Последнее путешествие — и книга закончена. Я в старом английском графстве Уилтшир, наутро ждет встреча с Мартином Флейшманом, одним из химиков, чьи опыты холодного ядерного синтеза вызвали двадцать лет назад большой скандал в науке. А сейчас вечер; я лежу на вершине холма и смотрю на звезды.

Позади от меня памятник железного века, каменные зубцы и уступы древней крепости. Ее валы и рвы построены за семьсот лет до Рождества Христова. Ниже по склону — сравнительно новая деталь пейзажа: фигура лошади, вырезанная на меловом утесе, как гласит легенда, по приказу короля-объединителя Альфреда Великого. Возраст изображения в пределах тысячи ста лет, но точную дату не назовет ни один наш современник. Исторический экскурс завершает взгляд в небо: во временном промежутке от крепости до белого коня родился свет, льющийся из созвездия Ориона. Как раз те самые кванты достигли моих глаз только что; а испущены они тремя гигантскими бело-голубыми звездами, образующими Пояс Ориона, около полутора тысяч лет назад, и с тех пор странствуют по космосу. В день, когда Альфред повелел вырезать конскую фигуру в честь победы над датчанами, свету оставалось до Земли десять тысяч триллионов километров.

Приятно оперировать в уме такими цифрами, живя в эпоху, когда людям известна скорость света. Хотя на самом деле важно лишь помнить, что он распространяется по Вселенной не мгновенно. Мы привыкли считать это знание самоочевидным, но думать так опрометчиво: оно досталось нелегкой ценой.

В 1676 году астроном Оле Кристенсен Рёмер, изучив орбиту Ио, самого близкого к планете спутника Юпитера, сделал точнейший прогноз. Девятого ноября Ио выйдет из тени Юпитера в пять часов тридцать семь минут пополудни — и это станет решающим доказательством, что скорость света конечна. Директор Парижской обсерватории Джованни Доменико Кассини пренебрег идеей ученика. Сам он был убежден в мгновенном распространении света, оттого предсказал, что Ио появится на десять минут раньше.

Затмение Ио закончилось в 17:37:49. Тут же Кассини объявил сей факт совпадающим с его вычислениями. Хотя прежние ошибочные слова были произнесены в академическом собрании, ни один ученый не стал возражать, все поддержали именитого коллегу. Рёмер ждал признания своей правоты больше тридцати лет, но так и не дождался: астрономы приняли истину лишь после смерти Кассини, на два года пережившего оппонента.

В 1969 году его собрат по профессии Дж. Дональд Ферни поделился саркастическим наблюдением, вспомнив на сей раз астрономическую ошибку начала века, исправленную спустя десятилетия: «Полное научное описание стадного инстинкта астрономов еще ждет своего часа… Нередко мы уподобляемся антилопам, когда те, сбившись в кучу, мчатся не глядя по саванне неведомо куда. Потом одновременно разворачиваются по сигналу вожака — и так же решительно несутся всем скопом в обратном направлении».

Наблюдение Ферни могло бы потешить душу Оле Рёмера, если б двое ученых не разминулись на триста с лишним лет, но сейчас вот что важно: это и есть точное описание рабочего механизма науки. Подобно свету, преодолевающему космическое пространство с конечной скоростью, наука встречает на своем пути куда больше препятствий — не только вещественных, но и незримых, — чем вы, возможно, привыкли думать. К счастью, нет таких фундаментальных законов, которые могли бы ограничить скорость распространения научных знаний. Здесь всему виной человеческий фактор.

Проявиться он может по-разному. Иногда люди просто не умеют осознать непривычное. До того как Вильгельм Рентген открыл гамма-лучи, с ними успел столкнуться по меньшей мере еще один исследователь, но не отметил ничего особенного в своих наблюдениях. А бывает, против радикально новых идей и понятий восстает подсознательный «коленный рефлекс» здравого рассудка. Когда Рентген объявил об этом открытии, Уильям Томсон, он же лорд Кельвин, назвал его излучение плутовской выдумкой. И лишь затем, познакомившись воочию с результатами экспериментов, взял свои слова назад.

Если же и люди не помешают, обстоятельства могут сделать это за них. В 1905 году ученых не слишком волновало устройство Вселенной. В начале того века западный мир бурно развивал промышленность и сельское хозяйство, основные усилия исследователей сосредоточились в этих сферах. И когда скромный эксперт швейцарского патентного бюро создал потрясающую теорию, объяснившую природу пространства и времени, что называется, в одном (правда, очень большом) флаконе, на нее никто не обратил внимания. Собственно, даже получить достойную работу теория относительности Альберту Эйнштейну не помогла. Пытаясь добиться места на научной кафедре, он приложил к резюме свои опубликованные труды по физике, но собеседования так и не дождался. Вот уж нелепость из нелепостей: та самая световая константа в статьях, перевернувших наши взгляды на Вселенную, оказалась бессильна ускорить «развод» Эйнштейна с бернской чиновничьей конторой.

