Теплый лед

Начать мы можем откуда угодно. Как показал Джон Тиндаль, все в этом мире взаимосвязано, и, выдернув и исследовав одну нить из ткани целого, можно понять природу этого целого. Итак, давайте начнем наше повествование с Альпийских гор, где так любил бывать Тиндаль. Представьте: декабрь 1859 г., 39-летний ученый поднимается в гору. Шагает он легко и споро, не сбавляя темпа. Никаких привалов, чтобы отдохнуть и перекусить. Недаром друзья сравнивали этого жилистого человека с горным козлом. Над головой ослепительная лазурь: в Лондоне никогда не бывает такого глубокого и яркого неба. Вокруг вздымаются остроконечные вершины и горные гряды, похожие на каменные руины. Ледники сверкают девственной белизной – свежий зимний снег покрыл проталины. Облака таковы, что Тиндалю едва ли хватит литературного дара, чтобы описать их.

Ученый идет налегке. С собой у него записная книжка, фляга с чаем, в заднем кармане – пачка галет. В руках трость, на которой его друг Джозеф Хукер с помощью лупы солнечными лучами выжег имя Тиндаля. На нем добротные ботинки, на шее теплый шарф. Он любит ходить в горы в одиночку, но на этот раз ему пришлось нанять двух проводников и четырех носильщиков, чтобы транспортировать тяжелое оборудование. Горы успокаивают и утешают его, и их благотворное действие усиливается ощущением одиночества и опасности. А последнего здесь в избытке: достаточно сделать полшага в сторону от тропинки и ступить на осыпь, чтобы соскользнуть с обрыва в небытие. Кроме того, в пути может застигнуть снежная буря и навечно усыпить в объятиях холода. Наконец, можно просто потерять сознание от перенагрузки в разреженном воздухе. До сих пор Тиндалю везло. Он очень осторожен и не ищет острых ощущений намеренно – цепким взглядом ощупывает перед собой тропинку, успевает заглянуть в ущелье и полюбоваться небом, а также подметить массу важных деталей вокруг. Это всецело занимает его разум, позволяя на время отвлечься от лондонской жизни, где он – профессор естественной философии в Королевском институте; помогает забыть о научных спорах, о бессонных ночах, наполненных напряженной работой ума, после которых весь следующий день чувствуешь себя разбитым.

Осторожно ступая по тропинке, Тиндаль наблюдает за небом. Утренние облака рассеиваются так равномерно, будто чья-то рука поворачивает специальный регулятор. Но ученый знает, что вода не исчезает в никуда, а превращается из крошечных капель в невидимый пар. Тиндаль останавливается перевести дух и пинает ногой камень, чтобы посмотреть, куда тот полетит. Пролетев небольшое расстояние, камень ударяется о склон, отскакивает рикошетом, делая огромную дугу в разреженном воздухе, после чего снова падает на склон и увлекает за собой множество мелких камней с характерным звуком – словно кто-то бросил пригоршню гравия на черепичную крышу. Тиндаль думает о том, что внес свой крохотный вклад в разрушение гор. Однажды те вовсе исчезнут с лица Земли, как, впрочем, и люди. Его мысли уносятся в отдаленное мрачное будущее, когда наша планета, лишенная солнечного тепла, превратится в безжизненную ледяную пустыню.

Но печали он предается недолго. Как и всегда, утешение и даже радость дарит ему чувство единения с окружающей природой. Особое восхищение у него вызывают различные формы воды. В первый день Рождества Тиндаль делает в путевом дневнике следующую запись: «Небеса были серыми, над озером повис вязкий туман, а краснеющее на востоке небо было исполосовано темными лентами облаков… Копыта весело звенели по замерзшей дороге: слева и справа нас окружали снега, но посреди дороги снег был спрессован в твердый лед. Когда долина сузилась и горные склоны подступили ближе, лед размягчился, а в некоторых местах почти вовсе растаял. С наступлением дня облачность исчезла, и над нашими головами распростерся прекрасный голубой купол».

Вскоре их небольшая группа прибыла к месту назначения – приземистому шале Монтанвер, приютившемуся среди гор рядом с ледником Мер-де-Глас. Тиндаль уже бывал тут прежде, но зимой он здесь впервые. Внезапно повалил густой снег, и путешественники поспешили укрыться в шале. Ночью Тиндаль лежал и слушал, как снаружи завывал ветер. А утром, наблюдая за тем, как алые лучи восходящего солнца окрасили облака, окаймлявшие крутой гребень гор над ледником, вспомнил вечные слова Теннисона: «Торжествующим розовым рассветом явил себя Бог». Вершины гор вспыхнули яркими факелами, потом взошло солнце, и начался новый день.

Пришла пора приниматься за дело, которое привело их сюда. Снова пошел снег. Тиндаль выбрал место для установки теодолита – геодезического прибора, предназначенного для точного измерения положения объектов на местности, а его помощники двинулись к леднику. Дойдя до него, они начали вбивать в снег вешки вдоль линии, которую указал им Тиндаль. Снегопад усилился, закручиваясь над ледником в настоящую метель, так что ученому приходилось ловить короткие просветы, чтобы подать сигналы своим помощникам. В остальное время вокруг него царили лишь снежная белизна и ветер.

Характер снегопада постепенно менялся. Вскоре снежные хлопья стали похожи на цветы в весеннем фруктовом саду: они покрывали его пальто толстым слоем – «мягкие, словно пух». Разве такая расточительная красота, задумался Тиндаль, не есть опровержение безграничной человеческой гордыни? Что значат для природы люди, если она устраивает столь роскошные представления вдали от их глаз? Но таков уж был Тиндаль, что, даже размышляя о собственной ничтожности, он не переставал восхищаться красотой этого мира.

Проведя три часа среди вьюги, Тиндаль наконец-то завершил измерения по линии вешек, установленных его помощниками поперек ледника. На следующий день они вернулись, чтобы повторить эту работу и таким образом узнать, насколько сдвинулись вешки по сравнению с предыдущим днем. Как и накануне, разыгралась метель, поэтому Тиндалю удавалось делать измерения только в короткие моменты затишья. К полудню работа была завершена. Напоследок Тиндаль обернулся и окинул задумчивым взглядом линию вешек. «Конечно, я знал, что это я установил их там, но мне была приятна идея разумности и организованности, которую они олицетворяли посреди этой снежной пустыни, – написал он позже. – Это создавало ощущение упорядоченности среди хаоса».

Воздух на леднике был свеж и сух, будто вовсе лишен влаги. Прежде чем отправиться в опасный обратный путь, когда все внимание надо будет сосредоточить на неровном льду под ногами, Тиндаль в последний раз задержал взгляд на просторной заснеженной долине. Сколько веков понадобилось природе, чтобы в буквальном смысле молекула за молекулой создать этот пейзаж? А сколько времени ушло на то, чтобы образовались эти гигантские ледяные поля? Некоторые ученые, в том числе и Тиндаль, пытались провести расчеты, но истинные цифры, подозревал он, превосходили самые смелые предположения. Так, в снежный год выпадает около 40 см нового снега. При этом нижние снежные слои под тяжестью верхних постепенно уплотняются, превращаясь в тонкие полоски глетчерного льда. Но какую толщину в среднем имеет такая годовая полоса? И сколько таких слоев в леднике? Узнать это невозможно. Более того, нижние слои постоянно подтаивают, и пресная вода течет из ледника, как родник, бьющий из земли. Эта вода – его «дыхание», свидетельство того, что ледник жив. Однако процесс таяния старых слоев льда медленно, но неумолимо, страница за страницей, уничтожает ледниковую хронику. И можно ли узнать, как долго это происходит?

Пытаясь проникнуть в тайны природы, раскрыть ее фундаментальные законы среди холодного безмолвия альпийских ледников, Тиндаль ощущал себя более живым, чем в Лондоне. Опасности, которые таил в себе лед, заставляли его сосредоточиваться, думая лишь о том, как сделать следующий шаг. Глядя на чистейшую первозданную белизну Мер-де-Глас, который «вздыбливался крутыми ледяными волнами, увенчанными остроконечными гребнями», он со всей остротой сознавал, насколько одинок в своем научном поиске. Что ж, это давало ему шанс победить в гонке – стать первым из ученых, кто объяснит, как перемещаются по земной поверхности ледяные щиты.

Конечно, Тиндаль не был одинок ни в буквальном смысле (с ним были проводники и носильщики), ни в переносном: ведь он опирался на солидный фундамент знаний и теорий, созданный другими учеными, которых он считал своими воображаемыми соавторами и соратниками в борьбе за научную идею. Тиндаль выбрал собственный подход, основанный на полевых экспериментах. Он не просто наблюдал и описывал то, что видел, как это обычно делают геологи, но, используя теодолиты, вешки и труд помощников, подвергал ледники особому виду исследований – экспериментам, ранее считавшимся уделом физики, но никак не геологии. Конечно, по физическим меркам эксперименты Тиндаля были довольно грубыми: расстояния измерялись в ярдах, а не миллиметрах, а время – в днях, а не миллисекундах. Но тем не менее это были настоящие эксперименты. С какой скоростью движутся ледники на разных участках? Это один из вопросов, который интересовал Тиндаля. Очередная серия экспериментальных измерений на завьюженном Мер-де-Глас должна была подтвердить его «теорию движения ледников», расходившуюся с теориями других ученых. Сравнив местоположение вешек в первый и второй день измерений, Тиндаль обнаружил, что на изучаемом участке ледник сместился на 40 см. Летом же эта часть двигалась как минимум в два раза быстрее.

