Глава 6

Новый способ рассуждать

Написав две книги в соавторстве с друзьями – физиком Стивеном Хокингом и духовным наставником Дипаком Чопрой, я приобрел ценнейший жизненный опыт. Их мировоззрения настолько далеки друг от друга, что могли бы происходить из разных вселенных. Мое видение жизни более или менее такое же, как у Стивена, то есть это взгляд ученого. А вот от Дипакова отличается изрядно, и, видимо, поэтому мы назвали нашу книгу «Война мировоззрений», а не «Правда чудесно, что мы во всем друг с другом согласны?»

Дипак пылко убежден в том, во что верит, и, пока мы вместе ездили, он все время пытался обратить меня в свою веру и поставить под сомнение мой подход к пониманию мира. Он называл его редукционистским, поскольку я считаю, что математические законы физики могут рано или поздно объяснить в природе всё, в том числе и человека. Как и большинство других ученых, я считаю – и уже говорил об этом, – что всё, включая, опять-таки, нас самих, состоит из атомов и элементарных частиц материи, которые воздействуют друг на друга посредством четырех фундаментальных сил природы, и, если понять, как оно все работает, можно – по крайней мере, в принципе, – объяснить все происходящее в мире. На практике, разумеется, мы не располагаем ни всеми нужными данными об окружающей среде, ни достаточно мощными компьютерами, чтобы применить фундаментальные теории к анализу явлений вроде человеческого поведения, и потому вопрос о том, управляют ли законы физики умом Дипака, остается открытым.

Я в принципе не возражал, что Дипак меня характеризует как редукциониста, однако ощетинивался, когда он говорил это вслух, потому что произносил он это таким тоном, что я чувствовал себя неловко и насупленно: можно подумать, будто человек, у которого есть душа, не может разделять моих взглядов. По чести сказать, на собраниях поклонников Дипака я иногда ощущал себя, как ортодоксальный ребе на съезде производителей свинины. Мне всегда задавали наводящие вопросы типа: «Ваши уравнения сообщают вам, что я переживаю, глядя на картины Вермеера или слушая симфонию Бетховена?» или «Если ум моей жены на самом деле и волны, и частицы одновременно, как вы объясните ее любовь ко мне?» Приходилось признавать, что ее любовь к нему я объяснить не могу. С помощью уравнений я никакую любовь объяснить не в силах. С моей точки зрения, речь вообще не об этом. Речь вот о чем: как инструмент понимания физического мира, если не нашего умозрительного опыта (во всяком случае, пока), математические уравнения достигли беспрецедентного успеха.

Пусть мы не умеем рассчитывать погоду на следующую неделю, отслеживая движения каждого атома и применяя фундаментальные принципы атомной и ядерной физики, однако есть наука метеорология, использующая сложные математические модели, и завтрашнюю погоду она предсказывает неплохо. Мы применили науку и к исследованию океана, света и электромагнетизма, свойств материалов, заболеваний и десятков других аспектов нашей повседневности так, чтобы использовать накопленное знание в блестящих практических целях, о каких всего несколько столетий назад никто и не мечтал. Сегодня – по крайней мере, среди ученых, – в действенности математического подхода к пониманию физического мира практически никто не сомневается. Однако господствующими подобные взгляды стали далеко не сразу.

Принятие современной науки как метафизической системы, основанной на видении, что природа ведет себя в соответствии с определенными закономерностями, началось с греков, но наука не добилась первого убедительного успеха в применении своих законов вплоть до XVII века. Огромен скачок от философских идей Фалеса, Пифагора и Аристотеля к взглядам Галилея и Ньютона. И все же две тысячи лет – многовато даже для такого скачка.

* * *

Первым камнем преткновения на пути принятия греческого наследия и дальнейшего строительства с опорой на него стало завоевание римлянами Греции в 146 году до н. э. и Месопотамии – в 64-м до н. э. Расцвет Рима стал началом многовекового заката интереса к философии, математике и науке даже среди грекоговорящей интеллектуальной верхушки, поскольку римляне с их практическим умом не слишком ценили эти области исследования. Замечание Цицеронадивно передает презрение римлян к теоретическим изысканиям: «Греки, – говорил он, – премного почитали геометров, и, соответственно, блистательнее всего у них развивалась математика. Однако мы определили предел этому искусству полезностью в измерении и счете». Так все и было: за примерно тысячу лет существования Римской республики и ее наследницы, Римской империи, римляне добились масштабных и впечатляющих инженерных успехов благодаря, разумеется, навыкам в измерениях и счете, однако, насколько нам известно, в тот период не возникло ни единого римского математика, достойного упоминания. Этот поразительный факт свидетельствует о громадном воздействии культуры на развитие математики и науки.

Хоть Рим и не обеспечил благоприятных для науки условий, после распада Западной Римской империи в 476 году н. э. все стало еще хуже. Города сжались, установилась феодальная система, христианство завладело Европой, и центрами интеллектуальной жизни сделались провинциальные монастыри, а чуть позднее – школы при соборах, а это значит, что образование сосредоточилось на религиозных вопросах, исследования же природы стали считаться легкомысленными и недостойными. Постепенно интеллектуальное наследие греков было для Западного мира утеряно.

К счастью для науки, в арабском мире правящий мусульманский класс, напротив, счел греческое знание ценным. Речь не о том, что в арабском мире искали знания ради него самого – такой поиск поощрялся исламской идеологией не больше, чем христианством. Однако состоятельные арабские покровители желали финансировать переводы греческих научных трудов на арабский, поскольку считали, что греческая наука – штука полезная. И, конечно же, несколько сотен лет средневековые исламские ученые сами добивались замечательных успехов в прикладной оптике, астрономии, математике и медицине, обогнав европейцев, чья интеллектуальная традиция замерла без развития.

Тем не менее, к XIII–XIV векам, когда европейцы начали пробуждаться от длительной дремы, наука в исламском мире пришла в значительный упадок. Случился он, похоже, по нескольким причинам. Во-первых, консервативные религиозные силы принялись навязывать суженное понимание практической применимости, кою считали единственным приемлемым оправданием научным занятиям. Во-вторых, для процветания науке нужно процветающее общество, у которого есть возможности частного или государственного покровительства, поскольку большинство ученых не могло выживать в условиях открытого рынка. В поздние Средние века, однако, арабский мир подвергался атакам внешних сил – от Чингисхана до крестоносцев, а изнутри его раздирали междоусобицы. Ресурсы, прежде выделявшиеся на искусства и науки, теперь поглощала война – и борьба за выживание.

Еще одна причина упадка наук: школы, составившие значимую часть интеллектуальной жизни в арабском мире, не ценили своего положения. Эти школы назывались медресе и были благотворительными фондами, существовавшими на религиозные пожертвования, а основатели и попечители этих школ к наукам относились с подозрением. В результате все обучение должно было сосредоточиваться на религии и исключать философию и науку. Любое преподавание этих предметов – вне школы. За неимением учреждения, поддерживавшего и объединявшего их, ученые отдалились друг от друга, что создало серьезную преграду для углубленного научного обучения и исследований.

Ученые не могут существовать в вакууме. Даже величайшие невероятно много получают от общения с коллегами в своей области. Недостаток контакта между исследователями в исламском мире создал неблагоприятную среду для перекрестного умственного опыления, необходимого прогрессу. Более того, без полезной здоровой критики стало непросто держать в рамках распространение теорий, которым не хватало эмпирической базы, и трудно собрать критическую массу поддержки тем ученым и философам, кто сомневался в привычных истинах.

Сопоставимое интеллектуальное удушье случилось и в Китае, другой великой цивилизации, которая могла бы развить современную науку прежде европейцев. Население Китая в период Высокого Средневековья (1200–1500 годы) составляло более ста миллионов человек, что примерно вдвое больше, чем в Европе того периода. Но китайская система образования, подобно той, что существовала в исламском мире, оказалась куда слабее развивавшейся в Европе – во всяком случае, в отношении науки. Ее строго контролировали и сосредоточивали на литературе и нравственном совершенствовании, а научным нововведениям и научному творчеству внимания уделяли мало. Положение дел практически не менялось, начиная с первых монархов династии Мин (1368 год) и до XX века. Как и в арабском мире, были достигнуты лишь скромные успехи в науке (в отличие от техники), и дались они не благодаря, а вопреки образовательной системе. Мыслителям, критиковавшим интеллектуальный «статус кво» и пытавшимся развить и упорядочить интеллектуальные инструменты, необходимые для поддержки жизни ума, сильно противодействовали – мешали и применению эмпирических данных для углубления познаний. Индийский правящий класс, приверженный кастовому общественному устройству, тоже предпочитал стабильность в ущерб интеллектуальному совершенствованию. В результате, хоть и в арабском мире, и в Китае, и в Индии возникли великие мыслители в отдельных областях знания, однако ученых, равных тем, кто позднее сотворил на Западе современную науку, – не было.

* * *

Возрождение науки в Европе началось ближе к концу XI века, когда монах-бенедиктинец Константин Африканский начал переводить древнегреческие медицинские трактаты с арабского на латынь. Как и в арабском мире, желание учить греческую мудрость произрастало из практических соображений, и первые переводы подогрели аппетит к переводу и других практических работ по медицине и астрономии. В 1085 году во время христианского похода на Испанию в руки к христианам попали целые библиотеки арабских книг, и за несколько следующих десятилетий множество их оказалось переведено, отчасти благодаря щедрому финансированию заинтересованных местных епископов.

Влиятельность новообретенных трудов трудно себе представить: вообразите, что современные археологи наткнулись на переводы табличек с древними вавилонскими текстами и обнаружили, что в них представлены научные теории куда сложнее наших. В следующие несколько столетий финансирование переводов среди светской и торговой элиты эпохи Возрождения стало символом положения в обществе. Вновь добытое знание распространилось за пределы Церкви и стало своего рода валютой, собираемой богатеями так, как нынче собирают предметы искусства, – и, разумеется, богатеи кичились своими книгами и картами, как в наши дни – скульптурами или живописными полотнами. Постепенно вновь возросшая ценность знания, независимого от его практической применимости, привела к почитанию научного поиска. Со временем это почитание посягнуло на церковное «владение» истиной. С истиной, открытой Писанием и церковной традицией, взялась состязаться другая – истина, открытая природой.

Но одного лишь перевода и чтения древнегреческих трудов для «научной революции» недостаточно. Развитие нового учреждения, университета, – вот что действительно преобразило Европу. Университеты стали движущей силой развития науки в современном нам виде, вывели Европу на передовой край науки на много веков и дали случиться величайшим научным прорывам, какие видел белый свет.

Революцию образования питало укреплявшееся благоденствие и обилие профессиональных возможностей для хорошо образованной публики. Города вроде Болоньи, Парижа, Падуи и Оксфорда приобрели репутацию центров учености, студенты и наставники тянулись туда во множестве. Преподаватели начинали работу либо самостоятельно, либо под покровительством уже существовавшей школы. Постепенно из них сложились добровольные ассоциации – по образу ремесленных гильдий. Хотя ассоциации эти называли себя «университетами», поначалу то были просто объединения без земельной собственности и определенного месторасположения. Университеты в знакомом нам виде возникли несколькими десятилетиями позже: в Болонье – в 1088 году, в Париже – около 1200-го, в Падуе – около 1222-го, в Оксфорде – к 1250-му. Центром внимания в университетах стала естественная наука, а не религия, и ученые собирались в них общаться и вдохновлять друг друга.

Нельзя сказать, что университет средневековой Европы был райскими кущами. Например, даже в 1495 году немецкие власти сочли необходимым недвусмысленно запретить всем, имеющим отношение к университету, обливать первокурсников мочой – этого указа более не существует, однако я по-прежнему требую от своих студентов подчинения ему. Преподаватели же частенько не располагали подходящей аудиторией и вынуждены были читать лекции в доходных домах, церквях или даже борделях. Более того, педагогам обычно платили напрямую сами студенты – они могли нанимать и увольнять своих преподавателей. В Университете Болоньи бытовало еще одно причудливое отклонение от принятой в наши дни нормы: студенты штрафовали преподавателей за беспричинный пропуск занятия или опоздание – или же за неспособность ответить на трудный вопрос. А если лекция оказывалась неинтересной или ее читали слишком медленно или слишком быстро, учащиеся вопили и буянили. Агрессивные наклонности студентов настолько вышли в Лейпциге из берегов, что университету пришлось вменить правило, запрещающее швырять в преподавателей камни.

Вопреки этим практическим трудностям европейские университеты сильно поддержали научный прогресс – отчасти тем, что давали людям делиться соображениями и обсуждать их вместе. Ученые в силах выдержать отвлечения в виде вопящих студентов или даже – иногда – брошенный в них пузырь с мочой, а вот без академических семинаров, которым конца не видать, – немыслимо. Ныне бо́льшая часть научных новшеств произрастает из университетских исследований, как и должно быть, потому что именно в них вкладывается львиная доля финансирования фундаментальных разработок. Но, что исторически не менее важно, университеты были средоточием ума.

Считается, что научная революция, которая отдалила нас от аристотелизма, преобразила наши взгляды на природу и общество и создала основу того, кто мы есть ныне, началась с гелиоцентрической теории Коперника и достигла пика в Ньютоновой физике. Но такая картинка – упрощение: хоть я и применяю словосочетание «научная революция» для удобства и краткости, ученые, связанные с ней, имели крайне разнообразные цели и взгляды, а не являли собой единую команду, сознательно пытавшуюся создать новую систему мышления. Что еще важнее, изменения, описываемые как «научная революция», на самом деле происходили постепенно: грандиозный храм знания, построенный великими умами 1550–1700-х годов, и его вершина, Ньютон, не возникли из ниоткуда. Тяжкий труд закладки фундамента под эту постройку производили средневековые мыслители первых европейских университетов.

Громадная часть той работы была проделана группой математиков в Мёртонском колледже, Оксфорд, между 1325-м и 1359-м годами. Большинство людей знает, хотя бы смутно, что греки измыслили само представление о науке, а современная наука возникла во времена Галилея. Средневековой же науке почтения перепадает немного. Что печально, поскольку средневековые ученые добились удивительных результатов вопреки эпохе, в которой люди обыкновенно оценивали истинность высказывания не по эмпирическим доказательствам, а исходя из того, насколько хорошо оно вписывалось в уже существовавшую систему основанных на религии взглядах, – то есть вопреки культуре, враждебной науке в современном понимании.

Философ Джон Сёрль [Сёрл] писал об одном случае, иллюстрирующем фундаментальную разницу понятий, в которых средневековые мыслители видели мир, с нашими. Он рассказывал о готическом храме в Венеции под названием Мадонна делл’Орто (Мадонна Сада). Изначально церковь собирались назвать в честь Святого Христофора, но пока храм строили, в соседнем саду откуда ни возьмись появилась статуя Мадонны. Название изменили, поскольку решили, что статуя упала с небес, и это явление сочли чудом. В те времена никаких сомнений в сверхъестественных причинах появления статуи не возникло – как не возникло бы сомнений в обыденном объяснении в наше время. «Даже если бы эту статую сейчас нашли в садах Ватикана, – писал Сёрл, – церковное начальство не стало бы заявлять, что она свалилась с неба».

Библиотека Мёртонского колледжа, Оксфорд

Как-то раз я заговорил о достижениях средневековых ученых на одной вечеринке. Сказал, что меня впечатляет их работа – с учетом культуры, в которой они жили, и тягот, с которыми сталкивались. Мы, ученые, ныне жалуемся на время, профуканное на грантовые заявки, но у нас хотя бы кабинеты отапливаются, и нам не нужно охотиться на кошек, чтоб было чем поужинать, когда в городе все неважно с продовольствием. Не говоря уже о том, чтобы спасаться от Черной смерти 1347 года, унесшей половину населения.

На той вечеринке было полно ученых, и потому человек, с которым я разговаривал, не отреагировал на мои рассуждения так, как большинство людей, – то есть не бросился за новым бокалом «шардоннэ», внезапно осознав, что оно закончилось. Моя собеседница, напротив, с изумлением переспросила: «Средневековые ученые? Да ладно вам. Они оперировали без наркоза. Они составляли снадобья из сока латука, цикуты и желчи дикого борова. Сам Фома Аквинский, кажется, верил в ведьм?» Тут-то она меня к стенке и приперла. Я понятия не имел обо всем этом. Но потом проверил, и она оказалась права. И все же, несмотря на ее по всей видимости энциклопедические знания определенных сторон средневековой медицинской практики, она не слыхала о более значимых начинаниях в области физики, которые по сравнению с состоянием средневекового знания в других областях показались мне совсем уж чудесными. И потому, хоть и пришлось мне признать, что к средневековому врачу, прибудь он в наш век на машине времени, я бы не пошел, в отношении прогресса, которого средневековые ученые добились в физических изысканиях, я в своей правоте не сомневался.

Так что же они насвершали, эти забытые герои физики? Для начала, из всех разновидностей изменений, обдуманных Аристотелем, они выделили одну – смену положения в пространстве, то есть движение – как самую фундаментальную. Это глубокое и точное наблюдение: большая часть наблюдаемых нами изменений зависит от конкретных веществ в составе материи – протухание мяса, испарение воды, падение листвы с деревьев. Для ученого, ищущего нечто всеобъемлющее, эти процессы не слишком показательны. Законы движения же, наоборот, – фундаментальны и распространяются на любую материю. Но вот еще почему законы движения особенны: на субмикроскопическом уровне они – причина всех наблюдаемых нами макроскопических изменений. Это оттого, что, как мы уже поняли – и как предполагали некоторые древнегреческие атомисты, – многие виды изменений, которые мы переживаем в будничной действительности, можно в конечном счете понять, анализируя законы движения, которым подчиняются базовые строительные блоки материи – атомы и молекулы.

Хотя ученые из Мёртона всеобъемлющих законов движения не открыли, чутье подсказывало им, что законы эти существуют, и они подготовили почву для открытия – тем, кто пришел на века позже. Важнее всего созданная ими зачаточная теория движения, не имевшая ничего общего с наукой, изучавшей другие виды перемен, – и ничего общего с понятием о предназначении.

* * *

Задача, которую мёртонские ученые взялись решать, простой не была: математика, потребная даже для простейшего анализа движения, все еще оставалась примитивной. Но была и другая неувязка, и преодоление ее стало даже большей победой, чем успех силами наличной в то время математики, ибо речь не о технической преграде, а об ограничении, навязанном образом мыслей людей о мире: мёртонцы были, подобно Аристотелю, зажаты рамками мировосприятия, в котором время играло роль преимущественно качественного субъективного параметра.

Мы, воспитанные в культуре развитого мира, переживаем ход времени совсем не так, как его воспринимали жившие в ранние эпохи. Бо́льшую часть существования человечества время считалось чрезвычайно эластичной сеткой, растягивавшейся и сжимавшейся очень субъективно. Научиться воспринимать время как что-то не внутреннее, личное – трудный шаг с большими последствиями и столь же значимый прорыв в науке, каким было развитие языка или осознание, что мир можно постичь рассуждением.

К примеру, поиск закономерностей в продолжительности событий – представить, что камень, падающий с высоты в шестнадцать футов, всегда долетает до земли за одну секунду, было бы в эпоху мыслителей Мёртона революционным ви́дением. Для начала никто понятия не имел, как измерять время хоть с какой-то точностью, а о минутах и секундах никто и не слыхивал. Первые часовые механизмы, показывающие часы одинаковой продолжительности, изобрели не раньше 1330 годов. До этого световой день, сколько бы ни длился, делили на двенадцать равных интервалов, а это означало, что «час» мог быть в июне в два с лишним раза дольше, чем в декабре (в Лондоне, например, он колебался от 38 до 82 современных минут). Из того, что это никого не беспокоило, следует, что людям ничего больше приблизительной качественной оценки проходящего времени не требовалось. И поэтому само понятие скорости – расстояния, преодоленного за единицу времени, – уж точно должно было казаться диковиной.

С учетом всех препятствий, то, что ученым Мёртона удалось создать понятийное основание исследования движения, кажется чудом. И все же они сформулировали первое в мире количественное правило движения – «мёртонское»: «Расстояние, пройденное телом, равномерно ускоряющимся из положения покоя, равно расстоянию, пройденному телом, движущимся то же время со скоростью, половинной от предельной у ускоряющегося тела».

Ну и формулировочка, прямо скажем. Я с ней знаком давно, однако смотрю сейчас на нее и понимаю, что пришлось дважды прочитать, что написано, чтобы понять, о чем это. И все же смутность такого выражения служит определенной цели: она показывает, насколько проще стала наука с тех пор, как ученые поняли, как применять – и изобретать, вообще говоря, – подходящую математику.

В современном математическом языке расстояние, пройденное телом, равномерно ускоряющимся из состояния покоя, можно записать как (a х t2)/2. Вторая величина, расстояние, пройденное телом, движущимся то же время со скоростью, половинной от предельной у ускоряющегося тела, есть попросту (a х t) х t/2. Таким образом, приведенная формулировка мёртонского правила, переложенная на язык математики, такова: (а х t2)/2 = (а х t) х t/2. Она не просто компактнее, но и делает истинность высказывания мгновенно очевидной – по крайней мере, для всех, кто уже немножко знает алгебру.

Если ваши дни занятий алгеброй давно позади, спросите любого шестиклассника – он или она поймут написанное. Вообще-то средний шестиклассник в наши дни знает гораздо больше математики, чем даже самый передовой ученый в XIV веке. Можно ли будет утверждать то же самое о детях XXVIII века и ученых XXI-го – интересный вопрос. До сих пор владение математикой с каждым веком постоянно прогрессировало.

Бытовой пример того, о чем гласит правило Мёртона: если вы разгоняете автомобиль постоянно, с нулевой скорости до ста миль в час, вы пройдете то же расстояние, как если бы все время ехали со скоростью пятьдесят миль в час. Смахивает на то, как меня пилит моя мама за слишком прыткое вождение, но, хоть для нас с вами мёртонское правило – простой здравый смысл, мёртонцы не могли его доказать. Тем не менее, правило произвело некоторый фурор в интеллектуальном мире того времени и быстро добралось и до Франции, и до Италии, и распространилось далее по Европе. Доказательство получилось довольно скоро, по ту сторону Ла-Манша, где в Университете Парижа трудились французские коллеги мёртонских ученых. Автор доказательства – Николай Орем (1320–1382), философ и теолог, позднее дослужившийся до епископа Лизьё. Чтобы произвести это доказательство, Орему потребовалось то же, что и всем физикам за всю историю науки, вновь и вновь: изобрести новую математику.

Раз математика – язык физики, недостаток подходящей математики не дает физику выражаться или даже рассуждать на заданную тему. Быть может, сложная незнакомая математика, понадобившаяся Эйнштейну, чтобы сформулировать общую теорию относительности, однажды вдохновила его сказать одной юной школьнице: «Не тревожьтесь о ваших трудностях с математикой – уверяю вас: мои куда больше». Или же, как говорил Галилей, «книга [природы] не может быть понята, если сначала не научиться понимать язык и читать буквы, которыми она написана. Она написана на языке математики, а знаки ее – треугольники, окружности и другие геометрические фигуры, без которых понять хоть одно слово – выше человеческих сил; без этого – лишь бродить в темном лабиринте».

Дабы озарить светом этот темный лабиринт, Орем изобрел разновидность диаграмм, предназначенных для представления физики мёртонского правила. И хотя сам он понимал свои диаграммы не так, как мы в наши дни, можно считать их первым геометрическим представлением физики движения – а значит, и первым графиком.

Я всегда считал странным, что люди знают изобретателя математического анализа, хотя мало кто им пользуется, но при этом мало кто знает изобретателя графиков, однако ими пользуются все. Думаю, всё здесь оттого, что в наше время понятие графика представляется очевидным. Но в средние века мысль о том, что количества можно отображать линиями и фигурами в пространстве, была поразительно свежей и революционной, а может, и чуточку чокнутой.

Покажу вам, насколько трудно добиться даже самого простого изменения в образе человеческой мысли, – вспомним историю еще одного чокнутого изобретения, решительно нематематического: самоклеящиеся бумажки «Пост-ит», те листочки бумаги с клейкой полоской многоразового использования с одной стороны, которые можно легко приделывать к разным предметам. «Пост-ит» изобрел в 1974 году Арт Фрай, инженер-химик из компании «3М». Но предположим, что их тогда не изобрели, и вот прихожу я к вам, к инвестору, сегодня с этой затеей и бумажной пачечкой-прототипом. Вы тут же поймете, что это золотая жила, и ринетесь деньги вкладывать, да?

Как ни странно, а большинство-то людей, вероятно, не ринется: Фрай представил свою задумку маркетологам в «3М», компании, известной и клеящими продуктами, и новациями, и они как-то не вдохновились и решили, что продавать этот продукт будет непросто, потому что ему придется конкурировать по ценам с бумагой для заметок, которую новинка должна была вытеснить. Чего ж они не бросились к сокровищу, которое Фрай им предложил? Потому что в до-«Пост-ит»-овую эпоху сама мысль, что кому-то может понадобиться лепить клочок бумаги со слабой клеевой полоской на вещи, была за пределами человеческого воображения. И потому Артуру Фраю труднее было изменить способ человеческого мышления, нежели изобрести новый продукт. Уж если с самоклеящимися бумажками пришлось принять неравный бой, можно лишь вообразить, до чего трудно пришлось тем, кто занимался вещами куда значимее.

К счастью, Орему для доказательства самоклеящиеся бумажки не требовались. Вот как он рассуждал. Для начала разметим время вдоль горизонтальной оси, а скорость – вдоль вертикальной. Теперь предположим, что некое тело начинает движение во временно й точке «нуль» и сколько-то времени движется с постоянной скоростью. Это движение представим в виде горизонтальной прямой. Если заштриховать площадь под этой прямой, получится прямоугольник. Постоянное ускорение же выглядит как прямая под некоторым углом, потому что со временем скорость меняется. Если закрасить область под этой прямой, получится треугольник.

График, иллюстрирующий мёртонское правило

Области под этими линиями – закрашенные участки – представляют скорость, умноженную на время, а это есть расстояние, пройденное телом. Рассуждая вот так и зная, как рассчитать площади прямоугольника и треугольника, легко показать, что мёртонское правило верно.

Орем не почитаем так, как до́лжно, потому, что издал он из своих работ немногое. Вдобавок, хоть я и объяснил, как мы интерпретировали бы его работу в наши дни, понятийный аппарат, который он применял, был и близко не таким подробным и количественным, какой применил я, и принципиально отличался от нашего современного представления о связи математики и физических количеств. Это свежее понимание возникнет из череды новых представлений о пространстве, времени, скорости и ускорении, и они – важнейший вклад великого Галилео Галилея (1564–1642).

* * *

Хоть средневековые ученые, трудившиеся в университетах в XIII–XIV веках, и продвинулись в развитии традиции рационального и эмпирического научного метода, великий взрыв европейской науки произошел не сразу. Общество и культуру Европы Позднего Средневековья сначала преобразили изобретатели и инженеры – то был период первых ласточек Возрождения, которое длилось, грубо говоря, с XIV по XVII век.

Эти новаторы раннего Возрождения создали первую цивилизацию, не влекомую преимущественно силой мышц. Водяные и ветряные колеса, новые виды механических сочленений и другие приспособления разрабатывались или совершенствовались и встраивались в деревенскую жизнь. Они питали энергией лесопилки, мукомольни и множество хитроумных инструментов. Техническая новизна их с теоретической наукой была связана слабо, но она создала предпосылки для дальнейшего развития, принеся новые материальные богатства, которые помогли поддержать расцвет образования и грамотности, а также позволили осознать, что понимание природы может облегчить нам жизнь.

Предпринимательский дух раннего Возрождения породил одно техническое нововведение, прямо и мощно повлиявшее на дальнейшее развитие науки, да и общества в целом: печатный станок. Хотя китайцы придумали подвижной шрифт на несколько веков раньше – около 1040 года, – он был относительно непрактичен, поскольку в китайском применялись пиктограммы, а это означало, что литер должно быть много тысяч. В Европе же появление примерно в 1450 годах механических печатных станков с подвижными литерами изменило все. В 1483 году, к примеру, за подготовку набора книги печатники из Риполи просили втрое больше, чем писец – за переписывание одной книги. Однако в Риполи с готового набора могли произвести тысячу копий или даже больше, а писец – лишь одну. В результате всего за несколько десятилетий книг было напечатано больше, чем писцы в Европе смогли произвести за все предыдущие века, вместе взятые.

Печатный станок укрепил возникший средний класс и совершил переворот в обмене мыслями и сведениями по всей Европе. Знание и сведения внезапно сделались доступны куда большему числу граждан. В первые же несколько лет были изданы первые математические тексты, а к 1600 году – почти тысяча. К тому же пошла новая волна восстановления античных текстов. Что не менее важно, люди со свежими замыслами внезапно обрели куда более широкую аудиторию, а те, кто, подобно ученым, жил изучением и развитием мыслей других людей, вскоре получил гораздо более прямой доступ к работам коллег.

Благодаря этим переменам в европейском обществе правящий класс оказался менее жестко ограничен и однороден, чем в исламском мире, Китае или Индии. Эти общества сделались неподатливыми и сосредоточились на консервативном мировосприятии. Европейскую элиту же, меж тем, мотало во все стороны из-за конкурирующих интересов города и деревни, церкви и государства, Папы и императоров, равно как и из-за требований новой светской интеллигенции и растущих потребительских желаний. Европейское общество развивалось, искусства и науки получали все больше возможностей меняться – и менялись, и в результате укреплялся и практический интерес к природе.

Интерес к природе сделался душой Возрождения – и в искусстве, и в науке. Само название эпохи означало новые начинания и в физическом существовании, и в культуре: Возрождение зародилось в Италии сразу вслед за эпидемией Черной смерти, унесшей жизни от трети до половины населения Европы, после чего движение ее замедлилось, и до северной Европы она дошла лишь в XVI веке.

В искусстве скульпторы Возрождения исследовали анатомию, а художники – геометрию, и те, и другие увлеклись созданием более точных отображений действительности на основе пристального наблюдения. Человеческие фигуры теперь изображали в естественном окружении и с анатомической точностью, а трехмерность изображениям придавали с помощью света, тени и линейной перспективы. Персонажи художников являли теперь реалистичные чувства, лица их лишились плоского, неземного качества, свойственного прежнему средневековому искусству. Музыканты Возрождения изучали акустику, архитекторы вглядывались в гармонию пропорций зданий. А ученые, увлеченные натурфилософией, которую мы ныне зовем наукой, по-новому начали относиться к сбору данных и извлечению из них выводов, отвлекшись наконец от применения чистого логического анализа, искаженного желанием подтвердить те или иные религиозные взгляды.

Леонардо да Винчи (1452–1519), вероятно, лучше всех воплощает научные и гуманистические идеалы того времени, не распознававшего четкой границы между наукой и искусствами. Ученый, инженер и изобретатель, он был еще и художником, скульптором, архитектором и музыкантом. Во всех своих начинаниях Леонардо пытался прозреть человеческий и природный миры через пристальное наблюдение. Его записки и исследования в науке и инженерном деле занимают более десяти тысяч страниц, как художник он не довольствовался простым наблюдением за позирующими моделями – он изучал анатомию и препарировал трупы. Ученые до него рассматривали природу в понятиях общих качественных черт, Леонардо же и его современники прилагали колоссальные усилия, чтобы увидеть мельчайшие точки природного промысла – и обращали меньше внимания на авторитет и Аристотеля, и Церкви.

Вот в таком интеллектуальном климате ближе к концу Возрождения и родился в 1564 году в Пизе Галилей, всего за два месяца до появления на свет другого титана – Уильяма Шекспира. Галилей был первым из семерых детей Винченцо Галилея, известного лютниста и теоретика музыки.

Винченцо происходил из почтенной семьи – не в том смысле, в каком мы их себе представляем сейчас: люди, которые ездят на лисью охоту и пьют чай каждый день после обеда, а из тех, кто именем своим добивается получения заказа. Винченцо, может, хотел бы себе почтенности первого рода – он любил лютню и играл на ней, где только мог: гуляя по городу, верхом, стоя у окна, лежа в постели, но практика эта приносила ему в виде звонкой монеты немного.

Надеясь направить сына по пути благополучия, Винченцо отправил юного Галилео в Университет Пизы, учиться медицине. Однако юношу больше медицины интересовала математика, и он стал брать частные уроки по трудам Евклида и Архимеда – и даже Аристотеля. Много лет спустя он говорил друзьям, что лучше бы забросил университет и взялся за рисование и живопись. Винченцо же подталкивал его к более практическим занятиям, в соответствии с вековой отеческой теорией, что стоит пойти на некоторые компромиссы, но избежать жизни, в которой «ужин» означает «суп с конопляными семечками и говяжьи потроха».

Винченцо, узнав, что Галилео увлекся математикой, а не медициной, должно быть, счел, что сын выбрал специальность «жизнь на наследство», каким бы чахлым то ни было. Но это все едва ли имело значение. Галилео не доучился ни до чего – ни в медицине, ни в математике, ни в чем бы то ни было еще. Он бросил занятия и вступил на жизненный путь, на котором, несомненно, его ожидало безденежье, а частенько – и долги.

Оставив учебу, Галилей поначалу кормился за счет частных уроков математики. Как-то раз он прослышал о некой незначительной вакансии в Университете Болоньи. Хотя ему было двадцать три, он все равно предложил на это место себя, применив свежий подход к округлению – написал, что ему «около двадцати шести». Университет, видимо, искал сотрудника «около» чего-нибудь постарше и нанял тридцатидвухлетнего человека, еще и, вообще-то, доучившегося по специальности. И все-таки, даже через несколько веков, любого, кому отказали в найме на ученую должность, должно утешать: этот опыт у вас с Галилеем общий.

Галилео Галилей, с картины фламандского художника Юстуса Сустерманса, 1636 год

Двумя годами позже Галилей все же стал преподавателем в Пизе. Там он учил своему любимому Евклиду, а также преподавал курс по астрологии, нацеленный помочь студентам-медикам определять, когда пора делать пациенту кровопускание. Да, человек, столько сделавший для научной революции, наставлял начинающих врачей, как влияет положение Водолея на места постановки пиявок. Ныне астрология лишена всякого доверия, однако в прежние времена, пока мы еще мало что знали о законах природы, представление о том, что небесные тела влияют на наши жизни на Земле, казалось вполне разумным. В конце концов, правда же, что Солнце, да и Луна, как давно было известно, неисповедимо связаны с приливами и отливами.

