Текст книги "Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла"

Автор книги: Майкл Брукс

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 18 страниц)

Майкл Брукс
Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла. Самые интригующие научные загадки нашего времени

Господину Самнеру – в знак неизменного почтения и восхищения. Надеюсь, это отчасти окупит мой долг перед ним. А еще – Филиппе, Милли и Закари в память о каждодневной поддержке

Самая восхитительная фраза, которую можно услышать в науке, та, что возвещает о большинстве открытий, – вовсе не «Эврика!»; она звучит так: «Это забавно…»

Айзек Азимов

Пролог

Я стою в роскошном холле брюссельского отеля «Метрополь» и наблюдаю, как трое лауреатов Нобелевской премии сражаются с лифтом.

Разобраться со здешним подъемником, конечно, непросто: это открытая решетчатая клеть с такой лебедочной системой, словно над ней потрудился сам Изамбард Кингдом Брюнель (1806–1859) – знаменитейший из инженеров позапрошлого века. Три дня назад, войдя впервые в сей экспонат, я чувствовал себя путешественником по времени, решившим навестить далеких предков. Но как бы там ни было, я заставил лифт работать.

Дабы не конфузить ученых, я перевожу взгляд на великолепный интерьер. «Метрополь», построенный в конце девятнадцатого столетия, декоративен почти до смешного. Стены облицованы огромными мраморными плитами, потолки украшает изысканный геометрический орнамент в золотых и серебристо-зеленых тонах. Сияющие хрустальные люстры излучают теплоту; под ними так и тянет задремать, свернувшись клубочком. Тот же уютный свет горит во всем здании. А снаружи, на площади Брукер, ветер разносит по городу декабрьскую стужу, и, глядя на это безобразие сквозь вращающиеся двери, я чувствую, что мог бы целый век не двигаться с места.

Нобелиаты меж тем не сдаются. Кажется, никто другой не замечает их бедственного положения, и я даже задумываюсь, не пройти ли к ним от стойки дежурных через холл. Когда мне пришлось вступить в долгий поединок с лифтовой дверью, у замка обнаружилась особенность, супротивная всякой логике: если кажется, что он уже на запоре, это ошибка – необходим еще заключительный рывок. Но тут приходит в голову, что люди, носящие на лацканах значки Нобелевской академии, все-таки должны суметь разобраться сами.

Приятно бывает думать, будто ученые стоят выше житейской прозы, повелевают стихиями и способны объяснить весь мир, в котором мы живем. Но это, по всей очевидности, утешительная иллюзия. Как только я решусь наконец оторваться от фарса, разыгрывающегося в лифте, и усядусь в такси, позади останется, пожалуй, самая увлекательная конференция, в какой мне когда-либо доводилось участвовать. Вовсе не потому, что на ней открылись новые горизонты науки, – ровно наоборот. Дебаты оказались такими интересными как раз потому, что в них не обнаружилось ни грана способности проникнуть в суть вещей и сделать шаг вперед. Для науки моменты полного и окончательного «застревания» могут быть благом; они зачастую означают близящуюся революцию.

Выступления на конференции сосредоточились на теории струн, которая пытается связать квантовую механику с теорией относительности Эйнштейна. Эти две системы несовместимы, их нужно преобразовать, чтобы получить непротиворечивое описание Вселенной, и теория струн может оказаться наилучшим выбором. А может, и нет. Минувшие три дня я провел, слушая рассуждения виднейших умов современности о том, как бы объединить обе концепции. В итоге пришли к выводу, что спустя тридцать с лишним лет после появления теории струн непонятно даже, с чего начинать.

У Сольвеевского конгресса физиков богатейшая история. На первом из этих форумов в 1911 году – он же первый всемирный конгресс по физике – делегаты обсуждали, как отнестись к недавно открытому явлению радиоактивности. Здесь, в этой самой гостинице, Мария Кюри, Хендрик Лоренц и молодой Альберт Эйнштейн спорили о том, как радиоактивным веществам удается столь вызывающе игнорировать законы сохранения энергии и количества движения. Радиоактивность казалась аномалией, лишенной физического смысла. Проблема в конечном счете разрешилась с появлением квантовой теории. Однако на конгрессе 1927 года странная природа последней вызвала очередные затруднения, заставив Эйнштейна и Нильса Бора, Лоренца и Эрвина Шрёдингера, Эрнеста Резерфорда и Джона фон Неймана погрузиться в обсуждение новых законов физики с той же степенью произвола, с какой в свое время они подошли к радиоактивности.

