Kitabı oxu: «Миллиарды и миллиарды: Размышления о жизни и смерти на рубеже тысячелетий»

Переводчик Наталья Киеченко

Редактор Вячеслав Ионов

Научный редактор Владимир Сурдин, канд. физ. – мат. наук

Руководитель проекта И. Серёгина

Корректоры М. Миловидова, Е. Аксёнова

Компьютерная верстка А. Фоминов

Дизайнер обложки Ю. Буга

© 1997 by The Estate of Carl Sagan with permission from Democritus Properties, LLC.

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2017

Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

* * *

Моей сестре Кэри, одной из шести миллиардов

Часть I
Наглядность и красота чисел

Глава 1
Миллиарды и миллиарды

Есть люди, думающие, что число песчинок бесконечно. …Другие думают, что хотя число это и не бесконечно, но большего представить себе невозможно. …Я, напротив, постараюсь доказать с геометрической точностью, которая убедит тебя, что… есть числа, превышающие число песчинок, которые можно вместить не только в пространстве, равном объему земли… но и целого мира.

– Архимед (ок. 287–212 гг. до н. э.). Исчисление песчинок¹

Клянусь, фразы «миллиарды и миллиарды» я не говорил! Мог сказать, например, «100 миллиардов галактик и 10 миллиардов триллионов звезд». Невозможно описывать космос, не прибегая к большим числам. Я неоднократно произносил слово «миллиард» в программах телевизионного цикла «Космос», которые смотрело великое множество зрителей. Но «миллиарды и миллиарды» – ни разу. Хотя бы потому, что это слишком неопределенно. «Миллиарды и миллиарды» – это сколько? Два-три миллиарда? Двадцать? Сто? Разброс слишком велик. При подготовке новой редакции цикла телепередач я все внимательно пересмотрел и убедился, что ничего подобного не говорил.

Эту фразу сказал Джонни Карсон, гостем которого в «Вечернем шоу» я успел побывать уже не менее трех десятков раз. Он обряжается в вельветовый пиджак и водолазку, взлохмачивает волосы и, пародируя меня, эдакий двойник, запускает что-нибудь вроде «миллиардов и миллиардов» в вечерний телеэфир. И мне начинает надоедать, что эта пародия живет собственной жизнью, изрекая сентенции, которыми друзья и коллеги ошарашивают меня на следующее утро. (В остальном признаю, что серьезный астроном-любитель Карсон чаще всего говорит на строгом научном языке.)

Увы, «миллиарды и миллиарды» прижились. Людям нравится, как это звучит. Меня то и дело окликают на улице, в самолете, на вечеринке и с легким смущением просят оказать любезность и произнести: «Миллиарды и миллиарды».

– Видите ли, это не мои слова, – объясняю я.

– Ну и ладно, – отвечают мне. – Все равно скажите.

Оказывается, Шерлок Холмс никогда не говорил «элементарно, Ватсон» (по крайней мере в книгах Артура Конана Дойла), Джимми Кэгни² не изрекал «ты грязная крыса», а герой Хамфри Богарта³ не произносил «сыграй это еще раз, Сэм». Но эти фразы настолько прочно укоренились в популярной культуре, что воспринимаются как действительно сказанные.

Вот и не слишком удачное выражение про миллиарды по-прежнему приписывают мне в компьютерных журналах («Карл Саган сказал бы, что для этого нужны миллиарды и миллиарды байтов»), в экономических обзорах на страницах газет, в рассказах о гонорарах спортивных звезд и т. д.

В былое время я бы ни за что не повторил такого ни устно, ни письменно – из вредности. Но теперь я это перерос. И если так надо для истории, пожалуйста:

– Миллиарды и миллиарды!

Почему эта фраза стала настолько популярной? Когда-то символом больших чисел выступал «миллион». Супербогатеи были миллионерами. Население Земли во времена Иисуса составляло около 250 млн человек. Конвент 1787 г. дал Конституцию четырем миллионам американцев; к началу Второй мировой войны нас было уже 132 млн. От Земли до Солнца 150 млн км. В Первую мировую погибли около 40 млн человек, во Вторую – 60 млн. В году 31,7 млн секунд (можете проверить). Совокупной мощи ядерных арсеналов, накопленных к концу 1980-х гг., хватило бы, чтобы уничтожить миллион Хиросим. Долгое время в большинстве случаев слово «миллион», в сущности, означало «неимоверно много».

Но времена изменились. Ныне в мире есть прослойка миллиардеров, и вовсе не потому, что деньги обесценились. Возраст Земли, по общему признанию, составляет 4,6 млрд лет. Численность населения давно превысила 6 млрд. Два ваших дня рождения разделяет один год и миллиард километров (Земля движется вокруг Солнца гораздо быстрее, чем удаляются от нее запущенные в космос «Вояджеры»). Четыре бомбардировщика В-2 стоят миллиард долларов (по другим расчетам два и даже четыре миллиарда). Годовой оборонный бюджет США с учетом всех скрытых расходов превышает $300 млрд. В случае полномасштабной ядерной войны между США и Россией сразу же погибнут около миллиарда человек. Несколько сантиметров вещества – это цепочка из миллиарда атомов. Звезды и галактики также исчисляются многими миллиардами.

В 1980 г., когда начался телевизионный показ цикла «Космос», люди были готовы считать миллиардами. Миллионов уже не хватало, они не поражали воображения. Между тем эти два слова звучат похоже, их нетрудно перепутать. Поэтому в эфире «Космоса» я произносил «миллиард» с такой подчеркнутой артикуляцией, что многие зрители сочли это акцентом или дефектом речи.

Вспоминается старая шутка. Лектор планетария рассказывает посетителям, что через 5 млрд лет Солнце превратится в красный гигант и поглотит Меркурий и Венеру, а в конечном счете, возможно, и Землю. После лекции в него вцепляется встревоженный слушатель:

– Простите, как вы сказали? Солнце сожжет Землю через пять миллиардов лет?

– Да, приблизительно.

– Слава богу! Мне было послышалось «пять миллионов».

Будь то пять миллионов или пять миллиардов лет, будущая кончина Земли представляет для нас чисто теоретический интерес. Но, когда дело касается государственных бюджетов, населения планеты или числа жертв ядерной войны, разница между этими величинами имеет очень большое значение.

Фраза «миллиарды и миллиарды» пока не утратила популярности, но и ей уже недостает размаха. Не за горами новый эталон большого числа – триллион.

Мировые военные расходы уже достигают $1 трлн в год. Совокупный долг развивающихся стран западным банкам приближается к $2 трлн (по сравнению с $60 млрд в 1970 г.). Годовой бюджет правительства США также недалек от $2 трлн. Государственный долг – около $5 трлн. Расходы на технически сомнительную затею рейгановской эпохи, Стратегическую оборонную инициативу, оценивались в $1–$2 трлн. Все растения Земли весят триллион тонн. В масштабах космоса триллионами измеряется буквально всё. От Солнечной системы до ближайшей звезды, альфа Кентавра, около 40 трлн км.

В повседневной жизни люди традиционно путают миллионы, миллиарды и триллионы, и не проходит недели без подобной ошибки в теленовостях (чаще всего «страдают» миллион и миллиард). Поэтому позвольте мне лишний раз напомнить: миллион (million по-английски) – это тысяча тысяч, или единица с шестью нулями; миллиард (billion) – тысяча миллионов, единица с девятью нулями; триллион (trillion) – тысяча миллиардов (или, это то же самое, миллион миллионов), что записывается как единица с 12 нулями.

Так принято в Америке. Долгое время в британском английском словом billion обозначалось число, которое в Америке называют триллионом, а американский billion англичане – вполне обоснованно – именовали «тысячей миллионов». В Европе миллиард обозначался словом milliard. Я с детства коллекционирую почтовые марки, и у меня есть непогашенная марка, выпущенная в Германии в 1923 г., в самый разгар инфляции, с надписью «50 миллиардов». Отправить письмо стоило 50 триллионов немецких марок. (В те времена в булочную или бакалею ходили с тачкой, полной наличности.) Ныне в силу большого влияния США на мир слово milliard во многих странах вышло из употребления.

Самый надежный способ понять, о каком числе идет речь, очень прост – сосчитать нули после единицы. Правда, если нулей очень много, дело это канительное. Поэтому группы по три нуля разделяют при записи запятыми или пробелами. Например, триллион выглядит как 1,000,000,000,000 или 1 000 000 000 000. (В Европе вместо запятых ставятся точки.) Сталкиваясь с числами больше триллиона, вы должны каждый раз считать, сколько раз по три нуля в них содержится. Было бы гораздо удобнее, называя число, сразу говорить, сколько в нем нулей после единицы.

Ученые и математики, люди практичные, так и поступают – пользуются так называемым экспоненциальным представлением. Пишется число десять, к которому вверху справа приписывается мелким шрифтом показатель – число, соответствующее количеству знаков после единицы. Таким образом, 10⁶ = 1 000 000, 10⁹ = 1 000 000 000, 10¹² = 1 000 000 000 000 и т. д. Этот показатель называется экспонентом, степенью или порядком числа. Например, 10⁹ читается как «десять в девятой степени» (исключение составляют 10² и 10³, которые принято называть «десять в квадрате» и «десять в кубе»). Понятие степени или порядка – наряду с некоторыми другими терминами из естественных наук и математики, например «параметр», – проникает в повседневный язык, но его смысл все более размывается.

Помимо наглядности у экспоненциального представления чисел есть замечательное дополнительное преимущество – возможность перемножать любые два числа простым сложением их степеней. Скажем, 1000 × 1 000 000 000 = 10³ × 10⁹ = 10¹². Или возьмем числа побольше: в средней галактике 10¹¹ звезд, самих галактик тоже 10¹¹, следовательно, в космосе около 10²² звезд.

Тем не менее экспоненциальное представление встречают в штыки люди, у которых не ладится с математикой (хотя оно, наоборот, проще для понимания), и наборщики, которых хлебом не корми – дай набрать 109 вместо 10⁹ (сотрудники издательства Random House, как видите, являются счастливым исключением).

Первые шесть больших чисел, имеющих названия, приводятся далее во врезке. Каждое число в 1000 раз больше предыдущего. Названия чисел больше триллиона практически не употребляются. Если считать круглые сутки без остановки, прибавляя по единице в секунду, потребуется больше недели, чтобы досчитать до миллиона. На миллиард у вас уйдет полжизни. До квинтиллиона вы не доберетесь, даже если проживете столько, сколько существует Вселенная.

Овладев экспоненциальным представлением, вы с легкостью справитесь с непостижимо большими числами, такими как примерное количество микробов в чайной ложке почвы (10⁸), песчинок на всех земных пляжах (порядка 10²⁰), живых существ на нашей планете (10²⁹), атомов во всем живом на Земле (10⁴¹), атомных ядер в Солнце (10⁵⁷) или элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов) во всем космосе (10⁸⁰). Вы все равно не сможете представить миллиард или квинтиллион объектов – и никто не сможет. Но благодаря экспоненциальному представлению мы в состоянии оперировать подобными величинами и использовать их в расчетах. Неплохо для самоучек, которые явились в этот мир ни с чем и пересчитывали соплеменников по пальцам рук и ног!

Названия еще более крупных чисел: секстиллион (10²¹), септиллион (10²⁴), октиллион (10²⁷), нониллион (10³⁰) и дециллион (10³³). Масса Земли 6 октиллионов грамм.

