Заключение

Итак, мы совершили захватывающее путешествие по водам Земли в сопровождении выдающихся ученых и в конце нашего пути подошли к схеме Бретертона. Несложно заметить, что эта схема (и сопровождающий ее доклад) представляет собой сплав всех научных усилий, о которых было рассказано в книге, и многих других, оставшихся за ее рамками. Так, в том же 1986 г., когда был опубликован доклад, Джоан Симпсон возглавила Миссию по измерению тропических осадков в НАСА, первую космическую программу по исследованию земных осадков. В докладе упоминалось о Всемирном эксперименте по изучению циркуляции Мирового океана (World Ocean Circulation Experiment, WOCE) – глобальном проекте, концептуальная основа которого была заложена Генри Стоммелом. Также в докладе содержалась ссылка на открытую Гилбертом Уокером Южную осцилляцию. Ее проявления тогда, в 1986 г., оставались непредсказуемыми (и остаются таковыми и сегодня), и потому она наглядно иллюстрировала всю важность изучения климатических процессов в глобальном масштабе. Роль водяного пара (и облаков) в формировании климата представлялась в схеме Бретертона во многом такой же загадочной, какой она была для Чарльза Пьяцци Смита. Наконец, эта схема указывала на необходимость продолжать исследования ледников, начатые Джоном Тиндалем, чтобы понять, как они будут вести себя в условиях глобального потепления – например, чтобы предсказать возможность отрыва и таяния массивного Западно-Антарктического ледяного щита (и последствия этого для всей планеты).

Жизни Джона Тиндаля, Чарльза Пьяцци Смита, Гилберта Уокера, Джоан Симпсон, Генри Стоммела и Вилли Дансгора мало чем отличались от наших с вами, являя собой поток постоянно меняющихся желаний и планов, намерений и случайностей. Каждый неверно сделанный шаг, как это остро осознавал Тиндаль во время своих походов в Альпы, грозил катастрофой. Жизнь Пьяцци Смита могла бы обернуться совершенно иначе, если бы он не покинул опрометчиво Королевское общество. Гилберт Уокер напряженной умственной работой довел себя до нервного расстройства, которое, к счастью, сумел преодолеть. Все эти истории демонстрируют нам, каким образом непредвиденные обстоятельства конкретных человеческих жизней влияли на формирование видения и понимания Земли как единой системы.

Тиндаль и Пьяцци Смит считали, что по пути поиска научного знания возможно, а иногда и необходимо идти в одиночку, хотя, говоря об «одиночестве», стоит сделать оговорку. Занимаясь научной работой на вершине вулкана на Тенерифе, Пьяцци Смит находился под незримым, но пристальным наблюдением коллег из Королевского общества, а Тиндаля в его «одиночных» походах в Альпы сопровождали помощники и проводники. Однако получение достоверного знания из совокупности полевых и лабораторных исследований всегда было непростым делом. Особняком в череде наших героев стоит Гилберт Уокер, который добывал знание, находясь в центре разветвленной метеорологической сети в буквальном смысле имперского размаха. И то, что он так и не сумел раскрыть секрет прогнозирования муссонов, далеко не так важно в свете того, что он успешно продемонстрировал, как с помощью вычислительных инструментов можно совладать с непостижимо огромными сетями наблюдений, которые сегодня стали еще более сложными, чем во времена Уокера. Он научил нас извлекать из массива данных сокрытые в них полезные знания (такие, как глобальные температурные индексы), позволяющие лучше понять работу системы в целом.

Разумеется, эволюция нашего понимания планеты не была всецело плодом единоличных усилий. После Второй мировой войны наука о Земле стала постепенно трансформироваться, и отдельные личности в ней были обречены играть все меньшую роль. Стоммел предвидел и оплакивал эту трансформацию. Ученый был убежден, что она повлечет за собой потерю индивидуальной свободы, которая представлялась ему необходимой для решения серьезных научных задач. У Джоан Симпсон уже не было выбора: чтобы иметь возможность заниматься той наукой, к которой она стремилась, ей приходилось вступать в партнерство с государственными финансирующими органами и отчасти играть по их правилам. Искусственным воздействием на облака, а тем более на ураганы по определению невозможно было заниматься в одиночку, как и добычей ледяных кернов. Впрочем, Вилли Дансгор, как никто другой, умел поставить себе на службу финансовую и материально-техническую мощь правительственных и международных организаций. О Гилберте Уокере уже было сказано многое. Но даже такой убежденный сторонник независимого научного поиска, как Пьяцци Смит, едва ли сумел бы преуспеть без передового оборудования и материальной поддержки, которые предоставила ему влиятельная научная организация. Тем не менее понимание того, что наукой невозможно заниматься в одиночку, вовсе не означает, что отдельные личности не играют роли в истории. Только через взаимодействие между людьми и институтами – между энергиями разных масштабов – нам становится доступно полное научное знание.