То был особый момент в истории науки. Квантовая теория несла в себе свежую идею: некоторые природные явления полностью случайны, они происходят без всяких причин. Такое положение не удовлетворяло ни Эйнштейна, ни Бора, и все время встречи они провели вдвоем в стороне от формальных дискуссий, препираясь о том, что бы это могло значить. В итоге их философские подходы к загадке разошлись. Для Бора она означала, что наука не всесильна. Для Эйнштейна – что в теории имеются изъяны: именно здесь он впервые произнес свою знаменитую фразу: «Бог не играет в кости». Ответ Бора выдавал величайшее огорчение ученых, а именно – то, что они не властны устанавливать правила игры. «Эйнштейн, – сказал Нильс Бор, – перестаньте указывать Богу, что надо делать».

Ни один из них не дожил до того момента, когда мог бы лично убедиться в окончательном решении загадки – да оно фактически не найдено по сей день. Но если положиться на мнение иных участников нынешнего конгресса, то выходит, что прав был Бор, усмотревший предел возможностей науки. Половина собравшихся теоретиков струн, включая лучшие умы сообщества, высказала убежденность: постичь до конца Вселенную нам не дано. Другие, разрабатывающие универсальную «теорию всего», считают, что должно быть некое доступное объяснение. Но где искать таковое, они не имеют понятия. В чем причина этой чрезвычайной ситуации? В еще одной аномалии.

Ее обнаружили не так давно, в 1997 году. Анализ вспышки далекой сверхновой звезды привел астрономов к поразительному заключению: процесс разбегания Вселенной идет с постоянным ускорением. Открытие ошеломило космологов; никто не понимал, отчего так происходит. Все, что они смогли предположить, – это лишь то, что Вселенную распирает загадочная «темная энергия».

Сия аномалия – в сущности, простой наблюдательный факт – буквально раздавила теорию струн, опровергая сразу все, чего, казалось бы, достигли ее сторонники. Короче говоря, не умеют они объяснить этот феномен – и многие уже готовы отступиться от дальнейших усилий. Если верить их словам, напрашивается прямой и очевидный ответ: наша Вселенная, должно быть, одна из очень многих и основные законы физики везде разные. Пытаться объяснить эту разницу за счет свойств единственно доступного нам мира, утверждают они, – пустое дело.

Ничуть не бывало. В этой научной аномалии, как и во всякой другой, кроется нечто весьма обнадеживающее. Когда Томас Кун в начале шестидесятых писал статью для энциклопедии – первый вариант своей книги «Структура научных революций», – он намеревался исследовать историю науки, чтобы получить ключи к природе открытия. Эта задача потребовала ввести новый термин, ставший теперь крылатым: смена научной парадигмы. Ученые работают с ограниченным набором идей о том, что представляет собой мир. Что бы они ни делали, будь то эксперимент или теоретическое исследование, – все основано на информации, лежащей в пределах этого фундаментального знания. Но вот появляются данные, противоречащие установленной парадигме. На первых порах они будут игнорироваться или саботироваться научным сообществом. Однако в конце концов необъяснимых аномалий накапливается столько, что на них уже невозможно просто закрывать глаза. И тогда в науке происходит кризис.

Он, по мысли Куна, вскоре приводит к смене господствующей парадигмы, и все принимают радикально обновленный взгляд на мир. Именно так утвердились теории относительности, квантовой механики или тектоники плит.

Ситуация с темной энергией – очередной подобный кризис. Можно ее воспринимать как печальное свидетельство факта, что наука снова уткнулась лбом в стенку. Или же – как бодрящий импульс к новым открытиям. Прорыв явно на подходе и может случиться где угодно, в любой момент. Еще замечательнее то, что с некоторых пор это не единственная аномалия, озадачивающая современную науку.

Она и в космологии не единственная. Другая проблема, свалившаяся на наши головы из той же космической бездны – темная материя, – впервые заявила о себе в тридцатые годы прошлого века. И ее, почти в точности по схеме Куна, игнорировали без малого сорок лет. Астроном Вера Рубин[1]1
  Вера Рубин (урожденная Купер) (Vera Cooper Rubin) (p. 1928) – американский астроном, один из пионеров развития концепции вращения галактик. (Прим. ред.).