Порой ученым препятствуют их собственные страхи перед неизвестным. Задолго до Эйнштейна к его главному открытию вплотную приблизился Анри Пуанкаре. У специальной теории относительности даже имелась уже надежная экспериментальная база — опыты по интерферометрии, проделанные в 1887 году Альбертом Майкельсоном и Эдвардом Морли. К несчастью, Пуанкаре забросил работу, едва только осознал ее последствия для традиционных взглядов на пространство и время: оказывается, последнее способно то замедлять, то ускорять свой бег в зависимости от характера движения материальных тел во Вселенной. С этим отказался смириться ум выдающегося математика.

А уж если остановить прогресс науки вообще ничто не в силах, тогда неизменно начинают распространяться домыслы, якобы в мире не осталось больше ничего нового для открывателей. Классический пример дал тот же Альберт Майкельсон за десятилетие до эйнштейновского прорыва. «Все важнейшие фундаментальные законы и реалии физики уже установлены, — писал он в 1894 году, — и ныне утвердились столь прочно, что вероятность вытеснения их какими-либо новациями представляется чрезвычайно слабой». Шестью годами ранее Саймон Ньюкомб заявил: «В астрономии мы, очевидно, близки к пределам знания».

Но не подумайте, будто подобные опыты шапкозакидательства остались в прошлом. В 1996 году научно-популярный писатель Джон Хорган выпустил книгу под названием «Конец науки». Там утверждалось, что наука, в сущности, изжила себя. Мы близки к завершению генеральной физической теории, да еще в биологии кое-что пока не получило объяснения. Всё остальное — скупые точки, которые следует расставить над «i». Отныне и присно наука становится нудной рутиной, сводясь к дополнению законченной картины мира мелкими деталями.

Книга Хоргана вызвала показательное раздражение среди ученых. Стивен Хокинг обозвал ее мусорной, Стивен Джей Гулд — идиотской. В виде косвенной ссылки она затесалась даже в нобелевскую лекцию: принимая в тот год премию по физике, Дэвид Ли отметил, что слухи о смерти науки «сильно преувеличены». Тем не менее книга оказалась по-своему влиятельной, причем на долгий срок. Три года спустя другой нобелевский лауреат, Фил Андерсон, придумал словечко «хорганизм» для унылого неверия в будущность науки.

С Джоном Хорганом мы впервые встретились в Кембриджском университете летом 2005 года, а с тех пор успели познакомиться ближе. Я к нему испытываю огромное уважение, но все же думаю, он был не прав. Да, стараниями Оле Рёмера мы получили световую константу, и после него, благодаря постоянному прогрессу науки, еще массу информации о механизмах Вселенной. Но узнать предстоит куда как многое — и эти дела отнюдь не обещают превратиться в нудную рутину.

Покинув брюссельский отель «Метрополь», я изучал лишь тринадцать из всех аномалий, известных современной науке. Некоторые из них, так сказать, более аномальны, чем другие, но ни одна не может обойтись без дальнейших исследований и объяснений. Одни требуют серьезного отношения воленс-ноленс; к другим, возможно, энтузиасты относятся чересчур трепетно. Астроном Саймон Уайт, в частности, предполагает, что усилия его коллег познать тайну темной энергии, скорее всего, чрезмерны по сравнению с реальной ценностью этого знания. Порой научная аномалия ставит нас перед неприятными и совершенно нежелательными фактами — таково, например, заблуждение насчет свободы воли. Но при всем разнообразии волнующих или пугающих моментов, каждый такой случай предоставляет великолепную возможность для исследований и открытий. Те, в свою очередь, как было с радиоактивностью или квантовой теорией, помогут в разгадке аномалий, которые пока остаются неизвестными ученым. Как высказался однажды Джордж Бернард Шоу, наука не может решить ни одну проблему, не создав при этом десяток новых.

Древние лучи звезд, пронизывающие темный холст надо мной, ежеминутно, ежесекундно подтверждают правоту писателя. Рёмер разрешил проблему орбитального цикла Ио, установив предел скорости света. И своим постулатом создал новую космологическую проблему, при решении которой может обнаружиться еще тысяча следующих.