Инструменты, с помощью которых ученые изучают – а затем и объясняют – планету в глобальном масштабе, генерируют знание, которое несет на себе отпечаток того, кто познает – кто имеет для этого необходимую подготовку и моральный авторитет, а также указание на то, для чего это знание нужно. Моя книга рассказывает о людях, создававших такие инструменты познания, и о том, как они изменили наше понимание планеты. Так вышло, что почти все мои главные герои, за небольшим исключением, англоговорящие мужчины, но все они жили в разные времена, в разных местах и, что, пожалуй, самое важное, шли в своем научном поиске очень разными путями. Такой выбор персонажей был сделан мною сознательно, с целью показать, что наука о климате, какой мы ее сегодня знаем, в действительности представляет собой сплав широкого разнообразия способов познания Земли. Такая множественность путей генерации знания обеспечивает устойчивость общей конструкции нашего понимания, однако эта же множественность порождает потребность в междисциплинарной интеграции, что в последние десятилетия стало особенно актуально. Призывы к этому звучат давно и громко, но реальное взаимодействие между естественными и общественными науками по-прежнему труднодостижимо. Недавний метаанализ 20 оценок исследований глобального климата показал, что «только в пятой части всех проанализированных исследований была предпринята попытка интегрировать все практически значимые элементы или учесть социально-экономические и геофизические аспекты во всем спектре пространственных масштабов». Тем не менее эта книга ясно дает понять, что изучение климата всегда носило междисциплинарный характер. Хорошо это или плохо, но такой отдельной независимой дисциплины, как наука о климате, никогда не существовало.

Любое глобальное знание неглобально по своему происхождению: в его основе всегда лежат усилия конкретных людей, конкретные места и события. Само по себе это не хорошо и не плохо – это просто факт, о котором нужно помнить. Глобальное знание обладает мощной силой, и, вероятно, сегодня мы нуждаемся в нем как никогда прежде, но это не делает его чем-то само собой разумеющимся. Все наши глобальные знания, подобные тем, что описаны в этой книге, являются продуктом интеллектуальных усилий конкретных людей, работавших в конкретном месте в конкретное время, – а это значит, что истории этих знаний могли бы сложиться совершенно иначе. Другими словами, Земля для всех одинакова, но, если выражаться в духе Тиндаля, она скрывает себя за множеством завес. Люди приоткрывают эти завесы одну за другой с помощью различных научных дисциплин, на которые они разделили изучение планеты, таких как геология, физика, астрофизика, космическая физика, физика атмосферы, метеорология, океанография, палеоклиматология, климатология. Эти дисциплины выстраивают методы научного познания и деятельности и, таким образом, также определяют, что в этих рамках может быть познано. Бесчисленные элементы структуры и случайности целенаправленной работы и непредвиденных обстоятельств, соединяясь между собой, создают сначала индивидуальные жизни и индивидуальные знания, затем ведут к дисциплинарной консолидации знаний и, наконец, к чему-то наподобие схемы Бретертона – синтезу не только всех систем планеты, но и множества способов ее познания.

Междисциплинарность может принимать разные формы. Схема Бретертона представляла собой интеграцию знаний из широкого спектра научных дисциплин. Она также указала на необходимость включения в комплексный подход социальных наук для моделирования роли человеческого фактора в системе. Кроме того, новое понимание изменчивости глобального климата, формированию которого способствовала серия семинаров и конференций, сделало очевидной необходимость еще одного вида междисциплинарной интеграции – науки о климате и традиционной истории.

Это понимание возникло благодаря ледяным кернам. Магия изотопной химии и «единственная действительно хорошая идея» Дансгора превратили их в «замороженные анналы» прошлого Земли. Оказалось, что наша планета не только имеет свою историю, но и скрупулезно фиксирует ее в многочисленных летописях. При этом лед, в отличие от других «палеоархивов», способен регистрировать очень длительные периоды времени с высокой степенью детализации. Некоторые ледяные керны содержат почти такую же подробную информацию о жизни Земли на годовой основе, как церковные метрические книги – о жизни общин. Это уникальное свойство ледяных «архивов» дало ученым возможность соотнести прошлое человечества и прошлое климата с немыслимой ранее точностью – и таким образом напрямую связать историю Земли с историей человечества. Это новая междисциплинарная интеграция подняла ряд важных вопросов, и прежде всего как климат повлиял на людей. Чтобы попытаться ответить на этот вопрос – «оценить влияние климата и погоды на жизнь человечества в прошлом», – в 1979 г. 250 представителей естественных, социальных и гуманитарных наук собрались на конференцию «Климат и история», организованную Подразделением по исследованию климата Университета Восточной Англии.