Узнав скорость этого движения, можно было понять его механизм. Именно поэтому Тиндаль уже в который раз поднимался на Мер-де-Глас – чтобы собрать данные, которые помогут разработать и подтвердить теорию, могущую объяснить все удивительные факты о движении ледников. Это также позволило бы ему одержать победу над Джеймсом Дэвидом Форбсом – шотландским физиком и гляциологом, известным своими консервативными религиозными и политическими взглядами, которого Тиндаль считал своим главным противником. Форбс утверждал, что лед движется как вязкая субстанция (патока или мед), что, по мнению Тиндаля, было всего лишь наблюдением, ничего не объясняющим. Хуже того, теория Форбса препятствовала пониманию истинного характера движения ледников. Тиндаль же хотел показать, как именно оно происходит. Он намеренно выбрал объектом своего исследования Мер-де-Глас, поскольку именно на его изучении были «основаны самые важные теоретические представления о строении и движении ледников». Множество ученых побывали на этом самом крупном и доступном леднике Европы до Тиндаля, делая наблюдения и выдвигая свои теории в попытке разгадать механизм движения льда. Поэтому Тиндаль следовал по их стопам – ему нужно было самому увидеть этот ледник и провести эксперименты, чтобы дать наблюдаемым явлениям новое, более глубокое и точное объяснение. Если бы он исследовал другой ледник, критики могли бы заявить, что и условия там другие, поэтому сделанные выводы неубедительны. Но, если бы Тиндалю удалось объяснить движение льда именно на Мер-де-Глас, это придало бы его теории весомости.

До недавнего времени никто не задумывался над тем, что ледники могут двигаться, и уж тем более не пытался понять, как именно это происходит. Исключение составляли жители Альп, занимавшиеся в основном разведением скота. Год за годом они наблюдали как малозаметные, так и вполне явные признаки того, что лед находится в постоянном движении: выбоины и борозды на горных склонах, нагромождения камней у подножия ледников. Иногда в горах случались катастрофы, когда ледяные плотины, сдерживающие внутренние ледниковые озера, прорывало и масса талой воды вместе с гигантскими глыбами льда обрушивалась на безмятежные долины. За столетия альпийские пастухи накопили немало знаний о ледниках, но никому из благородных ученых мужей не приходило в голову обратиться к ним с вопросами.

Интерес к Альпам как к чему-то большему, чем природная достопримечательность, возник лишь в 1830-х гг. Как ни странно, именно наступление промышленной эпохи с ее духом предпринимательства и коммерции превратило до сей поры неизведанный, покрытый льдами уголок Европы в важнейший плацдарм для научных исследований. В Великобритании благодаря интенсивной прокладке железных дорог и строительству все более глубоких угольных шахт стали открываться тайны, доселе таившиеся в недрах земли. Обнаружение слоев породы и окаменелостей заставляло задаваться новыми вопросами об истории планеты. Стремление пролить свет на события прошлого двигало энтузиастами, которые с молотками и лупами в руках увлеченно исследовали горную породу. Железнодорожные и горнодобывающие компании быстро смекнули, что благодаря этим людям можно узнать, где таятся минеральные богатства Земли, и заработать огромные деньги. Так родилась наука об истории и строении нашей планеты – геология. Первые геологи использовали в качестве источника Библию с ее драматичным рассказом о Всемирном потопе. Правда, многие толковали Священное Писание метафорически, переводя библейский день или год в тысячи и даже миллионы лет в зависимости от того, что требовала их теория, однако важно в данном случае было то, как библейское описание истории человечества, полной непредвиденных событий, сформировало взгляд ученых на историю Земли. Да, идея о том, что Земля имеет свою историю, отдельную от человеческой и гораздо более долгую, была нова и непривычна. Но по сути своей эти две истории были похожи: в представлении Тиндаля и его коллег, история Земли была, как описанная в Библии история человечества, полна неожиданных поворотов и, если бы не вмешательство определенных событий, все в ней могло бы сложиться иначе.

Открытия и находки, сделанные под поверхностью земли, заставили геологов начала XIX в. по-новому взглянуть и на то, что находилось на ее поверхности и что прежде они не замечали или не считали важным. Так, их внимание привлекли эрратические валуны – каменные глыбы, совершенно чуждые окружающему ландшафту, – которые всегда изумляли местных жителей. Рядом с этими валунами часто находили странные отложения, представлявшие собой беспорядочную смесь обломков пород различных размеров и форм. Эти отложения стали неразрешимой загадкой для первых поколений геологов, чей главный и единственный метод анализа структуры Земли был основан на сравнении окаменелостей, находившихся в последовательности осадочных слоев.

Долгое время происхождение этих ледниковых отложений (так называемой морены), а также эрратических валунов, рассеянных по обширным территориям, объясняли мощным наводнением или серией наводнений, перенесших массивные каменные глыбы на расстояние в сотни километров. Но Чарльзу Лайелю, выдающемуся геологу того времени, идея Всемирного потопа представлялась надуманной и неправдоподобной. В 1835 г. Лайель предложил объяснение в соответствии с разработанной им концепцией униформизма, согласно которой геологические процессы протекают постепенно под действием сил, остающихся неизменными во все времена. Он предположил, что необычные дрифтовые отложения могли быть объяснены существованием в прошлом огромного океана, образовавшегося в результате постепенного, но масштабного опускания континентов. Когда-то этот океан покрывал бóльшую часть земного шара, а по нему плавало несметное количество айсбергов, в состав которых входили камни и грунт. Когда айсберги таяли, их каменистый груз оседал на дно, а поскольку двигались они хаотично, это объясняет беспорядочный разнос дрифта. Таким образом теория оправдывала неспособность геологов объяснить происхождение дрифтовых отложений, ведь механизм их образования, согласно ей, был фактически случайным. Другим ее «достоинством» было то, что она не предполагала существования в прошлом совершенно другого климата, ведь айсберги встречались в океане и во времена Лайеля с их относительно теплым климатом. «Принятие этой теории ледового дрейфа, – писал Лайель, – не обязательно заставляет нас предполагать существование ранее более холодного климата, нежели тот, что ныне преобладает в Северной Америке». Лайелю не нравилась мысль, что в прошлом условия на Земле могли резко отличаться от современных ему.

В юности Тиндаль много слышал о поисках легендарного Северо-Западного прохода, по которому британские корабли могли бы через узкие водные пути среди островов и ледяных морей близ северного побережья Канады попадать из Атлантического океана в Тихий. Участники экспедиций рассказывали о гигантских айсбергах, вдоль которых корабли могли плыть неделями. Поначалу эти истории вызывали недоверие, но подтвержденные многими свидетельствами стали идеальным доказательством теории Лайеля. На самом деле именно в рассказах об исполинских айсбергах и массивных ледяных щитах у берегов Канады и Гренландии Лайель черпал вдохновение, разрабатывая свою поразительную теорию о плавучих морских льдах, дрейфовавших по Мировому океану. То, что айсберги бывали замечены в теплых водах вплоть до 40° северной широты, позволяло предположить, что при чуть более прохладном климате в прошлом они вполне могли заплывать и в те широты, где ныне геологи находили загадочные дрифтовые отложения. В 1819 г. Уильям Пэрри красочно описал плавучие ледяные горы, по сравнению с которыми парусные корабли казались крошечными, – один из таких айсбергов достигал в высоту больше 260 м (включая подводную часть). Летом 1822 г. капитан Уильям Скорсби на своем китобойном судне первым из британцев совершил экспедицию к восточному побережью Гренландии. Перед мореплавателями предстал огромный остров, покрытый толстым ледяным панцирем. Аналогичные свидетельства поступали и с юга, из Антарктики, где кораблям приходилось прокладывать путь среди плавучих ледяных гор. Все эти рассказы – не подвергавшиеся сомнению благодаря авторитету источников – будоражили воображение писателей, поэтов и драматургов. Для Тиндаля и его современников лед стал частью картины мира, важным элементом массовой культуры. В 1816 г. молодая писательница Мэри Шелли обрамила свою захватывающую историю о сотворении ученым новой жизни повествованием об исследовании Арктики. Для людей начала XIX в. лед был источником сенсаций, в равной мере притягивающим и пугающим.

В 1840 г. Луи Агассис выдвинул смелое предположение, навсегда изменившее представление ученых и обычных людей о льде. Синтезировав идеи коллег, Агассис заявил, что эрратические валуны и глинистые отложения могли быть следами гигантского ледяного щита, который некогда покрывал значительную часть Европы и Северной Америки. Гипотеза о ледниковом периоде не только подняла множество вопросов (действительно ли шерстистые мамонты бродили по территории Англии в то время, когда ее уже населяли люди?), но и бросила вызов общепринятой версии истории Земли. Существование в прошлом огромных ледяных щитов казалось большинству людей того времени немыслимым, поскольку это означало, что раньше на Земле было намного холоднее.

Такая возможность опровергалась работами особой когорты ученых мужей. Эти люди не были геологами и не тратили время на лазание по горам с молотками в руках, не говоря уже о зимних экспедициях к альпийским ледникам. Одними из известнейших представителей этой когорты ученых были братья Уильям и Джеймс Томсоны. Вооруженные не качественными описаниями и полевыми наблюдениями, а математическими выкладками, они формулировали свои гипотезы, опираясь на лабораторные эксперименты, которые наделяли их теоретические построения впечатляющей точностью. В отличие от геологов, рассматривавших историю Земли как цепочку множества повлиявших друг на друга событий, они воспринимали ее как нечто неизменное – и работающее четко, как паровая машина. Избрав своим священным писанием «Математические начала натуральной философии» Ньютона, они мечтали сделать для физики Земли то же самое, что Ньютон сделал для физики небесной, – вывести уравнения, которые могли бы идеально объяснить «механизм» нашей планеты.

Эти ученые – сегодня мы назвали бы их физиками, но тогда этот термин только начинал входить в употребление, – были одержимы идеей энергии, и в частности преобразованием в нее тепла, чтобы использовать ее для выполнения различных работ. Они трудились в лабораториях вдали от угольных шахт и строящихся железных дорог, но, как и в случае с геологией, двигателями их научных изысканий были промышленность и коммерция. Промышленная революция в буквальном смысле слова питалась солнечной энергией, накопленной в залежах каменного угля. И над вопросами практического применения этой энергии работали ученые, проводя теоретические расчеты и лабораторные эксперименты. Они изучали поведение металлов под давлением (что было критически важно для производства безопасных паровых котлов) и процессы, приводящие к повышению температуры, а также трудились над созданием паровых двигателей с максимально высоким КПД. И вот, опираясь на накопленные таким образом знания, они решили предсказать действие тепла не только в паровых машинах, но и внутри самой Земли. Основанные на уравнениях, описывающих поведение энергии и материи, работы Томсона и его коллег обеспечили математическую базу не только для стремительно развивавшихся отраслей промышленности, но и для новых наук о Земле.