[Закрыть] из вашингтонского Института Карнеги первой открыла ученым глаза на эту загадку и заставила их взяться за обсуждение. В начале 1970-х Рубин доказала, что формы, размеры и скорости вращения галактик означают: либо с законом тяготения что-то не так, либо в космосе имеется гораздо больше вещества, чем мы в состоянии наблюдать. Никто особенно не рвется перетолковывать почтенного старца Ньютона, но в то же время природа темной материи остается непонятной.

Иногда утешительно бывает думать, что наука овладела тайнами мироздания, но факты говорят о другом. Темная материя и темная энергия составляют в совокупности 96 процентов Вселенной. Всего лишь два «ненормальных» научных результата показали: мы способны разглядеть только крошечную долю того, что называем космосом. Хорошая новость в данном случае заключается в том, что теперь космологи, возможно, преодолеют кризис, соберутся с духом и устроят «перезагрузку» Вселенной – или, во всяком случае, это произойдет, как только им удастся договориться, в какую сторону разворачивать парадигму.

Не менее увлекательные парадоксы, они же возможные предпосылки будущих научных революций, дожидаются совсем рядом. Например, эффект плацебо: целый ряд тщательно спланированных и строго контролируемых исследований показал, что психика может повлиять на биохимию тела, подавляя боль и принося впечатляющие лечебные результаты. Притом, как и с темной материей, нет полной уверенности в реальности этого явления. Или опыты с холодным ядерным синтезом, когда внутриатомные реакции без всякой опасности для окружения производят энергии больше, чем расходуют. Над этой идеей тоже издевались без малого двадцать лет, и лишь недавно Министерство энергетики США признало результаты лабораторных экспериментов достаточно убедительными, чтобы продолжить финансирование. Дело в том, что холодный термояд противоречит всей мудрости физиков, накопленной веками; нет никакого приемлемого объяснения, отчего эта штука должна работать, ни даже стопроцентно убедительных доказательств, что такое осуществимо в принципе. Но феномен, несомненно, заслуживает изучения: реально имеющиеся данные указывают, что он может породить новую, более глубокую физическую теорию, способную кардинально повлиять на целый ряд научных дисциплин.

Идем дальше: сигнал «внеземного разума», за тридцать лет так и не получивший объяснения; загадка свободы человеческой воли, вопреки всем строго научным доказательствам обратного; космические корабли, отклоненные от расчетного курса неведомой силой; проблемы происхождения пола и смерти, не поддающиеся самолучшим биологическим теориям… список можно продолжать.

Философ Карл Поппер однажды с немалой безжалостностью заметил, что науку можно определить как искусство систематических упрощений. Хотя сей афоризм – сам по себе упрощение, ясно, что у науки еще довольно поводов обуздывать свою гордыню. И здесь кроется секрет, который слишком часто игнорируют ученые, жаждущие утвердиться в собственном всезнании. Темная энергия считается самой досадной проблемой современной физики. Это неверно: она – величайший шанс для исследователей, побудительный мотив вникнуть в допущенные нами упрощения, исправить их и войти в новое царство знаний. Будущее науки зависит от способности постичь кажущиеся нонсенсы; именно старания объяснить любой абсурд движут ее вперед.

В шестнадцатом столетии многочисленные «неправильности», постоянно отмечавшиеся астрономами в движении небесных тел, привели ученого Николая Коперника к заключению, что на самом деле Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. В 1770-е годы химики Антуан Лавуазье и Джозеф Пристли открыли элемент кислород путем экспериментов, нарушавших все теоретические представления эпохи. Не одному географу веками бросалось в глаза странное сходство линий восточного побережья Южной Америки и западного берега Африки со смежными фрагментами мозаики, но лишь в 1915 году нашелся тот, кто осознал, что это может оказаться не простой случайностью. Проницательность Альфреда Вегенера в итоге породила современную теорию тектоники плит и континентального дрейфа; его выводы одним махом перечеркнули коллекционирование «следов на камне» как былую основу геологической науки и заложили фундамент целостной теории, открывшей людскому глазу миллиарды лет истории Земли. Еще раньше Чарльз Дарвин совершил подобный подвиг в биологии, объяснив эволюцию как результат естественного отбора. И точно так же в одночасье завершились времена, когда его наука могла лишь констатировать замечательное разнообразие форм жизни, не понимая, как связать их воедино.