Участники конференции сошлись во мнении по ряду фундаментальных вопросов. Во-первых, в том, что вопрос о влиянии климата очень сложен и многомерен. Разные человеческие культуры в разные времена и в разных местах очень по-разному реагировали на изменения климата. Никто больше не высказывал сомнительных идей в духе климатического детерминизма, который в начале XX в. с такой убежденностью продвигал Элсуорт Хантингтон. Во-вторых, стало очевидно, что человечеству необходимо гораздо лучше изучить природу климатических изменений, чтобы подготовиться к будущему. Вместе с тем на конференции ни словом не упоминалось о возможном антропогенном влиянии на климат. Стрелка влияния, казалось, однозначно указывала со стороны климата на человека даже несмотря на то, что ученые подчеркивали непредвиденный характер этого влияния. Такое положение дел в научном мире продлилось недолго: на фоне растущих массивов данных, свидетельствовавших о росте уровня антропогенного СО₂ в атмосфере и повышении глобальных температур, было все труднее игнорировать стрелку влияния, направленную от людей в сторону климата. Но в 1979 г. на это влияние еще можно было закрывать глаза.

Летопись ледяных кернов породила потребность в преодолении коммуникативного барьера, который традиционно разделял эти две научные культуры. «"Климат и история" как область исследований находится на стыке множества дисциплин, – заявляли редакторы материалов конференции, – и прогресс в этой области требует тесного междисциплинарного сотрудничества». История здесь была многозначным термином. «Наш подход, – с долей лукавства объясняли редакторы, – состоит в простом изучении истории самого климата, попытке воссоздать картину климатических изменений и колебаний за прошедшие века и тысячелетия». История климата в этом смысле могла рассматриваться и, как правило, рассматривалась как сугубо естественнонаучный предмет (за исключением, как отмечали редакторы, работы некоторых историков во главе с Ле Руа Ладюри, занимавшихся вопросом влияния климата на историю человечества).

Заявляя о естественнонаучной природе истории климата как чем-то очевидном, редакторы считали это прописной истиной. Но утверждения об очевидности часто оказываются сомнительными. При ближайшем рассмотрении становится ясно как раз обратное, а именно то, что в исторической природе климата, какой ее представляли эти исследователи XX в., не было ничего естественного. Она была продуктом своей собственной дисциплинарной истории, таким же несамоочевидным, как любой продукт человеческой деятельности.

В конце XVIII в. геологи, такие как Чарльз Лайель и Джеймс Хаттон, открыли «глубокое время» Земли. Но, как убедительно доказывает Мартин Рудвик, еще более значимым, чем открытие «глубокого времени», стало одновременное формирование нового способа мышления, новой формы исторического сознания, которую Рудвик называет «глубокой историей» Земли. Гораздо более важным для понимания планеты, чем просто понимание ее давней истории (которую геолог Джеймс Хаттон поэтически охарактеризовал как «не имеющее следов начала и видимости конца»), оказалось новое осознание «историчности природы». Библия с ее сложными, полными неожиданных поворотов историями предоставила первым геологам готовую модель понимания того, как протекают изменения во времени. Из Священного писания они позаимствовали основополагающее предположение: геологическая история Земли разворачивалась как череда определяемых конкретными условиями событий, и по своей природе это было гораздо ближе к истории человечества, чем к тому, что происходит в мире небесной механики, описанном Исааком Ньютоном. Заимствование библейской исторической модели произошло отнюдь не случайно. Этот тип мышления, согласно которому в любой из моментов события могли повернуться совершенно иначе, был, как утверждает Рудвик, «намеренно и осознанно перенесен на мир природы» из мира человеческой культуры и истории. Среди прочего Рудвик опровергает общепринятое представление о конфликте между наукой и религией. Понимание Священного писания, по его словам, не только не препятствовало открытию «глубокой истории» планеты, но и «положительно способствовало ему». Тогда как редакторы сборника материалов конференции 1979 г. свели историчность климата к самоочевидности (к «простому изучению истории самого климата»), геология родилась как историческая наука в гораздо более широком и значимом смысле. С момента своего рождения она была наукой, сознательно построенной на модели самой человеческой из всех историй – библейской.