Звезды — гигантские термоядерные реакторы, излучающие свет и тепло в виде квантов. Солнце — сравнительно маломощная модель такой энергетической установки, но людям оно дает гораздо больше света и прямое ощущение тепла: наша звезда, в отличие от Ориона, находится достаточно близко, чтобы дотронуться до Земли своим жаром. Пока я прохлаждаюсь на холме, Солнце около девяти минут назад выпустило тот фотон, который только что увидели в Австралии. Вот я щелкнул пальцами — и следующий фотон отлетает от светила к нескольким прохожим, гуляющим с утра пораньше по пляжу под Сиднеем. Через девять минут он туда доберется.

Здесь, в ограниченной скорости света, кроется еще одна аномалия. Хотя разницу между теплом Бонди-Бич и холодком на холмах Юго-Западной Англии легко измерить, Вселенная в целом удручающе однообразна в этом смысле. В какую точку космического пространства ни сунься со своим термометром, везде температура более или менее одинакова — примерно на три градуса выше абсолютного ноля, физически возможного максимума холода. Каковой, учитывая конечную скорость света, есть полный абсурд.

На первый взгляд ничего необычного — к эффектам теплового баланса мы приучены. Вот я лежу на траве, и ноги мои имеют ровно ту же температуру, что голова. Спина, правда, озябла слегка, но это оттого, что почва, с которой она прямо соприкасается, забирает некоторую долю тепла, а в целом оно равномерно распределяется по организму.

Причина здесь та же, что у свечения звезд: нагретые тела излучают энергию в виде фотонов, которые сталкиваются с другими, обычно менее горячими телами и частицами. В момент столкновения энергия передается от теплого к холодному, пока их температуры не уравновесятся. По прошествии достаточного времени должен установиться всеобщий тепловой баланс.

Проблема в том, что у Вселенной этого времени как раз не оказалось. В момент рождения она явно не была однородной, в ней царили все виды энтропии. Благодаря изучению различных характеристик звезд мы знаем о расширении Вселенной; это означает, что за 13,7 миллиарда лет, минувших с Большого взрыва, стремительное рассредоточение оставило отдельные области космоса — прежде всего скопления галактик — вне контакта с другими, как бы за горизонтом. Поскольку скорость света ограничена, фотоны из «горячих» зон не успели достичь большинства «холодных» частей, чтобы Вселенная пришла в равновесие. Однако же повсюду в ней, фигурально говоря, от края до края, температура в основном одинакова.

У астрономов этот феномен так и называется — проблема горизонта. Вернее, назывался до тех пор, пока Алан Харви Гут не предложил решение. Грубо говоря, следующее: сразу после Большого взрыва Вселенная начала разлетаться со сверхскоростью. Затем она столь же мгновенно «остепенилась» и перешла на более размеренные темпы. Причина этого неясна.

Однако проблему горизонта теоретическая модель Гута разрешила вполне успешно: согласно ей до начала инфляционного расширения Вселенная была настолько мала, что фотоны могли быстро пролететь ее из конца в конец, установив тепловой баланс. И только потом она взорвалась; предполагаемое единое поле распалось.

Только вот никто не знает, отчего бы Большой взрыв происходил именно так, как предполагает Алан Гут. Или почему «инфляция» вдруг замедлилась. Это объяснение вообще едва ли можно счесть исчерпывающим, но оно лучшее из всех, что мы имеем. В самом деле, гипотеза Гута теперь настолько общепринята в космологии, что мы как бы по умолчанию стали считать скачкообразное расширение само собой разумеющимся эпизодом в истории Вселенной: по уровню достоверности — где-нибудь рядом с битвой при Ватерлоо, если перевести события в земной масштаб. Мы, разумеется, не знаем всех деталей космического «скачка» — равно как и подробностей гибели каждого из солдат Веллингтона или Наполеона на заболоченной бельгийской равнине, — но теперь имеем достоверные свидетельства, что сразу после Большого взрыва Вселенная прошла фазу сверхбыстрого расширения. Одним словом, гипотеза Гута — весьма изящное решение очень важной проблемы.

Но не всех она убеждает. Пол Стейнхардт из Принстона сомневается, что инфляционное расширение имело место, а нобелевский лауреат Роберт Лафлин — один из тех ученых, кто старается обуздать редукционизм, — в своем скепсисе идет еще дальше. Всеобщее принятие стандартной модели космологии — Большой взрыв плюс инфляционное расширение, — по его мнению, не гарантирует истины, поскольку коронным доводом в ее пользу ученые решили считать реликтовое микроволновое излучение. А это «эхо Большого взрыва» возникло спустя триста тысяч лет от начала Вселенной; так что идея, будто оно может поведать нам что-либо о первых мгновениях мироздания, по словам Лафлина, «смахивает на попытку вывести свойства атомов из разрушений, причиненных бурей».