Галилей составлял астрологические прогнозы и из личного интереса, и ради заработка, и брал со своих студентов по двенадцать скуди за прогноз. Если получалось пять прогнозов в год, ему удавалось удвоить свою учительскую ставку в шестьдесят скуди – ее едва хватало на жизнь. А еще его тянуло к азартным играм, а в ту пору, когда никто почти ничего не знал о математике вероятностей, Галилей стал не только первым, кто рассчитывал вероятность выигрыша, он еще и блефовал неплохо.

Ближе к тридцати, высокий, статный, светлокожий и слегка рыжеволосый Галилей людям нравился. Но его преподавательской практике в Пизе не суждено было длиться долго. Хоть в целом начальство он и чтил, но позволял себе саркастические высказывания и мог быть язвителен и к своими интеллектуальным противникам, и к университетским управленцам, если те гладили его против шерсти. В Пизе его однажды «погладили» так, что Галилей вышел из себя: университет упрямо настаивал, чтобы профессора носили академические облачения не только когда преподают, но и если просто перемещаются по городу.

Галилей, любивший писать стихи, в ответ сочинил стихотворение, посвященное университетскому начальству. Предмет сочинения – одежда, Галилей выступил против нее. По его мнению, это обман. К примеру, невеста могла бы взглянуть на своего жениха, будь он без одежды, и «Увидать, не мал ли он, иль французским хворям сдался, тот, кто так осведомлен, хошь бросай, а хошь – хватайся». Таким стихотворением парижан не умилишь. В Пизе оно тоже не понравилось, и юный Галилей опять оказался на рынке труда.

Как выяснилось, все к лучшему. Галилей вскоре получил приглашение работать близ Венеции, в Падуе, с начальным годовым заработком в 180 скуди, втрое выше его первой ставки, и позднее описывал пребывание там как лучшие восемнадцать лет своей жизни.

Ко времени переезда в Падую Галилей уже успел разочароваться в Аристотелевой физике. По Аристотелю, наука состояла в наблюдении и теоретизировании. Для Галилея в этом не доставало ключевого шага – экспериментов, и в руках Галилея экспериментальная физика развилась в той же мере, в какой и теоретическая. Ученые веками ставили эксперименты, однако те в основном были направлены на иллюстрирование уже принятых взглядов. Ныне же, напротив, ученые проводят опыты ради строгой проверки своих взглядов. Эксперименты Галилея – нечто среднее. То были исследования – больше, чем просто иллюстрации, но пока все же не строгая проверка выводов.

У подхода Галилея к эксперименту есть две важнейших стороны. Во-первых, получая удивительный для себя результат, он его не отвергал – он сомневался в правильности своих рассуждений. Во-вторых, его эксперименты были количественными, что вполне революционно для его времени.

Эксперименты Галилея очень походили на те, которые ныне показывают в средней школе на уроках физики, хотя, конечно, его лаборатория отличалась от современной школьной: в ней не было электричества, газа, воды и прикольного оборудования – а под «прикольным оборудованием» я подразумеваю, к примеру, часы. И потому Галилею приходилось быть Макгайвером XVI века – создавать сложные приборы из того, что в эпоху Возрождения могло заменить скотч и вантуз. К примеру, чтобы сделать себе секундомер, Галилей провертел дырочку в дне здоровенного ведра. Когда требовалось засечь протяженность того или иного события, он наливал в эту емкость воду, собирал вытекшее и взвешивал его – масса воды была пропорциональна продолжительности события.

Галилей применял эти «водяные часы», пытаясь разобраться с противоречивыми вопросами свободного падения – процесса, при котором предмет падает на землю под воздействием силы тяжести. Для Аристотеля свободное падение – разновидность естественного движения, которое подчиняется определенным ключевым правилам, например: «Если половинный вес проходит расстояние за данное время, двойной вес [то есть целый] пройдет это же расстояние за половину времени». Иными словами, предметы падают с постоянной скоростью, пропорциональной их весу.

Если вдуматься, это вполне соответствует здравому смыслу: камень падает быстрее древесного листка. И поскольку измерительных и записывающих инструментов под рукой еще не было, а об ускорении знали мало, Аристотелево описание свободного падения должно было казаться разумным. Но если вдуматься, оно же и противоречит здравому смыслу. Как отмечал астроном-иезуит Джованни Риччоли, даже мифологический орел, убивший Эсхила, уронив ему на голову черепаху, интуитивно понимал, что предмет, сброшенный кому-нибудь на голову, нанесет больший урон, если сбросить его откуда-нибудь повыше, а это значит, что предметы, падая, ускоряются. Ввиду всех этих рассуждений успела сложиться давняя традиция думать о свободном падении и так, и эдак, и различные ученые в разные века выражали свой скептицизм относительно Аристотелевой теории.

Галилей знал о высказанной критике и хотел провести личное исследование этого явления. Понимал он и то, что его водяные часы недостаточно точны для экспериментов с падающими предметами, а потому требовалось придумать процесс, протекавший медленнее, но все равно по тем же физическим принципам. Он решил измерить время, нужное гладко отполированным бронзовым шарам, чтобы скатиться по гладким мосткам, наклоненными под разными углами.

Изучать свободное падение, замеряя время качения шаров по пандусам, – все равно что покупать наряд, исходя из того, как он смотрится в интернете: нельзя исключать, что на вас он будет смотреться не так, как на роскошной модели. Однако, вопреки опасностям, подобный ход мысли есть суть мышления современных физиков. Искусство планирования хорошего эксперимента состоит преимущественно в понимании, какие стороны задачи важно сохранить, а на какие не обращать внимания – и как потом толковать полученные результаты.

В случае свободного падения гений Галилея должен был измыслить эксперимент с катящимися шарами, не позабыв о двух критериях. Первый: требовалось, чтобы процесс происходил медленнее – тогда можно успеть все измерить; второй, не менее важный: минимизировать воздействие сопротивления воздуха и трения. Хотя трение и сопротивление воздуха – часть нашего повседневного опыта, Галилей чуял, что они смущают простоту фундаментальных законов, правящих природой. Камни в естественных условиях, может, и падают быстрее перьев, но законы, стоящие за любым падением, предполагал Галилей, постановляют, что в вакууме и камень, и перышко будут падать с одной и той же скоростью. Нужно «освободиться от этих трудностей, – писал он, – и, открыв и явив эти теоремы для случая, когда отсутствует сопротивление, […] применять их [к реальному миру]… с теми ограничениями, какие покажет опыт».

Для небольших углов наклона в эксперименте Галилея все происходило довольно медленно, и данные добывались без особых усилий. Он заметил, что при малых углах расстояние, пройденное шаром, всегда пропорционально квадрату времени в пути. Можно математически доказать: это значит, что шар набирает скорость равномерно, то есть равномерно ускоряется. Более того, Галилей отметил и то, что скорость падения шара не зависит от его массы.

Поразительно было другое: это утверждение оставалось верным и когда пандус наклоняли под большими углами; каким бы ни был угол наклона, расстояние, пройденное шаром, не зависело от массы шара и было пропорционально квадрату времени, потребного для качения. Если это верно для наклона в сорок, пятьдесят, шестьдесят или даже семьдесят градусов, чего б и не девяносто? И вот тут-то Галилей приводит очень современное рассуждение: он говорит, что его наблюдения за шаром, скатывающимся по наклонной плоскости, должны быть верны и для свободного падения, которое можно рассматривать как «предельный случай» наклона плоскости под прямым углом. Иными словами, он рассудил гипотетически, что, если приподнять плоскость вплоть до вертикального положения, и шар при этом фактически падал, а не катился, скорость он все равно будет набирать равномерно, а это означает, что усмотренная им для случая наклонных плоскостей закономерность распространяется и на свободное падение.

Так Галилей заместил Аристотелев закон свободного падения своим собственным. Аристотель говорил, что все тела падают со скоростью, пропорциональной их весу, но Галилей, постулируя идеальный мир, в котором фундаментальные законы природы являют себя наблюдателю, пришел к другому выводу: в отсутствие сопротивления среды – к примеру, воздуха, – все тела падают с одним и тем же постоянным ускорением.

* * *

Помимо склонности к математике Галилей тяготел и к абстрактному мышлению. И до того оно было у него развито, что ученый временами любил обдумывать что-нибудь целиком и полностью умозрительно. Не-ученые называют это фантазиями, ученые – мысленными экспериментами, по крайней мере – когда говорят о физике. Хорошо в мысленных экспериментах то, что их можно проводить целиком у себя в голове и не возиться со сборкой работающих приборов, но с их помощью проверять логические следствия тех или иных соображений. Таким манером, потопив Аристотелеву теорию свободного падения посредством практических экспериментов с наклонными плоскостями, Галилей, применив мысленный эксперимент, присоединился к обсуждению одного из предметов Аристотелевой физики, подвергшегося острейшей критике, а именно – движения снарядов.

Что движет снарядом после того, как к нему приложена начальная сила? Аристотель предположил, что его толкают частицы воздуха, устремляющиеся вслед снаряду, но даже сам он к своему объяснению относился критически, и мы в этом уже убедились.

Галилей взялся разбираться с этой темой, вообразив корабль в море: в трюме моряки играют в салки, летают бабочки, в склянке на столе плавают рыбки, из бутылки капает вода. Он «заметил», что все это происходит одинаково независимо от того, движется корабль равномерно или же покоится. Галилей заключил, что, поскольку все на корабле движется вместе с ним, движение корабля должно «запечатлеваться» на предметах у него на борту, и когда корабль начинает двигаться, его движение становится чем-то вроде подложки для всего, что на нем находится. Может ли движение снаряда быть на нем «запечатлено»? Может ли это быть силой, поддерживающей полет пушечного ядра?

Размышления Галилея привели его к глубочайшему выводу – и к еще одному разрыву с Аристотелевой физикой. Отвергнув утверждение Аристотеля о том, что снаряду для движения нужна причина – сила, Галилей заявил, что все тела, находящиеся в равномерном движении, обыкновенно продолжают двигаться равномерно и дальше, в точности как тела в покое покоятся и далее.

Под «равномерным» Галилей понимал движение по прямой и с постоянной скоростью. Положение «покоя» – попросту пример равномерного движения, в котором скорость равна нулю. Наблюдение Галилея стало называться законом инерции. Ньютон позднее видоизменил его и сделал первым законом движения.

Через несколько страниц после формулировки закона Ньютон добавляет, что открыл его Галилей – редкий случай, когда Ньютон вообще отдавал кому-нибудь должное.

На основании рассказанного мной о Галилее отцу, он, любивший сравнивать любого значимого человека с какой-нибудь фигурой в иудейской истории, назвал Галилея Моисеем науки. Он сказал, это потому, что Галилей вывел науку из Аристотелевой пустыни к земле обетованной. Сравнение это тем более действительно вот из-за чего: подобно Моисею, сам Галилей до обетованной земли не добрался – не выделил гравитацию как силу, не смог описать ее математически, чего пришлось ждать до Ньютона, и по-прежнему цеплялся за некоторые Аристотелевы взгляды. К примеру, Галилей верил в некое «естественное движение», которое не равномерно, однако не требует силы для того, чтобы начаться: движение вокруг центра Земли. Галилей, судя по всему, думал, что это разновидность естественного движения, позволяющего телам никуда не деваться с вращающейся планеты.

Чтобы родилась настоящая наука движения, необходимо было отринуть и эти пережитки Аристотелевой системы взглядов. По этим причинам один историк писал о Галилеевых представлениях о природе как о «невозможной амальгаме несовместимых элементов, порожденной взаимоисключающими мировоззрениями, меж которых он оказался».

* * *

Вклад Галилея в физику подлинно революционен. Однако знаменит он в наши дни в основном конфликтом с Католической церковью, возникшим из-за его утверждения, противоположного взглядам Аристотеля (и Птолемея), что Земля – не центр Вселенной, а лишь обычная планета, вращающаяся, как и все остальные, вокруг Солнца. Представление о гелиоцентрической Вселенной существовало со времен Аристарха, с III века до н. э., но за современное видение можно благодарить Коперника (1473–1543).

Коперник – довольно противоречивый революционер науки, не ставивший цели критиковать метафизику своего времени; он просто разбирался с древнегреческой астрономией: ему не давало покоя, что для того, чтобы придать геоцентрической модели Вселенной устойчивость, необходимо было водить множество специальных геометрических построений. Его модель, напротив, была куда точнее и проще, даже изящнее. В согласии с духом Возрождения он ценил не только научную достоверность, но и эстетичность замысла. «Думаю, в это проще верить, – писал он, – нежели вносить путаницу множеством Сфер, какие нужны, чтобы Земля оставалась в средине».

Коперник сначала, в 1514 году, описал свою модель только для себя, а потом не одно десятилетие производил астрономические наблюдения в поддержку этой модели. Но, подобно Дарвину столетия спустя, он излагал свои представления в кругу близких доверенных друзей, боясь осуждения народа и Церкви. И все же Коперник ощущал опасность, а также понимал, что при должных политических маневрах реакция Церкви может быть смягчена, и когда Коперник наконец все же опубликовал свою работу, он посвятил ее Папе, с пространным объяснением, почему его взгляды – не ересь.

В конце концов труд Коперника так и остался достоянием ученых кругов: он не был опубликован вплоть до 1543 года, а к тому времени Коперник уже лежал на смертном одре – говорят, свою напечатанную книгу он увидел лишь в день смерти. Как ни удивительно, даже после издания книга ни на что не повлияла, пока позднейшие ученые, в том числе Галилей, не приняли его взглядов и не начали говорить о них.

Хотя Галилей не сам придумал, что Земля – не центр Вселенной, он привнес нечто не менее важное: применив телескоп (который собрал сам, на основе гораздо более простой модели, изобретенной незадолго до этого), он обнаружил поразительные и убедительные доказательства этой модели.

Все началось случайно. В 1597 году Галилей писал и давал лекции в Падуе о Птолемеевой системе, почти никак не показывая, что сомневается в ее состоятельности. Меж тем, примерно тогда же в Голландии произошел случай, напоминающий нам о том, как важно оказаться в нужном месте (Европа) в нужное время (в частности, всего через несколько десятилетий после Коперника). Случай, который в конце концов заставил Галилея сменить точку зрения, произошел с двумя детьми, которые играли в лавке никому не известного изготовителя очков по имени Ханс Липперсгей [Липперсхэй], – они приложили друг к другу две линзы и посмотрели сквозь них на флюгер на шпиле далекой городской церквушки. Он оказался увеличенным. Галилей позднее записал, что Липперсгей глянул сквозь эти две линзы, «одну выпуклую, другую вогнутую… и увидел неожиданное; вот и [изобрел] инструмент». Он создал подзорную трубу.

Мы склонны представлять себе развитие науки как череду открытий, каждое ведет к следующему путем усилий отдельных интеллектуальных исполинов, располагающих ясным и необычным видением. Но видение великих открытий в интеллектуальной истории куда чаще замутнено, чем ясно, а своими достижениями они обязаны в большей мере друзьям и коллегам – и удаче, – нежели выходит, если судить по легендам и по признаниям самих первооткрывателей. В данном случае подзорная труба Липперсгея давала всего двух– или трехкратное увеличение, и когда Галилей несколько лет спустя, в 1609 году, впервые о ней услышал, его это не очень впечатлило. Интересно ему стало лишь потому, что его друг Паоло Сарпи, описанный историком Дж. Л. Хейлброном как «непримиримо анти-иезуитский монах-энциклопедист», усмотрел в этом приспособлении потенциал – он подумал, что, если это изобретение усовершенствовать, его можно отлично применить для военных нужд Венеции, не укрепленного стенами города, чье выживание зависело от своевременного обнаружения угрозы вражеского нападения.

Сарпи обратился за помощью к Галилею, который, среди многого всякого, что делал ради подпитки своих доходов, занимался созданием научных инструментов. Ни Сарпи, ни Галилей никакой теорией оптики не владели, однако методом проб и ошибок Галилей за несколько месяцев смог создать прибор, позволявший девятикратное увеличение. Он подарил это преисполнившемуся благоговением Венецианскому сенату в обмен на пожизненное продление свой ставки и удвоения своей тогдашней платы за труды до тысячи скуди. Галилей постепенно усовершенствовал свой телескоп до тридцатикратного увеличения, а это практический предел для телескопа такой конструкции (плоско-вогнутый визир и плоско-выпуклый объектив).

Примерно в декабре 1609 года, когда Галилей уже добился от своего телескопа двадцатикратного увеличения, он обратил его ввысь и нацелился на крупнейший объект ночного небосвода – Луну. Это наблюдение – и другие, сделанные им же, – подарило нам лучшее для того времени доказательство, что Коперник верно определил место, которое планета Земля занимает в мироздании.

Аристотель утверждал, что небеса образуют отдельное царство, из другой материи, и оно подчиняется другим законам, из-за которых все небесные тела вращаются вокруг Земли. Галилей же увидел, что Луна, «неровная, шершавая, вся в вогнутостях и выпуклостях, не отличается от лика земного, изрезанного горными цепями и глубокими долами». Луна, иными словами, не казалась телом другого «царства». Галилей увидел также, что у Юпитера есть свои луны. Факт, что луны эти обращаются вокруг Юпитера, а не вокруг Земли, противоречил космологии Аристотеля, зато поддерживал представление о том, что Земля – не центр Вселенной, а лишь одна из многих планет в ней.

Отмечу: говоря, что Галилей «увидел» что-то, я не имею в виду, что он приставил телескоп к глазу, навел его куда-то и с восторгом узрел революционно свежий набор образов, будто посмотрел показ в планетарии. Напротив, его наблюдения требовали долгих, непростых и настойчивых усилий: ему приходилось часами щуриться в несовершенное, скверно установленное (по теперешним понятиям) стекло и пытаться извлечь хоть какие-то выводы из увиденного. Глядя на Луну, к примеру, он мог «видеть» горы, лишь неделю за неделей кропотливо описывая и интерпретируя движения теней, которые эти горы отбрасывают. Более того, он видел лишь одну сотую поверхности единовременно, и для того, чтобы создать сборную карту целого, ему пришлось произвести множество дотошно скоординированных наблюдений.

Все эти трудности с телескопом показывают, что гений Галилея – не столько в совершенствовании прибора, сколько в способе его применения. К примеру, когда он замечал нечто, смахивающее, скажем, на лунную гору, он не просто доверялся тому, как это выглядит, – он изучал свет и тени и применял теорему Пифагора для оценки высоты горы. Увидев луны Юпитера, он поначалу решил, что это звезды. И лишь после многократных пристальных наблюдений и расчетов, связанных с известным движением Юпитера, он понял: положение этих «звезд» относительно Юпитера меняется так, что можно сделать вывод об их вращении вокруг Юпитера.

Сделав эти открытия, Галилей, не желая залезать на теологическое поле, признания все же пожелал. И начал посвящать немало сил изданию своих наблюдений – и пустился во все тяжкие во имя замены принятой космологии Аристотеля на гелиоцентрическую систему Коперника. Для этого он опубликовал в марте 1610 года «Звездный вестник» – брошюру, описывающую виденные им чудеса. Книга мгновенно стала бестселлером, и, хотя была всего около шестидесяти страниц (в современном формате), потрясла мир ученых: она описывала чудесные, прежде неведомые черты Луны и других планет. Вскоре слава Галилея распространилась по всей Европе, и все захотели посмотреть в телескоп.

В сентябре того же года Галилей переехал во Флоренцию – занять престижное место «главного математика Университета Пизы и философа великого герцога». Плату за работу ему сохранили прежней, но преподавать – или даже проживать в Пизе – от него не требовалось. Властитель, о котором идет речь, – Козимо II Медичи, великий герцог Тосканы, а назначение Галилея случилось не только благодаря его великим достижениям, но и благоволением династии Медичи. Он даже назвал свежеоткрытые луны Юпитера «планетами Медичи».

Вскоре после назначения Галилей сильно заболел и многие месяцы был прикован к постели. Как ни смешно, возможно, с ним приключилась «французская хворь» – сифилис, результат пристрастия к венецианским проституткам. Но, даже болея, Галилей продолжил пытаться убедить влиятельных мыслителей в состоятельности своих открытий. И к следующему году, когда он выздоровел, звезда его взошла так высоко, что его пригласили в Рим читать лекции по его изысканиям.

В Риме Галилей познакомился с кардиналом Маффео Барберини и был удостоен встречи с Папой Павлом V в Ватикане. Поездка оказалась во всех отношениях победной, Галилей вроде бы утряс все противоречия с официальным церковным мировоззрением, и никаких обид не возникло – возможно, потому, что лекции его в основном были посвящены наблюдениям, которые он произвел в телескоп, без подробностей дальнейших выводов.

Впрочем, Галилей в своих последующих политических маневрах со временем неизбежно вошел в конфликт с Ватиканом, поскольку Церковь официально признавала вариант аристотелизма, предложенный Святым Фомой Аквинским и несовместимый с наблюдениями и толкованиями Галилея; вдобавок, в отличие от своего политического предшественника Коперника, Галилей был неисправимо высокомерен, даже в разговорах с теологами о догматах Церкви. И потому в 1616 году Галилея вновь призвали в Рим – на сей раз оправдываться перед собранием высокопоставленных лиц Церкви.

Эта встреча вроде бы закончилось вничью: Галилея не осудили, книг его не запретили, и ему даже позволили еще одну аудиенцию с Папой Павлом; но ему возбранили читать лекции о том, что центр Вселенной – Солнце, а не Земля, и что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот. В конце концов этот запрет доставил ему грандиозные неприятности, поскольку обвинение Галилея Инквизицией, которое произошло через семнадцать лет, упирало именно на то, что церковные шишки недвусмысленно запретили Галилею учить людей коперниканству.

Но на некоторое время напряжение спало, особенно после того, как друг Галилея кардинал Барберини сделался в 1623 году Папой Урбаном VIII. В отличие от Папы Павла, Урбан в целом положительно относился к науке и в ранние годы своего папства с готовностью встречался с Галилеем.

В этой более дружелюбной среде, при Урбане, Галилей взялся за работу над новой книгой, которую закончил в свои шестьдесят восемь, в 1632 году. Плод его трудов назывался «Dialogo Sopra I due Massimi Sistemi del Mondo» («Диалог о двух главнейших системах мира»). Но «диалог» вышел изрядно односторонним, и Церковь отреагировала – ожидаемо – так, будто книга называлась «Почему Церковное мировоззрение ошибочно, а Папа Урбан – болван».

«Диалог» Галилей составил в форме дружеского разговора между Симпличио, приверженного последователя Аристотеля, Сагредо, умной нейтральной стороны, и Сальвиати, предлагавшего убедительные аргументы в пользу взглядов Коперника. Галилей писал эту книгу беззаботно, поскольку рассказал о ней Урбану, и тот ее вроде бы одобрил. Но Галилей уверил Папу, что цель этой книги – защитить Церковь и итальянскую науку от нападок, дескать Ватикан запретил гелиоцентризм из-за своего невежества, и одобрение Урбана основывалось на договоренности, что Галилей представит интеллектуальные доводы обеих сторон без предубеждения. Если Галилей и пытался этого добиться, получилось у него из рук вон плохо. По словам его биографа Дж. Л. Хейлброна, «Диалог» Галилея «пренебрег философами, приверженными взглядам о неподвижной Земле, как недолюдьми, нелепыми, зашоренными, тупоумными идиотами и воспел коперниканцев как причастных к высшему разуму».

Книга нанесла еще одно оскорбление. Урбан желал, чтобы Галилей включил в книгу пояснение – текст, подтверждающий состоятельность мировоззрения Церкви, но вместо того, чтобы написать этот текст от своего имени, как просил Урбан, Галилей вложил его в уста своего персонажа Симпличио, которого Хейлброн именует «дурындой». Папа Урбан, совсем не дурында, страшно обиделся.

Когда звездная пыль улеглась, Галилея обвинили в нарушении указа Церкви от 1616 года о запрете распространения учения Коперника и потребовали отречения от его взглядов. Преступление Галилея – в той же мере нарушение границ власти и контроля, или же «владения» истиной, как и в мировоззренческих особенностях. Большая часть интеллектуальной верхушки Церкви понимала, что взгляды Коперника, возможно, верны, однако восставали они против ренегата, распространявшего эти взгляды и ставившего под сомнение учение Церкви.

22 июня 1633 года облаченный в белую рубаху узника Галилей склонил колени перед обвинявшим его трибуналом и сдался требованию подтвердить верховенство Писания: «Я, Галилей, сын покойного Винченцо Галилея, флорентинец, семидесяти лет отроду… клянусь, что всегда веровал, верую и с Божьей помощью буду веровать и далее во все, что принимает и проповедует и чему учит Святая Католическая и Апостольская Римская Церковь».

Вопреки заявлению, что он всегда принимал учение Церкви, Галилей, тем не менее, продолжил признанием, что поддерживал осуждаемую теорию Коперника, даже «после того, как было сделано официальное внушение» Церковью, чтобы он, по словам Церкви, «оставил ложное мнение, что Солнце есть центр мира и неподвижно, и что Земля – не центр мира и движется…»

Интереснее всего формулировка Галилеева признания: «Я написал и издал книгу, – сказал он, – в которой описываю новое, но уже осужденное учение, и привожу в его пользу доводы великой убедительности». Даже объявляя о своей приверженности Церковной версии истины, он по-прежнему защищает содержание своей книги.

Галилей завершает покаяние, говоря «желая устранить из умов вашего Святейшества и всех честных христиан сильное подозрение, справедливо против меня бытующее, с искренним сердцем и неподдельной верой я отрекаюсь, проклинаю и презираю вышеупомянутые ошибки и ереси. и клянусь в будущем никогда не говорить и не утверждать, устно или на письме, ничего, что может дать повод для подобных же подозрений касательно меня».

Галилей не подвергся столь же зверскому наказанию, на какое обрекла Инквизиция Джордано Бруно, который тоже утверждал, что Земля вращается вокруг Солнца и за свою ересь сгорел на костре в Риме в 1600 году. Однако суд на Галилеем обозначил позицию Церкви вполне отчетливо.

Через два дня Галилея отпустили под опеку флорентинского посла. Он провел последние годы жизни под своего рода домашним арестом у себя на вилле в Арчетри, близ Флоренции. Еще в Падуе Галилей прижил троих внебрачных детей. Дочь, с которой он был чрезвычайно близок, умерла от чумы в Германии, вторая дочь отдалилась от него, а сын Винченцо, живший неподалеку, с любовью заботился об отце. И хотя Галилей был узником, он имел право на посетителей, даже еретиков – лишь бы не математиков. Одним из них был юный английский поэт Джон Мильтон [Милтон] (позднее он поминал Галилея и его телескоп в поэме «Потерянный рай»).

Как ни парадоксально, именно во время своего затворничества в Арчетри Галилей записал наиболее подробные соображения о физике движения – в книге, которую сам считал своей величайшей работой: «Рассуждения и математические доказательства, касающиеся двух новых наук». Книгу в Италии издавать было нельзя, поскольку Папа запретил его труды, и потому рукопись контрабандой доставили в Лейден и напечатали там в 1638 году.

К тому времени здоровье Галилея совсем испортилось. В 1637 году он ослеп, а на следующий год у него начались страшные беды с пищеварением. «Все мне кажется отвратительным, – писал он, – вино совершенно скверно для головы и глаз, от воды болит в боку… аппетита никакого, ничто меня не привлекает, а если что и привлекает, [врачи] запретят».

И все же ум его оставался подвижен, и один гость, повидавший его незадолго до смерти, говорил, что, невзирая на запреты на посетителей с такой профессией, Галилей на днях с удовольствием слушал спор двух математиков. Он умер в семьдесят семь, в 1642-м – в год, когда родился Ньютон, – на руках у сына Винченцо, и – да, в присутствии нескольких математиков.

Галилей желал быть похороненным рядом с отцом в главной Базилике Санта-Кроче во Флоренции. Фердинандо, наследник великого герцога Козимо, даже собрался выстроить для него величественную усыпальницу – напротив усыпальницы Микеланджело. Однако Папа Урбан дал понять, что «нехорошо это – строить мавзолей такому [человеку]… поскольку добрые люди могут возмутиться и впасть в предубеждение относительно Святейшей власти». И потому родственники Галилея упокоили его останки в гробнице размером с чулан, под церковной колокольней, и провели скромные похороны, на которых присутствовали только близкие друзья, родня и последователи. И все же многие, даже в самой Церкви, ощутили утрату. Смерть Галилея, как отважно писал хранитель архивов при дворе кардинала Барберини в Риме, «затрагивает не только Флоренцию, но и весь мир и весь наш век, получивший от этого божественного человека больше великолепия, чем от почти всех остальных обыкновенных философов».

 

Глава 7

Механическая вселенная

Опубликовав «Рассуждения и математические доказательства, касающиеся двух новых наук», Галилей подвел человеческую культуру к границе нового мира. Исаак Ньютон сделал последние великанские шаги и по ходу дела завершил построение системы совершенно нового мышления. Вслед за Ньютоном наука отказалась от Аристотелева взгляда на природу, движимую предназначением, и приняла Вселенную Пифагора, движимую числами. Вслед за Ньютоном, ионийское утверждение, что мир можно понять посредством наблюдения и рассуждения, преобразилось в метафору: мир подобен часам, его механизмами управляют численные законы, придающие любому аспекту природы – включая, как многие считали, и взаимодействия между людьми – полную предсказуемость.

В далекой Америке отцы-основатели страны приняли Ньютоново мировоззрение вдобавок к теологии и закрепили в Декларации независимости, что «законы природы и ее Бога наделяют» людей правом на политическое самоопределение. Во Франции после Революции с ее неприятием науки Пьер-Симон де Лаплас поднял Ньютонову физику на новый уровень математической сложности и заявил, что, применяя теорию Ньютона, высокоразвитый интеллект способен «объять одной и той же формулой движения и величайшие тела во Вселенной, и мельчайшие атомы – ничто для него не останется неопределенным, и будущее, как и прошлое, явлено будет взгляду его».

Ныне мы все рассуждаем по-ньютоновски. Мы говорим о силе применительно к человеческому характеру и об ускорении – к распространению заболевания. Мы говорим о физической или даже умственной инерции и об импульсе, приобретенном спортивной командой. Мыслить в таких понятиях до Ньютона было непредставимо, не мыслить в таких понятиях непредставимо в наши дни. Даже те, кто ничего не слыхал о законах Ньютона, взращены на его взглядах. И потому изучать работы Ньютона означает изучать наши собственные корни.

Поскольку мировоззрение Ньютона для нас совершенно естественно, чтобы оценить потрясающий гений его творения, нужно хорошенько постараться. В средней школе, когда мне впервые рассказали про «законы Ньютона», они показались мне настолько простыми, что я удивился, с чего такой сыр-бор. Странное дело: чтобы придумать нечто, понятное мне, пятнадцатилетнему мальчишке, за пару уроков, понадобился один из умнейших людей в истории науки – и многолетний труд. Как вышло, что совершенно доступные для меня представления оказались труднейшими для понимания несколько столетий назад?

Мой отец, кажется, понял, почему. Я рассказываю своим детям историю про «Пост-ит», а мой отец обычно обращался к преданьям старины. Когда люди смотрели на мир сотни лет назад, говорил он мне, они видели действительность совсем не так, как мы воспринимаем ее сегодня. Он рассказывал мне о временах, когда, еще подростками в Польше, они с друзьями набрасывали на козу простыню и загоняли ее в дом. Старшие родственники думали, что это привидение. Ладно, дело было на еврейский праздник Пурим, а старшие были изрядно пьяны, но отец объяснял их реакцию не опьянением: он говорил, что они истолковывали увиденное в контексте своих верований, а привидения были привычной их частью. Я, может, считаю это невежеством, говорил он, но то, что Ньютон сказал миру о математических законах Вселенной, вероятно, казалось людям того времени столь же странным, сколь привидения – мне. Так и есть: ныне, даже если вы никогда не изучали физику, дух Исаака Ньютона хоть самую малость, но в вас есть. Но не вырасти мы в Ньютоновой культуре, те законы, что вроде бы самоочевидны, были бы для большинства из нас непостижимы.

* * *

Описывая незадолго до смерти свою жизнь, Ньютон так характеризовал свой вклад в науку: «Мне неизвестно, кем я кажусь миру, но сам себя я вижу мальчишкой, который играл на берегу моря и радовался, находя камешек глаже или ракушку красивее прочих, а великий океан истины раскинулся предо мной, непознанный».

На любом из Ньютоновых камешков ученые менее одаренные и плодовитые могли бы сделать потрясающую карьеру. Помимо работ, посвященных силе тяготения и движению, он отдал много лет раскрытию тайн оптики и света, изобрел известную нам ныне физику, а заодно и математический анализ. Когда я изложил все это отцу, который до того, как я взялся изучать работы Ньютона, и не слыхал о нем, отец нахмурился и сказал: «Не будь как он. Занимайся чем-нибудь одним!» Поначалу я отнесся к этому наставлению с той разновидностью высокомерия, в которой подростки большие мастера. Но вообще-то отец в некотором смысле дело говорил. Ньютон подошел опасно близко к тому, чтобы стать гением, который за все берется и ничего не доводит до конца. К счастью, как мы знаем, вмешался рок, и Ньютон ныне считается провозвестником всей революции мышления.

Одного Ньютон не делал никогда – не играл на морском берегу. Хоть он и извлек немало пользы из эпизодического общения с учеными и в Британии, и на континенте, зачастую – почтой, он никогда не покидал окрестности небольшого треугольника, связывавшего его родной Вулсторп, его университет в Кембридже и Лондон. Да и вообще не «играл» он – ни в каком смысле слова из тех, какие мы в него вкладываем. Ньютон обошелся в жизни без друзей и родственников, с которыми он ощущал бы близость, не было в его жизни места даже для какой-нибудь возлюбленной, хоть одной: по крайней мере, до его более взрослых лет заставить Ньютона общаться было примерно равносильно попытке уговорить котов сыграть в «Скрэббл». Вероятно, точнейшим можно считать замечание одного дальнего родственника, Хамфри Ньютона, трудившегося у него помощником пять лет: он сказал, что Ньютон рассмеялся всего раз – когда кто-то спросил его, зачем вообще изучать Евклида.