Помимо принятого в науке экспоненциального представления каждое число можно выразить и словами с помощью приставок. Например, электрон имеет один фемтометр (10^–15 м) в поперечнике, длина волны желтого света – полмикрометра (0,5 мкм), глаз человека способен различить насекомое размером в одну десятую миллиметра (10^–4 м), радиус Земли 6300 км (6,3 мегаметра), вес средней горы 100 петаграмм (10¹⁷ г). Вот все возможные приставки и их значения:

По-настоящему большие числа – кровь и плоть современной науки, но не следует думать, что это сегодняшнее изобретение.

В Индии арифметика давно овладела громадными числами. В индийских газетах часто можно прочитать о расходах в лакхах или крорах рупий. Система выглядит следующим образом: дас – 10, сан – 100, хазар – 1000, лакх – 10⁵, крор – 10⁷, арахб – 10⁹, карахб – 10¹¹, ниэ – 10¹³, падхам – 10¹⁵ и санкх – 10¹⁷. Жившие на территории современной Мексики индейцы майя, цивилизацию которых уничтожили пришельцы из Европы, составили календарь, перед протяженностью которого меркнут жалкие несколько тысяч лет, миновавших, по мнению европейцев, от сотворения мира. Среди руин города Коба в мексиканском штате Кинтана-Роо обнаружены надписи, согласно которым майя оценивали возраст Вселенной примерно в 10²⁹ лет. Индуисты полагали, что нынешнему воплощению Вселенной 8,6 × 10⁹ лет, – и попали почти в точку. А математик Архимед, живший на Сицилии в III в. до н. э., в своей книге «Исчисление песчинок» рассчитал, что для заполнения всего космоса необходимо 10⁶³ крупиц песка. Уже в те времена миллиардов и миллиардов явно не хватало, чтобы решать по-настоящему масштабные задачи.

Глава 2
Персидские шахматы

Не может быть языка более всеобъемлющего, чем аналитические уравнения, и более простого, лишенного ошибок и неясностей, т. е. более достойного для выражения неизменных соотношений реального мира… Математический анализ, являясь способностью человеческого разума, восполняет краткость нашей жизни и несовершенство наших чувств.

– Жан Батист Жозеф Фурье. Аналитическая теория тепла (1822 г.)⁴

В известном мне варианте эта история произошла в Древней Персии, хотя с тем же успехом могла случиться в Индии и даже в Китае. В любом случае это было давным-давно. Великий визирь, главный советник правителя, изобрел новую игру, в которой следовало передвигать фигуры по квадратной доске, расчерченной на 64 клетки красного и черного цвета. Самой главной фигурой был правитель, следующей по значимости – визирь, как и следовало ожидать, учитывая личность изобретателя. Цель игрока состояла в том, чтобы уничтожить главную фигуру противника, и по соответствующим словам персидского языка (шах – правитель, мат – смерть) игра получила название «шахматы». Буквально, «смерть правителя». В русском языке эта игра так до сих пор и называется, в чем, видимо, сказывается особая революционность русского народа. Время шло, менялись фигуры, их ходы и правила игры. Так, место визиря теперь занимает ферзь, обладающий несравнимо большими возможностями.

Как шаху могла понравиться игра «Убей правителя» – загадка. Однако, гласит легенда, шах был настолько восхищен новым развлечением, что предложил великому визирю самому назначить себе награду. Предложение не застало того врасплох. Визирь ответил, что он человек скромный и просьба его будет самой скромной. Вот игровая доска, расчерченная на восемь столбцов и восемь рядов. Пусть на первую клетку положат всего лишь одно зернышко пшеницы, на вторую в два раза больше, на третью – еще в два раза больше и так далее, пока все клетки не будут заполнены. Шах запротестовал. Столь ничтожная плата за такое замечательное изобретение! Он предлагал драгоценности, красавиц, дворцы. Но мудрец, смиренно потупившись, отвергал любые дары. Все, что ему нужно, – малая толика пшеницы. И правитель, втайне сетуя на непритязательность и упрямство своего советника, согласился.

Однако, когда хранитель царской житницы принялся отсчитывать зерно, открылся неприятный сюрприз. Все началось с малого: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024… Но чем дальше, тем более чудовищными, невообразимо огромными становились числа. Последней, 64-й клетке соответствует почти 18,5 квинтиллиона (см. врезку далее). Вероятно, великий визирь сидел на диете с высоким содержанием клетчатки.

Сколько весят 18,5 квинтиллиона зерен пшеницы? Если принять размер каждого зернышка равным миллиметру, то их общий вес составит около 75 млрд тонн – намного больше запасов любого шаха. Собственно говоря, это урожай за 150 лет при современных объемах производства. Дальнейшее тонет во мраке времен. Уступил ли шах мудрецу свою державу, коря себя за пренебрежение арифметикой, или предпочел сыграть в новую игру «визирьмат», осталось неведомым.

Возможно, история изобретения персидских шахмат – всего лишь сказка. Но древние персы и индийцы действительно совершили немало блистательных открытий в математике и хорошо представляли, какие результаты дает последовательное удвоение. Если бы шахматные партии разыгрывались на доске с сотней клеток (10 × 10), шах задолжал бы визирю пшеницу общим весом, равным весу Земли. Числовая последовательность, в которой каждое следующее число является результатом умножения предыдущего на фиксированную величину, называется геометрической прогрессией, а соответствующий процесс увеличения итога – экспоненциальным ростом.

Геометрические прогрессии встречаются во всех важных сферах жизни, обыденных и экзотических. Для примера рассмотрим сложный процент. Если бы ваш предок 200 лет назад, вскоре после Войны за независимость, положил в банк $10 под 5 % годовых, то на счете уже было бы $10 × 1,05²⁰⁰, или $172 925,81. (Чтобы узнать, сколько будет 1,05²⁰⁰, нужно попросту умножить число 1,05 само на себя 200 раз.) Жаль, что немногие предки так заботятся о благосостоянии отдаленных потомков, да и $10 – в те времена солидная сумма – нашлись бы не у каждого. Если бы ваш щедрый пращур разместил вклад под 6 % годовых, вы бы унаследовали больше миллиона, под 7 % – больше $7,5 млн. Фантастические 10 % годовых принесли бы вам кругленькую сумму – $1,9 млрд.

Аналогично «работает» инфляция. При уровне инфляции 5 % в год доллар через год будет стоить $0,95, через два года (0,95)² = $0,91, через 10 лет «похудеет» до $0,61, через 20 – до $0,37 и т. д. Это самым непосредственным образом касается пенсионеров, годовые выплаты которым являются фиксированными и не индексируются с учетом инфляции.

Многократное удвоение и, следовательно, экспоненциальный рост – характерная особенность воспроизводства биологических организмов. Начнем с простого примера – бактерии, размножающейся делением. Через положенное время каждая из двух дочерних бактерий также делится надвое. При достаточном количестве пищи и отсутствии ядов в среде обитания колония бактерий растет в геометрической прогрессии. В самых благоприятных условиях удвоение их численности происходит примерно каждые 15 минут: четыре удвоения в час, 96 в сутки. Одна бактерия весит около одной триллионной доли грамма, но всего через сутки безудержного размножения ее потомки сравняются весом с горой, через каких-нибудь полтора дня – с Землей, а через двое суток перетянут на весах Солнце… Пройдет еще немного времени, и вся Вселенная будет заполнена бактериями. Перспективы не слишком радужные, но, к счастью, несбыточные. Почему? Потому что подобный экспоненциальный рост неизбежно упирается в тот или иной естественный барьер. Букашки, например, съедают всю пищу, отравляют друг друга или перестают спариваться, когда их слишком много. Экспоненциальный рост не может продолжаться вечно, иначе он поглотил бы все, но задолго до этого в игру вступает сдерживающий фактор. Экспоненциальная кривая выходит на плато (см. рисунок).

Эта особенность очень важна в свете эпидемии СПИДа. Ныне во многих странах количество людей с симптомами этой болезни растет в геометрической прогрессии, удваиваясь ежегодно. Это значит, что каждый год носителей вируса СПИД становится в два раза больше, чем было в прошлом году. СПИД уже привел к огромным людским потерям. Если бы экспоненциальное распространение эпидемии продолжилось, человечество ждала бы небывалая катастрофа. Через 10 лет число заболевших увеличилось бы в тысячу раз, а через 20 лет – в миллион. Умножив нынешнее количество больных на миллион, получим результат, намного превышающий население Земли. Если бы ежегодное удвоение числа больных СПИДом не имело никаких естественных ограничений, а само заболевание неизбежно приводило к фатальному исходу (и было абсолютно неизлечимым), то все земляне умерли бы от СПИДа, и очень быстро.

Однако некоторые люди обладают врожденным иммунитетом. Кроме того, по данным Центра по борьбе с инфекционными болезнями Министерства здравоохранения США, экспоненциальный рост заболеваемости СПИДом поначалу происходил почти исключительно в группах риска, представители которых – прежде всего гомосексуальные мужчины, больные гемофилией и лица, употребляющие внутривенные наркотики, – практически не имеют половых контактов с остальным населением. Если лекарство от СПИДа не будет найдено, героиновые наркоманы, имеющие привычку колоться общими иглами, умрут. Не все – благодаря врожденному иммунитету, но почти все. Та же судьба ждет гомосексуалистов, имеющих беспорядочные и незащищенные связи, однако минует тех, кто никогда не пренебрегает средствами защиты, хранит верность постоянному партнеру, а также входит в число немногих счастливчиков, невосприимчивых к этому заболеванию. Стопроцентные гетеросексуалы, с начала 1980-х гг. не изменяющие друг другу (или практикующие безопасный секс), при условии, что они не пользуются общими шприцами, – а таких людей большинство – в общем, застрахованы от СПИДа. После того как кривые заболеваемости групп наибольшего риска выйдут на плато, настанет очередь менее уязвимых групп. В настоящее время в Америке это, видимо, гетеросексуальная молодежь, не умеющая обуздывать страсти и увлекающаяся небезопасными экспериментами. Многие из них умрут, кого-то спасет везение, врожденный иммунитет или воздержанность, а пик роста заболеваемости переместится в очередную по рискованности группу – возможно, следующее поколение мужчин-гомосексуалистов. В итоге экспоненциальная кривая всего человечества выйдет на плато, а СПИД убьет гораздо меньше людей, чем все население Земли (что, впрочем, едва ли утешит множество его жертв и их близких).

* * *

Кризис перенаселения Земли также связан с явлением экспоненциального роста. Большую часть существования человечества его численность была практически постоянна – рождаемость и смертность уравновешивали друг друга. Такое состояние называется динамическим равновесием. С развитием сельского хозяйства, включая методы возделывания той самой пшеницы, которую так жаждал великий визирь, численность людей стала увеличиваться и вошла в фазу экспоненциального роста. А это что угодно, только не равновесие. Сейчас население нашей планеты удваивается за 40 лет. Каждые 40 лет нас становится в два раза больше. Английский священник Томас Мальтус еще в 1798 г. заметил: население, растущее по экспоненте, – в терминологии Мальтуса, в геометрической прогрессии – будет голодать при любом росте производства продуктов питания. Никакая зеленая революция, никакая гидропоника, никакое освоение пустынь не компенсирует экспоненциального роста количества едоков.

