На основе обширных данных из астрономии, астрологии, географии, физики, математики, химии, биологии, истории, археологии и других наук автор рассказывает о строении Вселенной, истории человечества, о планетах Солнечной системы и Галактике, о звездах и их эволюции, о возможностях существования внеземных цивилизаций, о перспективах космических исследований, об идее контакта с инопланетянами.
Александр Потупа
Открытие Вселенной — прошлое, настоящее, будущее
В многоплановой книге А. С. Потупы изложена история космогонических представлений человечества, начиная с палеолита и до наших дней, прослежен ход научного познания Вселенной, и все это рассмотрено в глубокой взаимосвязи с хозяйственной практикой и с эволюцией мышления. Такой обобщающей работы я не встречал. Уже одно это делает книгу масштабной, значительной и интересной. Однако автор не ограничивается достигнутым. С упомянутых позиций он всесторонне анализирует проблему возможного контакта человечества с другими цивилизациями Вселенной, задумывается над дальнейшим ходом эволюции наших представлений о мире, прогнозирует смену научных парадигм, рассматривает дальние перспективы космического бытия сверхразвитой цивилизации. Единство замысла, широкий, поистине энциклопедический охват, серьезный научный подход, оригинальность анализа, глубина осмысления делают книгу А. С. Потупы незаурядной. Нет сомнений в значимости, полезности, актуальности данного произведения.
Дмитрий Биленкин
О чем эта книга
Книга была задумана как популярное введение в некоторые современные области астрофизики и космологии, разумеется, с кратким экскурсом в прошлое и будущее. Нередко реализация торжествует над замыслом, так случилось и на этот раз.
Возможно, самое любопытное, чего мы с нетерпением ждем от космических исследований, — это осознание наших собственных перспектив. Нам очень хотелось бы получить данные о существовании иных, значительно более развитых цивилизаций. И это не простое любопытство. Мы ищем ответ на острейшие вопросы — сумеем ли мы пережить военизированные века технологической эры, возможно ли в принципе пройти сквозь экологический, демографический и иные надвинувшиеся кризисы? В конечном счете, судьба звезд интересует нас с точки зрения человеческого будущего, точнее, того, насколько наше будущее окажется человеческим.
Для оценки перспектив полезен хороший исторический разбег Дело в том, что проблема контакта с внеземными цивилизациями (впоследствии просто Контакта) может потребовать не только открытия тех или иных новых астрономических фактов, но и чего-то более глубокого, например, нового уровня мышления, несколько иного способа видеть мир.
История космологических представлений указывает на целый ряд таких качественных скачков, и среди них встречается нечто не менее эффектное, чем, скажем, коперниковская революция. Небесные явления с их четкой ритмикой доступны в плане наблюдений и нам, и архантропам, появившимся 2–3 миллиона лет назад, и древним грекам, и австралийским аборигенам. Другой вопрос — выводы из наблюдений, они принципиально различны и обусловлены биологическими особенностями, типом материальной культуры и социальной организации. Мы видим то, что позволяет увидеть имеющаяся в данный момент социокультурная линза.
Древние вовсе не ставили целью рассказывать сказки — ни себе, ни нам. Их представления более чем серьезны и зачастую ничуть не хуже обоснованы наблюдениями, чем, скажем, наша концепция расширяющейся Вселенной или модель Солнечной системы. Разумеется, сейчас мы умеем доказывать, что архаичные картины не вытекали из соответствующих наблюдений, не вытекали в рамках нашей логики, вернее — общей системы мировоззрения. Но ведь и наша логика тоже продукт нашей эволюции, и в будущем мы можем увидеть Вселенную совсем по-новому.
Часть I: В глубинах времени
Глава 1: Предстартовые размышления
Отправляясь в путешествие…
…по временам, странам и идеям, нам следует кое о чем договориться.
Восстановить мир древнего человека очень трудно. Нам свойственно подчас наделять своих далеких предков теми или иными элементами собственного мировоззрения. Не так-то легко отделаться от иллюзии, что современные понятия — ну, хоть некоторые из них! — существовали извечно и будут существовать всегда. Но ничего подобного не наблюдается — понятия возникают в процессе освоения новых типов практики, они также продукты творческого труда человечества.
Главная трудность далекого исторического экскурса заключена в том, что путь в ретро проходит очень широким фронтом, охватывающим буквально всю систему представлений. Дело не только в том, что люди эпохи примитивных культур не обладали синхрофазотронами и радиотелескопами. Вся хозяйственная практика и общественное устройство на протяжении тысячелетий были крайне до трудновообразимого предела — элементарны.
Поэтому проследить эволюцию какого-то совершенно обособленного раздела знания практически невозможно, механизм этой эволюции наверняка останется в тени — по сути, это эквивалентно попытке описать, скажем, развитие человека, игнорируя все видовое многообразие животного и растительного мира Земли.
Кроме того, неизбежен учет кое-каких общих моментов. Например, приступая к описанию знаний о Вселенной, хорошо бы иметь модель получения этих знаний, картину эволюции мышления в целом.
Немного об истории
История изучает эволюцию социальных организмов — человеческих сообществ, то есть работает на сверхсложном уровне надбиологических структур.
Уровень сложности социальных систем практически не имеет аналогов в привычном мире физико-химических моделей. Здесь еще большую роль, чем в системах биологических, играет многофакторность. Речь идет о том, что для физического объяснения конкретного явления мы привыкли выделять какой-то доминирующий фактор, скажем, определенную силу, и с его помощью выводить важнейшие закономерности движения или иного процесса. Остальными факторами мы сначала пренебрегаем, а потом рассматриваем их (если удается!) как малые поправки.
В истории такой прием проходит лишь в исключительных случаях. Как правило, действуют многие факторы одного порядка величины, причем нередко уровень влияния каждого из них меняется во времени. Поэтому-то историкам так трудно формулировать законы, и характер действия этих законов мало похож на то, что происходит, скажем, в физике. И во многом поэтому далека от завершенности теория антропосоциогенеза — процесса формирования человека и общества, а многие схемы объяснения исторических явлений очень быстро переходят из разряда очевидных в разряд иллюзорных.
Итак, о факторах и масштабах. Это важный момент. Выбор факторов, оказывающих решающее влияние на эволюцию, сильно зависит от масштаба рассматриваемых явлений. Например, исследуя проблему зарождения жизни на Земле, мы должны вводить в игру космогонические данные, строить модель глобальных геологических процессов, ответственных за формирование земной коры, атмосферы, водных пространств, анализировать множество геохимических и биохимических эффектов.
Собственно историю в первую очередь интересует более короткий временной промежуток, на протяжении которого существует вид Homo sapiens (человек разумный). Его появление обычно относят к последнему вюрмскому межледниковью — где-то между 80 и 40 тыс. лет назад.
Откуда берется знание?
По отношению ко всей современной науке (и астрономии в частности) особый интерес вызывает проблема формирования интеллектуальной сферы, зарождения знания как такового. На протяжении последнего столетия эта интригующая проблема бросает открытый вызов исследователям в самых разных областях. Как объяснить возникновение комплексов знания — обширных подсистем культуры человеческого общества — в рамках общего эволюционного учения.
Очень приближенно ситуацию можно описать следующим образом.
Как известно, приобретенные признаки не наследуются. Поэтому приспособление многоклеточных организмов к изменяющимся условиям внешней среды происходит крайне медленно, требуя многочисленных генетических вариаций, одна из которых закрепляется вплоть до новых существенных изменений. Этим механизмом полностью регулируется изменчивость растительного царства и царства грибов. В животном мире ситуация немного меняется — у не слишком примитивных животных определенную роль начинает играть зачаточная форма социальной организации, они объединяются в стадо или колонию. Это резко повышает уровень приспособления и не только за счет возможности коллективных действий, но и благодаря формированию особого небиологического механизма передачи наследственной информации — обучения.
Самый ранний период жизни животного выступает как своеобразное продолжение внутриутробного развития. Находясь в это время под охраной родительской пары и всего стада, путем элементарной имитации оно обучается многим необходимым навыкам, которые лишь потенциально заложены в особенностях его строения и требуют определенного уровня тренировки для использования в реальной ситуации.
В качестве особой сферы обучения здесь выступают сами же фрагменты реальности, однако, в специально приготовленной форме. Например, волки могут имитировать схватку, но никогда не причиняют при этом серьезных повреждений своим щенкам. Иногда детенышам приносят полуживую добычу, которую они способны добить, но еще не способны охотиться за ней. Система характерных движений и некоторых звуковых сигналов закрепляется именно в процессе обучения
О времени и эволюции
Окунаясь в более или менее глубокие исторические воды, следует обратить внимание на то, как собственно метится время.
Что мы имеем в виду, указывая на резво движущийся к финишу XX век, атомный, кибернетический и во всех отношениях революционный?
Да, разумеется, это век тысячи удобных вещей, окружающих человека в его повседневной жизни, — уйма электроприборов, автомобили, самолеты, радио и т. д. Но наряду с таким набором благ, вписавшихся в так называемый среднеевропейский уровень жизни, есть и нечто иное — уклады каменного века, встречающиеся в отдаленных уголках планеты, и совершенно фантастические приборы и тем более проекты, которые можно видеть в крупных научных центрах.
На самом деле, каждый момент общеземного календаря содержит целый спектр времен, соответствующих той или иной ступеньке эволюционной лестницы. Если метить этот момент самыми передовыми достижениями материальной и духовной культуры, достаточно внедрившимися в практику социальных систем, которые и породили эти достижения, то мы немедленно получим забавный результат — в уходящем XX веке присутствуют и целые тысячелетия до нашей эры, и кое-что из веков грядущих.
Где-то люди все еще живут практикой каменного века, в которой пока быстро растворяются случайные вещицы, занесенные цивилизацией. В иных местах, гораздо более обширных, фактический уровень мировоззрения и культуры ничем не отличается от застоя средневековья. И уж совсем не редкость — неспешный ход жизни, соответствующий недавним векам, к которому даже телеантенны на крышах домиков и урчание автомобильных моторов не столь уж многое добавляют.
Животворные аналогии
Договорившись о происхождении знания в рамках общей эволюционной картины, мы, однако, не имеем конкретной модели того, как добывается новое знание. Нам нужна более или менее четкая картина познавательного процесса пусть очень упрощенная, но четка.
Появление нового знания (научного или иного) — одна из величайших философских проблем, область исследования с немалым количеством белых пятен. Кое-что в этой области известно, но, к сожалению, далеко не все и не так детально, как хотелось бы.
Попробуем подойти к этой сложной задаче следующим относительно простым образом.
Новое не появляется на ровном месте — из ничего, материалом для его создания всегда служит нечто старое. В частности, это касается и знания.
В своей практической деятельности человек неизбежно сталкивается с новыми объектами и явлениями — тем чаще, чем интенсивней эта деятельность. Собственно знание возникает в процессе привязки этого нового объекта или явления ко всей системе уже имеющихся представлений. Когда астроном регистрирует не отмеченную ни в каких каталогах светящуюся точку на ночном небе, он сразу пытается подобрать аналогию, решить, что именно светится звезда, метеорит, далекая галактика? Профессиональный астроном довольно легко различает эти объекты и включает новый источник в один из известных классов. После более или менее подробного изучения мы можем говорить, например, о регистрации новой галактики с такими-то характеристиками. Тем самым знания о Вселенной расширяются. Это расширение особенно чувствуется, если галактика обладает какими-то необычными физическими свойствами. Но, конечно, зарегистрированный источник может быть не похож ни на что известное, и тогда есть шанс получить принципиально новое знание — вдруг объект окажется межзвездным кораблем иной цивилизации!
Глава 2: Поиск прошлого
Область неизвестного
Было бы очень интересно проследить последовательность картин, которые отражали видение Вселенной с самых ранних моментов возникновения человека. Сделать это непросто, и самая очевидная тому причина — колоссальная удаленность от нас соответствующих событий.
Человекообразные обезьяны начали свой путь примерно 25 млн. лет назад. Непосредственные предки австралопитеков и хабилисов, видимо, пришли из лесов в саванну — об их древолазном прошлом свидетельствует форма кисти с противостоящим большим пальцем и наличие папиллярных узоров. Здесь, в саванне, бывшие древолазцы приобрели такую характерную особенность, как прямохождение.
Наш самый древний предок Homo ћabilis (человек умелый) появился 2–3 млн. лет назад. Он имел прилично развитый мозг (до 600–700 см
3
) — видимо, несколько больший, чем у так называемого классического австралопитека (порядка 500 см
3
) и у современных человекообразных обезьян (450 см
3
). Но главное отличие хабилиса — в умении изготовлять элементарные орудия. Самые ранние следы галечной культуры, обнаруженные в Африке, датируются в интервале от 2 до 2,5 млн. лет.
По этому важному признаку хабилиса обычно и считают архантропом, то есть древнейшим представителем нашего рода. Однако многие исследователи подчеркивают исключительную близость хабилиса к классическому австралопитеку и выделяют его в особый вид Australopitћecus ћabilis. В такой модели появление настоящего архантропа (с объемом мозга до 900 см
3
) должно произойти не позднее 1,5 млн. лет назад, причем практически одновременно в Африке, Юго-Восточной Азии (яванский человек) и Китае (ланьтяньский человек). По ряду признаков полагают, что именно этот архантроп перешагнул грань животного мира, его орудийная деятельность перестала быть чисто рефлекторной, а социальная организация вышла за рамки стадной формы.