Все это относится не только к наблюдениям и экспериментам; известны аномалии чисто теоретического свойства. Например, Альберта Эйнштейна несовместимость двух научных концепций побудила разработать революционную теорию относительности, навсегда изменившую наши представления о пространстве, времени и границах Вселенной.

Однако свою Нобелевскую премию Эйнштейн получил не за это. Наивысшую почесть в науке ему принесла другая аномалия – фотоэлектрический эффект. Наблюдения за высокотемпературными процессами подсказали Максу Планку гипотезу, что при тепловом излучении энергия испускается квантованными порциями. Для него самого эта идея была вряд ли чем-то большим, нежели изящная математическая уловка, но Эйнштейн воспользовался ею, чтобы пойти гораздо дальше. Отталкиваясь от работ Планка, он доказал, что свет не только переносится, но вообще существует лишь в виде квантов, каждый из которых «поддается учету» экспериментальным путем. Именно это открытие, показавшее, что вся материя Вселенной выстроена из квантовых «блоков», удостоилось Нобелевской премии по физике за 1921 год.

Конечно, Нобелевка по физике – еще не абсолют, и мои наблюдения в холле «Метрополя», похоже, это подтверждают. Почему ярчайшие умы поколения не сумели втроем одолеть одну тупую железяку? Я не могу отвязаться от мысли: а великому Эйнштейну тоже приходилось биться с этим же самым лифтом? Если да, то сейчас, верно, и он, грозя кулаком Всемогущему, воззвал бы о помощи.

Всякий раз ученым нелегко бывает согласиться с тупиком; они отвыкли видеть в подобных ситуациях первый шаг на новом увлекательном пути. Но стоит лишь это признать, стоит лишь предложить коллегам подключиться к решению неотвязной проблемы, вместо того чтобы сообща обливать ее горделивым презрением, – и можно отправляться на любой этаж. В науке топтание на месте может быть предвестником гигантского скачка. Вещи, по видимости лишенные смысла, – это и есть самое важное.

1. Пропавшая Вселенная

Мы можем поручиться лишь за четыре процента космоса

У индейцев, живущих в окрестностях сонного аризонского городка Флагстаффа, интересный взгляд на борьбу человека за мировую гармонию. По их преданиям, все тяготы и превратности жизни берут начало в порядке – или, сказать вернее, в беспорядке – звезд небесных. Эти драгоценные камни должны были помочь людям обрести мир и благоденствие. Но когда Первая Женщина собрала звезды, дабы запечатлеть на черноте неба нравственный закон, торопыга Койот выхватил их из горшка и разбросал как попало. От его нетерпения приключились и путаница созвездий на небесах, и хаос людского бытия.

Астрономы, ночи напролет всматривающиеся в небо над Флагстаффом, могут найти в этом мифе известное утешение. На холме над городом установлен телескоп; полученные с него данные о звездах и их путях в космическом хаосе сильно добавили разрухи в головах ученых. В первые годы двадцатого века звездный свет, проходивший сквозь линзы телескопа Кларка в тамошней обсерватории Лоуэлла, положил начало цепочке наблюдений, которая привела к одному из самых странных открытий во всей истории науки: большая часть Вселенной попросту отсутствует.

Если будущее науки зависит от постижения вещей, лишенных смысла, то у космоса есть что предложить на этот счет. Мы стремимся узнать, из чего состоит Вселенная и как она работает, – иными словами, определить составляющие ее элементы и взаимодействующие в ней силы. В этом суть единой универсальной теории, о которой мечтают физики: установить «совокупное содержимое» космоса и управляющие им законы. Время от времени та или другая газета, журнал либо телепередача объявляют, что мы почти у цели. Но это не так. Тяжело создать всеобщую теорию, когда приходится иметь дело с фактом, что большинство частиц и сил, подлежащих каталогизации, совершенно неведомы науке. Нам выпало счастье жить в золотом веке космологии; мы собрали огромное количество информации о том, как зародился космос и как он развивался до своего нынешнего состояния, но, по сути, не знаем, что представляет собой его большая часть. «В нетях» без малого вся Вселенная; если совсем точно – 96 процентов.

Звезды, которые мы видим на периферии далеких галактик, движутся словно по мановению незримой руки, которая удерживает их на местах и не дает унестись в пустоту. Согласно самым точным вычислениям, «плоть» этой невидимой руки, известная ученым под именем темной материи, составляет почти четверть совокупной массы космоса. Однако подобное обозначение – всего лишь словесная этикетка. На деле мы не знаем, что такое темная материя.