Одна из ключевых идей, которая проистекала из этой новой научной парадигмы, состояла в том, что Вселенная и все в ней, включая Землю, постепенно и неумолимо охлаждается. Так называемая тепловая смерть Вселенной была неизбежностью, предотвратить которую ничто (кроме самого ее Творца) было не в силах. Это также предполагало, что прошлое Земли представляло собой монотонный процесс устойчивого и равномерного охлаждения – как это происходит с забытой на столе чашкой горячего кофе. Другими словами, в прошлом Земля могла быть только теплее, но никак не холоднее, чем сегодня. Обнаружение на территории Северной Европы ископаемых останков коралловых рифов и раковин моллюсков, таких как наутилусы, ныне живущие в тропических морях, а также теплолюбивых растений, таких как пальмы и саговники, казалось, неопровержимо доказывало, что в относительно недавнем прошлом на Земле было гораздо теплее. Таким образом, расчеты физиков и эти ископаемые находки не оставляли сомнений в том, что теория об остывающей Земле верна.

Но сама же Земля предоставляла и противоположные свидетельства. В железнодорожных откосах и туннелях угольных шахт геологи делали находки, подтверждавшие ледниковую теорию Агассиса. Возникал вопрос: как примирить эти кажущиеся несовместимыми данные о прошлом Земли? Одно из предложенных объяснений гласило, что в прошлом континенты были намного выше, чем сегодня, в результате чего на более холодных возвышенностях формировались ледяные щиты, тогда как на остальной части Земли преобладал теплый климат. Но по мере накопления геологических данных о том, насколько обширную площадь занимали такие ледяные щиты, становилась очевидной несостоятельность и этой гипотезы. Уильям Хопкинс – талантливый математик, взрастивший в Кембриджском университете целую плеяду выдающихся ученых, – рассчитал, что такое оледенение могло наступить только в том случае, если бы весь Европейский континент был поднят на 10 000 м по сравнению с нынешним уровнем. Однако, добавлял он, «весь геологический опыт убеждает нас в том, что это [обстоятельство] не могло не оставить многочисленные красноречивые следы, кои в настоящее время не существуют». Пытаясь дать новое объяснение противоречивым данным о более холодном и более теплом прошлом планеты, Хопкинс предложил математический ответ: его расчеты показали, что если внутренняя часть Земли действительно остывает, то она уже остыла до такой степени, что центральное или «первозданное» тепло Земли (оставшееся от ее огненного рождения) вносит ничтожно малый тепловой вклад в температуру земной поверхности – всего 1/20 градуса. Если доля остаточного тепла в температуре поверхности Земли столь мала, это фактически устраняет «проблему» тепловой смерти как фактора, влияющего на земной климат. Следовательно, геологам больше не нужно пытаться связать изменения климата на Земле с медленным охлаждением ее некогда расплавленного ядра. Подводя итог своим выкладкам, Хопкинс решительно, хотя и несколько беспомощно, заявлял: «Очевидно, что нам следует искать другие причины для объяснения тех температурных изменений, которые происходили в более поздние геологические периоды». Другими словами, эффект остывающего ядра Земли не мог вызывать эти относительно недавние климатические скачки. Оставалось узнать: что же могло?

Итак, Хопкинс опроверг утверждение, что в недавнем прошлом климат на Земле не мог быть холоднее, чем сегодня. К 1859 г., когда Тиндаль и его помощники сражались с метелью на Мер-де-Глас, ледниковая теория Агассиса была в целом принята научным сообществом, но два ключевых вопроса все еще требовали ответа. Во-первых, нужно было объяснить, каким образом перемещались ледяные щиты, которые, как утверждал Агассис, покрывали значительную часть Северного полушария. А во-вторых, ученые не понимали, что именно могло привести к столь резкому похолоданию в прошлом. Чтобы ответить на первый вопрос, необходимо было изучить движение существующих ледников, чем и занимался Тиндаль. Ответ же на второй вопрос, как оказалось, следовало искать за пределами Земли – в космосе.

В конце 1850-х – начале 1860-х гг. шотландец по имени Джеймс Кролл работал скромным смотрителем в университетском музее в Глазго. В отличие от своего современника Тиндаля, который к 30 годам стал профессором и получил определенное признание в научных кругах, Кролл был неизвестен. Он родился в бедной семье, которая не могла дать ему образование, однако еще в детстве открыл для себя книги, и его страстью стали естественные науки. Все последующие годы он отдавался этой страсти, зарабатывая на жизнь чем придется – плотничал, работал в чайной лавке, хотя для торговца был слишком уж молчалив… Почти три десятилетия Кролл занимался самообразованием, много читая и развивая интерес к теоретическим, а не эмпирическим исследованиям. Факты как таковые интересовали его мало: он мечтал разработать фундаментальную теорию, которая объяснила бы их все – весь мир. В начале 1860-х гг., поскольку обязанности смотрителя были не слишком обременительны, он с головой погрузился в изучение «современного на тот момент принципа преобразования и сохранения энергии и динамической теории тепла», читая труды Тиндаля, Фарадея, Джоуля и Уильяма Томсона, посвященные тепловой энергии, электричеству и магнетизму. Он также пристально следил за жаркими дебатами по «вопросу о причинах наступления ледникового периода».

Самоучка с неординарным складом ума, не имевший формального образования и никак не связанный с научным сообществом, Кролл мог наблюдать за этими дебатами лишь со стороны. Но возможно, именно это дало ему необходимую широту взгляда – и свободу, – чтобы совершить величайший научный прорыв. В 1864 г. он опубликовал статью, в которой утверждал, что причины изменений климата – и, следовательно, ледниковых периодов – нужно искать не на Земле. По его мнению, все дело было в прихотливом танце Земли вокруг Солнца. Причем он настаивал на существовании в прошлом не одного, а именно множества ледниковых периодов, чередовавшихся с потеплениями (свидетельство чего в виде пластов органических веществ в гляциальных отложениях не так давно было обнаружено Арчибальдом Гейки). До Кролла некоторые именитые ученые, включая Александра фон Гумбольдта, Чарльза Лайеля и авторитетного астронома Джона Гершеля, уже рассматривали возможность влияния астрономических факторов. Гершель показал, что под действием гравитационных сил орбита Земли с определенной долгосрочной цикличностью меняет свой эксцентриситет, становясь чуть более эллиптической (сплюснутой), что приводит к более долгой зиме и короткому лету. Однако этот факт, по его мнению, не мог объяснить наступление ледниковых периодов, поскольку общее количество солнечного излучения, попадавшего на Землю, всегда оставалось одинаковым – проще говоря, более долгие зимы компенсировались более жаркими летними сезонами.

Подход Кролла был необычен в двух отношениях. Во-первых, он фактически отвергал материальные свидетельства, предоставленные геологической наукой, и не скрывал отсутствия интереса к научным «фактам и данным», полученным эмпирическим путем. (Заняв в конце концов место секретаря в Шотландской геологической службе, Кролл с удовлетворением отмечал, что эта работа «не требует глубокого знакомства с геологией», поэтому «избавляет мой разум от необходимости изучать науку, к которой я не имею большого пристрастия, и дает возможность посвятить все часы моего досуга занятию теми физическими вопросами, которые меня столь увлекают».) А во-вторых, Кролл был мыслителем, стремившимся видеть общую картину. Отбросив груз разрозненных геологических данных вкупе с призванными объяснить их гипотезами, сводившимися к поднятию и опусканию континентов и наводнениям, он обратил свой взор на самый масштабный фактор, какой только можно было представить, – переменный эксцентриситет земной орбиты. И вот тут-то ему и удалось совершить настоящий прорыв: вместо того чтобы согласиться с утверждением Гершеля, что изменения климата на Земле нельзя объяснить изменениями ее орбиты, Кролл предположил, что этот астрономический фактор может влиять на климат через «вторичные причины», действующие на поверхности Земли и вполне способные приводить к ледниковым периодам.

Согласно Кроллу, тепло распространяется по земному шару посредством воды, а «вторичные причины», на которые он указал, возникали в результате сложного взаимодействия ее форм и происходили из ее физических свойств. Даже если общее количество солнечного света в году оставалось постоянным, в более холодные зимы выпадало больше снега. Не успевая растаять за короткое лето, он постепенно накапливался и начинал отражать все больше солнечного излучения обратно в космос, в результате чего Земля получала все меньше тепла и остывала. Увеличение площади снежного покрова способствовало образованию туманов, что создавало дополнительный барьер для солнечного тепла. С возрастанием перепада температур между холодными полюсами и теплыми тропиками пассаты начинали сильнее дуть в направлении экватора, отклоняя Гольфстрим на север, а родственное ему Южное экваториальное течение – на юг, что только усиливало тепловой дисбаланс. Таким образом запускался механизм положительных обратных связей (хотя сам Кролл не использовал этот термин), конечным результатом которого было погружение планеты в ледниковый период. Так продолжалось до тех пор, пока из-за влияния гравитационных сил орбита Земли не сжималась. Летом начинало таять все больше снега, океанические течения возвращались в прежние русла, и механизм положительных обратных связей раскручивался в обратном направлении, ускоряя таяние льдов и повышение температуры.

Предложенная Кроллом теория изменения климата была основана не на геологических, а на физических факторах, действовавших в глобальном масштабе. Он показал, что значительные и устойчивые изменения климата вызывались теплооборотом в атмосфере, океанах и на земной поверхности, а не медленным и монументальным поднятием и опусканием континентов, о чем говорила гипотеза Лайеля. «Причина долговременных изменений климата, – писал Кролл, – кроется в отклонении океанических течений под воздействием физических процессов, вызванных высоким значением эксцентриситета земной орбиты». Кролла не беспокоили откровенно физический характер его теории и отсутствие геологических данных, ее подтверждающих. Более того, он утверждал, что это свидетельствует в пользу его теории. Эрозионное действие ледников таково, что они уничтожают все признаки своего движения по поверхности земли. Как и Тиндаль, Кролл не боялся делать выводы на основе фундаментальной физики. Он был достаточно уверен в своих физических знаниях и аналитическом аппарате, чтобы доводить предположения до логического конца. Масштабность не была для него самоцелью. Но если цепочка умозаключений привела его к тому, что ледниковые периоды на планете стали следствием глобальных физических процессов, связанных с изменением астрономических параметров, – значит, так оно и есть.