Где-то около 700 тыс. лет назад архантроп научился поддерживать огонь и, по некоторым данным, применять его в охоте. Обнаружены и следы примитивных жилищ — вероятней всего, сочетание защитной стенки и очага.
Австралия
Когда заходит речь о древнейших слоях человеческой культуры, этот материк и прилегающие к нему острова непременно всплывают в спорах и гипотезах. Именно там современным исследователям открылись наиболее ранние из доступных прямому наблюдению ступеньки эволюционной лестницы. На жизненном укладе и космологических представлениях австралийских аборигенов мы остановимся несколько подробней — видимо, здесь можно проследить многие типичные черты мировоззрения неоантропов.
Предки современных австралийских аборигенов пришли на материк около 40 тыс. лет назад — это была самая первая волна заселения Австралии. Примерно за 9 тысячелетий до нашей эры от материка отделилась Тасмания, где дальнейшее развитие шло более или менее самостоятельно, вероятно, с некоторым регрессом.
Голландец Биллем Янсзон открыл Южную Землю (так переводится Австралия) в 1606 году, но настоящая колонизация началась почти через два столетия со знаменитой высадки в Порт-Джексоне (будущем Сиднее) колонии преступников в 1788 году. До европейцев имели место лишь эпизодические контакты жителей северного побережья с папуасами и индонезийскими охотниками на трепангов.
В силу многих обстоятельств в Австралии законсервировался гигантский ареал первобытного мира. Останки древнейшего человека, найденные там вблизи озера Манго и датируемые 25 тысячелетием, показали, что в биологическом отношении тип аборигена с тех пор практически не изменился. Впоследствии появились частично шлифованные каменные топоры, возникали и внедрялись и иные усовершенствования, однако дальше палеолита прогресс не пошел.
К началу контактов с европейцами аборигены находились еще на общинно-родовой стадии развития, жили локальными группами по 30–60 человек. 10–15 групп объединялись в племя, которое, впрочем, не несло «правительственных функций» и не имело вождя. Это был просто набор локальных групп, в рамках которого регулировались брачные отношения и инициации (подготовка молодежи). Локальная группа могла помочь своим соседям в тяжелые времена, предоставив для охоты часть своей территории, но дальше этого общность не шла, и нет оснований говорить о целостном социальном организме типа племени.
Бушмены и другие
Фактически к началу контактов с европейцами ряд народов на земном шаре стоял на уровне, очень близком к тому, что мы наблюдали у австралийских аборигенов.
Несколько лучше других изучена культура бушменов.
Этот южноафриканский народ охотников и собирателей живет в трудных условиях пустыни Калахари и прилегающих к ней окраинных областей саванны. Жизнь протекает в непрерывных кочевьях между местами охоты и водными источниками. Видимо, в более древние времена бушмены обитали в не столь безрадостных местах, но были вытеснены в пустынную саванну в период великого натиска бантуязычных народов.
Хозяйственная практика бушменов носила сугубо палеолитический характер. В их языке зафиксировано всего около 100 слов для обозначения искусственно изготовленных предметов, однако они успели вступить в эпоху цветной наскальной живописи.
Как и австралийские аборигены, бушмены формировали магико-тотемическую картину мира.
У истоков космоса
Выделение неба в качестве особого мира, резко отличного от земного, великое достижение человечества. Очень трудно датировать это событие, но, скорее всего, произошло оно около 10 тыс. лет назад и было связано со значительными изменениями в хозяйственной деятельности и социальной структуре.
Примерно к этому времени люди расселились по всей территории планеты, и в отдельных особо благоприятных районах плотность населения стала превышать какой-то критический уровень, позволяющий поддерживать существование охотой и собирательством. Фактически речь идет о серьезнейшем экологическом кризисе — вооруженность и сообразительность человека нарушили в некоторых местах его естественный баланс с животным и растительным миром. От пассивного приспособления пришлось переходить к активному воздействию на природу. Зарождались земледелие и скотоводство, требующие особых навыков и гораздо более высокого уровня социальной организации, в частности, более обширного и длительного обучения, то есть новых методов передачи социальной наследственности.
Земледелие способно было обеспечить относительно стабильный пищевой запас, но полностью подрывало кочевой образ жизни — только в условиях долговременных и сравнительно крупных поселений удавалось сберечь и вовремя собрать урожай. Соответственно погодные условия и связанные с ними небесные явления стали играть в практике важнейшую роль. Бесспорно, обработка полей и сооружение стационарных жилищ потребовали новой организации представлений о пространстве, а цикличность сельскохозяйственных работ заставила по-иному воспринимать время.
Небо стало обособляться как область исключительно высокой упорядоченности событий, четких ритмов в движении небесных светил. Такая упорядоченность либо вообще не встречалась в других областях практики, либо была слишком слабо выражена. Вместе с тем на небо стала активно проецироваться магико-тотемическая идеология с очень сильно выраженным антропоморфным началом.
Если человек построил хижину, то разве не кто-то, неизмеримо более могучий, создал Солнце и звезды? Если человек магическим заклинанием защитился от врага, то какой же магической силой должны обладать небожители, способные молнией сжечь целую деревню или страшными язвами извести целое племя?
Пути к цивилизации — Океания
Три огромных региона нашей планеты, относительно поздно вступивших в контакт с евроазиатскими цивилизациями, дают бесценный материал для исследования эволюции ранних представлений о Вселенной — любой из них мог бы служить превосходной исторической лабораторией.
Это области Австралии с Океанией, Африки к югу от Сахары и оба американских материка.
В каждом из этих регионов можно проследить развитие социальных организмов от элементарной общинно-родовой формы до весьма крупных государств и одновременно — интересующей нас картины космоса от простой части охотничьего ареала до многослойного неба.
Последовательность таких картин интересна, прежде всего, тем, что они показывают огромную часть эволюционной лестницы мировосприятия, начинающуюся от уже рассмотренных представлений примитивных охотничьих племен, до уровня, скажем, древнеегипетской или шумерской цивилизаций. То есть мы можем проследить путь, условно говоря, в 15 или 20 тысячелетий до рубежа 4–3 тысячелетия до нашей эры.
Основное население интересующих нас регионов стояло на разных стадиях социального развития — от формирующегося родоплеменного строя до крупных межплеменных союзов и государств с зачатками рабовладения.
Глава 3: Мир древних цивилизации
Новые масштабы
Внедрение земледелия исподволь подготовило качественный скачок в развитии социальных организмов. За несколько тысяч лет относительное обилие пищи позволило сосредоточить на более или менее компактных территориях крупные племена, которые объединялись в союзы во имя сосуществования и защиты границ. Структура этих сообществ непрерывно усложнялась, делалась иерархической — появились особые органы управления, а часть людей могла сосредоточить свои усилия на совершенствовании орудий труда.
Сельскохозяйственные циклы вызвали к жизни практическую астрономию не созерцательное толкование отдельных феноменов, а активное, в силу крайней важности для практики, изучение идеального «часового механизма» неба.
В отдельных районах планеты создались особо благоприятные условия для концентрации населения. В плодородных долинах Нила и Хуанхэ, Инда и Евфрата за 4–5 тысячелетий до нашей эры стали зарождаться центры будущих великих цивилизаций, оказавших решающее воздействие на дальнейший ход человеческой истории.
Перед тем как перейти к путешествию по этим очень интересным временам, стоит обратить внимание вот на какие обстоятельства.
Во-первых, о словоупотреблении. Цивилизацией можно назвать иерархически оформленный уровень развития социальных организмов, соответствующий государственным структурам
[14]
. Непременным ее признаком является достаточно развитый «мозговой центр» — особый орган централизованного управления, способный реально регулировать состояние общества в целом, воздействуя на темп и характер производства и распределения.
Египет
Примерно к 3000 году до н. э. на северо-востоке Африки, в долине Нила, возникло крупное государство — объединение царств Верхнего и Нижнего Египта. Ранние сравнительно мелкие царства существовали на этой территории уже не менее тысячи лет.
Единый и самостоятельный Египет простоял очень долго — 26–27 веков, вплоть до завоевания его в 332 году до н. э. Александром Македонским. За это время сменилось 30 фараонских династий и, конечно же, возникло невероятное обилие культурных слоев.
Развился очень громоздкий и запутанный пантеон, куда многообразно и подчас противоречиво вкраплены космологические представления древних египтян. В египетском пантеоне существенную роль играли древнейшие магико-тотемические представления, наследованные от заселявших эти земли берберов, протосемитов и кушитов. В частности, в египетской мифологии и религии, как ни в одной другой древней религии государственного уровня, укоренились зооморфные образы.
Скажем, бог мудрости Тот символизировался ибисом или павианом, Анубис — шакалом или волком, богиня Баст — кошкой, покровитель фараонов Гор — соколом. Лишь позднее начинается антропоморфизация, но и она обычно неполна, например, Баст возникает в образе женщины с кошачьей головой, бог Амон имеет бараньи рога. Животные (особенно быки и бараны) считаются душами богов, их живым воплощением. Зооморфность сильно сказалась и в ранней египетской письменности.
При всей этой явной тотемической архаике, в Египте происходит важнейший сдвиг в мифологии, характерный для развитых земледельческих культур, — олицетворяются и обожествляются все стихии, играющие первостепенную роль в хозяйственных циклах: небо — богиня Нут земля — бог Геб
Шумеро-вавилонский мир
К концу 4 тысячелетия до н. э. в Месопотамии, неподалеку от Персидского залива, сложилось мощное объединение шумерских городов-государств. В этих плодородных областях уже на протяжении нескольких тысяч лет (с 6 по 4 тыс. до н. э.) развивались земледельческие культуры типа Эль-Обейда.
Цивилизация, самостоятельно просуществовавшая около 25 веков, вплоть до персидского завоевания в 538–539 гг. до н. э., по традиции называется шумеро-аккадской, хотя фактически речь идет о более или менее последовательной смене нескольких эпох — Шумера, Аккада, Вавилона, Ассирии, Халдейского царства.
Разумеется, и здесь отмечено изрядное наслоение мифологических картин, однако месопотамская космогония, пожалуй, несколько универсальней египетской.
Сохранилась поэма «Энума Элиш», которая, видимо, подытоживает космогоническую картину шумеро-аккадского периода. Произведение обычно датируют 14 веком до н. э. или даже более поздним временем, а все сохранившиеся фрагменты по языку относятся к 1 тысячелетию до н. э. Самая ранняя из встречавшихся дат — царствование Агума II в 16 веке до н. э., то есть во времена хеттского нашествия.
Поэма, написанная на 7 таблицах, начинается так:
Индия
К середине 3 тысячелетия до н. э. в долине Инда сложилась самобытная Хараппская, или, как сейчас чаще говорят, Индская, цивилизация с двумя крупнейшими центрами — Хараппа и Мохенджо-Даро. Археологические данные свидетельствуют о том, что ее уровень был весьма высок — в области ведения сельскохозяйственных работ и металлургии она не уступала своим великим современникам в Египте и Месопотамии, а в некоторых отношениях, скажем, в благоустройстве городов, заметно их превосходила — здесь ее достижения можно сравнить только с критскими.
К сожалению, рисуночная морфемо-слоговая письменность Индской цивилизации расшифрована лишь в 1979 году, причем по надписям на печатях и украшениях. Основные же тексты, зафиксированные на таком недолговечном материале, как пальмовый лист, по-видимому, навечно утрачены. Из-за этого мы не знаем важнейших деталей ее устройства и тем более взглядов древнейших индусов на Вселенную. Непонятен также характер индской религии впечатление таково, что ее носители не слишком заботились о создании храмов и не придавали особого значения погребениям. Повторяющиеся изображения людей, животных и деревьев на печатях и в виде терракотовых статуэток позволяют судить о наличии определенных культов, но пока непонятно, в какой степени сокрыта в них та специфика мировоззрения, которая так выделяет древнеиндийскую культуру последующих периодов.
Непонятны пока и причины, по которым эта цивилизация к середине 2 тысячелетия до н. э. пришла в упадок. Возможно, дело в том, что на протяжении нескольких веков заметно ухудшилась экологическая ситуация, резко упала урожайность. По одной из гипотез, изменилось русло Инда. Как бы там ни было, процесс упадка Хараппской культуры был довершен вторжением с севера так называемых ведических народов — арийцев, которые во второй половине 2 тысячелетия создают на захваченных территориях новую цивилизацию.
Огромный период древнеиндийской истории до сих пор видится очень туманно. Археологические данные свидетельствуют о том, что более или менее крупные города возникли в ведический период не ранее 8 века до н. э., а крупные государства несколькими столетиями позже.
