двигаясь в будущее. А что насчет прошлого? Под силу ли нам вернуться в минувшее и изменить его? Способны ли мы дать событиям иной ход, отличный от того, что записан в книгах по истории? Мы неторопливо движемся в будущее — каждый день на один день. Релятивистский полет позволяет быстрее переноситься в будущее. Но многие физики считают, что путешествие в прошлое невозможно. Даже имей вы устройство, способное перемещать назад во времени, говорят они, вы не смогли бы произвести никаких изменений. Если бы вы отправились в прошлое и воспрепятствовали встрече своих родителей, то никогда бы не появились на свет, что до некоторой степени противоречит очевидному факту вашего существования. Так же как при доказательстве иррациональности √2 или при обсуждении одновременности в специальной теории относительности, посылка отвергается на том основании, что следующий из нее вывод выглядит абсурдным.

Однако есть среди физиков и такие, кто предполагает, что параллельно друг другу могут существовать две альтернативные истории, две совершенно равноценные реальности: одна — та, которую вы знаете, а другая — та, в которой вы никогда не рождались. Возможно, само время имеет множество потенциальных измерений, несмотря на то что мы обречены знать только одно из них. Предположим, что мы способны отправиться в прошлое и изменить его — например, убедить королеву Изабеллу не поддерживать Христофора Колумба. В таком случае, говорят эти физики, вы породили бы новую цепь исторических событий, о которых те, кого вы оставили в своем времени, никогда не узнают. Если такого типа путешествия во времени возможны, тогда любую вообразимую альтернативную историю можно в каком-то смысле считать реально существующей.

По большей части история состоит из сложных узлов глубоко переплетенных социальных, культурных и экономических нитей, распутать которые очень непросто. Бесчисленное множество постоянно происходящих малозначительных, непредсказуемых и случайных событий часто не имеет крупномасштабных последствий. Но некоторые из них, те, что случаются в критических, узловых точках, могут изменить рисунок истории. Возможны случаи, когда совсем небольшие поправки способны привести к глубоким изменениям. Чем раньше в прошлом произошло такое событие, тем сильнее будет его воздействие, поскольку длиннее становится рычаг времени.

Вирусы полиомиелита — крошечные микроорганизмы. Каждый день мы встречаем их во множестве. Но, к счастью, лишь изредка один такой вирус заражает кого-то из нас, вызывая страшное заболевание. Франклин Д. Рузвельт, тридцать второй президент Соединенных Штатов, переболел полиомиелитом. Недуг, сделавший его инвалидом, мог развить в Рузвельте сострадание к тем, кто повержен ударами судьбы, или, например, укрепить в нем стремление к успеху. Окажись личность Рузвельта иной, не избери он себе цели стать президентом Соединенных Штатов, Великая депрессия 1930-х, Вторая мировая война и работы по созданию ядерного оружия могли бы пойти совсем другим путем. Будущее нашего мира сложилось бы иначе. Но ведь вирус — это такая малость, всего одна миллионная сантиметра в поперечнике. Это почти ничто.

С другой стороны, допустим, наш путешественник во времени убедил королеву Изабеллу, что Колумбова география ошибочна и что согласно оценкам окружности Земли, выполненным Эратосфеном, Колумб никогда не достигнет Азии. Почти наверняка в течение нескольких десятилетий нашелся бы другой европеец, который отправился бы на запад и достиг берегов Нового Света. Усовершенствования в навигации, притягательность торговли пряностями и конкуренция между европейскими государствами сделали открытие Америки около 1500 года более или менее неизбежным. Конечно, тогда в Западном полушарии не было бы государства Колумбия, округа Колумбия, города Колумбус в штате Огайо и Колумбийского университета. Но общий ход истории мог бы остаться без значительных изменений. Для того чтобы преобразить ткань истории и существенно воздействовать на будущее, путешественник во времени, вероятно, должен был вмешаться в ряд тщательно отобранных событий[152].

Приятно помечтать об исследовании никогда не существовавших миров. Посетив их, мы, безусловно, смогли бы понять, как работает история; она стала бы экспериментальной наукой. Если бы никогда не существовало какой-нибудь из ключевых исторических фигур — Платона, например, или святого Павла, или Петра Великого, — насколько иным оказался бы наш мир? Что, если бы сформировавшаяся в Древней Греции ионийская научная традиция сохранилась бы и процветала? Это потребовало бы существенно иного расклада социальных сил в то время, включая господствовавшее убеждение в том, что рабство естественно и справедливо. Но что, если бы заря, забрезжившая на востоке Средиземноморья 2500 лет назад, не угасла бы? Что, если бы наука и экспериментальный метод, уважение к ручному труду и ремесленникам постоянно укреплялись бы на протяжении 2000 лет до промышленной революции? Что, если бы сила этого нового способа мышления была оценена по достоинству? Иногда я думаю, что в таком случае мы могли бы сэкономить десять или двадцать столетий. Возможно, многие идеи Леонардо появились бы уже тысячу лет назад, а открытия Альберта Эйнштейна — пять веков назад. На такой альтернативной Земле Леонардо и Эйнштейн, конечно, никогда бы не появились. Слишком много нашлось бы различий. При каждой эякуляции из сотен миллионов сперматозоидов только один может оплодотворить яйцеклетку и породить человека следующего поколения. Но какой именно сперматозоид преуспеет в оплодотворении яйцеклетки, зависит от множества незначительных факторов, как внутренних, так и внешних. Случись 2500 лет назад даже очень небольшое изменение, никого из нас могло бы сегодня не быть. На нашем месте были бы миллиарды других людей.

Если бы ионийский дух победил, я думаю, что мы — другие «мы», конечно, — могли бы сейчас путешествовать к звездам. Наши первые разведывательные корабли, отправленные к Альфе Центавра и звезде Барнарда, к Сириусу и Тау Кита, уже давно вернулись бы назад. На околоземной орбите строились бы огромные эскадры межзвездных кораблей: беспилотные разведчики, лайнеры для переселенцев, громадные торговые суда. На всех этих кораблях были бы начертаны символы и надписи. При ближайшем рассмотрении стало бы очевидно, что надписи выполнены на греческом языке. И возможно, на борту одного из первых межзвездных судов красовались бы додекаэдр и надпись «Звездолет „Феодор"[153] с планеты Земля».

В хронологии нашего мира события происходят несколько медленнее. Мы пока еще не готовы для звезд. Но не исключено, что через столетие или два, когда вся Солнечная система будет исследована и мы наведем порядок на своей планете, у нас появятся воля, ресурсы и технические знания для полета к звездам. Наблюдая с большого расстояния, мы исследуем всё многообразие других планетных систем — и тех, что очень похожи на нашу собственную, и совершенно иных. Мы будем знать, какие звезды стоит посетить. Наши машины и наши потомки, последователи Фалеса и Аристарха, Леонардо и Эйнштейна, преодолеют световые годы.

Мы пока не знаем, сколько существует планетных систем, но, похоже, что они широко распространены[154]. В непосредственной близости от нас имеется даже не одна, а целых три системы: Юпитер, Сатурн и Уран[155] обладают системами спутников, которые по относительным размерам и разделяющим их расстояниям довольно похожи на планеты, обращающиеся вокруг Солнца. Экстраполяция статистики двойных звезд, которые сильно различаются массой, также указывает на то, что почти все одиночные звезды, подобно нашему Солнцу, должны обладать планетами.

Мы не можем пока разглядеть планеты у других звезд — крошечные светлые точки, тонущие в сиянии своих солнц. Но мы уже близки к тому, чтобы обнаруживать гравитационное воздействие невидимых планет на наблюдаемые звезды. Представьте такую звезду с большим «собственным движением», которая десятилетиями перемещается на фоне более далеких созвездий и обладает крупной планетой, масса которой сравнима, скажем, с массой Юпитера, а плоскость орбиты перпендикулярна лучу зрения. Когда темная планета находится (с нашей точки зрения) справа от звезды, звезда будет отклоняться немного влево, и вправо, когда планета оказывается слева. Следовательно, траектория звезды будет испытывать возмущения и из прямой линии превратится в волнообразную. Ближайший объект, к которому можно применить метод гравитационных возмущений, — это звезда Барнарда, самое близкое к нам одиночное светило. Сложное взаимодействие трех звезд в системе Альфы Центавра затрудняет поиск в ней маломассивных компонентов. Даже в случае звезды Барнарда исследование потребует кропотливого поиска микроскопических смещений на фотопластинках, экспонированных на одном телескопе в течение десятков лет. Две такие попытки обнаружения планет вокруг звезды Барнарда уже предпринимались, и обе по некоторым критериям оказались успешными, указывая на присутствие двух или более планет с массой Юпитера, орбиты которых (рассчитанные по третьему закону Кеплера) проходят несколько ближе к звезде, чем орбиты Юпитера и Сатурна — к Солнцу. К сожалению, две серии наблюдений дают противоречивые результаты. Планетную систему вокруг звезды Барнарда можно считать обнаруженной, но для того, чтобы добиться однозначности, потребуются дальнейшие исследования[156].

Разрабатываются и другие методы обнаружения планет вблизи звезд. Один из них сводится к тому, что слепящий свет звезды заслоняют искусственным диском, располагаемым перед космическим телескопом (в качестве такого диска можно использовать темный край Луны), и тогда отраженный планетой свет уже не теряется в ярком сиянии звезды. В течение нескольких следующих десятилетий мы наверняка узнаем, у каких из сотен ближайших звезд есть планетные системы.

В последние годы наблюдения в инфракрасном диапазоне вскрыли присутствие вокруг некоторых близких к нам звезд протопланетных газопылевых дисков. Между тем некоторые оригинальные теоретические исследования указывают, что планетные системы широко распространены в Галактике. В ряде компьютерных моделей изучалась эволюция плоского конденсирующегося диска из газа и пыли, подобного тем, в которых, как принято думать, образуются звезды и планеты. В случайные моменты времени в облако вбрасывались небольшие куски вещества, моделирующие первичные конденсации в диске. По мере движения на них оседали частицы пыли. Вырастая, они начинали гравитационно притягивать газ облака — преимущественно водород. В программу было заложено, что при столкновении такие куски вещества слипаются. Процесс продолжался, пока не исчерпывались запасы газа и пыли. Результаты зависели от начальных условий, особенно от того, как менялась плотность газа и пыли с удалением от центра облака. Но в определенном диапазоне правдоподобных начальных условий формировались планетные системы, похожие на нашу: около десяти планет, вблизи звезды — планеты земного типа, снаружи — типа Юпитера. В других обстоятельствах планет не было — образовывалось лишь небольшое количество астероидов; или планеты типа Юпитера оказывались вблизи звезды; или крупные планеты собирали слишком много газа и пыли и становились звездами, порождая двойные звездные системы. Пока еще рано говорить об этом с уверенностью, но похоже, что в Галактике можно найти самые разнообразные планетные системы, и встречаться они должны очень часто — ведь все звезды, как мы полагаем, образуются из таких облаков газа и пыли. В Галактике может быть сто миллиардов планетных систем, ждущих своих исследователей.

Ни один из этих миров не будет точно таким же, как Земля. Редкие из них покажут себя гостеприимными, большинство — враждебными. Многие поразят красотой. В некоторых мирах на дневном небе будут светить несколько солнц, а ночью — множество лун. Где-то обнаружатся величественные системы колец, протянувшиеся от горизонта до горизонта. Некоторые спутники будут столь близки к своей планете, что, нависая над ними, она закроет полнеба. А с некоторых планет будет открываться вид на обширные газовые туманности, оставшиеся на месте некогда существовавшей обычной звезды. И на всех этих небесах, полных далекими и экзотическими созвездиями, найдется маленькая желтая звездочка, возможно едва различимая невооруженным глазом, может быть видимая только в телескоп, — родное светило флота межзвездных кораблей, исследующих этот крошечный участок великого Млечного Пути.

Темы пространства и времени, как мы увидели, тесно переплетены. Планеты и звезды, подобно людям, рождаются, живут и умирают. Жизнь человека измеряется десятилетиями; жизнь Солнца в сто миллионов раз длиннее. В сравнении со звездами мы подобны мушкам-подёнкам, эфемерным созданиям, чья жизнь целиком укладывается в один день. С точки зрения подёнки человеческие существа вялые, скучные, почти совершенно неподвижные, не проявляющие признаков какой-либо деятельности. С точки зрения звезды человек — крошечная вспышка, одна из миллиардов скоротечных жизней, мерцающих на поверхности удивительно холодного, аномально твердого и экзотически далекого шара из кремния и железа.

Во всех затерянных в космосе мирах протекают процессы и случаются события, определяющие их будущее. А наша маленькая планета в данный момент своей истории находится в критически важной точке, столь же важной, как противостояние ионийских ученых и мистиков две с половиной тысячи лет назад. То, что мы сделаем сейчас с нашим миром, оставит свой след в веках и определит судьбу наших потомков и их жизнь среди звезд, если она состоится.

Чтобы приготовить яблочный пирог, нужны мука, яблоки, еще кое-какие мелочи и горячая печь. Все ингредиенты состоят из молекул — сахара, к примеру, или воды. Молекулы, в свою очередь, состоят из атомов: углерода, кислорода, водорода и небольшого количества других. Откуда появились эти атомы? За исключением водорода, все они образовались в звездах. Звезды — это своеобразные космические кухни, где из атомов водорода готовятся более тяжелые элементы. Звезды конденсируются из межзвездного газа и пыли, которые состоят в основном из водорода. А сам водород возник во время Большого Взрыва, положившего начало Космосу. Если вы хотите сделать яблочный пирог «с нуля», вам для начала придется изобрести Вселенную.

Предположим, вы взяли яблочный пирог и разрезали пополам; возьмите один из двух кусков и поделите пополам его; продолжайте далее в духе Демокрита. Сколько разрезов придется сделать, прежде чем мы получим отдельный атом? Ответ: примерно девяносто разрезов. Конечно, нет ножа, достаточно острого для такой работы, к тому же пирог будет крошиться, а уж атомы в любом случае слишком маленькие, чтобы их удалось разглядеть невооруженным глазом. И все же есть один способ.

Впервые природа атомов была понята в Кембриджском университете в Англии в 1880-1920-х годах — отчасти путем бомбардировки одних атомов фрагментами других и наблюдения за результатами. Обычный атом окружен снаружи облаком электронов. Как подсказывает их название, электроны несут электрический заряд. Более или менее произвольно этот заряд стали считать отрицательным. Электроны определяют химические свойства атома: блеск золота, холод железа, кристаллическую структуру алмаза. Глубоко внутри атома, тщательно укрытое электронным облаком, расположено ядро, состоящее из положительно заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов. Атомы очень малы — сто миллионов штук, выложенные в ряд, займут не больше кончика вашего мизинца. Но ядра еще в сто тысяч раз меньше, и в основном поэтому для их открытия понадобилось столько времени[157]. Как бы то ни было, большая часть массы атома сосредоточена в его ядре; по сравнению с ядром электроны — это просто облако подвижного пуха. Атомы по большей части пустое пространство. Материя построена в основном из пустоты.

Я состою из атомов. Мои локти, опирающиеся на стол, тоже состоят из атомов. И сам стол состоит из атомов. Но если атомы такие маленькие и пустые, а их ядра еще меньше, то почему стол удерживает меня? Почему, как любил спрашивать Артур Эддингтон[158], ядра, сосредоточенные в моем локте, не проскользнут без всякого усилия мимо ядер, находящихся в столе? Почему я не оказываюсь на полу? Почему не проваливаюсь сквозь землю?

Все дело в электронных облаках. Снаружи атомы моего локтя имеют отрицательный электрический заряд. То же самое относится и к атомам стола. Но отрицательные заряды отталкиваются. Мои локти не проскальзывают сквозь стол потому, что ядра атомов окружены электронами, и потому, что электрическое взаимодействие достаточно сильное. Наша повседневная жизнь зависит от строения атома. Стоит убрать электрические заряды, и все рассыплется в тончайшую, невидимую пыль. Без электрического взаимодействия в мире не стало бы предметов — только диффузные облака электронов, протонов и нейтронов да гравитирующие шары из элементарных частиц — безликие останки миров.

Мысленно продолжая разрезать яблочный пирог на части меньше атома, мы сталкиваемся с бесконечно малым. Устремляя взгляд в ночное небо, мы сталкиваемся с бесконечно большим. Эти бесконечности представляют собой неограниченное повторение, длящееся не просто долго, но вечно. Если встать между двумя зеркалами, например в парикмахерской, видишь множество собственных изображений, каждое — отражение другого. Вы не сможете увидеть бесконечное число отражений, потому что зеркала не идеально плоские и не строго параллельны друг другу; потому, что свет распространяется не бесконечно быстро; а еще потому, что вы сами находитесь на его пути. Когда мы говорим о бесконечности, то имеем в виду количество, которое превосходит любое наперед заданное число, независимо от того, насколько оно велико.

Американский математик Эдвард Кейснер однажды попросил своего девятилетнего племянника придумать название для одного чрезвычайно большого числа — десять в сотой степени (10¹⁰⁰), единицы, за которой следует сто нулей. Мальчик назвал его «гугол» (googol). Вот оно: 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000. Вы тоже можете придумать свои собственные очень большие числа и назвать их какими-нибудь странными именами. Попробуйте. В этом занятии есть определенная привлекательность, особенно если вам девять лет.

Если гугол кажется вам большим числом, то что вы скажете про гуголплекс? Это десять в степени гугол, то есть единица, за которой следует гугол нулей. Для сравнения: общее количество атомов в вашем теле — около 10²⁸, а полное количество элементарных частиц (протонов, нейтронов и электронов) в наблюдаемой части Вселенной — примерно 10⁸⁰. Если бы Вселенная была плотно набита[159] нейтронами, так, чтобы нигде в ней не оставалось пустого места, то она вместила бы всего 10¹²⁸частиц — лишь немногим больше гугола, но ничтожно мало по сравнению с гуголплексом. Но даже такие числа, как гугол и гуголплекс, не позволяют приблизиться к идее бесконечности. По сравнению с ней они бесконечно малы. Гуголплекс столь же далек от бесконечности, как и единица. Мы можем попробовать записать гуголплекс на бумаге, однако это будет безнадежная попытка. Лист бумаги, достаточный для выписывания всех нулей гуголплекса, не поместился бы в известной нам Вселенной. К счастью, есть более простой и очень короткий способ записи гуголплекса: 10^{10^10} — и даже для бесконечности: [∞].

В подгоревшем яблочном пироге пригар состоит в основном из углерода. Девяносто разрезов — и вы получаете атом углерода с шестью протонами и шестью нейтронами в ядре и шестью электронами во внешнем облаке. Если мы извлечем из него кусочек ядра, состоящий, например, из двух протонов и двух нейтронов, то это будет уже не ядро углерода, а ядро атома гелия. Подобный распад, или деление, атомных ядер (хотя и не распад ядер углерода) происходит в ядерном оружии и в обычных атомных электростанциях. Если вы сделаете девяносто первый разрез яблочного пирога и разделите при этом ядро углерода, то получите не два маленьких кусочка углерода, а нечто иное — атом с совершенно другими химическими свойствами. Разрезая атом, вы осуществляете трансмутацию элементов.

Но предположим, что мы пошли дальше. Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. Можем ли мы разрезать протон? Бомбардируя протоны другими элементарными частицами высоких энергий, например другими протонами, мы начинаем замечать, что внутри скрываются еще более фундаментальные составляющие. Физики предполагают, что так называемые элементарные частицы вроде протонов и нейтронов на самом деле состоят из еще более элементарных частиц — кварков, которые обладают различными «цветами» и «ароматами», как окрестили их свойства в попытке сделать субъядерный мир хотя бы немного более своим, домашним. Являются ли кварки самыми фундаментальными составляющими материи, или они тоже состоят из еще меньших, еще более элементарных частиц? Достигнем ли мы когда-нибудь окончательного понимания природы материи, или существует бесконечная лестница все более и более фундаментальных частиц? Это одна из величайших неразрешенных проблем науки.

В средневековых лабораториях алхимики пытались осуществить трансмутацию элементов. Многие из них верили, что вся материя состоит из четырех субстанций: воды, воздуха, земли и огня, — такова была древне-ионийская умозрительная гипотеза. Изменяя пропорции, например соотношение земли и огня, рассуждали они, вы должны добиться превращения, скажем, меди в золото. На этом поприще подвизалось множество обаятельных плутов и мошенников, вроде Калиостро и графа Сен-Жермена, которые заявляли, что владеют не только тайной трансмутации элементов, но также рецептом бессмертия. Иногда золото прятали внутри волшебной палочки с «двойным дном», и оно чудесным образом появлялось в тигле в конце сложной экспериментальной демонстрации. Заглотив приманку богатства и бессмертия, европейская знать жертвовала изрядные суммы деятелям, практикующим это сомнительное искусство. Однако существовали и более серьезные алхимики, такие как Парацельс[160] и даже Исаак Ньютон. А значит, не все деньги потеряны зря — были открыты новые химические элементы, например фосфор, сурьма и ртуть. Фактически современная химия берет начало именно от этих экспериментов.

В природе встречается 92 вида химически различимых атомов. Они называются химическими элементами, и до недавнего времени все на нашей планете состояло из них. В большинстве своем встречаются они в составе молекул. Вода — это молекула, образованная атомами водорода и кислорода. Воздух в основном состоит из атомов азота (N), кислорода (О), углерода (С), водорода (Н) и аргона (Аr) в форме молекул N₂, O₂, СO₂, Н₂O и Аr. Сама Земля представляет собой очень богатую смесь атомов, преимущественно кремния, кислорода, алюминия, магния и железа. Огонь вообще не состоит из химических элементов. Это излучающая плазма; в которой высокая температура отрывает некоторые электроны от их ядер. Ни один из четырех древнеионийских и алхимических «элементов» не является элементом в современном понимании: один из них представлен молекулой, два других — смесью молекул, четвертый — плазмой.

Со времен алхимиков открывали все новые и новые элементы, и чем позже их обнаруживали, тем более редкими они оказывались. Многие из них — те, из которых в основном состоит Земля, или те, что являются основой жизни, — хорошо нам знакомы. Некоторые из них — твердые вещества, некоторые — газы, а два (бром и ртуть) при комнатной температуре представляют собой жидкость. Ученые обычно выстраивают элементы в порядке возрастания сложности. Простейший элемент, водород, имеет номер 1; наиболее сложный, уран, числится под номером 92. Другие элементы, с которыми нам не приходится сталкиваться в повседневной жизни, менее известны, например гафний, эрбий, диспрозий и празеодим. В целом, чем более знаком нам элемент, тем более он распространен. Земля содержит большое количество железа и совсем немного иттрия. Конечно, из этого правила существуют исключения, например золото или уран, элементы, которые высоко ценятся в силу произвольных экономических соглашений, эстетических оценок или в силу их особой полезности.

Тот факт, что атомы состоят из трех типов элементарных частиц: протонов, нейтронов и электронов, — открыт относительно недавно. Нейтрон не был известен до 1932 года. Современные физика и химия поразительно упростили картину окружающего мира: объединяя разными способами всего три элементарных блока, можно получить практически всё на свете. Нейтроны, как мы уже говорили и как следует из самого их названия, не обладают электрическим зарядом. Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Притяжение между противоположно заряженными электронами и протонами поддерживает целостность атома. Поскольку каждый атом электрически нейтрален, количество протонов в ядре должно быть в точности равно числу электронов в электронном облаке. Химические свойства атомов зависят только от числа электронов, равного числу протонов и называемого атомным номером. Химия не более чем числа — идея, которая пришлась бы по душе Пифагору. Если ты атом с одним протоном, значит, ты водород, с двумя — гелий, с тремя — литий, с четырьмя — бериллий, с пятью — бор, с шестью — углерод, с семью — азот, с восемью — кислород и так далее до 92 протонов, в этом случае твое имя уран.

Заряженные частицы с одинаковыми зарядами испытывают сильное отталкивание друг от друга. Можно подумать, что они питают отвращение к себе подобным, как будто весь микромир сплошь населен отшельниками и мизантропами. Электроны отталкивают электроны. Протоны отталкивают протоны. Но что же тогда скрепляет атомные ядра? Почему же они не распадаются немедленно на части? Да потому, что существует сила иной природы — не гравитация и не электричество, а особая ядерная сила с коротким радиусом действия, которая, подобно цепляющимся друг за друга крючкам, действует только тогда, когда протоны и нейтроны находятся очень близко друг к другу, преодолевая электрическое отталкивание между протонами. Нейтроны, которые дают вклад в ядерные силы притяжения и не подвержены действию электрических сил отталкивания, служат в качестве клея, помогающего удерживать части ядра вместе. Алчущие одиночества отшельники прикованы цепями к своим сердитым собратьям и затерты среди прочих, ввергнутые во власть неразборчивой и бесцеремонной общительности.