Хотя Кролл был совершенно неизвестен в научных кругах, выдвинутая им теория была слишком убедительна, чтобы остаться незамеченной. Она вызвала интерес – подчас приправленный немалой долей раздражения – у самых выдающихся мыслителей того времени. В процессе подготовки десятого издания своего эпохального труда «Принципы геологии» Лайель написал другу, астроному Джону Гершелю, чтобы узнать его мнение о теории Кролла. Убежденный в правильности собственной теории, согласно которой климат Земли подвергался постепенному и постоянному изменению, Лайель тем не менее не мог закрыть глаза на то, что, по его собственному признанию, было весомым доказательством обратного. «Я более чем когда-либо убежден, что именно изменения в положении суши и моря были основными причинами изменений климата в прошлом, но и астрономические причины, несомненно, должны были оказывать некоторое влияние, и вопрос в том, в какой мере они могли действовать». Действительно, вопрос был именно в этом. По мнению Лайеля, изменение климата происходило главным образом в результате географических перемен – поднятия и опускания участков суши, а также связанных с этим изменений уровня моря и преграждения или, напротив, открытия пути океаническим течениям. Он считал, что ни астрономические, ни вызванные ими физические процессы потепления и похолодания не могли привести к изменениям климата, свидетелем которых стала Земля. Однако ответ Гершеля не был обнадеживающим. По словам астронома, описанные Кроллом факторы были «вполне достаточны, чтобы объяснить любое количество ледников и каменноугольных бассейнов». При соответствующих астрономических условиях, продолжал Гершель, пусть и с неохотой, но принимая теорию Кролла, «в вашем распоряжении будет любое, какое захотите, количество ледников».

Не все геологи встретили теорию Кролла так, как Лайель: у многих она вызвала подлинный энтузиазм, поскольку предлагала убедительный выход из запутанного лабиринта, созданного накопленными массивами малопонятных геологических данных. На протяжении десятилетий ученые ломали голову над объяснением беспорядочных дрифтовых отложений с их почти полным отсутствием окаменелостей. До сих пор все разработанные геологами средства анализа структуры Земли были основаны на присутствии окаменелостей, позволяющих проводить сравнительное датирование, и на убеждении, что отложения накапливались последовательно и постепенно и потому могли свидетельствовать об изменениях, происходивших в прошлом. Дрифтовые отложения не подчинялись ни одному из этих правил и потому не могли быть проанализированы. Ознакомившись с теорией Кролла, Чарльз Дарвин был смущен тем, что не сумел распознать свидетельства движения ледников на уэльском нагорье, где побывал в 1831 г. Теперь же он ясно осознал, что такие особенности рельефа могли возникнуть только в результате перемещения массивных ледяных щитов. «Никогда прежде в своей жизни я, кажется, не был столь глубоко заинтересован геологической дискуссией, – увлеченно писал он Кроллу. – Теперь я начинаю понимать, что означает миллион лет, и мне стыдно за себя из-за того, как неразумно я рассуждал об этом… Сколько раз прежде я понапрасну размышлял о происхождении долин на меловой платформе вокруг этого места, но теперь мне все стало ясно».

Гораздо сложнее было увидеть – даже тем, кто занимался этим вопросом, – свидетельства многократного наступления и отступления ледников. В 1871 г. Джеймс Гейки (с 1867 г. работавший вместе с Кроллом в Шотландской геологической службе) опубликовал научный труд, в котором изложил свою знаменитую теорию ледникового периода, точнее говоря – ледниковых периодов, поскольку ключевое утверждение Гейки состояло в том, что этот период в действительности представлял собой серию сменявших друг друга оледенений и потеплений. Воодушевленный идеями Кролла, Гейки также стал искать причины изменений земного климата в пределах Солнечной системы. Неудовлетворенный объяснением, что такие значительные изменения климата в прошлом, о которых свидетельствовали ископаемые останки животных и растений, могли быть вызваны поднятием и опусканием континентов, Гейки задался вопросом: «Не может ли решение проблемы крыться в отношениях между нашей планетой и Солнцем?»

Будучи геологом по образованию и образу мышления, Гейки вряд ли сумел бы прийти к своей теории только лишь на основе анализа фрагментарных и трудноинтерпретируемых геологических данных. Без озарения Кролла ему бы не хватило ни дерзости, ни масштабности мышления, чтобы предположить, что ледниковый период в действительности представлял собой, как выразился один из историков, «плотную» череду глобальных похолоданий. В семи работах, написанных на эту тему, Гейки предусмотрительно предварил изложение своих идей геологическими данными – анализом гляциальных отложений, найденных в Скандинавии, Швейцарии и Северной Америке, – упомянув о климатической теории Кролла только в последних трудах. Это было сделано намеренно, чтобы создать впечатление, будто теория была выстроена им индуктивным путем, принятым в геологической науке, то есть двигаясь в направлении от конкретных данных о гляциальных отложениях к общим выводам. Этот путь представлялся широкому геологическому сообществу более надежным и убедительным, чем тот, к которому прибег Кролл, сформулировавший на основе умозаключений теорию, призванную объяснить фактические данные.

Необходимость прибегать к другим способам мышления для решения проблемы ледниковых периодов многих заставляла чувствовать себя неуютно. В такой ситуации трудно понять, что считать доказательством или фактами. Как относиться к теориям, которые нельзя проверить? Иногда, как в случае Кролла, может быть действительно полезно взять за основу идею, такую как чередование ледниковых и межледниковых периодов, чтобы в свете ее рассмотреть геологические данные в масштабах всей планеты. Разумеется, всегда найдется что-то, что будет выпадать из общей картины. Сложность в том, чтобы определить, когда эти нетипичные данные достаточно весомы, чтобы обрушить всю теоретическую конструкцию, а когда эта конструкция поддерживается необходимым количеством данных и кажется вполне устойчивой для того, чтобы отклонениями можно было пренебречь.

Гейки с оптимизмом писал о том, что мы назвали бы междисциплинарным подходом к поиску ответов на сложные научные проблемы, такие как проблема ледникового периода. «По мере расширения знания, – писал он в своей книге 1874 г. "Великий ледниковый период", – становится все труднее разграничивать его. И к геологии это относится, пожалуй, в большей степени, чем к другим естественным наукам. В прежние времена ученый, изучавший прошлое нашей планеты, имел отведенное исключительно для него поле исследований, границы которого определялись столь же четко, как если бы были обозначены вехами и нанесены на карту. Но сегодня этому исследователю приходится вторгаться на территории своих научных соседей, поскольку невозможно далеко продвинуться ни в одном из направлений, не объединившись знаниями с теми, кто трудится на прилегающих научных полях. Его исследования неизменно охватывают родственные науки, а последние проникают и на его поле». Такое объединение дисциплин, по мнению Гейки, само по себе было доказательством того, что все природные феномены сплетены в единую ткань. «Это станет еще одним доказательством единства Природы, если те сложнейшие проблемы, которые до сих пор заводили геологов в тупик, в конечном итоге будут разрешены благодаря исследованиям астрономов и выводам физиков».

Среди тех, кто приветствовал теорию Кролла и вдохновился ею, был и Джон Тиндаль, что неудивительно, учитывая склонность обоих ученых мыслить, как физики. Коллеги вели переписку, в которой более признанный англоирландец поддерживал никому не известного шотландца в его научных поисках. К своей теории о глобальных климатических механизмах Кролл пришел непосредственно после того, как завершил работу по изучению поведения тепла в твердых телах. Как и у Тиндаля, его понимание действующих в планетарном масштабе сил было основано на молекулярной физике. Как и Тиндаль, Кролл не был великим математиком. Изучая взаимодействие различных физических сил, оба полагались на присущую им поразительную научную интуицию, а не на сложные математические расчеты. Тиндаль высоко оценил метафору, к которой Кролл прибег, чтобы описать действие молекул: «В вашем письме примечательно для меня то, как вы уловили физический образ: молекулы, действующие как молотки, – превосходны». Для Тиндаля Кролл был попутчиком в интеллектуальном путешествии, гениальным мыслителем, умеющим выражать мысли с помощью образов и не боящимся выдвигать грандиозные и смелые идеи. «Было интересно, – писал Тиндаль в другом письме, посвященном исследованиям тепла, – увидеть параллели между вашими и моими мыслями по этому вопросу».

Но если Кролла всегда интересовало самое глобальное явление – планета в целом, то Тиндаль пытался связать между собой явления разных масштабов. Его наблюдения и теории охватывали и столь малые объекты, как кристаллы льда и молекулы воды, и такие огромные, как горы и ледники. Тиндаль видел связи повсюду, но именно вода давала ему ключ к пониманию главной тайны и красоты Вселенной – ее целостности. Как ни странно, писал Тиндаль, «холодные льды Альп берут свое начало в солнечном тепле». «Невозможно основательно изучить снежинку без того, чтобы шаг за шагом не вернуться к химическому составу Солнца. И это свойственно всей Природе. Все ее части взаимосвязаны, и полноценное изучение какой-либо одной из них включает и изучение всех остальных». Для Тиндаля фундаментальные силы, действующие в самом малом масштабе, никогда не были отделены от глобальных явлений: малейшие изменения, происходящие в сердце ледника, в его понимании были связаны не только со всем ледником и его движением, но и с общими физическими процессами на Земле и во всей Вселенной. Воображение Тиндаля, не зная границ, двигалось все дальше и дальше, связывая физику Земли с физикой Солнца и космоса.

Идея целостности природы и взаимосвязи энергии и материи была для Тиндаля сродни религии. Но хотя он высказывал свои убеждения громче и настойчивей, чем многие его современники, среди них также были те, кто стремился объяснить самые сложные и масштабные феномены с помощью физики мельчайших частиц, образующих материю. Если в прежние времена естествоиспытатели и геологи, изучавшие Землю, довольствовались составлением карт и описанием наблюдаемого, то к середине XIX в. прогресс науки дал им возможность не просто описывать, но и объяснять существующие явления и раскрывать их механизмы. Ледники оказались идеальной лабораторией, позволявшей не только подвергнуть проверке различные гипотезы о прошлом планеты, но и преобразовать сами науки о Земле. «Никакая другая область исследований не подводит нас ближе к пониманию внутренней кухни природы, – писал рецензент о работах Тиндаля, Агассиса и Форбса, – и не находится в лучшем положении, чтобы наблюдать за тем, как мельчайшие физические элементы объединяются, чтобы произвести впечатляющие своей масштабностью результаты, чем та, которая занимается изучением этих огромных масс льда, называемых ледниками». Ледники помогали пролить свет на внутренние механизмы природы, понять, как нечто столь малое и хрупкое, как кристаллы льда, в соединении с другими такими же кристаллами способно с течением времени сформировать рельефы гор и даже целых континентов.