Сегодня наука о климате, будучи отчасти основанной на фундаменте геологии, содержит в себе определенную долю присущей ей историчности. Но одновременно она исповедует и другой подход к истории, более близкий по духу к Ньютону, чем к Хаттону. Ньютоновская вселенная небесных тел – история, которая разворачивалась в форме определенных циклов, а не череды непредвиденных событий, – всегда была частью того, что сегодня, в ретроспективе, мы можем назвать классической климатологией. Ньютоновский физический подход лежал в основе расчетов, посредством которых такие ученые, как Джеймс Томсон, описывали таяние льда под давлением. В совокупности эти физические методы привели к становлению того типа мышления, который позволил Брокеру и другим начать изучение глобальных механизмов, ответственных за зафиксированные в ледяных «архивах» изменения земного климата. Это был совершенно другой, отличный от библейского подход к пониманию внутренней истории климата, который получил название «динамика климата». Он не опирался на традиционные исторические методы и на междисциплинарное сотрудничество, к которому стремились участники конференции 1979 г., где традиционные историки участвовали в построении климатических временны́х линий. Это было новое восприятие климата. В отличие от представителей дисциплин, ведущих свое происхождение от геологии, таких как классическая климатология, метеорология и океанография довоенного периода, в разной мере довольствовавшихся простым описанием того, как разворачивалась история климата, специалисты в этой новой области, динамике климата, хотели понять, какие причинно-следственные отношения связывают между собой все части климатической системы и как эти связи порождают явления, которые можно измерить и объяснить. В этом контексте изучение истории климата подразумевало понимание причинно-следственных связей между физическими явлениями, а не просто описание этих явлений. Другими словами, у движения воды, воздуха или льда имелась своя история, которая могла быть изучена не только посредством наблюдения и описания, но и с помощью применения соответствующих физических принципов. Статья Генри Стоммела об интенсификации пограничных течений в западном направлении была классическим образцом такого типа мышления в океанографии. Она не только представляла собой попытку понять природные явления при помощи физических принципов, что лежало в основе новой климатической истории, но и продемонстрировала всю ценность простоты на этой новой арене.

В этом смысле подход ученых, изучавших динамику климата, отличался осознанной историчностью. Некоторая неопределенность относительно того, почему климатическая система пошла именно по тому или иному пути, – то есть вероятность того, что ситуация могла бы повернуться совершенно иначе, – существовала всегда, но наука о динамике климата акцентировалась не на этой неопределенности, а на связях между элементами системы. Другими словами, представителей этой научной дисциплины больше интересовало то, что можно было объяснить посредством причинно-следственных связей с точки зрения физической динамики, и гораздо меньше – по крайней мере теоретически – то, что было принципиально непредсказуемо. Вот почему их подход можно считать гораздо более историческим по своей сути, чем хронологическую описательную парадигму классических климатологов. Когда неопределенность стала слишком значительной, чтобы игнорировать ее, для ее объяснения были разработаны новые теории. Главной среди них стала теория хаоса, предложенная математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцем, описывающая хаотические свойства некоторых динамических систем, в том числе атмосферных. Хаос, как его понимал Лоренц, позволял ввести в систему непредсказуемость, не снисходя до «простой» случайности. Хаотические системы далеко не случайны, но вращаются вокруг определенных стабильных состояний, никогда в них не фиксируясь. Это делает их поведение непредсказуемым, мешая физикам вывести обещанное Ньютоном совершенное знание на основе первоначальных условий. Лоренц показал, что хаотические системы сверхчувствительны к первоначальным условиям, а поскольку последние никогда не бывают одинаковы, даже малейшее различие в них выливается в непредсказуемые результаты. От совершенного знания пришлось отказаться в обмен на понимание хаоса.

Поиск простоты – сквозная тема многих научных исследований, и в первую очередь при столкновении с непостижимой сложностью воздушной и водной оболочек Земли. Если бы у Грааля простоты было свое обиталище, им стал бы простой дощатый домик на самой оконечности Кейп-Кода в кампусе Океанографического института в Вудс-Хоуле. Каждое лето начиная с 1959 г. в этом домике собирается группа ученых, чтобы обсудить самые простые способы описания движения жидкости в глобальных масштабах. Этот подход к пониманию движения планетарных жидкостей, называемый геофизической гидродинамикой, оказал влияние на бóльшую часть научной работы, описанной в этой книге, и, в свою очередь, сам развивался под ее влиянием. То, что этот концептуально упрощенный подход к изучению Земли возник и развивается в крошечном домике, который может вместить не больше двух дюжин исследователей, сидящих на разномастных складных стульях в окружении трех меловых досок, имеет значение: размер дома ограничивает размер соответствующего научного сообщества. По сравнению с разработчиками компьютерных моделей или учеными, занимающимися полевыми исследованиями в климатологии, сообщество специалистов по геофизической гидродинамике очень невелико. Большинство его представителей посещает школу на Кейп-Коде регулярно. Она работает только летом, с июня по август, поэтому утеплять дощатый домик нет нужды. Область интересов геофизической гидродинамики лежит на стыке широкого спектра дисциплин, описанных в этой книге, и среди тех, кто приезжает в школу получать знания и делиться ими, – океанографы, метеорологи, физики, исследующие атмосферу, и гляциологи. Здесь они учатся особому видению планеты, которое затем определяет их работу над диссертациями и дальнейшую научную карьеру.

