Пекка Теерикор - Эволюция Вселенной и происхождение жизни

• Название: Эволюция Вселенной и происхождение жизни
• Автор: Пекка Теерикор
• Издательство: Эксмо
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 2010

Сэр Исаак Ньютон сказал по поводу открытий знаменитую фразу: «Если я видел дальше других, то потому, что стоял на плечах гигантов».

«Эволюция Вселенной и происхождение жизни — описывает восхождение на эти метафорические плечи, проделанное величайшими учеными, а также увлекательные детали биографии этих мыслителей. Впервые с помощью одной книги читатель может совершить путешествие по истории Вселенной, какой она представлялась на всем пути познания ее природы человеком. Эта книга охватывает всю науку о нашем происхождении — от субатомных частиц к белковым цепочкам, формирующим жизнь, и далее, расширяя масштаб до Вселенной в целом.

«Эволюция Вселенной и происхождение жизни» включает в себя широкий диапазон знаний — от астрономии и физики до химии и биологии. Богатый иллюстративный материал облегчает понимание как фундаментальных, так и современных научных концепций. Текст не перегружен терминами и формулами и прекрасно подходит для всех интересующихся наукой и се историей.

---

Конечная сферическая Вселенная, которая была популярна и во времена Античности, и в Средневековье, имела центральную точку и, поскольку была окружена гигантской внешней сферой, обладала некоторой степенью локальной изотропии: расстояние от центра до сферы было одинаковым во всех направлениях. Но на практике измерить расстояние до сферы было невозможно, поэтому вывод о нашем расположении в центре мог быть сделан лишь на основе видимого вращения небесных тел вокруг нас. Вспомним: Анаксимандр утверждал, что Земля неподвижно находится в центре мира, где нет предпочтительных направлений. И Аристотель тоже утверждал (см. главу 2), что вращение свидетельствует о том, что размер мира конечен, иначе его бесконечно далекие части двигались бы с невероятной, бесконечной скоростью. Таким образом, космическое вращение, наличие центра и конечный размер Вселенной были взаимосвязаны.

Еще в III веке «неоплатоник» Плотин (205–270) описал свою духовную космологию в книге «Эннеады». В разделе «Вращение небес» он писал: «Небеса по своей природе могут быть неподвижными или вращаться». И затем следуют удивительные слова: «Центр круга определенно является неподвижной точкой: если бы внешняя окружность не двигалась, Вселенная была бы не чем иным, как безбрежным центром». Другими словами, если бы не было всемирного вращения, то не было бы абсолютного центра, и Вселенная могла бы быть беспредельно большой.

По прошествии более чем двенадцати столетий, около 1440 года, немецкий кардинал Николай Кузанский (1401–1464) написал примерно то же самое в своем философском трактате «Ученое незнание»: «Вселенная — это сфера, центр которой везде, а окружность — нигде». Он пришел к этому космологическому принципу, пытаясь охарактеризовать непостижимость беспредельного Бога. Любопытно, что в контексте этого утверждения была относительность движения, тема, постоянно всплывающая в истории физики. Николай Кузанский утверждал, что, поскольку абсолютного покоя не может быть вне Бога, то даже Земля должна каким-то образом двигаться: «Каждому человеку, будь он на Земле, на Солнце или на другой планете, всегда будет казаться, что все остальные предметы движутся, а сам он находится в неподвижном центре». Поэтому «окажется, что машина мира будет как бы иметь повсюду центр и нигде окружность, ибо ее окружность и центр есть Бог, который повсюду и нигде».

На современном языке мы могли бы сказать, что каждый равномерно движущийся наблюдатель во Вселенной может считать себя неподвижным, а всех прочих — движущимися. В этом смысле равномерно движущийся наблюдатель может приписать себе особый статус: быть в покое, быть в центре. Однако для Николая Кузанского круговое движение было естественным (в отличие от прямолинейного), поэтому даже вращающийся наблюдатель, не ощущая вращения, мог чувствовать себя находящимся неподвижно в центре. Этот центр определяется видимым вращательным движением вокруг этого наблюдателя.

Говоря, что Вселенная — это сфера, центр которой везде, мы переходим от конечного сферического мира к такому миру, где из каждой точки наблюдатель в любом направлении видит одинаковую картину (изотропия). Сегодня, будучи знакомы с неевклидовой геометрией, мы знаем, что даже такой мир может быть конечным и безграничным. Но средневековые мыслители, разумеется, имели в виду бесконечный мир. Сам Николай Кузанский (рис. 4.2) отстаивал истинную, абсолютную бесконечность только Бога и писал: «Хотя мир и не бесконечен, его нельзя представлять как конечный, ибо у него нет границ, в которые он заключен».

Рис. 4.2. Николай Кузанский (слева) и Джордано Бруно, полагавшие, что мир бесконечен, и предвидевшие современный космологический принцип, согласно которому «центр везде».