За пределами Земли решения этой проблемы также не существует. Сейчас ежедневно рождается примерно на 240 000 человек больше, чем умирает. Наши возможности, мягко говоря, недостаточны, чтобы отправлять в космос 240 000 переселенцев в день. Никакие базы на земной орбите, на Луне или на Марсе не вместят сколько-нибудь заметную часть столь бурно растущего населения. Даже если бы мы могли перебросить всех в другие звездные системы на кораблях со сверхсветовыми скоростями, это бы не помогло. Все пригодные для жизни планеты Млечного Пути оказались бы перенаселенными уже через тысячелетие. Все бесполезно, пока мы не снизим темпы воспроизводства. Экспоненциальный рост – это серьезно.

На рисунке ниже представлена кривая изменения населения Земли. Сейчас мы находимся как раз в фазе резкого экспоненциального роста (или вот-вот из нее выйдем). Но многие страны, например США, Россия и Китай, уже достигли или скоро достигнут состояния, в котором рост населения тормозится и наступает динамическое равновесие. Это так называемый нулевой прирост популяции. Однако рост в геометрической прогрессии настолько масштабен, что общая ситуация все равно не изменится, если хотя бы малая часть землян будет и дальше воспроизводиться экспоненциально. Общая численность человечества также будет расти экспоненциально.

Существует убедительно доказанная связь бедности и высокой рождаемости. В странах больших и малых, капиталистических и коммунистических, католических и мусульманских, на Западе и на Востоке – практически везде экспоненциальный прирост населения замедляется или прекращается, когда удается победить нищету. Происходит так называемый демографический сдвиг. Насущнейшая стратегическая необходимость человеческого вида – реализовать этот сдвиг во всех уголках нашей планеты. Не только в силу морального долга, но и с точки зрения прямой выгоды богатые страны должны помочь бедным добиться экономической стабильности. Одна из главных причин мирового демографического кризиса – бедность.

У демографического сдвига имеются любопытные исключения. Есть страны, где при высоком среднедушевом доходе уровень рождаемости все равно значителен. Это государства, где населению практически не доступны средства контрацепции и/или женщины практически лишены политического влияния. Связь между этими факторами очевидна.

Во время работы над этой книгой на Земле жило около 6 млрд человек. При сохранении нынешних темпов роста через 40 лет нас будет 12 млрд, через 80 лет – 24 млрд, через 120 лет – 48 млрд… По общему мнению, Земля не способна прокормить столько людей. Нас уже настолько много, что искоренение бедности в мировом масштабе представляется самым дешевым и, разумеется, самым гуманным способом преодоления кризиса из всех, которыми человечество будет располагать еще многие десятилетия. Наша задача – обеспечить повсеместный демографический сдвиг и вывести на плато кривую роста населения. Мы должны избавить жителей всех стран от нищеты, обеспечить их безопасными и эффективными средствами контроля рождаемости и сделать женщин реальной силой в обществе (путем допуска в исполнительные, законодательные, судебные органы власти, силовые ведомства и институты, влияющие на общественное мнение). В противном случае активизируются другие процессы, над которыми мы не властны.

* * *

Кстати говоря…

Идея деления атомного ядра впервые пришла в голову венгерскому физику-эмигранту Лео Сциларду в Лондоне в сентябре 1933 г. Его занимал вопрос о том, дано ли человеку высвободить колоссальную энергию, заключенную в ядре атома. Что произойдет, если направить нейтрон в ядро? (Из-за отсутствия электрического заряда нейтрон не будет отталкиваться положительно заряженными протонами и столкнется с ядром.) Пока ученый ждал зеленого сигнала светофора на перекрестке Саутгемптон-роу, его осенило, что может существовать некое вещество, какой-то химический элемент, атом которого при соударении с одним нейтроном испускает два! Каждый из этих двух нейтронов может выбить еще по паре нейтронов из других атомов… И перед мысленным взором Сциларда предстала картина цепной ядерной реакции – лавинообразный процесс экспоненциального размножения нейтронов и распада атомных ядер. Тем вечером в маленьком номере отеля Strand Palace он рассчитал, что лишь несколько килограммов вещества, если бы удалось вызывать в нем управляемую цепную реакцию, могли бы целый год снабжать энергией небольшой город… Или мгновенно уничтожить этот город, если бы вся эта энергия выделилась одномоментно. Впоследствии Сцилард эмигрировал в США и начал методично перебирать химические элементы в поисках такого, атомы которого при бомбардировке нейтронами излучают больше нейтронов, чем с ними сталкивается. Уран показался ему многообещающим. Сцилард убедил Альберта Эйнштейна написать ставшее знаменитым письмо президенту Рузвельту с призывом как можно скорее создать в США атомную бомбу. Сцилард возглавил первый успешный эксперимент по делению урановых ядер, поставленный в Чикаго в 1942 г., который и стал первым шагом на пути к созданию ядерного оружия, и всю оставшуюся жизнь пытался раскрыть человечеству глаза на опасность чудовищной силы, которую сам же выпустил на свободу. Так Лео Сцилард открыл для себя мощь экспоненциального роста.

* * *

У каждого из нас двое родителей, четверо бабушек-дедушек, восемь прародителей, 16 прапрародителей и т. д. С каждым переходом на поколение назад число предков по прямой линии удваивается. Аналогии с легендой о персидских шахматах очевидны. Допустим, поколения сменяются каждые 25 лет. Тогда 64 поколения укладываются в 64 × 25 = 1600 лет (столько лет назад Древний Рим приблизился к своему краху). Выходит, каждый из ныне живущих должен был иметь в 400 г. н. э. около 18,5 квинтиллиона предков (см. врезку)? Причем без учета родственников по боковым линиям. Но это намного больше всего населения Земли, тогдашнего и нынешнего, намного больше суммарного числа когда-либо живших людей. Где же ошибка? В предпосылке, что все наши прямые предки – разные люди. Разумеется, это не так. К одному и тому же предку восходит множество линий наследования. С каждым мы соединены многими пересекающимися родственными связями. По мере продвижения вглубь времен число пересечений становится огромным.

Это относится ко всему человечеству. Достаточно углубившись в прошлое, можно найти общего предка любых двух людей на Земле. Всякий раз, как избирается новый президент США, кто-нибудь – как правило, в Англии – непременно находит его родственные связи с британской королевой. Считается, что это объединяет носителей английского языка. У двух представителей одного народа или этноса или уроженцев достаточно изолированного региона, имеющих документированную генеалогию, найти общего предка не проблема. Но даже если следы его теряются в дали времен, он обязательно есть. Все мы родичи – абсолютно все, живущие на Земле.

РАСЧЕТ ВОЗНАГРАЖДЕНИЯ, КОТОРОЕ ШАХ ДОЛЖЕН БЫЛ ВЫПЛАТИТЬ ВИЗИРЮ

Давайте подсчитаем, сколько же зерен пшеницы нужно было поместить на шахматную доску из персидской легенды. Не пугайтесь, это не сложно!

Следующий изящный ход позволит нам получить практически точный результат.

Показатель степени говорит, сколько раз мы умножили число 2 само на себя. 2² = 4, 2⁴ = 16, 2¹⁰ = 1024 и т. д. Пусть S – общее количество зерен на доске, от одного зернышка на первой клетке до 263 на 64-й. Тогда, очевидно:

S = 1 + 2 + 2² + 2³ +… + 2⁶² + 2⁶³.

Просто умножив на два обе части уравнения, приведем его к виду:

2S = 2 + 2² + 2³ + 2⁴ +… + 2⁶³ + 2⁶⁴.

Вычтем первое уравнение из второго:

2S – S = S = 2⁶⁴ – 1.

Это и есть ответ.

Чтобы представить размер этого числа, перейдем к обычной десятичной записи. 2¹⁰ – это примерно 1000, или 10³ (с разницей в 2,4 %). Таким образом, 2²⁰ = 2^{(10 × 2)} = (2¹⁰)² = примерно (10³)² = 10⁶, что есть 10, взятые шесть раз, т. е. миллион. Аналогично, 2⁶⁰ = (2¹⁰)⁶ = примерно (10³)⁶ = 10¹⁸. Тогда 2⁶⁴ = 2⁴ × 2⁶⁰ = около 16 × 10¹⁸, или 16 с восемнадцатью нулями – 16 квинтиллионов зерен. Точный расчет дает 18,6 квинтиллиона.

* * *

Еще один яркий пример геометрической прогрессии связан с понятием так называемого периода полураспада. Радиоактивный «материнский» элемент, допустим, плутоний, распадается в дочерний элемент, обычно менее опасный. Это не моментальный процесс, он протекает во времени по определенному закону. Через известный промежуток – период полураспада – распадется половина атомов. Оставшиеся продолжат делиться, по прошествии еще одного такого же временного интервала половина их также распадется и т. д. Например, при периоде полураспада, равном году, половина имеющегося количества атомов распадется через год, половина оставшейся половины, или четверть исходного количества, – через два года, одна восьмая от начального числа – через три года, одна тысячная – через 10 лет и т. д. У каждого элемента свой период полураспада. Этот показатель приходится учитывать при решении проблемы хранения отработавшего топлива АЭС или при расчете радиоактивного заражения местности в ходе ядерной войны. Это пример экспоненциального уменьшения, противоположный представленному в персидской легенде экспоненциальному росту.

Радиоактивный распад лежит в основе основного метода археологической датировки. Если измерить содержание в образце двух радиоактивных материалов – материнского и дочернего, являющегося результатом его распада, – то можно оценить возраст образца. Благодаря этому методу мы узнали, что так называемая Туринская плащаница не погребальные пелены Христа, а поддельная реликвия XIV в. (когда она была обнародована церковными иерархами), что гоминиды устраивали стоянки с кострами миллионы лет назад, что самым древним ископаемым останкам живого существа, найденным на Земле, по меньшей мере 3,5 млрд лет, а самой Земле 4,6 млрд лет. Разумеется, космос еще на миллиарды лет старше. Если вы понимаете, что такое геометрическая прогрессия, многие тайны Вселенной открываются перед вами.

Зная лишь качественные характеристики какого-то явления, вы не двинетесь далее самого общего представления о нем. Количественная характеристика – определенный числовой параметр, отличающий его от бесчисленного множества других феноменов, – первый шаг к подлинному познанию. Вы начинаете постигать красоту этого явления, скрытые в нем возможности и закономерности. Боязнь цифр равносильна добровольному отказу от гражданских прав, поскольку вы сами себя лишаете одного из самых действенных инструментов постижения и изменения мира.

Глава 3
Диванные охотники

Охотничий инстинкт возник на… очень раннем этапе эволюции человека. Инстинкты охотника и воина имеют множество проявлений… Именно потому, что кровожадность является крайне примитивным элементом нашей природы, ее так трудно искоренить, особенно в случаях, когда предвкушается удовольствие от битвы или охоты.

– Уильям Джеймс. Психология. Глава XXIV (1890 г.)

Это выше нас! Каждую осень в воскресенье и понедельник по вечерам мы бросаем все дела и смотрим, как 22 фигурки на экране бегают друг за другом, падают, толкаются и пинают овальный предмет, сшитый из звериной шкуры. Каждый новый поворот в игре ввергает как бегающих игроков, так и сидящих зрителей то в экстаз, то в отчаяние. По всей Америке люди (почти исключительно мужчины), прилипнув к экранам, в один голос вопят от восторга или бормочут проклятия. Со стороны это выглядит глупо. Но стоит заразиться этой болезнью, и она вас уже не отпустит – знаю по собственному опыту.