Летний семинар по геофизической гидродинамике вырос из серии совместных семинаров, организованных Океанографическим институтом в Вудс-Хоуле и Массачусетским технологическим институтом осенью 1956 г. Со стороны МТИ в семинарах принимали участие создатель теории хаоса Эд Лоренц, а также Норман Филлипс и Джул Чарни (последние двое к тому времени перешли в МТИ из Института перспективных исследований в Принстоне, где Чарни возглавлял программу численного прогнозирования погоды, начатую еще Джоном фон Нейманом). Со стороны Океанографического института участниками семинаров были Генри Стоммел, Джоан Малкус, ее тогдашний муж Виллем Малкус и Фриц Фуглистер (который первым наблюдал вихри в Гольфстриме). Также в них участвовал Карл Густав Россби. Таким образом, раз в две недели в Вудс-Хоуле или Кембридже, Массачусетс, поочередно, на несколько часов (без учета последующего ужина и автомобильной поездки между городами) собирались одни из лучших математических умов океанографического и метеорологического сообщества (те, кого простоты ради можно назвать теоретиками).

На этих семинарах были выработаны общий язык и общий набор интересов в области гидродинамики атмосферы и океанов. На них же родилась идея проведения летней школы для обучения аспирантов и молодых ученых. Осенью 1958 г. Джордж Веронис, Генри Стоммел и Виллем Малкус подготовили проект программы под названием «Теоретические исследования в геофизической гидродинамике». Джоан Малкус и Генри Стоммел были ее первыми консультантами, хотя Джоан перестала участвовать в ней после развода с Виллемом Малкусом, который продолжал активно сотрудничать с летней школой. Но Стоммел и Джоан Малкус олицетворяли собой дух этой геофизической дисциплины: оба стремились достичь физического понимания движения воздуха и воды, которое могло бы объяснить всю сложность мира самым простым из возможных способов.

В первой летней школе в Вудс-Хоуле, помимо сотрудников Океанографического института, приняли участие четыре аспиранта и шесть приглашенных лекторов. Вместо привычных лекций программа состояла в основном из семинаров, на которых исследователи рассказывали о своей текущей работе. Вопросы не просто разрешались, но и поощрялись, и упор делался не столько на предоставлении определенного набора знаний, сколько на совместном обсуждении молодыми и состоявшимися учеными актуальных исследовательских проблем. Стоммел и Алан Робинсон рассказали о своей недавно разработанной теории так называемого термоклина, или слоя воды, в котором происходит резкий скачок температуры. Джоан Малкус выступила с докладом по физике облаков. На семинарах царила атмосфера равенства. Выступления докладчиков можно было прерывать конструктивными комментариями и вопросами, и дух увлеченного научного поиска стирал все барьеры между студентами и преподавателями. Эта эгалитарная культура сохраняется и по сей день, когда летняя школа стоит на пороге своего 60-летнего юбилея.

Летние семинары по геофизической гидродинамике оказали огромное влияние на развитие нашего понимания того, как движутся океаны, льды и атмосфера. Но история науки о климате была в равной мере историей как упрощения, так и возрастания сложности. Каким бы важным достижением ни была схема Бретертона, она не могла соперничать по своей значимости с новым, куда более всеобъемлющим способом глобального видения, совмещавшим в себе простоту и сложность. Именно это глобальное видение – даже больше, чем завораживающее изображение голубого шара на фоне чернильно-черного космоса, – сформировало наше представление о климате Земли. Речь идет о моделях общей циркуляции – комплексных численных моделях, задача которых – воспроизвести динамику земной системы посредством расчета того, как сетка из многочисленных узлов реагирует на набор физических уравнений. Как и в борхесовском «достигшем совершенства» искусстве картографии, когда картографы сумели создать «карту Империи, имевшую размеры самой Империи и точно с нею совпадавшую», модели общей циркуляции стремятся охватить весь земной шар как можно более полно. Вместо бумаги при этом используются воображаемые сетки, разрешение которых повышается по мере увеличения доступной вычислительной мощности. Время – еще один важный фактор в климатических моделях. Тогда как использование более широкого шага по времени позволило бы создать модели с гораздо более высоким пространственным разрешением, ученые, как правило, используют для расчета моделей временнóй интервал всего в 30 минут. Поскольку такие модели часто рассчитываются для столетних периодов и больше, это составляет 1 753 152 шага для каждой точки в сетке, для которой необходимо рассчитать серию так называемых параметров модели – значений температуры, скорости ветра, давления, влажности и т. д. Перемножение этих трех наборов чисел – количества шагов по времени, количества точек на сетке и количества параметров для каждой точки – дает колоссальный массив вычислений. Даже самые современные мощные компьютеры с трудом справляются с расчетом моделей общей циркуляции с самым высоким разрешением, используемых в настоящее время. Как правило, удвоение разрешения модели при расчете для столетнего периода увеличивает количество вычислений в десять раз. Как прожорливые гиппопотамы, эти модели поглощают любой прирост вычислительной мощности, увеличивающейся в соответствии со знаменитым законом Мура.