Ньютоном владела чистая безучастная страсть понимать мир, а не желание сделать его лучше на благо человечеству. Он достиг великой славы при жизни, но разделить ее ему было не с кем. Добился интеллектуальных побед, но никак не любви. Принял высочайшие звания и почести, но большую часть времени посвятил интеллектуальным сварам. Было бы мило иметь основания утверждать, что этот исполин интеллекта был сердечным, приятным человеком, но, если и были у него подобные наклонности, он изрядно постарался их подавить и являть себя миру высокомерным мизантропом. Он был из тех людей, какие, заметь вы при них, что день сер, скажут: «Нет, небо на самом деле голубое». Что еще неприятнее – он мог это доказать. Физик Ричард Фейнман (1918–1988) выразил эти чувства многих погруженных в себя ученых, написав книгу «Не все ли равно, что думают другие?». Ньютон не написал мемуаров, однако, случись такое, он, вероятно, назвал бы их «Надеюсь, я как следует вас достал» или, может, «Отвяжись от меня, болван».

Стивен Хокинг однажды сказал мне, что в этом смысле он рад своему параличу: тот позволил сильнее сосредоточиться на работе. Полагаю, Ньютон мог бы сказать, по той же причине, какие восхитительные преимущества дает жизнь полностью в своем собственном мире – не расходуя время, не делясь им с кем-то еще. На самом деле, недавние исследования показали, что у одаренных в математике студентов значительно больше склонности к научной карьере, если им недостает навыков общения. Я тоже давно подозревал, что неспособность общаться впрямую связана с успехом в науке. Уж во всяком случае мне известно несколько состоявшихся ученых, которых сочли слишком странными для работы где угодно, кроме больших исследовательских учреждений. Один коллега-аспирант надевал день за днем одни и те же штаны и белую футболку, хотя поговаривали, что у него два таких набора, и поэтому одежде время от времени перепадала стирка. Еще один коллега, знаменитый профессор, был настолько стеснителен, что обычно отводил глаза, говорил очень тихо и отступал на шаг, если замечал, что вы стоите к нему ближе четырех футов. Две последние особенности затрудняли послесеминарское общение, поскольку профессора было почти не слышно. При нашей первой встрече, еще когда я был студентом, я оплошал и подошел слишком близко, а затем продолжал надвигаться на него, пока тот ретировался, и в результате бедняга чуть не упал, наткнувшись на стул.

Наука – предмет потрясающей красоты. Но, хотя развитие науки требует перекрестного опыления мыслями, какое может случиться лишь при взаимодействии с другими творческими умами, оно требует и долгих уединенных часов, что может представляться однозначным преимуществом тем, кто не склонен к общению или даже предпочел бы жить совсем отдельно. Как писал Альберт Эйнштейн, «одна из сильнейших мотиваций, какие толкают людей в искусства и науки, – побег от повседневной жизни с ее мучительной грубостью и безнадежной скукой… Всяк делает это мироздание и его сотворение стержнем своей эмоциональной жизни, чтобы так обрести покой и уверенность, какие не находятся в тесном водовороте личного опыта».

Ньютоново презрение к повседневным заботам мира позволило ему заботиться о своих интересах и нимало не отвлекаться, но также заставило его скрыть значительную часть своей научной работы – он решил не издавать огромный массив своих изысканий. К счастью, он от них и не избавлялся – был таким барахольщиком, что заслужил бы личного реалити-шоу, однако Ньютон копил не скелеты домашних животных, старые журналы или обувь, из которой вырос еще в семь лет, а записи обо всем на свете – от математики, физики, алхимии, религии и философии до отчетов о каждом потраченном пенни и описаний своих чувств к родителям.

Ньютон сберег практически все, что написал за жизнь, – даже листки с никчемными расчетами и старые школьные тетради, – позволив тем, кто желал копаться, постичь в беспрецедентных подробностях эволюцию Ньютоновых взглядов. Большая часть его научных бумаг досталась библиотеке Кембриджа, его интеллектуального дома. Но другие документы, в общей сложности включающие миллионы слов, были постепенно распроданы на аукционе Сотби, где экономист Джон Мэйнард Кейнс [Мейнэрд Кинз], участвуя в торгах, скупил почти все труды Ньютона по алхимии.

Биограф Ньютона Ричард Уэстфолл посвятил двадцать лет изучению жизни ученого и пришел к заключению, что Ньютона «нельзя оценивать по критериям, с которыми мы подходим к пониманию людей». Но даже если Ньютон был инопланетянином, он по крайней мере оставил нам своим дневники.

* * *

Ньютоново стремление понять мир происходило от чрезвычайной любознательности – мощного побудителя к открытиям, какой исходил словно бы полностью изнутри, подобно импульсу, толкнувшему моего отца обменять кусок хлеба на математическую разгадку. Но в случае Ньютона эту тягу питало что-то иное. Хотя ему поклоняются как идеалу научной рациональности, его интерес к природе Вселенной был, как и у всех вплоть до обитателей Гёбекли-Тепе, сложно переплетен с духовностью и религией. Ньютон верил, что Бог явлен нам и в слове его, и в деле, и потому изучение законов природы есть изучение Бога, а рвение в науке – разновидность религиозного пыла.

Ньютонова тяга к уединению и многие часы ежедневной работы – большое преимущество, по крайней мере, для его интеллектуальных достижений. Однако, хоть его затворничество в пространстве ума стало для науки настоящим подарком, сам Ньютон заплатил за них дорого, и, похоже, это результат болезненного детства, проведенного в одиночестве.

Учась в школе, я сочувствовал детям, которые никому не нравились, особенно потому, что сам был таким. Ньютону пришлось еще хуже. Он не нравился собственной матери. Он появился на свет 25 декабря 1642 года эдаким непрошенным рождественским подарком. Отец умер за несколько месяцев до этого, а мать Анна [Ханна], вероятно, полагала, что существование Исаака – лишь краткосрочное неудобство, поскольку родился он недоношенным и вряд ли бы выжил. Более восьмидесяти лет спустя Ньютон сказал мужу своей племянницы, что при рождении был так мал, что поместился бы в квартовый горшок, и так слаб, что потребовался валик на шею – удерживать голову на плечах. Так скверно шли дела у маленького болванчика, что женщины, отправленные за пару миль добыть припасы, не слишком торопились – были уверены, что ребенок к их возращению уже будет мертв. Но они ошиблись. Для сохранения младенцу жизни не понадобилось никаких других технических ухищрений, кроме валика.

Может, Ньютон не видел никакого смысла в людях в своей жизни потому, что его мать никогда, похоже, не видела смысла в нем самом. Когда ему было три, она вышла замуж за богатого ректора, преподобного Барнэбэса Смита. Преподобный Смит был старше Ханны в два с лишним раза, ему хотелось юной жены – но не юного пасынка.

Нельзя сказать наверняка, к какому духу в семье это могло привести, однако более или менее уверенно можно предположить, что некое напряжение имелось, поскольку, много лет спустя, в записях о детстве Ньютон вспоминает, что «угрожал отцу и матери Смит сжечь и их, и дом вместе с ними». Исаак не сообщает, как родители отозвались на его угрозу, однако известно, что вскоре его услали прочь и вверили заботам бабушки. Та с Исааком ладила получше, но много ль ему было надо. Близки они точно не были – нигде в записях и черновиках, оставшихся после Ньютона, нет ни единого нежного воспоминания о прародительнице. Впрочем, мило, что нет и воспоминаний о том, как он хотел ее поджечь и спалить дотла ее дом.

Когда Ньютону было десять, преподобный Смит помер, и Исаак ненадолго вернулся домой, где теперь обитало еще трое детей его матери от второго брака. Через пару лет после смерти Смита Ханна отправила старшего сына в пуританскую школу в Грэнтэм, в восьми милях от Вулсторпа. Учась в Грэнтэме, Ньютон жил в доме аптекаря и химика по имени Уильям Кларк; тот восхищался Ньютоном и поддерживал в нем изобретательность и любопытство. Юный Исаак научился толочь химические вещества пестиком в ступке, измерял силу штормового ветра, прыгая по направлению его и против и сравнивая потом длину прыжка, мастерил маленькие мельницы с приводом от колеса, которое крутила мышь, а также четырехколесную телегу, которую приводил в движение, сидя в ней и крутя ручку. А еще сделал воздушного змея, к хвосту которого привязал светильник и запускал по ночам, пугая соседей.

С Кларком-то Ньютон ладил, а вот одноклассники – другая история. В школе Ньютон, со всей очевидностью не похожий на остальных и интеллектуально превосходивших всех, вызывал к себе то же отношение, что возникает в таких случаях и в наши дни: другие дети его терпеть не могли. Одинокая, но крайне творческая жизнь, которую он вел, когда был мальчишкой, готовила его к творческой, но мучительной и одинокой судьбе, большую часть его зрелости отнюдь не счастливой.

Ближе к семнадцати годам Ньютона мать забрала его из школы, желая, чтобы сын вернулся домой – управлять имением. Но хозяйственник из Ньютона вышел не лучший, что доказывает: можно быть гением и рассчитывать орбиты планет – и полным растяпой, когда дело доходит до выращивания люцерны. Более того – хозяйство его и не интересовало. Пока изгороди в его владениях приходили в негодность, а свиньи носились по кукурузным посадкам, Ньютон мастерил водяные колеса на ручье или же просто читал. Как пишет Уэстфолл, Ньютон протестовал против жизни, которую проводят, «пася овец или гребя навоз». Как и большинство знакомых мне физиков.

К счастью, вмешались дядя Ньютона и директор Грэнтэмской школы. Распознав в нем гения, в июне 1661 года они отправили его в Колледж Св. Троицы в Кембридже. Там он познакомился с научным мышлением своего времени – лишь для того, чтобы в один прекрасный день восстать и свергнуть его. Слуги праздновали его отбытие – не потому что радовались за него, а потому что он сурово с ними обращался. С таким характером, считали они, место ему лишь в университете.

* * *

Кембридж для Ньютона более чем на три с половиной десятка лет стал домом и стартовой площадкой умственной революции, которую он запустил. Хотя эту революцию часто изображают как череду озарений, борьба за тайны Вселенной, которую вел Ньютон, скорее походила на окопную войну – одна тяжкая интеллектуальная битва за другой, и в этой войне каждую пядь земли приходилось присваивать постепенно и ценой громадных вложений сил и времени. Гений меньшего калибра или меньшей фанатической приверженности такую борьбу вести бы не смог.

Поначалу даже условия жизни Ньютона были для него испытанием. Мать наделила его стипендией всего в десять фунтов, хотя сама получала неплохой ежегодный доход в семьсот с лишним. Такая стипендия поместила Ньютона в самые низы общественного устройства Кембриджского университета.

Стипендиат («сайзер»), в жесткой кембриджской иерархии, – бедный студент, не плативший за еду и обучение и получавший небольшие карманные деньги, обслуживая более состоятельных учащихся: причесывая их, чистя им обувь, принося им хлеб и пиво и опорожняя их ночные горшки. Стать стипендиатом для Ньютона было повышением в должности – начинал он с субстипендиата, а это означало ту же черновую работу, что и у стипендиата, только субстипендиаты сами платили за еду и посещаемые лекции. Свыкнуться с положением слуги у мальчишек того же племени, что измывались над ним в Грэнтэмской школе, было для Ньютона явно непросто. В Кембридже он, что называется, нюхнул жизни «под лестницей».

В 1661 году Галилеевым «Рассуждениям и математическим доказательствам, касающимся двух новых наук» было всего двадцать лет, и, как и многие другие работы Галилея, эта на кембриджскую учебную программу заметного влияния тогда еще не оказала. Это означало, что в обмен на услуги и плату Ньютону предлагали уроки, включавшие в себя все, что ученые – приверженные Аристотелю – знали о мире: Аристотелеву космологию, Аристотелеву физику, Аристотелеву риторику… Ньютон читал Аристотеля в подлиннике, изучал учебники по дисциплинам Аристотеля, копался во всех книгах, положенных по программе. Ни одну так и не дочитал, поскольку, подобно Галилею, не счел доводы Аристотеля убедительными.

И все же труды Аристотеля являли первый изощренный подход к знанию, с каким столкнулся Ньютон, и потому, даже опровергая его, он из самого этого опровержения извлек урок, как нужно подходить к разнообразным вопросам природы и думать о них организованно и последовательно – и с потрясающей неукоснительностью. Ньютон, убежденный холостяк, редко включавшийся в потехи и досуги, трудился больше, чем кто угодно в пределах моего знания, – по восемнадцать часов в день, семь дней в неделю. Эту привычку он поддерживал многие десятилетия подряд.

Не приняв ничего из Аристотелевых трудов, включенных в программу Кембриджа, Ньютон начал свое долгое странствие к новому мировоззрению в 1664 году: в его записях отмечается, что он взялся создать собственную программу обучения, читая и осмысляя работы великих современных европейских мыслителей, включая Кеплера, Галилея и Декарта. Хоть и не блистательно, однако Ньютон все же закончил в 1665 году университет и получил титул исследователя, а также финансовую поддержку на следующие четыре года дополнительного образования.

А летом 1665 года Кембридж накрыло внезапной страшной волной чумы, и заведение закрыли вплоть до весны 1667-го. Пока учиться было негде, Ньютон вернулся в отчий дом в Вулсторпе и продолжил трудиться в одиночестве. В некоторых изложениях 1666 год именуется Ньютоновым annus mirabilis [197]Год чудес (лат.).
. По этим преданиям, Ньютон сидел в семейном поместье, изобретал математический анализ, разбирался с законами движения, а затем, увидев падающее яблоко, открыл закон всемирного тяготения.

Что верно, то верно, год вышел недурной. Но все происходило не так. Теория всемирного тяготения сложилась не вот так запросто, единой блестящей мыслью, какую можно ухватить благодаря озарению, – это целый корпус трудов, сформировавшийся вокруг совершенно новой научной традиции. Более того, от картинки из учебника, изображающей Ньютона и яблоко, один вред, потому что из-за нее создается впечатление, будто физики добиваются результатов благодаря громадным внезапным прозрениям: кому-нибудь эдак дали в лоб, и у него от этого открылся дар предсказывать погоду. В действительности, даже в случае с Ньютоном, чтобы чего-то добиться, нужно было получить по лбу много-много раз, провести много-много лет в осмыслении собственных соображений и прийти наконец к подлинному пониманию их потенциала. Мы, ученые, терпим от этих ударов по лбу головную боль, потому что, как и футболистам, спорт нравится нам больше, чем не нравится из-за него страдать.

Вот почему большинство историков сомневается в истории с чудесным озарением: прозрения Ньютона в физике во время чумного периода случились не все скопом, а за три года – с 1664 по 1666-й. Более того, никакой ньютонианской революции в конце этого периода не случилось: в 1666 году сам Ньютон еще не был ньютонианцем. Он все еще считал, что равномерное движение возникает из чего-то присущего движущемуся телу изнутри, а под «гравитацией» понимал некое внутреннее свойство, возникающее в материи, из которой создано тело, а не внешнюю силу, исходящую от Земли. Представления, развитые им в тот период, – лишь начало, кое ввергло его в растерянность и брожение ума на самые разные темы, включая силу, гравитацию и движение, то есть обо всех ключевых понятиях, которые в конце концов объединятся в предмет его великого труда – «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica».

Мы довольно неплохо знаем, о чем думал Ньютон у себя в имении в Вулсторпе, поскольку он по своему обыкновению записывал это в громадную, почти не использованную тетрадь, доставшуюся от преподобного Смита. Ньютону с той тетрадью повезло, а в более зрелые годы повезло располагать бумагой в достатке, чтобы записать миллионы слов и математических выражений, в которые он облек свои работы.

Я помянул нововведения вроде университетов и применения математических уравнений, но были и другие невоспетые подспорья научной революции, которые мы воспринимаем как должное, и среди них следует отдельно отметить возросшую доступность бумаги. К удаче Ньютона, первая коммерчески успешная мануфактура по производству бумаги в Англии была основана в 1588 году. Не менее важно и то, что Королевская почта в 1635 году начала обслуживать частные отправления, что позволило нелюдиму Ньютону общаться на бумаге с другими учеными даже из очень дальних краев. Но бумага во дни Ньютона по-прежнему стоила недешево, и потому он дорожил своей тетрадью, которую называл «Черновой книгой». В ней – подробности Ньютонова подхода к физике движения, редкая возможность увидеть, как развивается мысль в блистательном уме.

Мы, к примеру, знаем, что 20 января 1665 года Ньютон начал записывать в «Черновой книге» развернутое математическое – а не философское – расследование движения. Ключевой для этого расследования была разработка математического анализа – новой разновидности математики, задуманной для изучения меняющихся величин.

Продолжая традицию Орема, Ньютон представлял себе изменение как наклонную линию. Допустим, если отражать на графике расстояние, пройденное телом, на вертикальной оси, а время – на горизонтальной, тогда наклонная линия на графике – отображение скорости тела. Горизонтальная линия, таким образом, представляет неизменное положение тела, а наклонная или кривая показывает, что положение тела резко меняется – тело движется с большой скоростью.

Графики (а), (б) и (в) изображают равномерное движение с (а) нулевой скоростью (тело покоится), (б) малой скоростью,(в) большой скоростью. График (г) отражает движение с ускорением

Но Орем и другие толковали графики в более качественном смысле, нежели мы в наши дни. Про график «расстояние-время», например, не понимали, что он в каждой точке представляет расстояние, пройденное за время, равное координате на горизонтальной оси. Не понимали и того, что наклон линии на графике представляет скорость тела в каждый момент времени. До Ньютона скорость для физиков была средней, то есть все пройденное расстояние, деленное на продолжительность времени в пути. То были довольно грубые расчеты, поскольку время в них обычно исчислялось часами, днями или даже неделями. Вообще-то засекать короткие промежутки времени с хоть какой-то точностью было и невозможно – вплоть до 1670 года, когда английский часовщик Уильям Клемент изобрел маятниковые «ходики», благодаря которым время стало можно измерять с точностью до секунды.

Пойти дальше средних величин к значениям графиков и их уклонов в каждой отдельной точке – вот откровение Ньютонова анализа. Он взялся разбираться с тем, с чем никто до него не возился: как определить мгновенную скорость тела, ее скорость в каждый миг? Как разделить расстояние, пройденное телом, на затраченное время, если речь идет о временном промежутке размером с точку? Мыслимо ли это вообще? Эту задачу Ньютон и взялся решать в «Черновой книге».

Галилей воображал себе «предельные случаи» – например, плоскость, чей угол наклона все увеличивают и увеличивают, пока он не достигнет прямого, Ньютон же довел этот подход до предела возможности. Чтобы определить мгновенную скорость в данный момент времени, он представил, как будет рассчитывать среднюю скорость традиционно, то есть за некоторый промежуток времени, включая и то мгновение, которое его интересует. Затем он представил себе нечто новое и абстрактное: сужение этого промежутка, еще и еще, пока, в предельном случае, его протяженность не приблизится к нулю.

Иными словами, Ньютон представил, что временной промежуток можно взять столь малым, что он будет меньше любого конечного числа – но все-таки больше нуля. Ныне длина такого промежутка называется «стремящейся к нулю» или «бесконечно малой». Если рассчитать среднюю скорость в определенный промежуток времени, а затем уменьшить этот промежуток до бесконечно малого, получится скорость тела в определенный миг, или мгновенная скорость.

Математические правила нахождения мгновенной скорости в данный момент времени – или, в общем случае, наклона линии в данной точке – и есть основа математического анализа. Если атомы – неделимые составляющие химических веществ, то бесконечно малые величины – своего рода неделимые составляющие пространства и времени.

Вместе с математическим анализом Ньютон изобрел математику изменения. В особенности применительно к движению изощренное понимание мгновенной скорости он предложил культуре, где лишь недавно придумали способ измерять скорость: бросать прикрепленную к лагу веревку, на которой завязаны узлы, за корму и считать, сколько узлов ушло за борт за единицу времени. Впервые появился смысл в понятии скорости тела – или же в изменении чего угодно – в заданный момент времени.

Ныне математический анализ применяется для описания каких угодно изменений – обтекание крыльев самолета воздухом, рост населения, перемены в климатических системах, подъемы и падения биржевых показателей, ход химических реакций. В любом деле, где можно графически отразить количество, в любой области науки, математический анализ – ключевой инструмент.

Математический анализ позволил Ньютону соотнести приложенную к телу силу в любой момент времени с изменением скорости в этот же момент. Более того, постепенно прояснилось, как сложить все бесконечно малые изменения скорости и вывести из этого траекторию тела как функцию от времени. Но этим законам и методам пришлось подождать открытия еще несколько десятилетий.

И в физике, и в математике «Черновая книга» Ньютона превзошла все доселе вообразимое. До Ньютона, к примеру, столкновение тел воспринималось как состязание между внутренними устройствами этих тел, словно двое мускулистых гладиаторов пытаются вышвырнуть друг друга с арены. В видении Ньютона же каждое тело осмысляется лишь в понятиях воздействующего на них внешнего побудителя, сиречь силы.

Вопреки этому мыслительному прорыву, среди более чем сотни аксиом «Черновой книги», связанных с этой задачей, Ньютон дает лишь неполное и заковыристое определение того, что он понимает под «силой». Самое главное: он совсем не поясняет, как определять количественно силу, с коей, например, Земля притягивает тела, или ту, что «меняет движение» тела. Полотно, которое Ньютон принялся писать в Вулсторпские годы, останется незавершенным почти двадцать лет, и оно – лишь тень той искры, что потребовалась для ньютонианской революции.

* * *

Физик Джереми Бернстайн рассказывает историю посещения Соединенных Штатов австрийским физиком Вольфгангом Паули в 1958 году. Паули представил свою теорию публике Колумбийского университета, среди которой находился Нильс Бор, относившийся к соображениям Паули скептически. Паули согласился, что на первый взгляд его теория может казаться несколько безумной, однако Бор ответил, что нет, беда как раз в том, что теория недостаточно безумна. На что Паули, обращаясь к залу, возразил: «Нет, моя теория безумна достаточно!» Но Бор не унимался: «Нет, ваша теория не безумна в нужной мере!» И вот уж двое знаменитых физиков ссорятся посреди зала и вопят, как пятиклашки.

Я вспомнил эту историю, дабы показать, что все физики – и все новаторы – предлагают гораздо больше ошибочных суждений, нежели верных, и, если физик – мастер своего дела, у него возникают и безумные соображения, которые как раз лучше всех – если, конечно, они верны. Отличить заблуждение от прозрения – дело не из легких, на него может уйти уйма времени и усилий. А значит, к людям с диковинными идеями следует относиться с пониманием. Ньютон был одним из них: столь бодро начав в период чумы, он затем провел значительную часть своей жизни, развивая ошибочные соображения, которые позднейшие ученые, изучавшие труды Ньютона, считали безумными.

Все начиналось неплохо. Весной 1667 года, вскоре после возобновления работы Кембриджа, Ньютон вернулся в Колледж Св. Троицы. Той осенью в колледже проходили выборы. Все мы временами оказываемся в обстоятельствах, оказывающих громадное влияние на наше будущее, – личные преодоления, собеседования, способные изменить всю нашу жизнь, экзамены в колледжи или профессиональные школы, чьи результаты могут сильно расширить наши дальнейшие возможности. Выборы в Колледже Св. Троицы оказались для Ньютона всем сразу: их результат определял, сможет ли двадцатичетырехлетний ученый остаться в университете на положении «соискателя», или же далее ему придется пасти овец и грести навоз. Шансы его были невелики: выборов в Колледже Троицы не происходило уже три года, мест было всего девять, а кандидатов гораздо больше, многие – с политическими связями. Некоторые даже располагали письмами с визой короля, с требованием принять подателя письма на свободное место. Но Ньютона все же выбрали.

Сельскохозяйственная карьера теперь прочно осталась в прошлом, и, казалось бы, Ньютону – полная воля взяться за дело и преобразовать записи из «Черновой книги» по математическому анализу и движению в законы Ньютона. Но нет. Следующие несколько лет Ньютон трудился в двух совершенно других областях – в оптике и математике, в особенности в алгебре. За последнее ему было щедро воздано: вскоре в небольшом сообществе кембриджских математиков его стали считать гением. В результате, когда влиятельный Исаак Барроу [Айзек Бэрроу] покинул почетный пост Лукасовского профессора математики – им несколько столетий спустя стал Стивен Хокинг, – он, по сути, устроил так, чтобы его место занял Ньютон. Заработок по тем временам получался потрясающий: теперь университет был готов платить Ньютону в десять раз больше, чем выделяла ему мать – сто фунтов в год.

Усилия Ньютона, посвященные оптике, впрочем, принесли ему меньше славы. Еще студентом он прочел свежие труды по оптике и свету оксфордского ученого Роберта Бойля [Бойла] (1627–1691), который был еще и первопроходцем-химиком, и Роберта Гука (1635–1703), «скрюченного и бледнолицего» человека – хорошего теоретика и блестящего экспериментатора, как показала его работа ассистентом у Бойля. Труды Бойля и Гука вдохновили Ньютона, однако он так в этом и не признался. Но вскоре уже не просто занимался расчетами – он экспериментировал, вытачивал стекла и совершенствовал телескоп.

Ньютон взялся за изучение света под всевозможными углами. Он вводил себе в глаз иглу и жал на него, пока не начинал видеть белые и цветные круги. Происходит ли свет от давления? Ньютон таращился на солнце, покуда хватало терпения – так долго, что потом несколько дней приходил в себя, – и отмечал, что, отводя взгляд от солнца, видел цвета искаженными. Свет существует на самом деле, или же это плод воображения?

Чтобы изучать свет лабораторно, Ньютон проделал дырочку в ставнях на единственном окне у себя в кабинете, чтобы свет проникал внутрь в виде луча. Такой свет, как думали ученые, белый чистейшего свойства, то есть совершенно бесцветный. Гук пропускал луч света через призмы и наблюдал, как из них струится цветной свет. Он заключил, что прозрачные вещества вроде призмы производят цвет. Но Ньютон тоже пропускал луч света через призмы и пришел к другому выводу. Он отметил, что призмы расщепляют белый свет на цвета, однако цветной свет не меняют. Наконец Ньютон заключил, что стекло не производит цвет, но, изгибая поток света по-разному для разных цветов, делит белый свет на цвета, из которых состоит. Белый свет не есть чистый цвет, а смесь цветов, объявил Ньютон.

Эти наблюдения привели Ньютона к теории цвета и света, над которой он трудился с 1666 по 1670 год. Результатом стал вывод – когда Гук назвал его «гипотезой», Ньютон рассвирепел, – что свет состоит из крошечных «корпускул», вроде атомов. Теперь-то мы знаем, что Ньютонова теория ошибочна в частностях. Действительно, представление о корпускулах света вернется к жизни через несколько веков, в работах Эйнштейна, и ныне мы называем эти корпускулы фотонами. Но фотоны Эйнштейна – квантовые частицы, и они в теорию Ньютона не укладываются.

Хотя работа Ньютона над усовершенствованием телескопа принесла ему славу, представление о световых корпускулах было воспринято во времена Ньютона, как это вышло и с Эйнштейном, с большим скепсисом. А в случае с Робертом Гуком, чья теория описывала свет состоящим из волн, – с неприятием. Более того, Гук жаловался, что Ньютон лишь слегка видоизменил его эксперименты, которые Гук поставил первым, и выдал их за свои.

Годы беспорядочного питания и бессонных ночей, проведенные в оптических исследованиях, привели Ньютона к интеллектуальному сражению, которое быстро сделалось озлобленным и жестоким. Что еще хуже, Гук был человеком порывистым и рубил с плеча – сочинял ответы Ньютону всего за пару часов, тогда как Ньютон, педантичный и тщательный во всем, ощущал нужду отвечать со всей прилежностью. На один такой ответ у него как-то раз ушло несколько месяцев.

Но да пусть ее, личную вражду: так состоялось знакомство Ньютона с публичной стороной нового научного метода – с открытым обсуждением и стычками идей. Ньютону не понравилось. Он, и без того склонный к уединению, из ученого общения устранился.

Заскучав от математики и разозлившись на критику своей оптики, к середине 1670-х Ньютон, к тому времени слегка за тридцать, но уже седой и обычно непричесанный, практически отрезал себя от всего научного сообщества. Отрезанным он и остался – на целый десяток лет.

Нетерпимость к противостояниям стала не единственной причиной его вновь обретенной почти полной изоляции: за предыдущие несколько лет, даже работая в математике и оптике, Ньютон начал уделять все больше времени своих сточасовых рабочих недель двум новым увлечениям, которые он не стремился ни с кем обсуждать. То были «безумные» исследовательские программы, за которые его с тех пор часто критикуют. И, конечно, они лежали сильно в стороне от столбовой дороги научных интересов: математический и текстовый анализ Библии – и алхимия.

Позднейшим исследователям решение Ньютона посвятить себя трудам по теологии и алхимии часто казалось непостижимым, словно он забросил писать статьи для журнала «Нейчер» и предпочел сочинять буклеты для сайентологов. Осуждение это, правда, не берет в расчет подлинного размаха затеи: задача, объединявшая усилия Ньютона в физике, теологии и алхимии, была одна и та же – постичь истину этого мира. Интересно всмотреться, хотя бы коротко, в эту работу – не потому, что она привела к верному ответу, и не потому, что доказывает, будто у Ньютона случались приступы сумасшествия, но потому что она делает зримой зачастую тонкую грань между научным поиском, который в итоге оказывается плодотворным, и бесплодными усилиями.

Ньютон верил обещаниям Библии, что истина будет явлена людям набожным, хотя некоторые стороны этой истины одним лишь чтением текстов не увидеть. Верил он и в то, что набожные люди прошлого, включая великих алхимиков вроде швейцарского врача Парацельса, обрели важные прозрения и включили их в свои работы в зашифрованном виде – чтобы скрыть от неверных. Выведя закон всемирного тяготения, Ньютон уверился, что Моисей, Пифагор и Платон постигали этот закон задолго до него.

Что Ньютон превратил свои замыслы в математический анализ Библии, понять можно – с его-то талантами. В ходе работы он обратил внимание на точные даты Творения, постройки Ноева Ковчега и других библейских событий. На основании библейских текстов он рассчитал и неоднократно пересмотрел предсказания конца света. В одной из последних версий мир придет к своему концу где-то между 2060 и 2344 годами. (Не могу сказать, окажется ли это правдой, но, как ни странно, это предсказание точно совпадает с некоторыми сценариями глобальной перемены климата.)

Вдобавок Ньютон усомнился в подлинности многих фрагментов текста Библии и пришел заключению, что имел место впечатляющий подлог, исказивший наследие ранней Церкви в пользу представления о Христе как о Боге, что Ньютон считал идолопоклонничеством. Вкратце: Ньютон не верил в Святую Троицу, что в его положении профессора Колледжа Троицы может показаться забавным. Придерживаться таких взглядов было опасно: Ньютон мог запросто потерять и свое положение, и, вероятно, кое-что посерьезнее, узнай о его воззрениях кто-нибудь неподходящий. Но Ньютон, разбираясь в христианстве, был в отношении публичности своих работ крайне осмотрителен: невзирая на то, что эти труды посвящались религии, а не революции в науке, Ньютон считал их наиболее важными.

Вторая страсть Ньютона в те годы, алхимия, тоже поглощала колоссальные время и силы, и эти исследования продолжались тридцать лет – куда больше, чем он когда-либо посвящал физике. Денег они тоже требовали немало: Ньютон не только оснащал себе алхимическую лабораторию, но и собирал библиотеку. Здесь тоже легко пренебречь этими его исканиями как ненаучными – и ошибиться: как и прочие свои исследования, алхимические Ньютон проводил с тем же тщанием и, с учетом его глубинных взглядов, с той же добротной аргументацией. В этой области Ньютон также пришел к выводам, которые нам трудно понять, поскольку рассуждения его укоренены в контексте, для нас совершенно незнакомом.

Ныне мы представляем себе алхимиков бородатыми мужчинами в мантиях, произносившими заклинания в попытках превратить мускатный орех в золото. Конечно, первый известный нам алхимик – египтянин по имени Болос из Мендеса, живший около 200 года до н. э., который завершал каждый «эксперимент» заклинанием: «Одна сущность в другой утешается. Одна сущность другой истребляется. Одна сущность другой подчиняется». Смахивает на перечисление возможных событий в брачном союзе двоих людей. Но сущности, о которых говорил Болос, – химические вещества, и Болос в химических реакциях явно кое-что смыслил. Ньютон верил, что в далеком прошлом ученые, подобные Болосу, открыли глубинные истины, с тех пор утерянные, но восстановимые путем анализа греческих мифов, кои, по убеждению Ньютона, не что иное как зашифрованные алхимические рецепты.

В своих алхимических изысканиях Ньютон, сохраняя тщательность научного подхода, провел великое множество продуманных экспериментов с подробнейшими описаниями. Будущий автор «Принципов», часто именуемых величайшей книгой в истории науки, провел многие годы, исписывая тетради лабораторными наблюдениями вроде вот таких: «Растворить летучего зеленого льва в центральной соли Венеры, перегнать. Полученный спирит есть зеленый лев кровь зеленого льва Венеры, Вавилонский Дракон, убивающий все своим ядом, но, побежденный смягчением Горлиц Дианы, есть Узы Меркурия».

Начиная карьеру в науке, я поклонялся ее героям, Ньютонам и Эйнштейнам – и историческим, и современным гениям вроде Фейнмана. Вступать в поле, на котором родились все эти великие, – дело для юного ученого требовательное. Я ощутил это давление величия, когда получил место в Калтехе. Похоже я себя чувствовал накануне первого дня в старшей школе, когда боялся идти на занятие по физкультуре и особенно мыться потом в ду́ше на глазах у других пацанов. В теоретической физике оголяешься – не физически, но интеллектуально, и все на тебя смотрят – и выносят суждения.

Об этих неуверенностях редко говорят, ими редко делятся, и все же они обычны. Любому физику приходится искать собственный способ преодолевать это напряжение, но, чтобы достичь успеха, одного последствия следует избегать каждому: боязни ошибиться. Томасу Эдисону часто приписывают совет: «Чтобы вышел отличный замысел, плодите их обильно». И, разумеется, любой новатор проходит гораздо больше тупиков, нежели достославных бульваров, и потому бояться ошибиться поворотом означает наверняка никогда не прийти в какое-нибудь интересное место. И потому я в те свои времена был бы рад услышать обо всех Ньютоновых заблуждениях и впустую потраченных годах.