Уникальность подхода Тиндаля заключалась в том, что открытия, сделанные в горах, он развивал далее с помощью экспериментов, которые проводил в лабораторных условиях. В Альпах Тиндаль измерял движение ледяных потоков, заполнявших целые горные котловины, а по возвращении в Лондон продолжал исследовать движение льда, но в гораздо меньших масштабах. Хотя, по его собственному признанию, им двигало острое желание «сокрушить» теории тех, кого он считал своими соперниками, главным его вкладом в развитие геологической науки стала именно эта комбинация полевых и лабораторных исследований, а не победа в битве за окончательную теорию движения ледников.

Его лаборатория удобно располагалась в цокольном этаже здания Королевского института, где он читал лекции как профессор естественных наук, на Альбемарл-стрит, недалеко от Пикадилли. Летом 1856 г., по возвращении из своей первой, совместной с Томасом Хаксли экспедиции в горы, Тиндаль засел в лаборатории и принялся экспериментировать: превращать плотный речной лед в трещиноватый глетчерный, создавать характерную полосчатую структуру льда, формировать трещиноватость в почти кристально прозрачной ледяной толще.

Эксперименты были прекрасны своей простотой. Тиндаль поручил лаборанту изготовить набор прочных деревянных форм и в них замораживал лед и проводил с ним различные манипуляции, чтобы сымитировать поведение ледника. Он хотел показать, что лед движется за счет чередования процессов таяния и замерзания, которые происходят в таких незначительных масштабах как по объему, так и по времени, что это делает процесс неотличимым от течения жидкости. Но, несмотря на кажущееся сходство с вязкой жидкостью, такой как патока или мед, в действительности лед ведет себя как нестабильное вещество. Под давлением тысяч тонн вышележащих слоев в месте соприкосновения с твердой землей он претерпевает дискретную смену физических состояний – от твердого к жидкому и обратно к твердому. Этот процесс чередующегося плавления и замерзания Тиндаль назвал уродливым словом «режеляция», изначально придуманным его учителем Майклом Фарадеем. Братья Джеймс и Уильям Томсоны добавили в понимание этого процесса еще один критически важный фактор – давление. Они предсказали, а затем экспериментально доказали, что оно снижает температуру плавления льда. Это означает, что таяние легче всего происходит в самых нижних слоях ледника, лежащих под неимоверной тяжестью верхних. Талая вода вытекает из-подо льда, отчего давление постепенно снижается и в результате основание ледника вновь замерзает – до тех пор, пока давление не возрастет опять настолько, чтобы лед начал плавиться. И так повторяется снова и снова.

Едва слышное гудение атомов, которое, как считал Тиндаль, наполняло жизнью каждую частицу Вселенной, перерастало в мощный гул там, в глубине ледника, где лед пребывал в неустойчивом состоянии на границе плавления. Под действием колоссального давления он постоянно пересекал этот порог туда-обратно – плавился и вновь возвращался к твердому состоянию, выпустив тепло в форме воды. То, что казалось текучей субстанцией, в действительности было подобно массивному локомотиву, рывками соскальзывающему по склону вниз, в долину.

15 января 1857 г. Тиндаль впервые представил результаты своих исследований научному сообществу. Он не только изложил концепцию, которую разработал совместно со своим другом Томасом Хаксли, но и воспользовался возможностью, чтобы раскритиковать другую, популярную на тот момент, теорию движения ледников, выдвинутую Джеймсом Форбсом. Форбс был старше Тиндаля на 11 лет и на 15 лет раньше впервые побывал в Альпах вместе с самим Агассисом. Вскоре он рассорился с Агассисом, опубликовав статью, в которой, по мнению последнего, недостаточно признал его вклад. Тем не менее Форбс продолжил ездить в Альпы и публиковать научные статьи, продвигая свою идею о том, что лед ведет себя подобно вязкому веществу вроде патоки. Тиндаль и Хаксли критиковали Форбса за использование термина «вязкий». Тиндаль утверждал, что, находясь под достаточно высоким давлением, лед становится хрупким и нестабильным. По его словам, вязкость, о которой твердил Форбс, была лишь кажущейся.

На наш современный взгляд, теория Тиндаля не так уж сильно отличается от теории Форбса. Оба утверждали, что лед течет подобно жидкости, и расходились лишь в деталях относительно того, как происходит этот процесс. Принципиальная разница между двумя учеными и их теориями заключалась в подходах. Для Форбса движение ледников было проблемой геологии – проблемой понимания механизмов, формирующих Землю в целом. Микрофизика того, как именно происходит перемещение льда, его не интересовала. Тиндаль же считал иначе, придавая ключевое значение пониманию физического аспекта. Опираясь на работы Хопкинса и братьев Томсонов, он пришел к выводу, что ледник движется шагами. Конечно, он признавал, что это были крошечные шажки, затрагивавшие малые объемы льда, которые таяли и замерзали в основании ледника. Однако в этом крылся куда более важный смысл – а именно то, что знания о молекулах и энергии, полученные благодаря математике и физике, могут быть использованы для предсказания и понимания поведения таких огромных, сложных и, казалось бы, непостижимых феноменов, как альпийские ледники. В этом смысле борьба между Тиндалем и Форбсом носила поистине фундаментальный характер. Это был не просто спор по поводу семантики, это была битва за то, чтобы признать один способ познания Земли и научного объяснения более верным, чем другой.

Не все были согласны с видением науки, которое предлагал Тиндаль. Прежде чем прийти к согласию по вопросам, связанным с природой ледниковых периодов, историей Земли или движением ледников, научному сообществу необходимо было договориться о том, как должен выглядеть ответ на такие вопросы – то есть сама теория. Тиндаль пытался выиграть битву, дополняя свои героические полевые исследования в горах четко организованными экспериментами в лаборатории. Он был убежден, что благодаря такому подходу ученому под силу в одиночку (если не брать в расчет помощь ассистентов, носильщиков и т. п.) раскрыть истинную суть явлений, которые казались одним, но в реальности были совсем другим – как в случае с движением ледников, которое внешне напоминало течение вязкой субстанции, но на деле оказалось режеляцией – процессом попеременного замерзания и оттаивания.

Уильям Хопкинс считал, что и Тиндаль, и Форбс были отчасти правы и отчасти не правы в том, что оба называли «теорией движения ледников». Среди «многочисленных дискуссий, имевших место в течение последних 20 лет», писал Хопкинс, слишком многие представляли неполные теории. Чего не хватало, так это «убедительной, полной теории, основанной на строгих определениях и четко сформулированных гипотезах вкупе с тщательным сопоставлением результатов теоретического исследования и прямого наблюдения». Иными словами, Хопкинс считал, что теория, объясняющая геологические явления, должна выглядеть так же, как физическая. На его взгляд, и Тиндаль, и Форбс были не правы, называя «теорией» то, что было всего лишь описанием одного из способов движения ледника. «Теория расширения не учитывает теорию скольжения, тогда как их следовало бы объединить, – писал Хопкинс, – а последняя не принимается во внимание теорией вязкости… Что же до теории режеляции, то это не теория движения ледников как таковая, а прекрасная демонстрация совершенно нового для нас свойства льда, от которого зависят определенные особенности движения ледников». Лучшей и окончательной теорией будет та, заявлял Хопкинс, которая не потребует «уточняющего названия», чтобы отличить ее от конкурирующего утверждения.

Именно такую полную теорию и стремился разработать Тиндаль, курсируя между ледником Мер-де-Глас и своей лабораторией на Альбемарл-стрит. Он хотел объединить два разных научных подхода – подход геологов, таких как Форбс, с их грязными ботинками, грубыми инструментами и изнурительными экспедициями в горы и на ледники, и подход физиков, таких как Уильям Томсон и Уильям Хопкинс, которые пытались объяснить природные явления при помощи «чистой» физики и математики. То, что делал Тиндаль в своей лаборатории и в Альпах, во многом предвосхитило последующее развитие наук о Земле, объединивших математическую физику и описательную геологию. Но было бы неверным считать Тиндаля современным ученым в привычном нам понимании. Его физическое мышление носило скорее качественный, нежели количественный характер, а главными инструментами были аналогия и метафора, а не математика. Самым важным достижением Тиндаля было объединение двух разных способов познания. Сочетая опыт экспедиций на ледники – с их опасностями и героизмом, с присущими ему восторгом перед красотой природы и особым пониманием природных явлений, которое становится возможным лишь благодаря непосредственному переживанию, – и экспериментальные исследования в лаборатории, «очищенные» от всего вышеперечисленного, Тиндаль утверждал, что именно такой и должна быть наука.

То же самое он делал и в своих сочинениях – совмещая два разных способа познания природы, но одновременно и подчеркивая различие между ними. Написанная им в 1860 г. книга «Ледники Альп» была разделена на две части. Одна из них, которую Тиндаль назвал «повествовательной», включала такие главы, как «Экспедиция 1856 г.» и «Первое восхождение на Монблан, 1857 г.». Другая, «научная», содержала главы «Свет и тепло», «Происхождение ледников» и «Цвет воды и льда». Тесно связанные между собой, эти две части тем не менее существенно разнились по характеру. «Разум, заинтересовавшись одним, – предупреждал Тиндаль, – не может с легкостью резко переключиться на другое». Он знал, как завоевать внимание читателя. «В тот день, когда мы спускались по особо трудному крутому склону, нога Беннена соскользнула с опоры, – так начинался рассказ об одном из опасных эпизодов, произошедших с ним и его швейцарским проводником при спуске с вершины Финстерархорн. – Он покатился вниз и потянул меня за собой. Я тоже упал, но, ловко извернувшись, воткнул в лед острие своего ледоруба и удержал нас обоих». Это начало призвано было заинтересовать юношей и мужчин, на которых Тиндаль и нацеливал свою книгу. Впечатлив читателей суровой, полной опасностей романтикой гор (а также собственной отвагой и силой духа), ученый надеялся увлечь их за собой в исследование более сложных предметов, таких как структура ледников и механизм их движения.