Два протона и два нейтрона составляют ядро атома гелия, которое является очень стабильным. Три ядра гелия образуют атомное ядро углерода, четыре — кислорода, пять — неона, шесть — магния, семь — кремния, восемь — серы и т. д. Каждый раз, добавляя один или более протонов и необходимое для сохранения стабильности ядра число нейтронов, мы получаем новый химический элемент. Если мы удалим один протон и три нейтрона из ртути, то получим золото. Вот она — мечта всех древних алхимиков. За ураном следуют другие элементы, которые не встречаются на Земле в естественных условиях. Они синтезированы людьми и в большинстве случаев быстро распадаются на части. Один из них, элемент номер 94, называемый плутонием, принадлежит к числу самых ядовитых веществ, известных нам. К сожалению, он распадается довольно медленно.

Но откуда появились элементы, встречающиеся в естественных условиях? Можно предположить, что каждый вид атомов образовался независимо от других. Однако Вселенная в целом почти везде на 99 процентов состоит из двух простейших элементов — водорода и гелия[161]. В действительности гелий даже обнаружен был сначала на Солнце, а потом на Земле — отсюда и его название (от Гелиос — один из греческих богов солнца). Могли ли другие химические элементы каким-то образом возникнуть из водорода и гелия? Для компенсации электрического отталкивания части ядерного вещества необходимо сблизить настолько, чтобы между ними начали действовать ядерные силы. Это может произойти только при очень высоких температурах — в десятки миллионов градусов, — когда частицы движутся столь быстро, что силы отталкивания просто не успевают подействовать. В природе такие высокие температуры и сопутствующее им высокое давление встречаются только в недрах звезд.

Мы изучали Солнце, ближайшую к нам звезду, в различных диапазонах длин волн — от радио- до оптического и рентгеновского излучения, но все это излучение приходит из самых внешних слоев Солнца. Дневное светило оказалось не совсем таким, как думал Анаксагор, не раскаленным докрасна камнем, а огромным водородно-гелиевым газовым шаром, светящимся благодаря своей высокой температуре, как светится кочерга, нагретая до красного каления. И все же Анаксагор был прав, по крайней мере отчасти. Катастрофические солнечные бури порождают яркие вспышки, нарушающие радиосвязь на Земле, и колоссальные, выгнутые дугой столбы раскаленного газа, направляемые силами солнечного магнитного поля, — солнечные протуберанцы, рядом с которыми Земля кажется крошечной пылинкой. Солнечные пятна, иногда видимые на закате невооруженным глазом, — относительно холодные области повышенной напряженности магнитного поля. Вся эта непрестанная, беспорядочная, турбулентная активность протекает на сравнительно холодной видимой поверхности. Мы наблюдаем температуру всего лишь около 6000 градусов. Однако в скрытых от нас недрах Солнца, где генерируется энергия светила, температура достигает 40 миллионов градусов. Звезды и сопровождающие их планеты рождаются в результате гравитационного коллапса[162] межзвездного газопылевого облака. Столкновения молекул газа внутри облака нагревают его до состояния, когда водород начинает превращаться в гелий: четыре ядра водорода сливаются, образуя ядро гелия и испуская при этом кванты гамма-излучения. Подвергаясь многократным поглощениям и переизлучениям в окружающем веществе, постепенно прокладывая путь к поверхности звезды и на каждом шагу теряя энергию, фотон совершает эпическое путешествие длиной в миллион лет, прежде чем превратится в видимый свет, достигнет поверхности и будет излучен в космос. Итак, звезда зажглась. Гравитационный коллапс протозвездного облака остановился. Вес вышележащих слоев звезды теперь удерживается высокой температурой и давлением, которые порождаются ядерными реакциями в недрах. Солнце находится в таком стабильном состоянии последние пять миллиардов лет. Термоядерные реакции, подобные тем, что используются в водородной бомбе, обеспечивают выделение солнечной энергии в режиме непрерывного управляемого взрыва, в ходе которого ежесекундно около четырехсот миллионов тонн (410¹⁴ грамм) водорода превращается в гелий. Когда мы смотрим в ночное небо, на звезды, все, что мы видим, светится благодаря протекающим вдали от нас ядерным реакциям.

В направлении звезды Денеб в созвездии Лебедя расположен громадный светящийся пузырь, заполненный очень горячим газом, вероятно, выброшенным в результате взрыва сверхновой, в момент смерти звезды, находившейся в центре пузыря. На периферии в межзвездном веществе, сжатом ударной волной сверхновой, инициирован коллапс нового поколения облаков и новый этап звездообразования. В этом смысле у звезд есть родители; и, как это иногда случается у людей, родитель может умереть, производя на свет ребенка.

Звезды, подобные Солнцу, рождаются группами в больших плотных газопылевых комплексах, таких как туманность Ориона. Снаружи эти облака кажутся темными и мрачными. Однако внутри они ярко освещены горячими новорожденными звездами. Позднее звезды покидают свои колыбели, чтобы искать счастья на просторах Млечного Пути. Звезды-подростки все еще окружены следами светящейся туманности — гравитационно связанными остатками амниотического[163] газа. Пример тому — близкое к нам скопление Плеяды. Как это бывает в человеческих семьях, обретшие зрелость светила покидают родной дом и редко видятся друг с другом. Где-нибудь в Галактике есть звезды — возможно, десятки звезд — братья и сестры Солнца, родившиеся вместе с ним в одном газопылевом комплексе пять миллиардов лет назад. Но мы не знаем, что это за звезды. Нет причин, почему бы им не оказаться на другой стороне Млечного Пути.

Превращение водорода в гелий в центре Солнца не только обеспечивает его свечение в видимом диапазоне — оно также порождает излучение более загадочного и призрачного свойства: Солнце испускает неуловимые нейтрино, которые, подобно фотонам, не имеют массы и движутся со скоростью света. Однако нейтрино — это не фотоны. Это не особый вид света. Нейтрино, подобно протонам, электронам и нейтронам, несут внутренний угловой момент, или спин, тогда как фотоны не имеют спина[164]. Вещество прозрачно для нейтрино, которые безо всяких усилий проходят сквозь Землю и сквозь Солнце. Только очень малую их часть задерживает встречающееся на пути вещество. Когда я смотрю на Солнце, за секунду через мои глазные яблоки проходит миллиард нейтрино. Конечно, они не задерживаются сетчаткой, как обычные фотоны, а спокойно выходят сквозь мой затылок. И вот что забавно: если ночью я погляжу в землю, в ту сторону, где было бы видно Солнце, не заслоняй его Земля, то через мои глаза пролетит практически такое же количество солнечных нейтрино, для которых Земля прозрачна, как чисто вымытое оконное стекло — для видимого света.

Если наше знание солнечных недр настолько полное, как мы думаем, и если мы так же хорошо понимаем ядерную физику, которая приводит к появлению нейтрино, то не составляет труда с высокой точностью вычислить, сколько солнечных нейтрино должно приходиться на заданную площадь (например, на мой глаз) за единицу времени (скажем, за секунду). Проверить эти вычисления на опыте значительно труднее. Поскольку нейтрино проходят Землю насквозь, мы не можем поймать их все. Но из огромного числа нейтрино малая доля все-таки будет взаимодействовать с веществом, и при подходящих условиях ее удается зарегистрировать. В редких случаях нейтрино способны вызывать превращение атомов хлора в атомы аргона, с тем же общим числом протонов и нейтронов. Чтобы зарегистрировать предсказанный поток солнечных нейтрино, необходимо очень много хлора, и поэтому американские физики залили огромное количество очищающей жидкости в шахту Хоумстейк в Лиде, Южная Дакота. Хлор был подвергнут микрохимической очистке, а затем фиксировалось образование в нем аргона. Чем больше найдено аргона, тем больше зарегистрировано нейтрино. Эти эксперименты показали, что нейтринная светимость Солнца меньше, чем предсказывают вычисления.

Здесь скрывается настоящая и неразрешенная загадка. Слабый поток солнечных нейтрино вряд ли ставит под угрозу наши представления о звездном нуклеосинтезе, но, несомненно, означает что-то важное. Предлагаемые объяснения варьируются от гипотезы о распаде нейтрино во время их движения от Солнца к Земле до идеи, что ядерные реакции в солнечных недрах на время замедлились и солнечное излучение сейчас частично генерируется за счет медленного гравитационного сжатия. Однако нейтринная астрономия еще очень молода. Пока не прошло первое изумление от того, что создан инструмент, способный заглянуть прямо в пылающее ядро Солнца. Не исключено, что с повышением чувствительности нейтринных телескопов появится возможность исследовать ядерные реакции в недрах ближайших звезд[165].

Но ядерные реакции с участием водорода не могут продолжаться вечно: количество водородного топлива в раскаленных недрах Солнца, как и любой другой звезды, хотя и велико, но все же ограничено. Судьба звезды, конец ее жизненного цикла зависят в значительной степени от ее начальной массы. Если после всех потерь вещества, выброшенного в космос, масса звезды остается в два-три раза больше солнечной, то завершение ее жизненного цикла будет кардинально отличаться от того, что ждет наше Солнце. Однако и судьба Солнца тоже весьма драматична. Через пять-шесть миллиардов лет, когда весь водород в его центре превратится в гелий, область водородных термоядерных реакций станет медленно расширяться, перемещаясь в сторону поверхности, пока не достигнет зоны, где температура составляет менее десяти миллионов градусов. Тогда водородная реакция прекратится. Между тем самогравитация Солнца возобновит сжатие обогащенного гелием ядра и вызовет рост температуры и давления внутри него. Ядра гелия будут все более плотно прижиматься друг к другу, пока не начнут, несмотря на взаимное электрическое отталкивание, сцепляться крючками короткодействующих ядерных сил. Пепел станет топливом, и на Солнце начнется второй этап ядерных реакций.

Этот процесс будет генерировать такие элементы, как углерод и кислород, и на некоторое время обеспечит энергией свечение Солнца. Звезда подобна птице фениксу, которой предначертано на время восстать из собственного пепла[166]. Водородные реакции, протекающие в тонком слое вдали от центра, и высокотемпературные гелиевые реакции в ядре вместе приведут к значительным изменениям на Солнце: снаружи оно существенно увеличится в размерах и остынет. Солнце станет красным гигантом. Его видимая поверхность настолько удалится от центра, что тяготение на ней значительно ослабнет и атмосфера начнет интенсивно улетучиваться в космос в ходе своеобразного звездного шторма. Когда покрасневшее и разбухшее Солнце сделается красным гигантом, оно поглотит и уничтожит планеты Меркурий и Венеру, а возможно, и Землю. Внутренняя часть Солнечной системы окажется тогда внутри самого Солнца.

Спустя миллиарды лет в жизни Земли наступит последний счастливый день. А затем Солнце начнет медленно краснеть и раздуваться, нависая над Землей, задыхающейся от зноя даже на полюсах. Арктические и антарктические ледники растают, затопив берега континентов. Высокая температура океана заставит воду испаряться интенсивнее, заслоняя Землю от солнечного света облаками и ненадолго оттягивая ее конец. Но солнечная эволюция неумолима. В конце концов океан закипит, атмосфера испарится в космос и катастрофа, колоссальней которой и не представишь, случится на нашей планете[167]. К тому времени люди наверняка эволюционируют во что-то совершенно иное. Возможно, наши потомки научатся управлять звездной эволюцией и сдерживать ее. Или, может быть, они просто переберутся жить на Марс, на Европу или на Титан либо, в соответствии с предвидениями Роберта Годдарда, отыщут себе необитаемую планету в какой-нибудь молодой и перспективной планетной системе.

Звездный пепел Солнца может повторно служить в качестве топлива лишь до какого-то предела. В конце концов наступит время, когда солнечные недра насытятся углеродом и кислородом, дальнейшее протекание ядерных реакций станет невозможным при установившихся температуре и давлении. После того как гелий в центре будет почти полностью выработан, возобновится отложенный на время коллапс солнечных недр, температура снова вырастет, запустив последний этап ядерных реакций и еще немного увеличив атмосферу Солнца. В смертельной агонии Солнце будет медленно пульсировать, расширяясь и сжимаясь с периодом в несколько тысячелетий, извергая свою атмосферу в космос в виде одной или нескольких концентрических газовых оболочек. Обнаженные солнечные недра затопят сброшенную оболочку ультрафиолетом, возбуждая в ней восхитительное красное и голубое флуоресцентное свечение, тянущееся за пределы орбиты Плутона. Возможно, на это уйдет до половины массы Солнца[168]. Солнечная система наполнится жутковатым свечением, призраком Солнца, покидающим умершее светило.

Обозревая маленький уголок Млечного Пути вокруг нас, мы видим много звезд, окруженных сферическими оболочками светящегося газа — планетарными туманностями. (Они не имеют ничего общего с планетами, но в слабый телескоп некоторые из них отдаленно напоминают голубовато-зеленые диски Урана и Нептуна.) Они выглядят как кольца, по той же причине, что и мыльные пузыри: мы видим больше их вещества на периферии, чем около центра. Каждая планетарная туманность — это знак умирающей звезды. Вокруг центрального светила может сохраниться свита мертвых миров — останки планет, некогда полных жизни, а ныне безвоздушных и безводных, купающихся в призрачном свечении.

Остаток Солнца, обнаженное солнечное ядро, поначалу заключенное в кокон планетарной туманности, будет маленькой горячей звездой, остывающей в космосе, сжавшейся до неслыханной на Земле плотности — более тонны в одной чайной ложке. Спустя миллиарды лет Солнце станет вырожденным[169] белым карликом, остывая, как те светлые точки, что мы видим в центрах планетарных туманностей, от высоких поверхностных температур до конечного состояния, темного и мертвого черного карлика.

Две звезды с близкими массами будут эволюционировать примерно в одинаковом темпе. Однако более массивная звезда потратит свое ядерное топливо быстрее, раньше станет красным гигантом и первой достигнет финальной стадии белого карлика. Поэтому должно существовать и дейтвительно существует множество двойных звезд, состоящих из красного гиганта и белого карлика. Некоторые такие пары настолько тесны, что звезды соприкасаются, и светящаяся атмосфера перетекает с раздувшегося красного гиганта на компактный белый карлик, причем норовит упасть на определенные области поверхности белого карлика. Водород накапливается, сжимается мощным гравитационным полем белого карлика до все более и более высоких давления и температуры, пока в украденной у красного гиганта атмосфере не начинаются термоядерные реакции, приводящие к кратковременной яркой вспышке белого карлика. Такие двойные звезды называют новыми, и они по своей природе принципиально отличны От сверхновых. Новые вспыхивают только в двойных системах за счет энергии водородных реакций; вспышки сверхновых случаются и с одиночными звездами, а их энергетику обеспечивают реакции с участием кремния.

Атомы, синтезированные в недрах звезд, обычно возвращаются в состав межзвездного газа. Атмосферы красных гигантов постепенно утекают в космос; планетарные туманности — это конечные стадии эволюции солнцеподобных звезд, сбрасывающих свои верхние слои. Сверхновые в ходе катастрофических взрывов извергают в космос большую часть своей массы. В межзвездное пространство возвращаются, конечно, те атомы, что легче всего возникают при термоядерных реакциях в звездных недрах: водород превращается в гелий, гелий — в углерод, углерод — в кислород, таким образом в массивных звездах за счет последовательного добавления ядер гелия образуются неон, магний, кремний, сера и далее вплоть до железа — по два протона и нейтрона за шаг. Реакция, протекающая в кремнии, также приводит к образованию железа: пара ядер кремния, по двадцать восемь протонов и нейтронов в каждом, сливается при температуре около миллиарда градусов, чтобы породить атом железа с пятьюдесятью шестью протонами и нейтронами.

Это все знакомые нам химические элементы. Мы узнаём их названия. В этих звездных ядерных реакциях не возникают эрбий, гафний, диспрозий, празеодим или иттрий, а только элементы, хорошо известные нам из повседневной жизни, элементы, возвращаемые в состав межзвездного газа, где они вовлекаются в новые стадии коллапса облаков, формирования, звезд и планет. Все элементы на Земле, за исключением водорода и части гелия, породила миллиарды лет назад алхимия звезд, часть которых является ныне неприметными белыми карликами где-то на другой стороне Млечного Пути. Азот наших ДНК, кальций наших зубов, железо нашей крови, углерод наших яблочных пирогов созданы в недрах сжимающихся звезд. Мы сотворены из звездного вещества.

Некоторые из более редких элементов вырабатываются непосредственно во время взрывов сверхновых. Золото и уран относительно широко распространены на Земле только потому, что перед самым образованием Солнечной системы произошло множество взрывов сверхновых. В других планетных системах распространенность редкоземельных элементов может быть иной. Нет ли таких планет, где с гордостью выставляют напоказ подвески из ниобия или браслеты из протактиния, а золото — лабораторная редкость? Не изменилась бы к лучшему наша жизнь, будь золото или уран столь же малоизвестны и незначительны на Земле, как празеодим? Происхождение и эволюция жизни глубочайшим образом связаны с происхождением и эволюцией звезд. Во-первых, само вещество, из которого мы состоим, атомы, делающие жизнь возможной, образовались очень давно и очень далеко в гигантских красных звездах. Относительная распространенность химических элементов, обнаруженных в космосе, слишком хорошо соответствует относительной распространенности атомов, возникающих в звездах, чтобы оставалось хотя бы малейшее сомнение в том, что красные гиганты и сверхновые — этот как раз те печи, те тигли, где было выплавлено наше вещество. Солнце — звезда второго или третьего поколения. Все его вещество, все вещество вокруг нас прошло уже через один или два цикла звездной алхимии. Во-вторых, существование на Земле некоторых разновидностей тяжелых атомов предполагает, что незадолго до образования Солнечной системы неподалеку вспыхнула сверхновая. Но вряд ли это было случайным совпадением; гораздо вероятнее, что ударная волна, порожденная взрывом сверхновой, сжала межзвездные газ и пыль и дала толчок конденсации Солнечной системы. В-третьих, когда Солнце зажглось, его ультрафиолетовое излучение стало интенсивно проникать в атмосферу Земли; его тепло привело к появлению молний; и эти источники энергии вызвали образование сложных органических молекул, положив начало зарождению жизни. В-четвертых, жизнь на Земле существует почти исключительно благодаря солнечному свету. Растения собирают фотоны и трансформируют солнечную энергию в химическую. Животные паразитируют на растениях. Сельское хозяйство — это просто методичный сбор урожая солнечного света при вынужденном посредничестве растений. Энергия Солнца питает нас, почти всех. Наконец, наследственные изменения, называемые мутациями, поставляют сырье для эволюции. Мутации, из которых природа выбирает вновь изобретаемые формы жизни, отчасти обусловлены космическими лучами — высокоэнергетическими частицами, выбрасываемыми с околосветовой скоростью во время взрывов сверхновых. Эволюция жизни на Земле в известной мере приводится в движение эффектной смертью далеких массивных солнц.

Представьте, что счетчик Гейгера и кусок урановой руды помещены глубоко под землю, например в золоторудную шахту или лавовую трубу — пещеру, оставленную в земных толщах потоком расплавленной магмы. Чувствительный датчик издает щелчок, когда в него попадают гамма-кванты, протоны или ядра гелия высоких энергий. Если поднести его вплотную к урановой руде, испускающей ядра гелия в результате спонтанного радиоактивного распада, скорость счета (число щелчков в минуту) резко возрастет. Если мы заключим урановую руду в тяжелую свинцовую канистру, счет значительно замедлится, поскольку свинец поглощает урановую радиацию. Но отдельные щелчки все же будут по-прежнему слышны. Эти отсчеты частично вызваны естественной радиоактивностью стен пещеры. Однако щелчков все же больше, чем можно объяснить радиоактивностью. Некоторые из них спровоцированы высокоэнергетическими заряженными частицами, проникающими сквозь своды. Мы слышим космические лучи, порожденные в далекие времена в глубинах космоса. Космические лучи, состоящие в основном из электронов и протонов, бомбардируют Землю на протяжении всей истории нашей планеты. Звезда, разрушаясь в тысячах световых лет от нас, испускает космические лучи, которые миллионы лет путешествуют по спирали через Млечный Путь, совершенно случайно попадают на Землю и воздействуют на наше наследственное вещество. Возможно, некоторые ключевые шаги в развитии генетического кода, кембрийский взрыв или прямохождение наших предков были вызваны как раз космическими лучами. 4 июля 1054 года китайские астрономы зарегистрировали в созвездии Тельца появление «звезды-гостьи». Никогда прежде не наблюдавшаяся звезда стала ярче всех других звезд на небе. На другой стороне земного шара, на юго-западе Америки, в то время существовала высокоразвитая культура с богатой астрономической традицией, также отметившая вспышку сверкающей новой звезды[170]. Благодаря радиоуглеродной датировке остатков древесного угля в кострищах нам известно, что в середине XI столетия некоторые индейцы племени анасази, предки сегодняшних хопи, жили в районе современного Нью-Мехико. Кто-то из них, прятавшийся от непогоды под навесом скального карниза, запечатлел на камне изображение вновь появившейся звезды. Ее положение относительно ущербной Луны было именно таким, как на рисунке. Рядом виден отпечаток руки; вероятно автограф художника.

Эта замечательная звезда, находящаяся на расстоянии 5000 световых лет, сейчас носит название сверхновой Крабовидной туманности, поскольку спустя несколько столетий астрономы, изучавшие в телескоп остатки взрыва, усмотрели в них сходство с крабом. Крабовидная туманность — останки взорвавшейся звезды. В течение трех месяцев взрыв наблюдался с Земли невооруженным глазом. Он был заметен даже днем, а ночью при его свете можно было читать. В среднем в одной галактике сверхновые вспыхивают примерно раз в столетие. За время жизни типичной галактики, составляющее около десяти миллиардов лет[171], в ней взрывается примерно сто миллионов звезд — огромное количество, хотя это всего лишь одна звезда из тысячи. В нашей Галактике после 1054 года вспышки сверхновых наблюдались в 1572 году (описана Тихо Браге) и в 1604-м (описана Иоганном Кеплером)[172]. К сожалению, с момента изобретения телескопа в нашей Галактике не наблюдалось ни одного взрыва сверхновой, и астрономы с нетерпением ждут его вот уже несколько столетий[173].

В наше время сверхновые регулярно наблюдаются в других галактиках. Среди отбираемых мною фраз, которые могли бы более всего поразить астронома начала ХХ века, есть следующая, взятая из статьи Дэвида Хелфанда и Нокса Лонга в британском журнале «Нейчур» от 6 декабря 1979 года: «5 марта 1979 года девятью межпланетными космическими аппаратами, входящими в сеть регистрации вспышек, был отмечен чрезвычайно мощный всплеск жесткого рентгеновского и гамма-излучения, который, будучи локализован по задержкам распространения сигнала, совпал по положению с остатком сверхновой N49 в Большом Магеллановом облаке». (Большое Магелланово облако, названное так в честь Магеллана, который первым среди обитателей Северного полушария обратил на него внимание, представляет собой небольшую галактику-спутник Млечного Пути, удаленную от нас на 180 000 световых лет. Как вы могли догадаться, существует также Малое Магелланово облако.) Однако в том же самом выпуске «Нейчур» Е. П. Мазец с коллегами из института им. Иоффе в Ленинграде доказывают, что это была вспышка нуль* сара, находящегося на расстоянии всего нескольких сотен световых лет. Они наблюдали источник, о котором идет речь, при помощи детекторов гамма-всплесков на борту космических станций «Венера-11 и -12», находившихся на пути к Венере. Но Хелфанд и Нокс, несмотря на близкое расположение, не настаивают на том, что всплеск гамма-излучения связан с остатком сверхновой. Они тщательнейшим образом рассмотрели множество возможностей, включая даже тот маловероятный вариант, что источник находится в пределах Солнечной системы. Например, это мог быть выхлоп чужого звездолета, отправляющегося в далекий путь домой. Однако вспышка звездного пламени в N49 остается самой простой гипотезой: мы все же твердо знаем, что сверхновые существуют.