Хотя Николай Кузанский не предлагал детальную модель мира, он освободил Вселенную от абсолютного центра. Он утверждал, что число звезд, одной из которых является Земля, бесконечно. Он считал естественным наличие жизни и жителей на этих звездах, но добавлял, что мы не знаем, на кого они похожи. Он утешал тех, кто боялся, что существа, живущие на звездах крупнее Земли, знатнее нас, говоря, что самое главное — это уровень интеллекта.

…Или там, где нет центра.

Джордано Бруно (1548–1600) в юности ушел в доминиканский монастырь. Но оригинальность мышления привела его к противостоянию с настоятелем, который заподозрил, что юноша из Нолы (ныне Неаполь) — сторонник еретических идей. В возрасте 28 лет Бруно бежал и несколько лет скитался по Европе, преподавая философию в университетах, и все время его обвиняли в богохульстве и ереси.

В 1591 году Бруно принял роковое решение вернуться в родную Италию. Его пригласил молодой аристократ, который, как казалось, страстно хотел изучать философию, но на самом деле гнался за экзотикой. Разочарованный ученик сдал Бруно в руки инквизиции. Бруно арестовали и обвинили в ереси. Он не только заявил, что господствующая точка зрения на Вселенную ошибочна, но — и это более важно! — что он считает Бога пантеистическим духом (попросту — что Природа и Бог едины) и отрицает такие основные доктрины церкви, как пресуществление и непорочное зачатие. После семилетнего тюремного заключения в феврале 1600 года Бруно сожгли на костре в Риме на площади Цветов (Campo dei Fiori).

Хотя Бруно жил после Коперника и полностью был с ним согласен в том, что Земля не является центром Вселенной, мы считаем, что должны рассказать о его идеях, поскольку они возникали у него на фоне средневекового мышления. Бруно был знаком с трудами Николая Кузанского. Помимо представления о том, что Бог присутствует как творческий дух во всех элементах Вселенной, Бруно утверждал — и это сделало его знаменитым, — что безграничная сила Бога воплощается в бесконечности Вселенной.

Джордано Бруно совершил гигантский интеллектуальный прорыв к новой крупномасштабной картине космоса. За несколько десятилетий до этого Коперник поместил Солнце в центр Вселенной, но он — как и все до Джордано Бруно — считал, что Вселенная ограничена хрустальной сферой с неподвижными звездами. Единственным исключением был английский астроном Томас Диггес (1543–1595)» опубликовавший в 1576 году карту Вселенной, где звезды были отделены от сферы и рассыпаны в пространстве. Но Диггес все же оставил в центре бесконечной звездной Вселенной особое место для Солнца. Бруно стал первым, кто придал звездам физический статус далеких солнц. Возможно, он был первым, кто доказывал, что звезды, эти слабые пятнышки на небе, на самом деле являются такими же большими и яркими, как наше Солнце.

Интересно, что корни наших нынешних споров о том, что считать планетой (будет обсуждаться во врезке 31.1), уходят к Бруно, который ясно определил, в чем отличие планеты от звезды: звезда светит собственным светом, а планета — отраженным светом своего солнца.

В соответствии со своей космологической теорией Бруно описывал Вселенную такими словами: «Во Вселенной нет ни центра, ни границы, но центр присутствует везде». Это напоминает нам Николая Кузанского и означает, что все области Вселенной равноправны. Это полностью противоречит старой космологии, где был центр, занятый Землей. В современной космологии отсутствие какого-либо предпочтительного центра служит естественной отправной точкой.

Еще одним космологическим принципом Бруно считал универсальность земных законов и то, что небесная материя похожа на земную. Он писал, что звезды, похожие на Солнце, разбросаны по бесконечному пространству: «Поскольку Вселенная бесконечна… можно предположить, что там бесчисленное количество солнц, многие из которых видны нам в виде маленьких тел; и многие из них могут быть видны нам как маленькие звезды». Бруно считал, что Земля не может быть единственной планетой с живыми существами, так как это поставило бы ее в особое положение, этакий центр Вселенной. Нам эта мысль кажется естественной теперь, когда современная астробиология работает над универсальными законами, управляющими как живой, так и неживой материей в природе.

В своей книге «О бесконечности, Вселенной и мирах» Бруно мечтал о временах, когда появится возможность исследовать глубины Вселенной: «Откроются для нас врата, сквозь которые мы сможем взглянуть на бесчисленные, повсюду схожие звездные миры». Всего через несколько лет после гибели Бруно Галилей «открыл эти врата», направив свой телескоп на звездное небо.

Хотя Бруно не был астрономом, он понимал, какие трудности встают при наблюдении далеких небесных тел. Звезды — это те же солнца, но они так далеки, что выглядят тусклыми пятнышками света. Рядом со звездами тоже есть планеты, но они недоступны нашему зрению. К тому же Бруно считал, что и в Солнечной системе могут быть планеты, которые мы не видим, поскольку они очень далеки, или же очень малого размера, или слабо отражают солнечный свет. Строя свою космологию на скудных наблюдениях, Бруно говорил, что отсутствие прямых доказательств для его выводов есть лишь результат ограниченных наблюдательных возможностей. Еще и сегодня эти проблемы мешают астрономам поглубже заглянуть в космическое пространство.