Книга «Ледники Альп» стала настоящим бестселлером, сделав Тиндаля популярным в кругах лондонской интеллигенции. Разумеется, публику больше интересовали истории об опасных приключениях, а не рассуждения о движении ледников, однако тот факт, что эти рискованные подвиги совершались ради покорения не только горных, но и научных вершин, лишь добавляло им героизма. Подобно тому как экспедиция Джона Франклина по поиску легендарного Северо-Западного прохода (и последующие экспедиции, отправленные на поиски пропавших кораблей) возбуждала чувства национальной гордости и восхищения покорителями неизведанных просторов, так и работа Тиндаля привлекала тем, что сочетала в себе приключенческий дух с благородным поиском научного знания.

Однако не всем его коллегам это пришлось по вкусу. Некоторые собратья по цеху сочли своим долгом противостоять ему. На их взгляд, Тиндаль представлял собой наихудшую из возможных комбинаций: позер с опасно нехристианскими идеями, которому недостает знания математики. Джеймс Максвелл задействовал всю силу своего литературного таланта, чтобы обрушиться на этого англо-ирландского выскочку, и даже придумал слово «тиндализировать» для описания присущей Тиндалю театральной манеры публичных выступлений. В рукописном стихотворении, датируемом 1863 г., которое распространялось среди противников Тиндаля, анонимный автор (почти наверняка Максвелл) не сдерживал сарказма:

В язвительном стихотворении Максвелл нарисовал гротескную карикатуру на Тиндаля и «представления», устраиваемые им для лондонской публики, в которых, по его мнению, не было места науке. Как будто этого было мало, в рецензии на эссе Тиндаля в популярном журнале, где тот отстаивал свою теорию движения ледников, П. Г. Тейт заметил: «Доктор Тиндаль принес свой научный авторитет в жертву популярности, в достижении коей значительно преуспел».

Судя по этим выпадам, расплатой за внимание широкой общественности для Тиндаля стала враждебность со стороны части коллег. Однако успеха на ниве публичных лекций было недостаточно, чтобы одержать победу в борьбе ледниковых теорий. Впрочем, не досталась эта победа и Форбсу. Спор между двумя учеными так и не был разрешен. Вопросы приоритета и цитируемости возобладали, и вся дискуссия в итоге выродилась в немногим более чем обычную перебранку. Отчасти причина крылась в том, что в споре сошлись две сильные личности, но скорее дело было в другом: предметом спора оказалась не конкретная теория, а вопрос, что именно следует считать теорией вообще. Когда границы рассматриваемого вопроса не определены, трудно, если не невозможно, признать какое-либо из объяснений более полным, чем другое.

Разочарованный тем, что дебаты по ледникам зашли в тупик, Тиндаль, неутомимый мыслитель и, прежде всего, деятель, нашел вскоре другую тему, в изучении которой оказались востребованы и его бурная энергия, и страсть к исследованию природных явлений, и приверженность к лабораторным экспериментам. Этот новый прожект стал естественным продолжением изучения ледников. Тиндаля по-прежнему интересовало, какую роль играет тепло на базовом физическом уровне, а также в сложных процессах, происходящих на планете. Изучение альпийских ледников и их движения заставило его задуматься о газах, тепле и солнечном излучении. Наблюдая за происходящими в горах процессами, он не мог не думать о постоянной передаче энергии от одного вещества другому. Исследование ледников, писал он, «обратило мое внимание на передачу солнечного и земного тепла в атмосфере». Поэтому теперь он решил исследовать экспериментальным образом влияние тепла не на твердые объекты, подобные льду, а на газы, в том числе и находящиеся в земной атмосфере. Именно благодаря этой работе Тиндаль – вместе с Жозефом Фурье и Сванте Аррениусом – вошел в историю науки как один из первооткрывателей того, что сегодня мы называем парниковым эффектом.

В начале 1859 г. он решил сосредоточиться на поисках ответа на конкретный вопрос: сколько тепла могут поглощать различные газы? В своей лаборатории в подвале Королевского института Тиндаль создал контролируемую искусственную среду, изобретя установку, представлявшую собой комбинацию электрического аппарата и конденсационной камеры. Эта установка, которая так и не получила названия, состояла из герметизированной стеклянной трубки, внутрь которой можно было вводить различные газы, постоянного источника искусственного тепла (газовой горелки и емкости с кипящей водой) и совсем недавно изобретенного прибора под названием гальванометр, который измерял разницу между силой тока, проходящего через трубку с газом и без него, на основе чего можно было довольно точно рассчитать количество поглощенного газом тепла.

В теории все было довольно просто. Но на практике устройство, подобно «колесу Екатерины», приносило сплошные мучения. Прежде всего Тиндаль столкнулся с тем, что даже в отсутствие электрического заряда стрелка гальванометра отклонялась сама по себе на целых 30° от нейтрального положения. Немало поломав голову, ученый наконец понял, что причина – в намотанной на катушку проволоке из меди с примесью магнитных металлов. Чистая медь уменьшила отклонение с 30° до 3°, но и такая погрешность была слишком велика, если учесть, что поглощающие свойства газов могли быть очень слабыми. В конце концов Тиндаль догадался, что остаточное количество железа могло содержаться в составе краски, которой был окрашен зеленый шелк, использовавшийся для обмотки медной проволоки. После того как он сам, чистыми руками, обмотал беспримесную медную проволоку белым шелком, стрелка гальванометра перестала отклоняться.

Несмотря на усовершенствование установки, первые эксперименты с газами не дали никаких результатов. Еще одной серьезной проблемой оказалось создание постоянного источника тепла. Несколько недель весны 1859 г. прошли в безуспешных попытках получить результаты. Порой Тиндаль впадал в отчаяние: «Весь этот период был непрекращающейся борьбой с экспериментальными трудностями», – писал он. Как разительно этот опыт отличался от тех моментов мгновенного прозрения, которые он переживал в горах, когда понимание скрытой истины озаряло его разум внезапно, словно выглянувшее из-за туч солнце! И вот 18 мая 1859 г., после нескольких месяцев упорного труда, наконец-то произошел прорыв: «Экспериментировал весь день; предмет изучения полностью в моих руках!» На следующий день Тиндаль написал: «Эксперименты, главным образом с парáми и угольным газом, превосходны – а с эфирными парами и того лучше».

В июне 1859 г. Тиндаль, казалось, внезапно прервал свои экспериментальные изыскания и отправился в Альпы, чтобы продолжить исследование ледников. Однако это не было спонтанным решением. Не занимая постоянного преподавательского места в каком-либо учебном заведении, он тем не менее придерживался академического графика – с осени до конца весны читал лекции и работал в лаборатории, а летом уезжал в Альпы. Только в сентябре 1860 г. Тиндаль вернулся к своей экспериментальной установке и снова занялся ее отладкой, пытаясь найти новый, более совершенный источник тепла. На протяжении следующих семи недель он безостановочно экспериментировал, проводя в лаборатории по восемь – десять часов в день. Среди газов, с которыми он работал, были серный эфир, озон, этилен, дисульфид углерода, йодистый этил, йодистый метил и десятки других веществ. К концу октября длинный список, который Тиндаль обозначил как первоначальное направление своих исследований, был исчерпан. Постепенно он научился очищать воздух в помещении, представлявший собой смесь разнообразных веществ, до такой степени, что прибор мог регистрировать самые слабые изменения их состояния. Но эксперименты приносили сплошь разочарования: вещества, которые он изучал, оказались удручающе плохими поглотителями тепла, исходившего от емкости с кипящей водой. Да, эффекты разнились, и Тиндаль напряженно работал, пытаясь уловить скрытую мелодию в череде варьирующихся цифр. Но результаты измерений его не устраивали, и он в итоге отверг все свои выводы. Это было временем испытаний, «продолжающейся борьбы с трудностями, сопряженными с предметом изучения и несовершенствами обстановки, в коей проводилось исследование».

Все это время Тиндаль продолжал работать над созданием источника стабильного тепла. И вот в ноябре 1860 г. ему наконец-то улыбнулась удача. Образец воздуха из лаборатории, очищенный от влаги и углекислого газа, отклонял стрелку гальванометра примерно на 1°. Такое же отклонение давали кислород, полученный из хлората калия и пероксида марганца, азот, водород, полученный из цинка и серной кислоты, и водород, полученный путем электролиза воды. Особые усилия Тиндаль приложил к тому, чтобы получить максимально чистый образец кислорода: для этого добытый путем электролиза кислород был последовательно пропущен через восемь сосудов с концентрированным раствором йодида калия, который полностью очистил его от озона. Но и чистый кислород отклонил стрелку гальванометра всего на 1°. Тогда Тиндаль решил нагреть кислород, не пропущенный через йодистый калий, то есть загрязненный озоном, – и стрелка прыгнула на целых 4°. Это означало, что озон был в три раза более сильным поглотителем теплового излучения, чем кислород.

Двадцатого ноября произошло нечто еще более удивительное. Сначала Тиндаль измерил поглощение тепла воздухом, очищенным от влаги и углекислого газа. Количество абсорбированного излучения оказалось незначительным, что было неудивительно, учитывая результаты по другим веществам. Но затем Тиндаль решил нагреть неочищенный образец воздуха, взятый прямо из лаборатории, – и стрелка гальванометра отклонилась на невероятные 15°! Тиндаль вычел влияние углекислого газа, но результат все равно был поразительным: невидимая влага, присутствовавшая в неосушенном воздухе, поглощала в 13 раз больше тепла, чем чистый кислород.

Потратив на эксперименты 14 недель, Тиндаль наконец-то был готов сообщить о результатах в своей Бейкеровской лекции 1861 г. Новость о сделанном им крупнейшем открытии ученый приберег напоследок. Он начал лекцию с описания незначительных поглощающих свойств таких веществ, как хлороформ и спирт, и лишь затем перешел к теме, представлявшей «значительный интерес», а именно к взаимодействию атмосферы с тем, что он назвал солнечным и земным теплом. Им был обнаружен любопытный феномен: воздух, очищенный от влаги и других составляющих, поглощал очень мало тепла, тогда как воздух, взятый непосредственно в лаборатории, поглощал его в 15 раз больше.