Когда Солнце станет красным гигантом, внутреннюю часть Солнечной системы ждет печальная участь. Но, по крайней мере, планеты никогда не будут расплавлены и сожжены взрывом сверхновой. Эта судьба предначертана планетам вблизи звезд, массой превосходящих Солнце. Поскольку такие звезды с высокой температурой и давлением быстро исчерпывают свои запасы ядерного топлива, их жизнь оказывается гораздо короче, чем у Солнца. Звезда, которая в десять раз массивнее Солнца, может стабильно перерабатывать водород в гелий всего несколько миллионов лет, а затем быстро переходит на более экзотические ядерные реакции. Этого времени почти наверняка недостаточно для эволюции развитых форм жизни на любой из сопутствующих светилу планет, и маловероятно, чтобы где-то были существа, знающие, что их звезда станет сверхновой: если они живут достаточно долго, чтобы понять, что такое сверхновая, значит, их звезда вряд ли ею станет. Важной предпосылкой взрыва сверхновой является образование массивного железного ядра в результате ядерных реакций с участием кремния. Под воздействием огромного давления в звездных недрах свободные электроны сливаются с протонами в ядрах железа, их равные по величине, но противоположные по знаку электрические заряды взаимно уничтожаются, недра звезды превращаются в одно гигантское атомное ядро, занимающее гораздо меньший объем, чем предшествовавшие ему электроны и ядра железа. Ядро звезды испытывает своего рода катастрофический взрыв внутрь, внешние слои резко сбрасываются наружу, и происходит взрыв сверхновой. По светимости сверхновая может превзойти совокупное излучение всех звезд галактики, где она вспыхнула. Все те недавно образовавшиеся массивные бело-голубые сверхгиганты в Орионе обречены в следующие несколько миллионов лет стать сверхновыми, продолжая космический фейерверк в созвездии охотника. Грандиозные взрывы сверхновых выбрасывают в космическое пространство большую часть вещества звезды — немного оставшегося водорода и гелия и значительное количество других атомов углерода и кремния, железа и урана. На месте звезды остается горячий шар из нейтронов, скрепленных друг с другом ядерными силами[174]; одно массивное атомное ядро с атомным весом около 10⁵⁶; солнце поперечником около тридцати километров; крошечный, плотный, усохший и съежившийся звездный осколок; быстро вращающаяся нейтронная звезда. При схлопывании ядра массивного красного гиганта в нейтронную звезду его вращение ускоряется. Нейтронная звезда в центре Крабовидной туманности — это колоссальное атомное ядро размером с Манхэттен, совершающее тридцать оборотов в секунду. Его мощное магнитное поле, усиленное коллапсом, захватывает заряженные частицы, подобно гораздо более слабому магнитному полю Юпитера. Электроны во вращающемся магнитном поле испускают направленное излучение не только на радиочастотах, но также и в оптическом диапазоне. Всякий раз как Земля попадается на пути луча этого космического маяка, мы видим его вспышку, одну за каждый оборот. По этой причине он получил название пульсара. Мерцающий и тикающий, будто космический метроном, пульсар отсчитывает время намного точнее любых обычных часов. Продолжительный хронометраж интервалов между радиоимпульсами некоторых пульсаров, например PSR 0329+54, говорит о том, что они могут иметь один или несколько небольших планетообразных спутников. Весьма вероятно, что планеты смогли пережить превращение звезды в пульсар, или, возможно, они были захвачены позднее. Любопытно, как выглядит небо с поверхности такой планеты? Плотность вещества нейтронной звезды такова, что чайная ложка его имеет вес небольшой горы. Она настолько велика, что, если вы возьмете кусочек подобного вещества и уроните его (вряд ли вы сможете этого избежать), он пройдет сквозь Землю с той же легкостью, с какой падающий камень пропарывает воздух, и, насквозь пронизав планету, выйдет с противоположной стороны, где-нибудь в Китае. Тамошние жители будут спокойно идти по своим делам, когда крошечный кусочек нейтронной звезды выскочит из-под земли, на мгновение остановится и вновь вернется под землю, нарушив ход повседневной жизни. Если бы кусок вещества нейтронной звезды сбросили из космоса на вращающуюся под ним Землю, он раз за разом вонзался бы в совершающую обороты планету, проделав в ней тысячи отверстий, пока трение в ее недрах не остановило бы его движение. Прежде чем упокоиться в центре нашей планеты, он на короткое время уподобил бы ее недра внутренности швейцарского сыра. Правда, подземные потоки расплавленной магмы и металла быстро залечат эти раны. Хорошо, что крупные куски вещества нейтронных звезд не встречаются на Земле[175]. Но маленькие есть повсюду. Невероятная мощь нейтронной звезды таится в ядре каждого атома, скрывается в каждой чашке чая и каждом зверьке, в каждом глотке воздуха и каждом яблочном пироге.

Звезды, похожие на Солнце, как мы уже говорили, заканчивают свои дни становясь красными гигантами, а затем белыми карликами. Коллапсирующая звезда, масса которой вдвое больше солнечной, станет сверхновой, а затем нейтронной звездой. Однако еще более массивную звезду, которая после взрыва сверхновой осталась, скажем, в пять раз массивнее Солнца, ждет совершенно невероятная судьба: собственная гравитация превратит ее в черную дыру. Допустим, что у нас есть фантастическая гравитационная машина — устройство, позволяющее управлять земной гравитацией простым поворотом рукоятки. Для начала установим рукоятку на ускорение свободного падения lg[176], при котором все вещи ведут себя привычным образом. Земные растения и животные в ходе эволюции адаптировались к ускорению lg, все конструкции наших зданий рассчитаны на это ускорение. Будь гравитация намного слабее, значительно более высокие и тонкие конструкции могли бы существовать без риска упасть или разрушиться под тяжестью собственного веса. При значительно более сильной гравитации растения, животные и постройки во избежание угрозы разрушения оказались бы низкими, крепкими и приземистыми. Но даже в весьма сильном гравитационном поле свет распространялся бы по прямой, как это происходит в нашей повседневной жизни.

Рассмотрим довольно типичную группу земных существ — Алису из Страны Чудес и ее сотрапезников по чаепитию у Безумного Шляпника. Когда мы уменьшаем тяготение, вещи теряют свой вес. Около 0g малейшее движение отрывает наших друзей от земли, заставляя их плавать и кувыркаться по воздуху. Пролитый чай — или любая другая жидкость — образует в воздухе дрожащие сферические капли, поскольку поверхностное натяжение жидкости доминирует над тяготением. Повсюду в воздухе плавают чайные шарики. Если сейчас вернуть рукоятку в положение lg, прольется чайный дождь. Когда мы немного усилим тяготение — с lg до, скажем, 3g или 4g, — все присутствующие потеряют способность перемещаться: каждое движение руки будет требовать непомерных усилий. В виде одолжения выведем наших друзей из-под действия гравитационной машины, прежде чем переводить рукоятку на более высокие отметки. При нескольких g, как и при 0g, луч фонаря распространяется строго по прямой линии (в пределах доступной нам точности). При 1000g луч остается прямым, но деревья расплющиваются и растекаются по земле тонким слоем; при 100 000g камни крошатся под действием собственного веса. Разрушается всё, за исключением Чеширского Кота, которому на то выдано специальное разрешение. Когда гравитация приближается к миллиарду g, происходит нечто еще более странное. Луч света, который до сих пор уходил прямо в небо, начинает изгибаться. Чрезвычайно сильное гравитационное ускорение воздействует даже на свет. Если мы еще увеличим тяготение, свет будет притянут вниз, к земле у наших ног. Теперь исчез из виду и космический Чеширский Кот, осталась только его гравитационная улыбка.

Когда гравитация становится достаточно сильной, ничто, даже свет, не в силах вырваться наружу. Такое место называется черной дырой. Загадочно безразличная к тому, что ее окружает, она и есть своего рода Чеширский Кот космоса. Когда плотность и гравитация достигают достаточно высоких значений, черная дыра меркнет и исчезает из нашей Вселенной. Потому она и называется черной, что даже свет не способен выйти из нее. Зато внутри, благодаря захваченному в ловушку свету, предметы могут быть довольно неплохо освещены. Хотя черная дыра не видна снаружи, ее гравитационное присутствие вполне ощутимо. Если вы, странствуя меж звезд, были беспечны, то вполне можете обнаружить, что безвозвратно затянуты ею, а ваше тело пренеприятнейшим образом вытягивается в длинную тонкую нить. Однако случись вам пережить это путешествие, вид собранного в диск вещества вокруг черной дыры стал бы для вас незабываемым зрелищем.

Термоядерные реакции в солнечных недрах поддерживают внешние слои Солнца и на протяжении миллиардов лет оттягивают катастрофический гравитационный коллапс. Устойчивость белых карликов обеспечивается давлением электронов, оторванных от своих ядер. В нейтронных звездах гравитации противодействует давление нейтронов. Но, насколько нам известно, нет силы, способной противостоять коллапсу старой звезды, которая после взрыва сверхновой осталась более чем в несколько раз массивнее Солнца. Такая звезда невероятно сильно сжимается, раскручивается, краснеет и исчезает из виду. Двадцать масс Солнца сжимаются до размеров Большого Лос-Анджелеса; сокрушительная гравитация достигает 10¹⁰g, и звезда, расколов пространственно-временной континуум, проваливается в ею самой созданную трещину и пропадает из нашей Вселенной.

О черных дырах впервые задумался английский астроном Джон Майкл в 1783 году. Однако эта идея выглядела настолько странной, что до недавнего времени попросту игнорировалась. Затем, к удивлению многих, в том числе и многих астрономов, были обнаружены свидетельства того, что черные дыры в космосе действительно существуют. Земная атмосфера непрозрачна для рентгеновского излучения. Чтобы определить, испускает ли астрономический объект это коротковолновое излучение, рентгеновский телескоп необходимо поднять над атмосферой. Первая рентгеновская обсерватория, замечательный пример международного сотрудничества, была выведена на орбиту Соединенными Штатами с итальянской пусковой установки в Индийском океане, у берегов Кении. Ее назвали «Ухуру», что на языке суахили означает «свобода». В 1971 году обсерватория «Ухуру» открыла поразительно яркий рентгеновский источник в созвездии Лебедя, вспыхивавший и гаснувший тысячу раз в секунду. Источник, получивший название Лебедь Х-1 (Cyg X-1), должен быть очень маленьким. В чем бы ни состояла причина его переменности, информация о том, когда вспыхнуть, а когда погаснуть, может распространяться по Cyg X-1 не быстрее, чем со скоростью света, 300 000 км/с. Таким образом, Cyg X-1 не может иметь в поперечнике более (300 000 км/с) (1/1000 с) = 300 км. Объект размером с астероид, ярко светящийся и мерцающий в рентгеновском диапазоне, видимый на межзвездных расстояниях. Что бы это могло быть? Cyg X-1 совпадает на небе с горячим голубым сверхгигантом, который согласно наблюдениям в оптическом диапазоне имеет поблизости массивного, но невидимого компаньона, гравитация которого заставляет звезду смещаться то в одну, то в другую сторону. Масса компаньона составляет около десяти масс Солнца. Сам сверхгигант вряд ли может излучать в рентгеновском диапазоне, гораздо убедительнее отождествлять обнаруженный источник рентгеновского излучения с невидимым в оптике компаньоном. Однако невидимый объект с массой, десятикратно превосходящей солнечную, и заключенный в объеме астероида, не может быть ничем, кроме черной дыры. Рентгеновское излучение, вероятно, генерируется трением в газопылевом диске, образовавшемся вокруг Cyg X-1 из вещества его компаньона-сверхгиганта. Есть и другие звезды, числящиеся кандидатами в черные дыры: V861 Скорпиона, GX339-4, SS433 и Циркуль Х-2. Кассиопея А является остатком сверхновой, свет которой должен был достичь Земли в XVII столетии, когда наблюдение велось уже довольно многими астрономами. Однако никто не зарегистрировал взрыва. Возможно, как предположил И. С. Шкловский, там находится черная дыра, которая поглотила взорвавшееся ядро звезды и погасила огонь сверхновой. Выводимые в космос телескопы должны проверить эти фрагментарные данные, и, возможно, они сумеют найти следы легендарных черных дыр.

Хороший путь к пониманию черных дыр — представление о кривизне пространства. Представим себе плоскую эластичную натянутую двумерную мембрану, например лист резины с нанесенной на него клетчатой разметкой. Если мы уроним на мембрану тело небольшой массы, она деформируется, прогнувшись. Мраморные шарики, катясь по кругу, огибают образовавшуюся воронку, подобно планетам, обращающимся по орбитам вокруг Солнца. Такая интерпретация, которой мы обязаны Эйнштейну, представляет тяготение деформацией ткани пространства. В приведенном примере мы видим двумерное пространство, искривленное под действием массы в третье физическое измерение. Вообразите, что мы живем в трехмерной Вселенной, которая местами прогибается под действием материи в четвертое физическое измерение, не поддающееся непосредственному восприятию. Чем больше масса, тем сильнее гравитация, тем значительнее прогиб или искривление пространства. В этой аналогии черная дыра — что-то вроде бездонной ямы. Что случится, если вы в нее упадете? На взгляд снаружи вам понадобится бесконечное время, чтобы упасть на дно, поскольку все ваши часы — и механические, и биологические — будут выглядеть остановившимися. Однако с вашей точки зрения все ваши часы будут идти нормально. Если вам удастся выдержать воздействие приливных сил и потоков излучения и к тому же (что весьма вероятно) черная дыра окажется вращающейся, вполне возможно, что вас выбросит где-нибудь в другой области пространства-времени — в какое-то другое пространство, в иное время. Возможность существования таких «червоточин» в пространстве, немного напоминающих те, что бывают в яблоке, рассматривается вполне серьезно, хотя пока никоим образом не подтверждена. Могут ли гравитационные туннели оказаться чем-то вроде межзвездных или межгалактических подземных ходов, позволяющих нам попасть в недоступные места намного быстрее, чем обычными путями? Способны ли черные дыры послужить машинами времени, переносящими нас в незапамятное прошлое или в отдаленное будущее? Даже сам факт, что подобные вопросы обсуждаются, пусть и на полусерьезном уровне, показывает, насколько сюрреалистичным может оказаться наш мир.

Мы дети Космоса в самом глубоком смысле. Вспомните жар солнца на вашем запрокинутом к небу лице в безоблачный летний день; вспомните, как опасно прямо смотреть на Солнце. Мы ощущаем его энергию на расстоянии 150 миллионов километров. Что бы мы почувствовали на его кипящей самосветящейся поверхности или погрузившись в глубину его ядерного пламени? Солнце согревает нас, кормит и дает возможность видеть. Оно оплодотворяет Землю. Его могущество лежит далеко за пределами человеческого опыта. Птицы своими песнями приветствуют солнечный восход. Даже некоторые одноклеточные организмы устремляются навстречу свету. Наши предки поклонялись Солнцу[177], а они были вовсе не глупыми людьми. И все же Солнце — обычная, даже заурядная звезда. Если мы должны поклоняться силе, превосходящей нашу собственную, разве не разумно почитать Солнце и звезды? В глубине каждого астрономического исследования, порой так глубоко, что сам его автор об этом не подозревает, скрывается зерно этого благоговейного трепета.

Галактика — неисследованный континент, полный экзотических существ звездного масштаба. Мы провели лишь предварительную рекогносцировку и встретились с отдельными обитателями. Некоторые из них напоминают нам что-то знакомое. Странности других превосходят самые невероятные фантазии. Но изыскания еще только начаты. Опыт прошлых экспедиций подсказывает нам, что многие наиболее интересные обитатели галактического континента еще не обнаружены и не предсказаны. Совсем недалеко от нашей Галактики, в Магеллановых облаках и в шаровых скоплениях вокруг Млечного Пути, почти наверняка есть планеты. В таких мирах нас поразил бы головокружительный вид восходящей Галактики — огромной спирали из 400 миллиардов звезд с коллапсирующими газовыми облаками, конденсирующимися планетными системами, лучезарными сверхгигантами, стабильными звездами средних лет, красными гигантами, белыми карликами, планетарными туманностями, новыми, сверхновыми, нейтронными звездами и черными дырами. В таком мире сразу было бы ясно, как это начинает становиться понятно в нашем, что наше вещество, наша форма и многое в нашем характере определяется глубочайшей связью между жизнью и Космосом.

Неисчислимы звезды и планеты, разбросанные в великой темноте космоса. Среди них есть и те, что моложе, и те, что старше Солнечной системы. И хотя мы не вправе пока говорить об этом с уверенностью, те же процессы, что привели на Земле к эволюции жизни и появлению разума, должны протекать повсюду в космосе. В одном только Млечном Пути может быть миллион миров, где ныне обитают существа, очень сильно отличающиеся от нас и намного более развитые. Многое знать еще не значит быть мудрым; разум — это не только знание, но также суждение, способы, которыми информация упорядочивается и используется. И все же объем доступных нам сведений служит одним из показателей нашей разумности. Мерным шестом, единицей объема информации является бит (от англ. binary digit — двоичная цифра. — Пер.). Бит соответствует ответу «да» или «нет» на вопрос, не допускающий других вариантов ответа. Чтобы указать, включена или выключена лампа, необходим один бит информации. Для выбора одной из двадцати шести букв латинского алфавита требуется пять бит (2⁵ = 2 2 2 • 2 • 2 = 32, что больше чем 26). Объем текстовой информации, содержащейся в этой книге, немного меньше десяти миллионов бит, 10⁷. Чтобы полностью записать часовую телевизионную программу, нужно примерно 10¹² бит. Объем словесной и графической информации, содержащейся в различных книгах всех библиотек Земли, составляет порядка 10¹⁶ или 10¹⁷ бит[203]. Конечно, значительная часть ее является избыточной. Подобные цифры очень грубо характеризуют человеческое знание. Но где-нибудь в ином месте, в более старых мирах, где жизнь начала развиваться на миллиарды лет раньше, чем на Земле, возможно, накоплено 10²⁰ или 10³⁰ бит информации, причем существенно иной.

Среди всех этих миллионов миров с высокоразвитыми цивилизациями рассмотрим одну редкую планету, у которой, единственной в своей системе, на поверхности есть океан жидкой воды. В этой богатой водной среде обитает множество относительно разумных существ: и таких, что имеют по восемь хватательных отростков; и таких, что сообщаются между собой, изменяя сложный узор светлых и темных пятен на своем теле; и маленьких умных созданий с суши, которые совершают короткие вылазки в океан на деревянных или металлических посудинах. Но мы ищем доминирующий разум, самых больших существ на планете, наделенных умом и грацией хозяев океанских глубин, громадных китов.

Это самые большие животные[204], когда-либо появлявшиеся на планете Земля, они намного крупнее динозавров. Взрослый синий кит может достигать тридцати метров в длину и весить 150 тонн. Многие киты, в особенности усатые, — безмятежные созерцатели, процеживающие огромные объемы океанской воды, чтобы отфильтровать планктон, которым они питаются; другие едят рыбу и криль. Всего семьдесят миллионов лет назад их предки, плотоядные млекопитающие, постепенно переселились с суши в океан. Самки китов вскармливают детенышей молоком и заботятся о них. На протяжении довольно продолжительного периода взросления зрелые особи обучают молодняк. Они проводят свое время в играх. Все эти характерные для млекопитающих особенности важны для развития разумных существ.

Морские бездны темны и неподвижны. Зрение и обоняние, столь значимые для млекопитающих на суше, в глубинах океана оказываются далеко не такими полезными. Те предки китов, которые полагались на эти органы чувств в поисках пары, при наблюдении за детенышами или за хищниками, не оставили большого потомства. Поэтому эволюция выбрала и усовершенствовала другой канал восприятия; он великолепно работает и является ключевым для понимания китов — это слух. Некоторые издаваемые китами звуки называют песнями, но мы по-прежнему не понимаем их истинную природу и значение. Они изменяются в широком диапазоне частот, опускаясь намного ниже того уровня, который способно воспринимать человеческое ухо. Типичная песня кита длится примерно пятнадцать минут; самая длинная — около часа. Часто она повторяется, совершенно идентично, секунда в секунду, такт в такт, нота в ноту. Случается, что группа китов прерывает свою песню, покидая холодные зимние воды, а спустя шесть месяцев возвращается обратно, чтобы продолжить в точности с той самой ноты, как будто не было никакого перерыва. У китов очень хорошая память. Но чаще после возвращения их голоса изменяются. На вершине китового хитпарада появляются новые песни.

Очень часто члены группы вместе поют одну песню. По некоему взаимному согласию части песни месяц за месяцем медленно и предсказуемо изменяются в ходе совместного творчества. Эти вокальные опусы весьма сложны. Если считать песню горбатого кита тоновым языком, то объем информации в ней составит около 10⁶ бит — примерно столько же содержится в «Илиаде» или «Одиссее». Нам неизвестно, о чем разговаривают или поют киты и их близкие родственники, дельфины. У них нет органов для манипулирования предметами, они не создают инженерных конструкций, но они являются социальными созданиями. Они охотятся, плавают, ловят рыбу, путешествуют, веселятся, спариваются, играют, спасаются от хищников. У них найдется масса тем для обсуждения.

Основную опасность для китов представляют чужаки, выскочки, которые лишь недавно благодаря своей технологии освоились в океане, создания, называющие себя людьми. На протяжении 99,99 процента истории китов людей не встречалось ни в глубине, ни на поверхности океана. Все это время киты развивали свою превосходную систему звуковой коммуникации. Финвал, к примеру, издает невероятно громкие звуки на частоте двадцать герц, немного ниже нижней октавы фортепьянной клавиатуры. (Герц — это единица частоты, в случае звуковых колебаний — частота, при которой за одну секунду ваших ушей достигает одна звуковая волна, один гребень и одна впадина.) Столь низкочастотные звуки почти не поглощаются океаном. Американский биолог Роджер Пэйн вычислил, что, используя глубоководный акустический канал, два кита, где бы они ни находились, могут связываться друг с другом на частоте двадцать герц. Пусть один из них обретается у шельфового ледника Росса в Антарктике, а другой — возле Алеутских островов, это не помешает им установить связь. На протяжении большей части их истории у китов была налажена глобальная коммуникационная сеть. Возможно, издаваемые ими звуки — это любовные песни, с надеждой изливаемые в необъятные глубины океана теми, кого разделяют 15 000 километров.

Десятки миллионов лет эти громадные, умные, общительные создания эволюционировали, практически не имея естественных врагов. Затем с изобретением в XIX веке пароходов появился угрожающий источник шумового загрязнения. По мере того как множились торговые и военные флоты, шумовой фон в океане, особенно на частоте около двадцати герц, становился все более заметным. Киты, устанавливающие связь на океанских просторах, должны были столкнуться с нарастающими трудностями. Расстояние, на котором они могли связываться друг с другом, постепенно сокращалось. Двести лет назад типичная дистанция, на которой финвалам удавалось слышать друг друга, составляла 10 000 километров. Сегодня она, вероятно, сократилась до нескольких сотен километров. Знают ли киты друг друга по именам? Могут ли они узнавать один другого по голосу? Мы изолировали китов друг от друга. Существа, которые общались на протяжении десятков миллионов лет, теперь по сути обречены на молчание[205].

Но мы совершаем вещи и похуже: по сей день процветает торговля мертвыми телами китов[206]. Есть люди, которые охотятся на китов, забивают их и поставляют на рынок сырье для изготовления помады и смазочных веществ. Многие страны понимают, насколько чудовищно систематическое убийство таких разумных существ, однако промысел ведется по-прежнему, в основном Японией, Норвегией и Советским Союзом. Мы, люди, как вид заинтересованы в установлении связи со внеземными цивилизациями. Но разве не следует для начала наладить связь с земными цивилизациями, с людьми-носителями других культур и других языков, с человекообразными обезьянами, с дельфинами, но особенно с разумными хозяевами глубин, с громадными китами?

Чтобы выжить, киту нужно знать множество вещей. Это знание хранится в его генах и в его мозгу. Генетическая информация описывает, как превращать планктон в ворвань, или как задерживать дыхание, ныряя на километровую глубину. Информация в мозгу, усвоенная в течение жизни, включает, например, знание того, кто твоя мать и каков смысл песни, которую ты сейчас слышишь. Как и все другие животные на Земле, киты имеют генетическую библиотеку и библиотеку в своем мозгу.