Тем, кому утешительно знать, что люди блистательно правые тоже иногда ошибаются, сообщаем: даже гений, подобный Ньютону, может заблуждаться. Да, он догадался, что тепло есть результат движения крошечных частиц, из которых, как он считал, состоит вся материя, но он же, подумав, что заболел туберкулезом, прописал себе «лекарство» из скипидара, розовой воды, пчелиного воска и оливкового масла. (Это снадобье считалось целительным и при болезнях грудей, и от укуса бешеной собаки.) Да, он изобрел математический анализ, но полагал, что поэтажный план затерянного храма царя Соломона в Иерусалиме скрывает математические подсказки касательно конца света.

Почему Ньютон так сильно отклонился от курса? Если присмотреться к обстоятельствам жизни ученого, один фактор бросается в глаза: его обособленность. В точности так же, как интеллектуальная обособленность привела к скверному положению в науке в средневековом арабском мире, она же, судя по всему, препятствовала и Ньютону, хотя в его случае уединение он предпочел для себя сам, поскольку свои религиозные и алхимические взгляды держал при себе, не желая подвергаться риску осмеяния или даже запретов, какие могли возникнуть, откройся он для интеллектуального обсуждения. Не было «хорошего» и «плохого» Ньютона, рационального и иррационального, писал оксфордский философ У. Х. Ньютон-Смит. Ньютон заблуждался, потому что не открыл свои взгляды для обсуждения и критики «общественному форуму», а это – одна из важнейших «норм института науки».

Ньютон, на дух не выносивший критики, в той же мере не торопился делиться своими революционными исследованиями, которые проводил в области физики движения в чумные годы. Пробыв на посту Лукасовского профессора пятнадцать лет, он все еще не опубликовал и не закончил эту свою работу. В итоге в 1684 году, когда ему уже был сорок один, этот маниакально прилежный гений имел на руках лишь ворох разрозненных заметок и статей по алхимии и религии, труд, состоявший из неоконченных математических выкладок, и теорию движения, все еще путаную и неполную. Ньютон произвел подробнейшие исследования в нескольких областях, но не пришел ни к какому твердому выводу, оставив свои соображения в математике и физике в состоянии, подобном пересыщенным солевым растворам, – переполненными содержанием, но не кристаллизовавшимися.

Вот к чему пришел в те годы Ньютон. Историк Уэстфолл говорит: «Умри Ньютон в 1684 году и оставь по себе свои записи, о существовании этого гения мы бы узнали из них. Но не славили бы его как человека, придавшего форму современному интеллекту, а в лучшем случае поминали парой абзацев, скорбя по его неспособности довести замыслы до полноты воплощения».

Что судьба Ньютона сложилась иначе – заслуга не сознательного решения ученого закончить и издать свой труд. Напротив, в 1684 году ход научной истории изменила почти случайная встреча, разговор с коллегой, подарившим необходимые соображения и стимулы, которых Ньютону не хватало. Не будь этой встречи, история науки, да и нынешний мир, были бы совсем другими – и вряд ли лучше.

* * *

Семя, выросшее в величайшее достижение науки из всех, какие видел мир, проросло после встречи Ньютона с коллегой, заезжавшим в Кембридж жарким поздним летом.

В январе того судьбоносного года астроном Эдмунд Галлей – тот самый, имени которого комета, – присутствовал на заседании Королевского общества в Лондоне, влиятельного ученого сообщества, посвященного науке, где обсуждал с двумя своими коллегами горячую тему дня. Несколькими десятилетиями ранее, применив данные невероятной точности, собранные датским аристократом Тихо Браге [Тио Бра] (1546–1601), Иоганн [Йоханнес] Кеплер открыл три закона, описывающие, похоже, орбиты планет. Он заявил, что орбиты планет эллиптичны, что Солнце размещается в одном из двух фокусов эллипса, и сформулировал определенные правила, которым эти орбиты подчиняются: к примеру, что квадрат времени, потребный для совершения полного цикла по орбите, пропорционален кубу среднего расстояния до Солнца. В некотором смысле эти законы – красивые и компактные описания того, как планеты движутся в пространстве, однако в ином смысле – порожние наблюдения, случайно совпавшие утверждения, не проливавшие никакого света на то, почему именно по таким орбитам движутся планеты.

Галлей и двое его коллег заподозрили, что законы Кеплера отражают некую глубинную истину. В частности, они предположили, что все законы Кеплера вытекают из допущения, что Солнце притягивает к себе любую планету с силой, ослабевающей пропорционально квадрату расстояния до этой планеты, то есть в согласии с математической формулировкой, именуемой «законом обратных квадратов».

То, что сила, исходящая во все стороны от удаленного тела, подобного Солнцу, должна уменьшаться пропорционально квадрату расстояния от этого тела, можно доказать геометрически. Вообразите исполинскую сферу – до того большую, что Солнце будет всего лишь точкой в центре. Все точки поверхности этой сферы равноудалены от Солнца, следовательно, в отсутствие других причин считать иначе, можно предположить, что физическое влияние Солнца – по сути, «силовое поле» – должно быть распределено равномерно по всей поверхности сферы.

Теперь представим сферу, скажем, вдвое больше. Законы геометрии говорят нам, что увеличение радиуса сферы вдвое дает вчетверо большую поверхность, а значит, теперь сила притяжения солнца будет распределена по поверхности в четыре раза большей. В таком случае разумно считать, что в любой точке большей сферы притяжение Солнца составит одну четвертую от значения для исходной сферы. Вот так работает закон обратных квадратов: чем дальше от источника силы, тем слабее притяжение – в обратной пропорции к квадрату расстояния.

Галлей и его коллеги предположили, что за законами Кеплера стоит закон обратных квадратов, но могли ли они это доказать? Один, Роберт Гук, сказал, что может. Второй, Кристофер Рен, которого мы ныне лучше всего знаем по архитектурным работам, был в те времена еще и известным астрономом, и он предложил Гуку награду в обмен на доказательство. Гук отказался. Он был знаменит противоречивостью, но объявленные им основания отказа выглядели сомнительно: он сказал, что не раскроет доказательства, чтобы другие, не сумев с ним справиться, оценили всю сложность задачи. Быть может, Гук и впрямь справился. Быть может, он и дирижабль, на котором можно долететь до Венеры, изобрел. В любом случае доказательства он так никогда никому и не показал.

Через семь месяцев после того разговора Галлей, оказавшись в Кембридже, решил заглянуть к профессору-отшельнику Ньютону. Как и Гук, Ньютон сказал, что проделал работу, доказывающую предположение Галлея. Как и Гук, он его не предъявил. Порылся в каких-то бумагах, доказательства не нашел, но пообещал еще поискать и погодя Галлею прислать. Прошло несколько месяцев, но Галлей так ничего не получил. Интересно, что он себе думал. Вот просит он двух умных взрослых людей решить задачку, один говорит: «Ответ знаю, но не скажу!», а второй, по сути: «Мою домашку съела собака». Награда по-прежнему оставалась у Рена.

Ньютон все же откопал доказательство, однако, всмотревшись в него еще раз, обнаружил ошибку. Однако не сдался – он переработал свои соображения и в конце концов добился успеха. Тем ноябрем он отправил Галлею трактат на девяти страницах, доказывающий, что все три закона Кеплера – действительно математические следствия закона обратных квадратов. Он назвал свой краткий труд «De Motu Corporum in Gyrum» («О движении тел по орбите»).

Галлей пришел в восторг. Он увидел в подходе Ньютона революцию и захотел, чтобы Королевское общество опубликовало эту работу. Однако Ньютон отклонил предложение. «Я занялся этим предметом, – сказал он, – и рад был бы разобраться до основания и лишь потом издавать свои записи». Ньютон «рад был бы разобраться»? То, что далее последовало, превратилось в титанический подвиг, приведший, быть может, к самому значительному интеллектуальному прозрению за всю историю, а сказанные в начале этого похода слова – самое грандиозное в истории преуменьшение значимости. Ньютон разберется с этой задачей «до основания», доказав, что фундаментальная основа устройства планетарных орбит – всеобщая теория движения и силы, применимая к любым телам, и небесным, и земным.

В последующие полтора года Ньютон занимался исключительно составлением трактата, который превратится в «Математические принципы». Он сделался машиной физики. Он всегда, чем-нибудь увлекшись, забывал о еде и даже о сне. Говорят, его кот растолстел, доедая пищу, которую Ньютон оставлял недоеденной на подносе, а старый сосед по жилищу в колледже сообщал, что нередко заставал Ньютона утром на том же месте, что и накануне вечером: великий затворник продолжал работать над той же задачей. Но на сей раз Ньютон пошел еще дальше. Он отказался от практически всех человеческих связей. Редко покидал комнату, а когда изредка все же наведывался в трапезную колледжа, перекусывал быстро и немного, стоя, после чего стремительно возвращался к себе.

Наконец-то Ньютон закрыл свою алхимическую лабораторию и отложил теологические изыскания. Лекции он читать продолжал, раз требовалось, однако получались они до странности смутные и путаные. Позднее стало понятно почему: Ньютон попросту являлся на занятия и читал черновики «Принципов».

* * *

Пусть Ньютон несколько десятков лет после получения должности в Колледже Св. Троицы не мог довести работу о силе и движении до конца, но в 1680-х он располагал куда более мощным интеллектом, нежели был у него в чумные 1660-е. Он теперь оказался гораздо лучше математически подготовлен, а благодаря занятиям алхимией имел и научный опыт. Некоторые историки даже считают, что именно годы занятий алхимией сделали возможным прорыв в изучении движения и написание «Принципов».

Парадокс: одним из катализаторов Ньютонова прорыва стало письмо, которое, как он вспоминал, он получил пятью годами ранее – от Роберта Гука. Тот предложил смотреть на движение по орбите как на сумму двух разных воздействий. Рассмотрим тело (например, планету), обращающееся по круговой орбите вокруг некоего другого тела, притягивающего его (как Солнце). Предположим, что обращающееся тело имеет склонность продолжать движение по прямой – то есть слететь с круговой орбиты и понестись дальше, как автомобиль, водитель которого не вписался в поворот на мокрой трассе. Математики называют это движением по касательной, или тангенциальным.

Теперь допустим, что у тела есть вторая склонность – притяжение к центру орбиты. Математики называют это движение нормальным, или центростремительным. Склонность к центростремительному движению, писал Гук, может быть дополняющим к тангенциальному, и тогда вместе они обеспечивают движение по орбите.

Легко понять, как это соображение отозвалось в Ньютоне. Вспомним, что, совершенствуя закон инерции Галилея, Ньютон предположил у себя в «Черновой книге», что все тела склонны продолжать движение по прямой, если нет внешнего воздействия на них, то есть силы. Для тела на орбите первая склонность – слететь с орбиты по прямой – естественно вытекает из этого закона. Ньютон понял, что, если добавить в эту картину силу, притягивающую тело к центру орбиты, возникнет причина центростремительного движения – второй необходимой составляющей, предложенной Гуком.

Но как это описать математически и, в особенности, как установить связь между конкретной формулой закона обратных квадратов и конкретными математическими свойствами орбит, описанными Кеплером?

Мысленно поделим время на крошечные интервалы. В каждом интервале времени тело, движущееся по орбите, можно представить себе движущимся по касательной на очень маленькие расстояния и в то же время центростремительно – тоже понемножку. Сумма этих движений возвращает тело на орбиту, но чуточку дальше вдоль окружности, чем вначале. Повторив эту последовательность много раз, получим зубчатую круговую орбиту, как показано на рисунке.

Круговое движение, возникающее из движения по касательной (тангенциального) и центростремительного (нормального)

Если на такой орбите взять достаточно малые промежутки времени, траектория будет совпадать с окружностью сколь угодно плотно. И вот тут пригодились наработки Ньютона в математическом анализе: если интервалы бесконечно малы, траектория в данном конкретном случае и есть окружность.

Таково описание орбит, какое позволила составить новая математика Ньютона. Он сложил вместе изображение тангенциального движения тела по орбите и нормального «падения», получилась зубчатая траектория – а затем взял предельный случай такого движения, в котором линейные сегменты сделались исчезающе малы. Таким образом зубчатость изгладилась до окружности.

Орбитальное движение в таком варианте есть движение любого тела, которое постоянно отклоняется от движения по касательной под действием силы, тянущей его к некоему центру. Дело в шляпе: применив закон обратных квадратов для описания центростремительной силы в математике орбит, Ньютон воспроизвел три закона Кеплера, как и просил Галлей.

Доказательство, что свободное падение и движение по орбите суть два проявления одних и тех же законов силы и движения, – один из величайших триумфов Ньютона, поскольку это раз и навсегда опровергло заявление Аристотеля, что небеса и Земля – разные «царства». Астрономические наблюдения Галилея выявили, что другие планеты очень похожи на Землю, работа Ньютона же доказала, что законы природы применимы и к другим планетам, а не только к Земле.

Но даже в 1684 году, тем не менее, Ньютоново понимание силы тяготения и движения не были внезапными всплесками ясности, на какие намекает история с падающим яблоком. Напротив, революционная мысль о том, что сила тяготения – всемирна, дошла до Ньютона, похоже, постепенно, пока он дорабатывал черновики «Принципов».

Прежде ученые, если и подозревали, что у планет есть сила тяготения, считали, что это тяготение воздействует только на их луны, но не на другие планеты, словно каждая планета – отдельный замкнутый мир со своими законами. Ньютон и сам поначалу разбирался лишь с тем, распространяется ли причина падения тел к Земле на притяжение Луны Землей, но не с притяжением планет Солнцем.

Следует признать творческую силу Ньютона, незашоренность его мысли: он усомнился в привычном мировоззрении. Он написал одному английскому астроному и запросил даты движения комет в 1680 и 1684 годах, а также орбитальные скорости Юпитера и Сатурна в момент их сближения. Произведя изнурительные расчеты по присланным очень точным данным и сравнив результаты, Ньютон удостоверился, что одни и те же законы тяготения применимы повсюду – на Земле и меж небесных тел. Он внес это замечание в текст «Принципов».

Мощь законов Ньютона – не только в их революционном понятийном содержимом. Применяя их, он смог получать предсказательные результаты с неслыханной доселе точностью и сравнивать их с экспериментально полученными. К примеру, применив данные о расстоянии до Луны и радиусе Земли и приняв во внимание такие мелочи, как искажение лунной орбиты из-за притяжения Солнца, центробежную силу вращения Земли и отклонение формы Земли от идеального шара, Ньютон заключил, что на широте Парижа тело, брошенное из положения покоя, пролетит за первую секунду пятнадцать футов и одну восьмую дюйма. Это, сообщил неизменно дотошный Ньютон, соответствует эксперименту с точностью до одной трехтысячной доли. Более того, он кропотливо повторил эксперимент с разными материалами – золотом, серебром, свинцом, стеклом, песком, солью, водой, деревом и пшеном. Любое тело, пришел он к выводу, независимо от своего устройства, хоть на Земле, хоть на небесах, притягивает любое другое тело, и притяжение это всегда подчиняется одним и тем же законам.

* * *

Когда Ньютон «добрался до основания» начатого, работа «О движении тел по орбите» распухла с девяти страниц до трех томов – до «Принципов», а точнее – «Математических принципов натуральной философии».

«Принципы» Ньютон посвятил не исключительно движению тел по орбите – он подробно излагал теорию силы и движения как таковую. Суть движения – взаимосвязь трех количественных параметров: силы, импульса (который Ньютон называл количеством движения) и массы.

Мы уже знаем, как Ньютон силился сформулировать свои законы. Теперь давайте посмотрим на сами законы и разберемся в их значении. Первый – уточнение Галилеева закона инерции, но с важным дополнительным утверждением, что сила есть причина изменений:

Первый закон Ньютона: Всякое тело продолжает оставаться в состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние.

Ньютон, как и Галилей, определяет движение, при котором тело перемещается по прямой с постоянной скоростью, как естественное положение дел. Поскольку ныне мы склонны думать в ньютоновских понятиях, оценить, до чего неочевидно это представление, затруднительно. Но движение, которое мы наблюдаем вокруг, в основном не происходит по Ньютонову описанию: предметы, падая, ускоряются или же замедляются сопротивлением воздуха – или движутся по искривленным траекториям, перемещаясь к земле. Ньютон считал, что эти виды движения – в некотором смысле отклонения от нормального, результат действия незримых сил вроде гравитации или трения. Если предоставить тело самому себе, говорил он, оно будет двигаться равномерно, а если траектория движения искривляется, или же меняется скорость, это происходит под действием внешних сил.

Факт, что тела, предоставленные себе, продолжают сохранять свое состояние движения, позволяет нам исследовать космос. На Земле «феррари», к примеру, может разогнаться с нуля до шестидесяти миль в час менее чем за четыре секунды, однако, чтобы сохранять эту скорость, автомобилю приходится изрядно стараться – из-за сопротивления воздуха и трения. Средство перемещения в открытом космосе сталкивается с одной случайной молекулой примерно раз в сто тысяч миль, и потому о трении или торможении можно не беспокоиться. Это означает, что достаточно разогнать космическое судно, и оно продолжит двигаться по прямой с постоянной скоростью без замедления, в отличие от «феррари». А если не выключать двигатели, можно продолжать разгоняться, не теряя при этом энергии на трении. Если, скажем, ваш космический корабль разгоняется со скоростью «феррари», и разгон продолжится год, а не секунду, удастся достичь половинной скорости света.

Есть, конечно, кое-какие практические трудности – масса топлива, которую придется везти с собой, а также эффекты относительности, до которых мы еще доберемся. Кроме того, если хотите долететь до какой-нибудь звезды, придется хорошенько прицелиться: звездные системы до того разрежены, что, если нацелить корабль «от балды», прежде чем достичь какой-нибудь другой солнечной системы, он в среднем улетит дальше, чем удалось свету со времен Большого взрыва.

Ньютон не воображал визиты человека на другие планеты, однако, постановив, что сила придает телу ускорения, во втором законе он количественно определяет связь между количеством силы, массой и ускорением (в современных понятиях «изменение количества движения» означает смену импульса, то есть равно массе, умноженной на ускорение):

Второй закон Ньютона: Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует.

Представьте, что толкаете тележку с ребенком в ней. Закон утверждает: если, не учитывая трения, толкнуть 75 фунтов тележки с ребенком так, чтобы она разогналась до пяти миль в час, то на разгон 150-фунтовой тележки с подростком до той же скорости пришлось бы затратить вдвое больше усилий – или же толкать вдвое дольше. Вот что хорошо (опять-таки, без учета трения): можно разогнать 750 000-фунтовый аэробус до скорости пять миль в час, толкая его в 10 000 раз сильнее, что трудно, или в 10 000 раз дольше, а это просто требует терпения. Поэтому, если вы готовы прилагать равномерные усилия 10 000 секунд – а это не так долго, всего-то два часа сорок семь минут – могли бы покатать целый аэробус пассажиров.

В наши дни мы записываем второй закон Ньютона так: F = та, то есть сила равно масса, умноженная на ускорение, однако второй закон принял вид уравнения много позже, уже после смерти Ньютона и через сто лет после того, как Ньютон этот закон сформулировал.

В третьем законе Ньютон утверждает, что общее количество движения во Вселенной не меняется. Оно может передаваться от тела к телу, но его ни отнять, ни прибавить. Суммарное количество движения, наличное во Вселенной, было от ее рождения и останется неизменным, пока существует Вселенная.

Важно отметить: согласно формулировке Ньютона, количество движения в одном направлении, сложенное с соответствующим движением в противоположном направлении, дает сумму движения, равную нулю. Таким образом, тело можно перевести из состояния покоя в движение, не нарушая третий закон Ньютона, если это движение скомпенсировано изменением движения второго тела в противоположном направлении. Ньютон формулирует это так:

Третий закон Ньютона: Действию всегда есть равное и противоположное противодействие.

Эта невинная с виду фраза сообщает нам, что, если пуля летит вперед, ружье сдает назад. Если конькобежка отталкивается ото льда лезвием конька, сама она поедет вперед. Если вы чихнете, исторгая воздух изо рта вперед, голова у вас откинется назад (со средним ускорением, втрое превышающим ускорение свободного падения, как сообщает нам журнал «Спайн»). А если космический корабль выбрасывает горячие газы из сопла, сам он ускоряется с импульсом, равным по величине, но противоположным относительно движения горячих газов, вытолкнутых в космический вакуум.

Законы Ньютона, представленные в «Принципах», не были просто абстракциями. Ньютон смог убедительно доказать, что этой малостью математических принципов можно описать бессчетное множество явлений действительности. Вот некоторые практические приложения: он показал, что сила тяготения создает наблюдаемые неравномерности в движении Луны; объяснил морские приливы; рассчитал скорость звука в воздухе; показал, что предварение равноденствий – воздействие гравитационного притяжения Луны на экваториальную выпуклость Земли.

То были поразительные достижения, и мир, конечно, поразился. Но в некотором смысле еще больше потрясает, что Ньютон понимал: у его законов есть практические пределы применимости. Он, к примеру, знал, что, хотя его законы движения – в целом, отличное приближение наблюдаемого вокруг нас, они истинны в абсолютном смысле лишь в идеальном мире, где нет ни сопротивления воздуха, ни трения.

Величие гения Ньютона, как и Галилея, еще и в том, что он осознавал множество усложняющих факторов, существующих в нашей действительности, и мог абстрагироваться от них и явить изящество законов, действующих на более глубоком уровне.

Возьмем свободное падение: если предмет уронить, он начнет падать с ускорением, в полном соответствии с законом Ньютона, – но лишь поначалу. Далее, если только предмет не падает в вакууме, среда, в которой происходит падение, постепенно затормаживает ускорение. Это происходит оттого, что, чем быстрее предмет падает в среде, тем большее сопротивление испытывает, поскольку ежесекундно сталкивается с бо́льшим числом молекул среды, а также потому, что эти столкновения сильнее. В конце концов, по мере того, как падающий предмет набирает скорость, тяготение и сопротивление среды уравновешивают друг друга, и скорость предмета перестает расти.

Эту максимальную скорость мы теперь именуем равновесной. Равновесная скорость и время падения, необходимое, чтобы этой скорости достичь, зависит от формы и массы падающего тела, а также от свойств среды, в которой происходит падение. Предмет, падая в вакууме, набирает в скорости по 22 мили в час каждую секунду падения, а капля дождя, падающая в воздухе, перестает ускоряться, достигнув скорости в 15 миль в час; у пинг-понгового шарика равновесная скорость – 20, у шара для гольфа – 90, у шара для боулинга – 350 миль в час.

Ваша собственная равновесная скорость составляет примерно 125 миль в час, если вы раскинете руки-ноги в стороны, и около 200 миль в час – если свернетесь в плотный клубок. А если спрыгнете с очень большой высоты, где воздух разрежен, вам удастся достичь в падении скорости, превышающей скорость звука, а это 761 миля в час. Один австрияк-сорвиголова именно это в 2012 году и проделал – спрыгнул с воздушного шара на высоте 128000 футов и достиг скорости 843,6 миль в час (американец Ален Юстэс в 2014 году спрыгнул с еще большей высоты, но такой высокой скорости набрать не смог). Хотя Ньютон о свойствах воздуха, обусловливающих равновесную скорость, знал немного, во втором томе «Принципов» он представил теоретическую картину свободного падения, которую я только что описал.

Незадолго до рождения Ньютона философ и ученый Фрэнсис Бэкон [Бейкен] писал: «Изучение природы… [добилось] скудных успехов». Через несколько десятилетий после смерти Ньютона физик-священник Руджер Бошкович писал, напротив, что «если закон силы известен, а также известны положение, скорость и направление движения всех точек в любой момент времени», возможно «предсказать все явления, непременно из этих движений вытекающие». Могучий ум, создавший предпосылки для такой перемены ветра между эпохами до и после себя, – Ньютонов, это он предложил настолько точные и глубокие разгадки главным научным шарадам своего времени, что сто лет получалось открывать что-то новое лишь в тех областях знания, которых сам Ньютон не касался.

* * *

19 мая 1686 года Королевское общество согласилось издать «Принципы», но только при условии, что Галлей оплатит печать. Тому оставалось лишь согласиться. Само Общество издателем не было. Оно взялось за это в 1685 году и погорело, опубликовав книгу «История рыб», которая, невзирая на увлекательное название, продавалась не бойко. Королевское общество до того истощило на это издание свои ресурсы, что далее не смогло даже выплачивать Галлею положенные ему как своему делопроизводителю пятьдесят фунтов в год – выдало плату экземплярами «Истории рыб». Галлей, короче говоря, принял условия Общества. Книга должна была увидеть свет на следующий год.

Оплатив издание, Галлей, по сути, стал издателем Ньютона. Он же был неформальным редактором и маркетологом «Принципов». Он разослал экземпляры «Принципов» всем ведущим философам и ученым того времени, и книга взяла Британию приступом. Слух о ней распространялся в кафе и интеллектуальных кругах по всей Европе.

Вскоре стало ясно, что Ньютон написал книгу, которой суждено преобразить человеческое мышление, самую влиятельную работу в истории науки.

Никто не был готов к труду такого широкого охвата и такой глубины. Три ведущих журнала с континента воспели ее в своих обзорах, в одном даже сообщалось, что это издание предлагает «совершеннейшую механику, какую только можно вообразить». Даже Джон Локк [Лок], величайший философ Просвещения, но не математик, «вознамерился освоить книгу». Все признали: Ньютону удалось наконец свергнуть вековую империю Аристотелевой качественной физики, и его работа теперь будет образцом, по которому следует заниматься наукой.

Если и были отрицательные отклики на «Принципы», они исходили в основном от недовольных, что ключевые мысли, представленные в них, рождены не одним Ньютоном – или не им первым. Немецкий философ и математик Готтфрид Вильгельм Лейбниц [Вильхельм Лайбниц], независимо от Ньютона, хоть и чуть позже, разработавший математический анализ, заявил, что Ньютон пытается присвоить себе право первоизобретателя. Еще как: ершистый Ньютон считал, что расшифровщик божественного знания на Земле может быть в единицу времени лишь один, и на сей раз это он, Ньютон. Меж тем Роберт Гук назвал «Принципы» «важнейшим открытием в природе с создания мира» – после чего обиженно заявил, что Ньютон украл у него значимую идею о законе обратных квадратов. У его заявления были некие доказательства: не исключено, что в основе своей это и впрямь идея Гука, хотя с математикой закона разобрался именно Ньютон.

Кто-то обвинил Ньютона и в поддержке сверхъестественных или «оккультных» сил, поскольку его сила тяготения действовала на расстоянии, и посредством ее массивные небесные тела могут влиять на удаленные предметы через космическую пустоту без всяких явных посредников этого влияния. Этот аспект Ньютоновой теории нарушал специальную теорию относительности Эйнштейна, которая утверждает невозможность перемещения быстрее скорости света. Эйнштейн за свои слова отвечал: он создал свою теорию всемирного тяготения – общую теорию относительности, которая смогла разобраться с неувязкой теории Ньютона и заместить эту теорию вообще. Однако современники Ньютона, критиковавшие представление о гравитации, действующей на расстоянии, ничего взамен предложить не могли, и им пришлось признать научную мощь Ньютоновых достижений.

Отклик Ньютона на критику оказался теперь совсем иным, нежели на неприятие его работы по оптике в начале 1670-х. В те поры, запуганный Гуком и прочими, он удалился от мира и пресек бо́льшую часть своих связей. Теперь же, доведя исследование до завершенности, целиком сознавая великое значение своих достижений, он принял бой. Он встретил критиков шумной и яростной контратакой, продолжившейся в случаях оспаривания права на первенство вплоть до самой смерти Гука и Лейбница – и даже после. На упреки в оккультизме Ньютон ответил заявлением: «Эти принципы я считаю не оккультными Качествами… а общими Законами Природы… их истина видна нам в Явлениях, хоть их Причины пока не открыты».

«Принципы» изменили жизнь Ньютона не только потому, что их признали великой вехой в интеллектуальной истории, но и оттого, что они вытолкнули ученого в поле общественного внимания, и слава, как выяснилось, ему понравилась. Он стал общительнее и на последующие двадцать лет отставил почти все свои радикальные исследования в теологии. Усилия в области алхимии он хоть и не прекратил совсем, но все же умерил.

Перемены начались в марте 1867 года, вскоре после завершения Ньютоном его великого труда. Став отважнее, чем когда-либо прежде, он ввязался в политическое противостояние между Кембриджским университетом и королем Яковом II. Король, пытавшийся обратить страну в католичество, попробовал надавить на университет, чтобы тот наделил одного монаха-бенедиктинца ученой степенью без надлежащих экзаменов и клятв Церкви Англии. Университет победил, а для Ньютона это стало поворотной точкой. Его участие в борьбе сделало его настолько значимой политической фигурой Кембриджа, что университетский сенат на заседании 1689 года проголосовал за делегирование Ньютона в Парламент.

Судя по всему, Ньютону в Парламенте было неинтересно, и слово он там взял лишь чтобы пожаловаться на сквозняки. Однако Лондон полюбил, и греться в лучах обожания многих ведущих интеллектуалов и финансистов, с которыми свел знакомство, ему тоже понравилось. В 1696 году, проведя тридцать пять лет в Кембридже, Ньютон оставил университетскую жизнь и переехал в столицу.

Ньютон променял престижнейший пост на относительно незначимый бюрократический в Лондоне: стал смотрителем Монетного двора. Но Лондон запал ему в душу, да и интеллектуальная мощь его, к тому времени уже сильно за пятьдесят, начала, как он сам чувствовал, оставлять. Более того, его стесняла университетская ставка. Когда-то она, может, и казалась ему щедрой, но смотрителем Монетного двора он стал получать гораздо больше – четыреста фунтов. Вероятно, осознавал он и то, что, как ведущий интеллектуал Англии, может, при соответствующих маневрах, сделаться управляющим Монетного двора – так в 1700 году и вышло. Его доход на этом посту составлял в среднем 1650 фунтов, примерно в семьдесят пять раз больше заработка обычного ремесленника, и, конечно, по сравнению с таким воздаянием его кембриджская ставка и впрямь смотрелась нищенски. В результате следующие двадцать семь лет он провел, как сливки Лондонского общества, – и премного этим был доволен.

Ньютон дорос до главенства в организации, издавшей его «магнум опус»: в 1703 году, после смерти Гука, Ньютона избрали президентом Королевского общества. Возраст и успех, тем не менее, его не смягчили. Он правил Обществом железной рукой, вплоть до вышвыривания членов Общества с заседаний, если они выказывали признаки «легкомыслия или неблагопристойности». Он все меньше желал делиться славой за свои открытия и укреплял свое положение, плетя разнообразные мстительные козни.

* * *

23 марта 1726 года Королевское общество записало у себя в журнале: «Президентское кресло в связи со смертью сэра Исаака Ньютона сего Дня не занято, и потому Заседание не состоялось». Ньютон умер несколькими днями раньше, в восемьдесят четыре года.

Исаак Ньютон в молодости и в зрелые годы

Ньютон знал о приближении смерти уже некоторое время – он страдал от тяжелого хронического воспаления легких. Маялся он и многими другими хворями, каких можно ожидать в жизни алхимика, анализ чьих волос века спустя показал концентрации свинца, мышьяка и сурьмы в четыре раза, а концентрацию ртути – в пятнадцать раз выше нормы. Однако предсмертный диагноз Ньютона – камни в мочевом пузыре. Боль была сокрушительной.

Судьба Ньютона являет яркий контраст Галилеевой. За годы успеха ньютоновской науки противостояние Церкви новым веяниям в науке до того остыло, что даже католическим астрономам в Италии дали право не только преподавать, но и развивать теорию Коперника – лишь бы они постоянно повторяли, как велено по закону талдычить про эволюцию школьным учителям в Канзасе, что «это просто теория». Меж тем в Англии стали очевидны возможности науки помочь промышленности и улучшить жизни людей. Наука развилась в целую культуру экспериментов и расчетов и превратилась в дело невероятно престижное – по крайней мере, в высших слоях общества. Более того, в преклонные годы Ньютона Европа вступила в такой период, когда противостояние власти сделалось частью европейской культуры – хоть в виде несогласия с античными деятелями вроде Аристотеля или Птолемея, хоть с религией и монархиями.

Нет лучше примера, показывающего разницу приема, полученного Галилеем и Ньютоном, нежели их погребения. Галилею разрешили тихую, семейную церемонию и упокоили в темном углу церкви, где он просил себя похоронить, а тело Ньютона выставили в Вестминстерском аббатстве и после похорон возвели там же громадный памятник, а его останки поместили в каменный саркофаг на пьедестале. На гробнице изобразили барельеф: несколько юношей держат инструменты, символизирующие величайшие открытия Ньютона, а на гробнице написано:

Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который почти божественным разумом первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.

Он исследовал различие световых лучей и появляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. Прилежный, мудрый и верный истолкователь природы, древности и Святого писания, он утверждал своей философией величие всемогущего Бога, а нравом выражал евангельскую простоту. Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого.

Родился 25 декабря 1642 года, скончался 20 марта 1727 года [228]«Sir Isaac Newton», Westminster Abbey, по состоянию на 28.10.2014, www.westminster-abbey.org/our-history/people/sir– isaac-newton. [Цит. по: Вавилов С. И., «Исаак Ньютон», Изд-во АН СССР, М.—Л., 1945 г., с. 216. – Примеч. перев.]
.

Жизни Ньютона и Галилея в сумме составили более 160 лет, и вместе они засвидетельствовали – и во многих отношениях инициировали – то, что фактически именуется научной революцией.

За свою долгую карьеру Ньютон смог сообщить нам много чего о нашей планете и Солнечной системе, применив сформулированные им законы движения и единственный закон силы, открытый им, – закон тяготения. Но его устремления сильно превзошли это знание. Он считал, что сила – фундаментальная причина любых изменений в природе, от химических реакций до отражения света в зеркале. Более того, он не сомневался, что когда-либо в будущем мы дозреем до понимания сил притяжения и отталкивания, которые действуют на малых расстояниях, между крошечными «частицами», составляющими материю, – такова была его версия извечного представления об атомах, – и его законы движения смогут объяснить все наблюдаемое во Вселенной.