Индоарии сформировали очень своеобразную социальную структуру, во многом отличную от других древних цивилизаций. Основное отличие заключено в жесткости кастовых рамок. Общество индоариев делилось на 4 варны брахманов, кшатриев, вайшьев и шудр. Вне варн стояли, видимо, потомки доарийских аборигенов — так называемые парии или чандалы (более известные в европейской литературе как «каста неприкасаемых»). Деление велось фактически по социальным функциям. Так, брахманы были хранителями духовных традиций, руководили обучением и исполнениями религиозных обрядов, кшатрии — занимались военным делом, как правило, из них набирались чиновники, почти все индийские цари (раджи) — тоже из варны кшатриев. Вайшьи, согласно древним установлениям, отвечали за скотоводство, а вообще же представляли в основном торгово-ремесленное сословие, обязанное заботиться о благосостоянии высших варн. Шудры резко отделялись от остальных индоариев и должны были исполнять самую тяжелую и грязную работу. Фактически их широко эксплуатировали в земледелии. И уж совершенно бесправным было положение неприкасаемых, среди которых встречались не только исполнители обрядов кремации и палачи, но представители таких, казалось бы, почтенных профессий, как охотники, кожевники и каретники. Браки между представителями разных варн категорически запрещались. Общение с низшими или нарушение обрядов своей варны могло отбросить человека до шудры и даже парии.
Китай
Крупные государственные формирования возникли в среднем течении Хуанхе сравнительно поздно, примерно между 18 и 14 веками до н. э. В царстве Инь была известна письменность, проводились астрономические наблюдения, появился лунный календарь. Иньцы создали обширный пантеон во главе с Шань-ди (небесным императором).
В конце 2 века до н. э. к власти пришли завоеватели племен чжоу, по названию которого и обозначается огромная эпоха Чжоу. В начале этого периода на территории Китая насчитывалось до 1800 царств, которые в результате многих войн образовали к 221 году до н. э. империю Цинь, сменившуюся через 15 лет знаменитой Ханьской империей.
Развитие китайской цивилизации шло весьма своеобразными путями, подчас мало похожими на те, которые имели место в средиземноморском регионе.
Прежде всего, это касалось структуры производительных сил. Даже на самых ранних этапах рабовладение сочеталось в Китае с очень четко выраженными элементами феодализма. Возможно, это породило особо сильную тенденцию в древнекитайской религии и философии — ориентироваться в первую очередь на проблему гибкого управления огромным государством, основанным на мелких частных хозяйствах.
Древнейший культ предков благодаря конфуцианству
[23]
был возведен в ранг государственной религии и продержался около 24 веков, необычайно способствуя консервации патриархально-деспотических отношений. Кроме того, сильная централизованная власть стала фактически теократичной — император Поднебесной считался своего рода верховным жрецом в силу особых отношений с Небом, самым первым и великим своим предком. Только он мог непосредственно обращаться с несколько абстрактным главой пантеона чжоуской эпохи Тянь (Небо) и приносить ему жертвы. При такой ранней и очень сильной социально-этической ориентации духовной жизни не удивителен довольно скромный объем дошедшего до наших дней древнекитайского космологического мифотворчества.
Глава 4: Тысячелетие потерь и взлета
Средние века — эпоха общим планом
Сейчас мы переходим к описанию очень сложного периода истории Средневековья. Нередко оно ассоциируется с чем-то необычайно мрачным и в смысле развития познания застойным.
Одна из книг прославилась тем, что истории средневековых научных достижений в ней было посвящено две совершенно чистых страницы. Мне кажется, что туда можно было вписать кое-что интересное. Космологические представления — не просто сумма новых фактов, но и система мышления определенного уровня. По части новых фактов Средневековье и вправду небогато, но в области преобразования мировоззрения оно добилось вполне серьезных успехов.
Так что реальная картина сложна, и для понимания ее следует прежде всего освежить в памяти некоторые исторические моменты.
Начало Средневековья обычно определяется датой падения Западной Римской империи (23 августа 476 года), когда находившийся на службе у римлян скирский военачальник Одоакр поднял мятеж, устранив фактического правителя Ореста, а его подростка-сына Ромула Августула, последнего из 115 римских императоров, отправил в ссылку. Формально Одоакр подчинился Константинопольскому трону, и конец эпохи выглядел благопристойным объединением империи. Фактически же Рим, потеряв все свои колонии и испытав вторжения вестготов и вандалов, давно и полностью утратил свою мощь.
Варвары, воцарившиеся на огромной имперской территории, в известной степени успели впитать в себя важнейшие элементы римского уклада жизни и многие принципы римской государственной организации. Прекратив реальное существование, Римская империя успешно продолжала «загробную жизнь» в качестве легендарного образца.
Средние века — путь к науке
Попробуем выяснить, как в недрах мрачного Средневековья постепенно складывался новый тип мышления, породивший в 16–17 веках науку Нового Времени.
Естественнонаучные и, в частности, астрономические достижения Средневековья традиционно и вполне справедливо считаются крайне ограниченными. Это вполне понятно, если учесть, что в многосотлетней чехарде насилий, грабежей, голода и эпидемий человеку было не столь уж важно уточнять законы движения светил, а более всего хотелось вырваться на просторы светлой и спокойной райской жизни, которую сулила в загробном варианте, например, христианская церковь.
С другой стороны, в странах христианского и исламского мира сложилась уникальная познавательная ситуация. Как мы помним, библейская картина Вселенной была крайне проста и лаконична. Принципиальный момент заключался лишь в признании того, что наблюдаемый мир был сотворен Богом в течение одной рабочей недели и в определенной последовательности. По поводу структуры небес и строения вещества почти ничего конкретного Ветхим Заветом не навязывалось. Ничего в этом плане не добавляли и более поздние книги Евангелия, послания апостолов, Апокалипсис и Коран — они ориентировались в сугубо этико-социальном направлении.
В период укрепления христианской церкви одной из важнейших задач становится разработка соответствующей картины мироздания. И она практически целиком заимствуется из эллинской философии. Отцы новой мировой церкви ищут детали космоса в традициях той культуры, на которой они возросли.
Такое сочетание эллинской и библейской традиции — длительный процесс, тем более что его истоки относятся к периоду ожесточенной борьбы христианства с многообразными хитросплетениями культов Римской империи. Многие античные центры просвещения и бесценные рукописи гибнут в этой борьбе.
На пороге Нового Времени
Зародившиеся в Средневековье идеи о самостоятельности философии, идеализация античности и стремление вырваться из цепких сетей примитивного католического теизма к 15 веку стали бурными волнами захлестывать Италию и всю Западную Европу.
Возрождение во многом связано с эволюцией христианства в сторону пантеизма. Восходящая еще к иудаистскому теологу Филону Александрийскому (25 г. до н. э.- 50 г. н. э.) идея о богоподобии человеческого духа нашла благодатнейшую почву в концепции богочеловека Христа. Абстрактизация Бога, доходящая до фактического отрыва его от Вселенной, заставила поместить в центр земного мира человека, сделала его важнейшим предметом изучения как единственного носителя некой таинственной души — частички Всевышнего. Кстати, именно в русле этой тенденции стал возрождаться античный интерес к красоте человеческого тела, величию героических порывов и т. п.
Антропоцентричность нового мировоззрения имела, разумеется, не только духовные, но и очень важные социально-экономические основания. Неповоротливая натурально-хозяйственная система европейского феодализма, подточенная непрерывными разорительными междоусобицами, распадалась наступали города, где сосредоточивались ремесла, торговля и финансовые операции. Горожане могли теперь всерьез противостоять произволу феодалов этому способствовало распространение огнестрельного оружия и достаточное обилие людей, способных за хорошую плату служить в любом ополчении. Деятельность купцов и ремесленников, многие из которых вышли из низов общества (во всяком случае, среди них не было потомственных аристократов), требовала новой системы оценки человека, неизвестной в обществах прошлого, кроме, пожалуй, древнегреческих полисов. На первый план выступали личные способности и заслуги
[43]
.
Возрождение, понимаемое как обращение к идеалам античности, было, прежде всего, обращением к духу исканий и предприимчивости. И этот процесс проходил под лозунгом борьбы с авторитетом древних авторов.
Мощным стимулом критического взгляда на мир и широкого распространения образования стало изобретение книгопечатания. Рукописные фолианты были невероятно дороги и почти недоступны вне монастырских и университетских стен. Книга же, отпечатанная хотя бы в нескольких сотнях экземпляров, могла выходить и выходила за узкий круг профессиональных теологов. Непосредственное знакомство с теми же текстами Священного писания давало человеку импульсы для крамольных размышлений — логично ли все сказанное там, нужно ли посредничество церкви в общении с Богом, так ли непоколебим авторитет этого посредника?
Открытие Солнечной системы — 1 акт
Появление научной модели Солнечной системы неразрывно связано с именем польского астронома Николая Коперника (1473–1543). Жизнь этого скромного и необычайно эрудированного человека, чьи работы рассматривают как исток революции в естествознании и вообще в мировоззрении, внешне не изобиловала событиями. Он родился в Торуни, с ранних лет воспитывался в семье дяди, вармийского епископа Лукаша Ваченроде, образование получил в Кракове, потом в Италии, а с 1512 года и до самой смерти он почти безвыездно жил в башне крепостной стены прибалтийского города Фромборка, наблюдая за небом и составляя главный труд своей жизни.
Самая ранняя публикация его идей относится к 1507 году — это 10-страничная брошюра «Николая Коперника малый комментарий относительно установленных им гипотез о небесных движениях». Видимо, гелиоцентрическая модель сформировалась у него незадолго до этого. Первый набросок модели он сделал на 30-й странице тетради, приложенной к астрономическим таблицам Альфонса Кастильского — книге, с которой он не расставался.
После рассылки «Малого комментария» Коперник четверть века проработал над подробным изложением своей системы, трижды переписав текст и таблицы. Этот труд «Николая Коперника Торуньского об обращениях небесных сфер шесть книг» увидел свет лишь в феврале 1543 года, за несколько месяцев до его смерти. Друзья скрывали книгу от тяжело больного Коперника, и он смог лишь издали полюбоваться ею в свой последний день — 23 мая 1543 года.
Модель Коперника
Астрология и все такое…
Мы как-то вскользь касались астрологии — в буквальном переводе «науки о звездах», а вообще же некоего древнего и таинственного учения о влиянии небесных явлений на земные дела.
Сколь-нибудь подробно рассказывать об астрологических системах здесь не место — потребовалась бы отдельная толстая книга. Однако роль астрологии и ее взаимодействия с мировоззрением, бесспорно, заслуживают внимания.
Большинство современных книг, касающихся истории астрономии, вообще избегают этой темы или затрагивают ее с определенной стыдливостью как нелепую аномалию мышления, случайное увлечение некоторых великих астрономов и философов. Между тем нет ни аномалии, ни случайности. Чтобы почувствовать роль астрологии, следует обратить внимание вот на какие обстоятельства. Астрология, хотя и не в столь наукообразном виде, какой был ей придан в средние века и позднее, зародилась вместе с первыми политеистическими концепциями, связанными с выделением неба и небесных явлений. Древнейшим богам, вытесняемым из земного ареала на небо, необходимо было приписать определенный образ действий, и, разумеется, этот образ действий заимствовался (по аналогии) из вполне земных магико-тотемических представлений. Боги наделялись в первую очередь способностью к симпатической магии, причем неограниченно большой силы — настолько, насколько позволяло человеческое воображение. Боги напрочно связывались с теми или иными небесными телами и явлениями, и последним приписывалась опять-таки магическая сила. Отношение к обожествленным элементам неба, как к тотемам, привело к довольно сложной системе представлений.
Так постепенно формировалась картина с небесными светилами, способными активно вмешиваться в земные дела.
Огромную роль сыграл переход к земледельческому укладу. Рождался календарь и вместе с ним систематическая астрономия. Но если положение Солнца в том или ином зодиакальном созвездии требовало проведения определенных жизненно важных работ, вело к особой погоде, разливу рек и т. п., то, разумеется, представлялось полезным связать с практикой и другие небесные явления. Скажем, эллины приступали к подрезанию виноградной лозы, когда вечером всходила звезда Арктур. Начало разлива Нила определялось по появлению Сириуса. Отсюда один шаг до простой увязки — Арктур влияет на лозу, Сириус вызывает своим божественным действием разлив реки.
Глава 5: Вступление в науку
Открытие Солнечной системы — 2 акт
Начало 17 века — своеобразный рубеж астрономических эпох, время, когда на смену подвижническим наблюдениям невооруженным глазом пришло нечто новое, головокружительно раздвигающее горизонты — телескоп. Он стал тем незаменимым прибором, с помощью которого была завершена коперниковская революция, а впоследствии создана современная картина Вселенной.
В 1609 году телескоп с 3-кратным увеличением построил 45-летний руководитель кафедры математики падуанского университета Галилео Галилей (1564–1642). Вскоре он же соорудил трубу с 32-кратным увеличением, и небо стало раскрывать перед пытливым итальянцем настоящие чудеса.
Идеальные, согласно античным представлениям, небесные тела оказались даже не гладкими, они обнаруживали явные черты сходства с Землей. На Луне Галилей увидел горы и кратеры. Оказалось, что Солнце вращается и на нем божественном светиле! — есть какие-то затемнения-пятна. В течение одной недели Галилей обнаружил 4 спутника Юпитера (Ио, Европу, Ганимеда и Каллисто), которые вообще ни в какой схеме Солнечной системы не фигурировали. Открытие ранее невидимых элементов строения космоса, а главное — огромного числа звезд, недоступных глазу, расщепление гигантской светящейся туманности Млечного пути на отдельные звезды — все эти факты оказали взрывообразное действие на мировоззрение образованных современников. Действительно, с помощью вроде бы немудреного прибора
[55]
.
Галилей буквально за считанные месяцы получил больше принципиально новых астрономических результатов, чем все астрономы мира за предыдущие 3–4 тысячи лет.