Генетический материал китов, как и генетический материал человека, состоит из нуклеиновых кислот, этих необычных молекул, способных порождать свои копии из окружающих химических строительных блоков и обращать наследственную информацию в действие. Например, китовый энзим, идентичный тому, что есть в каждой клетке вашего тела и называемый гексокеназой, обеспечивает первый из двадцати с лишним управляемых энзимами шагов, которые необходимы для превращения молекулы сахара, полученной из планктона, обычного рациона кита, в небольшую порцию энергии — возможно, как раз ту, что внесет вклад в воспроизведение единственной низкочастотной ноты китовой песни.

Информация, хранящаяся в двойных спиралях ДНК кита, человека, а также любого другого животного или растения на Земле, записана на языке из четырех букв — четырех различных типов нуклеотидов, молекулярных компонентов, составляющих ДНК. Сколько бит информации содержится в наследственном материале различных форм жизни? Сколько ответов типа «да — нет» на различные биологические вопросы записано на языке жизни? Вирусам требуется около 10 000 бит — примерно столько же информации, сколько содержится на этой странице[207]. Но вирусная информация проста, очень компактна и чрезвычайно эффективна. Ее чтение требует очень пристального внимания. Это инструкции, необходимые для инфицирования другого организма и самовоспроизведения — единственного, на что годны вирусы. Бактерия использует около миллиона бит информации, что соответствует примерно 100 печатным страницам. Жизненные функции бактерий куда многообразнее, чем у вирусов. В отличие от вирусов они не являются законченными паразитами. Бактерии сами зарабатывают себе на жизнь. Свободноплавающая одноклеточная амеба устроена еще во много раз сложнее; в ее ДНК содержится около четырехсот миллионов бит. Потребовалось бы примерно восемьдесят пятисотстраничных томов, чтобы создать амебу.

Киту или человеку требуется где-то около пяти миллиардов бит. Если информацию объемом 5 10⁹ бит, что составляет нашу энциклопедию жизни и содержится в ядре каждой клетки, записать, например, на английском языке, получится тысяча томов. Каждая из ста триллионов ваших клеток заключает в себе полную библиотеку инструкций по изготовлению всех частей тела. Любая из ваших клеток — результат последовательного деления единственной клетки — оплодотворенного яйца, выработанного организмами ваших родителей. Всякий раз, когда клетка делилась на очередной стадии эмбрионального развития, приведшего к вашему появлению на свет, оригинальный набор генетических инструкций дублировался с величайшей точностью. Таким образом, клетки вашей печени хранят неиспользуемую информацию о том, как создаются клетки ваших костей, и наоборот. Генетическая библиотека объединяет в себя все знание, которое обеспечивает жизнедеятельность вашего тела. Древняя информация с величайшим тщанием, с исчерпывающими, даже избыточными подробностями предписывает, как смеяться, как чихать, как ходить, как распознавать образы, как продолжать род, как переваривать яблоко.

Поедание яблока — невероятно сложный процесс. В самом деле, окажись я перед необходимостью, синтезируя собственные энзимы, сознательно вспоминать и направлять все химические шаги, необходимые для получения энергии из пищи, я бы, вероятно, остался голодным. Но даже бактерии в процессе питания осуществляют анаэробный гликолиз, что приводит к гниению яблок. У них, у нас и у всех живых существ, занимающих промежуточные положения между нами, есть много похожих генетических инструкций. В наших обособленных генных библиотеках полно одинаковых страниц, что еще раз напоминает нам об общем эволюционном наследии. Наша технология может повторить только малую долю сложнейших биохимических процессов, которые без всяких усилий осуществляют наши тела. Мы только начинаем исследовать эти процессы. В то же время эволюция имела миллиарды лет для упражнения. И ДНК знает об этом.

Но допустим, вам нужно проделать нечто настолько сложное, для чего даже нескольких миллиардов бит оказывается недостаточно. Предположим, что среда изменяется настолько быстро, что закодированная генетическая энциклопедия, безупречно служившая нам раньше, перестает удовлетворять возросшим требованиям. В таком случае не хватит даже генной библиотеки из 1000 томов. Вот почему мы обладаем мозгом.

Как и все наши органы, мозг совершенствовался на протяжении миллионов лет, наращивая свою сложность и информационное наполнение. Его структура отражает все этапы, через которые он прошел. Мозг эволюционировал изнутри наружу. Глубоко внутри расположен самый древний участок — ствол мозга, отвечающий за основные биологические функции, в том числе за жизненные ритмы — сердечные сокращения и дыхание. Согласно дерзкой догадке Пола Маклина, высшие функции мозга развивались в ходе трех последовательных этапов. Ствол мозга покрывает так называемый R-комплекс, который выработался у наших пресмыкающихся предков сотни миллионов лет назад и отвечает за агрессию, ритуальное поведение, территориальность и социальную иерархию. В нашей черепной коробке глубоко упрятано что-то вроде мозга крокодила. R-комплекс окружен лимбической системой — мозгом млекопитающего, который сформировался десятки миллионов лет назад у наших пращуров, млекопитающих, но еще неприматов. Он является основным источником наших настроений и эмоций, нашего беспокойства и заботы о потомстве.

И наконец, снаружи находится живущая в сложном перемирии с более примитивными нижележащими слоями кора головного мозга, которая появилась миллионы лет назад у наших предков-приматов. Кора головного мозга, где материя превращается в сознание, — это отправная точка всех наших космических путешествий. Заключая в себе более двух третей массы мозга, она служит средоточием интуиции и критического анализа. Именно здесь созревают наши мысли и идеи, эта область отвечает за чтение и письмо, выполнение математических операций и сочинение музыки. Кора мозга регулирует нашу сознательную жизнь. Это наше видовое отличие, корень нашей человечности. Цивилизация — это продукт коры головного мозга.

Язык мозга — это не язык генов, составляющих ДНК. Наше знание закодировано в клетках, называемых нейронами — микроскопических электрохимических переключателях, которые обычно имеют поперечник несколько сотых долей миллиметра. У каждого из нас, вероятно, около ста миллиардов нейронов, что сопоставимо с числом звезд в нашей Галактике. Многие нейроны тысячами соединений связаны со своими соседями. В коре головного мозга человека насчитывается порядка ста триллионов (10¹⁴) таких соединений.

Чарлз Шеррингтон так представлял себе активность коры головного мозга в момент пробуждения:

Даже во сне мозг продолжает пульсировать, трепетать и вспыхивать, занятый сложным процессом человеческой жизнедеятельности — снами, воспоминаниями, умозаключениями. Наши мысли, видения, фантазии существуют в физической реальности. Мысль состоит из сотен электрохимических импульсов. Если мы спустимся на уровень нейронов, то обнаружим сложные, замысловатые, запутанные узоры. Один может оказаться проблеском воспоминания о том, как пахла сирень у проселка в детстве. Другой — частью тревожного всполоха: «Где я оставил ключи?»

Горные системы сознания изборождены множеством долин, извилин, которые при ограниченном размере черепа значительно увеличивают площадь поверхности коры головного мозга, определяющей возможности хранения информации. Нейрохимические процессы в мозгу чрезвычайно интенсивны, а схема этой машины удивительнее любой из построенных человеком. Однако нет никаких указаний, что для ее работы нужно что-то помимо 10¹⁴ нервных соединений, которые образуют элегантную архитектуру сознания. Мир мысли очень грубо можно разделить на два полушария. Правое полушарие коры головного мозга в основном отвечает за распознавание образов, интуицию, чувства, творческие озарения. Левое полушарие руководит рациональным, аналитическим и критическим мышлением. Эта двойственная сила, неотделимые противоположности определяют все человеческое мышление. Вместе они обеспечивают средства как для порождения идей, так и для проверки их правильности. Непрерывный диалог между двумя полушариями ведется через огромное число соединительных нервов, мозолистое тело (corpus calosum), мост между творчеством и анализом, которые одинаково необходимы для понимания мира.

Информационное содержание человеческого мозга, выраженное в битах, примерно сопоставимо с общим числом соединений между нейронами — около ста триллионов (10¹⁴) бит. Если записать всю эту информацию на естественном языке, она займет двадцать миллионов томов — примерно столько содержится в крупнейших библиотеках мира. В голове каждого из нас находится эквивалент двадцати миллионов книг. Мозг — это очень емкое хранилище, занимающее очень небольшое пространство. Большая часть книг, хранимых мозгом, сосредоточена в его коре. Внизу, в основании, размещаются функции, от которых в основном зависела жизнь наших далеких предков: агрессия, продолжение рода, страх, половая идентификация, готовность слепо следовать за вожаком. Некоторые из высших мозговых функций: чтение, письмо, речь — похоже, локализованы в определенных зонах коры. Память, напротив, разбросана по множеству различных участков. Существуй такое явление, как телепатия, мы получили бы замечательную возможность читать записанное в коре головного мозга других людей. Однако сколько-нибудь убедительных доказательств существования телепатии нет, и передача этой информации остается делом артистов и писателей.

Возможности мозга выходят далеко за рамки простого вспоминания. Он сравнивает, обобщает, анализирует, порождает абстракции. Мы должны осмыслять намного больше того, что знают наши гены. Вот почему объем мозговой библиотеки в десятки тысяч раз больше объема генной. Наша тяга к познанию, наглядно проявляющаяся в поведении каждого ребенка, — это инструмент выживания. Эмоции и образцы ритуального поведения глубоко укоренены в нас. Они — часть человеческой природы. Однако они не являются сугубо человеческими свойствами. Чувства присущи и многим другим животным. Что действительно выделяет наш вид, так это мысль. Кора головного мозга дает нам свободу. Мы больше не обречены следовать генетически наследуемым схемам поведения ящериц и павианов. Каждый из нас сам ответствен за то, чем он заполнил свой мозг, о чем, повзрослев, будет беспокоиться и что будет знать. Не находясь больше во власти мозга рептилии, мы можем изменять сами себя.

Большинство крупнейших городов мира росли без всякого плана, мало-помалу, в ответ на текущие потребности; очень редко развитие города планировалось с учетом дальней перспективы. Эволюция города похожа на эволюцию мозга: он развивается из маленького центра, медленно растет и изменяется, поддерживая функционирование многих старых частей. У эволюции нет способа избавиться от древних внутренних частей мозга ввиду их несовершенства и заменить чем-нибудь более современным. Мозг должен функционировать в процессе обновления. Именно поэтому ствол мозга окружен R-комплексом, затем лимбической системой и, наконец, корой головного мозга. На старые части возложено слишком много фундаментально важных функций, чтобы их удалось целиком заменить. В результате они со скрипом продолжают работать, устаревшие и порой контрпродуктивные, но это неизбежное следствие нашей эволюции. В Нью-Йорке расположение многих крупных улиц восходит к XVII столетию, фондовая биржа появилась в XVIII веке, водопровод — в XIX, а система электроснабжения — в ХХ веке. Планировка города могла бы быть намного более эффективной, если бы все гражданские системы конструировались параллельно и периодически заменялись (вот почему катастрофические пожары — например, Великий лондонский[208] или пожар в Чикаго[209] — иногда способствовали улучшению планировки города). Но постепенное прибавление новых функций позволяет городу более или менее непрерывно функционировать на протяжении столетий. В XVII веке из Бруклина на Манхэттен через Ист-Ривер добирались паромом. В XIX столетии развитие техники позволило соорудить навесной мост через реку. Он был построен в точности на месте паромной переправы, потому что эта земля принадлежала городу, а также потому, что сюда сходилось большинство крупных подъездных путей, подведенных ранее к парому. Позднее, когда появилась возможность проложить по дну реки туннель, он был построен на том же месте по тем же причинам, а также потому, что в ходе строительства моста здесь уже появились заброшенные до поры подводные камеры, так называемые кессоны. Это использование и перестройка ранее существовавших систем для новых целей очень сильно напоминает схему биологической эволюции.

Когда наши гены не смогли вместить всю информацию, необходимую для выживания, мы постепенно обрели мозг. Но потом — предположительно около десяти тысяч лет назад — пришло время, когда нам понадобилось знать больше, чем мог без труда вобрать наш разум. Поэтому мы научились запасать огромное количество информации вне нашего тела. Насколько нам известно, мы — единственный вид на планете, который изобрел общественные хранилища информации, аккумулируемой вне генов или мозга. Такие хранилища получили название библиотек.

Книги делаются из дерева. Они представляют собой собрание плоских гибких частей (по-прежнему называемых листами), на которых темной краской оттиснуты закорючки. Один взгляд на них — и вы слышите голос другого человека, возможно умершего тысячи лет назад. Через тысячелетия речь автора, отчетливая и безмолвная, возникает в нашей голове, обращенная лично к нам. Письмо — это, пожалуй, самое великое изобретение человечества, связавшее людей, которые жили в разные эпохи и никогда не знали друг друга. Книги разбивают кандалы времени, доказывая, что люди способны на волшебство.

Самые древние авторы писали на глиняных табличках. Клинопись, предтеча латинского алфавита, была изобретена на Ближнем Востоке около 5000 лет назад. Она предназначалась для ведения записей о покупках зерна, продаже земли, победах властителей, заповедях жрецов, положении звезд, молениях богу. Тысячи лет записи выдавливались на сырой глине и высекались на камне, процарапывались на воске, коре или коже, рисовались на бамбуке, папирусе или шелке, но всегда за раз делалась одна копия, предназначенная, за исключением надписей на монументах, для очень узкого круга читателей. Затем, между II и VI веками, в Китае были изобретены бумага, чернила и печать с резных деревянных блоков, что позволяло изготавливать и распространять многочисленные копии. Потребовалась тысяча лет, чтобы эта идея достигла далекой и отсталой Европы. Затем неожиданно книги стали печататься по всему миру. Перед самым изобретением наборных шрифтов, около 1450 года, во всей Европе насчитывалось всего несколько десятков тысяч фолиантов, все они были рукописными. Примерно столько же имелось в Китае в 100 году до нашей эры, а в Александрийской библиотеке было в десять раз больше. Спустя пятьдесят лет, около 1500 года, существовало уже десять миллионов печатных книг. Обучение стало доступно каждому, кто умел читать. Волшебство распространилось повсеместно.

Относительно недавно книги стали печататься в виде недорогих массовых изданий в мягкой обложке. Заплатив цену скромного ужина, вы можете поразмышлять над упадком и гибелью Римской империи, происхождением видов, интерпретацией сновидений, природой вещей. Книги подобны семенам. Они могут покоиться веками, а затем пустить ростки на самой, казалось бы, малообещающей почве.

Крупнейшие библиотеки мира содержат миллионы томов, что соответствует 10¹⁴ битам информации, заключенной в словах, и примерно 10^,15 битам — в иллюстрациях. Это в десять тысяч раз больше той информации, что содержится в наших генах, и примерно в десять раз больше объема информации, хранимой в нашем мозгу. Если я буду читать по одной книге в неделю, то за всю жизнь смогу осилить лишь несколько тысяч томов — десятую долю процента содержимого величайших библиотек нашего времени. Фокус в том, чтобы знать, с какими книгами стоит познакомиться. Книжная информация не запрограммирована от рождения, но постоянно изменяется, отслеживая события и адаптируясь к происходящему в мире. Прошло двадцать три столетия с момента основания Александрийской библиотеки. Представьте себе, какими чудовищными были бы эти столетия без книг и записей. Век вмещает в себя четыре поколения, за двадцать три столетия сменилось почти сто поколений людей. Если информация могла бы передаваться только словами, из уст в уста, как мало мы знали бы сейчас о своем прошлом, как замедлился бы наш прогресс! Все определялось бы тем, какие из древних открытий стали нам случайно известны из рассказа и насколько точным был этот рассказ. Информация о прошлом могла воспроизводиться, но при последовательных пересказах она становилась бы все более беспорядочной, пока в конце концов не утратилась бы. Книги позволяют нам путешествовать во времени, сохраняя мудрость предков. Библиотека связывает нас с догадками и знанием, которые когда-то в муках отвоевали у Природы величайшие умы человечества, с лучшими учителями за всю историю нашей планеты, которые готовы без устали наставлять нас и побуждают внести свой вклад в коллективное знание человеческого вида. Публичные библиотеки зависят от добровольных пожертвований. Я думаю, что здоровье нашей цивилизации, глубину знания основ собственной культуры и степень заботы о будущем легко можно оценить по тому, как мы поддерживаем наши библиотеки.

Если бы эволюция Земли была бы запущена вновь в точно таких же физических условиях, крайне маловероятно, чтобы в результате появилось что-то пусть даже отдаленно напоминающее человеческий род. Эволюционный процесс носит ярко выраженный случайный характер. Космические лучи воздействуют на разные гены, вызывая разнообразные мутации, которые могут поначалу иметь очень скромные последствия, но позднее вылиться в глубокие изменения. Как и в истории, в биологии случайные происшествия способны играть важную роль. Чем дальше в прошлом происходили критические события, тем существеннее влияние, которое они могли оказать на настоящее.

Рассмотрим, например, наши руки. У нас пять пальцев, включая большой, который противостоит остальным. Они хорошо служат нам. Но я думаю, что ничуть не хуже служили бы и шесть пальцев, включая один большой, и четыре, с одним большим, и пять, среди которых два были бы противопоставлены остальным. В конфигурации наших пальцев, которую мы привыкли считать естественной и единственно возможной, нет ничего, что делало бы ее наилучшей. У нас пять пальцев потому, что мы произошли от рыбы девонского периода, в плавниках которой имелось пять фаланг или костей. Веди мы свое происхождение от рыбы с четырьмя или шестью фалангами, у нас было бы по четыре или по шесть пальцев на каждой руке и мы считали бы это вполне естественным. Мы используем в арифметике десятичную систему счисления, потому что у нас на руках десять пальцев[210]. Если бы обстоятельства сложились иначе, мы могли бы использовать восьмеричную или двенадцатиричную арифметику, относя десятичный счет к области новой математики. То же самое, я полагаю, относится и к более существенным аспектам нашего бытия: к нашему наследственному веществу, нашей биохимии, нашей форме, телосложению, системам органов, симпатиям и антипатиям, страстям и страданиям, ласке и агрессии, даже к нашим аналитическим способностям, — все они, по крайней мере отчасти, являются результатом внешне незначительных случайных событий, происшедших на протяжении нашей невообразимо длительной эволюционной истории. Как знать, утони в болотах каменноугольного периода на одну стрекозу меньше, возможно, сегодняшние разумные организмы на нашей планете были бы пернатыми и обучали бы свою молодежь на птичьих базарах. Узор эволюционной причинности — это поразительно сложная паутина; мы не постигли ее до конца, и это смиряет нашу гордыню.

Всего шестьдесят пять миллионов лет назад наши предки были самыми невзрачными среди млекопитающих — созданиями, чей размер и интеллект были на уровне крота или землеройки. В то время лишь очень смелый биолог рискнул бы предположить, что такие животные в конце концов породят линию, которая доминирует на Земле в наши дни. Планета тогда кишела наводящими ужас, кошмарными ящерами — динозаврами, чрезвычайно успешно занявшими практически все экологические ниши. Рептилии плавали в воде, летали по воздуху и шествовали по земной тверди, содрогавшейся от громоподобной поступи существ высотой с шестиэтажный дом. Некоторые из них имели довольно крупный мозг, передвигались на задних конечностях, а двумя маленькими передними, очень напоминавшими руки, ловили мелких, проворных млекопитающих, возможно наших с вами предков, которых употребляли в пищу. Случись таким динозаврам выжить, не исключено, что доминирующий разумный вид на нашей планете достигал бы четырех метров в высоту, имел зеленую кожу и остроконечные зубы, а человекообразные формы появлялись бы лишь в мрачных произведениях научной фантастики ящеров. Но динозавры не выжили. В одной из катастроф все они были уничтожены, а вместе с ними — значительная часть, если не большинство, других земных видов[211]. Но не землеройки. Не млекопитающие. Эти уцелели.

Никто не знает, почему исчезли динозавры. Согласно одному из предположений, причиной послужила космическая катастрофа — взрыв близкой звезды, подобной сверхновой, породившей Крабовидную туманность. Если бы около шестидесяти пяти миллионов лет назад сверхновая вспыхнула в десяти или двадцати световых годах от Солнечной системы, она выбросила бы в окружающее пространство мощный поток космических лучей, часть из которых, попав в воздушную оболочку Земли, выжгла бы атмосферный азот. Появившиеся оксиды азота разрушили бы защитный озоновый слой, увеличив поток солнечной ультрафиолетовой радиации на поверхности, что привело бы к гибели и мутациям большинства организмов, недостаточно защищенных от действия интенсивного ультрафиолетового света. Некоторые из этих организмов могли составлять основу питания динозавров.

Что бы ни случилось на самом деле, катастрофа, стершая динозавров с лица земли, значительно облегчила жизнь млекопитающим. Нашим предкам больше не приходилось жить под гнетом прожорливых рептилий. Это была пора расцвета, когда мы достигли невиданного разнообразия. Около двадцати миллионов лет назад наши предки по прямой линии, вероятно, еще жили на деревьях. Позднее, когда во время большого ледникового периода леса уступили место саваннам, они спустились на землю. Великолепная приспособленность к жизни на деревьях немногого стоит, когда лесов становится очень мало. Большинство живших на деревьях приматов, должно быть, исчезло вместе с лесами. Лишь немногие освоились с опасным существованием на земле и выжили. Потомки одной из таких линий, эволюционируя, стали людьми. Причины климатических изменений никому не известны. Возможно, их вызвали небольшие вариации земной орбиты либо светимости Солнца или же интенсивные вулканические извержения, выбрасывавшие в стратосферу тончайшую пыль, которая, отражая в космос часть солнечного света, охлаждала Землю. Виной всему могли быть также изменения глобальной циркуляции воды в океанах. Или прохождение Солнца через галактическое пылевое облако[212]. Однако в чем бы ни заключалась причина, мы вновь убеждаемся, насколько тесно наше существование связано со случайными астрономическими и геологическими событиями.

После того как мы спустились с деревьев, у нас постепенно выработалось прямохождение. Наши руки стали свободны, мы обладали великолепным бинокулярным зрением, то есть располагали всем, что требовалось для создания орудий. Наличие крупного мозга давало нам важное преимущество, позволяя обмениваться сложными мыслями. При прочих равных лучше быть сообразительным, чем тупым. Умные существа лучше справляются с трудностями, дольше живут и оставляют после себя больше потомства; до изобретения ядерного оружия разум служил мощным подспорьем для выживания. В нашей истории были орды маленьких пушистых млекопитающих, которые сначала скрывались от динозавров, потом заселили вершины деревьев, позднее спустились вниз, приручили огонь, изобрели письменность и наконец стали строить обсерватории и запускать космические корабли. Если бы дела пошли немного иначе, то, вероятно, появились бы несколько иные существа, чей разум и умение обращаться с вещами привели бы к сопоставимым достижениям. Возможно, это были бы разумные двуногие динозавры, или еноты, или выдры, или кальмары. Было бы здорово узнать, насколько сильно может отличаться от нас другой разум, поэтому мы изучаем китов и приматов. Чтобы узнать хотя бы немного о том, какими могут быть иные цивилизации, мы можем заняться историей и культурной антропологией. Но все равно мы все: киты, приматы, люди — состоим в слишком близком родстве. И пока изыскания ограничены лишь одной или двумя эволюционными линиями на единственной планете, мы будем оставаться в неведении о возможном разнообразии и великолепии иных видов разума и других цивилизаций.

Я полагаю, что на другой планете с иной последовательностью случайных процессов, варьирующих наследственную информацию, с иной средой обитания, отбирающей удачные комбинации генов, шансы обнаружить существ, близких нам по своему строению, стремятся к нулю. Чего не скажешь о вероятности найти иную форму разума. Вполне возможно, что эволюция мозга шла у этих существ изнутри наружу. У них могут быть аналогичные нашим нейронам коммутационные элементы. Но не исключено, что эти элементы окажутся совершенно иными, например, не органическими устройствами, действующими при комнатной температуре, а сверхпроводниками, работающими при очень низких температурах, и в том случае их скорость мысли будет в 10⁷ раз больше нашей. А может быть, где-то эквиваленты нейронов не вступают в прямой физический контакт друг с другом, а сообщаются при помощи радиосвязи, так что одно разумное существо окажется представлено множеством организмов, и возможно, даже принадлежащих многим мирам, и каждый из этих организмов будет обладать частью общего интеллекта, внося посредством радиосигналов свой вклад в разум, намного более мощный, чем его собственный[213]. Может статься, есть планеты, где разумные существа имеют, как и мы, около 10¹⁴ нервных соединений. Но, возможно, где-то число этих соединений достигает 10²⁴ или 10³⁴. Любопытно, каким знанием обладают подобные существа? Как обитатели одной Вселенной, мы с ними должны владеть некоторой существенной общей информацией. Если нам удастся установить с ними контакт, то многие их знания будут представлять для нас огромный интерес. Но верно и обратное. Я думаю, что внеземная цивилизация — даже существа, ушедшие в своем развитии намного дальше нас, — заинтересуется нами, нашими знаниями, нашим образом мысли, устройством нашего мозга и, конечно, нашей эволюцией и перспективами.