Ныне понятно, что Ньютон был провидцем. Его прозрение того, что будет значить понимание сил, действующих между атомами, оказалось очень в точку. Но этому пониманию пришлось подождать 250 лет. А когда оно случилось, мы поняли, что законы, управляющие атомом, не вписываются в рамки построенной им физики. Зато они явят нам новый мир за пределами опыта наших чувств, новую действительность, которую люди могут увидеть лишь в воображении, действительность, чье устройство до того затейливо, что знаменитые законы Ньютона придется заменить целиком – новым набором законов, которые Ньютону показались бы чужеродными даже более, чем физика Аристотеля.

 

Глава 8

Из чего все сделано

Еще подростком я увлекся двумя отчетливо разными научными подходами к тайнам Вселенной. До меня постоянно долетали странные слухи о достижениях физиков, об их открытии квантовых законов, согласно которым я вроде как мог находиться в двух местах одновременно. Я сомневался, что в настоящей жизни такое и впрямь бывает, да и мест, где я бы хотел оказаться, было не так много. Но еще я слыхал и о более приземленных тайнах, которыми занимались химики, – устрашающих и опасных, но мало похожих на отмычку от Вселенной: они возбуждали во мне дух приключений и обещали наделить силами, каких дети обычно не имеют. Вскоре я уже смешивал аммиак с раствором йода, перхлорат калия с сахаром и цинковую пыль с нитратом и хлоридом аммония – и взрывал все подряд. Архимед говорил, дескать, дайте ему точку опоры, и он перевернет мир; я верил, что с помощью подходящей бытовой химии я его взорву. Вот она, сила постижения веществ вокруг нас.

Первые научные мыслители этого мира торили эти два пути изучения физического мира. Они задавались вопросом, что творит изменения, и разбирались, из чего все сделано и как состав предметов влияет на их свойства. Со временем Аристотель предложил план движения по обоим направлениям, но указанные им дороги оказались тупиковыми.

Ньютон и его предшественники прошли долгий путь к пониманию вопросов о переменах. Ньютон попытался понять и науку материи, но и близко не стал химиком столь же великим, каким был физиком. Загвоздка не в том, что ему не хватило интеллекта, и даже не в том, что он брел длинной тупиковой дорогой алхимии. Мешало ему вот что: хотя химия, наука о веществе, развивалась бок о бок с физикой, наукой о переменах, она совсем другого свойства. Она грязнее и сложнее, и заниматься ею настолько основательно, как Ньютон возился с изучением изменений, потребовало бы множества технических нововведений, большинство которых во времена Ньютона еще не были изобретены. И потому Ньютон оказался в безвыходном положении, а химии не хватало могучей фигуры, которая вывела бы эту дисциплину (а вместе с ней – и эту самую фигуру) к славе. Так что химия развивалась постепенно, а слава досталась нескольким первопроходцам разом.

История о том, как человечество разбиралось с составом всего, дорога моему сердцу, поскольку химия – моя первая любовь. Я вырос в маленькой двухэтажной квартире в Чикаго, где жили тесно, зато имелся большой подвал, в котором я, предоставленный сам себе, смог построить собственный Диснейленд – затейливую лабораторию, загроможденную полками со склянками, разноцветными порошками и бутылками с крепчайшими кислотами и щелочами.

Кое-какие реактивы приходилось покупать из-под полы или невольной помощью моих родителей («Вот был бы у меня галлон муравьиной кислоты, уж я б ту кошачью мочу от бетона-то оттер»). Нимало не чураясь хитрости, я понял, что, изучая химию, мог бы создавать клевые салюты, а попутно утолять любопытство, каким я пылал к окружающему миру. И, видимо, подобно Ньютону, я осознал, что у моего занятия есть масса преимуществ перед попытками обустраивать общение с людьми. Реактивы добывать проще, чем друзей, и когда мне хотелось играть с реактивами, они не говорили, что им нужно идти мыть голову или что-нибудь менее вежливое – типа, что не хотят водиться с чудиками. Впрочем, как это бывает со многими первыми любовями, мы с химией друг к другу охладели. Я начал флиртовать с другой дисциплиной – физикой. И вот тогда-то понял, что разница между разными отраслями науки – не только в том, что они отвечают на разные вопросы, но и в том, что вокруг них складываются разные культуры.

Разница между физикой и химией ярче всего проступала в совершаемых мною ошибках. Я довольно быстро понял, к примеру, что, если мои физические расчеты сводились в конце концов к уравнению «4 = 28», это означало, что я не открыл некую глубинную прежде не замеченную истину, а, скорее, сделал какую-то ошибку. Но ошибка эта безобидная, существовавшая только на бумаге. В физике подобные ляпы почти неизбежно приводили к безопасной, хоть и раздражающей математической белиберде. Химия – другое дело. Мои ошибки в химии венчались большими объемами дыма и огня, а также кислотным ожогам кожи, и оставляли рубцы, не сходившие десятилетиями.

Мой отец описывал разницу между физикой и химией по опыту своего общения со знакомцами, которые были ближе всего к практике этих дисциплин. «Физик» – точнее, математик – в концентрационном лагере, который объяснил отцу, как решить ту самую задачку, в обмен на хлеб. Человек, которого отец именовал «химиком», – из еврейского подполья, которого он встретил перед отправкой в Бухенвальд.

Мой отец состоял в группе, планировавшей подрыв железной дороги, шедшей через их город, Ченстохову. Химик, рассказывал отец, мог пустить под откос поезд, применив взрывчатку, хитро установленную на рельсы, но ему для этого нужно было выбраться из гетто и добыть кое-какие исходные материалы, которые, как он утверждал, можно приобрести взятками и воровством. На это потребовалось несколько ходок, но из последней он так и не вернулся, и больше о нем ничего не слыхали.

Физик, по словам отца, был изящный тихий человек, нашедший прибежище от ужасов лагеря, как умел: скрывшись в мире своего же ума. Химик же был ковбоем и мечтателем с горящими глазами, он бросался в гущу событий и сломя голову – в бой с хаосом. В этом и состояла, по мнению отца, разница между химией и физикой.

Что правда, то правда: в отличие от первых физиков, первым химикам требовалось немало чистой физической смелости, ибо случайные взрывы были неизбежным риском их работы, равно как и отравления: химики, чтобы определять вещества, частенько пробовали их на вкус. Быть может, самый знаменитый из давних экспериментаторов – Карл Шееле. Шееле выжил, хоть и был первым химиком, выделившим страшно едкий и ядовитый газ хлор, и каким-то чудом сумел подробно описать вкус цианистого водорода, чрезвычайно ядовитого газа, и при этом не умер. Но в 1786 году сорокатрехлетнего Шееле все же добила болезнь, подозрительно похожая на тяжелое отравление ртутью.

Если же говорить о личном, разница между химиком и физиком для меня самого походила на разницу между отцом и мной. После исчезновения химика отец и четверо других заговорщиков продолжили осуществлять план расшатать рельсы с применением только подручных инструментов – «всяких отверток», как он объяснил, – а не взрывчатки. Все пошло наперекосяк: один из подпольщиков запаниковал и привлек внимание оказавшихся неподалеку эсэсовцев. В итоге уцелеть удалось лишь моему отцу и еще одному диверсанту – они легли на рельсы и остались незамеченными: над ними прогромыхал длинный товарный состав. Я же, напротив, редко берусь за какое-нибудь значимое во внешнем мире дело, а только рассчитываю последствия событий при помощи уравнений и бумаги.

Пропасть между физикой и химией также отражают происхождение и культуры обеих дисциплин. Физика началась с умозрительного теоретизирования Фалеса, Пифагора и Аристотеля, а химия родилась в кладовках торговцев и темных подвалах алхимиков. Хотя практики в обеих областях были движимы горним желанием познавать, химия еще и коренится в дольнем – иногда в стремлении облегчить жизнь человеческую, иногда в жажде наживы. Есть в химии благородство – благородство стремления постигать и приручать материю, но всегда есть и потенциал больших барышей.

* * *

Три закона движения, открытые Ньютоном, были в некотором смысле просты, хоть и прячутся от обычного взгляда во мгле трения, сопротивления воздуха и незримости силы тяготения. Химия, однако, не управляется набором постановлений, подобных Ньютоновой тройке универсальных законов движения. В химии все гораздо запутаннее: наш мир богат на ошарашивающее разнообразие веществ, и химии пришлось постепенно с ними всеми разбираться.

Первое открытие в химии было таким: некоторые вещества – «элементы» – базовые, а другие состоят из различных комбинаций элементов. Интуитивно это осознали еще греки. По Аристотелю, например, элемент есть «одно из тех тел, до которого можно разложить другие тела, а сам он разложен быть на составляющие не может». Называл он четыре элемента: земля, воздух, вода и огонь.

Очевидно, многие вещества состоят из других веществ. Соль плюс пресная вода равно соленая вода; железо плюс вода равно ржавчина; водка плюс вермут равно мартини. И наоборот: можно разложить многие вещества на составляющие путем нагревания. К примеру, если нагреть известняк, он разложится на негашеную известь и газ – диоксид углерода. Сахар разлагается на углерод и воду. Подобные простенькие наблюдения, впрочем, ведут недалеко, поскольку не существует единого описания того, что именно происходит. Допустим, если нагревать воду, она превращается в газ, но этот газ химически не отличается от жидкости, это просто другое ее физическое состояние. Ртуть при нагревании тоже не распадается на составляющие – напротив, соединяется с незримым кислородом воздуха и образуется вещество, именуемое ртутной окалиной.

А есть еще горение. Представьте горящую древесину. При сжигании дерева получаются огонь и зола, но было бы ошибкой предполагать, что дерево состоит из огня и золы. Более того, в пику Аристотелеву описанию, огонь – вообще не вещество, а, скорее, свет и тепло, выделяющиеся, когда вещества претерпевают химические превращения. На самом же деле при горении дерева выделяются невидимые газы – в основном, диоксид углерода и водяной пар, но вообще там более сотни разных газов, и у древних не было никаких приборов, которые позволили бы им эти газы собрать и уж тем более разделить или идентифицировать.

Такого рода трудности делали непосильным понимание, что именно сделано из двух или более веществ, а что – вещество простое. В результате этой путаницы многие ученые, подобно Аристотелю, ошибочно считали воду, огонь и другие фундаментальными элементами, но при этом не смогли опознать семь металлических простых веществ – ртуть, медь, железо, свинец, олово, золото и серебро, хотя те были ученым знакомы.

Так же, как рождение физики зависело от математических нововведений, рождение настоящей химии дожидалось определенных технических изобретений – оборудования для точного взвешивания веществ, для измерения тепла, поглощаемого или выделяемого в ходе реакций, для определения, кислота вещество или щелочь, для уловления, отделения и манипулирования газами, а также для определения температуры и давления. Лишь с разработкой этих приспособлений в XVII–XVIII веках химики смогли начать разбираться в запутанных прядях своего знания и развивать плодотворные методы представления химических реакций. Следует отдать должное человеческому упорству: даже и до всех этих технических усовершенствований люди, практиковавшие ремесла, зародившиеся в древних городах, собрали громадный массив знаний во множестве различных направлений этой области постижения – в окрашивании, парфюмерии, стекольном деле, металлургии и бальзамировании.

* * *

Бальзамирование возникло первым. В пространстве этого знания родословную химической науки можно отследить вплоть до Чатал-Гуюка, поскольку жители его хоть покойников и не бальзамировали, культуру отношения к смерти все же развили и за своими покойниками ухаживать начали. Во времена древнего Египта возросшее беспокойство о судьбе усопших привело к изобретению мумификации. Считалось, что успешная мумификация – залог счастливой загробной жизни; еще бы – ни единого недовольного клиента с жалобами. Следовательно, возник спрос на бальзамирующие вещества. Родилась новая индустрия, стремившаяся, перефразируя девиз компании «Дюпон», к лучшим вещам для лучшей загробной жизни – благодаря химии.

Миру всегда хватало мечтателей, и среди них были счастливые личности, воплотившие свою мечту, – или, по крайней мере, жившие стремлением к ней. Эти вторые необязательно признаны за талант или ученость, но неизбежно выделяются трудолюбием. Должно быть, египетские предприниматели и новаторы стремились разбогатеть, совершенствуя процесс бальзамирования, ибо вкладывали в эти попытки много времени и стараний. Со временем, путем многочисленных проб и ошибок, египетские бальзамировщики постепенно научились применять действенные сочетания солей натрия, смолы, мирру и другие консерванты, с помощью которых можно было успешно предотвращать разложение трупов, и все эти открытия были сделаны без всякого знания происходящих химических процессов и причин распада человеческого тела.

Поскольку бальзамирование было ремеслом, а не наукой, с его открытиями обращались не как с теориями древних эйнштейнов, а, скорее, как с рецептами «Бейглы Братьев Айнстайн»: их тщательно стерегли. А поскольку бальзамирование связано с покойниками и загробным миром, практиковавшие это искусство считались колдунами и чародеями. Со временем развились и другие скрытные профессии, копившие знания о минералах, маслах, вытяжках из цветов, растительных плодов и кореньев, о стекле и металлах. Здесь, в прото-химии, практикуемой людьми торговыми, – истоки таинственной и мистической культуры алхимии.

Умельцы в этих областях вместе собрали обширный массив особого, но разрозненного опыта. Этот пестрый набор ноу-хау наконец начал объединяться, когда Александр Великий основал в 331 году до н. э. в устье Нила египетскую столицу Александрию.

Александрия была роскошным городом, с изящными зданиями и улицами в сотню футов шириной. Через несколько десятилетий после основания греческий царь Египта Птолемей II возвел культурную жемчужину города – Мусейон. Мусейон, в отличие от современных музеев, не выставлял экспонаты, а предоставлял убежище сотне ученых и книжников, получавших государственные стипендии, бесплатное жилье и питавшихся с кухни Мусейона. Этот храм науки был оборудован исполинской библиотекой на полмиллиона свитков, обсерваторией, анатомическими лабораториями, садами, зоопарком и другими исследовательскими удобствами. Здесь размещался достославный центр постижения, живой, действующий памятник человеческому стремлению знать. То был первый в мире исследовательский институт, сыгравший ту же роль, что и позднее – европейские университеты, хотя, как ни печально, ему суждено было погибнуть в огне, в III веке н. э.

Александрия вскоре стала культурной Меккой, а всего за пару столетий – величайшим и знаменитейшим городом на белом свете. Здесь разнообразные теории материи и перемен в ней пересеклись с египетским химическим знанием. Эта встреча идей все изменила.

До вторжения греков египетское знание о свойствах веществ веками было исключительно практическим. Однако греческая физика предложила египетскому знанию теоретическую базу и контекст. В особенности Аристотелева теория материи объясняла, как вещества меняются и взаимодействуют. Теория Аристотеля, конечно, была заблуждением, однако вдохновила объединенный подход к науке о веществе.

Особенно влиятельной оказалась одна сторона Аристотелевой теории – его представление о преобразовании веществ. Возьмем процесс кипения. Аристотель считал, что у элемента воды есть два ключевых свойства: она влажная и холодная. Элемент воздух же он охарактеризовал как влажный и горячий. Кипение, на его взгляд, – это процесс, в котором элемент огонь преобразует холод в тепло и таким образом превращает воду в воздух. Египтяне, унюхав возможность заработать на этом представлении, превзошли самих себя и предположили: если воду можно превратить в воздух, можно ли какой-нибудь не очень ценный материал превратить в золото? Примерно как моя дочь Оливия, которая в ответ на сообщение, что можно получить доллар от зубной феи, если оставить зуб под подушкой, тут же уточнила: «А сколько мне причтется за обрезки ногтей?»

Египтяне заметили, что золото, подобно Аристотелевым главным элементам, имеет некоторые ключевые свойства: это металл, мягкий, желтый. Золото само по себе всеми этими качествами располагает, однако они в разных сочетаниях встречаются у многих веществ. Можно ли найти способ, как передавать между веществами их свойства? В особенности, если кипение – процесс, в котором применение огня позволяет изменить физические свойства воды и превратить ее в воздух, вероятно, существует похожий процесс, посредством которого можно трансмутировать сочетание металлических, мягких и желтых веществ в золото.

В результате таких рассуждений к 200 году до н. э. из первых намеков на подлинное химическое знание, смешанных с представлениями из греческой философии и старой прото-химией бальзамирования, металлургии и других практических умений, родился объединенный подход к исследованию химических изменений. Так родилась алхимия, ее главной целью стало производство золота, а позднее – «эликсира жизни», дарующего вечную молодость.

Историки спорят, когда именно прорезалась наука химия, но химия – не люцерна, и потому дата ее прорезывания – скорее вопрос личного мнения, нежели точный факт. Одно, впрочем, бесспорно: алхимия служила полезному делу – и химия, когда бы ни достигла своего современного вида, есть наука, выросшая из искусств и мистицизма этого древнего предмета.

* * *

Первый рывок от алхимической волшбы к научным методам произошел благодаря одному из довольно странных персонажей в истории человеческой мысли. Родившегося в деревушке на территории современной Швейцарии двадцатиоднолетнего Теофраста Бомбаста фон Гогенгейма [Хоэнхайма] (1493–1541) отец отправил изучать металлургию и алхимию, но тот решил учиться медицине и занялся этой профессией. Тогда же, еще до тридцати, он взял себе имя Парацельс, что означает «превзошедший Цельса», римского врача I века н. э. Поскольку труды Цельса были в XVI веке очень популярны, Парацельс, сменив прозвище, сумел из человека по имени Бомбаст сделаться тем, кто это качество воплощает. Но дело не только в напыщенности: Парацельс шумно презирал бытовавший в те времена подход к медицине. Ученый продемонстрировал свое презрение довольно картинно: на традиционных студенческих посиделках летом у костра Парацельс швырнул в огонь, вместе с несколькими горстями серы, медицинские труды почтенного греческого врача Галена.

Неприязнь Парацельса к Галену была того же рода, что и у Галилея и Ньютона – к Аристотелю: его труды обесценились наблюдениями и опытом позднейших практиков. Парацельс, в частности, считал, что традиционное представление о болезни как о неравновесии загадочных телесных жидкостей под названием «гуморы» не выдерживает проверки временем. Сам он был убежден, что болезни возникают из-за внешних агентов, а с ними нужно разбираться, пользуя больного подобающими лекарствами.

Парацельс, изображенный на копии XVII века с утраченного оригинала фламандского художника Квинтена Матсейса (1466–1529)

Именно поиск этих самых «подобающих лекарств» и привел Парацельса к попытке трансформировать алхимию. Попытка принесла щедрые плоды, среди них – открытие новых веществ, в том числе солей металлов и минеральных кислот, но Парацельс желал оставить поиск золота и сосредоточиться на цели поважнее – создать вещества, какие есть в лаборатории человеческого тела и могут лечить те или иные заболевания. Что не менее важно, Парацельс стремился реформировать алхимические методы, в те времена – неточные и небрежные. Парацельс сам был не только книгочеем, но и знатоком торговли, и потому придумал для обновленной алхимии свежее название. Заместив арабский префикс «ал» (определенный артикль) на греческое слово, означающее «медицина» – иатро, он составил слово «иатрохимия». Не слишком удобное для произношения, вероятно, поэтому оно вскоре усохло до краткого «химия».

Соображения Парацельса позднее повлияют и на великого Исаака Ньютона, и на его соперника Лейбница, и оба они помогут двинуть алхимию к новому ее образу – науке химии. Но хотя Парацельс и был пылким борцом за собственный новый подход к науке, действенность его личных уговоров оказалась подпорчена качествами его характера. Он бывал изрядно неприятен – под словом «неприятен» я подразумеваю «вел себя, как буйнопомешанный».

Парацельс не носил бороды, был довольно женоподобен и не интересовался сексом, однако если бы в Олимпийских играх давали золотые медали в кутеже, Парацельс выиграл бы платину. Большую часть времени он пил, и один его современник отмечал, что жил Парацельс «как свинья». Продвижением себя самого он тоже занимался не слишком деликатно и склонен был бросаться заявлениями типа: «Все университеты и все старые писаки, вместе взятые, таланта имеют меньше, чем моя задница». А еще ему нравилось бесить влиятельные круги, временами – просто так. К примеру, когда его назначили лектором в Университете Базеля, он явился на первую лекцию в кожаном лабораторном фартуке, а не в положенной академической мантии, говорил на швейцарском немецком, а не на приличествующей латыни, а после объявления, что сейчас он продемонстрирует величайшую тайну медицины, показал всем судок с фекалиями.

Подобные выходки привели к тому же результату, какой случился бы и ныне: он оттолкнул своих врачебных и ученых коллег, однако стал популярен среди студентов. И все же, когда Парацельс говорил, люди слушали, поскольку многие его лекарства и впрямь помогали. Например, обнаружив, что опиаты гораздо лучше растворимы в спирте, чем в воде, он создал опийный раствор, который назвал «лауданумом», оказавшийся очень действенным против боли.

Однако лучшим двигателем идей Парацельса оказалась, похоже, экономика. Возможности новых химических снадобий от болезней увеличивали доход, общественное положение и популярность аптек, что создало спрос на знания в этой области. Расплодились учебники и медицинские занятия, и они, в полном согласии с желанием Парацельса, стали и точнее, и унифицированнее – благодаря переходу понятийного и методического аппарата алхимии на язык химии. К началу 1600-х годов, хоть многие по-прежнему и практиковали старую алхимию, новый Парацельсов стиль алхимии – химия – тоже набирал популярности.

Подобно мёртонцам-математикам, Парацельс стал переходной фигурой: он помог преобразовать свой предмет и заложил примитивный фундамент для тех, кто будет развивать эту практику вслед за ним. Масштабы влияния Парацельса и на старый, и на новый мир химии делаются ясны из его собственной жизни: он хоть и критиковал традиционную алхимию, сам же в ней и плескался. Всю свою жизнь он ставил эксперименты, нацеленные на создание золота, а однажды даже объявил, что получил и выпил эликсир жизни и дальше будет жить вечно.

Увы, в сентябре 1541 года, когда Парацельс находился в заведении под названием «Трактир Белая Лошадь» в венском Зальцбурге, Бог поймал его на блефе. Парацельс шел ночью по темной узкой улице к себе и либо неудачно упал, либо его избили головорезы, нанятые местными врачами, с которыми он ссорился, – выбирайте версию на свой вкус. Обе истории вели к одному концу: Парацельсову. Он скончался от увечий несколько дней спустя, в сорок семь лет. Говорят, при смерти выглядел гораздо дряхлее своих лет – из-за вечных загулов и пития. Проживи он еще полтора года, мог бы застать издание великой работы Коперника «De Revolutionibus Orbium Coelestium» («О вращениях небесных сфер»), которую часто считают началом научной революции, а такое развитие дел Парацельс почти наверняка бы одобрил.

* * *

Через полтора века после смерти Парацельса начался период, как мы убедились, в котором первопроходцы Кеплер, Галилей и Ньютон, развивая начатое в трудах постарше, создали новый подход к астрономии и физике. Со временем качественные теории мироздания, управляемого метафизическими принципами, уступили место представлениям об измеримой, подчиняющейся неизменным законам Вселенной, которую можно оценивать количественно. А подход к знанию, основанный на книжном авторитете и метафизических доводах, заменила убежденность, что нам необходимо постигать законы природы путем наблюдения и эксперимента и формулировать эти законы на языке математики.

Как и в физике, интеллектуальная трудность, с которой столкнулось новое поколение химиков, не сводилась к разработке методов строгого рассуждения и экспериментирования – нужно было отринуть философию и представления прошлого. Чтобы набраться зрелости, новой химии требовалось и учесть уроки Парацельса, и низвести с трона тупиковые теории Аристотеля – только не теории движения, которыми занимались Ньютон и другие физики и математики, а теории материи.

Прежде чем сложить головоломку, необходимо разобраться с ее фрагментами, а в головоломке природы фрагменты – это химические элементы. Пока люди верили, что все состоит из земли, воздуха, огня и воды – или в пределах какой-нибудь подобной схемы, – их понимание материальных тел основывалось на выдумках, а способность создавать новые полезные вещества по-прежнему ограничивалась методом проб и ошибок, без возможности какого-либо настоящего понимания. Так сложилось, что в новой интеллектуальной атмосфере XVII века, покуда Галилей и Ньютон окончательно изгоняли Аристотеля из физики и заменяли его представления на теорию, основанную на наблюдении и эксперименте, один из тех, чья работа по оптике помогла вдохновить Ньютона, взялся изгонять Аристотеля из химии. Речь об ирландце Роберте Бойле, сыне первого графа Коркского.

Один путь посвятить себя жизни в науке – добыть университетскую должность. Другой – быть непристойно богатым. В отличие от университетских про-фессоров-первопроходцев физики, многие герои юной химии были людьми со средствами, кои во времена, когда лаборатории оставались редкостью, могли себе позволить создать свою собственную. Роберт Бойль [Бойл] был сыном графа не просто богатого, а, возможно, богатейшего во всей Великобритании.

Про мать Бойля известно немногое – помимо того, что она вышла замуж в семнадцать лет и за последующие двадцать три года выносила пятнадцать детей, после чего упала замертво от чахотки, что к тому времени в ее судьбе, вероятно, было облегчением. Роберт был ее четырнадцатым ребенком и седьмым сыном. Граф, похоже, больше любил делать детей, чем их растить, а потому вскоре после рождения их всех отправляли под опеку нянь, затем – в пансионы и колледжи или же за рубеж, учиться у частных преподавателей.

Самые нежные свои лета Бойль провел в Женеве. В четырнадцать он как-то раз проснулся среди ночи в жуткую грозу и поклялся, что, если выживает, посвятит себя Богу. Если бы люди выполняли или даже просто помнили все клятвы, данные в трудных обстоятельствах, мы бы жили в лучшем мире, но Бойль своей клятве остался верен. Была та гроза подлинной причиной или же нет, но Бойль сделался глубоко религиозен и, невзирая на богатство, жил аскетом.

Через год после той судьбоносной грозы он навещал Флоренцию – как раз когда неподалеку в изгнании умер Галилей. Бойль ухитрился добыть книгу Галилея о системе Коперника – его «Диалог о двух главных системах». То была счастливая случайность, однако случайность, в истории мысли примечательная: по прочтении книги Бойль, в те поры пятнадцатилетний, влюбился в науку.

Ни из каких исторических документов не ясно, почему Бойль выбрал химию, но со дня своего обращения он искал, как бы послужить Богу, и решил, что химия – способ что надо. Подобно Ньютону и Парацельсу, он хранил безбрачие и сделался одержим работой; как и Ньютон, верил, что усилия понять устройство природы ведут к постижению путей Господних. Однако, в отличие от физика Ньютона, химик Бойль считал науку важной еще и потому, что она может облегчать страдания людей и улучшать их жизнь.

Бойль в некотором смысле был ученым из-за своей филантропии. В 1656 году в двадцать девять лет он переехал в Оксфорд, и, хотя в университете официально химию пока не преподавали, Бойль на свои деньги обустроил лабораторию и отдался исследованиям – преимущественно, пусть и не исключительно, в химии.

Оксфорд во времена Английской гражданской войны был оплотом короны и укрытием многим сбежавшим из парламентского Лондона. Бойль, похоже, не склонялся ни к той, ни к другой позиции, но примкнул к еженедельному собранию беженцев, на котором обсуждались общие интересы в экспериментальной науке. В 1662 году, незадолго до восстановления монархии, Карл II пожаловал этой группе особый статус, и она стала Королевским обществом (или, точнее, Лондонским Королевским обществом по развитию знаний о природе), сыгравшим столь важную роль в карьере Ньютона.

Королевское общество вскоре стало местом, где многие величайшие умы того времени, включая Ньютона, Гука и Галлея, собирались для обсуждений, дебатов и взаимной критики, а также чтобы поддерживать друг друга и добиваться, чтобы идеи проникали во внешний мир. Девиз Общества Nullus in verba приблизительно означает «Не верь на слово», но в частности это означало «Не верь на слово Аристотелю», поскольку члены Общества понимали, что движение вперед требует превзойти мировоззрение Аристотеля.

Бойль принял скептицизм как личную мантру, что нашло отражение в названии его книги 1661 года, «Химик-скептик» – по большей части сплошь разоблачение Аристотеля. Бойль, как и его коллеги, осознал, что научная строгость в понимании влекшего его к себе предмета требовала отказа от значительной части наследия прошлого. Химия, может, и уходила корнями в мастерские бальзамировщиков, стеклодувов, красильщиков, металлургов, алхимиков, а также, со времен Парацельса, аптекарей, однако Бойль воспринимал ее как единое поле знание, достойное изучения ради него самого как необходимого для фундаментального понимания естественного мира, подобно изучению астрономии и физики, и дисциплина эта имеет право на такой же интеллектуально строгий подход.

В своей книге Бойль предложил множество примеров химических процессов, противоречивших Аристотелевым представлениям об элементах. Он в подробностях рассмотрел, например, горение дерева до золы. Если жечь бревно, сообщал Бойль, вода, выкипающая с концов, «совсем не элементарная вода», а дым – «совсем не воздух»: если его перегнать, останутся масло и соли. Утверждение, будто огонь преобразует бревно в вещества-«элементы» – землю, воздух и воду, – не выдерживает проверки практикой. При этом другие вещества, например, золото и серебро, разложить на составляющие, похоже, не удается, а значит их, вероятно, следует считать «элементами».

Величайший вклад Бойля – развенчание представления о воздухе как об «элементе». Он подкрепил свои выводы экспериментами, в которых ему помогал ворчливый юный ассистент, оксфордский выпускник и пылкий роялист Роберт Гук. Бедняга Гук: позднее им пренебрег Ньютон, за эксперименты с Бойлем он тоже не слишком восхвален в веках, хотя, вероятно, собрал все оборудование и произвел почти всю работу сам.

В одной серии экспериментов они исследовали дыхание – пытались разобраться, как наши легкие взаимодействуют с поступающим в них воздухом. Они поняли, что происходит нечто очень важное. В конце концов, если там не протекает некое взаимодействие, тогда мы тратим на дыхание уйму времени впустую, просто чтоб легкие занять в паузах между сигарами. Разбираясь в этом, они ставили опыты на мышах и птицах. Увидели, что у животных, помещенных в закупоренный сосуд, дыхание постепенно затрудняется, а потом и вовсе прекращается.

Что показали эксперименты Бойля? Очевиднейший вывод: Роберту Бойлю не годится поручать приглядывать за вашим питомцем. Но помимо этого стало ясно, что, когда животные дышат, они либо поглощают некий компонент воздуха, который, если заканчивается, приводит к смерти, либо выделяют какой-то газ, который в достаточных концентрациях оказывается смертелен. Либо и то, и другое. Бойль считал, что верно первое, но, как бы то ни было, эти эксперименты показывали, что воздух – не «элемент», а состоит из разных компонентов.

Бойль разобрался и с ролью воздуха в горении, применив сильно усовершенствованную версию вакуумного насоса, изобретенного Гуком незадолго до этого. Бойль увидел, что, стоит откачать весь воздух из закупоренного сосуда с горящим предметом, огонь гаснет. Вывод: в горении, как и в дыхании, участвует некое неведомое вещество воздуха, необходимое для протекания этих процессов.

Попытка определить «элементы» – суть работы Бойля. Он знал, что Аристотель и его последователи заблуждаются, однако, с поправкой на ограничения доступных ресурсов, в замещении их представлений более точными он смог добиться лишь частичного успеха. И все же просто показать, что воздух состоит из разных газов, – столь же действенный удар по теориям Аристотеля, как и наблюдения холмов и кратеров на поверхности Луны, а также лун Юпитера Галилеем. Бойль своими трудами помог освободить нарождающуюся науку от опоры на привычную мудрость прошлого, заменив ее тщательным экспериментированием и наблюдением.

* * *

В химическом исследовании воздуха есть нечто глубоко значительное. Знания о селитре или же оксидах ртути про нас самих ничего нам не сообщает, а вот воздух дарует нам жизнь. И все же до Бойля воздух никто изучать не рвался. Исследование газов было задачей трудной и крайне ограниченной тогдашним состоянием техники. И ситуация не менялась вплоть до конца XVIII века, когда разработка нового лабораторного оборудования – например, пневматической ванны – позволила собирать образующиеся в химических реакциях газы.

К сожалению, поскольку незримые газы часто поглощаются или выделяются в химических реакциях, без понимания газообразного состояния веществ химики вынуждены были проводить неполный и зачастую ошибочный анализ многих химических процессов – в особенности горения. Химии, чтобы окончательно превзойти себя средневековую, требовалось изменить это – и понять природу огня.

Через сто лет после Бойля кислород, газ, необходимый для горения, был наконец открыт. Ирония истории: в 1791 году у человека, открывшего кислород, разъяренная толпа сожгла дом. Гнев толпы навлекла поддержка этим человеком Американской и Французской революций. Из-за этих противоречий Джозеф Пристли (1733–1804) покинул родную Англию и перебрался в 1794 году в Америку.

Пристли был унитарианцем, знаменитым – и пылким – сторонником религиозной свободы. Он начал свою карьеру священником, но в 1761 году сделался учителем современного языка в одной из нонконформистских академий, игравших роль университетов для тех, кто отпал от Церкви Англии. Тамошние лекции коллеги-преподавателя вдохновили его написать историю новой науки об электричестве. Его исследования в этой теме подтолкнули его к оригинальным экспериментам.

Яркий контраст между жизнями и происхождениями Пристли и Бойля отражают контраст их времен. Бойль умер в начале Эпохи Просвещения – периода в истории западной мысли и культуры примерно между 1685 и 1815 годами. Пристли же, напротив, трудился на пике той эры.

Эпоха Просвещения – время мощных революций, и в обществе, и в науке. Само понятие, по словам Иммануила Канта, представляет «выход человечества из самонаведенной незрелости». Девиз Канта для просвещения прост: Sapere aude – «Дерзай знать». И, конечно, Просвещение прославилось признанием развития науки, пылом в ниспровержении старых догм и принципом, что разум должен свергнуть слепую веру и может принести практическую пользу обществу.

Не менее важно и то, что во дни Бойля (и Ньютона) наука была вотчиной лишь немногих избранных мыслителей. Однако XVIII век увидел начало промышленной эры, непрерывное расширение среднего класса и закат владычества аристократии. И потому во второй половине века наука стала заботить относительно большой образованный класс, более разнородную группу людей, включавшую и середняков, а многие из них учились ради улучшения экономических условий своей жизни. От такого расширения рядов практикующих химия особенно выиграла: люди вроде Пристли привнесли в нее дух изобретательности и предприимчивости.