Модели общей циркуляции добились заметных успехов в воспроизведении некоторых составляющих климатической системы, таких как крупные океанические и атмосферные течения, пульсирующий рост и таяние ледяных шапок, распределение углекислого газа в атмосфере. Но другие явления – особенно те, что существуют в небольших пространственных или временны́х масштабах, – охватить гораздо труднее, даже с помощью самых мощных компьютеров. На 2007 г. разрешающая способность таких моделей составляла около 100 кв. км. Все, что имеет меньший размер – облака или небольшие океанические вихри, – просеивалось через эту сетку. А поскольку облака играют ключевую роль в глобальной климатической системе, ученым пришлось поломать голову, чтобы придумать другой способ, как включить их в свои модели. Сделать это удалось с помощью параметризаций – математических обобщений, описывающих суммарное влияние облаков. Это полезный инструмент, и его использование дает лучшие результаты, чем игнорирование таких мелкомасштабных явлений, но его эффективность довольно ограниченна. Сложность этих моделей общей циркуляции (которых существуют десятки, что еще больше усложняет дело) такова, что исследователи климата начали опасаться, как бы не заплутать в дебрях смоделированных миров и не забыть о том, что цель этих моделей – понять реальную планету.

Существуют и другие климатические модели, которые находятся на противоположном конце воображаемого спектра. Эти простые модели предназначены для того, чтобы не столько имитировать земной климат, сколько предоставить полезную среду для его изучения. Хорошим примером может служить модель энергетического баланса, которую Джоан Симпсон и Герберт Риль использовали для открытия «горячих башен». Основанные на противоположном, по сравнению с моделями общей циркуляции, подходе – убрать все, что можно, оставив нетронутыми лишь ключевые составляющие климатической системы, – эти модели также очень эффективны. Эта старая традиция уходит корнями в работы таких ученых, как Кролл, Феррелл и Джеймс Томсон. Часто такие модели носят гипотетический характер и используются не для имитации Земли, а для того, чтобы поиграть с воображаемыми ее альтернативами. Взять, например, модель водной планеты, разработанную океанографом Джоном Маршаллом. Маршалл решил узнать, каким был бы климат Земли, если бы всю ее поверхность покрывала вода. Создав соответствующую модель и позволив ей развиваться на протяжении 5000 виртуальных лет, он обнаружил, что на его аквапланете в итоге установился определенный климатический режим, а на обоих полюсах образовались ледяные шапки. Маршалл повторил эксперимент четыре раза, каждый раз добавляя одну полоску – простейшим образом аппроксимируя сушу, которая нарушает движение потока воды вокруг планеты. Используя четыре простые вариации, Маршалл сумел показать важность распределения массы суши для циркуляции океана и для климатического режима, а также определил условия, при которых планета переживала фиксированные ледниковые периоды, флуктуирующие ледниковые периоды или же погружалась в перманентное состояние «снежного кома».

Теоретически между простыми моделями, подобными аквапланете Маршалла, и сложными моделями общей циркуляции должны находиться модели промежуточного уровня. Климатическая система настолько сложна, утверждают сторонники подхода, известного как «иерархия моделей», что нам нужна система моделей возрастающей сложности, чтобы понять все многообразие масштабов прохождения энергии. Согласно этой точке зрения, ответ на фундаментальные вопросы о климате может быть получен не с помощью какой-либо конкретной модели, а благодаря совокупности того понимания, которое дает каждая модель в иерархии.

Сегодня исследователи климата придают большое значение не только дисциплинарной, но и эпистемологической идентичности – тому, как они узнаю́т то, что знают. На междисциплинарных конференциях участники традиционно предваряют свои комментарии уточнениями: «как разработчик модели…», «как теоретик…» и т. п. Схожее разграничение способов познания, хотя и немного в другом виде, присутствовало в споре между Тиндалем и Форбсом о природе движения ледников. Уокер преодолевал ограниченные возможности статистики, чтобы выработать физическое понимание. Стоммел и Симпсон стремились найти правильный баланс между наблюдением за сложными явлениями океана и атмосферы и способами их описания, опирающимися на точность и лаконичность математики и физики. Именно такое динамическое взаимодействие между наблюдением, теоретизированием и моделированием, осознание необходимости баланса между этими тремя составляющими науки (при том что само понимание такого баланса постоянно менялось и ни в один из периодов не имело точного рецепта) характеризовало всю 150-летнюю историю научного поиска, описанного в этой книге.