Кроме нее, есть еще и темная энергия. Когда Альберт Эйнштейн показал, что масса и энергия подобны двум сторонам медали и одна может быть преобразована в другую по формуле Е = mc², он тем самым невольно создал наиболее каверзную из всех проблем современной физики. «Темная энергия» – название, используемое учеными для той призрачной сущности, что заставляет ткань Вселенной расширяться все быстрее, образуя все больше пустого пространства между галактиками. Примените уравнение Эйнштейна для преобразования энергии в материю, и окажется, что темная энергия составляет 70 процентов массы космоса (а после его открытий массу – энергию и приходится рассматривать как двуединое целое). Никто не знает, откуда берется эта энергия, какова ее природа, будет ли она без конца ускорять разбегание Вселенной или выдохнется когда-нибудь. Как только дело доходит до главных элементов, составляющих мироздание, остается разводить руками. Знакомый мир атомов, из которых сделаны мы сами и все наше окружение, – лишь мизерная доля вселенской массы – энергии. Весь гигантский «остаток» – загадка, ждущая своего решения.

Как мы об этом узнали? Благодаря навязчивому стремлению одного человека открыть жизнь на Марсе. В 1894 году богатый массачусетский промышленник Персиваль Лоуэлл загорелся идеей, что на Красной планете существует развитая цивилизация. Презрев издевки ученых современников, Лоуэлл захотел найти неопровержимое астрономическое доказательство своей мечты. Он разослал агентов во все уголки Соединенных Штатов и в конце концов решил, что для выбранной цели идеально подходит ясное небо Аризоны в окрестностях Флагстаффа. Промаявшись несколько лет с небольшими телескопами, Лоуэлл купил у изготовителей в Бостоне огромный по тем временам 60-сантиметровый рефрактор и доставил его во Флагстафф по железнодорожной ветке из Санта-Фе.

Так началась эпоха большой астрономии. Телескоп конструкции Элвина Кларка, обошедшийся в двадцать тысяч долларов, был установлен в куполе среди величавых сосен, в конце крутой тропинки на вершине Марсианского холма, названного в честь путеводной звезды Лоуэлла. Этот прибор основательно вошел в историю: в 1960-е годы он применялся для определения самых подходящих точек высадки на Луну астронавтов по программе «Аполлон». Но еще задолго до того не по годам серьезный и задумчивый молодой человек по имени Весто Мелвин Слайфер употребил телескоп Кларка в качестве «заводной ручки» всей современной космологии.

Слайфер родился в 1875 году в фермерской глубинке штата Индиана. В 1901 году, окончив университет с дипломом инженера-механика и астронома, он приехал во Флагстафф как помощник Персиваля Лоуэлла. Лоуэлл нанял его на короткий срок, да и то с неохотой, только ради одолжения своему старому учителю. Но договоренность пошла насмарку: бывший ассистент покинул обсерваторию пятьдесят три года спустя, уйдя на покой с директорского поста.

Хотя к мании своего босса Слайфер относился не без сочувствия, охота на марсиан его не слишком занимала. Гораздо сильнее Слайферу хотелось понять, как неразумные сферы, слепленные из газа и пыли – звезды и планеты, – перемещаются по Вселенной. Одной из самых больших загадок для астрономии того времени были спиральные галактики. Эти слабые мерцания в ночном небе представляли собой, по мнению одних, обширные скопления звезд – «острова Вселенной», как некогда назвал их философ Иммануил Кант. Другие считали их просто отдаленными планетными системами. И вот парадокс: исследования Слайфера, решив эту загадку, в итоге заставили нас озаботиться не столько тем, что мы видим своими глазами, сколько тем, чего мы увидеть никак не можем.

В 1917 году, когда Альберт Эйнштейн вносил последние штрихи в свой «кондуит Вселенной», ему недоставало для полной ясности одного эмпирического факта, который связал бы всю картину в единое целое. Ко всем астрономам мира он обращался с одним и тем же вопросом: космос расширяется, сжимается или пребывает в равновесии?

Уравнения Эйнштейна описали, как ведет себя пространство – время (трехмерное пространство плюс временное измерение, в совокупности образующие ткань Вселенной) во взаимодействии с массой – энергией, заключенной в этих пределах. Из первоначальных уравнений следовало, что Вселенная может либо раздвигаться, либо уплотняться под воздействием гравитации. Если же космос статичен, это означает наличие еще некоторого фактора, «расталкивающего» материю, которую сила притяжения стремится сжать. Эйнштейна такая мысль нисколько не тешила: если законы тяготения применительно к массе – энергии вполне обоснованны, то для существования каких-то противодействующих сил не было ни малейшего резона.