Книга Пристли об электричестве увидела свет в 1767 году, но в тот же год он переключился с физики на химию, и в особенности на химию газов. Область интересов он сменил не потому, что его посетило какое-то великое озарение в новой науке, и не потому, что она показалась ему более важной областью исследования. Он просто поселился рядом с пивоварней, где в деревянных бочках, где бродило их содержимое, обильно и яростно бурлил некий газ, и это разожгло в Пристли любопытство. Он постепенно собрал значительный объем этого газа и в экспериментах, подобных Бойлевым, определил, что горящие деревянные щепки, помещенные в закупоренный сосуд с этим газом, гасли, а мыши довольно быстро умирали. Он также заметил, что при растворении этого газа в воде получается беспокойная жидкость с приятным вкусом. Ныне нам известно, что этот газ – диоксид углерода. Пристли нечаянно изобрел способ производства газированных напитков, но, увы, поскольку человек он был со скромными средствами, коммерциализировать свое изобретение не смог. Это сделал через несколько лет Йоханн Якоб Швеппе, чья компания по производству газированных напитков работает и поныне.

Вполне логично, что Пристли оказался в химии благодаря интересу к побочному продукту коммерческой деятельности: с приходом промышленной революции в конце XVIII века наука и производство начали подвигать друг друга ко все более впечатляющим достижениям. В предыдущем веке от науки получилось очень немного непосредственного практического прока, однако ближе к концу XVIII века успехи науки полностью преобразили повседневность. Прямые результаты союза науки и промышленности – паровой двигатель, использование энергии воды на фабриках, развитие механизированных инструментов, а позднее и появление железных дорог, телеграфа и телефона, электричества и электрических лампочек.

Пусть на ранних этапах, около 1760-х годов, промышленная революция и опиралась на замыслы изобретателей-кустарей, а не на открытие новых научных принципов, она тем не менее подпитала склонность богатых людей поддерживать науку как способ развивать производство. Один такой увлеченный наукой состоятельный покровитель – Уильям Петти, граф Шелбёрнский. В 1773 году он устроил Пристли библиотекарем и учителем своим детям, а еще оплатил организацию лаборатории и выделил ученому много свободного времени для исследований.

Пристли был изобретательным и дотошным экспериментатором. У себя в новой лаборатории он взялся ставить опыты над ртутной окалиной, то есть «ржавчиной» ртути. Химики того времени знали, что при нагревании до получения окалины ртуть что-то забирает из воздуха, но не знали, что. Любопытно, что при дальнейшем нагревании окалина опять превращалась в ртуть, по-видимому, выбрасывая в воздух то, что поглотила из него вначале.

Пристли обнаружил, что газ, выделяемый из ртутной окалины, имеет удивительные качества. «Это воздух превосходного свойства, – писал он. – Свеча горит в нем с поразительной силой пламени… Но, чтобы полностью доказать высокое качество этого воздуха, я поместил в него мышь; в количестве его таком, что, будь это обыкновенный воздух, мышь умерла бы примерно через четверть часа... она провела целый час, и изъята была вполне бодрой». Пристли и сам попробовал «превосходный» воздух – то был, разумеется, кислород: «В легких у меня я не ощутил разницы между ним и обычным воздухом; но мне почудилось, что в груди у меня ненадолго стало примечательно легко и свободно». Быть может, рассуждал он, таинственный газ станет популярным новым баловством среди богатых бездельников.

Пристли не заделался поставщиком кислорода богатеям. Он продолжил изучать этот газ. Поместил в сосуд с ним темную свернувшуюся кровь и обнаружил, что та сделалась ярко-красной. Еще он заметил, что, если оставить темную кровь в маленьком закупоренном пространстве, она впитывала этот газ и краснела, а животные, помещенные в этот же сосуд после покраснения крови, задыхались насмерть.

Пристли сделал из этих наблюдений вывод: наши легкие взаимодействуют с воздухом, чтобы оживить в нас кровь. Он поставил опыты над мятой и шпинатом и обнаружил, что растения могут восстанавливать способность воздуха поддерживать и дыхание, и горение – иными словами, он первым заметил результаты процесса, который мы ныне зовем фотосинтезом.

Хотя Пристли многое узнал о свойствах кислорода, и часто говорят, что именно он открыл этот газ, его значения в процессах горения Пристли не понял. Напротив, он присоединился к расхожей, но затейливой теории того времени, что предметы горят не потому, что соединяются с чем-то в воздухе, а потому что выделяют нечто под названием «флогистон».

Пристли провел знаменательные эксперименты, но не смог понять, что же они знаменуют. Объяснить подлинное значение экспериментов Пристли выпало на долю француза по имени Антуан Лавуазье (1743–1794) – это он понял, что дыхание и горение суть процессы, при которых из воздуха поглощается нечто (кислород), а не высвобождается флогистон.

* * *

Что область знания, начавшаяся алхимией, дорастет до математической строгости Ньютоновой физики, казалось зряшной мечтой, однако многие химики XVIII века в нее верили. Бытовало даже суждение, что силы притяжения между атомами, составляющими вещества, в сути своей гравитационные по природе, и ими можно объяснять химические свойства. (Ныне мы знаем, что они были правы, вот только силы эти – электромагнитные.) Подобные соображения выдвинул Ньютон, утверждавший, что «действующие силы природы способны заставлять частицы тел [то есть атомы] объединяться очень сильным притяжением. Дело экспериментальной философии выяснить их». Такова была одна из забот химии – вопрос о том, насколько буквально взгляды Ньютона в физике можно распространять на другие науки.

Лавуазье был одним из тех химиков, на кого Ньютонова революция повлияла очень сильно. Он воспринимал химию в ее тогдашнем виде как «основанную на самой малости фактов… состоящую из совершенно бессвязных мыслей и неподтвержденных предположений... не тронутую логикой науки». И все же он пытался подтолкнуть химию к строгой количественной методологии экспериментальной физики, а не к чистым математическим системам физики теоретической. То был мудрый выбор, если учесть знания и технические возможности того времени. Позднее теоретическая физика смогла объяснить химию своими уравнениями, однако этого не случилось вплоть до возникновения квантовой теории или, что еще полезнее, высокоскоростных компьютеров.

Подход Лавуазье к химии отражал его любовь и к химии, и к физике. Он мог бы, в принципе, предпочесть вторую первой, однако вырос в семье состоятельного парижского поверенного, где тщательно оберегали общественное положение и привилегии, и потому счел физику слишком язвительной и противоречивой. Хотя родственники Лавуазье поддерживали его устремления, они хотели видеть его и общественно преуспевающим, и прилежным, а также предпочитали осторожность и сдержанность – качества, ему не очень-то свойственные.

Истинность любви Лавуазье к науке была, похоже, очевидна для всех, кто его знал. У него были сумасшедшие замыслы и великие планы. Еще подростком он пытался разобраться в воздействии диеты на здоровье, подолгу потребляя исключительно молоко, и предложил запереть его в темной комнате на полтора месяца – чтобы усилить свою способность распознавать небольшие различия в яркости света. (Его, похоже, отговорил кто-то из друзей.) Та же страсть к научному исследованию осталась с ним на всю жизнь и проявлялась в невероятной способности, присущей многим пионерам науки, во имя понимания по многу часов заниматься однообразной работой.

Лавуазье повезло: деньги для него никогда не были преградой – ему еще не исполнилось тридцати, а он уже получил авансом часть своего наследства, эквивалентного десяти с лишним миллионам долларов в современных деньгах. Он вложил их с прибылью, приобретя долю в учреждении под названием Генеральный откуп. Дольщики этой компании собирали кое-какие налоги, которые монархия решила отдать на откуп частным лицам.

Вложение Лавуазье требовало от него участия – и налагало ответственность следить за внедрением табачных акцизов. В обмен на старания откупщик получал, в современных деньгах, примерно два с половиной миллиона долларов ежегодно в виде своей доли дохода. Лавуазье применил заработанное на постройку лучшей частной лаборатории в мире, по слухам, набитой таким количество стекла, что, по-видимому, Лавуазье нравилось любоваться своей коллекцией мензурок в той же мере, в какой применять их. На гуманитарные цели деньги он тоже пускал.

Лавуазье прослышал про эксперименты Пристли осенью 1774 года от самого Пристли, который оказался в Париже, путешествуя с лордом Шелбёрном в качестве научного гида. Эти трое вместе с другими знаменитостями парижской науки вместе поужинали, а затем потолковали о цеховых делах.

Когда Пристли рассказал Лавуазье о своей работе, тот мгновенно понял, что эксперименты Пристли с горением имеют нечто общее с опытами, которые сам он ставил, изучая ржавление, и его это удивило и обрадовало. Но еще ему показалось, что Пристли не очень понимает теоретические принципы химии или даже следствия своих собственных экспериментов. Работа Пристли, писал Лавуазье, есть «ткань, сотканная из экспериментов, едва ли проникнутых каким-либо пониманием».

Преуспеть и в теоретической, и в экспериментальной науке – дело, разумеется, нешуточное, и я знаю лишь нескольких больших ученых, кто мог бы на такое претендовать. Во мне самом довольно рано опознали начинающего теоретика, и потому в колледже от меня требовалось пройти всего один лабораторный курс по физике. В рамках этого курса мне полагалось спроектировать и собрать радиоприемник с нуля, и этот проект занял целый семестр. Получившийся у меня приемник работал только в условиях «вверх тормашками и потрясти», но и в этом положении он ловил всего одну станцию – какую-то бостонскую, игравшую какофонию авангардной музыки. И потому я, как и большинство моих друзей, и теоретиков, и экспериментаторов, благодарен за разделение труда в физике.

Лавуазье был мастером и теоретической, и практической сторон своей науки. Отмахнувшись от Пристли как от интеллекта слабее своего, воодушевившись возможностями исследовать параллели между процессами ржавления и горения, он повторил работу Пристли с ртутью и ее оксидом, начав на следующий же день поутру. Лавуазье усовершенствовал эксперименты Пристли, все тщательно измерил и взвесил. И дал объяснение открытиям Пристли, какие сам Пристли и представить себе не мог: когда ртуть горит и образует окалину, она соединяется с газом, кой есть фундаментальный элемент природы и, как показали замеры, набирает в массе столько же, сколько впитывает газа.

Точные измерения, произведенные Лавуазье, показали и еще кое-что: когда происходит обратное, то есть когда окалина при нагревании вновь преобразуется в ртуть, она делается легче, судя по всему, отдавая тот же газ, какой поглотила до этого, и теряет массу, в точности равную массе, приросшей в процессе образования окалины из ртути. Хотя Пристли считают первооткрывателем газа, поглощаемого и выделяемого в этих экспериментах, именно Лавуазье объяснил суть этого процесса – и назвал газ «кислородом».

Позднее Лавуазье облек свои наблюдения в форму одного из знаменитейших законов науки – в закон сохранения массы: общая масса продуктов химической реакции всегда равна массе исходных реагентов. То была, вероятно, величайшая веха на пути от алхимии к современной химии: определение химического преобразования как перегруппировки составляющих компонентов веществ.

Участие Лавуазье в Откупе финансировало его важную научную работу. Но оно же, как оказалось, стало причиной его конца: он попался на глаза революционерам, свергнувшим французскую монархию. Во все времена и всюду сборщикам налогов рады примерно так же, как чахоточному больному с тяжким кашлем. Но откупщиков ненавидели особенно люто, поскольку многие налоги, в сборе которых их обвиняли, народ, в особенности – бедняки, считал неразумными и несправедливыми.

Сам Лавуазье, согласно любым источникам, выполнял свои обязанности честно и справедливо, однако Французская революция не славилась разборчивостью. А Лавуазье дал им массу поводов для нелюбви.

Наибольшая его провинность – мощная каменная стена, строительство которой он предложил, и она обошлась в несколько сот миллионов долларов в нынешних деньгах. Войти в город и покинуть его можно было лишь через ворота в этой стене, а их стерегли вооруженные стражники, ведшие учет всего товара, проходившего через ворота, и записи, по которым потом пересчитывались налоги. Таким образом Лавуазье привнес свою склонность к дотошным замерам из лаборатории в налоговое дело – к неудовольствию публики.

С началом Революции в 1789 году стена откупщиков первой приняла на себя удар повстанцев. Лавуазье вместе с другими откупщиками арестовали в 1793-м, в Эпоху Террора, и приговорили к смерти. Он попросил отсрочки своей казни – чтобы успеть довести исследования до конца. Судья якобы сказал ему: «Республике не нужны ученые». Может, и не нужны, однако химии – еще как, и, к счастью, за свои пятьдесят лет жизни Лавуазье все же успел преобразить эту дисциплину.

Ко времени казни Лавуазье идентифицировал тридцать пять простых веществ. Ошибся лишь в десяти из них. Он создал стандартную систему именования сложных веществ в соответствии с простыми, входящими в их состав, и так заменил путаный и невнятный язык химии, существовавший до него. Я много говорил о важности математики как языка физики, но дисциплинированный язык столь же важен и в химии. До Лавуазье, к примеру, одно и то же вещество носило два разных имени – окалина гидраргирума и окалина быстрого серебра. В терминологии Лавуазье это вещество стало окисью ртути.

До изобретения современного вида химических уравнений вроде «2Hg + O2 → 2HgO», описывающего образование оксида ртути, Лавуазье не добрался, однако основу такой записи заложил. Его открытия произвели революцию в химии и сильно оживили промышленность, коя в свою очередь начала снабжать будущих химиков новыми веществами – и новыми вопросами.

В 1789 году Лавуазье опубликовал «Начальный курс химии», в котором объединил свои соображения. Ныне его считают первым современным учебником, который прояснил понятие простого вещества как не разлагаемого на составляющие, отверг теорию четырех элементов и существование флогистона, сформулировал закон сохранения массы и представил новую рациональную номенклатуру. В пределах одного поколения книга стала классикой, по ней учились и ею вдохновлялись многочисленные позднейшие ученые. Сам Лавуазье к тому времени уже был казнен, а тело его сброшено в общую могилу.

Всю жизнь Лавуазье прослужил науке, но отчаянно желал и славы – и жалел, что сам так и не выделил ни одного нового химического элемента (хотя пытался приписать и себе заслугу в открытии кислорода). Наконец в 1900 году, век спустя после того как родина Лавуазье объявила о ненужности ученых, она же поставила ему в Париже памятник. Знаменитости, присутствовавшие на открытии, говорили, что Лавуазье «заслужил человеческое уважение» и был «великим благодетелем человечества», потому что «установил фундаментальные законы химических превращений». Один оратор объявил, что монумент запечатлел Лавуазье «в блеске его мощи и ума».

Памятник Лавуазье с головой Кондорсе

Похоже на то, чего Лавуазье алкал при жизни, однако церемония ему бы вряд ли понравилась. Как оказалось, лицо статуи – не великого французского химика, а философа и математика маркиза де Кондорсе, служившего секретарем Академии наук в последние годы Лавуазье. Скульптор Луи-Эрнест Барриас (1841–1905) скопировал голову со скульптуры, выполненной другим художником, и неправильно опознал ее хозяина. Это открытие французов, похоже, не смутило, и бронзовое заблуждение осталось быть – мемориалом гильотинированному человеку с чужой головой. Но статуя простояла примерно столько же, сколько прожил Лавуазье. Как и ее прототип, она пала жертвой политики войны – нацисты пустили металл на пули. Ну хоть взгляды Лавуазье выдержали проверку временем. Они перелицевали химию.

* * *

Часто говорят о «поступи науки», однако наука не своими ногами ходит – вперед ее двигают люди, а прогресс наш – скорее эстафета, нежели марш. Более того, эстафета эта довольно странная, поскольку тот, кто хватает палочку, частенько срывается с места в направлении, какого предыдущий бегун не ожидал – и не одобрил бы. В точности так случилось со следующим великим визионером химии, получившим эстафету после блестящего забега Лавуазье.

Лавуазье прояснил значение простых веществ в химических реакциях и поддерживал количественный подход в описании их. Ныне мы знаем: чтобы по-настоящему разуметь химию и в особенности количественно оценивать химические реакции, необходимо понимать атом. Но Лавуазье презрел понятие атома. Не потому что был зашорен или недальновиден. Скорее, он противился идее мыслить в понятиях атомов исключительно из практических соображений.

Ученые строили догадки об атомах со времен Древней Греции, хотя иногда именовали их иначе – «корпускулами», «частицами материи» и др. И все же, поскольку атомы так малы, за почти двадцать столетий никто не задумывался над тем, как связать их с физически возможными наблюдениями и измерениями.

Чтобы примерно понять, насколько мал атом, вообразите, что мировой океан состоит из шариков размером с марбл. Теперь представьте, что все они уменьшились до размеров атома. Сколько места они теперь будут занимать? Меньше чайной ложки. И как тут надеяться увидеть взаимодействия чего-то настолько маленького?

Оказывается, надеяться можно запросто: это чудесное достижение – наблюдать за такими взаимодействиями – стало первым прорывом школьного учителя-квакера Джона Дальтона [Долтона] (1766–1844). Многие великие ученые в истории науки были людьми яркими, но Дальтон, сын бедного ткача, – не таков. Он был методичен во всем – от своих ученых занятий до ежедневных чаепитий в пять пополудни и последующих ужинов в девять, мясом с картошкой.

Дальтон известен своей книгой «Новая система химической философии» – подробнейшим трехчастным трактатом, который, что еще более ошеломительно, ученый экспериментально наполнил и написал исключительно в свое свободное время. Первая часть, изданная в 1810 году, когда ему было за сорок, – исполинский труд на 916 страниц. Из них лишь одна глава, страниц пять в лучшем случае, представляет эпохальную мысль, благодаря которой Дальтон известен нам и поныне: способ рассчитывать относительные массы атомов на основе измерений, которые можно произвести лабораторно. Такова интрига и сила научных идей – пять страниц могут отменить ошибочные представления двух тысячелетий.

Эта мысль, как часто бывает, пришла к Дальтону кружным путем, и, хотя дело было уже в XIX веке, она была вдохновлена человеком, рожденным в середине века XVII-го, – Ньютон дотянулся и до Дальтона.

Дальтону нравилось гулять, а в младые годы он жил в Камберленде, самой сырой части Англии, и там увлекся метеорологией. А еще он был юным гением и еще подростком изучал «Принципы» Ньютона. Это сочетание интересов оказалось поразительно плодотворным: оно привело Дальтона к изучению физических свойств газов – например, сырого воздуха камберлендской глубинки. Увлекшись Ньютоновой теорией корпускул, повторявшей, по сути, античные представления греков об атомах, но усовершенствованной Ньютоновыми представлениями о силе и движении, Дальтон постепенно заподозрил, что разная растворимость газов связана с различием в размерах их частиц, а это, в свою очередь, привело его к размышлениям о массах атомов.

Подход Дальтона основывался на представлении о том, что, если рассматривать только чистые вещества, они должны состоять из своих компонентов в точных и одинаковых пропорциях. К примеру, существует два разных оксида меди. Если изучить эти оксиды по отдельности, выяснится, что на каждый грамм поглощенного кислорода при получении одного оксида уходит четыре грамма меди, а на получение другого – восемь. Это означает, что во втором виде оксида с каждым атомом кислорода соединяется вдвое больше атомов меди.

Теперь допустим для простоты, что в первом случае каждый атом кислорода соединяется с одним атомом меди, а во втором – с двумя. Раз в первом случае оксид получается из четырех граммов меди на грамм кислорода, можно заключить, что атом меди в четыре раза больше по массе, чем атом кислорода. Это заключение, как выяснилось, верно, и такое рассуждение Дальтон применил для расчета относительных атомных масс всех известных элементов.

Поскольку Дальтон рассчитывал относительные массы, ему нужно было от чего-то отталкиваться, и он принял легчайший известный тогда элемент водород за единицу и массы всех остальных химических элементов рассчитывал в пропорции к нему.

К сожалению, его допущение, что все элементы соединяются друг с другом в простейших возможных пропорциях, оправдывалось не всегда. К примеру, согласно этому допущению формула воды – HO, а не более затейливая известная нам ныне H2O. Следовательно, когда он рассчитывал относительную массу атома кислорода к водороду, результат получился вполовину меньший, чем должен быть. Дальтон вполне понимал эту степень неопределенности и в отношении воды признавал и формулу HO2, и H2O как допустимые возможности. Рассчитать относительные массы было бы гораздо труднее, если б у обычных веществ были формулы вроде H37O22, но так, к счастью, дело не обстоит.

Дальтон знал, что оценки его приблизительны, и им необходима опора на данные о множестве веществ – тогда удастся выявить нестыковки, а они в свою очередь проявят ошибки в найденных формулах. Эта трудность мучила химиков еще лет пятьдесят, но то, что на прояснение деталей ушло время, не уменьшает значимости этой работы для химии, ибо Дальтонова версия атомизма наконец оказалась практически осмысленной: ее можно было увязать с лабораторными показателями. Более того, основываясь на работе Лавуазье, Дальтон применил свои соображения для разработки первого количественного языка химии – нового способа понимать проводимые химиками эксперименты в понятиях обмена атомами между молекулами. В современной версии, к примеру, описывая получение воды из кислорода и водорода, химик (или школьник) напишет: 2H2 + O2 → 2H2O.

Новый язык химии революционизировал способность химиков понимать наблюдаемое и измеряемое в химических реакциях и рассуждать о них, и представления Дальтона сделались с тех пор центральными в химической теории. Работа Дальтона принесла ему мировую славу, и, хотя он скрывался от публичных почестей, все же принимал их, включая и членство в Королевском обществе, коим его наделили невзирая на его яростные возражения. Когда в 1844 году он умер, погребение, которое, он надеялся, будет скромным, происходило в присутствии более сорока тысяч скорбящих.

Усилиями Дальтона человеческое мышление о природе вещества перешло от теорий, восходящих к древнему наследию мистики, к началам понимания материи на уровне далеко за пределами наших чувств. Но если атом каждого элемента имеет определенную массу, как это свойство связано с наблюдаемыми химическими и физическими особенностями веществ? Это следующий этап эстафеты и, разумеется, последний глубинный вопрос о химии, на который можно ответить, не выходя за пределы Ньютоновой науки. Будут и дальнейшие прозрения, но с ними придется подождать до квантовой революции в физике.

* * *

Стивен Хокинг, прожив не один десяток лет парализованным болезнью, которая должна была бы угробить его за считанные годы, однажды сказал мне, что считает упрямство своей величайшей добродетелью, – и, вероятно, он прав. Хоть это качество иногда затрудняет работу с ним, он знает, что именно его упрямство поддерживает в нем жизнь и дает силу продолжать исследования.

Готовые теории науки могут показаться самоочевидными – когда они уже сформулированы, но в борьбе за их создание обычно можно победить лишь потрясающей настойчивостью. Психологи называют это качество «выдержкой», свойством, связанным с упорством и упрямством, но и со страстью тоже, а такие качества мы на страницах этой книги уже встречали. «Склонность стремиться к достижению долгосрочных целей с устойчивым во времени интересом и усилием» – таково определение выдержки, и психологи, что не удивительно, обнаружили: она связана с успехом во всем – от супружеской жизни до службы в армейских подразделениях особого назначения. Быть может, поэтому персонажи, с которыми мы успели познакомиться, – своевольные, даже высокомерные. Таковы многие новаторы. Им приходится.

Наш следующий пионер науки, Дмитрий Иванович Менделеев (1834–1907), русский химик, который, говорят, был склонен к истерикам и припадкам ярости (и стриг волосы и бороду не чаще раза в год), вполне вписывается в пантеон упрямых ослов. Такова была сила его личности, что супруга Менделеева постепенно поняла: стоит жить подальше от него, в их загородном доме, – кроме тех случаев, когда он заявлялся туда, и тогда она брала детей и перебиралась в их городское жилье.

Менделеев, как и Хокинг, – выживший. Ближе к двадцати годам он попал в больницу с туберкулезом, но не просто выжил – он нашел поблизости лабораторию и, пока выздоравливал, проводил там целые дни за экспериментами. Он выучился на преподавателя, но по окончании Главного Педагогического института, по настоянию врача, отправился в Крым. Шел 1855 год, и Менделеев, прибыв в Симферополь и дожидаясь приема у великого Пирогова, устроился в местную гимназию, но та из-за войны почти не работала. Вернувшись с юга, Менделеев стал приват-доцентом Петербургского университета, а потом и профессором.

Дмитрий Иванович Менделеев

То, что Менделеев стал химиком и вообще получил образование, – заслуга его матери. Он родился в небогатой семье в Западной Сибири, младшим из четырнадцати или семнадцати детей – сведения разнятся. В школе учился неважно, но любил самопальные эксперименты. Мать Менделеева верила в силу его ума и, когда ему исполнилось пятнадцать и умер его отец, она отправилась с ним в путь – подобрать сыну университет.

То было странствие в тысячу четыреста миль, на перекладных, но в итоге Менделеев начал учебу в Главном Педагогическом институте в Петербурге, с небольшой стипендией – директор института был старым другом его покойного отца. Мать тоже вскоре скончалась, а Менделеев посвятил ее памяти научный труд, процитировав ее последние слова, которые он назвал «священными»: «избегать […] самообольщения, настаивать в труде, а не в словах, и терпеливо искать божескую или научную правду». Менделеев, как и многие великие ученые до него, прожил по этому завету всю жизнь.

В некотором смысле Менделееву повезло родиться тогда, когда он родился. Практически все великие открытия и изобретения возникли из сочетания интеллектуального прозрения и счастливых обстоятельств. Волею судеб научная работа Эйнштейна началась вскоре после того, как была сформулирована современная теория электромагнетизма, предполагавшая, что скорость света постоянна, а именно эта мысль стала сутью теории относительности. Стиву Джобсу [Джобзу] тоже повезло – его карьера стартовала, когда техническое развитие достигло точки, в которой можно было разработать удобный персональный компьютер. С другой стороны, армяноамериканскому изобретателю и предпринимателю Лютеру Симиджяну принадлежит множество патентов, однако лучшая мысль пришла ему в голову с опережением лет в десять: в 1960 году он придумал автоматическую банковскую машину, которую назвал банкографом. Убедил Банк Нью-Йорка установить несколько штук, но клиенты боялись класть через эти машины деньги, и пользовались ими только проститутки и аферисты, избегавшие личного общения с банковскими служащими. Через десятилетие ситуация изменилась, банкоматы прижились, но в другом техническом воплощении.

В случае Менделеева время оказалось на его стороне. Он достиг зрелости, когда химия была готова к рывку – представление о том, что химические элементы можно организовать в семейства, в 1860-х витало в воздухе по всей Европе. Классификация фтора, хлора и брома как «галогенов» Йенсом Якобом Берцелиусом в 1842 году, к примеру, не прошла незамеченной; эти элементы словно родственники: все три – чрезвычайно едкие газы, усмиряемые соединением с натрием, в результате которого образуются безобидные кристаллы, похожие на поваренную соль. (Поваренная соль – хлорид натрия.) Нетрудно было усмотреть общее и среди щелочных металлов лития, натрия и калия. Все три – блестящие, мягкие и очень активные. Члены семейства щелочных металлов до того похожи друг на друга, что, если заменить в поваренной соли натрий на калий, получится настолько похожее вещество, что его можно применять как заменитель поваренной соли.

Химики, вдохновленные схемой Карла Линнея, предложенной для биологических организмов, пытались разработать понятную систему родства и в своей дисциплине и объяснить с ее помощью взаимоотношения между элементами. Но не все элементы группировались очевидным манером, неизвестно было и то, как они соотносятся друг с другом и какие свойства атомов отвечают за фамильное сходство. Эти вопросы занимали мыслителей по всей Европе. В общее дело включился даже некий сахаровар – ну или, по крайней мере, работавший в сахароварне химик. Но хотя несколько ученых и стучали в дверь ответа, лишь один – Менделеев – в эту дверь вломился.

Вам может показаться, что, раз мысль об упорядочивании элементов «витала в воздухе», значит, человек, которому такая систематизация удается, достоин искреннего признания, однако есть вероятность, что в величайшие гении этого человека вы не запишете; Менделеев меж тем – именно величайший гений. Так что же ставит его в один ряд с исполинами вроде Бойля, Дальтона и Лавуазье?

«Периодическая таблица», составленная Менделеевым, – не химическая версия полевого путеводителя по птицам, а, скорее, ответ химиков законам Ньютона – или, во всяком случае, самое близкое к волшебству достижение, на какое химики могли надеяться. Это не просто список семейств элементов – это настоящая спиритическая доска, позволяющая химикам понимать и предсказывать свойства любого элемента, включая и еще не известные.

Оглядываясь на это открытие, легко приписать прорыв Менделеева его способности задавать правильные вопросы вовремя, или его трудовой этике, страсти, упрямству и крайней самоуверенности. Но, как это часто бывает с открытиями и нововведениями – и зачастую в нашей с вами жизни, – помимо интеллектуальных свойств имеет значение счастливая случайность или, по крайней мере, сторонние обстоятельства, позволившие этим качествам добиться успеха. В случае с Менделеевым эту роль сыграло его решение написать учебник по химии.

В 1866 году, после того, как Менделеева назначили профессором химии в Петербургском университете, в тридцать два года он решил составить учебник. Санкт-Петербург основал за полтора века до этого Петр Великий, и город к середине XIX века сделался одним из интеллектуальных центров Европы. Университет Петербурга был лучшим в России, но Россия отставала от остальной Европы, и Менделеев, изучив российскую химическую литературу, пришел к выводу, что приличного современного учебника, пригодного для преподавания, не имеется. И он взялся писать его. На эту работу ушли годы, но учебник в итоге был переведен на все основные мировые языки и применялся в университетах по всему свету многие десятилетия после его издания. Он был оригинальным, богатым на прибаутки, рассуждения и чудачества. То был труд любви, и стремление Менделеева написать наилучший учебник подтолкнуло его сосредоточиться на вопросах, которые и привели к его великому открытию.

Первая запинка на пути Менделеева к идеальному учебнику – как организовать материал. Менделеев решил поделить элементы и их соединения на группы, или семейства, согласно их свойствам. Выполнив сравнительно простую задачу – описав галогены и щелочные металлы, – он задался вопросом, о какой совокупности элементов писать дальше. В случайном порядке? Или, может, сформулировать принцип, в согласии с которым установить порядок?

Менделеев сражался с этой задачей, вглядываясь в глубины обширного химического знания в поисках подсказок, как могут соотноситься друг с другом различные группы элементов. Однажды в субботу он настолько ушел в работу, что провел без сна всю ночь и утро. Так ничего и не добился, но что-то подтолкнуло его записать названия элементов из групп кислорода, азота и галогенов, итого двенадцать элементов, на обороте конверта – в порядке увеличения их атомных масс.

И тут вдруг он заметил поразительную закономерность: список начинался с азота, кислорода и фтора – легчайших членов своих групп, а затем продолжился вторыми по массе, тоже по порядку, и так далее. Список, иными словами, сложился повторяющимся, или «периодическим», узором. И лишь два элемента этой закономерности не поддерживали.

Менделеев сделал свое открытие еще отчетливее, разместив группы элементов в ряд, а ряды друг над другом, и получилась таблица. (Ныне мы записываем группы колонками.) Правда ли есть в этом что-то? А если эти двенадцать элементов и впрямь образуют осмысленную последовательность, впишутся ли в эту схему остальные известные в то время пятьдесят один?

Менделеев с друзьями любил раскладывать карточные пасьянсы – располагать игральные карты в определенном порядке. Из карт получалась таблица, которая, как он впоследствии вспоминал, выглядит очень похоже на ту, из двенадцати элементов, которую он в тот день изобразил. Решив записать названия и атомные массы всех известных элементов на карты и попытаться составить из них таблицу, он разложил, по его словам, «химический пасьянс». Принялся перекладывать карты так и эдак, пытаясь разместить их в осмысленном порядке.

В подходе Менделеева был серьезный изъян. Во-первых, было неясно, к каким группам некоторые элементы принадлежат. Свойства других к тому времени оставались непонятыми. Были и разногласия в отношении атомных масс одних элементов, а массы, присвоенные другим элементам, – попросту ошибочны. А во-вторых, что важнее, были и элементы, которые еще предстояло открыть, и из-за этого предположенная закономерность давала сбой.

Все эти трудности усложняли Менделееву задачу, но было и еще кое-что – нечто более тонкое: не хватало оснований считать, что схема, основанная на атомных массах, – непременно рабочая, поскольку никто в то время не понимал, какой аспект химических свойств связан с атомной массой. (Теперь-то мы знаем, что это число протонов и нейтронов в атомном ядре, и что масса, приходящаяся на нейтрон, никак на химические свойства вещества, состоящего из тех или иных атомов, не влияет.) И вот тут-то упрямство Менделеева поддержало его страсть достичь цели: он продолжил сражаться, основываясь исключительно на интуиции и вере.

Работа Менделеева куда буквальнее многих других показывает: научный процесс – решение головоломок. Но она еще и иллюстрирует важное отличие: в отличие от головоломки, купленной в магазине, кусочки мозаики, которую складывал Менделеев, не стыковались друг с дружкой. Частично в науке и полностью – в новаторстве временами бывает важно не обращать внимание на особенности дела, вроде бы подсказывающие, что ваш подход никак не может быть состоятельным, и верить, что какой-нибудь обходной путь все же найдется, или что эти особенности не будут иметь значения. Менделеев, благодаря поразительной одаренности и чрезвычайной настойчивости, собрал свою картинку, переделав одни части мозаики и выдумав с нуля другие.

Представлять достижение Менделеева в героическом свете задним-то числом просто – видимо, так оно и выглядит в моем описании. Пусть ваши взгляды отдают безумием, если они действенны – мы сотворим из вас героя. Но тут есть и оборотная сторона: за века накопилось множество безумных схем, оказавшихся в итоге ошибочными. Работающих систем гораздо меньше, чем неработающих. Ошибочные быстро забываются, а часы, дни и годы работы тех, кто в них верил, потрачены, как оказывается, впустую. И часто мы зовем поборников этих систем неудачниками и чокнутыми. Но героизм – это готовность рисковать, и потому героизм исследования, успешного или провального, – в риске, который берем на себя мы, ученые и новаторы, а это долгие часы и дни, месяцы или даже годы яростной интеллектуальной борьбы, коя может привести к плодотворному завершению и результату, а может и нет.