Спортсмены бегают, прыгают, наносят удары, обходят друг друга, кидают, отбивают и отбирают мяч. Наблюдая за людьми, проделывающими все это с таким совершенством, испытываешь трепет. Они борются и валят друг друга с ног. Все их силы и стремления направлены на то, чтобы схватить или отбить быстро движущийся коричневый или белый предмет. В одних играх они стремятся забить этим предметом так называемый «гол», в других убегают и возвращаются на «базу». Командная работа – залог успеха, и нас восхищает умение действовать вместе как единое целое.

Но большинству болельщиков вовсе не эти навыки приносят хлеб насущный. Почему же нас захватывает зрелище с участием бегающих и толкающихся людей? Поголовно, независимо от страны и эпохи? (В мяч играли жители Древнего Египта, персы, греки, римляне, майя и ацтеки. Поло – тибетское изобретение.)

Некоторые звезды спорта зарабатывают в год в 50 раз больше президента США, а иные, завершив спортивную карьеру, избираются на высокие посты. Они национальные герои. В чем же причина? В чем-то, что сильнее политических, социальных и экономических различий. В зове какого-то древнего инстинкта.

Большинство ведущих видов спорта ассоциируется с теми или иными странами или городами, и в их популярности присутствует элемент патриотизма, национальной или региональной гордости. Наша команда представляет нас – нашу родину, нашу общину – в противоположность чужакам из дальних мест, где живут незнакомые, возможно дурные люди. (Правда, большинство «наших» игроков в действительности не наши. Они наемники, регулярно перебегающие к конкурентам без малейших угрызений совести, лишь бы условия устраивали: из «Питтсбургских пиратов» в «Калифорнийские ангелы», из Сан-Диего в Сент-Луис. Бывает, вся команда снимается с места и перебирается в другой город.)

Любой игровой вид спорта – почти неприкрытый символический конфликт. Люди давно это поняли. Индейцы чероки называли свое древнее подобие игры в лакросс «младшим братом войны». Макс Рафферти, бывший инспектор государственных учебных заведений штата Калифорния, объявил критиков студенческого футбола «психами, вшивыми коммуняками, волосатыми битниками и пустобрехами», а футболистов – «носителями того чистого, яркого духа соперничества, что составляет самую суть Америки». (Тут есть над чем подумать.) Часто приводятся слова покойного футбольного тренера Винса Ломбарди, что значение имеет только победа. Бывший тренер «Вашингтон Редскинз» Джордж Аллен вторит: «Проиграть – все равно что умереть».

О победе или поражении в войне мы рассуждаем с той же легкостью, что и об удачной или неудачной игре. В телевизионном ролике с призывом поступать на службу в армию США нам показывают, как один танк подбивает другой, а командир-победитель заявляет: «Выигрывает не одиночка, выигрывает команда». Параллель между спортивной и военной баталией очевидна. Спортивные фанаты отвечают оскорблениями, избиениями, а порой и убийствами на попытки высмеять их команду или помешать им праздновать победу, или на кажущуюся несправедливость со стороны судей.

В 1985 г. британский премьер-министр был вынужден осудить английских футбольных фанатов за пьяную агрессию против итальянских болельщиков, посмевших поддерживать своих. При обрушении трибун стадиона погибло несколько десятков человек. В 1969 г. после трех напряженных футбольных матчей танки армии Сальвадора пересекли границу Гондураса, а артиллерия обстреляла гондурасские порты и военные базы. Счет жертв этой «футбольной войны» шел на тысячи.

В афганских племенах было принято играть в поло отрезанными головами поверженных врагов. А 600 лет назад на территории нынешнего города Мехико существовала площадка для игры в мяч. Роскошно одетые аристократы наблюдали за противоборством двух команд в униформе. Капитану проигравшей команды сносили голову и выставляли на особую полку рядом с головами его предшественников. Вероятно, эта перспектива служила более сильным стимулом к победе, чем даже шанс выиграть Суперкубок.

Представьте, что вы, бездумно переключая каналы, попадаете на трансляцию состязания, не затрагивающего вашу фанатскую душу, например матча волейбольных команд Мьянмы и Таиланда. Как вы будете выбирать, за кого болеть? Впрочем, постойте! Зачем вообще за кого-то болеть? Почему просто не получать удовольствие от наблюдения за игрой? Большинство из нас не устраивает роль стороннего наблюдателя. Нам нужно чувство сопричастности, нужно ощутить себя членом команды. И вот уже вы кричите как сумасшедший: «Давай, Мьянма!» Сначала мы можем колебаться, склоняясь в пользу то одной, то другой команды. Иногда начинаем болеть за отстающего. Бывает, как ни стыдно это признавать, переходим на сторону фаворита, когда результат становится очевидным. (Затяжная серия неудач уменьшает численность рядов болельщиков клуба практически в любом виде спорта.) Наша цель – победа без усилий. Мы жаждем карманной, безопасной победоносной войны.

В 1996 г. Национальная баскетбольная ассоциация временно отстранила от участия в играх защитника Denver Nuggets Махмуда Абдул-Рауфа. За что? За то, что он отказался участвовать в построении при исполнении государственного гимна. Американский флаг он считал «символом тирании», оскорбляющим его чувства как мусульманина. Большинство игроков, хотя и не разделяли убеждения Абдул-Рауфа, поддержали его право на самоопределение. Недоумевал и Харви Аратон, знаменитый спортивный обозреватель The New York Times. Положа руку на сердце, исполнение гимна на спортивном состязании, по его словам, «совершенно идиотская традиция на сегодняшний день». «Другое дело – времена Второй мировой войны, когда она возникла в сфере бейсбола, но теперь никто не приходит на матч, чтобы проявить патриотизм». Я же, напротив, утверждаю, что любое спортивное соревнование густо замешано на патриотизме и национализме⁵.

Первый исторически достоверный спортивный турнир состоялся в доклассической Греции 3500 лет назад. В Античности на время Олимпийских игр все воюющие города-государства складывали оружие. Игры были важнее войн. Мужчины-атлеты выступали обнаженными, женщины в число зрителей не допускались. К VIII в. до н. э. сложилась программа Олимпиады: бег (много бега), прыжки, метание различных снарядов (включая копье) и борьба (иногда до смерти). Все это индивидуальные спортивные дисциплины, но и в современных командных видах они играют главную роль.

Столь же важны они были и в примитивной охоте. Охота традиционно считается спортом, при условии, что вы не съедаете добычу, – это сразу выводит ее в разряд развлечений для богачей. Со времен первых фараонов охота являлась прерогативой военной аристократии. Афоризм Оскара Уайльда: «Сельский сквайр, который охотится за лисой, – неописуемое в погоне за несъедобным», – фактически об этом. Прообразы американского и английского футбола, хоккея и других подобных видов спорта презрительно именовались «игрищами черни», низменными заменителями охоты, поскольку трудовая молодежь со всей очевидностью лишена была возможности охотиться.

Оружием в древних войнах, безусловно, служило охотничье снаряжение. Командные виды спорта не просто стилизованные отголоски давних сражений. Это способ утолить почти забытую жажду охоты. Наша страсть к спортивным соревнованиям настолько глубока и повсеместна, что ее следует признать частью человеческой натуры. Не в мозгу она коренится, а в генах. Минувшие с появления сельского хозяйства 10 000 лет – слишком малый срок, чтобы генетическая предрасположенность совершенно из нас выветрилась. Чтобы понять ее, нужно забраться гораздо дальше в прошлое.

Человеческому виду сотни тысяч лет (семейству человекообразных – несколько миллионов). Мы ведем оседлый образ жизни – основанный на выращивании съедобных растений и разведении прирученных животных – лишь последние 3 % этого периода, что и составляет всю нашу писаную историю. В предшествующие 97 % времени нашего пребывания на Земле были сформированы практически все специфические черты человека как вида. Элементарная арифметика показывает: узнать и понять что-либо о тех давних временах, можно лишь обратившись к опыту немногочисленных племен охотников и собирателей, еще не испорченных благами цивилизации.

* * *

Мы движемся. Всегда движемся – с младенцами и всеми пожитками на спинах – преследуем дичь, ищем воду. Ненадолго встаем лагерем – и снова в путь. Добывая пищу для всех, мужчины больше охотятся, женщины занимаются собирательством. Мясо и корнеплоды. Типичная кочующая группа, чаще всего большая семья из родичей по крови и браку, – это несколько десятков человек. Однако каждый год мы, имеющие один язык и культуру, собираемся во множестве сотен, чтобы проводить обряды, торговать, искать супругов и обмениваться историями. Множество наших историй посвящено охоте.

Я сейчас больше говорю об охотниках, т. е. мужчинах. Но и у женщин важная социальная, экономическая и культурная роль. Они собирают главные продукты питания – орехи, фрукты, клубни, корни, – а также целебные травы, ловят мелких животных и предсказывают пути миграции крупной дичи. Мужчины тоже занимаются собирательством и немало делают «по дому» (хотя домов как таковых у нас нет). Однако охота – только ради пропитания, не для развлечения – это пожизненное занятие каждого здорового взрослого мужчины.

Мальчики, еще не ставшие юношами, подбивают из лука птиц и мелких животных. К совершеннолетию они мастерски умеют изготовить оружие, преследовать, убить и освежевать дичь и принести мясо на стоянку. Первое добытое крупное млекопитающее означает, что юноша стал мужчиной. В обряде инициации на его груди или руках делаются ритуальные надрезы, куда втирается трава, и когда шрамы заживают, остается рисунок. Это как орденская лента – посмотришь на его грудь и узнаешь о боевом опыте.

По мешанине следов мы безошибочно определяем, сколько животных здесь прошло, какого вида, пола и возраста, есть ли увечные, давно ли они прошли и далеко ли сейчас находятся. Некоторых молодых животных можно поймать силками, других поразить камнем из пращи или бумерангом либо просто швыряя камни с большой силой и точностью. Животное, которое еще не боится человека, можно, подкравшись, забить дубинкой. Если расстояние больше и дичь агрессивна, мы метаем копья или стреляем отравленными стрелами. При достаточной удаче и сноровке удается загнать все стадо в западню или заставить броситься с обрыва.

Главное для охотников – действовать сообща. Чтобы не спугнуть добычу, приходится общаться жестами. Эмоции также нужно держать под контролем. Страх и ликование одинаково опасны. Наше отношение к дичи двойственно. Мы уважаем животных, сознаем наше сродство, отождествляем себя с ними. Но если слишком задумываться о том, насколько они разумны и преданы своему потомству, если жалеть их, видеть в них близких, наша приверженность охоте ослабнет. Мы станем приносить домой мало пищи, и наша семья окажется в опасности. Мы обязаны сохранять эмоциональную дистанцию.

* * *

Задумайтесь: миллионы лет мужчины преследовали дичь, подбивали на лету голубей, загоняли и валили детенышей антилоп, вытянувшись цепью, стреляя и вопя, гнали диких свиней в западню. Их выживание зависело от умения охотиться и действовать в команде. Краеугольным камнем культуры была охота. Хороший охотник – это и хороший воин. По прошествии долгого времени – пожалуй, нескольких тысячелетий – множество мальчиков уже появлялось на свет с врожденными способностями к охоте и командной работе. Почему? Потому что неумелые или ленивые охотники оставляли меньше потомства. Это не значит, что умение сделать каменный наконечник или оперить стрелу у нас в крови. Этому нужно научиться самому или перенять у кого-нибудь. Но жажда погони, я убежден, записана в наших генах. Естественный отбор превратил наших предков в превосходных охотников.