Если на планетах у ближайших к нам звезд есть разумные существа, в состоянии ли они узнать про нас? В силах ли они обнаружить хотя бы намек на долгий эволюционный процесс — от генов к мозгу и библиотекам, — протекающий на малозаметной планете Земля? Если инопланетяне не покидают родных пределов, то существует по меньшей мере два способа, которыми они способны нас обнаружить. Один из них — это прослушивание с помощью больших радиотелескопов. Миллиарды лет они слышали бы лишь слабое потрескивание, вызванное молниями, да свист захваченных земным магнитным полем электронов и протонов. Но потом, менее столетия назад, обнаружилось бы, что радиоволны, идущие с Земли, становятся сильнее, громче, все меньше похожи на шум, все больше напоминают сигналы. И стало бы ясно, что обитатели Земли наконец догадались о возможностях радиосвязи. Сегодня международные радиостанции, телевизионные передающие центры, радарные установки испускают огромное количество сигналов. На некоторых радиочастотах Земля стала ярчайшим объектом, самым интенсивным радиоисточником в Солнечной системе — ярче Юпитера, ярче Солнца. Внеземная цивилизация, следящая за радиоизлучением Земли и получающая подобные сигналы, пришла бы к безошибочному выводу, что здесь недавно произошло что-то весьма интересное.

По мере вращения Земли излучение наиболее мощных наших радиопередатчиков медленно перемещается от одних областей неба к другим. Радиоастроном на планете у другой звезды без труда вычислит продолжительность дня на Земле по моментам появления и исчезновения наших сигналов. Некоторые из наших наиболее мощных источников являются передатчиками радаров; немногие из них используются в радарной астрономии для радиозондирования поверхностей ближайших планет. В проекции на небо размер радарного луча значительно больше любой планеты, и сигнал по большей части уходит из Солнечной системы в глубины межзвездного пространства, где может быть обнаружен любым достаточно чувствительным детектором. Большая часть радарных сигналов имеет военное назначение; небо сканируется в постоянном страхе перед массированным запуском ракет с ядерными боеголовками, который начнет отсчет пятнадцатиминутной готовности к уничтожению человеческой цивилизации. Информационное содержание этих импульсов несущественно: это последовательность простых числовых кодов, представленных в виде сигналов.

Однако наиболее заметным источником радиопередач с Земли являются наши телевизионные станции. Вследствие вращения Земли одни станции появляются из-за горизонта, в то время как другие скрываются за ним. Получается беспорядочная смесь программ. Но даже она может быть рассортирована и восстановлена высокоразвитой цивилизацией у одной из соседних звезд. Наиболее часто повторяющимися сообщениями будут позывные станций и призывы покупать моющие средства, дезодоранты, таблетки от головной боли, автомобили и нефтепродукты. Самыми заметными окажутся передачи, транслируемые одновременно многими станциями в разных часовых поясах, например выступления в разгар международных кризисов президента Соединенных Штатов или главы Советского Союза. Бессмыслица коммерческого телевещания вкупе с внешними признаками международной напряженности и междоусобицы внутри человеческой семьи — вот основные послания о жизни на Земле, которые мы предпочитаем транслировать в Космос. Что должны подумать о нас они?

Невозможно отозвать эти телепередачи. Невозможно послать более быстрое сообщение, которое обгонит их и внесет поправки в прежние трансляции. Ничто не перемещается быстрее света. Крупномасштабные телевизионные трансляции начались на Земле в конце 1940-х годов. С этого момента вокруг Земли расширяется сферический волновой фронт, который несет «Худи Дуди»[214], посвященную Чекерсу[215] речь Ричарда Никсона, тогда вице-президента США, и допросы, учиненные сенатором Джозефом Маккарти[216]. Поскольку эти передачи транслировались несколько десятилетий назад, они пока ушли лишь на десятки световых лет от Земли. Если ближайшая цивилизация находится дальше, то пока мы можем не беспокоиться. В любом случае есть надежда, что инопланетяне не сумеют понять наши передачи.

Сейчас к звездам направляются два космических аппарата «Вояджер». На борту каждого из них находится позолоченная медная пластинка с фонограммой и звукосниматель в алюминиевом кожухе, на котором помещена инструкция по использованию. Мы сообщаем другим существам, которые могут бороздить моря межзвездного пространства, сведения о наших генах, нашем мозге, наших библиотеках. Но мы не хотели передавать преимущественно научную информацию. Любая цивилизация, способная перехватить «Вояджер» в глубинах межзвездного пространства, когда его передатчики уже давно умолкнут, будет обладать знаниями, заведомо превосходящими наши. Вместо этого мы желали поведать другим существам о том, что считаем нашими особенными, уникальными свойствами. Интересы коры головного мозга и лимбической системы представлены в большей мере, чем интересы R-комплекса. Хотя получатели не могут знать ни одного из языков Земли, мы включили в послание приветствия на шестидесяти человеческих языках, а также на языке горбатых китов. Мы отправили сделанные в разных уголках мира фотографии людей, заботящихся друг о друге, занимающихся учебой, искусством, изготовлением инструментов, решением сложных проблем. На пластинке записано полтора часа лучшей музыки самых разных культур. Здесь есть произведения, выражающие наше чувство космического одиночества, желание покончить с изоляцией и стремление установить контакт с другими существами Космоса. Мы записали также звуки, которые можно было слышать на нашей планете начиная со времени, предшествовавшего появлению жизни, и вплоть до появления самых последних технологий, вызванных эволюцией человеческого рода. Это чем-то похоже на звуки, издаваемые усатым китом, — песнь любви, разносящаяся по бескрайним глубинам. Многие, может быть большинство, из наших сообщений будет невозможно расшифровать. Но мы отправили их, потому что очень важно сделать попытку. С той же целью мы включили в состав послания «Вояджера» мысли и чувства отдельного человека — часовую запись электрической активности мозга, сердца, глаз и мускулов женщины, преобразованную в звук и сжатую по времени. В каком-то смысле мы отправили в Космос мысли и чувства отдельного человеческого существа, непосредственно зарегистрированные в июне 1977 года на планете Земля. Быть может, получатель ничего не поймет в этой записи или примет ее за сигналы пульсара, с которыми она имеет поверхностное сходство. А возможно, цивилизация, невообразимо более высокоразвитая, чем мы, сумеет расшифровать по такой записимысли и чувства и по достоинству оценит наше стремление поделиться ими.

Информация в наших генах очень стара: большая часть ее возникла свыше миллиона лет назад, а некоторая доля — миллиарды лет назад. В противоположность этому возраст книжной информации не превышает нескольких тысяч лет, а той, что содержится в наших головах, — десятков лет. Долгоживущая информация не является специфически человеческой. Земная эрозия не позволит нашим монументам и артефактам дожить, по крайней мере естественным порядком, до отдаленного будущего. Однако записи «Вояджера» покидают Солнечную систему. В межзвездном пространстве эрозия — ее способны вызывать лишь космические лучи и столкновения с частицами пыли — идет настолько медленно, что информация сохранится на протяжении миллиардов лет. Гены, мозг и книги кодируют информацию по-разному и с разным успехом сохраняют ее во времени. Но металлические дорожки межзвездного послания «Вояджера» сберегут память о человеческом виде намного надежнее.

Послание «Вояджера» движется с ужасающей медлительностью. Самому быстрому объекту, когда-либо запущенному людьми, потребуются десятки тысяч лет на то, чтобы добраться до ближайшей звезды. Любая телевизионная программа всего за несколько часов покроет расстояние, которое «Вояджер» преодолевал годами. Только что завершившаяся телепередача за какие-то часы настигнет «Вояджер», находящийся сейчас в районе Сатурна[217], и, обогнав его, унесется к звездам. Если направить сигнал в сторону Альфы Центавра, он достигнет ее за четыре с небольшим года. Коль скоро спустя десятки или сотни лет в далеком космосе кто-то примет наши телевизионные передачи, я надеюсь, у него сложится благоприятное мнение о нас — продукте пятнадцати миллиардов лет космической эволюции, странном превращении материи в сознание. Совсем недавно цивилизация отдала в наши руки поразительные силы. И пока нет уверенности, что нам хватит мудрости избежать самоуничтожения. Но многие из нас всеми силами стремятся его предотвратить. Мы надеемся, что очень скоро, по меркам космического времени, мы мирно объединим нашу планету в организацию, высоко ценящую жизнь каждого живого существа, и будем готовы сделать следующий великий шаг, стать частью галактического сообщества взаимодействующих цивилизаций.

Мы отправили к звездам четыре корабля: «Пионер-10 и — И», «Вояджер-1 и -2». Это довольно несовершенные и примитивные аппараты, движущиеся, если принять во внимание колоссальные межзвездные дистанции, с медлительностью засыпающего на ходу бегуна. Но в будущем мы добьемся большего. Наши корабли станут путешествовать быстрее. Будут определены межзвездные цели, и рано или поздно на борту наших судов появится экипаж. В Галактике должно быть множество планет, которые старше Земли на миллионы, а некоторые и на миллиарды лет. Неужели нам не наносили визитов? Неужели за миллиарды лет, прошедшие после образования нашей планеты, ни один удивительный корабль далекой цивилизации не обозревал с высоты наш мир, а затем, медленно опустившись на поверхность, не попадался на глаза переливчатым стрекозам, равнодушным рептилиям, визгливым приматам и удивленным людям? Мысль об этом совершенно естественна. Она возникает у каждого, кто, пусть даже мимоходом, задумывался о возможности существования разумной жизни во Вселенной. Но случалось ли подобное на самом деле? Принципиальным обстоятельством здесь выступает качество предъявляемых доказательств, придирчиво и скептически исследованных, а не просто правдоподобно звучащих неподтвержденных свидетельств одного-двух самозваных очевидцев. Если придерживаться данного критерия, нет ни одного надежно установленного случая внеземных визитов, вопреки всем сообщениям об НЛО и палеоастронавтах, из-за которых порой создается впечатление, будто наша планета кишит незваными гостями. Хотел бы я, чтобы было иначе. Есть что-то непреодолимое в стремлении обнаружить хотя бы один знак или, может быть, надпись, а еще лучше ключ к пониманию далекой, чужой цивилизации. Эту тягу мы, люди, чувствуем уже давно.

В 1801 году физик Жозеф Фурье[218] был префектом французского департамента Изер. Инспектируя школы своей провинции, Фурье обнаружил одиннадцатилетнего мальчика, чей удивительный интеллект и способности к восточным языкам уже вызвали восхищение ученых. Фурье пригласил его к себе в дом для беседы. Мальчик был зачарован коллекцией редкостей, собранных Фурье в Египте, где он сопровождал армию Наполеона, чтобы описывать астрономические сооружения древней цивилизации. Иероглифические надписи восхитили мальчика. «Но что они означают?» — спросил он. «Никому неизвестно» — прозвучало в ответ. Мальчика звали Жан Франсуа Шампольон. Загоревшись загадкой языка, который никто не мог расшифровать, он стал выдающимся лингвистом и со всей страстью погрузился в древнеегипетские письмена. Франция в то время была наводнена египетскими диковинами, награбленными Наполеоном и впоследствии ставшими доступными западным ученым. Опубликованное описание экспедиции молодой Шампольон проглотил с жадностью. Став взрослым, он воплотил в реальность свою детскую мечту и блестяще осуществил расшифровку древнеегипетских иероглифов. Но лишь в 1828 году, спустя двадцать семь лет после встречи с Фурье, Шампольон впервые оказался в стране своей мечты — Египте — и проплыл от Каира вверх по течению Нила, преклоняясь перед культурой, над постижением которой так усердно работал. Это было путешествие во времени, посещение чуждой цивилизации.

Шампольон с радостью обнаружил, что ему удается почти без усилий читать надписи на стенах и колоннах Карнакского храма, в Дендере и в других местах Египта. До него многие пытались, но не могли расшифровать иероглифику — «священные орнаменты». Некоторые ученые полагали, что это своего рода пиктографический код, насыщенный темными метафорами, в основном изображениями глаз и волнистых линий, жуков, шмелей и птиц, особенно птиц. Путаница царила ужасная. Находились такие, кто считал египтян колонистами из Древнего Китая. И такие, кто утверждал обратное. Публиковались громадные фолианты с ложными переводами. Один толкователь, лишь мельком взглянув на Розеттский камень, иероглифические надписи на котором еще не были расшифрованы, сразу объявил, что знает их смысл. Он утверждал, будто быстрая расшифровка позволяет ему «избегать систематических ошибок, которые неизменно появляются при длительном размышлении». Чем меньше умозрений, заявил он, тем лучше результат. Как и сегодня при поиске внеземной жизни, необузданные спекуляции дилетантов отпугнули многих профессионалов.

Шампольон противился мнению, что иероглифы являются графическими метафорами. Он направил свои мысли в ином направлении, отталкиваясь от блестящей догадки английского физика Томаса Юнга. Розеттский камень был открыт в 1799 году французским солдатом, работавшим на строительстве оборонительных сооружений в дельте Нила у города Рашид, который европейцы, по большей части не знавшие арабского языка, называли Розетта. Это была большая плита древнего храма, на которой, судя по всему, одна и та же надпись была высечена с использованием трех разных систем письменности: наверху иероглифами, посередине особыми рукописными иероглифами, носящими название демотического письма, но, самое главное, внизу — по-гречески. Шампольон, свободно владевший древнегреческим, прочитал, что надпись на камне высечена в память о коронации Птолемея V Епифана весной 196 года до нашей эры. По этому случаю царь даровал свободу врагам престола, снизил налоги, одарил храмы, простил смутьянов, укрепил войско, короче, предпринял все, что делают современные правители, когда хотят остаться у власти. В греческом тексте неоднократно упоминается Птолемей. Примерно в тех же самых местах иероглифического текста присутствует набор символов, окруженных овалом, или картушем. По-видимому, заключил Шампольон, это также означает «Птолемей». Если так, то письмо не может в своей основе быть пиктографическим или метафорическим, скорее, большинство символов должны соответствовать буквам или слогам. Шампольон также догадался подсчитать число греческих слов и число отдельных иероглифов в этих предположительно равнозначных текстах. Первых оказалось значительно меньше, и это опять же наводило на мысль о том, что иероглифы являются преимущественно буквами или слогами. Но вот какой букве соответствует тот или иной иероглиф? К счастью, Шампольон имел доступ к обелиску, раскопанному на острове Филои, на котором иероглифами было записано греческое имя Клеопатра. Имя Птолемея начинается с буквы «П»; первый символ в картуше — квадрат. В имени Клеопатры буква «П» пятая, и в картуше Клеопатры на пятой позиции стоит такой же квадрат. Это и есть буква «П». Четвертой в имени Птолемея идет буква «Л». Не она ли изображена в виде льва? Вторая буква в имени Клеопатры — тоже «Л», и в иероглифической записи здесь опять появляется лев. Орел, соответствующий букве «А», дважды, как и следует, появляется в слове «Клеопатра». Так внезапно обнаружилось общее правило. Египетские иероглифы оказались по большей части простым позиционным шифром. Но все-таки не каждый иероглиф — это буква или слог. Некоторые являются пиктограммами. Так, окончание картуша Птолемея означает «вечно живой возлюбленный бога Пта». Полукруг и яйцо в конце имени Клеопатры — условная идеограмма «дочь Исиды». Такая смесь букв и пиктограмм доставила первым интерпретаторам много неприятностей.

В ретроспективе все это кажется очень простым. Но потребовались века, чтобы блеснула догадка, и еще немало труда пришлось приложить, особенно для расшифровки иероглифов ранних эпох. Картуши сыграли роль ключа внутри ключа, как будто египетские фараоны помещали свое имя в овал специально, чтобы облегчить работу египтологам две тысячи лет спустя. Шампольон отправился в Большой гипостильный зал Карнакского храма и в первом приближении прочел надписи, бывшие для всех загадкой, ответив тем самым на вопрос, который в детстве сам задал Фурье. Какая же это, надо думать, была радость — открыть однонаправленный канал связи с другой цивилизацией, разомкнуть уста культуре, безмолвствовавшей на протяжении тысячелетий, позволить ей рассказать о своей истории, магии, медицине, религии, политике и философии. Сегодня мы вновь ищем послания древних и чуждых цивилизаций, на этот раз скрытых от нас не только во времени, но и в пространстве. Если мы получим радиосообщение от внеземной цивилизации, как мы сможем в этом убедиться? Внеземной разум будет изящным, сложным, внутренне согласованным и совершенно чужим. Конечно, инопланетяне постараются сделать отправляемое нам послание как можно более понятным. Но как они этого добьются? Существует ли своего рода межзвездный Розеттский камень? Мы надеемся, что существует. Мы считаем, что есть язык, общий для всех технических цивилизаций, сколь бы различны они ни были. Этим общим языком являются наука и математика. Законы природы везде одинаковы. Образцы спектров далеких звезд и галактик выглядят так же, как спектр Солнца или спектры, полученные в соответствующих лабораторных условиях. Повсюду во Вселенной не только присутствуют одни и те же химические элементы, но также действуют одинаковые законы квантовой механики, управляющие тем, как атомы поглощают и испускают излучение. Далекие галактики, обращающиеся одна вокруг другой, следуют тем же законам гравитационной физики, что заставляют яблоко падать на Землю, а «Вояджер» — продолжать свой путь к звездам. Природа везде действует по сходным схемам. Межзвездное сообщение, доступное пониманию недавно появившейся цивилизации, должно быть несложным для декодирования. Мы не надеемся обнаружить высокоразвитую техническую цивилизацию ни на одной из планет Солнечной системы. Цивилизация, лишь немного отставшая от нас, скажем на 10 000 лет, не владела бы развитой технологией. А если бы существовала цивилизация, которая хоть немного опередила нас, приступивших к освоению Солнечной системы, ее представители уже появились бы на Земле. Чтобы установить связь с другими цивилизациями, необходим метод, пригодный не для межпланетных, но для межзвездных расстояний. В идеале метод должен быть недорогим, чтобы отправка и прием огромных объемов информации не требовали больших затрат; быстрым, чтобы удалось завязать межзвездный диалог; очевидным, чтобы любая технологическая цивилизация независимо от ее эволюционного пути могла быстро его открыть. Удивительно, но такой метод существует. Он называется радиоастрономией.

Крупнейшая радиорадарная обсерватория на планете Земля находится в Аресибо и функционирует под управлением Корнеллского университета и Национального научного фонда США. Отражающая поверхность антенны диаметром 305 метров представляет собой сегмент сферы, лежащий в природной чашеобразной котловине в глубине острова Пуэрто-Рико. Она принимает радиоволны из глубин космоса, фокусируя их на высоко подвешенной подвижной антенне, которая кабелями связана с постом управления, где производится анализ сигнала. Когда телескоп используется в качестве передатчика радара, подвесная антенна посылает сигнал на тарелку, которая отражает его в космос. Обсерватория Аресибо использовалась как для поиска осмысленных сигналов космических цивилизаций, так и — всего однажды — для передачи сообщения в направлении далекого шарового звездного скопления М13, поэтому наша техническая готовность к участию в двусторонней межзвездной коммуникации должна быть очевидна, по крайней мере, для нас самих.

В течение нескольких недель обсерватория Аресибо могла бы передать сравнимой с ней обсерватории на планете у одной из ближайших звезд полный текст Британской энциклопедии. Радиоволны движутся со скоростью света, в 10 000 раз быстрее, чем сообщение, отправленное на самом быстром из наших межзвездных аппаратов. В узком частотном диапазоне радиотелескопы способны порождать мощные сигналы, которые нетрудно обнаружить даже на громадных межзвездных расстояниях. Знай мы точно, куда направить сигнал, обсерватория Аресибо смогла бы поддерживать связь с таким же телескопом на планете, удаленной на 15 000 световых лет, что составляет полпути до центра нашей Галактики. При этом радиоастрономия — это естественная технология. Независимо от своего химического состава атмосфера почти любой планеты прозрачна для радиоволн. Радиоизлучение лишь незначительно поглощается и рассеивается межзвездным газом. Так, радиосвязи между Сан-Франциско и Лос-Анджелесом не мешает смог, значительно ухудшающий оптическую видимость уже на расстоянии нескольких километров. Существует множество естественных космических радиоисточников, не имеющих ничего общего с разумной жизнью: пульсары и квазары, радиационные пояса планет и внешние области звездных атмосфер. На любой планете подобные яркие источники будут открыты на ранних стадиях развития радиоастрономии. Кроме того, радиодиапазон занимает значительную часть электромагнитного спектра. Любая технология, способная детектировать излучение на какой угодно другой длине волны, очень скоро обнаружит и существование радиодиапазона электромагнитного спектра.

Возможно, есть и другие эффективные средства межзвездной связи, имеющие существенные преимущества: звездолеты, оптические и инфракрасные лазеры, нейтринные импульсы, модулированные гравитационные волны или что-то иное, до чего мы не доберемся еще тысячу лет. Быть может, развитые цивилизации далеко ушли от использования радио в своих коммуникациях. Но радио — это мощный, дешевый, быстрый и простой метод. Они должны знать, что подобные нашей отсталые цивилизации, желающие получать сообщения из космоса, скорее всего обратятся именно к радиосвязи. И может статься, они вытащат радиотелескопы из своего Музея древних технологий. А если мы получим радиосообщение, то будем знать, что существует по крайней мере одна вещь, о которой мы можем беседовать, — радиоастрономия.

Но существует ли там кто-нибудь, желающий разговаривать с нами? Может ли оказаться, что из всех звезд, которых только в нашей Галактике треть или половина триллиона, лишь одна имеет подле себя обитаемую планету? Насколько более вероятно, что технические цивилизации — совершенно заурядное для космоса явление, что Галактика гудит и пульсирует от обилия высокоразвитых социумов, а значит, ближайшая из таких культур где-то неподалеку и, быть может, передает сигналы антеннами, установленными на планете у одной из звезд, видимых невооруженным глазом, буквально у нас за порогом. Быть может, в то самое время, когда мы ночью глядим в небо, возле одной из этих слабосветящихся точек, в ином мире, кто-то совершенно непохожий на нас в задумчивости рассматривает звезду, которую мы называем Солнцем, и хотя бы на миг предается невероятным фантазиям.

Об этих вещах очень трудно говорить с уверенностью. На пути развития технологической цивилизации могут встретиться серьезные препятствия. Не исключено, что планеты — гораздо более редкое явление, чем нам представляется. Вполне возможно, что возникновение жизни гораздо более сложный процесс, чем заставляют предположить наши лабораторные эксперименты. Возникновение в ходе эволюции сложных форм жизни может оказаться крайне маловероятным событием. Или есть шанс, что высокоразвитые формы жизни возникают относительно легко, но вот появление разума и технологических обществ требует невероятно редкого стечения обстоятельств — подобно тому как развитие человеческого вида зависело от исчезновения динозавров и от ледникового периода, приведшего к деградации лесов, в кронах которых перекликались еще смутно осознающие себя наши предки. А может быть, на неисчислимых планетах Млечного Пути периодически с неизбежностью возникают цивилизации, но они, как правило, нестабильны, неспособны, за редчайшими исключениями, совладать со своими же технологиями, они гибнут от собственной жадности и невежества, загрязнения окружающей среды и ядерных войн.

Продолжая исследование этого обширного вопроса, можно грубо оценить величину N — число развитых технологических цивилизаций в Галактике. Будем считать развитой цивилизацию, освоившую радиоастрономию. Конечно, это определение, если оно вообще приемлемо, является весьма узким. Может существовать бессчетное число миров, обитатели которых преуспели в лингвистике или поэзии, но совершенно безразличны к радиоастрономии. Мы о них не узнаем. Величину N можно вычислить как произведение ряда множителей, каждый из которых является своего рода фильтром, и ни один не должен быть слишком мал, чтобы могло существовать значительное число цивилизаций: N_* — число звезд в Галактике; f_p — доля звезд, имеющих планетные системы; п_e — среднее число планет в одной системе с экологическими условиями, пригодными для жизни;

f_l — доля подходящих для жизни планет, на которых в действительности появилась жизнь;

f_i — доля обитаемых планет, на которых возникла разумная жизнь;

f_с — доля населенных разумными существами планет, на которых возникли развитые технологические цивилизации;

f_L — доля от общего времени жизни планеты, на протяжении которого на ней существует технологическая цивилизация.

