Марио Ливио - От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
«Поэтому в целом представляется весьма вероятным, что Солнце освещало Землю не сто миллионов лет и почти наверняка – не пять миллионов. Что касается будущего, можно с той же определенностью сказать, что обитатели Земли не смогут наслаждаться светом и теплом, необходимыми для жизни, еще много миллионов лет, если в великой сокровищнице творения для нас не приготовлены запасы, о которых мы еще не подозреваем[109].»
Как я покажу в следующей главе и подробно объясню в главе 8, последняя фраза оказалась подлинно пророческой.
То, что возраст Земли, который вычислил Кельвин, соответствовал возрасту Солнца – при том что основания для оценок брались из разных независимых областей – придало аргументации Кельвина весомости, поскольку были все причины полагать, что солнечная система в целом сформировалась примерно в одно время.
И все же многих британских геологов убедить не удалось. Возникает подозрение, что некоторым из них было удобнее все объяснять не физическими законами, а, по циничному замечанию американского геолога Томаса Чамберлина, сделанному в 1899 году, «строительством замков из песка на берегах времени». Лучшим примером подобного скептического отношения к изысканиям Кельвина служит интереснейший обмен мнениями между Кельвином и шотландским геологом Эндрю Рэмси. Поводом послужила лекция геолога Арчибальда Гейки о геологической истории Шотландии. Впоследствии Кельвин пересказал разговор с Рэмси, состоявшийся сразу после лекции[110], отметив, что каждое слово «запечатлелось в его памяти».
«Я спросил Рэмси, сколько времени, по его мнению, заняла эта история. Он ответил, что не может представить себе никаких границ. Я спросил: «Не думаете же вы, что история насчитывает 1 000 000 000 лет?» – «Почему же, думаю!» – «А 10 000 000 000 лет?» – «Да!» – «Солнце – тело конечного объема. Можно сказать, сколько в нем тонн. Неужели вы думаете, что оно светит уже миллион миллионов лет?» – «Я не в силах ни оценить эту величину, ни понять доводы, которыми вы, физики, обосновываете свои попытки ограничить геологическое время, точно так же как вы не в силах понять геологические причины наших неограниченных геологических оценок». Я ответил: “Доводы физики понять очень легко, если только дать себе труд подумать над ними”».
Кельвин был совершенно прав. Оставим в стороне вопрос о том, насколько справедливы были его физические допущения и насколько точны подробности его вычислений. Главный довод Кельвина, разумеется, можно было понять без особого труда. Поскольку и Солнце, и Земля теряют энергию, а никаких ресурсов, которые восполнили бы эти потери, не известно, значит, геологические процессы на Земле в прошлом шли активнее, чем в настоящем. Более жаркое Солнце вызывало больше испарений, а следовательно, темпы эрозии из-за осаждения были выше. В то же время Земля была горячее, чем теперь, а значит, вулканическая активность была сильнее. Следовательно, заключал Кельвин, главное предположение актуалистов, согласно которому Земля находится в квазистатическом состоянии в течение практически неопределенного времени, совершенно бездоказательно.
Неудивительно, что в 1868 году, когда Кельвин выступил с сообщением[111] в Геологическом обществе Глазго, мишенью своей едкой критики он сделал первый же текст, где читателей знакомили с принципом актуализма (сформулировал который Джеймс Геттон). Это была книга шотландского ученого Джона Плейфэра «Иллюстрации к Геттоновой теории Земли» (John Playfair. Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth). Кельвин процитировал следующий потрясающий пассаж из этой книги, который для него выражал суть догматических представлений его современников-геологов.
«Сколько раз постигали Землю эти коловращения распада и обновления, определять не нам, они составляют цикл, ни конца, ни начала которого мы, как отметил автор теории [Джеймс Геттон], не наблюдаем, – и это обстоятельство полностью соответствуют всему, что известно нам относительно иных областей мироустройства… в движении планет, где геометрия увлекает взгляд и в прошлое, и в будущее, мы не видим никаких признаков ни зарождения, ни завершения нынешнего порядка. И в самом деле, нет никаких причин предполагать, что такие признаки вообще существуют (выделено мной. – М. Л.). Великий Автор природы не даровал Вселенной никаких законов, которые, подобно людским установлениям, заключают в себе зачатки саморазрушения. Он не допускал в трудах Своих никаких симптомов младенчества или старости, никаких признаков, по которым можно оценить, сколько они еще проживут или сколько уже прожили. Он может положить всему конец, ибо Он, несомненно, положил и начало нынешней системе в какое-то определенное время, однако мы можем с уверенностью утверждать, что никакой из ныне действующих Его законов не повлечет за собою великую катастрофу, и что, насколько мы можем наблюдать, ничто ее не предвещает.»