Успешность охоты и собирательства как способа существования самым очевидным образом подтверждается тем фактом, что этот образ жизни распространился на шесть континентов и существовал несколько миллионов лет (и это без учета нечеловекообразных приматов, наделенных охотничьим инстинктом). Эти огромные числа говорят сами за себя. У нас за спиной 10 000 поколений, которых спасало от голода лишь умение убивать животных, и их задатки не могли просто так исчезнуть. Мы жаждем дать им волю хотя бы опосредованно. Командные виды спорта дарят нам эту возможность.

Какая-то частица в нас жаждет примкнуть к группке собратьев, преследующих опасную дичь. Это проявляется даже в популярности ролевых и компьютерных игр среди мальчиков и подростков. Исконные мужские добродетели – несуетность, решительность, скромность, меткость, настойчивость, знание повадок животных, коллективизм, стремление жить под открытым небом – все это элементы приспособительного поведения времен охоты и собирательства. Нам до сих пор импонируют эти черты, но почему, мы едва ли помним.

Других возможностей дать выход охотничьему инстинкту, кроме спорта, почти не осталось. В нашей молодежи – скачущей по крышам многоэтажек, гоняющей без шлемов на мотоциклах, задирающей фанатов чужой команды – порой еще проглядывают далекие предки. В отсутствии жесткого контроля старые инстинкты проявляются с перекосами (хотя уровень убийств у нас практически такой же, как и среди существующих ныне племен охотников-собирателей). Мы стараемся не допустить, чтобы врожденная тяга к убийству вылилась в агрессию против человека. Это удается не всегда.

КОМАНДЫ И ТОТЕМЫ

Команды, имеющие городскую привязку, носят соответствующие названия: «Львы Сэйбу», «Детройтские тигры», «Чикагские медведи». Львы, тигры, медведи… Орлы и ястребы… Лучи и звезды… При всех различиях в среде обитания и культуре группы охотников-собирателей по всему миру называют себя аналогичным образом – по имени своего тотема.

Список типичных тотемов, в большинстве предшествующих контактам с европейцами, составил антрополог Ричард Ли во время многолетнего пребывания среди людей племени кунг – бушменов, обитателей пустыни Калахари в Ботсване (см. крайний правый столбец таблицы). Думаю, «Короткие стопы» – это родичи «Красных гетр» и «Белых гетр», «Воины» – нечто вроде наших «Рейдеров», «Дикие кошки» – те же «Бенгальские тигры», а «Тесаки» – практически «Секаторы». Разумеется, есть и отличия в силу разницы технологий, а также, пожалуй, таких особенностей, как чистосердечие, самосознание и чувство юмора. Трудно представить себе американскую спортивную команду, принявшую название «Диарея» (или попросту «Дристуха»). Лично я в восторге от «Мудозвонов» – вот мужчины, не имеющие никаких проблем с самооценкой! А если бы атлеты назвались «Хозяевами», это вызвало бы оторопь у собственников спортивного клуба.

«Тотемные» имена перечислены сверху вниз в следующем порядке: птицы, рыбы, млекопитающие, прочие животные, растения и минералы, технологии, люди, их одежда и род занятий, мифические, религиозные, астрономические и геологические понятия, цвета.

Мысль о могуществе охотничьего инстинкта внушает мне тревогу. Я боюсь, что современному охотнику в джинсах или костюме-тройке не хватит воскресных футбольных страстей. Я вспоминаю, в какую глубь времен уходит наше умение скрывать чувства, эмоционально дистанцироваться от жертвы, и это омрачает удовольствие от игры.

Охотники-собиратели обычно не опасны друг для друга. У них нормальная экономическая ситуация (у большинства больше свободного времени, чем у нас с вами). Будучи кочевниками, они имеют минимум собственности и почти не знают воровства и зависти, а алчность и чванство в их среде считаются не просто пороками, но родом психического отклонения. Их женщины обладают реальной политической властью и успевают остудить горячие головы, прежде чем мальчишки схватятся за отравленные стрелы. Наконец, в случае серьезного преступления – например, убийства – группа коллективно судит и наказывает виновного. Многие племена охотников и собирателей организованы по принципу эгалитарной демократии. Никаких вождей. Никакой политической или корпоративной верхушки. Некуда рваться. Некого свергать.

Мы же застряли в нескольких сотнях столетий от Золотого века. Наш удел (пусть в этом нет нашей личной вины) – это отравленная среда обитания, социальная иерархия, экономическое неравенство, ядерное оружие и мрачные перспективы, эмоции эпохи плейстоцена в отсутствии тогдашних социальных гарантий. Стоит ли удивляться, что по выходным мы позволяем себе немного поболеть за любимую футбольную команду!

Глава 4
Взор божества и падающая капля

Ты взошел на восточном склоне неба

и всю землю нисполнил своею красотою…

Ты далек, но лучи твои на земле.

– Эхнатон. Малый гимн Атону. Ок. 1370 г. до н. э.⁶

В давно угасшем монотеистическом культе, созданном древнеегипетским фараоном Эхнатоном, объектом поклонения являлось солнце, а его свет почитался взором божества. В те времена считалось, что зрение – своего рода эманация, исходящая из глаза. Взгляд представлялся чем-то вроде радара. Он простирается вперед и касается предметов в поле зрения. Солнце – в отсутствие которого почти ничего не видно, кроме звезд, – ласкает, освещает и согревает долину Нила. С учетом тогдашнего уровня научных знаний и царившего при Эхнатоне культа солнца вполне естественно было представлять свет как взор бога. Сегодня, 33 столетия спустя, я воспользуюсь гораздо более прозаическим сравнением, которое, однако, значительно точнее объясняет физику света.

Представьте, что вы принимаете ванну. Кран подтекает. Скажем, каждую секунду в ванну падает капля. Она порождает маленькую волну, распространяющуюся во все стороны красивым правильным кольцом. Достигнув стенки ванны, волна отражается от нее и движется обратно. Отраженная волна слабее исходной, и после одного-двух отражений ее уже невозможно разглядеть.

С каждой каплей в дальнюю часть ванны, где находитесь вы, приходят все новые и новые волны. Резиновая уточка поднимается и опускается всякий раз, как под ней проходит фронт волны. Ясно видно, что на гребне волны уровень воды чуть выше, а во впадине за гребнем – ниже.

«Частота» волн – это число, показывающее, насколько часто волны проходят через контрольную точку. В нашем примере – одна волна в секунду. Поскольку каждая капля порождает волну, частота волн равна периодичности падения капель. «Длина» волны – это расстояние между гребнями двух последовательных волн. Примем его за 10 см. Если волны пробегают по воде каждую секунду, а расстояние между ними 10 см, то скорость волны равна 10 см/с. Нетрудно сделать вывод, что скорость волны есть частота, умноженная на длину волны.

Волны – что в ванне, что в океане – являются двумерными. Они распространяются от источника по поверхности концентрическими кругами. Звуковые волны – трехмерные и распространяются в воздухе во всех направлениях от источника звука. В гребне волны воздух слегка уплотняется, во впадине разрежается. Наше ухо улавливает эти колебания. Чем быстрее они происходят (чем выше их частота), тем более высоким кажется звук.

Музыкальный тон не более чем последовательность звуковых волн, поступающих в ваше ухо с определенной частотой. Нотой «до» третьей октавы мы называем 263 звуковые волны в секунду, на языке науки – колебания с частотой 263 герца⁷. Какую длину волны имеет «до» третьей октавы? Иначе говоря, если бы мы могли видеть звуковые волны, как далеко, на наш взгляд, отстояли бы гребни двух последовательных волн? На уровне моря звук распространяется со скоростью примерно 340 м/с (около 1120 км/ч). Вспомнив расчет из нашего примера с ванной и каплями, вычислим длину звуковой волны, разделив ее скорость на частоту. Для «до» третьей октавы она составит около 1,3 м, что сопоставимо с ростом девятилетнего ребенка.

Научные истины порой пытаются опровергнуть с помощью парадоксов, например: «Но что есть "до" третьей октавы для человека, глухого от рождения?» То же, что и для любого из нас: 263 Гц – частота, соответствующая только этому тону и никакому другому. Даже не имея возможности слышать, вы однозначно опознаете его с помощью усилителя низкой частоты и осциллографа. Разумеется, это не то же самое, что восприятие звука привычным для нас образом, – придется положиться на зрение, а не на слух, – ну и что? Вы все равно получите всю необходимую информацию. Сможете различить аккорды, почувствовать разные способы звукоизвлечения, ощутить разницу тембров и соотнести этот опыт с другими случаями, когда «слышали» ноту «до» третьей октавы. Электронное отображение звука не вызывает того же эмоционального отклика, как слуховое восприятие, хотя и это, возможно, лишь вопрос опыта. Не станем ссылаться на гениального Бетховена. Любой из нас и при полнейшей глухоте все-таки может воспринимать музыку.

Так же решается старая головоломка: если дерево падает в лесу, где некому услышать звук падения, есть ли он вообще, этот звук? Очевидно, если бы мы определяли звук как нечто такое, что кто-либо слышит, то по определению дерево упало бы беззвучно. Но это ничем не оправданный антропоцентризм. Ясно, что, если дерево падает, значит, оно порождает звуковые волны, и их легко зафиксировать, например записать на магнитофон, а затем воспроизвести и, прослушав, безошибочно определить как звук падения ствола в чаще леса. Тут нет никакой мистики.

Однако человеческое ухо – несовершенный детектор звуковых волн. Слишком низкие (менее 20 колебаний в секунду) частоты мы не улавливаем, а киты общаются именно на этих частотах. Все, что выше 20 000 колебаний в секунду, мы тоже неспособны различить в отличие от собак, которые отзываются на команды, подаваемые ультразвуковым свистком. Огромные звуковые диапазоны – например, миллионы колебаний в секунду – никогда не будут доступны непосредственному человеческому восприятию. Наши органы чувств, при всем совершенстве, имеют принципиальные физические ограничения.

* * *

Для человека естественно общаться посредством звуков. Безусловно, так общались наши древние предки-приматы. Мы социальные животные и зависим друг от друга. Наш дар общения – это жизненная необходимость. Несколько миллионов лет с беспрецедентной скоростью развивался наш головной мозг, в том числе особые отделы коры, отвечающие за устную речь, что способствовало бурному расширению словарного запаса. Мы все больше могли выражать с помощью звуков.

Для древних охотников и собирателей язык стал незаменимым инструментом планирования повседневной деятельности, обучения детей, укрепления дружбы, предупреждения сородичей об опасности и задушевного общения, когда люди собирались у костра, созерцали звезды и обменивались опытом. Со временем мы изобрели письменность, научились переносить мысли на бумагу, и они звучат в голове читающего так же ясно, как если бы он слышал голос автора. В последние тысячелетия это умение стало настолько повсеместным, что мы и не осознаем, какое это чудо.

В действительности речь является опосредованным способом коммуникации. Произнося слова, мы создаем звуковые волны, которые распространяются в воздухе со скоростью звука. С утилитарной точки зрения такое взаимодействие можно считать непосредственным. Его недостаток заключается в том, что слышно нас не так уж и далеко. Лишь очень немногие способны вести связный диалог с собеседником, находящимся хотя бы в сотне метров.