К несчастью для него, все астрономы в то время считали Вселенную равновесной. Вот и пришлось, скрепя сердце, вписать в систему уравнений «антигравитационный» член для удерживания массы – энергии, обозначив его греческой буквой лямбда. Это добавление впоследствии получило известность как космологическая константа (поскольку предполагалось, что ее влияние начинает ощущаться лишь на расстояниях в световые годы, а в пределах Солнечной системы оно пренебрежимо мало) и было сделано с множеством извинений и оговорок. По признанию самого Эйнштейна, космологическая постоянная «не подтверждается нашим действительным знанием о гравитации». Появилась она единственно затем, чтобы свести концы с концами в уравнениях статичной Вселенной. Жаль, никого в тот момент не заинтересовали расчеты Весто Слайфера.

Слайфер воспользовался телескопом Кларка, чтобы установить, перемещаются ли галактики относительно Земли. Для этого он применил спектрограф – прибор, который разлагает свет, попадающий в телескоп, на хроматические составные части. Анализируя спектры свечения далеких галактик (как думали в то время – спиральных туманностей неясной природы), Слайфер обнаружил, что цветовые составляющие света изменяются в зависимости от того, приближается к нам туманность либо удаляется от нас. Видение цвета – это наш способ воспринимать частоту электромагнитного излучения в оптическом диапазоне, а частота эта – не что иное как количество световых волн в единицу времени. Когда мы любуемся радугой, то видим излучение разных частот. Фиолетовый цвет соответствует относительно высокой частоте и малой длине волн, красный – наоборот; все остальные занимают определенные места между красным и фиолетовым.

Добавив к этому фактор скорости движения, мы получаем так называемый эффект Доплера: частота светового излучения меняется таким же образом, как частота (длина) звуковых волн, испускаемых автомобильной сиреной, когда карета «скорой помощи» проносится по улице мимо нас. Если бы радуга, как та машина, надвигалась на наблюдателя с огромной скоростью, то ее спектральные линии сместились бы в фиолетовую зону: количество волн, принимаемых каждый миг, растет по мере приближения. Это называется фиолетовым или синим смещением. Если же источник света помчится прочь, то количество волн будет ежесекундно сокращаться, а частота излучения – сдвигаться в красную зону: это красное смещение.

То же самое происходит со светом далеких звезд. Если «туманность» двигалась к телескопу Слайфера, то в ее свечении обнаруживалось фиолетовое смещение. Галактики, удаляющиеся от Земли, давали красное смещение. Величина смещения позволяет судить о скорости движения.

К концу 1912 года Слайфер завершил анализ четырех спектрограмм. Три из них имели красное смещение, у одной – туманности Андромеды – обнаружилось фиолетовое. За следующие два года он измерил параметры движения еще двенадцати галактик. Все они, кроме трех, оказались «красными». Результаты были настолько поразительны, что в августе 1914 года, когда Слайфер представил их на собрании Американского астрономического общества, весь зал встал и устроил овацию.

Слайфер – один из невоспетых героев астрономии[2]2
  На 207-й конференции Американского астрономического общества (8–12 января 2006 года) профессор Джозеф Тенн из обсерватории Сонома выступил с репликой: «Почему мы не чтим память В. М. Слайфера?» (Прим. авт.).


[Закрыть]. Согласно биографии, изданной Национальной академией наук США, он, «очевидно, совершил больше фундаментальных открытий, чем любой другой астроном-наблюдатель двадцатого века». И при таком вкладе основное признание ему досталось лишь на двух космических картах – Луны и Марса. Там, за пределами небес, его имя носят два кратера.

Причина в том, что Слайфер не имел привычки обнародовать свои открытия по всей форме. Иногда он публиковал краткие сообщения о результатах, в большинстве же случаев ограничивался перепиской с коллегами. Как сказано в официальной биографии, Слайфер был «сдержанным, осторожным, скрытным человеком, всячески избегал рекламы и даже редко посещал научные собрания». Августовский бенефис 1914 года стал, судя по всему, исключением. Но именно он указал английскому астроному Эдвину Пауэллу Хабблу путь к личной славе.