В марте 1610 года Галилей публикует знаменитый «Звездный вестник», где излагаются результаты его работы. Восторг — вот главное в реакции любознательных людей, ознакомившихся с этой книгой. Но восторг — это еще не понимание. Истинная глубина открытия Галилея — возможность огромного усиления органов чувств с помощью приборов, что может вести иногда к полной переоценке существующих концепций. И понимание этого было еще впереди. С галилеева телескопа астрономия, а вслед за ней физика и другие науки вступают в область приборного эксперимента, резко расширившего наше знание.
Новое и неведомое
Основные результаты Эдмунда Галлея — открытие кометы как нового элемента Солнечной системы и собственного движения звезд — в какой-то степени предопределили главные линии развития астрономии 18–19 веков.
Во-первых, выделилось особое направление поиск — новых объектов в Солнечной системе. Астрономы стремились не только отыскать их, но точнейшим образом определить их движение для дополнительной проверки ньютоновской теории. С другой стороны, интерес исследователей все больше обращался к звездам, чья природа пока казалась загадочной.
Вспыхнувшая сразу вслед за Галлеем охота за кометами необычайно стимулировала наблюдения нестандартных событий.
Историю открытия принципиально новых объектов стоит начать с опубликованной в 1733 году работы Жан-Жака Дорту де Мэрана. В своем «Физическом и историческом трактате о северном сиянии» он смело связал красивейшее явление северного неба с влиянием солнечной активности, а не со свечением вулканических испарений, как это делалось до него. Мэран полагал, что солнечная атмосфера — та корона, которая наблюдается во время солнечных затмений, — может в отдельных случаях простираться на огромные расстояния и достигать Земли, вступая в сильное взаимодействие с земной атмосферой. Иными словами, родилась гипотеза о существовании особого элемента Солнечной системы — того, что сейчас называют солнечным ветром, причем этот элемент должен заметно влиять на состояние околопланетного пространства. Разумеется, в доспутниковую эру не было возможности проверить гипотезу Мэрана прямым экспериментом, но качественно она вполне оправдалась. После ньютоновской теории приливов, обусловленных гравитационным влиянием Луны и Солнца, это была, пожалуй, первая неастрологическая идея о воздействии небесных тел на земные события. В мае 1761 года русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765), человек необычайной одаренности и широты увлечений — от физики до литературы, наблюдал необычное явление. Край Солнца как бы пузырился или размывался при прохождении через него Венеры вокруг диска планеты возникал тончайший светящийся ободок. Этот эффект был правильно истолкован Ломоносовым в его брошюре «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской Академии наук». Размывание солнечного диска он связал с наличием у ближайшей соседки Земли мощной атмосферы «таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Так — по сути, впервые со времен Галилея — удалось дополнительно доказать схожесть Земли и других планет. Старые сугубо умозрительные гипотезы об атмосферах небесных тел получили столь сильное подтверждение, что фантасты и популяризаторы науки 18–19 веков стали считать чуть ли не само собой разумеющимся, что всякая планета имеет подходящий для человека воздушный океан.
Принципиально новый тип небесного тела — астероид, или малую планету, обнаружил в первый день 19 столетия итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826). Орбита первого астероида, названного Церерой, была заключена между орбитами Марса и Юпитера. В течение нескольких следующих лет немецкий астроном Генрих Вильгельм Ольберс (1758–1840) снова зарегистрировал Цереру и обнаружил два других астероида — Палладу и Весту. Вскоре между орбитами Марса и Юпитера были найдены и другие планетки. Это позволило Ольберсу предложить гипотезу о существовании в очень давние времена особой планеты Фаэтона, которая по неизвестным причинам взорвалась, и ее осколки образовали астероидный пояс. Эту идею до сих пор трудно обосновать или окончательно опровергнуть, но она, бесспорно, стимулировала интерес к законам эволюции Солнечной системы и отдельных планет.
Открытие Солнечной системы — 3 акт
Обнаруженный Вильямом Гершелем Уран оказался своеобразной копилкой сюрпризов.
Прежде всего, выяснилось, что задолго до Гершеля эту планету наблюдали другие астрономы, причем регистрировали ее не менее 19 раз. Первым это сделал Джон Флемстид в самом конце 1690 года. В течение последующих 25 лет он повторял этот результат еще четырежды. В 1750–1771 гг. целых 12 наблюдений Урана провел французский астроном Пьер Лемонье (1715–1799), уже современник Гершеля. В общем, видели ее многие, но до поры до времени никому не пришло в голову выделить ее среди слабых звезд.
Но это полбеды — новые явления нередко исчезают из поля восприятия. Главное то, что Уран очень быстро продемонстрировал необычное поведение. Строгое вычисление его орбиты в рамках ньютоновской теории тяготения, даже с учетом поправок на влияние гигантов — Юпитера и Сатурна, не привело к успеху. Уран ускользал с предназначенной ему траектории. В 20-х годах 19 века астрономы пришли к выводу, что такая модель не описывает наблюдаемых положений новой планеты.
Естественно, появились гипотезы, подчас весьма причудливые, но лишь две из них оказались жизнеспособны и некоторое время конкурировали друг с другом. Реальный выбор свелся к тому, что либо закон тяготения неверен, например, сила убывает не как квадрат расстояния, а более сложным образом, либо существует какая-то новая планета, сбивающая Уран с пути. Первый вариант весьма авторитетно поддерживался директором Гринвичской обсерватории Джорджем Бидделом Эри (1801–1892). Однако столь радикальное решение привлекало немногих — модификация закона Ньютона вела к перестройке всей теории движения планет, а для этого нужны были более веские экспериментальные и теоретические причины.
Реальное решение проблемы Урана было найдено в рамках второго подхода. Тут и развернулась отчасти забавная и отчасти драматическая история открытия Нептуна, история, описанию которой посвящены целые книги.
Вечный отдых творца
Проблеме происхождения Солнечной системы повезло гораздо меньше, чем проблеме ее строения. Тому есть множество объективных причин. Но главная та, что движения Солнца, Луны и планет наблюдались систематически на протяжении тысячелетий и играли значительную роль в человеческой практике. Космогоническая же задача всегда существенно выходила за рамки этой практики — ни одна звезда или планета в окрестностях Земли (к счастью для нас!) не рождалась. Периоды обращения всех доурановых планет вполне умещаются в масштаб одной человеческой жизни, космогонические же масштабы совсем иные — миллиарды лет. Поэтому получилось так, что на протяжении почти всей своей истории человек воспринимал свою планету и небесные тела как некие данности, во всяком случае, не допускал возможности естественного их образования.
Космогоническая проблема так или иначе решалась во многих мифологических системах. Мы имели возможность убедиться, что мотивы творения Земли, неба, звезд и т. п. встречались у древних очень часто. Этот интерес восходит, на самом деле, к типично первобытному приему объяснения любого предмета или явления способом его изготовления. Функциональное назначение вещи как бы сливается с этим способом, они неразрывно составляют ее суть. В этом сказывалась необходимая активность человека в создании орудий труда, в общении с полезными или опасными элементами окружающего мира. Сколь-нибудь развитые космогонические мифы, видимо, возникают на ранних этапах становления религиозного типа мышления, когда интеллектуальный мир начинает заселяться богами. Для создания таких грандиозных объектов наблюдаемого мира, как небо и земля, требовались аналоги человека, но в соответствующих масштабах могущества. Боги и сыграли роль этих аналогов. Вероятно, с этим связана и попытка построения календаря на предельно большие сроки — от начала до конца мира. Но наблюдательных данных собственно космогонического характера под этими моделями не было.
В христианскую эпоху вплоть до Возрождения, когда доминировала теистическая мысль о непосредственном руководстве каждым небесным движением, проблемы вообще как бы не существовало — считалось самоочевидным, что Солнечную систему, Землю, человека Творец создал сразу в наблюдаемом виде. С античными идеями в духе Анаксимандра боролись беспощадно, как с прямым противоречием тексту Библии.
Деизм, конечно, расшатывал эту традицию, но, как мы видели, формирование науки шло, прежде всего, по пути исследования явлений, доступных прямому наблюдению. Античность же не дала будущей космогонии первотолчок мысли, аналогичный гениальной гелиоцентрической гипотезе Аристарха в смысле связи с наблюдаемым миром. Интерес к структуре явно опережал интерес к генезису. Усмотреть же в строении Солнечной системы отпечатки ее эволюции было не так-то просто.
В Новое Время к идеям Кузанца о единой природе космических тел и наблюдательным данным Галилея по этому поводу добавилась антично-натурфилософская, по сути, гипотеза Рене Декарта, с которой и начинается история научной космогонии.
Часть II: Космологический сценарий
Глава 7: Вокруг большого взрыва
Осторожно на повороте!
Сейчас сюжет этой книги делает довольно резкий поворот. До сих пор мы более или менее неспешно путешествовали по истории космических взглядов. Пора переходить к тому, ради чего это делалось, — к изложению современной точки зрения на эволюцию Вселенной. Мы попробуем сначала построить достаточно последовательную картину так называемой стандартной или эталонной модели эволюции, а лишь потом уйти в обсуждение тех или иных дискуссионных моментов.
В процессе ознакомления с последующим материалом стоит иногда заглядывать в приложения — особенно это касается элементарных частиц. И, конечно, хочется верить, что терпеливый читатель преодолеет некоторую жестокость текста ближайших глав.
Итак, к делу!
Стандартная модель
В промежутке от 15 до 20 миллиардов лет назад с первоначальным состоянием Вселенной — будем называть его Сингулярностью — что-то произошло. Пространство и заполняющая его материя как бы вырвались из точки и стали расширяться. Такое явление иногда называют Первовзрывом, или Большим Взрывом
[105]
. Этот красивый образ математически оправдан тем, что в нулевой момент времени плотность материи становится бесконечной
[106]
(½(t) = 3/32πGt
2
), но его нельзя слишком прямо ассоциировать с обычным взрывом заряда в пространстве. Здесь расширяется именно все пространство Вселенной, а в наблюдательном отношении это выглядит как разбегание вещества, увеличение расстояний между любой парой точек.
Двухмерный аналог картины расширения вселенной (в замкнутой модели)
Все точки заштрихованной области, ограниченной горизонтом, могут быть связаны с наблюдателем
А
световыми сигналами.
Что ожидает Вселенную?
Всякая космологическая теория пытается увязать самые общие свойства распределения материи в сегодняшней Вселенной с картиной, соответствующей наиболее ранним эпохам, но непременно заглядывает и в далекое будущее. Что касается будущего, стандартная модель предлагает на выбор два варианта замкнутый и открытый.
Замкнутая Вселенная похожа на поверхность расширяющегося воздушного шарика, но, разумеется, это лишь двухмерная аналогия. Со временем такая Вселенная должна достичь максимального размера, после чего она будет сжиматься. Для наблюдателя это выглядело бы как постепенное исчезновение красных смещений в спектрах галактик. В какой-то момент они сменились бы постепенно усиливающимися фиолетовыми смещениями.
Температура Вселенной начинает возрастать, что неизбежно ведет к распаду структур — от живых организмов до галактик. Разогревшееся реликтовое излучение вступит во взаимодействие с веществом, обдирая электронные оболочки атомов, распадутся атомные ядра, снова образуется горячая смесь из электронов, фотонов, нейтрино и протонов, появится заметное количество античастиц, потом фотон-лептон-кварковый бульон, и, наконец, за миллионную долю секунды Вселенная уйдет в Сингулярность
[107]
.
Другой вариант — безграничное расширение Вселенной, когда она будет все более и более остывать, стремясь превратиться в холодное море фотонов и нейтрино с небольшой примесью других частиц. Видимо, сколь-нибудь сложная организация материи должна исчезнуть, и единственной отрадой в этой картине является то, что переход в состояние полного вымораживания будет длиться довольно долго: по разным оценкам от 10
30
до 10
70
лет.
Выбор между двумя вариантами будущего сводится к оценке современной плотности вещества, вернее, соотношения этой величины с так называемой критической плотностью (½
кр
= 3H
2
/8πG B 4,7.10
-30
г/см
3
(при Н = 50 км/сМпс =1,62.10
–18
с
-1
)
[108]
. Если ½ > ½
кр
, то имеет место первый вариант, и расширение неизбежно сменится сжатием. Если ½ меньше ½
кр
, расширение будет неограниченным.
Сингулярность — классические проблемы
В сущности, Сингулярность, и с физической и с философской точки зрения, объект неудовлетворительный. Мир с бесконечной плотностью материи, стиснутый в одну единственную точку, — сугубо математическая абстракция. Скорее всего, Сингулярность отражает наше незнание истинных законов эволюции в моменты, близкие к Первовзрыву.
Глубокие теоретические исследования последних десятилетий показали, что Сингулярность в рамках эйнштейновской теории тяготения неизбежна — она содержится в общих решениях уравнений классической теории гравитации, а не является следствием каких-либо чрезмерных ее упрощений.
Одно время была надежда, что сингулярное состояние возникает просто из-за неаккуратного описания вещества. Ведь гипотеза о том, что в очень ранние моменты оно представляет собой идеальный релятивистский газ, отнюдь не самоочевидна. Оказалось, что учет так называемой объемной вязкости
[110]
действительно позволяет убрать Сингулярность. Можно даже представить дело так, что вся эволюция Вселенной выглядит как переход между двумя состояниями с постоянными и вполне конечными плотностями материи в начале и в конце.