Вывод был следующим: даже очень незначительные изменения в содержании таких основных газов, как водяные пары, углекислый газ и пары углеводородов, могли значительно менять количество тепла, поглощаемого атмосферой, приводя таким образом к изменению температуры на планете. Этот механизм потенциально мог объяснять как глобальные похолодания, так и потепления, о которых свидетельствовали ископаемые останки. Он также объяснял, почему на вершинах гор, хотя те находятся ближе к солнцу, так холодно и почему в полдень солнце греет намного жарче, чем к вечеру. Все дело было в двойственной природе водяного пара. Производя, по выражению Тиндаля, «останавливающее воздействие» на тепло, исходящее от остывающей земли, он в то же время был полностью проницаем для световых лучей. Это и играло решающую роль. Солнечный свет легко проходил через водяной пар и поглощался землей, которая затем излучала тепло обратно, как это делает любой нагретый на солнце камень. Это тепло поглощалось содержащимся в атмосфере водяным паром, действовавшим подобно огромному окутывающему Землю одеялу и удерживавшим тепло, которое в противном случае улетучилось бы в космическое пространство. Тиндаль предположил, что именно различия в содержании водяного пара в атмосфере могут объяснять многие, если не все, изменения климата, зафиксированные в окаменелостях и геологических слоях. Больше не нужно было теоретизировать о возможных изменениях в плотности или высоте атмосферы или о поднятии целых континентов, чтобы объяснить колебания температуры на планете: «небольшого изменения» количества водяного пара в атмосфере было достаточно для того, чтобы произвести «все перемены земного климата, обнаруживаемые исследованиями геологов». Значение этого открытия было колоссально. Разумеется, эксперимент требовалось повторить в других местах, с другими образцами атмосферного воздуха, чтобы устранить любое возможное влияние присутствия пыли или иных частиц. Но «с чрезвычайно высокой степенью вероятности», заявлял Тиндаль, «поглощение тепла атмосферой… происходит главным образом благодаря водяному пару, который содержится в воздухе».

Кропотливые эксперименты Тиндаля в подвальной лаборатории дали результаты, которые могли объяснить самые значительные с точки зрения времени и пространства изменения, происходившие на Земле. Поглощение тепла водяным паром в атмосфере влияет на климат на всей планете. Тиндаль не побоялся подчеркнуть это и в своей лекции, и в статье, в которой обнародовал результаты исследования. Его статья была зачитана вслух перед членами Королевского общества и выбрана в качестве Бейкеровской лекции года, что было особой честью.

Но Тиндаль недолго наслаждался успехом. Вскоре из Германии пришло письмо от немецкого физика Генриха Густава Магнуса, в котором тот заявлял о своем приоритете на открытие. К этому Тиндаль был готов: еще в мае 1859 г. он подал в Королевское общество предварительное уведомление об изучаемой им теме – как раз на такой случай. Хотя в уведомлении не содержалось описания предполагаемых результатов, этого было достаточно для того, чтобы «застолбить территорию». Однако проблема была куда серьезней: полученные Магнусом результаты исследования водяного пара были диаметрально противоположны тем, что получил Тиндаль. Магнус обнаружил, что сухой воздух поглощает больше (не намного, но все же больше) тепла, чем влажный.

В ответ Тиндаль вновь с головой погрузился в работу. Исследование уже потребовало от него «огромного и напряженнейшего труда», но это было ничто по сравнению с новым этапом работы, когда над ним довлело присутствие неожиданного конкурента. По словам самого Тиндаля, в своем рвении он доходил почти до религиозного «самоистязания».

В течение следующих четырех месяцев ученый каждый будний день трудился над тем, чтобы доказать неправоту Магнуса. К его облегчению, чем больше он совершенствовал свой метод и оборудование, тем более четко наблюдал обнаруженное им действие водяного пара. Разница между поглощающей способностью лишенного влаги и насыщенного ею воздуха становилась все более очевидной: если первый отклонял стрелку гальванометра всего на 1°, то второй смещал ее на 48° и даже на 50°.

Тиндаль разработал новые, более продвинутые способы осушения воздуха. Крупный кусок стекла измельчался в ступке до состояния пыли, которая кипятилась в азотной кислоте, промывалась дистиллированной водой и тщательно высушивалась. Затем эта стеклянная пыль смачивалась чистой серной кислотой и вводилась в U-образную трубку таким образом, чтобы предотвратить любой контакт между серной кислотой и закупоривавшей трубку пробкой, поскольку это могло бы ухудшить результаты осушки воздуха. Для очистки воздуха от углекислого газа использовались измельченный чистый белый мрамор и едкий калий. Таким образом, Тиндаль научился отдельно очищать воздух от влаги и углекислого газа. Он ежедневно готовил новые сушильные трубки, чтобы гарантировать их одинаковую эффективность. Он также усовершенствовал гальванометр, чтобы обеспечить еще более высокую точность измерений.

Но Магнуса не убедили и эти результаты: он заявил, что те вполне могут не подтвердиться на пробах воздуха, взятых не в лаборатории Тиндаля, а в других местах. Тиндаль принял вызов. У него было множество друзей, которые были рады помочь ему. Вскоре он получил образцы воздуха пусть не такого кристально прозрачного, как в Швейцарских Альпах, но все же гораздо более чистого, чем в центре Лондона. Друзья прислали ему воздух из Гайд-парка, Примроуз-Хилл, Хэмпстед-Хит и с Эпсомского ипподрома. Он также получил два образца с острова Уайт, один из них – из парка Блэкгэнг-Чайн. Тестирование этих образцов показало, что все они, будучи насыщенными водяным паром, поглощали в 60–70 раз больше тепла, чем без него. Таким образом, Тиндаль сумел доказать, что его открытие распространяется на любую точку планеты, будь то его лаборатория на Альбемарл-стрит, поросшие лесом холмы Хэмпстед-Хит или Альпы.

Сумев убедить физиков, с метеорологами Тиндаль вел себя куда смелее. Он безбоязненно отсылал их к своим результатам, которые называл не иначе как «абсолютно достоверными». В одной из статей ученый твердо заявил, что «в любом регионе с сухой атмосферой вслед за заходом солнца должно наступать быстрое охлаждение», далее открыто (и даже с некоторым хвастовством) признав, что это «всего лишь теоретический вывод». Тиндаль был уверен в результатах своих лабораторных экспериментов и утверждал, что им не противоречит никакой метеорологический опыт. Открытые в лаборатории законы природы не перестают действовать за ее пределами. Поэтому он с уверенностью заявлял, что 10° «всего земного теплоизлучения поглощается водяным паром, находящимся в пределах трех метров от поверхности земли».

Действительно, его выводы о водяном паре объясняли широкий спектр климатических наблюдений. Например, извилистые ленты облаков над великими реками, такими как Нил и Ганг, повторявшие изгибы их русел, были обязаны своим происхождением «охлаждению насыщенного воздуха над рекой в результате излучения тепла из водяных паров». Это также объясняло наблюдаемую на больших высотах резкую разницу температур между воздухом, который зачастую оставался очень холодным, и поверхностью, которая быстро нагревалась под солнцем. Этот эффект его друг Хукер отметил в Гималаях, но то же было верно и для Европы. Спускаясь с Монблана по глубокому снегу, можно страдать от слепящего солнца и почти невыносимой жары – несмотря на лежащие вокруг снега и льды. Наконец, это также объясняло, почему в засушливых районах Центральной Австралии суточные колебания температуры в 40° были обычным делом, тогда как в дождливом Лондоне диапазон колебаний был почти в два раза меньше. Соответственно, это объясняло и резкий перепад температур в Сахаре с ее испепеляющей дневной жарой и очень холодными ночами.

Но как бы ни впечатляло представленное Тиндалем объяснение механизма формирования земного климата, не оно было главной целью ученого. Как и в исследовании ледников, предметом его интереса была, прежде всего, молекулярная физика, то, как тепло воздействует непосредственно на молекулы. Говоря о климатических изменениях, ученый подчеркивал, что они раскрывают «влияние атмосферы на солнечное и земное тепловое излучение». И именно тепло было в фокусе его внимания, а атмосфера занимала, главным образом, как препятствие на пути теплового излучения. Эксперименты с газами, проведенные им, были важны тем, что позволяли изучить «более чистый случай молекулярного воздействия», чем это удавалось когда-либо прежде. Он не стремился понять, почему прошлое Земли развивалось так, а не иначе, но хотел узнать, почему «луч тепла останавливается одной молекулой и беспрепятственно проходит через другую».

В отличие от Кролла, Тиндаль не стал выяснять, что может приводить к повышению или понижению содержания водяного пара в атмосфере. Он просто расширил перечень процессов, уже названных Кроллом, подтвердив, что существует множество иных способов охладить и нагреть Землю, нежели предполагаемое Лайелем поднятие и опускание континентов. Хотя ни Тиндаль, ни Кролл не акцентировались на этом моменте, из их работ становилось ясно не только то, что воздействие водяного пара объясняло значительные изменения земного климата в прошлом, но и то, что эти изменения могли происходить в гораздо более короткие сроки, чем считали многие геологи во главе с Лайелем. Тиндаль наглядно показал, что водяной пар может вызывать очень быстрые – в пределах нескольких дней, если не часов – локальные изменения погодных условий.