В результате получается следующая формула:

Космос был открыт только вчера. Миллионы лет все пребывали в уверенности, что кроме Земли не существует никаких других мест. Затем на последней десятой доле процента того периода, что существует наш вид, за мгновение, отделяющее нас от Аристарха, мы с сожалением заметили, что не являемся центром и смыслом Вселенной, а живем на крошечном хрупком шарике, который затерян в беспредельности и вечности и плывет по великому космическому океану, усыпанному сотнями миллиардов галактик и миллиардами триллионов звезд. Мы смело познали стихию вод, и океан, находя отклик в нашей природе, вызвал у нас симпатию. Что-то внутри нас признает Космос домом. Мы состоим из звездного пепла. Происхождение и эволюция связывают нас с далекими космическими событиями. Исследование Космоса — это дорога к самопознанию. Мы в равной степени дети неба и Земли — об этом знали еще древние мифотворцы. Хозяйничая на планете, мы накопили опасный эволюционный багаж: наследственную склонность к агрессии и ритуалам, склонность подчиняться лидерам и враждебность к чужакам, что до некоторой степени ставит под вопрос наше существование. Но мы также обрели способность сочувствовать другим, любовь к нашим детям и детям наших детей, желание учиться у истории и великий полет страстного разума — совершенные инструменты для продолжения нашей жизни и процветания. Неясно, какие аспекты нашей природы возьмут верх, особенно когда наше видение, понимание и перспективы ограничиваются исключительно Землей или, еще хуже, небольшой ее частью. Но там, в безграничности Космоса, нас ожидает неизбежное будущее. Пока не обнаруживается никаких очевидных признаков существования внеземного разума, и это заставляет нас гадать, неужели цивилизации, подобные нашей, всегда с неизбежностью сломя голову несутся к самоуничтожению? Национальные границы не видны, когда мы смотрим на Землю из космоса. Трудно сохранять фанатическую преданность расовому, религиозному или национальному шовинизму, когда видишь нашу планету — хрупкий голубой серп, тускнеющий и становящийся едва заметной точкой на фоне бастионов и цитаделей звезд. Путешествие заставляет шире смотреть на вещи.

Есть миры, где никогда не было жизни. Есть миры, испепеленные и разрушенные космическими катастрофами. Нам повезло: мы живы, мы сильны, благополучие нашей цивилизации и нашего вида в наших руках. Если не мы, то кто будет говорить от имени Земли? Если мы сами не позаботимся о собственном выживании, то кто сделает это за нас?

Человеческий вид взялся за великое и смелое предприятие, которое в случае успеха окажется столь же важным, как колонизация суши или переселение с деревьев под их сень. С оглядкой, нерешительно сбрасываем мы кандалы Земли. Метафорически — когда противостоим звучащим внутри нас предостережениям примитивного сознания и смиряем их; физически — когда путешествуем к планетам и вслушиваемся в сообщения со звезд. Эти два начинания неразрывно связаны между собой. Я считаю, что каждое из них является необходимым условием другого. Но гораздо больше нашей энергии направлено на войну. Загипнотизированные взаимным недоверием, почти никогда не думающие о человечестве и о планете, народы готовятся к смерти. И поскольку наши дела столь ужасны, мы стараемся не думать о них слишком много. Но то, о чем не думаешь, вряд ли делается правильно.

Каждый мыслящий человек боится ядерной войны, и каждое технологическое государство планирует ее. Все знают, что это безумие, но каждый народ находит ему оправдание. Срабатывает мрачная цепь причинно-следственных связей: в начале Второй мировой войны немцы работали над созданием бомбы, и поэтому американцы постарались сделать ее первыми. Раз ее создали американцы, то она понадобилась и русским, а затем и англичанам, французам, китайцам, индийцам, пакистанцам… К концу ХХ века ядерным оружием обзавелись уже многие страны. Его было не так уж трудно разработать. Делящиеся материалы можно незаметно получать в ядерных реакторах. Производство ядерного оружия стало почти кустарным ремеслом.

Обычные крупнокалиберные бомбы Второй мировой войны называли блокбастерами[228]. Они несли двадцать тонн тринитротолуола и могли разрушить целый городской квартал. Общая масса бомб, сброшенных за время Второй мировой войны на все города — Ковентри и Роттердам, Дрезден и Токио — составляет два миллиона тонн, две мегатонны тринитротолуола. Смерть, пролившаяся с небес в период с 1939 по 1945 год, измеряется ста тысячами блокбастеров, двумя мегатоннами. Но в конце ХХ века две мегатонны — это энергия, высвобождаемая при взрыве одной более или менее заурядной термоядерной бомбы. Одна бомба обладает разрушительной силой Второй мировой войны. А ведь существуют десятки тысяч ядерных боеголовок. К 80-м годам ХХ века стратегические ракеты и бомбардировщики Советского Союза и Соединенных Штатов взяли под прицел более 15 000 намеченных объектов. На планете не осталось ни одного безопасного места. Энергия, запасенная в этом оружии, превышает 10 000 мегатонн. Смертоносные джинны спокойно ожидают, когда потрут лампу. Но их разрушительная сила сконцентрирована на отрезке в несколько часов, а не в шесть лет — это блок-бастер для каждой семьи на планете, по Второй мировой войне каждую секунду на протяжении целого вечера.

Немедленную смерть при ядерной атаке вызывает ударная волна, сметающая тяжелые укрепленные сооружения на многие километры вокруг, а также огненная вспышка, гамма-излучение и нейтроны, которые сжигают изнутри тех, кто находится поблизости. Школьница, пережившая американскую ядерную атаку на Хиросиму, завершающий эпизод Второй мировой войны, писала в своем дневнике:

Взрыв в Хиросиме, в отличие от последующего взрыва в Нагасаки, произошел в воздухе высоко над поверхностью, и поэтому радиоактивное загрязнение было незначительным. Однако 1 марта 1954 года при испытании термоядерного оружия на атолле Бикини (Маршалловы острова) выделилась мощность, значительно больше ожидаемой. Огромное радиоактивное облако повисло в 150 километрах от крошечного атолла Ронгалап, обитатели которого сравнивали взрыв с восходом Солнца на западе. Через несколько часов радиоактивный пепел усыпал Ронгалап подобно снегу. Средняя доза облучения, полученная жителями, составила около 175 рад, немного меньше половины той, что приводит к смертельному исходу. Благодаря удаленности от эпицентра погибло немного людей. Конечно, радиоактивный стронций, который они поглощали с пищей, откладывался в костях, а радиоактивный йод — в щитовидных железах. Две трети детей и треть взрослых впоследствии страдали от нарушений в работе щитовидной железы или от злокачественных опухолей. В качестве компенсации жителям Маршалловых островов была предоставлена квалифицированная медицинская помощь.

Мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму, составляла всего тринадцать килотонн, то есть тринадцать тысяч тонн тринитротолуола. Испытание на Бикини высвободило мощность пятнадцать мегатонн. При полно-масштабном обмене ядерными ударами в пароксизме термоядерной войны по всему миру будут сброшены бомбы общей мощностью, равной миллиону бомб в Хиросиме. Учитывая, что тринадцатикилотонная бомба в Хиросиме унесла жизни нескольких сотен тысяч человек, этого количества достаточно, чтобы убить сто миллиардов людей. Но в конце ХХ века нашу планету населяет менее пяти миллиардов человек[229]. Конечно, при обмене ударами не каждого убьет ударная волна или световая вспышка, проникающая радиация или радиоактивные осадки. Однако осадки будут оставаться смертоносными долгое время: 90 процентов стронция-90 распадется через 96 лет, 90 процентов цезия-137 — через 100 лет, 90 процентов йода-131 — всего через месяц.

Выжившие станут свидетелями более коварных последствий войны. Полномасштабный обмен ядерными ударами приведет к выгоранию входящего в состав воздуха азота, превратив его в оксиды, которые, в свою очередь, уничтожат значительную часть озона в верхних слоях атмосферы, открывая доступ интенсивному солнечному ультрафиолетовому излучению[230]. Повышенный уровень ультрафиолетового излучения сохранится на многие годы, вызывая рак кожи, преимущественно у людей белой расы. Но что намного более важно, он совершенно непредсказуемым образом повлияет на всю экологию планеты. Ультрафиолетовое излучение уничтожит урожаи. Погибнут многие микроорганизмы; мы не знаем, какие именно, в каком количестве и в какие последствия это выльется. Может статься, что сгинут организмы, составляющие основание той огромной экологической пирамиды, на вершине которой едва держимся мы сами.

Пыль, поднятая в воздух при полномасштабном ядерном конфликте, будет отражать солнечный свет, и на Земле станет немного холоднее. Но даже небольшое похолодание может вызвать катастрофические последствия для сельского хозяйства. Птицы в большей мере страдают от радиации, чем насекомые. Нашествия насекомых, довершающие разорение сельскохозяйственных угодий, — весьма вероятное следствие ядерной войны. Опасаться надо и другой беды: чумные бациллы обитают по всей Земле. В конце ХХ века люди редко умирали от чумы, но не потому, что перевелись бактерии, а благодаря высокой сопротивляемости организма. Однако радиация, порожденная ядерной войной, наряду со многими другими напастями повлечет за собой угнетение иммунной системы, ослабив нашу способность противостоять болезням. В долгосрочной перспективе возможны мутации, появление новых разновидностей микробов и насекомых, способных создать дополнительные проблемы для людей, которые пережили ядерный холокост; нельзя исключить и того, что спустя некоторое время, необходимое для накопления и проявления мутаций, обнаружатся новые, ужасные разновидности людей. Большинство мутаций в случае проявления будут смертельными. Но не все. И тогда нахлынут новые страдания: потеря любимых; миллионы обожженных, слепых и покалеченных; инфекционные заболевания, эпидемии, долговременное радиоактивное заражение воздуха и воды; высокая вероятность опухолей, рождения мертвых или уродливых детей; отсутствие медицинской помощи; безнадежное сознание того, что цивилизация уничтожена понапрасну, что мы могли, но не предотвратили этого.

Английский метеоролог Л. Ф. Ричардсон заинтересовался вопросом о войне. Он хотел понять ее причины. Есть интеллектуальные параллели между войной и погодой. Оба явления сложны. Оба демонстрируют закономерности, указывающие на то, что это не столько неукротимые стихии, сколько естественные системы, которые можно постичь и контролировать. Для анализа глобальных погодных явлений в первую очередь необходимо собрать огромный массив метеорологических данных; затем нужно выяснить, как в действительности ведет себя погода. Если мы хотим разгадать логику войны, надо применить аналогичный подход, решил Ричардсон. Он собрал данные о сотнях войн, сотрясавших нашу несчастную планету в период между 1820 и 1945 годами.

Результаты, полученные Ричардсоном, были опубликованы после его смерти в книге «Статистика смертельной вражды» (The Statistics of Deadly Quarrels). Задавшись вопросом о том, сколько времени предстоит ждать войны с определенным числом жертв, он ввел в употребление индекс М, названный магнитудой войны, который служит мерой числа погибших. Война с магнитудой M = 3 — это ограниченное столкновение, в котором гибнут тысячи (103) людей. Значения M = 5 или M — 6 соответствуют серьезной войне, уносящей жизни сотен тысяч (105) или миллионов (106) людей. Первая и Вторая мировые войны имеют еще большие магнитуды. Ричардсон обнаружил, что чем больше людей гибнет на войне, тем меньше ее вероятность и тем раньше можно обнаружить признаки ее приближения. Так и разрушительные штормы случаются реже сильных ливней.

По данным Ричардсона можно построить график, демонстрирующий, сколько времени на протяжении последних полутора столетий пришлось бы ждать, чтобы стать свидетелем войны с магнитудой М.

Ричардсон предположил, что, если продолжить кривую в область очень малых значений М, вплоть до M = 0, мы получим грубую оценку частоты происходящих в мире убийств; получается, что где-то в мире каждые пять минут кого-то лишают жизни. Индивидуальные убийства и крупномасштабные войны, по его мнению, находятся на концах сплошного спектра непрерывной кривой. Из этого следует, не в тривиальном, но, думается мне, в самом глубоком психологическом смысле, что война — это массовое убийство. Когда наше благосостояние под угрозой, когда брошен вызов нашим иллюзиям относительно самих себя, мы склонны — по крайней мере, некоторые из нас — впадать в состояние смертельной ярости. И когда в подобное положение попадают нации, государства, их тоже иногда охватывает убийственный гнев, подстрекаемый теми, кто ищет личной власти или выгоды. Но по мере совершенствования технологий убийства и роста ущерба, причиняемого войнами, все больше людей должны одновременно поддаться безумной ярости, чтобы случилась большая война. Этого нередко удается достичь, поскольку средства массовой информации, как правило, находятся в руках государства. (Ядерная война — исключение. Она может быть развязана очень небольшим числом людей.)

Мы видим здесь конфликт между нашими страстями и тем, что иногда называют нашей лучшей природой; между глубокой, древней, рептильной частью мозга, R-комплексом, отвечающим за смертельную ярость, и теми частями, которые развились позднее, у млекопитающих и человека, лимбической системой и корой головного мозга. Когда люди жили небольшими группами, когда наше оружие было сравнительно безобидным, даже обуянный бешенством воин мог убить лишь немногих. С развитием технологий усовершенствовались и орудия войны. Но за то же короткое время усовершенствовались и мы сами. Мы научились силой разума смирять свой гнев, разочарование и отчаяние. Мы в планетарном масштабе сократили число несправедливостей, еще недавно носивших глобальный и эндемичный характер. Но наше оружие может теперь убивать миллиарды. Достаточно ли быстро мы совершенствуемся? Самым ли эффективным способом учимся быть разумными? Достаточно ли смело изучаем причины войн?

Отличительной чертой так называемой стратегии ядерного сдерживания является то, что она ориентирована на поведение наших нечеловеческих предков. Современный политик Генри Киссинджер пишет: «Сдерживание опирается прежде всего на психологические критерии. Для целей сдерживания блеф, воспринимаемый всерьез, значительно полезнее, чем серьезная угроза, воспринимаемая как блеф». По-настоящему эффективный ядерный блеф, однако, требует изредка принимать иррациональные позы, дистанцироваться от ужасов ядерной войны. Тогда вероятный противник склоняется к тому, чтобы пойти на уступки в спорных вопросах, но не развязывать глобальной конфронтации, которую аура иррациональности делает более правдоподобной. Главная опасность усвоения поз правдоподобной иррациональности состоит в том, что преуспеть в притворстве может лишь тот, кто очень старается. Постепенно к притворству привыкают. И тогда оно перестает быть притворством.

Глобальное равновесие страха, начало которому положили Соединенные Штаты и Советский Союз, держит в заложниках всех жителей Земли. Каждая из сторон определяет для другой допустимые рамки поведения. Потенциального противника убеждают, что если эти рамки будут нарушены, то последует ядерная война. Однако пределы допустимого время от времени меняются. Каждая из сторон должна быть совершенно уверена в том, что противник понимает новые границы. Каждая стремится увеличить свои преимущества, но не настолько, чтобы серьезно потревожить другую сторону. Противники непрерывно исследуют границы терпимости друг друга. Стратегические бомбардировщики, курсирующие над арктическими просторами, кубинский ракетный кризис, испытания антиспутникового оружия, вьетнамская и афганская войны — это лишь некоторые пункты длинного и печального списка. Глобальное равновесие страха — это очень хрупкое равновесие. Оно сохраняется, пока что-то не пойдет неправильно, пока кто-то не допустит ошибку, пока ярость рептилии не выйдет из-под контроля. Вернемся теперь к Ричардсону. Сплошная линия на его диаграмме — это время ожидания войны с магнитудой М, то есть среднее время между двумя войнами, в которых убивают 10M людей (здесь М соответствует числу нулей, следующих за единицей). Вертикальная линия в правой части диаграммы характеризует численность населения Земли в современный период. Она достигла одного миллиарда (М = 9) около 1835 года, а сейчас составляет примерно 4,5 миллиарда (М = 9,7). Пересечение кривой Ричардсона и вертикальной линии указывает ожидаемое время конца света: столько лет осталось до того дня, когда население Земли будет уничтожено в какой-то великой войне. Если простейшим способом экстраполировать рост населения в будущем, то две кривые не пересекутся вплоть до XXX столетия, так что мы получаем отсрочку Судного дня.

Однако магнитуда Второй мировой войны составила 7,7 — она стоила жизни примерно 50 миллионам солдат и мирных жителей. С тех пор технология смерти угрожающе развилась. Почти нет признаков исчезновения мотивов и угасания склонности к войне, а оружие, как обычное, так и ядерное, становится все более разрушительным. И поэтому верхняя часть кривой Ричардсона сдвигается вниз на неопределенную величину. Если она окажется в пределах отмеченной на рисунке серой зоны, до конца света, возможно, остается всего несколько десятков лет. Для прояснения этого вопроса необходимо детальное сравнение военных инцидентов до и после 1945 года. И эта тема не может нас не беспокоить.

На самом деле все это лишь иной способ сказать то, что мы знаем уже несколько десятилетий: разработка ядерного оружия и систем его доставки рано или поздно приведет к глобальной катастрофе. Многие из создателей ядерного оружия, американцы и выходцы из Европы, глубоко сожалели о том, какого демона они выпустили на свободу. Они выступали за глобальное запрещение ядерного оружия. Но их призывы остались без внимания; как в СССР, так и в США господствовала идея достижения национального стратегического превосходства, и началась гонка ядерных вооружений.

В тот же период бурно росла международная торговля разрушительным неядерным оружием, которое скромно называют «обычным». За последнюю четверть века с учетом поправки на инфляцию доллара годовой объем международного рынка оружия вырос с 300 миллионов долларов до более чем 20 миллиардов. В период с 1950 по 1968 год, для которого есть надежная статистика, в мире ежегодно происходило несколько аварий, связанных с ядерным оружием, хотя число непреднамеренных ядерных взрывов не превышало одного-двух. Советский Союз, Соединенные Штаты и другие страны располагают огромными военно-промышленными комплексами. В США в состав ВПК входят крупные корпорации, в том числе известные как производители бытовой техники. Согласно одной из оценок, при выполнении военных заказов прибыль корпораций на 30–50 процентов выше, чем при работе по той же технологии в условиях конкуренции на гражданском рынке. Завышение цены, допускаемое при создании систем вооружения, достигает величин, совершенно неприемлемых в гражданской сфере. В Советском Союзе ресурсы, качество и внимание, уделяемые сфере военного производства, находятся в разительном контрасте с тем немногим, что перепадает потребительскому рынку. По некоторым подсчетам почти половина ученых и специалистов в области высоких технологий на Земле полностью или частично заняты в военной сфере. Те, кто вовлечен в разработку и производство оружия массового уничтожения, получают высокий заработок, привилегии власти, а там, где это возможно, удостаиваются наивысших почестей, принятых в обществе. Секретность в разработке оружия, принимающая особенно нелепые формы в Советском Союзе, приводит к тому, что лица, занятые в этой сфере, почти никогда не несут ответственности за свою деятельность. Они анонимны и охраняются. Военная секретность превращает ВПК в сектор, наименее доступный гражданскому общественному контролю. Если мы не знаем, что они делают, то нам очень трудно их остановить. И вот мир обнаруживает, что умасливаемые столь щедро враждебные военные машины, заключив друг друга в смертельные объятия, влекут человеческую цивилизацию к окончательной гибели.

Любая сильная власть имеет широко распропагандированное оправдание разработке и накоплению оружия массового уничтожения, которое часто включает достойное рептилий напоминание о злокозненном характере и культурных изъянах потенциального противника (противостоящих нам крепких парней), о его — но никогда нашем — намерении покорить весь мир. У каждой страны есть, похоже, свой набор запретных возможностей, о которых ее гражданам и сторонникам любой ценой нельзя позволять думать всерьез. В Советском Союзе это капитализм, Бог и ограничение государственного суверенитета; в Соединенных Штатах — социализм, атеизм и ограничение государственного суверенитета. И так во всем мире.

Как бы мы объяснили глобальную гонку вооружений беспристрастному внеземному наблюдателю? Как оправдали бы самые последние дестабилизирующие разработки: спутники-убийцы, пучковое оружие, лазеры, нейтронные бомбы, крылатые ракеты — и предлагаемое превращение территорий, сравнимых со среднего размера страной, в полигоны, где настоящие межконтинентальные баллистические ракеты прячутся среди сотен макетов? Посмели бы мы утверждать, что десять тысяч наведенных на цели боеголовок повышают наши шансы на выживание? Какой отчет дали бы мы куратору планеты Земля? Мы знаем доводы ядерных сверхдержав. Нам известно, кто говорит от имени наций. Но кто говорит от имени человеческого вида? Кто говорит от имени Земли?

Около двух третей массы человеческого головного мозга приходится на его кору, которая отвечает за интуицию и разум. Человек развивался как общественное существо. Мы получаем удовольствие от общения, заботимся друг о друге. Мы сотрудничаем. Нам свойствен альтруизм. Мы блестяще справились с расшифровкой некоторых природных закономерностей. Мы стремимся работать сообща и знаем, как организовать совместную работу. Если мы готовы осмыслить перспективу ядерной войны и тотального разрушения нашего развивающегося глобального общества, разве мы не должны также задуматься над кардинальной реструктуризацией наших обществ? С внеземной точки зрения нашей глобальной цивилизации грозит полный провал в решении самой главной из всех стоящих перед ней задач — сохранении жизни и благосостояния жителей планеты. Но не должны ли мы в таком случае в каждой стране быть готовы к серьезным изменениям традиционного образа действий, к фундаментальной реорганизации экономики, политики, социальных и религиозных институтов?

Столкнувшись со столь тревожной проблемой, мы всегда пытаемся преуменьшить ее серьезность, называя паникерами тех, кто заводит речь о конце света, утверждая, что кардинальные изменения наших институтов непрактичны или противоречат «человеческой природе», как будто ядерная война практична или будто бы существует только одна-единственная человеческая природа. Полномасштабной ядерной войны никогда еще не было. Каким-то образом из этого делают вывод, что ее никогда не будет. Но она может случиться только один раз. И тогда уже будет слишком поздно пересматривать статистику.

Соединенные Штаты — одно из немногих государств, которое на самом деле поддерживает усилия, направленные на свертывание гонки вооружений. Однако сопоставление бюджетов Министерства обороны (153 миллиарда долларов в 1980 году) и Агентства по контролю над вооружениями (0,018 миллиарда долларов) демонстрирует то значение, которое мы придаем этим двум направлениям деятельности. Почему бы разумному обществу не тратить больше средств на изучение и предотвращение возможной новой войны, а не на подготовку к ней? Разобраться в причинах войн вполне возможно. Но наше современное понимание этого вопроса крайне ограниченное — вероятно, потому, что со времен аккадского царя Саргона средства, выделяемые на разоружение, всегда были менее чем недостаточными. Микробиологи и физиологи изучают болезни главным образом для того, чтобы лечить людей. Они редко занимаются выведением болезнетворных микроорганизмов. Давайте изучать войну так, как если бы она была, по меткому выражению Эйнштейна, детской болезнью. Мы достигли точки, когда распространение ядерных вооружений и сопротивление ядерному разоружению угрожают каждому жителю планеты. Нет больше особых случаев и частных интересов. Наше выживание зависит от того, сможем ли мы в массовом порядке направить свои знания и ресурсы на изменение собственной судьбы, чтобы кривая Ричардсона не повернула направо. Будучи ядерными заложниками, мы, все люди на Земле, должны разобраться в особенностях течения обычной и ядерной войны. Затем мы обязаны просветить наши правительства. Нам следует изучать науку и технологии, которые только и могут обеспечить наше выживание. Надо найти в себе смелость бросить вызов привычным социальным, политическим, экономическим и религиозным представлениям. Необходимо приложить все силы к осознанию того, что все жители Земли — такие же люди, как и мы. Конечно, все это трудно осуществить. Но, как говаривал Эйнштейн, когда отвергались его «непрактичные» или «несовместимые с человеческой природой» предложения: а какая у нас альтернатива?

