Человек как царь природы в мире светил и вероятностей

Caleb Scharf

The Copernicus Complex:

Our Cosmic Significance in a Universe of Planets and Probabilities

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

© 2014 by Caleb Scharf

Пролог

От микрокосма к космосу

Все начинается с капельки воды.

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

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

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

* * *

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

Примерно в 1665 году Левенгуку случайно попал в руки великий труд «Micrographia» английского ученого Роберта Гука. Само по себе сочинение «Micrographia» – незаурядное культурное явление: это была первая крупная публикация только что организованного Лондонского королевского общества, первый научный бестселлер и сокровищница чудесных, тщательно проработанных зарисовок увеличенной текстуры всего на свете – от минералов до насекомых, птичьих перьев и растений. Это был атлас мира, увиденного совершенно другими глазами – глазами микроскопа.

Искусство увеличивать изображения предметов при помощи нескольких линз появилось как техническая новинка лишь незадолго до этого, в конце XVI века. Составной микроскоп позволил Гуку, наделенному не только острым зрением, но и острым умом, запечатлеть на прелестных рисунках все те чудеса, которые, оказывается, таились у всех под носом. Но даже лучшие микроскопы Гука добивались увеличения всего лишь раз в 10–50, не больше. А что же таится еще глубже? Для Левенгука соблазн разгадать эту тайну был непреодолимым, поэтому он поставил перед собой задачу создать оптический прибор, необходимый для того, чтобы самому заглянуть в эти неведомые земли.

Как именно Левенгук создал свои микроскопы, остается неясным до сих пор. Левенгук был необычайно скрытен и к тому же любил обставить свои открытия несколько театрально, поэтому проводил исследования, запершись у себя дома. Но, если судить по инструментам, которые он завещал Королевскому обществу, и по воспоминаниям посетителей, мы знаем, что главный секрет заключался в создании крошечных стеклянных бисерин идеальной формы – возможно, для этого Левенгук спаивал концы тончайших стеклянных волокон. Затем он вставлял эти сферические линзы с фокусным расстоянием всего лишь миллиметра в два в медные пластинки с тисочками, которые позволяли помещать рассматриваемый препарат прямо перед линзой. Если держать пластинку прямо на уровне глаза, можно добиться поразительного увеличения – в самых удачных случаях чуть ли не до 500 раз!

Более того, Левенгук не ограничился одним и даже несколькими микроскопами. Им овладел новаторский порыв, достойный современности, и он создал более двух сотен приборов. Похоже, он делал особый микроскоп чуть ли не для каждого образца, который хотел изучить, – то есть каждый раз это был индивидуальный подход. Так и получилось, что прошло несколько лет, и в один сентябрьский день 1674 года изобретательный торговец поместил перед линзой очередной «смотровой пластинки», созданной специально по такому случаю, судьбоносную каплю воды.

Рис. 1. Схема микроскопа Левенгука.

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

Прирожденный талант создавать оптические системы привел Левенгука не в космическое пространство, а в микромир – однако на этом пути его ждали не менее увлекательные приключения. В капельках воды он обнаружил совершенно неизвестные разновидности живых организмов, которые укрылись от любопытного человечества благодаря тому, что были попросту слишком малы и не видны невооруженным глазом. Кроме того, Левенгук быстро понял, что если эти миниатюрные живые существа могут оказаться в капельке озерной воды, значит, они есть повсюду, и расширил свои исследования на иные области.

В их число входили, например, поразительно интересные, хотя и незаслуженно обойденные вниманием закоулки человеческого рта и липкая смесь слюны и налета, покрывающая наши зубы. Поместив эти образцы под линзу, Левенгук, к полному своему потрясению, обнаружил еще больше разнообразия – десятки, сотни, тысячи «зверюшек» еще меньших размеров, плавающих в своих довольно мерзких океанах. Эти разнообразные и весьма активные организмы дали человечеству первое представление о бактериях, одноклеточных живых существах, которые, как мы знаем, составляют сегодня подавляющее большинство жизни на планете, опережая всех остальных и числом, и разнообразием – как и все последние три-четыре миллиона лет.

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

Надежных свидетельств, что Левенгук задумывался над этими вопросами, у нас нет. Подобные открытия неведомых миров и вправду производят сильное впечатление. Однако ничто не указывает на то, что сам Левенгук или кто-то из его современников стремился увидеть картину в целом и найти в ней какой-то вселенский смысл. По всей видимости, ощущение своего места во Вселенной с открытием микроскопической «изнанки мироздания» не претерпело тектонического сдвига, хотя мы и открыли поразительный слой действительности, в который мы сами не входим. В сущности, невозможно представить себе, чтобы кто-то бежал по улице и кричал: «Мы не одиноки! Нас населяют крошечные создания!». Честно говоря, отчасти дело в том, что мы тогда еще не до конца понимали, каковы подлинные взаимоотношения между микроорганизмами и нашей собственной жизнью. Чтобы идея о том, что бактерии вызывают болезни, получила официальный статус, потребуется еще 200 лет – до середины XIX века. И пройдет еще столетие, прежде чем мы сумеем вполне оценить, какую партию эти обитатели микрокосма играют в симфонии наших организмов – узнаем, что сотни триллионов их кишат у нас в кишечнике и тесно связаны с нашим физиологическим благополучием. Однако в XVII веке обширный тайный мир «зверюшек» Левенгука восприняли лишь как занимательный факт, не имевший отношения к поискам нашего места во Вселенной. Подобная узость мировоззрения была не просто приметой времени. Она отражала тенденцию, которая столь глубоко укоренена в человеческой психике, странной и могущественной, что, вероятно, относится к самым основам нашей эволюционной истории и к инстинкту самосохранения. Эта черта сохранилась у нас и по сей день – тенденция принимать как данность свою особую роль, считать, что мы важнее всего на свете, невзирая на самые очевидные свидетельства.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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