Менделееву уж точно пришлось покорпеть. Элементы не встали на свои места так, как ему хотелось, но он отказался смириться с недееспособностью своей системы. Напротив, он стоял на своем и заключил, что те, кто мерил атомные массы, ошиблись, – и он смело вычеркнул известные величины и вписал то значение, с которым элемент занимал правильное место в его системе.

Самый дерзкий его вывод возник в отношении пустых ячеек в таблице – элементов с отвечающими этому месту в системе свойствами не было известно. Менделеев не только не отказался от своих соображений и не попытался изменить организующий принцип, он упрямо настаивал, что пустые ячейки – это пока не открытые элементы. Он даже предсказал свойства этих новых элементов – атомную массу, физические свойства, с какими другими элементами они могут взаимодействовать и какие сложные вещества образовывать – исключительно на основании того, в какой части таблицы эта пустая ячейка возникла.

К примеру, существовал зазор рядом с алюминием. Менделеев вписал туда неведомый элемент экаалюминий и предсказал, что, когда химики откроют экаалюминий, это будет блестящий металл, хорошо проводящий тепло, с низкой температурой плавления и массой одного кубического сантиметра ровно 5,9 граммов. Через несколько лет французский химик по имени Поль-Эмиль Лекок де Буабодран открыл в образце руды элемент, в точности совпадавший с описанием, за исключением массы кубического сантиметра – 4,7 граммов. Менделеев тут же послал Лекоку письмо, в котором сообщил, что образец был явно неочищенный. Лекок повторил анализ с новым образцом и добился тщательной очистки. На сей раз все сошлось с предсказанием Менделеева – 5,9 граммов на кубический сантиметр. Лекок назвал элемент галлием, в честь латинского названия Франции – Галлия.

Менделеев обнародовал свою таблицу в 1869 году, сначала в «Журнале Русского химического общества», а затем – в почтенном немецком издании, под названием «Периодическая закономерность химических элементов». Помимо галлия, таблица включала в себя еще несколько на ту пору неизвестных элементов – ныне это скандий, германий и технеций. Технеций радиоактивен и до того редок, что его открыли лишь в 1937 году, синтезировав в циклотроне, разновидности ускорителя элементарных частиц, через тридцать лет после смерти Менделеева.

Оригинальная периодическая таблица Менделеева, опубликованная в 1869 году, и ее современный вид

Нобелевскую премию по химии впервые дали в 1901 году, за шесть лет до кончины Менделеева. Он не получил Нобелевскую премию, и это величайший промах Нобелевского комитета, поскольку Периодическая система – главный организующий принцип современной химии, открытие, сделавшее возможным наше освоение науки о веществе, это венец двухтысячелетней работы, начатой в лабораториях бальзамировщиков и алхимиков.

Но все же Менделеев стал членом еще более элитарного клуба. В 1955 году ученые в Беркли выделили всего десяток с чем-то атомов нового элемента, тоже в циклотроне, и в 1963 году назвали его менделевием, в честь автора великого открытия. Нобелевскую премию вручили более чем восьми сотням людей, но лишь шестнадцать ученых увековечены в Периодической таблице. И Менделеев – один из них, со своим личным местом в своей же таблице, под номером 101, совсем рядом с эйнштейнием и коперницием.

 

Глава 9

Одушевленный мир

Хотя ученые еще с античных времен считали, что материальные предметы собраны из базовых составляющих, никто не подозревал, что это верно и для живых существ. И потому все, должно быть, страшно удивились, когда в 1664 году наш старый приятель Роберт Гук заточил перочинный ножик до состояния «острый как бритва», срезал тоненький кусочек с пробки, всмотрелся в него посредством самодельного микроскопа и стал первым человеком, увидевшим нечто, названное им «клетками». Это название он выбрал, потому что они ему напомнили кельи, в которых жили монахи в монастырях.

Можно считать клетки атомами жизни, но они сложнее атомов и – что, вероятно, еще сильнее потрясло их первооткрывателей – живые сами по себе. Клетка – кипучая живая фабрика, потребляющая энергию и сырье и производящая из них разнообразные продукты, преимущественно белки, решающие практически все важнейшие биологические задачи. Чтобы выполнять функции клетки, необходимы обширные знания, и, хотя у клеток нет мозгов, они «знают» много чего – как создавать белки и другие материалы, необходимые нам для роста и деятельности, а что важнее всего – они знают, как воспроизводить себя самих.

Важнейший и исключительный продукт клетки – копия ее самой. Благодаря этой способности мы, люди, возникаем как единственная клетка и последовательным сорока с лишним кратным удвоением наконец обрастаем тридцатью триллионами клеток, а это в сто раз больше, чем звезд в галактике Млечный Путь. Невероятное чудо: сумма деятельности наших клеток, взаимодействия целой галактики существ, не способных к мышлению, составляет целое, которое есть мы. Не менее поразительно и то, что мы смогли разобраться, как это все работает, – подобно компьютерам, которым это никто не поручал, мы проанализировали собственное устройство. Таково чудо биологии.

Чудо это оказывается еще величественнее, если вспомнить, что мир биологии для нас по большей части незрим. Отчасти из-за миниатюрности клеток, отчасти из-за ошеломительного многообразия жизни. Если исключить бактерии и считать лишь живые организмы с клетками, у которых есть ядра, выйдет, по оценкам ученых, что на нашей планете – примерно десять миллионов биологических видов, из которых мы открыли и классифицировали около 1 %. Одних только муравьев 22 000 видов, а на каждого человека на Земле приходится от одного до десяти миллионов штук этих насекомых.

Всем нам знакома мешанина дворовых насекомых, но в одной лишь горсти плодородной почвы содержится больше видов существ, чем мы могли бы счесть, – сотни или даже тысячи беспозвоночных видов, несколько тысяч микроскопических круглых червей и десятки тысяч видов бактерий. Присутствие жизни на Земле столь вездесуще, что мы постоянно поглощаем организмы, которые, вероятно, предпочли бы не есть. Попробуйте приобрести арахисовое масло, в котором не содержится фрагментов насекомых, – не выйдет. Правительство понимает, что производство арахисового масла без содержания насекомых непрактично, и потому правилами допускается до десяти фрагментов насекомых на тридцать один грамм продукта. Меж тем порция брокколи может содержать шестьдесят тлей и/или клещей, а в банке молотой корицы – четыре сотни фрагментов насекомых.

Неаппетитно это все, однако полезно помнить: даже наши тела – не без посторонних, поскольку любой из нас есть целая экосистема живых организмов. Ученые определили, к примеру, сорок четыре рода (групп видов) микроскопических организмов, обитающих на вашем предплечье и не менее 160 видов бактерий, населяющих человеческий кишечник. Между пальцами на ногах? Сорок видов грибов. Вообще, если дать себе труд пересчитать их все, выяснится, что в наших телах клеток микробов гораздо больше, чем человеческих.

Каждая часть нашего тела – отдельная среда обитания, а существа, населяющие ваш кишечник или пространство между пальцами на ногах, имеют больше общего с организмами, населяющими симметричные части моего тела, нежели с живностью на вашем предплечье. В Университете Северной Каролины есть даже научный центр под названием «Проект биологического многообразия жизни в пупе», который занимается изучением жизни, существующей в этом темном, заповедном краю. А есть еще проклятые кожные клещи. Родственники лесных клещей, пауков и скорпионов, эти твари менее трети миллиметра размером и живут они у вас на лице – в волосяных луковицах и железах, связанных с ними, в основном, рядом с носом, ресницами и бровями, и сосут ваши сочные клетки. Но не тревожьтесь, от них обыкновенно нет никаких болезнетворных последствий, а если вы оптимист, можете надеяться, что относитесь к той половине взрослого населения, на которой они не живут.

С учетом сложности жизни, многообразия ее размеров, форм и сред обитания, а также нашей естественной склонности не верить, что мы «всего лишь» результат действия физических законов, неудивительно, что биология как наука отстала в развитии от физики и химии. Подобно другим дисциплинам, биологии для движения вперед пришлось преодолеть свойственную человеку привычку считать себя особенным и убежденность, что миром правят боги и/или волшебство. И, как и в других науках, это означало преодоление богоцентрического мировоззрения Католической церкви и человекоцентрического – Аристотеля.

Аристотель сам был увлеченным биологом – почти четверть сохранившихся его рукописей относится к этой дисциплине. Аристотелева физика считает нашу планету физическим центром Вселенной, а его биология имеет более личное свойство и воспевает человека – в особенности мужчину.

Аристотель считал, что божественный разум создал всех живых существ, отличающихся от неодушевленных тем, что у них есть особое качество, или суть, коя покидает организм или же прекращает быть, когда живое умирает. Среди всех образчиков жизни, полагал Аристотель, люди – высшая точка. В этом отношении Аристотель был настолько непримирим, что, описывая особенность того или иного вида, отличающуюся от соответствующей особенности человека, называл ее уродством. Аналогично он рассматривал женщину как изуродованного или же ущербного мужчину.

Распад этой традиционной, но ошибочной системы верований дал рождение современной биологии. Одна из первых давних побед над этими убеждениями – отказ от принципа Аристотелевой биологии под названием «самозарождение», согласно которому живые существа якобы возникают из неживой материи – из пыли, например. Примерно в то же время, доказав, что даже простейшие формы жизни имеют те же органы, что и мы, а растения и животные, как и мы, состоят из клеток, новые методы микроскопического наблюдения поставили под сомнение старый способ мышления. Но биология не могла по-настоящему вызреть как наука, пока не был открыт ее главный организующий принцип.

У физики, изучающей взаимодействие между предметами, есть законы движения; у химии, науки о взаимодействиях между веществами, есть периодический закон. Биология разбирается в том, как функционируют и взаимодействуют друг с другом биологические виды, и для достижения успехов ей нужно было понять, почему у биологических видов именно такие свойства, – требовалось объяснение, отличное от традиционного «потому что Боженька их такими сделал». Это понимание пришло вместе с Дарвиновой теорией эволюции, основанной на естественном отборе.

* * *

Наблюдатели за жизнью существовали задолго до возникновения биологии. В морские и сухопутные организмы вглядывались земледельцы, рыбари, врачи и философы. Но биология – это больше, чем подробности из каталогов растений или справочников по птицам: наука не сидит себе в углу, описывая мир, – она вскакивает с места и выкрикивает объяснения, что именно она видит. Но объяснить – гораздо сложнее, чем описать. И потому, до развития научного метода, биология, как и другие науки, полнилась объяснениями и соображениями с виду разумными, но – ошибочными.

Возьмем, к примеру, лягушек в древнем Египте. Каждую весну после разлития Нила по прилежащим полям оставался плодородный ил, и земли, укрытые им, стараниями земледельцев кормили народ. Илистая почва приносила и еще один урожай, невозможный на землях посуше – лягушек. Шумные создания появлялись столь внезапно, и было их так много, что, казалось, они возникают прямо из ила – и именно в такое их происхождение верили древние египтяне.

Египетская теория – не плод небрежного мышления. Пристальные наблюдатели почти всю историю человечества приходили к точно такому же выводу. Мясники замечали, что черви «возникали» на мясе, землепашцы обнаруживали, что мыши «появлялись» в корзинах, где хранилась пшеница. В XVII веке химик Ян Баптиста ван Гельмонт [Хельмонт] даже предложил рецепт создания мышей из подручных материалов: поместите несколько зерен пшеницы в горшок, добавьте грязное исподнее и подождите три недели. Рецепт, как сообщается, часто оказывался действенным.

Теория в основании предложенного ван Гельмонтом метода – самозарождение, то есть убежденность, что простые живые организмы могут самопроизвольно возникать из определенных неодушевленных субстратов. Со времен древнего Египта, а, возможно, и прежде, люди считали, что во всех живых существах есть некая жизненная сила или энергия. Постепенно побочным продуктом подобных взглядов стала уверенность, что жизненной энергией можно как-то пропитать неодушевленную материю и так сотворить новую жизнь, а когда это мировоззрение Аристотель преобразовал в складную теорию, она приобрела особый вес. Но так же, как некоторые ключевые наблюдения и эксперименты XVII века привели к концу Аристотелеву физику, вышло и с подъемом науки, нанесшим мощный удар по воззрениям Аристотеля на биологию. Один из наиболее памятных ударов – опыт самозарождения, проведенный итальянским врачом Франческо Реди в 1668 году. То был один из первых подлинно научных биологических экспериментов.

Реди избрал простой метод. Он добыл несколько широкогорлых горшков и поместил в них образцы свежего змеиного мяса, рыбы и телятины. Затем оставил некоторые горшки открытыми, а другие затянул чем-то вроде марли или бумаги. Реди предположил, что, если самозарождение действительно произойдет, мухи и личинки должны появиться на мясе во всех трех случаях. Но если личинки возникают, как и предполагал Реди, из крошечных незримых яиц, отложенных мухами, они должны появиться лишь на мясе в незакрытых емкостях, а в тех, что запечатаны, – нет. Он также предсказал, что личинки появятся на марле, которой накрыты оставшиеся емкости: голодные мухи постараются подобраться к мясу как можно ближе. В точности так и вышло.

Эксперимент Реди восприняли неоднозначно. Некоторые сочли, что он опровергает самозарождение. Другие решили не обращать внимания на полученные результаты или искать ошибки в эксперименте. Многие, вероятно, попали во вторую категорию просто из предубеждения и приверженности своим взглядам. У всей этой истории к тому же были и теологические последствия: некоторым думалось, что самозарождение оставляет за Богом роль создателя жизни. Но были и научные причины сомневаться в выводах Реди: распространять этот эксперимент за пределы изучаемых им существ, например, быть может, и не следовало бы. Возможно, Реди лишь показал, что самозарождение не применимо к мухам.

Следует отдать должное Реди: сам он не был зашорен и даже выявил примеры, в которых, как он подозревал, все же имело место самозарождение. Так или иначе этот вопрос обсуждали и далее две сотни лет, пока в конце XIX века Луи Пастер окончательно не отправил эту теорию на покой – тщательными экспериментами, показывающими, что даже микроорганизмы не самозарождаются. И все же, хоть и не окончательная, работа Реди – роскошный пример биологического эксперимента. Великолепие его в том, что провести его мог кто угодно, но никто не додумался.

Люди часто считают великих ученых обладателями феноменального ума, а в обществе, особенно в деловой среде, мы стараемся избегать людей, не ладящих с окружающими. Но ведь именно эти иные люди зачастую видят то, что не заметно другим. Реди был человеком сложным – ученым, но и суеверным (он мазался маслом, чтобы оградить себя от болезней): физик и натуралист, но одновременно поэт, сочинивший классические стихи в похвалу тосканским винам. В отношении самозарождения лишь Реди оказался в достаточной мере чудиком, чтобы выйти за пределы привычного, и он еще до эры научного мышления соображал и действовал как ученый. Он не только усомнился в ложной теории, а еще и насмеялся над Аристотелем и недвусмысленно предложил новый подход к ответам на вопросы биологии.

* * *

Эксперимент Реди был в значительной мере ответом на микроскопические исследования, показавшие, что крошечные создания до того сложны, что у них даже есть органы воспроизводства, – убеждение, что «низшие животные» слишком просты и не могут сами размножаться, было главным доводом Аристотеля в пользу самозарождения.

Микроскоп, вообще-то, изобрели за несколько десятилетий до этого – более или менее одновременно с телескопом, хотя никто доподлинно не знает, кто и когда. Но мы точно знаем, что поначалу оба прибора назывались одним и тем же словом perspicillum [279]Слово, судя по всему, придумано самим Галилеем и происходит от лат. perspicio («воспринимаю»). – Примеч. прев.
, и Галилей применял один и тот же инструмент – свой телескоп – для наблюдений и вовне, и внутрь. «В эту трубку, – сказал он гостю в 1609 году, – я видел мух размером с ягнят».

Микроскоп, как и телескоп, позволил выявить в царстве природы новые подробности, какие древние не могли ни представить себе, ни учесть в своих теориях, и в конечном счете помог ученым открыться новому мышлению в изучаемой области науки и подтолкнуть интеллектуальное развитие, приведшее к вершине его – к Дарвину. Но, как и телескоп, микроскоп поначалу восприняли в штыки. Средневековые книжники отмахивались от «оптических иллюзий» и не доверяли никакому прибору, встававшему между ними и воспринимаемым предметом. У телескопа хоть был Галилей, быстро ответивший на критику и принявший инструмент в работу, а микроскопу до появления первых энтузиастов пришлось ждать полвека.

Одним из главных энтузиастов оказался Роберт Гук, производивший исследования с применением микроскопа по приказу Королевского общества и таким образом внесший вклад в зарождение биологии – в точности так же, как он помог химии и физике. В 1663 году Королевское общество поставило Гуку задание предъявлять не менее одного нового наблюдения на каждом заседании. Вопреки слабости глаз, из-за которой затяжная работа с линзой была и трудна, и болезненна, он с задачей справился и, применив усовершенствованные инструменты, которые сам и спроектировал, произвел целую серию выдающихся наблюдений.

В 1665 году тридцатиоднолетний Гук опубликовал книгу под названием «Микрография», то есть «Малые рисунки». Работа получилась некой смесью трудов и соображений Гука в нескольких сферах изучения, однако произвела немалый шум, показав в пятидесяти семи поразительных иллюстрациях, выполненных самим Гуком, странный новый микромир. Эти картинки впервые явили человеческому восприятию анатомию блохи, тело вши, глаз мухи и жало пчелы, увеличенные до размеров целой страницы, а некоторые даже на складных вклейках. То, что даже простые существа имеют части тела и органы, как у нас, было не просто поразительным откровением миру, который никогда прежде не видел насекомых через увеличительное стекло, – это было прямое противоречие Аристотелеву мировоззрению, откровение, подобное Галилееву открытию холмов и долин на Луне – в точности как на Земле.

В год издания «Микрографии» Великая чума, убившая каждого седьмого лондонца, достигла апогея. На следующий год Лондон охватил Великий пожар. Но вопреки всему этому хаосу и страданиям люди читали книгу Гука, и она стала бестселлером. Знаменитый Сэмюэл Пипс, автор дневника о жизни лондонцев, чиновник морского ведомства и позднее – член Парламента, до того увлекся, что сидел до двух часов ночи и не мог оторваться, а затем назвал ее «самой поразительной книгой из всех, какие ему доводилось читать».

«Микрография» Гука

Гук увлек новое поколение ученых, однако вызвал насмешки скептиков, которым оказалось трудно принять гротескные изображения, основанные на наблюдениях посредством прибора, которому они не доверяли. Худшее случилось, когда Гук, посещая сатирическую постановку, написанную английским драматургом Томасом Шедуэллом, пережил унижение, осознав, что на сцене прямо перед ним высмеивают в основном его же эксперименты. Их взяли из его драгоценной книги.

Однако среди не сомневавшихся в выводах Гука был ученый-любитель по имени Антон ван Левенгук (1632–1723). Он родился в голландском Делфте. Его отец плел корзины, в которых по всему свету доставляли знаменитый сине-голубой делфтский фарфор, мать Левенгука происходила из семьи, занятой другим традиционно делфтским делом – пивоварением. В шестнадцать лет юный Антон поступил на работу кассиром и бухгалтером к торговцу тканями, а в 1654 году открыл собственное предприятие – торговлю тканями, лентами и пуговицами. Вскоре он добавит к этим занятиям еще одно, никак с исходными не связанное: станет хранителем городской ратуши Делфта.

Левенгук в колледже не учился и латыни, языка науки того времени, не знал. И хотя дожил до девяноста с лишним лет, из Нидерландов выезжал лишь дважды – один раз навещал Антверпен в Бельгии, и один раз – Англию. Но книги Левенгук читал, и бестселлер Гука вдохновил его не на шутку. Эта книга изменила его жизнь.

Введение к «Микрографии» объясняет, как соорудить простейший микроскоп, и торговец тканями Левенгук, вероятно, имел какой-то опыт в вытачивании линз, поскольку они требовались для оценки образцов льна. Но по прочтении «Микрографии» он сделался фанатичным изготовителем этих волшебных стекол и посвящал многие часы созданию микроскопов и наблюдениям с их помощью.

В первых работах Левенгук попросту повторил эксперименты Гука, но вскоре превзошел его. Микроскопы Гука были для своего времени технически совершенными, и он поразил Королевское общество двадцати-пятидесятикратной увеличительной силой своих инструментов. Можно лишь вообразить всеобщее изумление, когда секретарь Общества Генри Ольденбург получил в 1673 году письмо, сообщившее, что необразованный хранитель ратуши и торговец тканями из Нидерландов «разработал микроскопы, намного превосходящие любые виденные доселе». Сорокаоднолетний Левенгук достиг в десять раз большего увеличения, чем удавалось Гуку.

Мощность микроскопам Левенгука придавала его искусность, а не хитроумный дизайн. Устроены они были просто, с одной-единственной линзой, выточенной из избранных кусков стекла или даже песчинок и оправленные в пластины, выполненные из золота или серебра, которые Левенгук в некоторых случаях извлекал из руды собственноручно. Как бы то ни было, голландский умелец ни с кем не делился своими секретами и в целом очень скрывал свои методы, поскольку, подобно Ньютону, желал избегнуть «возражений или осуждения от других». За свою долгую жизнь он произвел более пяти сотен линз, но никто по сей день не знает, как именно он их сделал.

Когда молва о достижениях Левенгука распространилась широко, английский и голландский флоты пуляли друг по другу из пушек – шли англо-голландские войны, но положение войны со страной, откуда происходил Левенгук, не остановило Ольденбурга: он призвал Левенгука сообщать об открытиях – и голландец не отказал. В своем первом письме Левенгук, смущенный вниманием знаменитого Королевского общества, извинился, что не объявил о недостатках своих трудов. Он писал, что его работа – «исключительно плод личного самостоятельного порыва и любопытства; кроме меня в моем городе нет философов, занятых этим искусством; молю вас, не судите меня за бедность языка и вольность, кою позволил я себе, записывая свои случайные соображения».

Левенгуковы «соображения» оказались еще замечательнее, чем у Гука. Гук видел в подробностях части тела крошечных насекомых, а Левенгук рассматривал целиком существ гораздо мельче тех, что можно углядеть невооруженным глазом, целые сообщества организмов, о чьем существовании никто прежде и не подозревал, в тысячу или даже в десять тысяч раз мельче самого маленького животного, доступного наблюдению. Он назвал их «анималкулами». Ныне мы именуем их микроорганизмами.

Галилей восторгался пейзажами на Луне и подсматривал за кольцами Сатурна, а Левенгук в той же мере наслаждался наблюдением в свои линзы новых миров, населенных странными крошечными существами. В одном своем письме он толковал о мире, существовавшем в капле воды: «Я увидел теперь впрямую, что там водятся крошечные угри, или черви, все сгрудились и шевелятся… вода словно кишела этими разнообразными анималкулами. Должен сказать, что, как по мне, не видал я ничего приятнее, чем тысячи этих живых тварей, обитающих в маленькой капле воды».

Впрочем, Левенгук, время от времени докладывая о своих наблюдениях, подобно оку Божию, за целыми мирами, в некоторых письмах рассказывал об отдельных существах так, что можно было подробно описать многие новые виды. К примеру, он сообщил, что у одного существа «торчат два маленьких рожка, они постоянно движутся, подобно ушам лошади. [тело округлое], если не считать того, что в задней части оно сходится в точку; на этой задней оконечности имеется хвост». За пятьдесят лет Левенгук ни разу не посетил заседания Королевского общества, но написал ему сотни писем, и большая их часть сохранилась. Ольденбург велел их редактировать и переводить на английский или латынь, и Королевское общество их издавало.

Работа Левенгука стала сенсацией. Мир поразился, узнав, что каждая капля прудовой воды – вселенная, и целые классы жизни совершенно скрыты от наших чувств. Более того, когда Левенгук обратил свои микроскопы на ткани человеческого тела – клетки спермы или же кровеносные капилляры, – он помог обнаружить, как устроены мы сами и до чего это похоже на остальную жизнь, и сколько у нас общего с другими ее формами.

Как и Гуку, Левенгуку досталась своя мера скептиков, считавших, что он это все выдумывает. Он отбивался от них подписанными подтверждениями от почтенных свидетелей, публичных нотариусов и даже пастора прихода Делфта. Большинство ученых ему верили, и Гук даже смог повторить некоторые изыскания Левенгука. Слухи продолжали распространяться, и в лавку Левенгука начали наведываться посетители – с просьбой дать поглядеть на крошечное зверье. Карл II, основатель и покровитель Королевского общества, попросил Гука показать ему Левенгуковы эксперименты, которые Гуку удалось воспроизвести, а Петр Великий навещал делфтца лично. Для хозяина лавки тканей – грех жаловаться.

В 1680 году Левенгука заочно избрали членом Королевского общества, и он продолжал трудиться вплоть до самой смерти – до девяносто одного года, то есть еще почти сорок лет. Ни одного охотника за микробами, сравнимого с ним по масштабу вклада в науку, не появилось еще полтора века.

Левенгук, умирая, попросил одного своего друга перевести два последних письма на латынь и переслать в Общество. Приготовил он и подарок: черный с золотом ящик со своими лучшими микроскопами – некоторые из них прежде никто не видел. Доныне уцелела лишь малая часть его микроскопов; в 2009 году один продали с аукциона за 312 000 фунтов стерлингов.

За свою долгую жизнь Левенгук помог определить многие грани науки, которая впоследствии станет биологией, – микробиологию, эмбриологию, энтомологию, гистологию, а один биолог XX века назвал послания Левенгука «важнейшей перепиской в истории научного сообщества». Не менее важно и другое: Левенгук – подобно Галилею в физике и Лавуазье в химии – участвовал в обустройстве научной традиции в своей дисциплине. Пастор Новой церкви в Делфте писал Королевскому обществу после смерти Левенгука, в 1723 году: «Антон ван Левенгук считал, что истину естественной философии можно плодотворнейше исследовать экспериментальным методом, укрепленным свидетельством чувств; по этой причине, прилежанием и неустанным трудом он произвел своими руками великолепнейшие линзы, с помощью коих открыл многие секреты Природы, ныне знаменитые во всем философском Мире».

* * *

Гук и Левенгук – своего рода Галилеи биологии, а ее Ньютон – Чарлз Дарвин (1809–1882). Он и похоронен всего в нескольких футах от Ньютона, в Вестминстерском аббатстве, а в погребальной процессии шли два герцога и граф, а также бывший, тогдашний и будущий президенты Королевского общества. Хотя похороны Дарвина в аббатстве могут показаться кому-то неуместностью, «было бы неуместно, – сказал епископ Карлайла на церемонии прощания, – если бы возникло что-либо, придающее вес или ценность глупому убеждению… что между знанием Природы и верой в Бога непременно есть противоречие». Это погребение стало достославным концом человеку, чье главное достижение поначалу встретило лишь зевки, а затем обильный яд и скептицизм.

Одним из не впечатленных оказался издатель самого Дарвина Джон Мюррей [Мёрри] – он согласился опубликовать книгу, в которой Дарвин развивает свою теорию, но начальный тираж определил всего в 1250 экземпляров. Мюррею хватало оснований для беспокойства: те, кто читал текст книги Дарвина до издания, восторга не выказывали. Один из первых обозревателей даже порекомендовал Мюррею не издавать ее совсем: книга, дескать, «несовершенное и посредственное изложение теории», – писал он. Тот обозреватель предложил, что пусть бы Дарвин написал книгу о голубях и включил в нее свою теорию, вкратце. «Голуби всем интересны, – рассуждал обозреватель. – Книга вскоре будет на каждом столе». Совет передали Дарвину, но тот его отклонил. Сам он, правда, тоже не был уверен в написанном. «Одному Богу известно, что подумает публика», – отмечал он.

Дарвину не следовало волноваться. «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» станет для биологии «Принципами» Ньютона. Опубликованные 24 ноября 1859 года, все 1250 экземпляров тут же расхватали прыткие книготорговцы, и с тех пор книга непрерывно переиздается. (Впрочем, вопреки легендам, тираж в день выхода из печати распродан не был.) Утешительный прием для человека, наделенного пылом и терпением достаточными, чтобы двадцать лет собирать подтверждения своим мыслям, приложившего усилия столь монументальные, что всего один из многих побочных продуктов их – 684-страничная монография по морским желудям.

Предшественники Дарвина узнали множество наглядных особенностей форм жизни, от бактерий до млекопитающих, но не имели представления о более фундаментальной стороне дела: что именно привело биологические виды к этим особенностям? Подобно физикам до Ньютона или химикам до Периодической системы, до-дарвиновские биологи собирали данные, но не понимали, как они сочетаются друг с другом. Они и не могли: до Дарвина юную биологию сковывало убеждение, что происхождение и взаимосвязи между различными разновидностями живого не подлежат научному познанию – убеждение, происходившее из буквального восприятия библейской истории творения, согласно которой Земля и вся жизнь на ней были созданы за шесть дней и с тех пор биологические виды никак не менялись.

Нельзя сказать, что мыслителей, раздумывавших над представлением об эволюции видов, не было – они существовали еще со времен древних греков, и в их же число входил дедушка самого Дарвина, Эразм Дарвин. Но до-дарвиновские эволюционные теории были смутны и ненамного более научны, нежели религиозное учение, которое они стремились заменить. В результате, хоть до Дарвина и ходили разговоры об эволюции, большинство людей, в том числе и ученых, считали, что люди венчают пирамиду более примитивных существ, чьи особенности постоянны и созданы творцом, а его замыслов мы никогда не постигнем.

Дарвин изменил положение дел. До него существовала некая поросль рассуждений об эволюции, а его теория вознеслась над нею величественным древом точной науки. На каждый довод и знак, выдвинутый его предшественниками, у него нашлось по сотне встречных. Еще важнее другое: он открыл механизм эволюции – естественный отбор, и этим сделал эволюционную теорию проверяемой и научно состоятельной; он освободил биологию от упования на Бога и позволил ей превратиться в подлинную науку, укорененную, как физика и химия, в физическом законе.

* * *

Чарлз родился в фамильном доме в Шрусбери, Англия, 12 февраля 1809 года, у городского врача Роберта Дарвина и Сюзанны Веджвуд, чей отец основал знаменитое фарфоровое производство. Дарвины были семейством состоятельным и прославленным, но Чарлз учился плохо и школу терпеть не мог. Позднее он писал, что у него негодная для зубрежки память и «никаких особых дарований». Это он себя явно недооценивал: он признавал, что имеет «великое любопытство на факты и их значение» и «энергию ума, явленную в кипучей и продолжительной работе над одним и тем же предметом». Эти две черты для ученого – или любого новатора – конечно же, особые дарования, и послужили они Дарвину отменно.

Любопытство Дарвина и его целеустремленность прекрасно иллюстрирует случай, произошедший с ним в колледже в Кембридже, где он самозабвенно коллекционировал жуков. «Однажды, – писал он, – оторвав кусок старой коры, я увидел двух редких жуков и схватил по одному каждой рукой, потом увидел третьего и нового вида, и упустить его я никак не мог и потому сунул того, что был у меня в правой руке, в рот». Лишь из юноши с таким нравом мог вырасти человек, которому достанет упорства составить 684-страничный труд о морских желудях (хотя незадолго до окончания этой работы он написал: «Ненавижу морских желудей – как никто прежде»).

Чарлз искал свое призвание много лет. Его поиск начался осенью 1825 года, когда отец отправил его, шестнадцатилетнего, не в Кембридж, а в Университет Эдинбурга изучать медицину – как и сам он, и дед Чарлза в свое время. Оказалось, то было скверное решение.

Чарлз, во всяком случае, был брезглив, а в те времена хирургические операции сопровождались обильным кровопролитием и воплями пациентов, которых резали без благодати обезболивания. При этом брезгливость не помешала Чарлзу годы спустя в поисках подтверждения его теории эволюции резать собак и уток. Вероятно, его медицинская учеба была обречена просто из-за недостатка и интереса, и мотивации. Как Дарвин писал позднее, он уверился, что отец оставит ему достаточно собственности, «чтобы существовать с некоторым удобством», и это ожидание оказалось «достаточным, чтобы бросить любые настойчивые попытки изучать медицину». Вот так, весной 1827 года, Чарлз бросил Эдинбург, не заработав никакой ученой степени.

Вторая остановка – Кембридж. Отец заслал его туда с мыслью, что сын выучится теологии и двинется по клерикальной стезе. На сей раз Чарлз получил степень и достиг десятого места среди 178 выпускников. Его успехи удивили его самого, но они отражали, вероятно, возникшее в нем подлинное увлечение геологией и естественной историей – это очевидно из его коллекционирования жуков. И все же выходило, что его ждет жизнь, в которой науке будет отведено место хобби, не более, тогда как профессиональные усилия придется посвятить церкви. Однако, окончив учебу и вернувшись с пешей геологической экскурсии в Северном Уэльсе, Дарвин обнаружил письмо, предлагавшее другой вариант развития событий: возможность отправиться вокруг света на судне Его Величества «Бигл» под командованием капитана Роберта Фицроя.

Письмо прислал Джон Хенслоу, кембриджский профессор ботаники. Вопреки приличным оценкам, Дарвин мало кому в Кембридже казался выдающимся студентом, но Хенслоу все же усмотрел в нем потенциал. Он отмечал: «В этом юноше Дарвине главное – умение задавать вопросы», – довольно пресный комплимент вроде бы, однако он означает, что, по мнению Хенслоу, в Дарвине жила душа ученого. Хенслоу подружился с любознательным студентом, и когда его попросили порекомендовать молодого человека натуралистом в путешествие, он вспомнил о Дарвине.

Письмо Хенслоу Дарвину стало кульминацией целой череды маловероятных событий. Все началось с того, что предыдущий капитан «Бигла» Прингл Стоукс застрелился, пуля свое дело не сделала, но капитан помер от гангрены. Фицрой, первый помощник капитана Стоукса, привел корабль домой, но не мог не отметить, что подавленность Стоукса возникла из одиночества многолетнего морского странствия, в котором капитану запрещено было общение с командой. Дядя самого Фицроя вскрыл себе горло бритвой несколько лет спустя, и Фицрой, очевидно, понимал, что ему следует любой ценой избежать судьбы своего капитана. В итоге, когда двадцатишестилетнему Фицрою предложили занять место Стоукса, он решил, что ему нужен компаньон. В те времена задачи натуралиста выполнял судовой врач, но Фицрой решил объявить, что на судно требуется молодой «джентльмен-натуралист» аристократического положения – то есть, по сути, наемный друг капитану.