Тогда как сегодня принято утверждать, что в науках о Земле наблюдается тенденция к возрастающей математизации – по образцу геофизической гидродинамики, на мой взгляд, правильнее было бы описать эту тенденцию как усиление итерационного процесса между теорией, наблюдением и моделированием и ускорение этого цикла. Сегодня теоретики нуждаются в данных даже больше, чем когда-либо прежде. А тем, кто генерирует эти данные – посредством наблюдений или моделирования, – нужна теория, чтобы эффективно сфокусировать свои исследовательские усилия и даже, как это убедительно показал Пол Эдвардс, чтобы просто увидеть необходимые данные.

Историки склонны переживать по поводу опасностей течения, получившего название презентизм. Тенденция видеть прошлое в свете настоящего считается великим грехом, лишающим нас возможности познать объективную историческую истину. Но презентизм неизбежен. Мы не можем смотреть на прошлое иначе, чем с позиций настоящего. Вместо того чтобы пытаться бороться с такой точкой зрения, мы должны принять ее и учесть. Более того, в свете стоящих сегодня перед миром экологических вызовов нам необходимо как можно полнее изучить взаимосвязь между прошлым и настоящим. Любые опасения по поводу того, что мы можем быть ослеплены нашими нынешними установками, кажутся куда менее значимыми, чем риск лишить себя более совершенных инструментов прогнозирования будущего.

Прибегать к истории для предсказания возможных сценариев будущего можно разными способами. Иногда прошлое рассматривается как источник конкретных примеров или аналогов – периодов в прошлом, когда палеоклиматические условия соответствовали нынешним, или же похожих погодных режимов, которые можно использовать для прогнозирования будущего. Другими словами, мы можем учиться на примерах из прошлого и (как это негласно предполагается) избежать повторения тех же ошибок. Более продвинутый подход состоит в том, чтобы использовать прошлое не как подсказку относительно будущих событий, но как возможность расширить наше представление о будущем – то есть, опираясь на понимание различий между прошлым и настоящим, увидеть более полный спектр возможных сценариев будущего. Антиципационная (буквально – «предвосхищающая») история – одно из названий этого подхода, придуманное теми, кто озабочен управлением материальными объектами – часто объектами наследия и памятниками природы, местонахождение которых в естественном ландшафте делает их подверженными неизбежным изменениям. Такой подход заставляет сфокусироваться на этой проблеме, которая прежде зачастую упускалась из виду. В то же время в контексте истории климата она, как и ее последствия, далеко не так очевидна – научной практике изменение климата не грозит так, как нашим ландшафтам.

Между тем, если задуматься глубже, климатическая наука также может находиться под угрозой. Не только, на мой взгляд, со стороны тех, кто стремится подорвать ее авторитет и право говорить, хотя эта угроза абсолютно реальна и ее не так-то легко устранить. Наука о климате может оказаться под угрозой из-за недостатка самосознания. В чем эта наука нуждается прежде всего, так это в словаре, понятийно-терминологическом аппарате, который четко сформулировал бы то, что сегодня является предположениями о смыслах, на которые она опирается. В науке о климате заложено множество таких подразумеваемых смыслов, но историк во мне взывает к необходимости тщательно исследовать природу того, что негласно определяет наш взгляд на климат. Что, например, следует считать историей климата? С помощью каких инструментов, как концептуальных, так и материальных, создается эта история? Какие аспекты они делают значимыми, а какие – преуменьшают или же вовсе игнорируют? Ответы на эти вопросы, которые мы только-только начинаем задавать, играют критически важную роль в определении того, что именно нас волнует, когда речь идет о климате, и – осознаем мы это или нет – формируют наши реакции на изменения, с которыми мы сталкиваемся.

Заложенные в нашем видении климата исторические смыслы в значительной мере определяют, что считается нормальным, а что – нет. Сегодня основное внимание климатической науки и политики сосредоточено на попытке понять, что следует считать «естественным климатом». Стремясь спрогнозировать возможные климатические изменения в будущем, мы опираемся на представления о том, что такое «хороший», или «естественный», климат. А эти представления до сих пор формировались теми, кто занимался изучением климатического прошлого. Речь идет не об историках, а о палеоклиматологах, которые изучают палеоклиматические летописи и, исходя из них, пытаются понять, чего нам ожидать от земного климата и какие изменения могут считаться приемлемыми. Причем последнее лишь отчасти является научным вопросом. Что считать приемлемым, во многом зависит от того, где вы проведете черту. Так, последние 12 000 лет нашей истории, называемые голоценом, были необычайно стабильными и теплыми в сравнении с предыдущими миллионами лет. Именно в эту эпоху эволюционировала человеческая цивилизация. Несем ли мы ответственность за сохранение этого конкретного климата? Если же мы расширим круг тех, кто имеет право определять понятие «нормального» климата, за рамки палеоклиматологии, у нас появится куда больше версий нормальности.