Космолог из Кембриджского университета Стивен Хокинг в своей книге «Мир в ореховой скорлупке» делает колкое замечание. Сопоставив хронологию научных результатов Слайфера и Хаббла, из которой фактически следует, что второму приписали приоритет в открытии разбегающейся Вселенной, сделанном в 1929 году, Хокинг обращает внимание на первое публичное обсуждение спектрограмм Слайфера – то самое, когда аудитория, встав с мест, разразилась аплодисментами. Хаббл, как пишет Хокинг, присутствовал на этой презентации.

В 1917 году, пока Эйнштейн выяснял у астрономов их взгляды на динамику Вселенной, наблюдения Слайфера уже показали, что из двадцати пяти туманностей двадцать одна мчится прочь от Земли и лишь четыре приближаются. Все они движутся с огромной скоростью, в среднем более двух миллионов километров в час. Это вызвало настоящий научный шок, поскольку звезды, видимые на небе, ничего подобного обычно не совершают; а ведь в то время считалось, что Млечный Путь и есть вся Вселенная, практически неподвижная относительно Земли. Слайфер перевернул прежние представления. Спиральные туманности, по его предположению, – это «звездные системы, наблюдаемые с очень больших расстояний». Тем самым он как бы невзначай открыл, что космос полон роями галактик, которые стремительно движутся куда-то прочь.

Когда эти вычисления были опубликованы в «Ученых записках Американского философского общества»[3]3
  V. М. Slipher, Proceedings of the American Philosophical Society 56 (1917): 403. (Прим. авт.).


[Закрыть], им никто не придал особого значения, – а Слайферу, разумеется, характер не позволял требовать внимания к себе. Однако Хаббл, по всей очевидности, взял его успехи на заметку. Он попросил у Слайфера подборку данных для своей работы по теории относительности, и тот в 1922 году послал ему таблицу галактических скоростей. Семь лет спустя Хаббл, объединив результаты наблюдений Слайфера и еще нескольких астрономов со своими собственными, сделал сенсационный вывод.

Если взять галактики, удаляющиеся от Земли, и сопоставить распределение их скоростей с расстояниями от наблюдателя, то выяснится: чем дальше от нас галактика, тем больше ее скорость. Если одна убегающая галактика находится вдвое дальше другой, то она и движется в два раза быстрее «ближней». Если дальше втрое – скорость возрастает соответственно. У Хаббла имелось лишь одно вероятное объяснение. Галактики можно уподобить конфетти, облепившим воздушный шарик; если тот начнет раздуваться, а затем лопнет, бумажные кружочки не продолжат плавно раздвигаться, а разлетятся в разные стороны. Так Хаббл установил, что Вселенная разбегается.

То было бурное время для науки. Идея Большого взрыва, впервые зародившаяся в 1920-е годы, очутилась на острие космологических теорий. Но если Вселенная расширяется, значит, в некий предыдущий момент она была и меньше, и плотнее. Астрономы стали задаваться вопросом, как выглядел космос в исходном состоянии. Работа Весто Слайфера послужила первым свидетельством об истоках всего нашего мироздания. Но она же в конечном счете привела к открытию, что большая часть Вселенной непостижима для нас.

Чтобы понять, откуда стало известно о «выморочности» значительной доли космоса, привяжите грузик к концу длинной нитки и начните вращать над головой. Полет грузика будет довольно медленным, за ним можно следить без риска головокружения. Теперь подберите нить, чтобы она стала покороче, и орбита станет совсем маленькой. Дабы сохранился импульс кругового движения, грузик не упал вам на голову и нитка не захлестнулась на шее, вертеть все это хозяйство приходится гораздо быстрее, так что разглядеть «спутник» едва удается.

Тот же самый принцип действует при движении планет. Земля, будучи сравнительно близка к Солнцу, мчится по орбите значительно быстрее, чем далекий от светила Нептун. Причина проста: она в равновесии сил. Гравитационное поле Солнца сильнее действует на радиальном расстоянии до Земли, чем на расстоянии до Нептуна. Тело, обладающее массой Земли, должно двигаться относительно быстро, чтобы удержаться на своей орбите. Нептуну, испытывающему меньшую силу притяжения, для равновесия достаточно небольшой орбитальной скорости. А если бы он двигался так же быстро, как Земля, то покинул бы Солнечную систему и улетел в космическую пустоту.