Млекопитающим свойственно прижимать к себе и ласкать своих малышей, ухаживать за ними, любить и баловать их — поведение, совершенно нехарактерное для рептилий. Если действительно в наших черепах живут в тревожном перемирии R-комплекс и лимбическая система, продолжая напоминать о своих древних корнях, следует ожидать, что родительская ласка и терпимость поощрят нашу млекопитающую природу, а отсутствие физической привязанности выработает рептильное поведение. Сказанное подтверждается некоторыми фактами. Лабораторные эксперименты Гарри и Маргарет Харлоу показали, что у обезьян, выросших в клетках и физически изолированных от сородичей — даже при том, что животные могли видеть, слышать и обонять себе подобных, — развивалась угрюмость, замкнутость, самоубийственное поведение и другие ненормальные черты характера. То же самое наблюдается у человеческих детей, которые растут, не зная физических привязанностей, обычно в детских учреждениях, где они, очевидно, испытывают сильные страдания. Нейрофизиолог Джеймс У. Прескотт провел потрясающий кросс-культурный статистический анализ 400 до-индустриальных обществ и обнаружил, что там, где детям сполна достается физической ласки, люди склонны отвергать насилие. Даже общества, где не принято ласкать детей, порождают несклонных к насилию взрослых, если в них не подавляется подростковая сексуальность. Прескотт считает, что культуры, тяготеющие к насилию, состоят из индивидуумов, лишенных телесных удовольствий на протяжении двух критических периодов жизни — в детстве или в отрочестве. Там, где поощряются физические ласки, нет склонности к воровству, организованной религии и показной роскоши; там же, где к детям применяются физические наказания, в обычае рабовладение, частые убийства, пытки, нанесение увечий врагам, женщина признается низшим существом и бытует вера в одно или нескольких сверхъестественных существ, вмешивающихся в повседневную жизнь.

Мы недостаточно хорошо понимаем человеческое поведение, чтобы определенно говорить о механизмах, лежащих в основе этих отношений, однако мы можем о них догадываться. Прескотт пишет: «Вероятность того, что общество, которое поощряет детские ласки и терпимо относится к добрачным половым отношениям, будет склонно к физическому насилию, составляет два процента. Шансы на то, что эта связь является случайной, составляют 1 к 125 000. Я не знаю других параметров, которые обладали бы столь высокой предсказательной силой». Дети очень нуждаются в физических ласках, подростками властно движет сексуальность. Если в юности они получают желаемое, то общество приобретает взрослых, не склонных поддерживать агрессию, территориальность, ритуалы и социальную иерархию (хотя по мере роста дети могут получить немалый опыт подобного рептильного поведения). Если Прескотт прав, в эпоху ядерного оружия и эффективных контрацептивов жестокое обращение с детьми и подавление сексуальности является преступлением против человечности. А пока что каждый из нас способен внести неоспоримый личный вклад в будущее мира, нежно обнимая своих детей.

Если склонность к рабовладению и расизму, женоненавистничеству и насилию связаны между собой — в характере отдельного человека и в человеческой истории, как об этом говорят кросс-культурные исследования, — тогда у нас есть основания для оптимизма. Повсюду в нашем обществе заметны относительно недавние фундаментальные изменения. За последние два века унизительное рабство, сохранявшееся на протяжении тысячелетий, полностью уничтожено всколыхнувшей всю планету революцией. Женщины, которые тысячи лет пребывали в зависимом положении и традиционно не допускались до реальной политической и экономической власти, постепенно даже в самых отсталых обществах становятся равными партнерами мужчин. Впервые в современной истории крупная военная агрессия была прекращена отчасти благодаря внезапному резкому изменению настроений граждан страны-агрессора[231]. Старые призывы к национальной и патриотической гордости стали терять свою привлекательность. Возможно, благодаря общему подъему уровня жизни во всем мире стали лучше обращаться с детьми. Начавшись всего несколько десятилетий назад, эти стремительные глобальные изменения идут именно в том направлении, которое необходимо для выживания человечества. Развивается новый уровень понимания, на котором осознается, что все мы представляем собой один вид.

«Суеверия — трусость перед лицом Божественного», — писал Теофраст, живший в период основания Александрийской библиотеки. Мы населяем мир, атомы которого образовались в звездных недрах, мир, где каждую секунду рождаются тысячи звезд, где в воздухе и водах молодых планет солнечный свет и разряды молний зажигают искру жизни, где сырье для биологической эволюции иногда создается взрывом звезды на другом краю Млечного Пути, где образовались сотни миллиардов таких красивых галактик, — это Космос квазаров и кварков, снежинок и светлячков, где могут быть черные дыры, другие вселенные и внеземные цивилизации, чьи радиосообщения в этот самый момент поступают на Землю. Как бледно в сравнении с этим выглядят притязания суеверий и псевдонауки; как важно для нас заниматься научными исследованиями — этим принципиально человеческим делом.

В каждом аспекте Природы раскрывается глубокая загадка, затрагивающая наши чувства и внушающая благоговение. Прав был Теофраст. Те, кто боится Вселенной такой, какова она есть, те, кто претендует на владение несуществующим знанием и мнит человека центром Космоса, предпочтут мимолетный комфорт суеверий. Они избегают мира, а не противостоят ему. Но те, у кого хватает смелости исследовать материю и структуры Космоса, даже там, где он существенно отличается от их желаний и предубеждений, проникнут в его глубочайшие загадки.

Ни один другой вид на Земле не занимается наукой. Таким образом, это чисто человеческое изобретение, возникшее в коре головного мозга благодаря естественному отбору по одной простой причине: оно работает. Оно не всегда безупречно. Его можно использовать не по назначению. Это всего лишь инструмент. Но это, безусловно, лучший инструмент, которым мы владеем, — самокорректирующийся, непрерывно находящийся в движении, универсальный. Он подчиняется двум правилам. Первое: не существует священных истин; все предположения должны поверяться критикой; ссылки на авторитеты не имеют силы. Второе: несовместимое с фактами надлежит отбросить или пересмотреть. Мы должны понять Космос таким, каков он есть, а не каким нам хотелось бы его видеть. Очевидное иногда ложно; неожиданное порой истинно. В достаточно обширной среде у людей всегда находятся общие цели. А изучение Космоса дает нам самую широкую из возможных сред. Современная глобальная культура в своем роде бесцеремонный новичок. Она вышла на планетарную сцену после четырех с половиной миллиардов лет иных процессов и, осмотревшись вокруг за несколько тысячелетий, заявляет претензии на владение вечными истинами. Однако в мире, который изменяется так быстро, как наш, это прямой путь к катастрофе. Ни одна нация, ни одна религия, ни одна экономическая система, ни один мудрец не владеет всеми знаниями, необходимыми для нашего выживания. Должно существовать множество социальных систем, причем работающих лучше, чем любая из нынешних. И в рамках научной традиции наша задача состоит в том, чтобы их найти.

Лишь однажды наша история обещала явить блестящую научную цивилизацию. Цитаделью ионийского пробуждения была Александрийская библиотека, где 2000 лет назад лучшие умы античности заложили фундамент систематического изучения математики, физики, биологии, астрономии, литературы, географии и медицины. Мы до сих пор продолжаем строить на этом фундаменте. Библиотеку создали и содержали Птолемеи, греческие цари, унаследовавшие египетскую часть империи Александра Македонского. Начиная с момента своего основания в III веке до нашей эры и заканчивая разрушением семь столетий спустя она была мозгом и сердцем древнего мира.

Александрия являлась всепланетной столицей книгоиздания. Конечно, в то время не было печатных станков. Книги стоили дорого, каждую копию переписывали от руки. Библиотека была хранилищем самых точных в мире списков. Искусство критического редактирования было изобретено здесь. Текст Ветхого Завета дошел до нас главным образом в греческих переводах, выполненных в Александрийской библиотеке. Значительную часть своего огромного богатства Птолемеи тратили на приобретение всех греческих книг, а также сочинений из Африки, Персии, Индии, Израиля и других районов мира. Птолемей III Эвергет захотел позаимствовать в Афинах оригиналы, то есть официальные государственные копии, великих древних трагедий Софокла, Эсхила и Еврипида. Для афинян это было своего рода культурное наследие — примерно такое же, как оригинальные рукописные копии и первые издания Шекспира — для Англии. Они опасались даже на короткое время выпускать из рук драгоценные манускрипты. Только после того как Птолемей гарантировал их возврат, внеся неслыханный денежный залог, они согласились одолжить рукописи. Однако Птолемей ценил эти свитки гораздо выше золота и серебра. Он с радостью пожертвовал залогом и поместил оригиналы в Библиотеку. Оскорбленные афиняне вынуждены были довольствоваться копиями, которые Птолемей с извинениями презентовал им. Очень редко государство столь ревностно поддерживает погоню за знаниями.

Птолемеи не только собирали уже добытое знание, они поощряли и финансировали научные изыскания и тем самым создавали новое знание. Результаты были поразительными. Эратосфен точно вычислил размер Земли, составил ее карту и доказывал, что в Индию можно попасть, если плыть на запад от Испании. Гиппарх предугадал, что звезды рождаются, веками медленно перемещаются и в конце концов погибают; он первым составил каталог положений звезд и звездных величин, с тем чтобы обнаружить такие изменения. Евклид написал учебник геометрии, по которому люди учились двадцать три столетия, книгу, которая способствовала пробуждению интереса к науке у Кеплера, Ньютона и Эйнштейна. Были и многие другие, о ком мы уже упоминали.

Александрия являла собой величайший из городов, когда-либо виденных западным миром. Люди всех наций приезжали сюда жить, торговать, учиться. Всякий день в ее гаванях толпились купцы, ученые, путешественники. Это был город, где греки, египтяне, арабы, ассирийцы, евреи, персы, нубийцы, финикийцы, италики, галлы, иберы обменивались товарами и идеями. Пожалуй, именно здесь слово космополит[232] обретало истинный смысл: гражданин, но не страны, а всего Космоса. Быть гражданином Космоса…

Здесь, несомненно, таились семена современного мира. Что помешало им пустить корни и пышно расцвести? Почему вместо этого Запад на тысячу лет впал во тьму и оцепенение, пока Колумб, Коперник и их современники вновь не открыли сделанное в Александрии? Я не могу дать простого ответа. Но знаю следующее: нет свидетельств того, чтобы за всю историю Библиотеки какой-нибудь из ее блестящих ученых всерьез исследовал политические, экономические и религиозные установления своего общества. Постоянство звезд было поставлено под вопрос, справедливость рабства — нет. Наука и учение в целом оставались достоянием привилегированного меньшинства. Обширное население города не имело даже смутного представления о великих открытиях, совершаемых в Библиотеке. Открытия не объяснялись и не популяризировались. Исследования приносили людям мало пользы. Изобретения в области механики и паровой техники применялись в основном для совершенствования оружия, поддержания суеверий и увеселения царей. Ученые никогда не задумывались о том, что машины способны освободить людей от рабского труда[233]. Великие интеллектуальные достижения древности имели немного прямых практических приложений. Наука никогда не захватывала воображение большого числа людей. Косность, пессимизм и самая унизительная капитуляция перед мистицизмом не встречали никакого противодействия. Когда в конце концов толпа пришла, чтобы сжечь библиотеку, некому было остановить ее.

Последним ученым, работавшим в Библиотеке, была Гипатия. Математик, астроном, физик, глава неоплатонической школы в философии — круг ее работ невероятно широк для одного человека в любом столетии. Она родилась в Александрии в 370 году. В это время, когда у женщин почти не было права выбора и с ними часто обращались как с собственностью, Гипатия свободно и вызывающе вторгалась в традиционно мужские области. По всем дошедшим до нас сообщениям она была очень красива. У нее была масса поклонников, но она отвергала все предложения о замужестве. Во времена Гипатии Александрия, подпавшая тогда под власть Рима, жила в смертельном напряжении. Рабство истощило жизненные соки классической цивилизации. Растущая христианская церковь крепила свое могущество и пыталась истребить языческую культуру, ее влияние. Гипатия находилась в самом эпицентре столкновения этих могучих социальных сил. Архиепископ Александрии Кирилл презирал ее за тесную дружбу с римским наместником и за то, что она являла собой символ знания и науки, которые церковь в ранний период в основном отождествляла с язычеством. Постоянно преследуемая опасностью, она продолжала учить и распространять знания, пока в 415 году на пути в Библиотеку ее не растерзала фанатичная толпа прихожан Кирилла. Они стащили Гипатию с колесницы, сорвали одежду и, вооружившись морскими раковинами, содрали с нее кожу и мясо до самых костей. Останки Гипатии были сожжены, работы уничтожены, а имя забыто. Кирилла причислили к лику святых.

Слава Александрийской библиотеки стала забываться. Последние ее остатки были уничтожены вскоре после смерти Гипатии. Целая цивилизация словно бы подвергла саму себя операции на мозге, и большая часть ее памяти, открытий, идей и страстей оказалась безвозвратно утраченной. Понесенные потери неисчислимы. В некоторых случаях нам известны лишь дразнящие заголовки уничтоженных книг. Но чаще мы не знаем ни названий, ни авторов. Нам известно, что из 123 пьес Софокла, имевшихся в Библиотеке, сохранились только семь. «Эдип-царь» — одна из этих семи. Сходные цифры относятся и к работам Эсхила и Еврипида. Чтобы понять, как это мало, представьте себе, что из всех работ Шекспира уцелели только «Кориолан» и «Зимняя сказка», но мы слышали, будто он написал и ряд других пьес, незнакомых нам, но, очевидно, высоко ценившихся в его время: «Гамлет», «Макбет», «Юлий Цезарь», «Король Лир», «Ромео и Джульетта».

От знаменитой Библиотеки не осталось ни единого свитка. В современной Александрии лишь немногие люди по достоинству оценивают значение Александрийской библиотеки или предшествовавшей ей на протяжении нескольких тысячелетий великой египетской цивилизации, и еще меньше тех, кто располагает глубокими знаниями в этой сфере. Приоритет отдается иным культурным императивам и относительно недавним событиям. Это относится и ко всему остальному миру. Наша связь с прошлым чрезвычайно слаба. А ведь помимо россыпи камней на развалинах Серапеума сохранились памятники множества цивилизаций: загадочные сфинксы египетских фараонов; величественная колонна, воздвигнутая в честь римского императора Диоклетиана провинциальными низкопоклонниками за то, что совсем не заморил голодом жителей Александрии[234]; христианская церковь; множество минаретов и характерное клеймо современной индустриальной цивилизации — многоквартирные дома, автомобили, трамваи, городские трущобы, радиорелейная вышка. Миллионы нитей тянутся из нашего прошлого, чтобы сплестись в канаты и кабели современности.

Наши успехи покоятся на достижениях 40 000 поколений наших предков, в большинстве своем, за вычетом малой доли, безымянных и забытых. То здесь, то там мы наталкиваемся на следы крупных цивилизаций, таких, например, как культура Эблы[235], которая процветала всего несколько тысячелетий назад и о которой нам ничего не известно. Как же плохо знаем мы собственную историю! Надписи, папирусы, книги связывают человеческий вид во времени и позволяют нам услышать немногие голоса и слабые призывы наших братьев и сестер, наших пращуров. И какова же радость узнавания, когда мы убеждаемся, насколько они на нас похожи!

В этой книге мы говорили о некоторых из наших предков, чьи имена не забыты, — об Эратосфене, Демокрите, Аристархе, Гипатии, Леонардо, Кеплере, Ньютоне, Гюйгенсе, Шампольоне, Хьюмасоне, Годдарде, Эйнштейне. Все они принадлежат западной культуре, поскольку развитие научной цивилизации на нашей планете происходило в основном на Западе. Но каждая культура: Китай, Индия, Западная Африка, Центральная Америка — внесла крупный вклад в наше глобальное общество, в каждой из них были свои оригинальные мыслители. Благодаря успехам телекоммуникационных технологий наша планета находится на финальной стадии объединения, с головокружительной скоростью двигаясь к единому глобальному обществу. Если мы сумеем завершить объединение Земли, не стирая культурных различий и не уничтожив самих себя, это будет великим достижением.

Возле того места, где раньше располагалась Александрийская библиотека, сегодня возлежит безголовый сфинкс, изваянный во времена фараона Хоремхеба[236] из восемнадцатой династии, за тысячу лет до Александра. Невдалеке от этого львиного тела легко заметить современную вышку радиорелейной связи. Между ними протянулась неразрывная нить истории человеческого вида. От сфинкса до вышки всего мгновение по космической шкале времени, краткий миг в сравнении с теми пятнадцатью или около того миллиардами лет, что минули с момента Большого Взрыва. Почти все свидетельства движения Вселенной от незапамятного прошлого к настоящему развеяны ветрами времени. Доказательства космической эволюции уничтожались еще тщательнее, чем папирусные свитки Александрийской библиотеки. И все же благодаря уму и дерзости мы смогли выхватить взглядом несколько картин того извилистого пути, по которому шли наши предки и которым следуем мы.

На протяжении безвестных веков после бурного выплеска материи и энергии в Большом Взрыве Космос оставался бесформенным. Не было ни галактик, ни планет, ни жизни. Повсюду царила глубокая, непроницаемая тьма, и атомы водорода носились в пустоте. Здесь и там слегка уплотнившиеся скопления газа незаметно росли, шары вещества конденсировались, образуя водородные капли, более массивные, чем звезды. Внутри этих газовых шаров впервые зажигался скрытый в материи ядерный огонь. Родилось первое поколение звезд, наполнивших Космос светом. В то время не существовало еще ни планет, купающихся в их лучах, ни живых существ, способных любоваться свечением небес. Глубоко в звездных тиглях алхимия ядерных реакций порождала тяжелые элементы — пепел водородного огня, атомные кирпичики будущих планет и живых организмов. Массивные звезды вскоре исчерпали запасы своего ядерного топлива. Сотрясаемые колоссальными взрывами, они вернули большую часть своего вещества назад в разреженную газовую среду, из которой когда-то сконденсировались. Здесь в темных плодородных межзвездных облаках формировались новые капли, содержащие множество элементов, рождались новые поколения звезд. Рядом с ними росли капли меньшего размера, тела слишком маленькие, чтобы в них зажегся ядерный огонь, мельчайшие капельки межзвездной дымки — будущие планеты. Среди них был и скромный мир из камня и железа — молодая Земля.

Отвердевая и нагреваясь, Земля выделяла из недр метан, аммиак, воду и водород, которые формировали первичную атмосферу и первый океан. Свет Солнца согревал первозданную Землю, порождал штормы, вызывал гром и молнии. Вулканы переполнялись лавой. Эти процессы разрушали молекулы первичной атмосферы; их фрагменты вновь соединялись, образуя все более и более сложные формы, растворявшиеся в древних океанах. По прошествии некоторого времени моря достигли консистенции разбавленного теплого бульона. В нем уже присутствовали необходимые молекулы, а на поверхности глиняных частиц начались сложные химические реакции. И вот однажды совершенно случайно появилась молекула, которая могла создать из других молекул бульона свою собственную грубую копию. Шло время, генерировались более сложные молекулы, которые копировали себя с большей точностью. Решето естественного отбора отсеивало комбинации, которые наилучшим образом подходили для дальнейшего воспроизведения. Те, что лучше копировались, порождали больше копий. По мере того как растворенные в океане вещества расходовались и превращались в сложные конденсации самореплицирующихся органических молекул, первичный бульон становился жиже. Постепенно, совершенно незаметно зародилась жизнь.

Появились одноклеточные растения, и жизнь начала вырабатывать свою собственную пищу. Фотосинтез изменил состав атмосферы. Возникло половое размножение. Однажды свободно живущие формы объединились в сложную клетку со специализированными функциями. С возникновением химических рецепторов Космос обрел вкус и обоняние. Одноклеточные организмы развились в многоклеточные колонии, разные части которых постепенно превращались в специализированные органы. Появились глаза и уши, наделив Космос зрением и слухом. Растения и животные обнаружили, что суша тоже пригодна для жизни. Организмы научились жужжать, ползать, бегать, неуклюже переваливаться, плавно скользить, колыхаться, дрожать, карабкаться и парить. Громовая поступь колоссальных тварей сотрясала душные от испарений джунгли. Вывелись на свет небольшие создания, рождающиеся в виде детенышей, свободных от твердой яйцевой оболочки, в их жилах текла кровь, похожая по составу на древний океан. Они выжили благодаря своему проворству и хитрости. А затем, всего лишь мгновение назад, некие древесные животные спустились из крон на землю. Они перешли к прямохождению, обзавелись орудиями труда, одомашнили других животных, окультурили растения, приручили огонь, изобрели язык. Пепел звездной алхимии теперь обрел сознание. Развитие набирало темп. Они создали письмо, города, искусство и науку и стали посылать космические корабли к другим планетам и звездам. Вот лишь малая часть того, что создали атомы водорода за пятнадцать миллиардов лет космической эволюции.

Это звучит как эпический миф, и так оно и должно быть. Но в то же время перед вами просто описание космической эволюции, какой она видится современной науке. Нам было трудно появиться, а теперь мы представляем опасность сами для себя. Но любая картина космической эволюции отчетливо показывает, что все живые существа на Земле, новейшие продукты галактической водородной индустрии, требуют бережного отношения. Где-то еще могли происходить другие, не менее удивительные превращения материи, и потому мы с такой надеждой вслушиваемся в гул небес.

Мы отчего-то привыкли считать странными и чуждыми личность или общество, хоть чем-то непохожие на нас; каковы бы ни были мы сами, им отказано в доверии и приязни. Вспомните о негативных коннотациях слов «чужой» или «инородец». А ведь памятники и культуры каждой из наших цивилизаций просто демонстрируют нам иные способы человеческого бытия. Инопланетянин, увидев различия между людьми и их сообществами, счел бы их совершенно несущественными по сравнению с очевидным сходством. Космос может быть плотно населен разумными существами. Но преподанный Дарвином урок очевиден: в других местах не будет человека. Только здесь. Только на этой маленькой планете. Мы столь же редки, как вид, находящийся под угрозой исчезновения. Каждый из нас драгоценен в масштабах Космоса. Если человек не согласен с вами, пусть он живет. Среди ста миллиардов галактик вы не найдете другого такого.

Человеческую историю правомерно рассматривать как постепенное растущее осознание того, что мы являемся членами все более крупных сообществ. Первоначально наша преданность распространялась на нас самих и ближайших родственников, затем — на группу странствующих охотников-собирателей, потом — на племя, небольшое поселение, город, государство, нацию. Мы расширяли круг тех, кого любим. Сегодня мы создали то, что скромно именуют сверхдержавами, где человеческие общности самого разного этнического и культурного происхождения работают в некотором смысле плечом к плечу. Это весьма гуманизирующий и значимый в воспитательном смысле опыт. Если нам суждено выжить, масштаб нашей преданности может расшириться, вобрав все человечество, всю планету Земля. Многим национальным лидерам эта идея придется не по вкусу. Они боятся потерять власть. Мы услышим много слов об измене и вероломстве. Богатым государствам придется поделиться своим достоянием с бедными. Но выбор, стоящий перед нами, как однажды сказал, хотя и в другом контексте, Г. Уэллс, предельно отчетлив: Вселенная или ничто.

Несколько миллионов лет назад не было людей. Кто будет здесь несколько миллионов лет спустя? За все 4,6 миллиарда лет истории нашей планеты ее не покидал ни один крупный объект. Но сегодня крошечные беспилотные исследовательские станции, сверкающие и элегантные, движутся от Земли через Солнечную систему. Мы провели предварительную разведку в двадцати мирах[237], в числе которых все планеты, видимые невооруженным глазом, все те блуждающие небесные огни, что вдохновляли наших предков на поиски истины.

Если мы выживем, наше время прославится в веках по двум причинам: потому, что в опасную пору технологической юности мы смогли избежать самоуничтожения, и потому, что в эту эпоху мы начали путешествовать к звездам.

Стоящий перед нами выбор заключает в себе жестокую иронию. Те же самые ракеты, что служат для запуска зондов к другим планетам, готовы доставить ядерные боеголовки в другие страны. Радиоактивные источники энергии на станциях «Викинг» и «Вояджер» построены на основе технологии, по которой создается ядерное оружие. Радиорадарная техника, применяемая для слежения за баллистическими ракетами, для их наведения и защиты от их атаки, также управляет космическими кораблями на других планетах и ловит сигналы цивилизаций у ближайших звезд. Если мы используем эти технологии для самоуничтожения, то наверняка уже не отправимся больше к планетам и звездам. Но и обратное тоже верно: если мы продолжим движение к планетам и звездам, наш шовинизм будет еще более поколеблен. Мы увидим космическую перспективу. Мы поймем, что наши исследования могут вестись только от имени всех людей планеты Земля. Мы вложим свою энергию в предприятие, затеянное не ради смерти, но ради жизни — во имя углубления нашего знания Земли и ее обитателей и поисков внеземной жизни. Космические миссии — беспилотные и пилотируемые — требуют во многом тех же самых технологических и организационных навыков, того же мужества и отваги, что и военное дело. Если реальное разоружение начнется прежде, чем грянет ядерная война, военно-промышленные учреждения крупнейших стран смогут включиться в это долгосрочное и безупречное по своим целям начинание. Средства, вложенные в подготовку к войне, сравнительно легко могут быть реинвестированы в исследование Космоса.