Такая точка зрения легко бы вытеснила представления о Сингулярности, если бы за ее торжество не приходилось платить непомерную цену. Дело в том, что само предположение о выдающейся роли объемной вязкости в начальной фазе сверхгорячего вещества очень трудно оправдать данными о вязких средах. То, что вязкость может выйти на первый план в поздние космологические эпохи и даже определить будущее Вселенной, гораздо правдоподобней. Не слишком сильным, но приятным утешением для программы вязких моделей служит вытекающее из них предсказание, что благодаря почти незаметной в начале вязкости открытая Вселенная должна в далеком будущем перейти в стационарный режим с постоянной и, возможно, не слишком малой плотностью вещества.
Однако главным тормозом на пути такого рода борьбы с Сингулярностью оказались так называемые анизотропные модели.
Сингулярность и ее окрестности — квантовые проблемы
То, что квантовые закономерности могут играть важную роль в космологии, отнюдь не тривиальное представление. Когда говорят о Вселенной в целом, имеют в виду очень большие масштабы, в которых галактики выглядят, как пылинки. В таких масштабах обычно используется классическое описание.
Однако в космологии с Сингулярностью неизбежна такая эпоха, когда квантовые эффекты вовсе не малы: ими нельзя пренебречь ни в описании вещества, ни даже в интерпретации самого пространства-времени. Рассказ об этом придется начать немного издалека.
В физике известно множество постоянных, с помощью которых описывается поведение материи в самых различных процессах. Три из них явно выделены это скорость света в вакууме с, константа Планка ћ и гравитационная постоянная G
[112]
.
Скорость света имеет самую прозрачную трактовку. Это просто предельная скорость распространения для любых процессов, несущих информацию.
С важнейшей константой квантовой теории ћ дело обстоит сложнее. В самых ранних вариантах квантовой механики она характеризовала минимальное действие — элементарную ячейку фазового пространства, занимаемого частицей. Фазовое пространство — это очень удобное в классической механике объединение координат и импульсов в некое единое многообразие. Однако развитие квантовой механики показало, что частица вообще не может характеризоваться одновременно измеренными координатой и импульсом, между погрешностями в их величинах всегда есть неустранимая корреляция — так называемое соотношение неопределенностей Δx. Δp Á ћ. Из-за этого описание в терминах фазового пространства оказывается лишь крайне приближенным. Кроме того, константа Планка с самого своего появления несла очень важную нагрузку, определяя, условно говоря, связь между корпускулярными и волновыми свойствами материи (например, через известные эйнштейновские выражения E = ћω, p = ћ/λ связывающие энергию и частоту, импульс и длину волны для фотона), а также определяла квант момента количества движения.
Глава 8: Нечто необычное
Знаменитые черные дыры
В истории науки трудно найти объекты с такой судьбой, как у черных дыр. Предсказаны они были давно и в довольно общей форме, но потом более ста лет никто не обращал на них внимания.
В 1796 году в первом издании «Изложения системы мира» Лаплас, рассказывая о необычных для того времени звездных феноменах, в частности, о новых звездах, писал:
Далее следует прямое предсказание
[117]
:
Гравитационные волны
180-летнюю историю черных дыр все-таки можно назвать историей со счастливым концом — сейчас они считаются экспериментально обнаруженными объектами. Зато с гравитационными волнами — явлением, представляющим феноменальный интерес, ситуация выглядит значительно сложней и, пожалуй, драматичней.
Следует подчеркнуть, что теория гравитации с самого начала развивалась как сугубо статическая. Закон Ньютона фиксировал вид силы, действующей между двумя массами на определенном расстоянии, и не касался иных задач. После создания специальной теории относительности стало ясно, что любое взаимодействие должно распространиться с конечной скоростью, не превышающей с. Это следовало отнести и к гравитации. Отсюда немедленно вытекала идея об особом переносчике тяготения — гравитационном поле и конкретном проявлении этого поля в форме гравитационных волн.
Предсказание таких волн — одно из первых и почти очевидных следствий эйнштейновской общей теории относительности. Гравитационные волны появляются в простейшем линейном приближении этой теории в качестве решений, во многом похожих на то, что известно из электродинамики. Оставалось только обнаружить новые волны экспериментально и получше их использовать. Впереди маячили блестящие перспективы генерации тяготения в иные миры, дистанционного управления кривизной пространства-времени…
Эти перспективы маячат до сих пор, реализовавшись пока лишь на страницах научной фантастики. И вот почему так получилось.
Уравнения Эйнштейна очень сложны и в отличие от уравнений максвелловской электродинамики нелинейны. Поэтому получить физически прозрачное точное решение для гравитационной волны нелегко, трудно даже определить однозначный критерий ее существования и, тем более, дать полную постановку задачи на излучение. Более того, длительное время мнения теоретиков колебались между безусловным признанием реальности этих волн и полным ее отрицанием.
Мечты о космическом микронаселении
Рассматривая картину ранних космологических стадий, трудно избежать одного древнейшего предрассудка. Речь идет о более или менее длительном периоде начального Хаоса, из которого постепенно и в довольно поздние сроки формируются структуры. Конечно, сейчас ученые не мыслят его в виде какого-то клубящегося античного океана — разыгрывается модель крайне горячего газа элементарных частиц, однако идея бесструктурности объектов ранней Вселенной играет важную роль. Вроде бы все верно, какие структуры могут образовываться в среде, чья температура измеряется миллиардами миллиардов градусов? Любая из них разрушится в самом зародыше…
И все-таки проблема не так проста, как может показаться на первый взгляд.
Общепринятые ныне представления сводятся к тому, что лептоны, фотоны и кварки — частицы точечные, и первый структурный уровень эволюции соответствует синтезу адронов из кварков при t ~ 10-5 с. Адроны действительно сложные образования, их нетривиальная структура подтверждена прямыми экспериментами. Не исключено, что в соударениях при куда более высоких энергиях нам удастся установить сложное строение каких-то других частиц — выяснится, например, что кварки и (или) лептоны можно описать набором более простых структурных единиц. В этом случае придется выделять особую эпоху кваркового и (или) лептонного синтеза, но ничего сверхнеожиданного такое выделение не внесет. Осознав, что в истории Вселенной были эпохи без наблюдаемых звезд и галактик, без привычных атомов и молекул и даже без адронов, нетрудно будет привыкнуть и к докварковой эре.
После адронов появляются следующие структурные уровни — простейшие атомные ядра, а много позже — атомы и молекулы. Если представление об адронах как составных системах не слишком наглядно, то теперь уже можно довольно уверенно говорить о «чем-то, состоящем из того-то и того-то» (ядро гелия-4 — из 2 протонов и 2 нейтронов, атом водорода — из протона и электрона и т. п.). Ну, а потом создаются условия для синтеза более сложных веществ, и решающую роль в этом добром деле играет гравитация, конденсирующая материю в достаточно компактные объемы. Картина дальнейшей эволюции во многом уже прояснена, и мы обсудим ее, рассказывая о космогонической фазе.
Теперь же нас интересует нечто, относящееся к совсем ранней Вселенной. Вопрос в следующем — каковы собственно локальные проявления гравитации до эпохи адронного синтеза? Не приводит ли гравитационная конденсация к образованию каких-то реликтовых структур, неизвестного нам типа, возможно целых эволюционных ветвей материи, просто не замеченных пока современным экспериментом и не разработанных как следует теорией?
Антропогенный принцип
Хорошая физическая теория должна, исходя из очень небольшого круга фундаментальных положений, выводить конкретные предсказания, в частности, объяснять численные значения наблюдаемых характеристик окружающего мира. Речь идет о массах, временах жизни, светимостях, частотах и т. д.
С большинством таких задач современная физика справляется довольно успешно. Например, мы знаем, что характерная частота переходов в атоме водорода, полностью нормирующая его спектр, легко выражается через постоянную Планка, заряд и массу электрона — это так называемая постоянная Ридберга (R
∞
= m
e
e
4
/2 ћ
2
). Характерная масса звезды типа Солнца с точностью до несущественного числового множителя оценивается комбинацией трех мировых констант и массы протона (M~ (ћc/G)
3/2
m
p
-2
~ (m
P
3
/m
p
2
)), то есть удобно выражается через планковскую массу. Нечто похожее имеет место и в других случаях — все в порядке, если наблюдаемые параметры объектов и процессов выражены через некий минимальный набор констант.
В этот набор сейчас включены и величины, которым, может быть, там не место. Многие физики убеждены, что более общая теория даст методы расчета спектра масс элементарных частиц, и массы электрона и протона будут выражены через какие-то более фундаментальные вещи, например, через планковскую массу. Не исключено, что найдутся в такой общей теории и идеи, позволяющие вычислять заряд электрона и другие константы взаимодействия. Было бы, конечно, здорово свести все и вся к комбинациями трех мировых констант ћ, с, G или, что то же самое, к планковским единицам. Но пока приходится опираться на достигнутое, и реалистический минимальный набор, наряду с фундаментальной тройкой, включает массы и константы взаимодействия элементарных частиц.
Общая теория имеет шанс еще долго пробыть предметом веры, но в связи с ее предполагаемым появлением есть и несколько пессимистические точки зрения. Честно говоря, в области известных ныне элементарных частиц не видно параметра с размерностью массы, который позволил бы объяснить весь спектр наблюдаемых масс. И не так-то легко поверить в существование одного параметра, который (подобно константе Ридберга в атомной физике) даст единую нормировку массового спектра в огромном интервале от нейтрино до самых тяжелых адронных резонансов. Что же касается стратегии дальнего прицела, например, использования планковской массы, то по нынешнему физико-математическому кругозору кажется маловероятным, чтобы какая-то теория уверенно вычисляла потрясающе малые безразмерные константы отношения масс обычных элементарных частиц к массе планкеона (скажем, для протона m
Если даже предположить, что программа такого рода будет выполнена, и все известные массы частиц и константы связи выстроятся из фундаментальной тройки, то останется и такой вопрос: как объяснить тройку, или, по-другому, откуда берется планковский набор {l
Глава 9: Цепочка космических реакторов
Космогоническая фаза
Мы как-то незаметно углубились в сферы космической экзотики и покинули Вселенную на весьма любопытной стадии формирования макроскопических объектов — на рубеже космологических и космогонических проблем.
Что же происходит дальше? Как формируются крупные космические структуры — галактики и звезды? Почему в среде, состоящей из водорода, гелия, фотонов и нейтрино, возникают тяжелые элементы, сложные молекулы и, наконец, жизнь и мыслящие существа?
Когда мы говорили об однородности и изотропии ранней Вселенной, имелось в виду описание ее свойств в среднем, в масштабах существенно превышающих размеры возможных неоднородностей. Небольшие возмущения однородного фона Вселенной начинают развиваться очень рано, и именно эти возмущения впоследствии превращаются в гигантские обособленные скопления газа.
Многое в зарождении таких космических протоструктур пока непонятно и является предметом активных исследований. Но кое-что мы знаем.
Через миллион лет после Первовзрыва температура падает примерно до 3000 К, Вселенная становится прозрачной для фотонов и нейтрино
[134]
. Гравитационное излучение, если верить в его существование, выходит из игры гораздо раньше — вероятно, непосредственно вблизи Сингулярности. Массивные заряженные частицы — протоны и ядра гелия — нейтрализуются, связываясь с электронами в атомы, а у фотонов уже не хватает энергии на ионизацию. Вещество теперь становится слишком холодным, чтобы противодействовать силам тяготения, которые выступают на первый план не только в предельно больших, но и в относительно малых объемах. Гравитация, управляющая эволюцией Вселенной в целом, начинает проявлять себя более локальным образом, формируя относительно независимые острова обычного вещества, конденсация происходит во многих масштабах — ее последствия мы и наблюдаем в виде иерархии космических структур.
Эволюция Земли и других планет
Рассмотрим теперь в самых общих чертах, как протекало формирование Земли. Наша планета дает уникальный пример успешного прохождения химической и биологической эволюции, и, конечно, очень интересно выяснить, насколько ход этой эволюции естественен. Иными словами, не возникают ли в ходе анализа какие-то крайне маловероятные факторы, делающие результаты земной эволюции предельно редким космическим событием?
По современным астрофизическим и геофизическим данным, Земля образовалась примерно 4,6 млрд. лет назад. Вещество, из которого состояло протоземное облако, наверняка сильно отличалось по составу от водородно-гелиевой смеси. Видимо, около 10 млрд. лет назад в области Солнечной системы началось интенсивное обогащение тяжелыми элементами. Неплохое представление о химическом спектре в районе земной орбиты дают метеориты, а среди них преобладают каменные и железные с примесями кислородо-связывающих веществ. Именно анализ метеоритов позволяет нам восстановить элементный состав протопланетного облака, каким оно было 4,5 5 млрд. лет назад.
Конденсация протопланетного вещества под действием сил тяготения ведет к образованию твердого и компактного тела, внутри которого развивается давление, препятствующее дальнейшему сжатию. Однако не слишком большая исходная масса позволяет достичь весьма умеренных температур в недрах планеты. В большей части своего объема она сохраняет кристаллическую структуру.
Основным процессом геологической эволюции является гравитационная дифференциация — процесс, в котором более тяжелые вещества опускаются к центру планеты, а более легкие поднимаются к поверхности. Из-за этого Земля оказалась, в конечном счете, весьма неоднородной по плотности (12,68 г/см
3
в центре при средней плотности 5,52 г/см
3
).