Еще сравнительно недавно плотность населения Земли была очень низкой. Общаться на расстоянии больше 100 м не было необходимости. К человеку приближались с целью общения только члены его кочующей семейной группы. Редкие попытки чужаков подойти близко чаще всего вызывали враждебную реакцию. Этноцентризм – убеждение в превосходстве своей маленькой группы над всеми прочими – и ксенофобия – страх чужого, воплощенный в максиме «сначала стреляй, потом окликай», – глубоко коренятся в человеческой природе. Это никоим образом не особенность человека. Точно так же ведут себя все обезьяны и прочие приматы, не отстают от них и многие другие млекопитающие. Эти реакции вполне объяснимы и даже естественны в силу того, что речевое общение возможно лишь на близком расстоянии.

При длительной изоляции двух групп постепенное накопление различий сильно отдаляет их друг от друга. Например, чужие воины носят шкуру оцелота на плечах, а не орлиные перья на голове, которые, как здесь всякому известно, отличают прямодушного, высокодуховного и продвинутого воина. Их язык со временем становится непохожим на наш, их боги принимают странные имена и начинают требовать экстравагантных церемоний и жертвоприношений. Изоляция – мать разнообразия, а при малой численности человечества и ограниченных контактах между группами изоляция неизбежна. Род человеческий – произошедший от одной малочисленной стаи гоминид в Восточной Африке несколько миллионов лет назад – широко распространился, рассеялся, стал разнородным, и все мы превратились в чужаков.

Лишь недавно возникла противоположная тенденция. Рассыпавшиеся осколки нашего рода вновь сближаются, заново узнают друг друга и становятся единым целым. Это стало возможным исключительно благодаря развитию коммуникационных технологий. Одомашнив лошадь, мы смогли переправлять письма (и людей) на расстояния в сотни километров за считаные дни. Совершенствование парусных судов позволило добираться до самых отдаленных уголков планеты, хотя и медленно. В XVIII в. плавание из Европы в Китай занимало около двух лет. Как бы то ни было, даже разделенные огромными расстояниями социумы получили возможность обмениваться посланниками и товарами. Впрочем, для абсолютного большинства китайцев того времени европейцы были такими же экзотичными, как обитатели Луны. Подлинное устранение изолированности регионов планеты требует коммуникационной технологии, намного опережающей по скорости верховую лошадь и парусник, охватывающей весь мир и достаточно дешевой, чтобы обычный человек мог хотя бы время от времени ею пользоваться. Первым шагом на этом пути стало изобретение телеграфа и прокладка трансокеанских кабелей. Телефонная связь, использующая те же кабели, значительно расширила возможности этой технологии. Наконец, громадным рывком вперед стало появление радио, телевидения и спутниковой связи.

Сегодня мы обмениваемся информацией – обыденно, не задумываясь и не испытывая ни малейшего трепета, – со скоростью света. От скорости лошади или парусника к скорости света – это рост почти в сотню миллионов раз. В силу фундаментальных законов существования мира, сформулированных Эйнштейном в специальной теории относительности, не существует возможности передавать информацию быстрее скорости света. За одно столетие мы достигли физических пределов скорости коммуникации. Мы уже владеем настолько эффективной технологией со столь масштабными возможностями применения, что в социальном отношении пока до нее не дозрели.

Позвонив на другой континент, вы заметите крохотные задержки между окончанием собственной реплики и реакцией собеседника. Это время, за которое звук нашего голоса доходит до телефона, преобразуется в электрический сигнал, в этом виде бежит по проводам до передающей станции, в микроволновом диапазоне излучается на спутник связи, находящийся на геосинхронной орбите, отражается на принимающую станцию спутниковой связи, проходит еще какой-то путь по проводам, приводит в движение мембрану телефонной трубки (на другой стороне земного шара), преобразуется в звуковые волны в очень узком слышимом диапазоне, попадает в ухо человека, посредством электрохимических импульсов передается в головной мозг и там обрабатывается.

Расстояние от Земли до геосинхронной орбиты и обратно свет пробегает за четверть секунды. Чем дальше разнесены передатчик и приемник, тем больше нужно времени на передачу. При радиосвязи с астронавтами лунной миссии «Аполлон» задержка между вопросами и ответами была длиннее. Время прохождения света от Земли до Луны и обратно составляет 2,6 секунды. При самом благоприятном положении космического корабля на орбите Марса получение сообщения занимает 20 минут. В августе 1989 г. мы получили кадры, переданные автоматической станцией «Вояджер-2» от Нептуна, его спутников, колец и арок. Со скоростью света пять часов неслись к нам эти данные с отдаленных рубежей Солнечной системы. Это был самый затяжной сеанс коммуникации за всю предыдущую историю человечества.

* * *

Во многих ситуациях свет ведет себя как волна. Представим, например, что свет проходит в затемненную комнату через две параллельные щели и попадает на экран. Что мы увидим на экране? Изображение щелей (а точнее – ряд параллельных ярких и темных полос) – «интерференционный узор». Пройдя сквозь пару щелей, свет не движется прямо вперед, как летящая пуля, а распространяется во все стороны под разными углами. Там, где накладываются друг на друга гребни двух волн, мы в силу эффекта так называемой усиливающей интерференции видим яркое изображение щели, в местах наложения впадин ослабляющая интерференция создает темную полосу. Это характерное поведение волны. Ту же картину можно наблюдать, если проделать два отверстия в опоре пирса на уровне воды.

В то же время свет ведет себя еще и как поток крохотных «летящих пуль» – фотонов. На этом основан принцип действия обычного фотоэлемента (например, в фотоаппарате или в калькуляторе со световой подзарядкой). Каждый попадающий на него фотон выбивает из светочувствительной поверхности электрон. Множество фотонов создают поток электронов, или электрический ток. Но как свет может быть одновременно и волной, и частицей? Чтобы не ломать голову, лучше представить его себе как нечто третье, не волну и не поток частиц в чистом виде, – нечто, не имеющее прямых аналогий в обыденном мире, а лишь ведущее себя в одних условиях как волна, а в других – как частица. Корпускулярно-волновой дуализм – очередная порция лекарства от человеческой гордыни. Природа не обязана соответствовать нашим ожиданиям и предпочтениям и быть понятной для нашего ограниченного ума.

Что касается практического применения, свет аналогичен звуку. Световые волны являются трехмерными, имеют частоту, длину волны и скорость распространения (скорость света). Единственное – но потрясающее – отличие состоит в том, что для распространения им не нужна среда, например вода или воздух. Свет Солнца и далеких звезд доходит до нас, хотя пространство между нами является почти идеальным вакуумом. В открытом космосе астронавты не могут переговариваться, кроме как по радио, даже находясь в нескольких сантиметрах друг от друга. Отсутствует воздух, в котором мог бы распространяться звук. Но видят они друг друга прекрасно. Сблизившись настолько, чтобы их шлемы соприкасались, они смогут и слышать друг друга. Если из вашей комнаты внезапно исчезнет воздух, вы не услышите, как сосед по комнате жалуется на это обстоятельство, хотя какое-то мгновение сможете наблюдать, как он жестикулирует и разевает рот.

Обычный видимый свет – воспринимаемый нашим зрением – имеет очень высокую частоту: около 600 трлн (6 × 10¹⁴) волн попадает на нашу сетчатку каждую секунду. Поскольку скорость света равна 30 млрд (3 × 10¹⁰) сантиметров в секунду, длина волны видимого света составляет 30 млрд, деленные на 600 трлн, или 0,00005 (3 × 10¹⁰ / 6 × 10¹⁴) = 0,5 × 10^–4 см. Это слишком мало, чтобы разглядеть, даже если бы нашелся способ подсветить чем-то эти волны и получить их изображение.

Если звуки определенных частот воспринимаются нами как разные музыкальные тона, то свет определенных частот мы интерпретируем как разные цвета. Частота красного цвета около 460 трлн (4,6 × 10¹²) волн в секунду, фиолетового – около 710 трлн (7,1 × 10¹²). Между ними располагаются все остальные цвета радуги. Каждому свету соответствует своя частота.

По аналогии с парадоксом о смысле музыкального тона для глухого от рождения человека можно задаться столь же хитрым вопросом: что есть цвет для человека, рожденного слепым? И в этом случае ответом будет уникальная, со всей достоверностью определяемая частота световой волны, которую можно измерить и зафиксировать точно так же, как фиксируется музыкальный тон. При должной подготовке и знании физики слепой от рождения человек отличит розовый от малинового и кроваво-красного. При наличии хорошего спектрометра он сможет различать оттенки гораздо точнее, чем нетренированный человеческий глаз. Частоту 460 трлн герц зрячие люди интерпретируют как «красное». Но этой частотой (460 ТГц) и привычной интерпретацией все и исчерпывается. Здесь ничего больше нет, никакого чуда, каким бы красивым нам ни казалось это зрелище.

Подобно звукам, слишком высоким или низким для человеческого уха, есть частоты световых волн, или «цвета», выходящие за пределы нашего зрительного восприятия. Это диапазоны гораздо более высоких частот (порядка миллиарда миллиардов⁸ – 10¹⁸ – волн в секунду у гамма-излучения) и гораздо более низких (менее одной волны в секунду у длинных радиоволн). Двигаясь по спектру световых волн от высоких частот к низким, мы встречаем широкие полосы с собственными названиями: гамма-излучение, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение и радиоволны. Все эти волны распространяются в вакууме. Все являются такими же «полноценными» световыми волнами, что и обычный видимый свет.

Различные частотные диапазоны дают собственную картину астрономических явлений. Небо выглядит в разных лучах по-разному. Например, яркие звезды в гамма-диапазоне невидимы. Наоборот, фантастические гамма-барстеры, обнаруженные орбитальными обсерваториями, исследующими космос в гамма-диапазоне, практически незаметны в обычном видимом свете. Если бы мы до сих пор – как большую часть своего существования – наблюдали Вселенную только в видимом спектре, то не знали бы, что в ней есть источники гамма-излучения. Это относится и к источникам рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного и радиоизлучения, а также экзотических нейтрино и космических лучей и, возможно, гравитационных волн⁹.

Мы приспособлены воспринимать видимый свет. Такой вот световой шовинизм. Лишь к этому свету чувствителен человеческий глаз. Если бы в силу физической трансформации наши предки научились передавать и принимать радиоволны, то древние люди смогли бы общаться на огромных расстояниях, а овладение рентгеновским зрением позволило бы им заглядывать внутрь растений, животных, минералов и друг друга. Почему же наши глаза не обрели восприимчивости к излучению с другими частотами?

Любой материал, какой ни возьми, «склонен» поглощать свет определенных частот, и никаких других. У каждого вещества свои предпочтения. Свет и химический состав вещества имеют естественный резонанс. Свет определенных частот, например гамма-излучение, поглощают практически все материалы. Импульс гамма-излучения быстро слабеет из-за поглощения воздухом. Космические гамма-лучи, проделывающие гораздо более долгий путь в земной атмосфере, полностью поглощаются прежде, чем достигнут поверхности планеты. Здесь, на Земле, у нас очень темно – если смотреть в гамма-спектре, – кроме ближайших окрестностей таких объектов, как ядерные боеголовки. Чтобы увидеть гамма-лучи, идущие от центра Галактики, нужно поместить орган зрения в космосе. Это относится и к рентгеновским лучам, ультрафиолету и большей части инфракрасного диапазона.