Ограниченная (хотя и амбициозная) программа исследования планет беспилотными аппаратами обойдется недорого. Расходы Соединенных Штатов на космические исследования огромны. Сравнительные затраты в Советском Союзе в несколько раз больше. Вместе эти бюджеты соответствуют примерно стоимости двух или трех атомных подводных лодок в десять лет или годовому перерасходу средств при создании лишь одной из многих систем вооружения. В последнем квартале 1979 года стоимость американской программы по созданию истребителя-штурмовика F/A-18 была увеличена на 5,1 миллиарда долларов, а истребителя F-16 — на 3,4 миллиарда. На все беспилотные программы исследования планет с самого начала освоения космоса Соединенными Штатами и Советским Союзом вместе было потрачено значительно меньше средств, чем, к примеру, в период с 1970 по 1975 год на позорные бомбардировки Камбоджи — акт национальной политики, который обошелся США в 7 миллиардов долларов. Общая стоимость такой программы, как полет «Викингов» на Марс или «Вояджеров» во внешние районы Солнечной системы, меньше затрат на советское вторжение в Афганистан. Благодаря росту занятости в технических отраслях и стимуляции высоких технологий деньги, израсходованные на космические исследования, положительно воздействуют на экономику. Имеются данные о том, что каждый доллар, потраченный на изучение планет, возвращает в национальную экономику семь долларов. Есть множество важных и вполне осуществимых задач, к решению которых не приступали в связи с недостатком средств. Среди них самоходные роверы, странствующие по поверхности Марса, встречи с кометами, зонды для входа в атмосферу Титана и полномасштабный поиск радиосигналов от других космических цивилизаций[238].

Стоимость крупных космических начинаний, таких как создание постоянной базы на Луне или исследование Марса с участием человека, настолько велика, что их, я полагаю, не удастся осуществить в ближайшем будущем, если только мы не достигнем впечатляющего прогресса в ядерном разоружении и сокращении «обычных» вооружений. Но даже тогда у нас, вероятно, найдутся более насущные дела на Земле. Однако я не сомневаюсь в том, что, если нам удастся избежать самоуничтожения, мы рано или поздно возьмемся за эти миссии. Общество не может пребывать в статическом состоянии. Здесь правомерно говорить о своего рода психологических сложных процентах[239]: даже небольшой сдвиг в сторону экономии, уклонение от исследования Космоса через много поколений приведет к существенному спаду. И наоборот, самые скромные вложения в деятельность вне Земли, в то, что мы, перефразируя Колумба, могли бы назвать «звездным предприятием», приведет через много поколений к значительному распространению людей по другим мирам, радости соприкосновения с Космосом.

Около 3,6 миллиона лет назад там, где сейчас находится Северная Танзания, произошло извержение вулкана, и выброшенное облако пепла покрыло окружающую саванну. В 1979 году палеонтолог Мэри Лики обнаружила в этом пепле следы ног — следы, которые, как она считает, принадлежит древнему гоминиду, возможно, предку всех людей, живущих сегодня на Земле. А в 380 000 километров на плоской, сухой равнине, которую люди в порыве оптимизма назвали Морем Спокойствия, есть другой отпечаток, оставленный первым человеком, ступившим на поверхность другого мира. Мы далеко забрались за прошедшие 3,6 миллиона лет. И за 4,6 миллиарда. И за 15 миллиардов.

Мы воплощаем собой Космос, достигший самосознания. Мы начали пристально вглядываться в наше происхождение: звездное вещество, размышляющее о звездах; упорядоченные системы из десяти миллиардов миллиардов атомов, изучающие эволюцию атомов, прослеживающие долгий путь, который, по крайней мере здесь, привел к появлению сознания. Мы привязаны к нашему виду и к нашей планете. Мы отвечаем за Землю. Мы обязаны выжить не только ради самих себя, но также ради того древнего и огромного Космоса, который нас породил.

Найденное пифагорейцами доказательство иррациональности квадратного корня из двух опирается на аргумент, называемый rеductio ad absurdum — приведение к абсурду: мы принимаем за истину некоторое утверждение, выводим следствия из него, наталкиваемся на противоречие и тем самым устанавливаем ложность посылки. В качестве современного примера рассмотрим афоризм великого физика ХХ столетия Нильса Бора: «Противоположность любой глубокой идеи является другой глубокой идеей». Если это утверждение истинно, у него могут найтись довольно опасные следствия. Представьте, например, отрицание золотого правила[240], заповеди, запрещающей лгать, или заповеди «Не убий». Поэтому давайте разберемся, является ли сам афоризм Бора глубокой идеей. Если это так, то противоположный ему тезис: «Противоположность любой глубокой идеи не является другой глубокой идеей» — тоже должен быть истинным. Тем самым мы достигли reductio ad absurdum. Поскольку обратное утверждение ложно, данный афоризм не должен нас сковывать, ибо в соответствии с ним же самим он не является глубокой идеей[241].

Мы приведем современную версию доказательства иррациональности квадратного корня из двух, опирающуюся на reductio ad absurdum и простые алгебраические выкладки, а не чисто геометрическое доказательство, открытое пифагорейцами. Стиль доказательства и способ размышления не менее интересны, чем получаемый результат.

Рассмотрим квадрат со стороной, равной единице (одному сантиметру, одному дюйму, одному световому году — не суть важно).

Диагональ ВС делит квадрат на два прямоугольных треугольника. В таких прямоугольных треугольниках, согласно теореме Пифагора, 1² + 1² = х². Поскольку 1² +1² = 1 + 1 = 2, то х² = 2, и мы можем записать, что х = √2, то есть корню квадратному из двух. Предположим, что √2 является рациональным числом, то есть √2 = p/q, где p и q — целые числа. Они могут быть любыми, сколь угодно большими, но обязательно целыми числами. Мы, конечно, потребуем, чтобы у них не было общих делителей. Если мы, например, заявляем, что √2 = 14/10, то, безусловно, можем сократить эту дробь на множитель 2 и записать: p = 7, q = 5 вместо p = 14, q = 10. Будем далее считать, что у числителя и знаменателя сокращены все общие множители. Для выбора значений p и q y нас остается бесконечное число вариантов. Возведя в квадрат равенство √2 = p/q, получим: 2 = р²/q², или после домножения обеих частей на q²:

p² = 2q² (1)

Таким образом, р² представляет собой некоторое число, умноженное на 2. Однако квадрат любого нечетного числа является нечетным числом (1² = 1,3² = 9,5² = 25,7² = 49 и т. д.). Получается, что само число ρ должно быть четным, то есть можно записать ρ = 2s, где s — некоторое целое число. Подставив его в уравнение (1), находим:

p² = (2s)² = 4s² = 2q².

Деление обеих частей последнего равенства на 2 дает: g 2 = 2s 2. То есть q 2 тоже является целым числом, и, опираясь на тот же аргумент, что был использован для р, мы заключаем, что q тоже является четным. Но если числа p и q оба делятся на два, значит, они содержат несокращенный общий делитель, что противоречит нашему предположению. Reductio ad absurdum. Но в чем состояло предположение? Доказательство не может запретить нам сократить общие множители, разрешив использовать 14/10, но запретив 7/5. Поэтому ошибочным должно быть начальное предположение: p и q не могут быть целыми числами, a √2 является иррациональным числом. В действительности √2 = 1,4142135…

Насколько ошеломляющее и неожиданное заключение! Какое элегантное доказательство! Но пифагорейцы считали необходимым скрывать это великое открытие.

Правильный многоугольник — это двумерная фигура с определенным числом η одинаковых сторон. В случае η = 3 получается равносторонний треугольник, при η = 4 — квадрат, при η = 5 — правильный пятиугольник и т. д. Многогранник — это трехмерная фигура, все стороны которой являются многоугольниками. Например, куб имеет шесть квадратных граней. Правильным называют многогранник, все грани которого представляют собой одинаковые правильные многоугольники, причем в каждой вершине сходится одинаковое число граней. Для работ пифагорейцев и Кеплера фундаментальное значение имеет факт, что существует пять, и только пять, правильных тел. Простейшее доказательство этого факта можно получить из открытого значительно позже Декартом и Леонардом Эйлером соотношения, связывающего число граней F, число ребер Е и число вершин И в любом многограннике:

V — E + F = 2. (2)

Так, у куба 6 граней (F = 6) и 8 вершин (V = 8). Отсюда получаем: 8 — Ε + 6 = 2; 14 — Е = 2 и Ε = 12.

Уравнение (2) предсказывает, что у куба 12 ребер, и это соответствует действительности. Простое геометрическое доказательство уравнения (2) можно найти в книге Куранта и Роббинса «Что такое математика?»[243]. Пользуясь уравнением (2), легко доказать, что существует всего пять правильных тел.

Каждое ребро правильного многогранника является общей стороной двух прилегающих друг к другу граней. Возвращаясь к примеру с кубом: каждое ребро — это граница между двумя квадратами. Если мы подсчитаем все стороны всех граней многогранника ηF, то каждое ребро окажется сосчитанным дважды, то есть

ηF = 2E (3)

Обозначим r число ребер, которые сходятся в одной вершине. Для куба r = 3. Кроме того, каждое ребро соединяет две вершины. Если мы подсчитаем концы всех ребер /V, то вновь сосчитаем каждую вершину дважды, то есть

rV = 2E (4)

Подставляя выражения для V и F из уравнений (3) и (4) в уравнение (2), получаем:

Деление обеих частей уравнения на 2Е дает:  (5)

Мы знаем, что значение η не может быть меньше 3, поскольку треугольник является простейшим многоугольником. Нам также известно, что r не может быть меньше 3, поскольку в каждой вершине многогранника сходится не меньше трех граней. Если η и r одновременно будут больше 3, то с учетом того, что они являются целыми числами, левая часть уравнения (5) окажется меньше либо равна ¹/₂, и ни при каком значении Е оно не будет превращаться в равенство. Таким образом, осуществив reductio ad absurdum, мы доказали, что либо π =3 и r ≥ 3, либо r = 3 и π ≥ 3.

Если η = 3, уравнение (5) принимает вид

(1/3) + (1/r) = (1/2) + (1/Е) или  (6)

В данном случае r может принимать только значения 3, 4 и 5. (При η, равном и большем 6, уравнение не имеет решений.) Значения n = 3, r = 3 соответствуют многограннику, у которого в каждой вершине сходится по три треугольника. Согласно уравнению (6) он имеет 6 ребер; согласно уравнению (3) у него 4 грани; согласно уравнению (4) — 4 вершины. Очевидно, что это пирамида, или тетраэдр. При n = 3, r = 4 получаем восьмигранник, у которого в каждой вершине сходится по четыре треугольные грани, — октаэдр. Значения n = 3, r = 5 соответствуют икосаэдру — многограннику с двадцатью треугольными гранями, в каждой вершине которого сходится по пять треугольников.

Если r = 3, уравнение (5) приобретает вид и, повторив аналогичные рассуждения, мы получим, что η может принимать только значения 3, 4 и 5. При η = 3 вновь получается тетраэдр. Значению η = 4 соответствует многогранник, составленный из 6 квадратов, — куб, а при η = 5 результатом будет 12-гранник, состоящий из пятиугольников, — додекаэдр.

Другие сочетания целых чисел не подходят в качестве значений η и r, а значит, существует только 5 правильных многогранников[244]. Этот вывод, полученный в результате красивых абстрактных математических рассуждений, оказал, как вы уже знаете, весьма глубокое воздействие на практические дела людей.

Форзац: Небольшое скопление галактик, включающее в себя крупную спиральную и эллиптическую галактики. Художник А. Шеллер

Заняв наблюдательный пост в межгалактическом пространстве, мы увидели бы россыпь бесчисленных слабых волокон света, напоминающих морскую пену на волнах Космоса. Это галактики. Некоторые из них одинокие странники, но большинство обретается в составе общин — звездных скоплений и, сбившись в кучу, бесконечно дрейфует среди величественной темноты Космоса. Перед нами Космос в самом крупном из известных масштабов. <…> Любая галактика состоит из газа, пыли и звезд — миллиардов и миллиардов звезд. И каждая звезда может быть чьим-то солнцем. Внутри галактики есть звезды, и миры, и, возможно, жизнь, разумные существа, космические цивилизации. Но издали галактики напоминают мне коллекцию любовно подобранных вещиц — ракушек, а может быть, кораллов, творений, над которыми Природа трудилась в космическом океане целые эоны.

Оборот форзаца: Фотография кометы Веста, сделанная М. Гросманом в феврале 1976 г. в Западной Германии. Огромный хвост кометы направлен в сторону от Солнца, которое уже скрылось за горизонтом. Он образован частицами, которые выбрасываются ядром кометы и увлекаются потоком быстрых протонов и электронов солнечного ветра. Дальнейшие подступы к Солнцу заполнены гигантскими снежками из льда, камня и органических молекул, которые составляют огромный сферический рой. Это кометные ядра. Время от времени проходящая невдалеке звезда едва заметным гравитационным воздействием мягко направляет одно из них во внутренние области Солнечной системы. Там Солнце нагревает ядро, и лед испаряется, образуя красивый кометный хвост.

Кометы всегда были источниками страха и суеверного трепета. Их неожиданное появление бросало вызов представлению о неизменном и божественно упорядоченном Космосе. Казалось невероятным, что приковывающая к себе взгляд полоса молочно-белого пламени, которая каждую ночь восходит и заходит вместе со звездами, появилась безо всякой на то причины и не является каким-либо предзнаменованием. Так возникла идея, будто кометы — это предвестницы катастроф, знаки божественного гнева, что они предсказывают смерть правителей и гибель царств.

Нахзац: Шаровое звездное скопление, обращающееся вокруг центра галактики. Художник А. Норсиа

Перед самым началом Первой мировой войны Харлоу Шепли из Миссури разработал технику измерения расстояний до шаровых звездных скоплений — восхитительных сферически симметричных «звездных куч», напоминающих пчелиный рой. Шепли нашел своего рода стандартную звездную свечу — тип звезд, которые хорошо заметны благодаря своей переменности и вместе с тем всегда имеют одну и ту же собственную светимость. Сравнивая видимый блеск таких звезд, обнаруженных в шаровых скоплениях, с их реальной светимостью, определенной по ближайшим к нам светилам этого класса, Шепли смог вычислить, насколько далеко находятся скопления. <…> Возможно, на планете, обращающейся вокруг звезды в ядре Галактики или в центре одного из исследованных Шепли шаровых скоплений, обитают живые существа. Они могут лишь пожалеть нас, которым дано созерцать невооруженным глазом скромную пригоршню светил, тогда как их небеса буквально сияют звездами. Вблизи центра Млечного Пути нашему взгляду открылись бы не тысячи, а миллионы ярких небесных огней. Даже с заходом Солнца (или нескольких солнц) не наступала бы ночная тьма.

Ил. 1. За темной пылевой завесой туманности Ориона разливается яркий свет горячих молодых звезд

Художник Дж. Оллисон

Контур незодиакального созвездия Ориона, небесного охотника, образуют четыре яркие звезды. Почти пополам его делит диагональная линия из трех звезд, называемая поясом Ориона. Три менее яркие звезды, как бы свисающие с пояса, принято считать мечом легендарного охотника. На самом деле средняя звезда меча и не звезда вовсе, а огромное газовое облако, где прямо сейчас рождаются светила. Оно называется туманностью Ориона. Многие звезды в созвездии Ориона горячие и молодые, они очень быстро эволюционируют и завершают свою жизнь колоссальными космическими взрывами — вспышками сверхновых. Они рождаются и умирают за время порядка нескольких десятков миллионов лет. Если с помощью компьютера мы резко ускорим течение времени в Орионе, нам откроется потрясающее зрелище: многие из его звезд будут рождаться и умирать на наших глазах, мерцая и вспыхивая, подобно огням ночного салюта.

______ Ил. 2. Трапеция Ориона — четыре новорожденные звезды в туманности Ориона

Художник Дж. Оллисон

Звезды-подростки все еще окружены следами светящейся туманности — гравитационно связанными остатками амниотического газа. Пример тому — близкое к нам скопление Плеяды. Как это бывает в человеческих семьях, обретшие зрелость светила покидают родной дом и редко видятся друг с другом.

Где-нибудь в Галактике есть звезды — возможно, десятки звезд — братья и сестры Солнца, родившиеся вместе с ним в одном газопылевом комплексе пять миллиардов лет назад.

______ Ил. 3. Стадо флоатеров дрейфует над большим атмосферным вихрем Ил. 3а. Флоатер крупным планом

На гигантской планете, вроде Юпитера, с атмосферой, богатой водородом, гелием, метаном, водяными парами и аммиаком, твердая поверхность недосягаема, однако существуют довольно плотные облачные слои. <…> Дабы показать, что жизнь вовсе не исключена на таких совершенно отличных от Земли планетах, мы с коллегой по Корнеллу Э. Э. Солпитером проделали некоторые вычисления. Конечно, мы не можем точно знать, на что будет похожа жизнь в подобном месте, однако нам хотелось рассмотреть, в рамках известных законов физики и химии, может ли мир такого типа в принципе быть обитаемым. <…> Как и в случае с привычными нам земными воздушными шарами, чем глубже погружается флоатер, тем больше становится подъемная сила, возвращающая его в верхние, более прохладные и безопасные области атмосферы. Флоатер может питаться образующимися в атмосфере органическими молекулами или вырабатывать их самостоятельно, используя солнечный свет и воздух, подобно тому как это делают растения на Земле. <…> Флоатеры могут передвигаться в атмосфере, испуская струи воздуха, на манер реактивного самолета или ракеты. Мы воображали их скученными в огромные ленивые стада, которые простираются, насколько хватает глаз…

Ил. 3б. Флоатеры, парящие над аммиачными облаками ______ Ил. 4. Изображение Большого Красного Пятна в искусственных цветах

В ходе компьютерной обработки красные и голубые тона усилены за счет зеленых. Высокие облака временно закрывают около трети Большого Красного Пятна. Снимок сделан межпланетной станцией «Вояджер-1».

______ Ил. 5. Снимок Юпитера, сделанный станцией «Вояджер-1» в начальной фазе сближения с расстояния 28 млн. км

Планета громадна. Она более чем вдвое массивнее всех остальных планет вместе взятых. Здесь нет гор, долин, вулканов, рек; нет границы между воздухом и землей — лишь огромный океан плотного газа и плывущие в нем облака, мир без поверхности. Все, что мы видим на Юпитере, плывет по его небу. <…> Белые пояса, вероятно, являются высотными облаками, состоящими из кристаллов аммиака; коричневатые цвета соответствуют более глубоким и горячим областям, где атмосферные потоки направлены вниз. Области синего цвета, по-видимому, представляют собой просветы в облаках, сквозь которые можно видеть чистое небо.

<…> Большое Красное Пятно. Огромный столб газа, высоко поднимающийся над соседними облаками; настолько большой, что в нем поместилось бы несколько таких планет, как Земля. Красный цвет, возможно, связан с выносимыми на поверхность сложными молекулами, которые образуются или концентрируются на большой глубине. Не исключено, что этот гигантский циклон существует уже миллионы лет.

______

Художник Р. Стернбах

Сегодня уже существуют эскизы космических кораблей для полета человека к звездам. Ни один из них не предполагает запуск непосредственно с Земли. Они должны собираться на околоземной орбите и уже оттуда отправляться в долгие межзвездные путешествия. Один из таких проектов получил название «Орион» в честь созвездия, что напоминает: его главная цель — звезды. В проекте «Орион» предлагается использовать взрывы ядерного оружия, водородных бомб, производимые рядом с массивной плитой, которая от каждого взрыва будет получать толчок — этакая огромная космическая моторная лодка на ядерном ходу.

ил. 6. Звездолет «Орион» (авторы идеи Т. Дайсон, Ф. Дайсон и др.);

<…> Британским межпланетным обществом был предложен проект «Дедал». В нем предусматривается использование термоядерного реактора, намного более безопасного и эффективного, чем существующие сейчас реакторы атомных электростанций, работающие на энергии ядерного распада. Термоядерные реакторы пока не построены, но ожидается, что они появятся в ближайшие несколько десятков лет. «Орион» и «Дедал» могут достичь 10 процентов скорости света.

Ил. 7. Звездолет «Дедал» (Британское межпланетное общество); ил.8. Прямоточный звездолет Бассарда

<…> Быстрые межзвездные полеты — на скорости, близкой к скорости света, — это задача не на столетие, а на тысячу, если не на десять тысяч лет. Но принципиально они возможны. Р. У. Бассард предложил своего рода прямоточный звездолет, который собирает межзвездную диффузную материю, состоящую в основном из атомов водорода, ускоряет ее в термоядерном реакторе и выбрасывает назад. Водород используется в нем и в качестве топлива, и в качестве рабочего тела. <…> Чтобы прямоточный двигатель заработал, его топливозаборник должен иметь в поперечнике сотни километров.

______ Ил. 10. Ночь на ледяной планете на краю звездного скопления Плеяд

Поскольку Плеяды сформировались лишь недавно, этот мир должен быть очень молодым.

Художник Д. Эгги

______ Ил. 11. На планете, обращающейся вокруг звезды на окраине шарового скопления.

Эта цель достижима лишь с субсветовой скоростью, которую мог бы развить звездолет Бассарда.

Художник Д. Диксон

…Существует плавный переход от тройных систем через небольшие скопления, содержащие несколько десятков звезд, до гигантских шаровых скоплений, сверкающих миллионами солнц,

______ Ил. 12. Ракета «Сатурн-5» с космическим кораблем «Апол-лон-14», установленная на пусковой позиции перед ночным стартом к Луне

Фото Д. Миллона

Космические миссии — беспилотные и пилотируемые — требуют во многом тех же самых технологических и организационных навыков, того же мужества и отваги, что и военное дело. <…> Средства, вложенные в подготовку к войне, сравнительно легко могут быть реинвестированы в исследование Космоса.

______ Ил. 13. Астронавт экспедиции «Аполлон-16» устанавливает на поверхности Луны лазерный ретрорефлектор

В ходе проекта «Аполлон» астронавты установили в нескольких точках Луны специальные зеркала, называемые лазерными ретрорефлекторами. Когда лазерный луч, направленный с Земли, падает на такое зеркало и возвращается, время его движения туда и обратно можно измерить с потрясающей точностью. Умножив это время на скорость света, мы со столь же высокой точностью определим расстояние до Луны в момент измерения.

______ Ил. 14. Модель посадочного модуля «Викинг» в Долине Смерти в Калифорнии

Даже во время съемок телепередач о науке в нашу работу вмешивалась всемирная военная активность. Когда мы имитировали исследование Марса… с использованием полномасштабной модели посадочного модуля «Викинг», нашу работу неоднократно прерывали самолеты американских ВВС, выполнявшие бомбометание на расположенном неподалеку полигоне.

______ Ил. 15, 16. Межзвездное послание «Вояджера»

На кожухе, в который вложен диск, представлены указания по воспроизведению записи и некоторые сведения о местоположении Земли и о современной эпохе (ил. 15).

Позолоченный диск сохранит запись на протяжении миллиардов лет (ил. 16).

Ил. 16. Позолоченный диск сохранит запись на протяжении миллиардов лет (ил. 16)

Сейчас к звездам направляются два космических аппарата «Вояджер». На борту каждого из них находится позолоченная медная пластинка с фонограммой и звукосниматель в алюминиевом кожухе, на котором помещена инструкция по использованию. Мы сообщаем другим существам, которые могут бороздить моря межзвездного пространства, сведения о наших генах, нашем мозге, наших библиотеках. <…> На пластинке записано полтора часа лучшей музыки самых разных культур. Здесь есть произведения, выражающие наше чувство космического одиночества, желание покончить с изоляцией и стремление установить контакт с другими существами Космоса. <…> Многие, может быть большинство, из наших сообщений будет невозможно расшифровать. Но мы отправили их, потому что очень важно сделать попытку.