Дарвин оказался не первым кандидатом на эту роль – до него ее предлагали многим другим. Прими это предложение кто-нибудь до Дарвина, тот, вероятно, продолжил бы жить тихой церковной жизнью и никогда не разработал свою теорию эволюции – так же, как Ньютон никогда не завершил бы и не издал свою величайшую работу, не заскочи Галлей повидаться и спросить про закон обратных квадратов. Однако предложенная Фицроем должность никак не оплачивалась – деньги должны были поступить от последующих продаж собранных по пути образчиков живой природы, и никто из спрошенных не оказался готов провести годы в море на самофинансировании. В результате выбор пал на двадцатидвухлетнего Дарвина – ему предложили приключение и возможность не начинать работу, которая предполагала проповедь о создании Земли в ночь на 23 октября 4004 года до н. э. (как утверждал библейский анализ XVII века). Дарвин ухватился за этот шанс. Изменилась и его жизнь, и история науки.

«Бигл» отплыл в 1831 году и вернулся лишь в 1836-м. Плавание было не из легких. Дарвин жил и работал в крошечной каюте на полуюте, в самой тряской части судна. Его поселили с двумя другими членами экипажа, и все спали в гамаках, подвешенных над прокладочным столиком. «Пространства у меня – только развернуться и не более», – писал он Хенслоу. Неудивительно, что его изнуряла морская болезнь. И хотя Дарвину удалось наладить какую-никакую дружбу с Фицроем – он был единственным членом команды, кому дозволялось общение с капитаном, и они обычно вместе ужинали, – тем не менее, они часто ссорились, особенно на тему рабства, которое Дарвин не выносил, но постоянно наблюдал, когда сходил на берег на стоянках.

И все же неудобства путешествия блекли на фоне потрясающего воодушевления визитов на твердую почву. Дарвин участвовал в бразильском карнавале, наблюдал извержение вулкана близ чилийского Осорно, пережил землетрясение в Консепьсоне и побродил по тамошним развалинам, видел революции в Монтевидео и Лиме. И все это время собирал образцы жизни и окаменелости, упаковывал и отправлял в ящиках Хенслоу, в Англию, на хранение.

Дарвин позднее сочтет эту поездку главным событием, сформировавшим его жизнь, нрав и новое почтение к миру природы. Знаменитые прозрения об эволюции Дарвин, тем не менее, обрел не в поездке – в пути он к принятию самого представления об эволюции даже не приблизился. Более того, вояж он завершил таким же, каким был и до него, – убежденным в авторитете Библии.

И все же планы на будущее у него поменялись. По окончании путешествия он написал двоюродному брату, трудившемуся на ниве церкви: «Твое положение превыше всякой зависти; я не дерзаю даже воображать столь счастливые грезы. Для человека, пригодного к церковной службе, жизнь священника… почтенна и счастлива». Вопреки этим словам поддержки Дарвин решил, что сам он для такой жизни не приспособлен, и избрал мир лондонской науки.

* * *

Вернувшись в Англию, Дарвин обнаружил, что его наблюдения, описанные в письмах профессору Хенслоу, привлекли некоторый научный интерес – в особенности о геологии. Вскоре Дарвин начал читать лекции в престижном Геологическом обществе Лондона по темам вроде «Связь некоторых вулканических явлений с образованием горных цепей и возвышением материков». Он был финансово независим – благодаря назначенной ему отцом стипендии в четыреста фунтов в год. По совпадению, ровно эту же сумму зарабатывал Ньютон, начав трудиться на Монетный двор, однако в 1830-х, согласно Британским национальным архивам, это было «всего лишь» в пять раз больше заработка среднего ремесленника (хотя все еще достаточно для покупки, например, двадцати шести лошадей или семидесяти пяти коров). Эти деньги позволяли Дарвину заниматься превращением дневника странствий на «Бигле» в книгу и упорядочиванием множества собранных растительных и животных образцов. Именно этот опыт и изменил наши представления о природе жизни.

Поскольку Дарвина никакие великие озарения о биологии за время его плавания не посетили, он, вероятно, ожидал, что рассмотрение образцов, отправленных домой, приведет к созданию серьезного, но не революционного корпуса трудов. Однако вскоре начало казаться, что его исследования, возможно, более впечатляющи, нежели изначально думалось: Дарвин передал кое-какие образцы специалистам на анализ, и многие последовавшие результаты ошеломили его.

Одна группа окаменелостей, к примеру, предполагала «закон наследования» – вымерших южноамериканских млекопитающих заменили другие, подобные им. Из другого отчета, по галапагосским воробьинообразным, выходило, что их существует всего три вида, а не четыре, как он думал прежде, и что они характерны только для островов, так же, как и тамошние гигантские черепахи. (История о том, что с Дарвином случилась «эврика!», когда он отыскивал отличия в устройстве клювов воробьинообразных с разных островов Галапагосского архипелага, – апокриф. Он действительно привез несколько экземпляров воробьинообразных, но орнитологии не был обучен и вообще-то неверно определил их как смесь вьюрков, крапивников, «крупноклювов» и дроздов – и не было никакой маркировки, с какого именно острова какая особь.)

Возможно, самым поразительным оказался ответ экспертов относительно образчиков нанду, или южноамериканского страуса, которых Дарвин и прочий экипаж готовили и ели, но молодой ученый успел осознать возможную значимость этой находки и отправил останки домой. Оказалось, что исследуемый образец принадлежит к другому биологическому виду, который, как и обыкновенный нанду, имел свою среду обитания, однако соперничал с обыкновенным нанду на пограничных территориях. Это противоречило расхожему мнению того времени: считалось, что каждый вид устроен оптимально для своей среды обитания и никаких неоднозначных территорий, на которых происходит соперничество с другими, сходными видами, быть не может.

Дарвин, разбираясь с этими противоречивыми результатами, мысленно эволюционировал в отношении роли Бога в сотворении мира. Сильное влияние оказал на Дарвина Чарлз Бэббидж, занимавший, как прежде Ньютон, пост Лукасовского профессора математики в Кембридже, и известный прежде всего изобретением механического компьютера. Бэббидж устраивал вечера, на которых собирались разные вольнодумцы, и сам написал книгу, в которой предположил, что Бог действует посредством физических законов, а не как веление свыше или же чудо. Эта мысль, многообещающая основа для возможности сосуществования религии и науки, юному Дарвину понравилась.

Постепенно Дарвин пришел к убежденности, что биологические виды – не неизменные формы жизни, выдуманные Богом так, чтобы вписывались в некий великий замысел, – они скорее приспосабливались, чтобы вписаться в свою экологическую нишу. К лету 1837-го, через год после возвращения «Бигла» из плавания, Дарвин сделался неофитом эволюционных представлений, хотя все еще был далек от формулирования своей теории.

Вскоре Дарвин отказался и от мысли о превосходстве человека – вернее, от мысли, что какое-либо животное превосходит другое, и пришел к заключению, что всякий биологический вид изумителен и идеально – ну или почти идеально – приспособлен к своей среде обитания и роли в ней. Ничто из этого, по Дарвину, не отнимало у Бога его включенности: Дарвин считал, что Бог измыслил законы, управляющие воспроизведением так, чтобы виды со временем менялись и тем приспосабливались к изменениям среды.

Если Господь установил законы воспроизводства, позволявшие живым существам подходить своим условиям обитания, каковы они, эти законы? Ньютон постиг Божий замысел для физической Вселенной через математические законы движения, Дарвин так же – во всяком случае, поначалу, – искал механизм эволюции, полагая, что он объяснит замысел Бога в отношении живого мира.

Подобно Ньютону, Дарвин принялся исписывать тетрадь за тетрадью своими соображениями и мыслями. Он анализировал взаимоотношения между видами живого и окаменелостями, обнаруженными в поездке; он изучал обезьян – орангутанга и мартышек в Лондонском зоопарке, подмечал их человекоподобные эмоции; пригляделся к работе заводчиков голубей, собак и лошадей и задумался, сколь великое разнообразие особенностей можно получить путем «селекции», или искусственного отбора; масштабно осмыслял влияние эволюции на метафизические вопросы и человеческую психологию. И вот, примерно в сентябре 1838 года, Дарвин прочитал популярный «Очерк о законе народонаселения» Томаса Р. Мальтуса [Малтаса]. Знакомство с этим текстом направило его мысли по пути открытия процесса, коим осуществляется эволюция.

Книгу Мальтус написал неприятную. Страдания, по его мнению, – естественная и неизбежная участь человечества, потому что рост населения неумолимо ведет к жестокому соперничеству за пищу и другие ресурсы. Из-за ограничений земельных угодий и производства, сообщал он, эти ресурсы могут нарастать лишь «арифметически», то есть в соответствии с численным рядом 1, 2, 3, 4, 5 и так далее, тогда как население нарастает с каждым поколением как последовательность 1, 2, 4, 8, 16 и так далее.

Ныне мы знаем, что один-единственный кальмар может за один брачный сезон отложить до трех тысяч яиц. Если бы каждое яйцо превращалось со временем в кальмара, способного к воспроизводству, на седьмом поколении объема кальмаров хватило бы, чтобы набить Землю наполовину, будь она полая, а всего за тринадцать поколений одними яйцами можно было бы заполнить всю видимую Вселенную.

У Дарвина этих сведений не было, и с математикой он был не в ладах, но понимал достаточно, чтобы осознать: сценарий Мальтуса не реализуется. Напротив, рассуждал он, из громадного числа яиц и потомства, производимого природой, в состязании на выживание уцелевают лишь немногие – обычно те, кто лучше приспособлен. Он назвал этот процесс естественным отбором, чтобы подчеркнуть сравнение с искусственным отбором, осуществляемым заводчиками.

Позднее, в автобиографии, Дарвин описал свое озарение: «Меня вдруг поразило, что в заданных обстоятельствах благоприятные вариации сохраняются, а неблагоприятные уничтожаются». Однако свежие идеи редко приходят в голову первооткрывателю ни с того, ни с сего, сразу опрятными и продуманными, и слова Дарвина, похоже, – искажение, привнесенное позднейшим осмыслением. Из записных книжек, которые он вел в то время, ясно иное: поначалу он лишь учуял след мысли, а затем на осознание, достаточно отчетливое, чтобы его записать, потребовалось несколько лет.

Одна из причин, отчего представлению о естественном отборе нужно было для развития несколько лет, – в том, что Дарвин понял: прополка неприспособленных особей в каждом поколении может закрепить определенные особенности, но не создаст нового вида, то есть особей настолько отличных от исходных, что они даже не смогут скрещиваться и производить способное к размножению потомство. Чтобы это случилось, закреплению существующих черт должно сопутствовать появление новых. А такое, пришел к выводу Дарвин, происходит по чистой случайности.

Цвет клюва у зебровых амадин, к примеру, обычно варьирует от бледно– до темно-красного. Тщательным скрещиванием можно развести популяцию с каким угодно в этом диапазоне оттенком клюва, но зебровая амадина с новым цветом клюва – допустим, синим, – может возникнуть лишь в процессе того, что мы ныне зовем мутацией, то есть случайным изменением в структуре гена, приводящим к появлению нового, производного вида организма.

Вот теперь-то теория Дарвина обрела стройность. Случайное варьирование и естественный отбор творят отдельных особей с новыми чертами, и благоприятным чертам дают большие возможности распространиться. В результате, точно так же, как у селекционеров получаются животные и растения с нужными особенностями, природа создает виды живого, хорошо приспособленные к их среде обитания.

Осознание того, что случайность играет в эволюции свою роль, – важная веха в развитии науки: открытый Дарвином механизм затруднил примирение между эволюцией и любой состоятельной идеей о божественном замысле. Разумеется, понятие эволюции само по себе противоречит библейской истории творения, но именно теория Дарвина пошла еще дальше – она затруднила рационализацию Аристотелевых и традиционных христианских взглядов, подразумевающих что события развиваются с некоторой целью, а не по безучастным физическим законам. В этом отношении Дарвин сделал с нашим пониманием живого мира то же, что Галилей и Ньютон – с нашими взглядами на мир неодушевленный: он отсек науку и от религиозного мышления, и от древнегреческой традиции.

* * *

Дарвин, как Галилей и Ньютон, был человеком верующим, и потому его теория ввела его самого в противоречие с собственной системой верований. Он пытался избежать этого столкновения, принимая и теологические, и научные взгляды в соответствующих контекстах, нежели деятельно пытаясь их примирить.

Энни Дарвин (1841–1851)

Но нацело обойти это затруднение он не мог: в январе 1839 года женился на своей двоюродной сестре Эмме Веджвуд, приверженной христианке, и ей его взгляды не понравились. «Когда я умру, – однажды писал он ей, – знай, что я много раз… скорбел об этом». Вопреки различиям связь их была сильна, и они прожили всю жизнь преданной друг другу парой и родили десятерых детей.

Хотя много чего было написано о примирении эволюции с христианством, именно случившаяся через много лет смерть второго ребенка Дарвина, десятилетней Энни, окончательно разрушила веру Дарвина в христианство. Причина смерти Энни до сих пор неясна, однако, умирая, она неделю промучилась жаром и жестоким расстройством пищеварения. Дарвин писал: «Мы утратили радость Дома, утешение наших преклонных лет: она знала наверняка, до чего сильно мы любили ее; о, теперь-то она точно поняла бы, как глубоко, как нежно мы по-прежнему любим ее и будем любить вечно ее милое радостное лицо».

Первый ребенок у Дарвинов родился в 1839 году. К тому времени Дарвину исполнилось всего тридцать, а он уже страдал мучительными припадками неведомой (доныне) загадочной болезни. Остаток его дней радость от семейной жизни и научных трудов перемежалась частыми вспышками болезненной немощи, коя, бывало, месяцами не давала ему работать.

Симптомы Дарвина указывали на все сразу, как библейские напасти: колики, рвота, метеоризм, головные боли, сердцебиение, дрожь, истерические рыдания, звон в ушах, усталость, тревожность, подавленность. Попытки лечиться – некоторые отчаявшийся Дарвин предпринял вопреки здравому смыслу – были столь же разнообразны: энергичное растирание холодными мокрыми полотенцами, ножные ванны, натирания льдом, ледяные души, причудливая электротерапия с применением шока, гомеопатические лекарства и, конечно, викторианское обязательное – висмут. Ничто не помогало. Вот так человек, в двадцать лет бывший лихим путешественником, превратился к тридцати годам в болезненного инвалида-отшельника.

Новорожденный ребенок, работа и болезнь подтолкнули Дарвина к большему затворничеству, он оставил вечеринки и старые дружеские круги. Дни Дарвина сделались тихи и однообразны, похожи друг на друга «как две горошины». В июне 1842 года Дарвин наконец закончил тридцатипятистраничный синопсис эволюционной теории, а в сентябре того же года уговорил отца одолжить ему денег на покупку пятнадцатиакрового участка в Дауне, Кент, в приходе с четырьмястами обитателями, в шестнадцати милях от Лондона. Дарвин именовал это место «предельным краем света». Его жизнь там складывалась как у благополучного приходского священника, каким он когда-то собирался стать, и к февралю 1844 года Дарвин, воспользовавшись тишиной и уединением, расширил свой труд до 231-страничной рукописи.

Дарвинова рукопись – научное завещание, а не работа, коей предполагалось немедленное издание. Он доверил ее Эмме, с письмом, что рукопись следует прочесть в случае его «внезапной смерти», что, ввиду его болезни и по его опасениям, могло случиться очень скоро. В письме сообщалось, что такова его «официальная последняя просьба»: после его кончины предать рукопись обнародованию. «Если будет признана даже одним компетентным судящим, – писал Дарвин, – она станет значительным шагом в науке».

У Дарвина были веские основания не желать прижизненной публикации своих взглядов. Он заработал звездную репутацию в высочайших кругах научного сообщества, но его новые воззрения – однозначный повод для критики. Более того, у него, помимо жены, было немало друзей-священников, поддерживавших креационистские взгляды.

Дарвиновы поводы откладывать издание подкрепились событиями осени того года, когда анонимно вышла книга «Пережитки естественной истории творения». Книга не предъявляла крепкой теории эволюции, однако объединила несколько научных представлений, включая и трансмутацию биологических видов, и стала международным бестселлером. Религиозная верхушка, однако, восстала против неведомого автора. Один обозреватель, к примеру, обвинил его в «отравлении основ науки и подрыве устоев религии».

Кое-кто и из научного сообщества оказался ненамного мягче. Ученые всегда были публикой непростой. Даже сегодня, со всей легкостью общения и путешествия, благодаря которым сотрудничество и взаимное содействие сделалось проще, чем когда-либо, представление новых взглядов может подвести вас под жестокие нападки: помимо страсти к своему предмету и воззрениям, ученые иногда демонстрируют пылкое сопротивление работам, которые считают ошибочными – или же просто неинтересными. Если лекция ученого гостя о его трудах на научном семинаре оказывалась недостойной внимания, один мой знакомый знаменитый ученый доставал газету, распахивал ее и принимался читать, недвусмысленно выказывая скуку. Другой известный ученый, любивший усаживаться в первых рядах, мог встать посреди лекции, объявить о своем несогласии и выйти вон. Но самую интересную выходку я наблюдал от третьего большого ученого, человека, лично знавшего не одно поколение физиков, поскольку он разработал стандартный вузовский экзамен по электромагнетизму.

Этот профессор уселся в первом ряду семинарской комнаты, в которой рядов-то всего десяток, поднял свой пенопластовый стаканчик высоко над головой и слегка поворачивал его влево-вправо, чтобы все, кто сидит за ним, – но не растерянный докладчик – увидели надпись на стаканчике, большими печатными буквами: «ЭТА ЛЕКЦИЯ – Х*РНЯ!» И затем, внеся таким манером свой вклад в дискуссию, встал и вышел вон. Любопытно, что лекция посвящалась теме «Спектроскопия очарованных частиц и античастиц». Хотя слово «очарованный» в этом контексте – понятие техническое и не связано с его повседневным значением, думаю, справедливо будет сказать, что помянутый профессор явно «анти-очаровывал» окружающих. Однако, если вот так принимают спорные соображения в такой мудреной области науки, можно лишь вообразить свирепость, выказываемую «большим идеям», ставящим под сомнение привычные истины.

Дело вот в чем: да, все носятся с противостоянием поборников религии новым веяниям в науке, однако есть сильная традиция противостояния и в среде самих ученых. Обычно это полезно, поскольку если мысль ошибочна, скептицизм ученых помогает уберечь эту область знания от движения в тупик. Более того, если предъявить подходящие доказательства, ученые прежде всех готовы менять свои взгляды и принимать диковинные новые воззрения.

И все же меняться трудно всем, а маститые ученые, посвятившие себя развитию того или иного образа мыслей, иногда откликаются на противоречащие представления вполне отрицательно. И потому предлагать поразительные новые научные теории – риск подставиться нападкам за неосведомленность, заблуждения или прямо-таки глупость. Полностью надежных способов протолкнуть нововведение не очень-то много, а вот угробить его просто – не защитить от противоречия устоявшимся взглядам. Тем не менее, именно в таких условиях приходится осуществлять революционные шаги.

В случае эволюции Дарвину было много чего опасаться, что стало ясно, к примеру, из отклика на «Пережитки» друга Дарвина Адама Седжвика [Эдама Седжуика], почтенного кембриджского профессора, преподававшего у Дарвина геологию. Седжвик назвал «Пережитки» «мерзкой книгой» и написал разгромный восьмидесятипятистраничный отзыв. Прежде чем подставляться под такую критику, Дарвин накопил гору весомых доказательств в поддержку своей теории. Эти старания заняли его на следующие пятнадцать лет, но в итоге именно благодаря им теория обрела успех.

* * *

За 1840-1850-е годы в семье Дарвинов прибыло. Отец Чарлза умер в 1848 году, оставив значительную сумму, на которую полагался Дарвин-младший, еще учась медицине, – вышло около пятидесяти тысяч фунтов, по современным деньгам – миллионы долларов. Дарвин вкладывал деньги с умом и сделался очень богат, так что заботиться о большой семье не составляло труда. Но беды с желудком продолжали донимать его, и он еще более ушел в затворничество, пропустив по болезни даже похороны отца.

Все это время Дарвин продолжал развивать свои представления. Он исследовал животных и ставил на них эксперименты – изучал, например, голубей, о которых ему потом предложит написать коллега, или, опять же, вспомним морских желудей. Ставил он опыты и на растениях. В одной серии исследований он проверял всеобщее убеждение, что жизнеспособные семена не могут долетать до далеких островов в океане. Он взялся проверять это мнение с разных сторон: пробовал проращивать садовые семена, много недель выдержанные в рассоле (имитация морской воды); высматривал, не прилипают ли семена к ногам птиц, искал их в помете; скармливал набитых семенами воробьев сове и орлу в Лондонском зоопарке, а затем изучал их помет. Все его исследования приводили к одному и тому же выводу: семена, оказывается, куда более живучи и подвижны, чем люди привыкли думать.

Немало времени Дарвин посвятил и вопросу многообразия: почему естественный отбор так сильно приумножает число биологических видов? Отвечая на этот вопрос, он вдохновлялся работами экономистов того времени, толковавших о разделении труда. Адам Смит показал, что люди гораздо продуктивнее, если занимаются неким одним видом деятельности, а не пытаются создать с нуля все изделие целиком. Это навело Дарвина на мысль, что тот или иной участок земли может прокормить больше живности, если его обитатели крайне специализированно эксплуатируют разные природные ресурсы.

Дарвин предполагал, что, если его теория верна, он обнаружит большее видовое многообразие в местах с сильным соперничеством за ограниченные ресурсы и искал свидетельства, подтверждающие или опровергающие это предположение. Такой способ мышления был характерен для дарвиновского новаторского подхода к эволюции: другие натуралисты искали подтверждения эволюции во временном развитии фамильных древ, соединяющих окаменелые останки жизни и жизнь нынешнюю, а Дарвин – в распределении видов и взаимоотношениях между ними в настоящем времени.

Чтобы разобраться с природными данными, Дарвину потребовалось общаться с другими естествоиспытателями. Даже пребывая в физическом уединении, он призвал на помощь многих и, подобно Ньютону, зависел от почтовой службы – в особенности от новой и дешевой программы «почта за пенни», помогшей ему выстроить беспрецедентную сеть натуралистов, селекционеров и других корреспондентов, поставлявших ему данные о мутациях и наследственности. Такие вот обмены на расстоянии позволили Дарвину сверить свои соображения с практическим опытом, не подвергая насмешкам подлинную цель его работы. Переписка также позволила ему постепенно вычленить тех своих коллег, кто мог бы отнестись к его взглядам с пониманием – и позднее поделиться с этой избранной группой оригинальными воззрениями.

В 1856 году Дарвин в подробностях доверил свою теорию узкому кругу друзей. В этот круг вошли Чарлз Лайель [Лайэлл], выдающийся геолог того времени, и биолог Томас Г. Гексли [Х. Хаксли], ведущий сравнительный анатом мирового значения. Эти доверенные люди, в особенности Лайель, поддержали замысел об издании – пока кто-нибудь его не опередил. Дарвину к тому времени исполнилось сорок семь, над своей теорией он трудился восемнадцать лет.

В мае 1856 года Дарвин взялся за техническое изложение, адресованное коллегам. Он решил назвать его «Естественный отбор». К марту 1858-го книга была готова на две трети и насчитывала 250 000 слов. В июне того же года Дарвин получил по почте рукопись и сопроводительное письмо от одного знакомого, трудившегося на Дальнем Востоке, – Алфреда Рассела Уоллеса.

Уоллес знал, что Дарвин работает над теорией эволюции, и надеялся, что тот согласится передать Лайелю рукопись работы, в которой описывались соображения по теории естественного отбора, к которым Уоллес пришел независимо от Дарвина. Как и теория Дарвина, Уоллесовы предположения родились из взглядов Мальтуса о перенаселении.

Дарвин запаниковал. Худшее, о чем предостерегали его друзья, того и гляди воплотится: другой натуралист воспроизвел важнейший аспект его работы.

Ньютон, услышав заявления о чьей-то проделанной работе, похожей на его, делался противным, но Дарвин был другим человеком. Он в сложившейся ситуации маялся и, получалось, оказался в безвыходном положении. Можно было похоронить свою работу, можно было ринуться ее печатать, но оба варианта представлялись безнравственными. Или же помочь Уоллесу напечататься и отказаться от притязаний на работу всей своей жизни.

18 июня 1858 года Дарвин отправил Лайелю рукопись и сопроводил ее письмом:

[Уоллес] нынче прислал мне приложенное и попросил передать вам. На мой взгляд, это достойно прочтения. Ваши предупреждения воплотились с лихвой – что меня опередят… Никогда не видывал я такого поразительного совпадения; даже будь у Уоллеса набросок моей рукописи 1842 года, он не смог бы сделать конспекта лучше! Даже его понятия вполне годятся в заголовки моим главам. Пожалуйста, верните мне [рукопись], хоть он и не говорит, что желает издания, но я, конечно, должен немедля написать ему и предложить разослать по любым журналам. Что ж, вся моя самобытность, какой ни была бы, окажется сокрушена, хотя книга моя, если есть в ней какая-то ценность, от этого не пострадает, поскольку весь труд посвящен применению теории. Надеюсь, вам понравится набросок Уоллеса, и я смогу передать ему ваши слова [316]Дарвин Лайелю, 18 июня 1858 г., in The Life and Letters ofCharles Darwin, Including an Autobiographical Chapter, ed. Francis Darwin (London: John Murray, 1887), по состоянию на 28.10.2014, http://darwin– online. org.uk/converted/published/1887_Letters_F1452/1887_Letters_ F1452.2.html.
.

* * *

Как оказалось, вопрос о том, кому припишут заслуги создания теории, упирался в замечание Дарвина о ценности его книги, заключенной в прикладных подробностях. Уоллес не только не произвел исчерпывающего исследования свидетельств в пользу естественного отбора, в отличие от Дарвина, – он не смог и повторить Дарвинов доскональный анализ, как вариации могут достигать такого масштаба, чтобы порождать новые виды, а не просто «разновидности», которые мы ныне именуем подвидами.

Лайель ответил компромиссом: он и еще один близкий друг Дарвина, ботаник Джозеф Дальтон Гукер [Долтон Хукер], зачитают и работу Уоллеса, и тезисы воззрений Дарвина на заседании почтенного Линнеевского общества в Лондоне, и оба текста будут одновременно изданы в «Трудах» Общества. Дарвин маялся со своей работой, и по времени все складывалось неудачнее некуда. Сам он страдал все теми же своими хворями, недавно скончался его старый друг биолог Роберт Броун [Браун], а к тому же его десятый, младший сын Чарлз Уоринг Дарвин, всего одиннадцати месяцев отроду, тяжко болел скарлатиной.

Дарвин предоставил Лайелю и Гукеру действовать на их усмотрение, и 1 июля 1858 года секретарь Линнеевского Лондонского общества зачитал работы Дарвина и Уоллеса перед тридцатью одним ученым коллегой. Чтения не вызвали ни освистания, ни аплодисментов, а лишь каменное молчание. Далее последовали чтения еще шести других ученых работ, и, если кто-нибудь в аудитории еще бодрствовал при чтении первых пяти, он, вероятно, дотерпел и до последнего – пространного труда, посвященного растительности Анголы.

Ни Уоллеса, ни Дарвина на заседании не было. Уоллес все еще находился на Дальнем Востоке и о происходящем в Лондоне не знал. Когда его впоследствии уведомили, он великодушно согласился, что решение было справедливым, и в будущем всегда относился к Дарвину с уважением и даже сердечностью. Дарвин в то время хворал и потому до заседания не добрался бы в любом случае, но вышло так, что они с женой Эммой, пока шло заседание, хоронили на приходском кладбище своего второго почившего ребенка, Чарлза Уоринга.

Представлением Линнеевскому обществу, через двадцать лет тяжкого труда сбора и подкрепления теории, Дарвин наконец явил ее публике. Немедленный отклик получился, мягко говоря, более чем невыразительный. Никто из присутствовавших не уловил значимости услышанного – лучше всего это подтверждает комментарий президента Общества Томаса Белла, пожаловавшегося на выходе из зала заседаний, как он это сформулирует позднее, что тот год «не был отмечен ни одним из тех поразительных открытий, какие сразу перевернут, так сказать, [нашу] область науки».

После представления в Линнеевском обществе Дарвин взялся за дело споро. Менее чем за год он переработал «Естественный отбор» в свой шедевр – «Происхождение видов». Книга вышла короче и ориентировалась на широкую публику. Он завершил рукопись в апреле 1859 года. К тому времени он совершенно умаялся и был, по его словам, «слаб, как дитя».

Ни на миг не забывая о необходимости питать общественное мнение так, чтобы оно склонилось в его пользу, Дарвин договорился со своим издателем Мюрреем раздарить великое множество экземпляров книги, и лично отправил многим респондентам самоуничижительные письма. Однако в самой книге Дарвин постарался допустить как можно меньше теологических противоречий. Он рассуждал, что правящий миром закон природы выше сомнительных чудес, однако все еще веровал в далекое божество и в «Происхождении видов» сделал все, чтобы создать впечатление, будто его теория – не шаг к атеизму. Напротив, он надеялся показать, что природа находится на службе у некого отсроченного блага живых существ – что она ведет биологические виды к прогрессу, к умственному и физическому «совершенству» в соответствии с замыслом благого творца.

«Есть величие в таком мировоззрении… – писал он, – изначально жизнь вдохнули в немногие формы – или же в одну. а покуда, в соответствии с незыблемым законом тяготения, вращалась эта планета, от столь простого начала развились и продолжают развиваться безмерные множества форм – прекраснейших, чудеснейших».

Дарвин в 1830-х, 1850-х и 1870-х годах

* * *

Совсем не молчанием встретила публика «Происхождение видов». Старый наставник Дарвина по Кембриджу профессор Седжвик писал, к примеру: «Я прочитал вашу работу с болью, нежели с удовольствием… некоторые части читал я совершенно в печали, поскольку считаю их глубоко ложными и сокрушительно лукавыми».

И все же «Происхождение видов» – сильная и подкрепленная доказательствами теория да во времена помягче, и потому такого негодования, как «Пережитки», она не вызвала. За десять лет после публикации споры между учеными в основном затихли, а к смерти Дарвина, еще десятью годами позже, эволюционная теория сделалась практически повсеместно принятой и главенствующей темой викторианской мысли.

Дарвин уже был почтенным ученым, однако с изданием этой книги стал, подобно Ньютону после «Принципов», фигурой публичной. Его осыпали международным признанием и наградами. Он получил престижную Медаль Копли от Королевского общества; ему предложили звание почетного доктора и Оксфорд, и Кембридж; король Пруссии наградил его Орденом за Заслуги; его выбрали членом-корреспондентом и Императорской академии наук в Санкт-Петербурге, и Французской академии наук; он стал почетным членом Московского Императорского общества натуралистов, а также Южноамериканского миссионерского общества Церкви Англии.

Подобно Ньютонову, влияние Дарвина распространилось гораздо шире его научных теорий, и научная мысль сменила направление даже в областях, совершенно не связанных с живой природой. Как писало одно сообщество историков, «дарвинизм во всем сделался синонимом натурализма, материализма, или же эволюционной философии. Он поддерживает состязательность и сотрудничество, освобождение и соподчинение, прогресс и пессимизм, войну и мир. Его политика может быть либеральной, социалистской или же консервативной, а религия – атеизм или же ортодоксия».

С точки зрения науки, впрочем, работа Дарвина, как и Ньютона, лишь началась. Его теория предлагала фундаментальный принцип, по которому меняются со временем признаки видов, отзываясь на воздействие окружающей среды, но ученые-современники по-прежнему блуждали впотьмах – не понимали механики наследственности.

Волею судеб, как раз когда работа Дарвина была представлена Линнеевскому обществу, у Грегора Менделя (1822–1884), ученого и послушника монастыря в Брно (ныне территория Чешской Республики), полным ходом шла восьмилетняя программа экспериментов, с помощью которых можно было бы предположить механизм наследования – по крайней мере, умозрительно. Мендель допустил, что простые особенности определяются двумя генами – по одному от каждого родителя. Но труды Менделя добирались к известности медленно, и Дарвин о них так никогда и не узнал.

В любом случае, понимание материального воплощения механизмов Менделя потребовало достижений физики XX века, особенно квантовой теории и ее плодов – например, рентгеновского дифрактометра, электронного микроскопа и транзисторов, на основе которых получилось создать цифровой компьютер. Эти технологии постепенно явили нам устройство молекулы ДНК и генома и позволили изучать генетику на молекулярном уровне, и с тех пор ученые наконец начали осознавать, что вообще к чему в наследственности и эволюции.

Но и это, тем не менее, лишь начало. Биология стремится понять жизнь во всех ее слоях, до самого основания структур и биохимических реакций внутри клетки, то есть свойства жизни, кои суть прямейший результат генетической информации, которая в нас заложена. Великая цель, не больше, не меньше, – воссоздание жизни, но она, несомненно, как и единая теория всего для физиков, – в далеком будущем. Но как бы хорошо мы ни понимали механизмы жизни, главный организующий принцип биологии – теория эволюции – возможно, навсегда останется озарением XIX века.

Сам Дарвин не был идеально приспособленной особью, но все же дожил до преклонных лет. В поздние годы его хронические болезни слегка отпустили его, хотя развилась непреходящая усталость. Тем не менее, он трудился до самого конца и издал свою последнюю работу «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей» в 1881 году. В тот же год Дарвина после физических нагрузок начали мучить боли в груди, а ближе к Рождеству у него случился сердечный приступ. Следующей весной, 18 апреля, произошел второй приступ, и Дарвина едва вернули в чувства. Он пробормотал, что умирать не боится, и через несколько часов, около четырех утра следующего дня, скончался. Ему было семьдесят три. В одном из своих последних писем, адресованных Уоллесу, он сообщил: «У меня для счастья и удовлетворения есть все, но жизнь сделалась очень утомительной».