Дифференциация ведет к потере потенциальной энергии опускающихся слоев и некоторому уменьшению радиуса планеты. Потенциальная энергия выделяется в тепловой форме во внутренних слоях. Полное энерговыделение этого источника оценивается примерно в 1,6.10
31
Дж, что с учетом возраста Земли приводит к очень приличной средней мощности (порядка 10
Зоогоническая фаза как космологический закон
Хотя мы вовсе не уверены, что появление жизни во Вселенной представляет собой столь же универсальное явление, как образование галактик, звезд и планетных систем, необходимо тем или иным образом задать этот феномен как закономерное следствие предшествующих стадий эволюции.
Последовательность событий, приводящая к зарождению и развитию жизни, представляется чем-то вроде цепочки реакторов.
Самый мощный из них — Сингулярность (или, вероятней всего, ее планковская окрестность) — работает не слишком понятным для нас образом, но в результате работы этого гравитационного суперреактора появляется пространство-время и зародыши будущих элементарных частиц (а возможно, и непосредственно некоторые частицы — фотоны, лептоны, кварки и гравитоны, если не выяснится их более тонкая структура). В эпоху t ~ 10
-6
-10
-5
сек. Вселенная начинает работать как реактор адронного синтеза — из кварков образуются адроны. Позднее, в более холодной ситуации Вселенная становится термоядерным реактором, осуществляющим синтез водорода в гелий-4.
Еще позднее Вселенная разбивается на отдельные реакторы (галактики и звезды первого поколения), где в процессе сжатия происходит синтез более тяжелых элементов. Благодаря выходу этих реакторов во взрывной режим, космос химически обогащается, и некоторые не слишком горячие объекты, например, планеты у звездных систем 2-го поколения — становятся мощными химическими реакторами, где синтезируются различные молекулярные соединения. Когда химические соединения делаются достаточно сложными и многообразными, возникает основа для дальнейшего усложнения структур. В относительно тонком приповерхностном слое некоторых планет создается своеобразный биологический реактор, продуцирующий относительно устойчивые молекулярные комплексы, способные к длительному обмену энергией и веществом с окружающей средой. Если условия этого обмена, способствующие устойчивости комплекса, каким-то образом кодируются в его структуре (в виде информации, записанной на молекулярном уровне), то комплексы начинают репродуцироваться в наиболее приспособленной к данным условиям форме. Вариация условий окружающей среды — радиационного, температурного и химического режимов по необходимости приводит либо к гибели образований, либо к их усложнению, допускающему более широкую адаптацию. Так появляются первые живые существа — безъядерные клетки, способные в некоторой степени регулировать отношения с окружающей средой.
Биологический реактор на протяжении миллиардов лет генерирует все усложняющиеся живые структуры, пока не возникает человек с характерным социальным типом передачи части наследственной информации и формирующейся на этой основе культурной сферой, которая открывает путь к особо активному воздействию на окружающую среду.
Сплошные проблемы
Резюмируя популярное изложение того или иного раздела науки, нередко прибегают к архитектурному образу — смотрите, какое великолепное здание выросло на пустынном и диком месте!
В этом смысле наука о строении и эволюции Вселенной может представляться монументальным центром обширного города. Путь от россыпи угольков-звезд и небесных зиккуратов Мардука до реликтового излучения и черных дыр позволяет гордиться изобретательностью зодчих.
Но лучшая часть гордости — прошлое, спрессованное в ступеньку, с которой яснее видны дороги в завтра. Масштаб, избранный в этой книге, не позволяет слишком долго любоваться достигнутым, а современная космология очень далека от пропорций завершенного храма. Сквозь строительные леса довольно четко проглядывают промежуточные этажи, а то, что в проекте представлялось фундаментом и куполом, все более смахивает на ускользающий мираж. Убийственная бессмыслица Сингулярности вроде бы успешно вытесняется моделями планкеона, раздувающегося в инфляционном режиме. Но ничего, напоминающего последовательную теорию, по поводу этой области пока нет. Зато явно усиливается ощущение того, что в экспериментальном плане мы страшно далеки от планковских параметров, и нужна совершенно исключительная изворотливость, чтобы отыскать соответствующие объекты в космосе и тем более создать их искусственно. Хватит ли, например, планетарных масштабов для запуска «планковского ускорителя», то есть машины с энергией пучка порядка 10
28
эВ (примерно миллиард Джоулей на частицу!)? Опыт исследования космических лучей показывает, что известные участки Вселенной со всей своей мощью звездной и галактической энергетики таких частиц не генерируют. Во всяком случае, на Земле пока зарегистрированы космические частицы с энергиями на 7–8 порядков ниже планковского предела. Не исключено, что решение скромной ускорительной проблемы потребует выхода нашей цивилизации на совсем иные технические рубежи. А как найти источники излучения с мощностью ~ L
P
?
В космогонии, где вырабатываются модели генезиса космических структур различного масштаба, дела обстоят тоже не слишком благополучно. Очень многое еще предстоит понять и увязать в картине образования галактик, звезд и планет. Надежные оценки уровней космической иерархии, законы семейных ячеек, правила химической наследственности — вот далеко не полный список активно решаемых проблем.
Но есть и области, к исследованию которых мы только подходим. Огромный период от Первовзрыва до отрыва излучения от вещества в космогоническом плане выглядит подлинной terra incognita. Могут ли в ранней и горячей Вселенной образовываться объекты, отличные от известных элементарных частиц, что-то вроде очень малых звездоподобных структур с колоссальной плотностью? Какова их роль в ходе дальнейшей эволюции? Можно ожидать, что рождающаяся «микрокосмогония» — то есть область, имеющая дело с образованием самых ранних структур, подготовит нас к встрече с чем-то поразительным. Особый интерес вызывает поиск иных эволюционных линий, которые очень рано разбежались с нашей — на уровне формирования химических структур (атомов и молекул) и даже еще раньше (элементарные частицы). Все, что мы наблюдали до сих пор, может лежать на одной из многих эволюционных ветвей, притом не обязательно самой интересной. Какую же экспериментальную и теоретическую мощь должна приобрести земная цивилизация, чтобы проникнуть к исследованиям вещества тех плотностей и температур, по сравнению с которыми обычные атомные ядра и нейтронные звезды практически неотличимы от вакуума?
Часть III: Контакт
Глава 10: Жизнь и разум — что искать?
Тяжкий крест уникальности
Переходя к самой, пожалуй, интригующей проблеме наших дней — проблеме Контакта, необходимо хотя бы ненадолго остановиться на глубоких особенностях ее постановки. Это, кроме всего прочего, даст хорошую возможность еще раз окинуть взглядом историю космологии с высоты птичьего (или лучше — космического) полета.
Когда мы говорим о таких явлениях, как разум в космических масштабах, реально имеется в виду земная цивилизация — в той степени, в какой ее можно отнести к проявлениям разума. Других примеров у нас попросту нет, в экспериментальном плане земной разум пока уникальное явление. И на основании этого единственного опыта мы хотим представить себе нечто совершенно иное и описать принципы Контакта с этим иным.
Уникальность любого объекта или явления — своеобразное проклятие для науки, здесь та ее естественная граница, тонкая черта, которая отделяет собственно науку от метафизических спекуляций.
Историю развития взглядов на строение Вселенной можно представить цепочкой преодолений всевозможных уникальностей и связанных с ними «центризмов».
Первобытный человек резко выделял из окружающего мира доступный ему охотничий ареал со всем его живым и неживым населением. Представить себе совокупность таких ареалов в единстве как нечто подобное знакомой ему области он сумел очень не скоро — потребовались десятки тысяч лет. Но лишь в таком сопоставлении человек стал характеризовать свой ареал какими-то определенными свойствами. Из этих сравнений и вырастали первые картины мира, где уникальностью обладали уже огромные территории.
Игра в определения
Когда начинают искать нечто ранее неизвестное, чье существование основано на более или менее зыбкой аналогии, первое желание — дать хорошие определения искомому. Мы хотим распространить такие явления, как жизнь, разум, цивилизация до общекосмического масштаба, и поиск достаточно емких определений выглядит неизбежным предварительным этапом.
Трудности такого дела проявляются сразу, как и во всех ситуациях, где приходится разрезать эволюционные цепочки. Ни на одном существе в какое-то мгновение не вспыхивает бирка — «я живое» или «я разумное». Разделение всегда носит условный характер и зависит от того, какие функции выделяет тот, кто занимается разделением. Иными словами, огромную роль играет соотношение между определяемой и определяющей системой — последняя тоже развивается и на ином своем уровне способна по-новому оценивать предмет исследований.
Характернейшая черта живого организма — его открытость в окружающую среду, наличие интенсивного метаболизма. Организм получает из среды энергию и химические вещества, необходимые для поддержания своих функций, и в переработанном виде отдает их среде. Благодаря этому он представляет собой непрерывный процесс регенерации определенной структуры в некотором ограниченном объеме. Важной формой регенерации является репродукция организм в целом способен синтезировать себе подобный, как правило, с крайне незначительными изменениями.
Наиболее существенной особенностью таких процессов является их запрограммированность в структуре самого организма. Элементы структуры кодируют допустимый уровень энергетического и химического взаимодействия со средой, «правила внутреннего распорядка» для химических и энергетических потоков и, конечно, общий ход регенерации. В сущности, именно наличие такого устойчивого регулирования и позволяет живым организмам выделиться в особый класс природных процессов — они умеют не только хранить информацию, но и использовать ее для собственного выживания. Закрепленное регулирование отношений со средой обеспечивает им активность — совокупность реакций на изменение условий.
В земных условиях мы знаем, что такие функции свойственны белково-нуклеиновым комплексам, и необходимая информация записана на молекулярном уровне. Даже самые простые организмы в информационном отношении представляют собой сложнейший компьютер, обслуживающий маленькую фабрику молекулярного синтеза.
Органическая Вселенная
Неплохо было бы выяснить, где собственно проходит черта уникальности того явления, которое мы называем земной жизнью. Видимо, Вселенная в очень многих своих областях генерирует достаточное обилие основных атомов, необходимых для появления органических структур. Но вот насколько далеко по пути к этим структурам заходит молекулярная эволюция?
До сравнительно недавних пор считалось как-то само собой разумеющимся, что сколь-нибудь крупные молекулы могут образоваться лишь в планетных конденсациях. Поэтому планеты казались единственными подходящими кандидатами на роль хороших органохимических реакторов, а, следовательно, совершенно необходимым звеном в цепочке, ведущей к жизни.
Между тем еще в 1834 году шведский химик Йене Якоб Берцелиус (1779–1848) установил, что на метеоритах присутствуют органические вещества. Идея о том, что соответствующие молекулы могут образовываться в космическом пространстве, более столетия оттеснялась весьма простым соображением о заражении метеоритов органикой уже после попадания в земную атмосферу.
Ситуация стала резко меняться после того, как чистота опытов значительно возросла, и в связи с космогонической проблемой обострился интерес к метеоритному составу. Поскольку исходный материал протопланетных облаков земной группы, видимо, очень близок к углистым хондритам, а метеориты этого состава включают около 5 % по массе органических веществ
[150]
, стало принципиально важно выяснить, насколько эти включения естественны. Пожалуй, решающим оказался анализ метеорита Мерчисон, упавшего в Австралии в 1969 году. На нем обнаружили 18 аминокислот, причем 12 из них не встречаются в белках, характерных для земной жизни. Этими 12 аминокислотами в пределах земной атмосферы метеорит Мерчисон заразиться не мог, что и заставило поверить в их космическое происхождение.
Понимание того, что Вселенная может быть в весьма высокой степени насыщена органикой, достигалось двумя путями. Знаменитые опыты Гарольда Юри и Стенли Миллера, проведенные в Чикагском университете в 1953 году, показали, что искровые разряды в атмосфере из водорода, аммиака, метана и водяного пара стимулируют образование ряда сложных молекул, включая строительные элементы белка — аминокислоты. В 60-70-х годах Е. Андерс, М. Стадьер и Р. Хаяцу, моделируя ситуацию протопланетного облака, обнаружили, что радикал СО в водородно-аммиачной атмосфере дает в присутствии железоникелевых, магнетитных и силикатных катализаторов нечто весьма похожее на метеоритную органику. Предварительный вывод из лабораторных экспериментов состоит в том, что, видимо, при достаточной концентрации стартовых соединений — простейших молекул, содержащих водородные, кислородные, азотные и углеродные атомы, — подвод энергии в форме ультрафиолетового излучения,? — лучей и даже более жесткой радиации обеспечивает заметный выход так называемых биологических мономеров — в первую очередь аминокислот и азотистых оснований. Это тот материал, из которого впоследствии могут полимеризоваться белки и нуклеиновые кислоты, соответственно.
Подходящие планеты — жизнь
Связывая дальнейшие пути эволюции с приповерхностным слоем планет, нужно найти какую-то разумную модель, где, во-первых, планеты — типичное явление, во-вторых, у некоторых из них условия на поверхности по крайней мере не разрушительны для известных типов биологических структур. Наконец, неплохо, чтобы эта модель допускала развитую жизнь на Земле и хоть в какой-то степени объясняла факт ее отсутствия на других планетах Солнечной системы.