Утверждение, что существует множество разных видов знаний, кажется, только лишь провоцирует пристрастные, лишенные всякой объективности споры, ведущие к кризису доверия и даже в некоторых случаях к прямому опровержению ценности науки. С этой точки зрения наука находится под угрозой и должна спасать саму себя собственными же методами – путем доказательства того, что она работает, то есть может делать значимые предсказания. С другой стороны, понимание множественной природы знаний может привести нас к пониманию чего-то гораздо более фундаментального, а именно ограниченности науки. Но признание пределов возможностей науки не должно вести к отречению от нее. Напротив, это может открыть нам новые пути движения вперед. Признание неотъемлемой и необходимой составляющей науки таких важных ценностей, как заинтересованность, приверженность, эмоциональная вовлеченность, самоопределение, позволяет гораздо лучше понять, что такое наука. А это открывает путь к пониманию того, что решения, которые мы принимаем как общество, о том, как нам жить на нашей планете, могут основываться на ценностях науки, но не определяться ею. Если на то пошло, наши подходы к тому, как мы используем энергию, распоряжаемся ресурсами, живем и уживаемся с окружающей средой, всегда опирались на нечто гораздо больше, чем, скажем, наше понимание ледниковых периодов или способность прогнозировать погоду.

Природа взаимосвязи климата и истории сегодня стала не просто нерешенным научным вопросом, но ключевой политической проблемой. Земля – планета изменений. Теперь это очевидный факт, как и то, что прошлое всегда ресурс для будущего. Опираясь на палеоисточники, ученые пытаются понять динамику климата в прошлом, чтобы прогнозировать, как он может меняться в будущем. Это научное понимание прошлой и будущей динамики климата в значительной мере определяет (и ограничивает) наш подход к климатической политике, основанный на том, какие сценарии будущего нам доступны – и какие сценарии будущего мы можем вообразить.

История не стоит на месте. Схема Бретертона, каким бы значимым достижением в свое время она ни была, сегодня выглядит устаревшей и чересчур механистичной. Новое видение планеты акцентируется не на блоках – не на изучении отдельных компонентов земной «системы», какими их увидели инженеры НАСА, – а на стрелках между ними. На первый план выходят циклы обратной связи и сопряженные с ними точки невозврата. Искусственное разделение системы на отдельные составляющие уступило место осознанию того, что между частями единого целого не может быть проведено четких разграничений. Все эти блоки соединены друг с другом настолько глубокими и сложными связями, что только через изучение этих связей можно прийти к пониманию всей системы. Некоторые продолжают утверждать, что изучение связей подразумевает также изучение дискретных элементов, но парадигма меняется. Сегодня наука вновь возвращается к пониманию «сущностного единства», о котором Виктор Старр говорил почти 60 лет назад, но к которому каждое поколение, по-видимому, должно прийти своим путем.

Для ученых, о которых рассказано в этой книге, поиск научного знания был своего рода увлекательной игрой, а планета – игровой площадкой для исследований. Метание бумеранга, которым занимался Уокер, – самое явное проявление игры из всех описанных здесь. Тиндаль играючи исследовал все и вся – погоду в горах, свою готовность к риску, терпение коллег, которых он втягивал в непримиримые споры, чувствительность лабораторной установки, которой он задавал все более и более сложные задачи… Пьяцци Смит играл с научной репутацией, приборами и способами «правдивого» отображения действительности. Он играл со своей способностью понимать самые эфемерные природные явления, бросая себе вызов и в итоге обращаясь к вере там, где оказывался бессилен разум. Джоан Симпсон играла с облаками на небесной арене, пытаясь всеми возможными способами – используя самолеты, фотографии и рассчитываемые вручную теоретические модели – проникнуть в их физическую суть. Генри Стоммел играл с теоретическими идеями, способами изучения океана и со своим разумом, увеличивая и уменьшая масштабы и обследуя океанический ландшафт в поисках достойных его внимания вопросов. Вилли Дансгор благодаря своей «единственной действительно хорошей идее» превратил гренландские льды в машину времени, на которой он мог путешествовать в далекое прошлое Земли.

Наука была для этих людей приключением, квестом – одновременно захватывающим и в высшей степени серьезным, который на протяжении многих десятилетий разворачивался в их ментальном и физическом мире. Следуя за водой и переносимым ею теплом, они вычерчивали такие же сложные жизненные траектории во времени и пространстве, как и изучаемые ими молекулы. В этом поиске их подгоняли неутолимая жажда знаний, острое ощущение нехватки времени, стремление получить больше свободы в работе и больше инструментов, позволяющих лучше изучить и понять Землю. Наука была для них также дорогой, ведущей к чему-то гораздо более важному, к глубоким и значимым смыслам, которые каждый из них стремился извлечь из взаимодействия с планетой. Возможно, к этому следует стремиться и всем нам?