Итак, Алан Гут решил проблему к удовлетворению большинства физиков. Но его триумф — не последняя точка, а, скорее, открытая дверь, за которой притаился новый ряд сложных вопросов. Сформулировать их по большей части нетрудно. Четверть века, например, мы топчемся на месте, пытаясь разобраться, как и почему Вселенная стала расширяться. Если проблема горизонта аномальна, то инфляционная модель решает ее лишь частично; на самом деле мы просто наложили поверх невежества хитроумную теорию.

Однако здесь я не стал касаться проблемы горизонта — в частности, потому, что разобраться с ней, вполне возможно, помогут описанные аномалии. Исследования темной энергии, холодного ядерного синтеза или переменных констант могут в итоге породить более глубокую теорию, чем, например, квантовая электродинамика, и эта новация заодно объяснит происхождение космологического «большого скачка».

Другие аномалии также имеют разностороннее значение: разгадка происхождения смерти и появления гигантских вирусов поможет понять природу эволюции; изучение эффекта плацебо способно — и должно, по всей вероятности, — изменить облик медицины; борения с мифом о свободе воли совершенствуют наш взгляд на человеческую натуру и долг. Осторожно говоря, работы здесь, по-моему, хватит и следующему поколению радикально мыслящих ученых, и еще тем, кто придет им на смену.

 

Посвятить свою книгу я решил человеку, учившему меня физике в пятнадцать лет, потому что знакомство с научными открытиями, описанными в ней, зажгли во мне то же любопытство и восхищение, которые впервые вызвал к жизни мой наставник. Под его руководством наука превратилась для меня в мир чудес, в предмет увлекательных споров и исследований, побуждающих ум. Мы общались всего чуть больше двух лет, но дар его живет уже два с лишним десятилетия. И точно так же я мог бы отдать долг благодарности, посвятив книгу его нынешним ученикам из поколения, которое, возможно, разгадает эти аномалии и откроет множество следующих.

Томас Кун в своей книге о сменах парадигм обозначил мысль, что главные открытия в науке делают либо очень молодые люди, либо новички в данной дисциплине. Чарльз Дарвин это тоже знал. Его «Происхождение видов» завершается примечательными словами: «Я никоим образом не надеюсь убедить опытных натуралистов, владеющих огромным фактическим материалом, который на протяжении длинного ряда лет рассматривался ими с точки зрения, прямо противоположной моей». Но, добавляет он, «я обращаюсь с доверием к будущему — к молодому, подрастающему поколению натуралистов, которые будут в состоянии с должным беспристрастием взвесить обе стороны вопроса».

Тем, кто молоды и подрастают сегодня, предстоит найти жизнь на планетах и лунах Солнечной системы; быть может, даже ответить на зов, посланный из-за ее пределов. Возможно, им удастся самим создать живую клетку или переделать теорию относительности Эйнштейна, чтобы в ней нашлось место и темной материи, и силе, замедлившей полет «Пионеров». Не исключено, что в эту самую минуту какой-нибудь вундеркинд оттачивает свой математический дар, решая загадку темной энергии…

Какие бы научные революции ни случились в будущем, в одном можно не сомневаться. Каждый из этих прорывов наверняка не меньше расскажет о нас самих, чем о Вселенной, в которой мы обитаем. Люди — ходячий набор химикатов, изготовленный в реторте звездных катаклизмов: то ли космическая пыль, то ли отходы ядерных реакций, в зависимости от угла зрения. Но нам хватает дерзости считать себя чем-то большим, нежели механическая сумма элементов, и заявлять: мы — живые, еще не поняв до конца, что это значит. Мы желаем и надеемся встретить в необъятной Вселенной инопланетную жизнь, даже братьев по разуму — и в то же время, несмотря на все усилия, никак не можем выяснить, что вытворяют несколько атомов палладия, заблудившиеся в паре миллилитров простой воды. Мы умеем выздоравливать, вообразив, что боль убита, — а вместе с тем, оказывается, не властны над собственными мышечными реакциями. Ведем программы космических исследований, но теряемся в объяснениях своих простейших мыслей и побуждений. Сами себя называем вершиной эволюции, хотя осознаем, как мало мы знакомы с ее подлинной историей. Все эти неувязки говорят в конечном счете об одном: о стремлении «сделать жизнь», осознав, что значит быть человеком во Вселенной. Несомненно, наука — с ее аномалиями в роли двигателя — способна в этом помочь.

«Кто мы? — спросил в 1951 году Эрвин Шрёдингер. — Ответить на этот вопрос — не просто одна из задач, но сама цель науки».