Видимый свет, наоборот, плохо поглощается большинством материалов. Например, воздух практически проницаем для него. Это одна из причин, почему мы видим именно в этом диапазоне: излучение видимой части спектра проходит сквозь атмосферу и достигает нас. Гамма-зрение бесполезно в атмосфере, где все в этом диапазоне выглядело бы совершенно черным. Естественный отбор не ошибается.

Вторая причина: именно в диапазоне видимого излучения Солнце отдает основную часть своей энергии. Очень горячие звезды излучают преимущественно в ультрафиолетовом диапазоне, очень холодные – в инфракрасном. Солнце – по космическим меркам средняя звезда – излучает главным образом видимый свет, причем сильнее всего в области волн желтого цвета. И наш глаз демонстрирует поразительную точность настройки: именно к этой части спектра он наиболее чувствителен.

Может ли случиться так, что обитатели других планет видят совершенно в других диапазонах? На мой взгляд, едва ли. Практически все присутствующие в космосе в заметном количестве газы прозрачны для видимого света и полупрозрачны для близких к нему частот. Звезды, кроме самых холодных, отдают значительную, если не преобладающую, часть своей энергии на частотах видимой части спектра. Проницаемость материи и свечение звезд в одном и том же узком диапазоне частот только кажется случайным совпадением. Это соответствие наблюдается не только в Солнечной системе, но и повсюду во Вселенной и является следствием фундаментальных законов излучения, квантовой механики и ядерной физики. Могут быть и исключения, но я полагаю, что обитатели иных миров, если они вообще существуют, видят практически в том же диапазоне частот, что и мы¹⁰.

Растения поглощают красный и синий свет и отражают зеленый, поэтому представляются нам зелеными. Все зависит от того, свет какой части спектра и в каком количестве отражает данный «цвет». То, что поглощает синий свет и отражает красный, кажется нам красным; то, что поглощает красный свет и отражает синий, кажется синим. Предмет, который воспринимается нами как белый, практически одинаково отражает свет всех цветов. Это относится и ко всему серому и черному. Разница между черным и белым не в цвете, а в количестве отраженного света. Все относительно.

Наверное, самый яркий природный материал – свежевыпавший снег. Но и он отражает лишь около 75 % падающего на него солнечного света. Обиходный черный материал, например черный бархат, отражает считаные проценты света. «Противоположны как черное и белое» – это логическая ошибка. В сущности, черное и белое есть одно и то же, различие между ними не в цвете, а в относительном количестве отраженного света.

Большинство «белых» людей далеко не так белы, как свежевыпавший снег, или хотя бы белый холодильник, а большинство «черных» светлее черного бархата. Это относительные, неточные, обманчивые характеристики. Люди сильно отличаются отражательной способностью – показателем того, какой процент светового потока отражает кожа. Пигментацию кожи обеспечивают главным образом молекулы органического соединения под названием меланин, которое организм вырабатывает из тирозина – аминокислоты, входящей в состав белков всех живых организмов. Альбиносы имеют врожденное заболевание, вследствие которого меланин не вырабатывается. Их кожа и волосы имеют молочно-белый оттенок, радужки глаз розовые. Животные-альбиносы в природе редки, поскольку их кожа не обеспечивает достаточной защиты от солнечного излучения и у них отсутствует защитная окраска. Долго альбиносы не живут.

Подавляющее большинство жителей США коричневые. Свет, лучше всего отражаемый нашей кожей, несколько смещен в красную область видимого спектра. Людей с активной выработкой меланина так же бессмысленно определять «цветными», как людей, в коже которых меланина мало, – «обесцвеченными».

Заметные различия в цвете кожи наблюдаются только в видимом диапазоне и близких к нему частотах. Уроженцы Северной Европы и Центральной Африки одинаково черны в ультрафиолетовом и инфракрасном излучении, поскольку практически все органические молекулы, не только меланин, поглощают его. Такая аномалия, как белая кожа, в принципе возможна исключительно в видимом спектре, для которого проницаемы многие молекулы. В большей части спектра все люди черные¹¹.

Солнечный свет представляет собой смешение волн с частотами, соответствующими всем цветам радуги. Желтого света в нем несколько больше, чем красного или синего, и это одна из причин того, что Солнце кажется нам желтым. Предположим, волны всех этих цветов попадают на лепесток розы. Почему он выглядит красным? Потому что все остальные цвета, кроме красного, преимущественно поглощаются им. Когда световой поток падает на розу, волны беспорядочно рассеиваются под поверхностью лепестков. Как в примере с ванной, при каждом соударении волна ослабляется, но всякий раз волны синего и желтого света поглощаются сильнее красных. В итоге после множества внутренних отражений обратно в воздух излучается больше красного света, и мы созерцаем прекрасную алую розу. С голубыми или фиолетовыми цветами происходит то же самое, с той разницей, что их лепестки поглощают преимущественно красный и желтый свет, а отражают синий и фиолетовый.

За поглощение света в лепестках таких цветов, как розы и фиалки – настолько ярко окрашенных, что являются тезками соответствующих оттенков, – отвечает особый органический пигмент, антоцианин. Примечательно, что типичный антоцианин имеет красный цвет в кислой среде, синий – в щелочной и фиолетовый – в воде. Таким образом, розы красны, потому что содержат антоцианин и имеют легкую кислую реакцию, фиалки фиолетовы благодаря антоцианину и легкой щелочной реакции. (Я пытался обыграть этот факт в каламбурах, но не преуспел.)

Синие тона даются Природе трудно. Редкость синих скал или песков на Земле и других планетах говорит сама за себя. Синие пигменты с необходимостью имеют весьма сложное строение: антоцианин состоит из двух десятков расположенных определенным образом атомов, каждый тяжелее атома водорода.

Живые существа пользуются цветом очень изобретательно. Растения поглощают солнечный свет и путем фотосинтеза добывают пропитание буквально из воздуха и воды. Птенцы яркой окраской глоток указывают родителям, куда совать пищу. Бывает окраска, привлекающая особей противоположного пола и насекомых-опылителей, бывает маскировочная или отпугивающая. Есть у цвета и чисто эстетическая функция, во всяком случае для человека. Но все это возможно исключительно в силу физических особенностей звезд, химического состава воздуха и изящной сообразности процесса эволюции, обеспечившего нам совершенную гармонию с физической средой.

Когда мы изучаем иные миры, состав атмосферы или рельеф других планет – пытаемся понять, почему атмосферная дымка спутника Сатурна Титана коричневая, а похожая на дынную корку поверхность Тритона, спутника Нептуна, розовая, – то опираемся на свойства световых волн, по сути, мало отличающихся от концентрических кругов на воде в ванне. Все видимые нами цвета, будь то на Земле или за ее пределами, определяются длиной волны преимущественно отраженного света. Так что образ Солнца, ласкающего все сущее в пределах достижения своих лучей, представление о солнечном свете как о взоре божества не только поэтическая метафора. Тем не менее капля воды, падающая в ванну, гораздо лучше и точнее объясняет физику света.

Глава 5
Четыре вселенские загадки

Когда вверху не названо небо,

А суша внизу была безымянна…

Тростниковых загонов тогда еще не было,

Тростниковых зарослей видно не было,

Когда из богов никого еще не было,

Ничто не названо, судьбой не отмечено,

Тогда в недрах зародились боги…

– «Энума элиш»¹², древневавилонский эпос о сотворении мира, 2500–2000 гг. до н. э.¹³

Каждая цивилизация создает миф о сотворении мира, пытаясь осмыслить происхождение Вселенной и всего, что в ней есть. По большей части эти мифы не более чем вымысел. Есть такой миф и у нас с вами. Он, однако, опирается на точные научные данные.

Итак…

Мы живем в расширяющейся Вселенной, размеры и древность которой выходят за пределы обычного человеческого воображения. В ней находятся галактики, разлетающиеся все дальше друг от друга вследствие Большого взрыва – грандиозного первоначального импульса. По мнению некоторых ученых, наша Вселенная – лишь одна из великого, а возможно, и бесконечного множества отдельных вселенных. Одни растут и развиваются, чтобы затем схлопнуться и погибнуть. Другие расширяются вечно. Третьи находятся в динамическом равновесии и многократно, если не бесконечно, проходят цикл расширения и сжатия. Нашей Вселенной около 15¹⁴ млрд лет, во всяком случае таков ее возраст в ее нынешнем «воплощении», возникшем в результате Большого взрыва.

В других вселенных могут существовать иные формы материи и действовать свои физические законы. Где-то жизнь невозможна из-за отсутствия светил и планет или даже химических элементов тяжелее водорода и гелия. Вероятно, есть и такие вселенные, рядом со сложностью и изобилием которых меркнет наша собственная. Даже если иные вселенные действительно существуют, нам вряд ли удастся проникнуть в их секреты, тем более увидеть их своими глазами. Впрочем, и в нашем с вами доме есть над чем подумать.

Во Вселенной, где мы обитаем, несколько сотен миллиардов галактик, одну из которых мы называем Млечным Путем – «нашей» Галактикой, хотя не имеем ни малейших оснований претендовать на власть над ней. Млечный Путь – это газ, пыль и около 400 млрд звезд. Одна из них, на периферии спирального рукава Галактики, и есть наше Солнце – неяркая, небольшая, прямо скажем, заурядная звездочка. В пути продолжительностью 250 млн лет вокруг центра Галактики Солнце сопровождает свита из малых миров: планет и их спутников, астероидов, комет. Человек разумный – всего лишь один из 50 млрд видов живых существ, зародившихся и эволюционировавших на маленькой планетке, третьей по счету от Солнца. Мы зовем ее Землей. Наши космические аппараты исследовали 70 объектов Солнечной системы и проникали в атмосферу или спускались на поверхность четырех: Луны, Венеры, Марса и Юпитера¹⁵. Свершения, прежде доступные лишь героям мифов!

* * *

Искусство прорицания давно утрачено. Несмотря на наше, как выразился Чарльз Маккей¹⁶, «горячее желание пронзить взглядом густую тьму, скрывающую будущее», мы здесь бессильны. Важнейшие научные открытия, как правило, оказываются и самыми неожиданными – не логическим следствием уже накопленной суммы знаний, а совершеннейшим откровением. Природа гораздо более изобретательна, непредсказуема и изощренна, чем человек. Какие эпохальные открытия в астрономии ждут нас в ближайшие десятилетия, как изменится наш миф о сотворении мира? Гадать об этом бессмысленно. Однако наметившиеся тенденции развития исследовательской техники приоткрывают перед нами перспективы, от которых захватывает дух.

Если предложить астрономам назвать четыре самые интригующие загадки в их области, то мнений будет столько же, сколько людей. Многие, насколько мне известно, составили бы список, отличный от моего. Например, из чего состоит 90 % Вселенной? (Мы до сих пор этого не знаем¹⁷.) Как найти ближайшую черную дыру? Чем объяснить поразительную странность, что расстояния между галактиками, предположительно, квантуются, т. е. всегда кратны определенным числам? Что такое гамма-всплески – взрывные выбросы жесткого излучения, интенсивность которых превосходит энергию целой звездной системы? А парадоксальный факт, что Вселенная моложе самых старых звезд в ней? (Хотя данные, полученные с помощью орбитального телескопа «Хаббл», заставили большинство ученых пересмотреть оценку возраста Вселенной. Если ей действительно 15 млрд лет, то парадокс снимается.) Одних ученых особенно занимает исследование кометного вещества в земных лабораториях, других – поиск аминокислот в межзвездном пространстве или тайна происхождения древнейших галактик.