Вердикт Кельвина был беспощаден: «Ничего более далекого от истины и представить себе нельзя». Далее он попытался объяснить свою точку зрения простыми словами, для непосвященных.
«Земля, где бы мы ни пробурили в ней скважину, теплая, и если бы нам удалось проделать измерения на очень большой глубине, мы бы, несомненно, обнаружили, что там очень тепло. Представьте себе, что перед вами шар из песчаника, вы бурите в нем отверстие и обнаруживаете, что внутри он теплый, бурите отверстие в другом месте – и там он тоже теплый – и так далее; будет ли разумным предположить, что шар из песчаника пребывал в том же состоянии уже тысячу дней? «Нет, – скажете вы, – этот песчаник нагрели на огне и поставили остывать несколько часов назад». Столь же разумно было бы взять бутыль с горячей водой вроде тех, какие применяют в экипажах, и сказать, что бутыль была такой всегда – а ведь именно так Плейфэр утверждает, будто Земля была такой, как сейчас, вечно и на ней не видно никаких следов начала и никакого продвижения к концу[112].»
Чтобы еще сильнее утвердить свою аргументацию, Кельвин решил полагаться не только на старую систему доводов касательно Земли и Солнца, но придумал еще и третью линию доказательств, основанную на вращении Земли вокруг своей оси. Эта концепция была весьма остроумной и понятной. Первоначально Земля была жидкой и из-за вращения должна была приобрести несколько приплюснутую форму, плоскую у полюсов и выпирающую у экватора. Чем быстрее было первоначальное вращение, тем менее сферичной была получившаяся в результате форма. Эта форма, рассуждал Кельвин, должна была остаться прежней и после затвердения Земли. Поэтому для определения первоначальной скорости вращения нужно было точно измерить, насколько форма Земли отличается от сферы. Поскольку приливы, вызванные притяжением Луны, должны были играть роль трения и замедлять вращение[113], можно оценить, сколько времени потребовалось, чтобы замедлить первоначальное вращение и довести скорость до нынешней – один оборот за 24 часа.
Идея просто чудесная, однако превратить ее в точное число – возраст Земли – было очень трудно. Сам Кельвин признавался: «С нашими несовершенными данными, скажем, о приливах, невозможно вычислить, какое в точности воздействие они оказывают на замедление вращения Земли»[114]. Тем не менее Кельвин думал, что даже того обстоятельства, что в принципе можно оценить границы возраста Земли – пусть и крайне приблизительно, – достаточно, чтобы развенчать идею геологов-актуалистов о непостижимо длительном времени. О своей собственной численной оценке уменьшения периода вращения Земли – на 22 секунды в столетие – он писал: «Составляет ли потеря времени у Земли 22 секунды в сто лет или значительно больше либо меньше 22 секунд, в сущности, неважно. Но никакого актуализма быть не может. На Земле довольно свидетельств, что она существовала в нынешнем состоянии отнюдь не всегда и что события движутся в направлении состояния, которое бесконечно отличается от нынешнего».
Однако, к вящему огорчению Кельвина, оценка, основанная на скорости вращения Земли, продержалась не очень долго – по крайней мере с количественной точки зрения. Судьба распорядилась так, что не кто иной как Джордж Говард Дарвин, пятый ребенок Чарльза Дарвина, доказал, что вращение Земли не имеет отношения к ее возрасту. Джордж Дарвин был физик[115] и обладал солидными познаниями в математике. Он подошел к проблеме вращения Земли с безграничным запасом терпения и вниманием к мелочам. И опубликовал несколько статей, в основном в 1877–1879 годах, где показал, что вопреки ожиданиям Кельвина Земля будет продолжать постепенно менять форму даже при замедлении скорости вращения. Это следовало из того факта, что твердеющая Земля все же не была бесконечно твердой[116]. Итог был однозначным. Дарвин показал, что поскольку знания о внутреннем строении Земли крайне неопределенны, рассчитать возраст Земли по ее вращению не представляется возможным.