Тиндаль любил писать о переменчивости небес. Вот фрагмент с описанием попытки восхождения на вершину Галенсток, взятый почти наугад из книги «Часы упражнений в Альпах», повествующей о его приключениях в горах. Мы видим здесь нечто сродни гимну различным формам воды, повсеместно присутствующим в окружающем мире: «Поначалу небо было чистым, а воздух восхитительным, но в земной атмосфере солнце стремительно творит свою магическую работу, а легкая сущность воздуха делает его особенно подверженным переменам. Внезапно появились облака: поднявшись по долине Роны, они покрыли ледник и укутали вершины гор, на какое-то время оставив незатянутой лишь фирновую область, откуда берет исток Рона. Некоторые отказывают Альпам в величественной красоте. Но высотные снежные поля альпийских ледников поистине прекрасны – наделенные не отталкивающим царственным величием, а столь тонким изяществом, что взывают к мысли о женском очаровании». Мы видим, как тесно сопряжено описание Тиндалем атмосферных явлений и ледников с осознанием их переменчивой природы. Именно восприятие окружающего пейзажа не как чего-то неизменного, но постоянно преображающегося наделяло его таинственностью, не отпускавшей внимание Тиндаля. Сами природные явления – облака, ветер, снег и лед – обретали в его глазах свою значимость и силу благодаря пониманию связей между ними, их способности превращаться друг в друга в соответствии с законами природы, которые, будучи постоянными и фундаментальными, порождали явления безграничные и возвышенные.

На мой взгляд, главным достижением Тиндаля стала его попытка установить связь между природными средами и воссозданными им в лаборатории их «уменьшенными образцами». Он упорно трудился над тем, чтобы соединить эти два масштаба действительности и два способа познания и таким образом углубить свое понимание единства природы. Что касается Альп, то они занимали в жизни Тиндаля особое место, служа подчас весьма противоречивым целям. Здесь, в окружении изменчивых пейзажей, среди опасностей горных походов, он искал спасения от удушливой атмосферы Лондона и возможность забыть о проблемах и тревогах, терзавших его ум и душу. Но Альпы также всегда оставались для него полем битвы, на котором он боролся со своими собратьями по цеху за научный приоритет. Он мечтал стать первым ученым – первопроходцем-одиночкой, – кто оставит свои следы на девственно-белой целине снежных и ледяных полей. А это требовало определенной публичности: предпочитая путешествовать в Альпы в одиночку, он должен был позаботиться о том, чтобы об этих экспедициях стало известно всем. Таким образом, он отправлялся в горы, чтобы вырваться из лондонской жизни и бесконечной круговерти мыслей, но также и для того, чтобы первым подняться на новую научную вершину и высечь на ней свое имя. Раздираемый этими двумя противоборствующими желаниями, Тиндаль стремился примирить свое стремление к уединению, покою, почти духовной связи с природой, которая так привлекала его в сочинениях Эмерсона, с жаждой человеческого общения (пусть даже в форме ожесточенного научного спора), действия, борьбы и признания.

В этом отношении его разум был гораздо мудрее сердца. Тиндаль понимал: сила природы в том, что она существует независимо от человеческого ума и души, хотя был при этом всецело убежден, что разум и эмоции являются продуктом природы. Как бы то ни было, собственное сердце было ему неподвластно: он быстро гневался, легко обижался. Живость ума делала его превосходным лектором, живость в движениях – отличным альпинистом, но живость чувств мешала ему в общении с людьми. Склонность к конфликтам превратила его жизнь в череду споров: с религиозными властями – об эффективности молитвы и об отношении к религии в свете космологии, с научным сообществом – о самозарождении жизни, сохранении энергии и, как мы уже знаем, о движении ледников. Неспособность взять под контроль собственную психику и успокоить разум негативно сказывалась и на его личной жизни и здоровье. Страдая бессонницей, он все чаще обращался к лекарствам. Его дневники полны описаний мучительных бессонных ночей, когда он искал облегчения в хлорале, который прописывал ему доктор. Иногда приходилось принимать по две-три дозы, прежде чем его изнуренный ум успокаивался и он погружался в искусственный сон. Один раз жена Тиндаля Луиза по ошибке дала ему лишнюю дозу хлорала. Они оба немедленно поняли, что это значит. «Луиза, ты убила своего Джона», – произнес Тиндаль. Вызванный доктор использовал все доступные в то время способы, чтобы вернуть его к жизни, и даже применил электрический разряд от гальванической батареи, но все было напрасно. Тиндаль скончался вечером 4 декабря 1893 г. в возрасте 72 лет.

Луиза, которой на тот момент было всего 47, никогда себе этого не простила. Следующие 47 лет жизни она посвятила тому, чтобы написать биографию мужа, но, вероятно раздавленная чувством вины, а также объемом материала, так и не сумела осуществить задуманное. Она умерла в 1940 г., когда из поколения Тиндаля уже никого не осталось в живых и его самого мало кто помнил. В конце концов весь собранный Луизой архив вместе с черновыми заметками был передан двоим ученым, которые согласились довести дело до конца. В отличие от его сверстников, после смерти которых потомки или ученики спешили опубликовать традиционные «Биографии и письма» или «Сборники трудов», Тиндаль – у которого не было учеников, осталась лишь убитая горем вдова, – не удостоился подобных посмертных прославлений. Его биография была издана только в 1945 г., но вызвала мало интереса: Тиндаля к тому времени почти забыли, а страна была озабочена куда более важными проблемами восстановления после Второй мировой войны.

Сегодня Тиндаль наконец-то получил заслуженное признание. Его открытия кажутся почти пророческими – первыми проблесками в понимании того, как функционирует глобальная климатическая система и как люди непреднамеренно, но радикально могут вмешиваться в ее работу. Разумеется, при более близком рассмотрении становится очевидно, что подход Тиндаля и его современников сильно отличался от современного. Нас не должно вводить в заблуждение кажущееся сходство предметов его пристального интереса – льда, ледников, водяного пара и тепла – с тем, что заботит нас сейчас. Тиндаль изучал тепло, движимый интересом к недавно открытым законам термодинамики, а вовсе не осознанием нашей планеты как живого организма, все более присущим нам сейчас. Не будет преувеличением сказать, что он смотрел на мир через призму второго закона термодинамики, предрекающего космосу и всему сущему в нем неизбежное ледяное будущее.

Сегодня мы глубоко осознаем взаимосвязь всего и вся на планете, но наше понимание того, что она означает, радикально отличается от понимания Тиндаля. Мы больше не смотрим на мир в свете энтропии. Нас не поражают невообразимо долгие временны́е периоды, которые ушли на создание нашей планеты – и которые простираются далеко в будущее всей Вселенной. Сегодня нас беспокоит другое: стремительное иссякание ресурса, некогда казавшегося бесконечным, – самого времени. Мы чувствуем, как оно уходит, пока человечество спешит понять, что за механизмы лежат в основе формирования земного климата и что мы можем сделать, чтобы предотвратить не ледяное, а жаркое будущее.

Ни Тиндаль, ни кто-либо из его современников не предполагали, что люди смогут перенасытить атмосферу таким мощным поглотителем теплового излучения, как углекислый газ, и это начнет менять климат Земли. При всех прозрениях относительно прошлого и возможного будущего земного климата никто из них не мог представить, что человечество уже начало самый масштабный в истории – и самый судьбоносный – эксперимент в области наук о Земле.

Тиндаля никогда не покидало чувство восхищенного удивления природой, благоговения перед бесконечным величием ее красоты, пронизывающим каждую молекулу с почти сверхъестественной вездесущностью. Его поражало, сколь щедро природа одаряла красотой даже самые отдаленные и труднодоступные уголки Земли, казалось бы и вовсе не предназначенные для человеческих глаз. Вопреки (или же благодаря?) его приверженности сугубо материалистическому видению мироздания, из которого Бог как творец был исключен, Тиндаль хорошо знал, что это такое – переживание чуда, и, как истинный ученый, стремился докопаться до его истоков. Отвергая идею чуда как Божьего дара, он испытывал еще большее изумление от осознания того, что в основе всего лежит движение энергии через материю – движущиеся молекулы – и ничего более.

Он проникновенно писал о замечательной силе человеческого воображения, способного заглянуть за завесу, коей скрывает себя природа, но при этом всегда отдавал должное более могущественной силе самой природы. В декабре 1859 г., добравшись со спутниками до занесенного снегом шале на Мер-де-Глас, Тиндаль обратил внимание на очередное свидетельство того, насколько природа превосходит людей: хотя домик был закрыт, снежинки проникли внутрь сквозь крошечные щели и образовали на одном из окон «ажурную занавеску, целиком состоящую из мелких ледяных кристаллов. Это было похоже на тончайший муслин или газ; изысканность ее изгибов и глубина складок были таковы, что их трудно было бы превзойти, если бы вы захотели намеренно добиться такой драпировки». Природа, казалось без всякой цели и умысла, творила красоту, которая затмевала величайшие достижения человека. «Объясните это!» – Тиндаль вновь и вновь бросал вызов читателям – и самому себе.

Прижимая ладонь к оконному стеклу и растапливая тонкий слой льда, ученый наблюдал за тем, как тот вновь замерзает у него на глазах, как «атом сцепляется с атомом – и по стеклу бегут живые линии, пока все они не превращаются, наконец, в прекрасное и изящное целое. Связь между подобными объектами и тем, что мы привыкли называть чувствами, может не быть очевидной, однако эти изысканные творения природы способны не только взывать к человеческому интеллекту, но и радовать сердце, подчас до слез на глазах». Понимая всю странность этого утверждения, Тиндаль не мог не обратить внимание на связь между эмоциональным восприятием и существующим в природе порядком вещей. Чувства возникали в нем так же, как образовывалась наледь на стекле от тепла его руки. В обоих случаях работали схожие физические принципы: в этом смысле его переживания и атомы были сродни друг другу, но это не лишало окружающий мир – как и личный мир самого Тиндаля – таинственной сверхъестественности. Как природа могла заставить его испытывать столько чувств, если последние были чем-то вроде молекул? Эта мысль превратилась для него в навязчивую идею, к которой он возвращался снова и снова.

На протяжении всей жизни Тиндаль испытывал целую симфонию чувств, и осознание материальности их природы не влияло на силу переживания. Восприятие красоты природы всегда сопровождалось для него ощущением парадоксальности происходящего: природные явления, порожденные физическими законами, вызывают сильные эмоции у людей, которые сами по себе являются не более чем материей, организованной в соответствии с теми же физическими законами. Ему не оставалось ничего, кроме как удивляться – и продолжать искать разгадку этой тайны. «В применении своих собственных принципов, – эмоционально писал Тиндаль, – Природа часто превосходит человеческое воображение. Ее деяния оказываются смелее наших ожиданий. Так происходит с движением ледников; так было и на Монтанвере в тот день, о котором идет речь».