Но самые захватывающие перспективы – если только во всем мире не будет жестко урезано финансирование астрономических исследований и космических миссий (ужасная, но вполне возможная вещь!) – откроются перед нами, когда мы ответим на следующие четыре вопроса¹⁸.

1. Была ли когда-нибудь жизнь на Марсе? Нынешний Марс – это мертвый, безводный голый камень. Но повсюду на нем видны отчетливые следы древних речных долин. Есть и признаки некогда существовавших озер и даже океанов. По степени кратеризации поверхности планеты можно примерно определить, когда Марс был более теплым и влажным. (В этом методе за основу берется кратеризация Луны и проводится радиоизотопное датирование на основе периода полураспада элементов из образцов лунного грунта, доставленных на Землю в ходе программы «Аполлон».) Ответ: около 4 млрд лет назад. Именно тогда, когда на Земле зарождалась жизнь! Неужели из двух соседних планет с очень схожими условиями лишь одна оказалась колыбелью жизни? Или жизнь возникла и на Марсе, чтобы очень скоро стать жертвой необъяснимого изменения климата? И не могла ли она уцелеть в неких оазисах, возможно, под поверхностью планеты, и в той или иной форме просуществовать до нашего времени? Таким образом, Марс ставит перед нами два фундаментальных вопроса: возможна ли на нем жизнь, сегодня или в прошлом, и что ввергло планету, столь похожую на Землю, в ее теперешнее состояние обледенелой глыбы. Второй вопрос для нас – решительно перекраивающих свою среду обитания, почти ничего не зная о возможных последствиях, – может оказаться отнюдь не праздным.

Автоматическая станция «Викинг», севшая на Марс в 1976 г., исследовала его атмосферу и обнаружила многое из того, что присутствует и в атмосфере Земли, – например, углекислый газ, – а также следы газов, преобладающих в нашей атмосфере, в частности озона. Изотопный анализ показал, что на Марсе многие молекулы представлены в форме, отличной от земной. Так были установлены характерные признаки марсианской атмосферы.

Затем выяснился удивительный факт. В Антарктиде на ледовом щите, прямо на поверхности смерзшегося снегового покрова, находят метеориты – камни из космоса. Одни уже были известны на момент марсианской миссии, другие обнаружились позднее, но все они попали на Землю еще до полета «Викинга» – некоторые на десятки тысяч лет раньше. На кристально-белом антарктическом льду они были отчетливо заметны. Большая часть собранных метеоритов оказалась в Хьюстоне, где в то время действовала Лаборатория по приему лунных образцов.

В те времена НАСА испытывало серьезный недостаток финансирования, и прошло немало лет, прежде чем эти находки подверглись хотя бы первичному исследованию. Некоторые оказались лунными: при столкновении метеорита или кометы со спутником нашей планеты фрагменты лунной поверхности оказались выброшенными в космос, и какая-то их часть упала в Антарктиду. Один-два метеорита прибыли с Венеры¹⁹. Примечательно, что несколько прилетели с Марса, о чем свидетельствовал их химический состав с характерными признаками марсианской атмосферы.

В 1995–1996 гг. ученые Космического центра имени Линдона Джонсона наконец приступили к изучению одного из метеоритов марсианского происхождения – ALH 84001. Внешне это был самый обычный камень, похожий на буроватую картофелину. Но его микрохимический анализ выявил наличие органических молекул особого типа, преимущественно полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Сами по себе эти молекулы, соединяющиеся в подобия узоров из шестиугольных кафельных плиток с атомом углерода в каждой вершине, отнюдь не диковинка. ПАУ обнаруживаются на рядовых метеоритах и в межзвездной пыли, предположительно имеются на Юпитере и Титане и никоим образом не являются признаком жизни. Примечательно их расположение в метеорите из Антарктики, по большей части в виде глубинных вкраплений. Следовательно, они прилетели вместе с ним, а не налипли при контакте с земными породами (или автомобильными выхлопами). Впрочем, и в «чистых» метеоритах присутствие ПАУ еще не доказательство наличия жизни. В образце были найдены и некоторые другие минералы, которые на Земле могут считаться признаками присутствия органики. Самой удивительной находкой стали так называемые нанофоссилии – микроскопические слипшиеся друг с другом сферы, напоминающие крохотные колонии земных бактерий. Но можно ли утверждать со всей определенностью, что на Земле или на Марсе не существует минералов аналогичного строения? Достаточно ли этого, чтобы ответить на вопрос о жизни на Марсе? И разве сам я не привык повторять в отношении НЛО, что революционные теории требуют столь же революционных доказательств? Пока доказательства обитаемости Марса не настолько убедительны.

Однако мы в самом начале пути. Впереди анализ других фрагментов этого марсианского метеорита. Изучение остальных метеоритов с Красной планеты. Исследование метеоритов иного типа, обнаруженных на ледовых полях Антарктики. Нам следует заняться не только камнями из глубинных пород, прилетевшими или доставленными с Марса, но и теми, что когда-то лежали на поверхности планеты. Пора переосмыслить фантастические результаты биологических экспериментов «Викинга», по мнению отдельных ученых, свидетельствующие о наличии жизни. Нужно отправить спускаемые аппараты в определенные районы Марса, возможно, сохранившие тепло и влагу. Перед нами открывается непаханое поле марсианской экзобиологии.

Если нам посчастливится найти на Марсе хотя бы микробов, это будет настоящее чудо: жизнь, зародившаяся на двух соседних планетах примерно на одном и том же раннем этапе их существования. Или жизнь была перенесена с одной планеты на другую метеоритом и не имела двух независимых источников? Эту загадку раскроет изучение найденных форм жизни с точки зрения органической химии и морфологии. Жизнь могла возникнуть в одном из двух миров, но в каждом прошла свой путь развития. Тогда перед нами будет результат нескольких миллиардов лет принципиально иной эволюции – сказочный подарок судьбы для всей биологической науки.

При исключительном везении мы встретим совершенно самостоятельные формы жизни. Хранят ли они генетическую информацию в полинуклеотидах, подобно земным формам? Используют ли механизмы ферментативного катализа с участием белков? Какой у них генетический код? При любых ответах на эти вопросы биология совершит революционный прорыв. И независимо от результатов главным станет вывод: жизнь не столь редкая штука, как казалось ученым.

На следующее десятилетие многие страны строят масштабные планы изучения Марса с помощью автоматических орбитальных станций, спускаемых аппаратов, марсоходов и внутригрунтовых зондов, надеясь приблизиться к решению этих эпохальных проблем. В 2005 г. предполагалось отправить на Красную планету возвращаемую беспилотную миссию для доставки поверхностных и глубинных образцов на Землю²⁰.

2. Титан – лаборатория жизни? Крупный спутник Сатурна Титан уникален благодаря своей атмосфере: она в десять раз мощнее земной и состоит главным образом из азота (его много и в нашей атмосфере) и метана (СН₄). Два американских космических аппарата «Вояджер» обнаружили в атмосфере Титана простые органические молекулы – соединения углерода, с которых началась жизнь на Земле. Титан окружает перламутрово-оранжевый дымчатый слой, сходный по свойствам с красно-коричневым осадком, который был получен в лаборатории при подаче энергии в смоделированную атмосферу спутника. Анализ этого осадка выявил в нем целый ряд «кирпичиков» земной жизни. Титан находится так далеко от Солнца, что вода может присутствовать на нем лишь в виде льда. Но не спешите представлять этот мир несовершенным подобием Земли времен зарождения жизни. Он мог оттаивать в результате столкновений с кометами, и, судя по наблюдениям, типичный участок поверхности Титана находился под водой порядка тысячелетия из 4,5 млрд лет его существования. В 2004 г. в систему Сатурна прибыл аппарат НАСА «Кассини». Отделившийся от него зонд Европейского космического агентства «Гюйгенс» медленно спустился на парашютах сквозь плотную атмосферу Титана и сел на поверхность этого таинственного мира. Подобные миссии позволят нам узнать, далеко ли продвинулся Титан в экспериментах по созданию жизни.

3. Есть ли у нас братья по разуму? Радиоволны распространяются со скоростью света. Ничто в мире не способно двигаться быстрее. При правильно подобранной частоте они беспрепятственно пронизывают космическое пространство и атмосферу любой планеты. Два гигантских радиотелескопа-радара – на Земле и в другой звездной системе, обращенные друг к другу, – могли бы обмениваться сигналами, сколько бы тысяч световых лет их ни разделяло. Поэтому с помощью имеющихся у нас радиотелескопов мы следим, не посылает ли нам кто-нибудь сообщение. Пока ничего определенного не обнаружилось, хотя сердца ученых не раз замирали из-за так называемых «событий» – записанных сигналов, отвечающих всем критериям послания внеземной цивилизации, если бы не одно «но». Телескоп вновь наводили на точку пространства, откуда поступил сигнал, однако он не повторялся – ни через минуту, ни через месяц, ни через год. Но мы только начали работать на этом направлении. Тщательный поиск потребует одного-двух десятилетий. Обнаружение внеземных цивилизаций навсегда изменит наши представления о Вселенной и о самих себе. Если же долгий методичный поиск окажется безрезультатным, возможно, это заставит нас со всей остротой почувствовать невероятную ценность земной жизни. Любой результат этого научного поиска заслуживает наших усилий.

4. Как родилась Вселенная и как она погибнет? Как ни фантастично это звучит, современная астрофизика вплотную подобралась к пониманию происхождения, существования и будущего Вселенной. Вселенная расширяется: все галактики отдаляются друг от друга – это явление, называемое потоком Хаббла, является одним из трех главных свидетельств в пользу Большого взрыва, положившего начало Вселенной (по крайней мере ее нынешнего воплощения). Силы земного тяготения достаточно, чтобы вернуть на поверхность планеты подброшенный вверх камень, но не ракету, набравшую вторую космическую скорость. Аналогично если во Вселенной содержится очень много материи, то ее совокупная гравитация замедлит, а затем и прекратит разлет. Расширяющаяся Вселенная превратится в схлопывающуюся Вселенную. Если же материи для этого недостаточно, расширение будет вечным. Известной на данный момент материи слишком мало, чтобы замедлить расширение Вселенной, но есть основания считать, что существует огромное количество темной материи – «не желающей» отражать свет, чтобы предоставить астрономам свидетельства своего существования. Если расширение Вселенной окажется временным явлением и когда-нибудь сменится сжатием, очевидно, возникает вероятность того, что Вселенная бесконечное число раз проходит цикл расширения-сжатия, и ее древность также бесконечна. Бесконечно существующая Вселенная не нуждается в акте творения. Она просто всегда существует. Напротив, недостаток материи для перехода от расширения к сжатию согласуется с идеей сотворения Вселенной из ничего. Человечество пытается ответить на эти глубочайшие вопросы с самого зарождения цивилизации. Но лишь теперь у нас появляются шансы что-то понять. И помогут нам в этом не откровения и мифы, а надежные, воспроизводимые, объективные результаты научных наблюдений.

* * *

Я считаю весьма вероятным, что в ближайшие 10–20 лет мы совершим удивительные открытия во всех этих четырех областях научного поиска. Повторюсь, что мог бы назвать немало других актуальных вопросов астрономии. Но я абсолютно убежден, что подлинно революционные достижения ждут нас там, где мы по своей близорукости не способны их предвидеть.