Тем самым мы, конечно, резко сужаем горизонт поиска — фактически дело ограничивается существами, очень близкими к нам по биологической конституции. Зато мы хотя бы знаем, о какой конституции идет речь.
Весьма подробный анализ в этом направлении был проделан в 1970 году сотрудником исследовательской фирмы Рэнд Корпорэйшн Стефеном Доулом, и, насколько мне известно, его оценки пока принципиально не улучшались. По сути метод Доула приводит к отбору планет, которые по ряду основных параметров подошли бы для жизни человека, если бы последнему вздумалось заняться космической колонизацией в межзвездных масштабах. Оценку предприятия такого масштаба придется отложить до конца следующей главы — к сожалению, ее решение вовсе не сводится к наличию или отсутствию подходящих планет. Здесь же мы будем во многих отношениях следовать методу Доула.
Формулу для среднего числа подходящих планет
[152]
можно представить в простом виде:
N
HP
= N
S
P
HP
,
Подходящие планеты — разум и цивилизация
На знаменитом советско-американском симпозиуме по проблеме CETI
[154]
, проходившем в сентябре 1971 года в Бюраканской астрофизической обсерватории АН Армянской ССР, около половины времени было уделено обсуждению формулы для оценки числа контактных цивилизаций в Галактике. Эта формула, предложенная Ф. Дрейком из Корнеллского университета, выглядит так:
N = R*f
p
n
e
f
e
f
i
f
c
L,
где R*- средняя скорость образования звезд в Галактике за все время ее существования, — f
p
доля звезд с планетными системами, n
e
— среднее число экологически подходящих планет в такой системе, f
e
, f
i
и f
c
соответственно доли планет, где развилась жизнь, разум и контактные цивилизации (то есть достигшие высокого технологического уровня, допускающего связь с собратьями по разуму), L — средняя продолжительность жизни такой цивилизации.
Результирующая оценка, следствие многих бурных дискуссий, оказалась весьма оптимистической. Для факторов fp и ne были приняты единичные уровни, а для произведения fefifc?10
-2
. Наиболее надежный фактор R* нетрудно оценить по астрофизическим данным, принимая, что за 15 млрд. лет в Галактике образовалось 150 млрд. звезд, то есть R* ~ 10 звезд/год.
Таким образом, все свелось к очень трудной оценке L. Принимая, что хотя бы 1 % цивилизаций способен справиться с трудностями своего развития (то есть просуществовать порядка космогонического интервала в 10
9
лет), была получена крайне эффектная оценка L ~ 10
7
лет и N ~ 10
-1
L ~ 10
6
. Миллион развитых технологических цивилизаций в Галактике — это слишком хорошо, чтобы быть похожим на правду!
Глава 11: Жизнь и разум — как искать?
Географическая модель Контакта
В предыдущей главе мы откровенно пытались ограничить многообразие форм жизни во Вселенной чем-то геоподобным. Ограничение такого рода может казаться удовлетворительным или нет, но оно, по крайней мере, делает достаточно ясным предмет обсуждения. Оно позволяет извлечь некоторые полезные уроки из опыта контактов земных цивилизаций.
В основу идей о космических контактах первоначально были положены данные, накопленные европейцами в период Великих географических открытий. Использование такой аналогии особо усилилось тем, что представления о многонаселенном космосе возникали как раз в разгар этого периода.
Джордано Бруно и его последователи считали далекие планеты чем-то вроде островов в безграничном космическом океане, островов, населенных примерно такими же людьми, как на Земле. Требовались лишь подходящие корабли, чтобы этот океан преодолеть. Впрочем, Николай Кузанский еще за полвека до открытия Америки писал: «В отношении других звездных областей мы равным образом подозреваем, что ни одна из них не лишена обитателей, и у единой Вселенной, по-видимому, столько отдельных мировых частей, сколько звезд, которым нет числа…»
Ему же принадлежит и любопытная классификация такого рода: «Впрочем, мы сможем с меньшей несоразмерностью знать что-то о жителях другой области, если будем подозревать, что в области Солнца более солнечные, ясные и просвещенные разумные обитатели, еще более духовные, чем на Луне, жители которой более лунатичны, как на Земле — более материальные и грубые…»
Разумеется, ни во времена Бруно, ни еще три столетия спустя, ничего, кроме транспортного Контакта, всерьез представлять было нельзя. Требовался некий аналог Колумбовых каравелл, чтобы пройти к звездам, и к началу нашего века идея выкристаллизовалась в виде летательного ракетного аппарата. Идеология транспортного Контакта, берущая начало в эпохе Великих географических открытий, вошла в науку и стала, пожалуй, одним из важнейших символов нашей культуры.
Палеоконтакт и космические джинны
С точки зрения географической модели Контакта легко понять истоки одного из любопытнейших явлений нашего времени — периодически вспыхивающего массового интереса к гипотезе пришельцев, представителей иных цивилизаций, которые в прошлом, далеком или совсем недавнем, якобы посещали нашу планету или даже незаметно присутствуют на ней сейчас.
В самом деле, историки и археологи непреложно установили, что европейцы (норвежские и исландские мореплаватели) посещали Гренландию и северо-восточное побережье Америки еще в 10–11 веках. Отыскались следы очень старых путешествий обитателей Юго-Восточной Азии к северному побережью Австралии, есть основания подозревать, что китайцы и полинезийцы давным-давно умели добираться до Америки. Лишь небольшая деталь в легенде о путешествии финикийцев вокруг Африки в 6 веке до н. э. позволила установить, что оно действительно имело место. Нашлись интересные аргументы в пользу того, что именно финикийцы (точнее, их потомки — карфагеняне) открыли Южную Америку
[156]
…
Так вот, стоит ли представлять себя в положении Колумба или викингов в галактическом масштабе? А вдруг мы больше похожи на индейцев, которых открыли инопланетные колумбы, — не пора ли в связи с этим как следует поискать следы пришельцев, открывших Землю в исторические или доисторические времена?
Что ж, это весьма интересная идея, и современная наука вовсе не отвергает возможности посещения Земли чьими-то космическими кораблями. Но, к сожалению, пока нет ни одного факта, который с заметной долей достоверности удалось бы истолковать в пользу такого посещения. Разумеется, это не беда — следы пришельцев могут не бросаться в глаза, мы вообще плохо пока представляем, что именно оставили бы они землянам на память, и вести дальнейший поиск никто не запрещает. Важно лишь то, что любая подозрительная находка должна пропускаться сквозь строго научную схему исследования. Нельзя ли объяснить происхождение этой находки чисто земным образом — вот вопрос, на который приходится отвечать в первую очередь. Отвечать всерьез, используя весь спектр научных достижений — от физики до истории. А это трудно, очень трудно.
И появляются сверхэнтузиасты…
Как это сделать — транспортный Контакт
Итак, очевиднейшая рекомендация географической модели — прямой транспортный Контакт. Мы создаем подходящее средство передвижения — нечто совершенней современных космических кораблей и тем более колумбовых каравелл, — и спокойно отправляемся на поиск внеземной цивилизации.
Проектирование космического полета начинается с ракеты, автономного устройства с реактивным двигателем. Общие оценки дальности необходимых полетов, проведенные в предыдущей главе, показывают, что лучшее, на что мы можем рассчитывать в поисках жизни — десятки парсеков, а в поисках сколь-нибудь понятных цивилизаций — масштаб всей Галактики. Представляя себе в целом картину полетов в рамках Солнечной системы — картину, которая практически целиком укладывается в рамки ньютоновской механики, попробуем выяснить, какие принципиально новые черты привносит в нее иной масштаб.
И тут-то с самого начала возникают великие трудности — кинематические и особенно энергетические.
Очень распространенное исходное пожелание сводится к тому, что хотелось бы затратить на полет какое-то разумное время. Это сразу исключает из игры нерелятивистские скорости. Двигаясь даже с миллисветовой скоростью (v = 10
-3
c
[162]
), что пока заметно выходит за рамки достигнутого, мы затрачивали бы на преодоление каждого парсека (путешествие к границе Солнечной системы!) порядка 3170 лет, а путешествие к центру Галактики заняло бы более 30 млн. лет. Корабль, который сам по себе собирается двигаться тысячи или миллионы лет в отрыве от Земли вряд ли можно рассматривать как средство связи с далекими цивилизациями — скорее всего его население следует считать особой цивилизацией. Этот важный момент нам не раз еще придется вспомнить.
Существенно изменить положение можно лишь одним путем: приблизив скорость корабля к скорости света. Тогда космонавты сумели бы почти за 3 года добраться до границ Солнечной системы и за несколько десятилетий облететь немалое число звезд. Но тут один за другим начинают выходить из игры все известные виды горючего, они оказываются сугубо неэффективными для разгона ракеты до субсветовых скоростей. Дело в релятивистской связи начальной (М
Как это сделать — сигнальный Контакт
Конкретные идеи сигнального Контакта как основной альтернативы Контакту транспортному выдвигались довольно давно. Примерно тогда же, когда жюльверновские герои выстреливались из пушки на Луну, возникли вполне серьезные проекты передачи оптических сигналов на ближайшие планеты. Это были впечатляющие предложения — от вырубки гигантского прямоугольного треугольника в сибирской тайге до разжигания апокалипсического костра в Сахаре. Здесь есть повод для восхищения теми жертвами, которые часть человечества стремилась принести во имя связи с братьями по разуму, но, несомненно, мы радуемся, что жертвоприношение не состоялось — оно заметно усилило бы проявления нынешнего экологического кризиса.
Сигнальный метод имеет один принципиальный недостаток по сравнению с транспортным — приходится заведомо ограничивать круг возможных открытий наивысшим эволюционным уровнем, достигнутым на Земле. Одинаково бесполезно обстреливать радиоимпульсами планету, где процветают прокариоты, динозавры или государства в духе империи инков. Те же самые солнечные зайчики, посылаемые на Луну и на Марс с помощью гигантских зеркал в соответствие с одним из проектов 19 века, хороши лишь в сильном предположении, что селениты или марсиане изобрели очень приличные оптические телескопы.
Но есть в этом методе и явные преимущества — сигнальная связь экономит время и средства. Самая быстрая транспортная связь в масштабах Земли практически ограничена скоростями порядка скорости звука, сигнальная же — в миллион раз быстрее. Вероятно, лучшее, чего мы сумеем добиться в транспортных средствах внутри Солнечной системы, — миллисветовые ракеты, но сигнальная связь все-таки в тысячу раз быстрее. Ну и конечно, самое важное, что сигналы проходят там, где по техническим или вполне принципиальным причинам нельзя использовать никакие транспортные средства. Все, что мы знаем о недрах Земли и глубинах Вселенной, основано на обработке сигнальной информации. Если бы ввиду какого-то грандиозного природного катаклизма Атлантический и Тихий океаны не стали бы временно пропускать корабли и самолеты, обе Америки могли бы поддерживать оживленный контакт с другими континентами с помощью радиопередатчиков.
Если же «межзвездный океан» действительно не пропускает ультрарелятивистские корабли, то сигнальный Контакт остается вроде бы единственной надеждой на связь с далекими мирами. Это хорошая аналогия, но в космическом варианте есть серьезное отличие от земного — Америка все-таки была открыта транспортным методом, и произойди океанский катаклизм в доколумбову эпоху, мы и сейчас могли бы считать отсутствие радиопередач признаком необитаемости западного полушария…
Есть одно обстоятельство, способное сразу же породить сильнейший пессимизм. Дело в том, что реальные средства для сигнального Контакта поразительно, пожалуй, даже подозрительно молоды. Первый радиоприемник А. С. Попова заработал в 1895 году. В 1931 году случайное открытие К. Янского дало нам первый радиосигнал из космического пространства, а первый специальный радиорефлектор был создан в США только в 1937 году. Разработка средств, позволяющих уверенно вести поиск чужих радиосигналов и в какой-то степени ставить вопрос о посылке своих, относится уже к 40-50-м годам. Фактически нечто близкое можно сказать и об оптическом диапазоне. Пассивные средства приема, телескопы, — приборы довольно старые, но проблему передачи дальних оптических сигналов удалось поставить только после изобретения лазеров в 60-е годы. Другие же диапазоны спектра Вселенной (γ — лучевой, рентгеновский, нейтринный) — целиком заслуга последних десятилетий. К этому же периоду относится и развитие наших представлений об энергетике мощных источников излучения.
Поиск надежды
Рассмотренные методы Контакта приводят к очевидному заключению цивилизация, желающая надежно оповестить о себе Галактику или хотя бы достаточно большой ее участок, должна уметь зажигать звезды или, по крайней мере, регулировать процессы в звездных масштабах. Вывод практически не зависит от того, прибегла ли она к транспортной или сигнальной связи любой способ передачи физической информации вроде бы сразу выходит на звездные параметры энергетики и технологии. Не зависит вывод и от более мелких деталей технических достижений, он основан на общих законах распространения и регистрации потоков энергии.
Прийти к такому результату можно было и крайне простым путем, отталкиваясь от того, что при желании создать искусственный объект, который, скажем, в масштабе Галактики регистрируется не хуже обычных звезд, мы, естественно, должны построить настоящую звезду. Если в процессе строительства не нарушаются законы физики, то параметры объекта можно без особой погрешности заимствовать из астрофизических справочников
[173]
.
В отношении всенаправленных маяков это вполне очевидно. Но и с фотонными кораблями ситуация очень похожа, особенно когда речь идет об очень далеких бросках. Посмотрим на них предельно просто. С физической точки зрения, необходимо передать энергию порядка М
к
с
2
на сверхдальнее расстояние с обязательным условием, чтобы ее концентрация не падала ниже определенного уровня, диктуемого конструкцией полезного объема. Время выхода в субрелятивистский режим (t
0
= с/а
0
) определяет эффективное время жизни «звезды», выжигающей основную часть стартовой энергии (М
0
с
2
) как раз за t0. Отсюда и ее стартовая светимость:
L C M
0
c
2
/t
0
~ (М
кс
2
/t
0
r
0
2
)r
2
.
Сопоставляя ее с общей формулой для светимости направленного маяка (f — регистрируемый поток энергии)
Глава 12: Мост в будущее
Цивилизация и прогноз
Путешествуя в глубины времени, мы пытались взглянуть на Вселенную из разных социокультурных систем отсчета. Каждая из них — будь то древнеегипетская или ренессансная — представляет собой сложнейший и во многом самостоятельный предмет разработки, и сколь-нибудь подробная ее реконструкция требует огромных усилий. Космологические представления связаны с разнообразными обстоятельствами формирования и существования цивилизаций, и, обсуждая их, мы наверняка допускали немало переупрощений. Это стоит подчеркнуть, вступая на неизбежную в такой теме, как Контакт, тропу прогнозов.
К сожалению, простым учетом подробностей — сколь угодно большими томами по поводу сколь угодно малых отрезков древности — абсолютно достоверной картины прошлого не создашь. В истории важно не только то, куда смотрят, но и откуда. Эволюция взглядов на Вселенную, показанная в предыдущих главах, казалась совсем иной сто, а тем более тысячу лет назад, и предстанет совершенно по-новому через сто или двести лет, если не спустя несколько десятилетий. Иными словами, пути развития цивилизаций и их космологических знаний выглядят так, как они изображены, только из современной социокультурной системы.
Древние тоже активно интересовались своим прошлым и будущим, пытались описать не только такие простые вещи, как траектории планет, но и проследить сверхсложное развитие своих цивилизаций. Их построения, подчас удивительно тщательные и глубокие, были ничуть не хуже наших, но соответствовали иному уровню мышления и мировосприятия. И наше преимущество лишь в том, что достигнутый эволюционный уровень позволяет практически целиком смоделировать их подход и даже объяснить ограниченность этого подхода, тогда как обратное невозможно.
Мы понимаем, например, свойственное многим древним системам деление исторического прошлого на 4 эпохи: золотую, серебряную, бронзовую и железную. Оно и сейчас во многом вполне объективно, поскольку соответствует металлургической эволюции — получению все более полезного инструментального материала. Но связанные с этим делением выводы о деградации человечества сейчас не имеют силы. Ясно, что идеализация эпохи широкого технического использования благородных металлов основана на неправомерном «склеивании» их древнейшей технологической функции с той ролью, которую они начали играть в период формирования товарно-денежных отношений, то есть с функцией экономической.
Мы понимаем и очень распространенное в античные времена представление о некогда жившей расе гигантов, дерзнувших противоборствовать олимпийским богам. Здесь тоже нетрудно обнаружить то, что называют долей истины, — ведь и тогда периодически находили кости гигантских вымерших животных и по костям пытались восстановить их облик. В результате получались люди-гиганты, но это было обусловлено мировоззрением, античной познавательной линзой. Для творения мира и поддержания в нем порядка требовались сверхразумные и сверхсильные существа, и в огромных костях людям хотелось видеть хотя бы промежуточный вариант между собой и богами. Довольно естественные объяснения можно дать и всей космологии древних — от первотворческих операций (технологических в духе бога-гончара или организмических в духе рождения из яйца или бракосочетания Неба и Земли) до возникновения жизни и разума.
Физический образ Вселенной
В физическом понимании Вселенной существует немало интересных проблем, решение которых в ближайшем будущем представляется не слишком вероятным. Любопытно все-таки, что удается кое-что сказать о проблемах, отделенных от нас вроде бы огромным техническим (если не общепознавательным!) барьером.
Одна из них — возможно, важнейшая — неудовлетворительность современной концепции пространства-времени. Все, что мы пока умеем делать, — это локализовать трудности в экспериментально недоступных областях.
Попробуем взглянуть на ситуацию с пространственно-временными измерениями с точки зрения самых общих ограничений, которым должны подчиняться системы отсчета. Важнейшее положение специальной теории относительности заключается в том, что всякая система отсчета должна быть снабжена средством синхронизации часов с другими системами. До получения конкретного сигнала мы не можем знать показаний часов в интересующей нас точке пространства. В качестве сигнального средства может использоваться любой носитель энергии, например, самый быстрый — световой луч. Но в таком случае скорость передачи любой информации не может превышать скорости этого носителя, то есть v? с. Собственно эйнштейновские мысленные эксперименты (подтвержденные впоследствии всей совокупностью экспериментов реальных) можно рассматривать как первый шаг в программе построения реальных систем отсчета, снабженных средствами информационного обмена. В ньютоновской механике этот шаг сделан не был — не конкретизировался синхронизирующий сигнал, из-за чего отсутствовали ограничения на скорость, а фактическая область применения ограничивались условия v с.
Следующий шаг связан с учетом тяготения в окрестности системы отсчета. Имея источник и приемник излучения и, конечно, блоки их снабжения и обслуживания, реальная система отсчета должна обладать массой, но все-таки выпускать излучение — хотя бы синхронизирующие сигналы. Поэтому необходимо, чтобы скорость отрыва от нее была несколько меньше скорости света, а отсюда легко вывести, что физический радиус системы должен быть больше гравитационного R > R
Испускание сигнала влияет на систему. Направленный сигнал — это импульс, например, света. Выбрасывая его, система должна приобрести ускорение а ~?P/M? меньше c/? — последнее условие из-за того, что за характерное время? она не разгонится до сверхсветовой скорости. Поскольку импульс не может передаваться всему телу системы за время, меньшее времени распространения светового сигнала в ее объеме, получим простое условие? > R/c > 2GM/c
На грани фантастики
При обсуждении проблемы Контакта часто всплывает вопрос о еще не открытых законах науки. Подумаем, в самом деле, что осталось бы от наших дискуссий, проводись они лет сто назад?
Ни радио, ни мощные источники когерентного излучения — лазеры известны тогда не были, никто не знал, как поддерживают свое долгое и яркое существование звезды, наконец, не летали ракеты и даже самолеты (учесть, что писалось это все-таки в начале 80-х ХХ века).
В этих условиях сама постановка задачи межзвездного сигнального Контакта выглядела бы несколько странной. Астрономы быстро догадались бы, что для надежной связи понадобится что-то вроде настоящих звезд, но такие проекты (цивилизация II типа и т. п.) были бы расценены как слишком далекая мечта с обязательной оговоркой — возможно, неосуществимая, ибо источники энергии неизвестны и неясно даже, как подойти к их исследованию… Ну, а элементарные и экологически губительные проекты гигантских костров и таежных треугольников не в счет — дальше соседних планет таким способом никого о своем существовании не оповестишь.
Разумеется, в обрисованной ситуации единственная серьезная возможность — транспортный Контакт. Поскольку принцип ракетного движения в определенной степени был известен (он целиком лежит в рамках ньютоновой механики), вариант считался бы осуществимым и, пожалуй, не слишком фантастическим с точки зрения сроков. Участники дискуссии вполне резонно указали бы, что полет к ближайшим звездам в радиусе 20 парсек займет чуть больше 22 лет, если допустить ускорение 2g (туда и обратно в режимах разгон-торможение). Конечно, всплыли бы проблемы энергетики и огромной стартовой массы, но оставалась возможность уповать на те же еще не открытые звездные источники энергии.
Из этой воображаемой дискуссии можно извлечь пару хороших уроков.
Похвала ереси
Теперь попытаемся разобраться с удивлением, которое вполне могло возникнуть по несколько формальным, но вполне уважительным причинам. В самом деле, что же получается — опираясь на научные данные, выдвигается прогноз о некоем более высоком уровне мышления, превосходящем научный. Да может ли быть на этом свете что-либо более точное и разумное, чем наука?
Сразу же стоит сказать, что никакого парадокса в ситуации нет, более того, она довольно проста. Чтобы проследить это, обратимся к конкретной оценке роли науки.
С детства многие из нас, обладая, по сути, еще несколько магическим видением мира, впитывают истину, согласно которой наука представляет собой что-то вроде универсального ключа ко всем тайнам природы. Красивый образ отливается в хрустальную мечту об идеальном устройстве мира, где все бы решалось на основании безукоризненных научных построений. Но реальная жизнь, в общем-то, далека от этой мечты, и вряд ли что-нибудь слишком сильно убеждает в близком ее осуществлении. Мы отчетливо видим, что, вооружаясь наукой, люди постигают действительно прекрасные вещи и нередко приносят огромную пользу всему человечеству, но и уровень ошибок и опасностей неизмеримо увеличивается — порой до планетарных масштабов — и принимает даже конкретную форму угрозы всему нашему существованию. Наука, например, криком кричит о страшных последствиях отравления окружающей среды или о «конце света» в результате ядерной войны, но это не мешает ей успешно искать новые и все более изящные пути расширения вредного производства и улучшения эффективности оружия. Иными словами, она вовсе не всегда следует своим собственным рецептам, вернее, люди не слишком рьяно стремятся привести свою жизнь в строгое соответствие с выводами науки. В чем тут дело?
Жизнь — в немалой степени цепочка решений. Отдельные люди и огромные социальные структуры вынуждены постоянно принимать те или иные решения, оценивая их полезные и вредные последствия. Но во всякой мало-мальски серьезной ситуации в игре участвует множество факторов, и учесть действие каждого из них очень нелегко. Еще труднее понять, как эти факторы будут действовать в сочетании. В идеале все выглядит довольно просто — каждый фактор следует изучить отдельно, потом, сочетая их по два, по три и т. д., постепенно построить строгую научную модель их совместного действия. На практике удивительно редко удается провести в жизнь нечто, напоминающее эту программу. В идеале человек или социальный организм могут представляться бесконечно долго живущими системами с бесконечными энергетическими и технологическими ресурсами — для таких систем вроде бы и вправду нет ничего недостижимого и непостижимого. Им ничего не стоит затратить любое время и любые мощности на исследование каждой детали ситуации, и полученные такой ценой выводы вроде бы кажутся безусловно верными и полезными.
К сожалению, это имеет крайне слабую связь с реальностью. Люди и социальные организмы принимают решения в условиях резко ограниченного времени и ресурсов. На изучение каждого фактора, если их очень много, приходится всего ничего. Поэтому необходимо заранее отбирать среди факторов те, которые оцениваются (правильно или ошибочно) как действительно важнейшие, да и их последующий анализ должен проводиться весьма быстро и ограниченно глубоко. Чем сложней система, относительно которой приходится принимать решение, тем ограниченней научная модель — основа для принятия решений. А кроме всего, даже ее выводы не всегда оказываются применимы с точки зрения ресурсов и времени. Проблемы такого рода особенно хорошо известны тем, кто в какой-то степени знаком с положением дел в педагогике, медицине, экономике, научно-техническом планировании и десятках подобных областей. Иными словами, они особенно рельефны в ситуации, где ставится задача перевести сложный организм (человека, социальную структуру, технологический комплекс) в более сложное и в некотором смысле лучшее состояние, планируя более или менее обозримое будущее этого организма.
На пути к космическому клубу
Проведенные обсуждения содержат довольно любопытный вывод — проблема Контакта в значительной мере решается внутри нашей цивилизации. Думаю, этот вывод скорее приятен, чем наоборот, поскольку приятно сознавать, что какие-то важные шаги зависят от нас и поиск Контроля не сводится к скучному ожиданию милостивого кивка неведомой ВЦ.
Попробуем подытожить основные идеи построенной здесь схемы и извлечь из нее некоторые прогнозы.
1. Современная картина Вселенной должна строиться, исходя из более общей теории искусственных систем, включающих в себя системы естественные в качестве очень обширного, но частного подмножества
[195]
.
Эта программа лишь внешне кажется обескураживающе претенциозной. На самом деле речь идет — на первом этапе — о такой перестройке моделей небесной механики и астрофизики, которая позволила бы с должной долей уверенности вести астрономическое выделение искусственных технических систем земного типа. Создав удовлетворительную общую модель космических явлений относительно своей цивилизации, мы можем пытаться моделировать Вселенную относительно иных социокультурных систем отсчета. Главное, что уже первый этап окажет существенное влияние на всю идеологию наблюдений. Картина разумной Вселенной, которую таким образом мы начинаем создавать, нечто принципиально отличное от ньютон-лапласовской Вселенной-машины, и даже от современной цепочки взаимосвязанных реакторов разного масштаба. На очереди — образы реакторов конструируемых и управляемых. Космологический сценарий далеко не завершен, и следующие его серии, касающиеся развития технологической и биосоциальной структуры Вселенной, окажутся захватывающе интересными.
2. Пассивный сигнальный Контакт — прием космических сигналов искусственного происхождения — в первую очередь связан с успехом предыдущей программы. Вряд ли мы можем рассчитывать на обнаружение того, что не допускается и корректно определяется существующей моделью Вселенной.