Хал Хеллман - Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов

• Название: Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов
• Автор: Хал Хеллман
• Издательство: Диалектика
• Жанр: Научпоп
• Год: 2007
• ISBN: 978-5-8459-1152-0

Настоящая история науки представляет собой отнюдь не триумфальное шествие. На этом пути встречаются бесчисленные ответвления, боковые пути и даже тупики. К тому же те, кто движет науку вперед, ученые, руководствуются не только стремлением открыть вечные истины. Будучи прежде всего людьми, они бывают обуреваемы страстями, заблуждаются, ревнуют к успеху коллег.

В книге Великие противостояния в науке рассказывается о десяти самых захватывающих диспутах в ее истории: это и процесс над Галилеем, инициированный Папой Урбаном VIII, и непримиримая полемика между великим английским математиком Джоном Валлисом и не менее великим философом Томасом Гоббсом, и всколыхнувшая весь научный мир вражда Ньютона и Лейбница, и многое, многое другое.

Написанная в увлекательной манере но при этом очень содержательная, книга будет интересна широкому кругу читателей.

---

Примерно в то же время Алекс дю Тойт из Южной Африки, один из виднейших геологов того времени, отметил поразительное сходство между мезозойскими и палеозойскими отложениями в своей стране и на территории Южной Америки. Он собрал другие доказательства и стал активным сторонником идеи континентального дрейфа. Вегенер использовал некоторые из его доказательств в издании своей книги в 1929 году.

Но доказательств все еще было слишком мало, чтобы заглушить все споры, касающиеся теории Вегенера. Важнейший вопрос о механизме по-прежнему не получил, удовлетворительного ответа. Даже многие из тех, кто склонялся к теории дрейфа, понимали, что лучше об этом помалкивать и посмотреть за развитием событий. Более того, кое в чем отношение к теории, казалось, менялось только к худшему.

Даже в 1943 году (через 13 лет после смерти Вегенера) американский палеонтолог Джордж Гейдорд Симпсон отмечал практически единодушное ее неприятие своими коллегами. Сам он утверждал: «Известное расселение сухопутных млекопитающих в прошлом и настоящем нельзя объяснить с помощью гипотезы о дрейфе континентов… расселение млекопитающих определенно свидетельствует в пользу теории о том, что континенты были стабильны на протяжении всей истории существования млекопитающих»{251}. А в 1950 году Т. У. Джеверс, ученик дю Тойта, говорил о «заметном отходе от теории континентального дрейфа»{252}.

Поворот

Во время прокладки трансатлантического кабеля на дне океана в середине XIX века, где-то на середине пути между берегами Нового и Старого Света было обнаружено интересное образование. Названное Срединно-Атлантическим хребтом, оно оказалось частью длинной подводной горной системы, сравнительно точно повторяющей очертания береговой линии двух континентов, между которыми она пролегла.

Вегенер знал об этом подводном хребте, но не думал, что он имеет какое-либо отношение к его гипотезе. Описывая движение континентов, он сказал, что неважно, где находится центр этого перемещения, поскольку значение имеет лишь относительное движение. Он высказал три предположения — Африка, хребет и Южная Америка могут выступать в качестве центра, от которого отодвигаются остальные участки суши.

В том, что касается относительного движения, он был прав. Если растянуть резиновую полоску с нанесенными на ней двумя отметками, то не имеет значения, какую из отметок взять в качестве точки отсчета. Но в свете теории дрейфа вопрос о том, какой участок суши избрать центром, крайне важен. А ответ на него найти было не так-то просто.

Накануне Второй мировой войны ряд важных усовершенствований в картографическом оборудовании и технологии привел ко многим открытиям, которые позволили не только ответить на давний вопрос, но и в конечном итоге изменили судьбу теории в целом. Эти открытия были сделаны в двух отдельных областях.

Первое открытие, связанное с топографической съемкой океанического дна, показало, что Срединно-Атлантический хребет является лишь одним из многих подобных образований. В целом их (средин но-океанические хребты. — Примеч. ред.) можно назвать подводной горной цепью, раскинувшейся по всему миру, но совсем не похожей по форме и строению ни па один горный массив на суше.

Более того, во всех океанах были обнаружены подводные хребты. Они тоже образуют нечто вроде непрерывного пласта. Кроме того, то здесь, то там на поверхность этого пласта выходят подводные вулканы и вулканические острова, к которым относятся Галапагосский архипелаг, остров Пасхи и Исландия. Самые горячие и молодые участки хребтов, что примечательно, располагаются вблизи центра.

Разрозненные наблюдения, касающиеся Мирового океана, продолжали накапливаться, как улики в деле об убийстве. Вот одно из них: когда были усовершенствованы технологии датировки, они показали, что максимальный возраст океанического дна не превышает 200 миллионов лет, что намного меньше возраста материковых гор. Это открытие вызвало настоящий шок. Не забывайте, что было принято считать, будто дно океана и континенты возникли одновременно. Исследования также показали, что а) земная кора на материке состоит из другого вещества, чем в океане; б) океаническая кора намного тоньше той, что лежит под материками; в) и под океанической, и под материковой корой находится более плотный материал.

Вторая область исследований, изменившая судьбу теории дрейфа, касалась магнитной информации, которая накапливалась в горах в течение всей истории Земли. К концу 1950-х годов данные, собранные за многие годы использования магнитометров на кораблях, продемонстрировали несколько удивительных явлений. Одно из них — странный рисунок силовых линий магнитного поля вдоль океанического дна. Они располагаются симметрично и более-менее параллельно по обеим сторонам от хребтов, а также с переменной полярностью. Эти линии были особенно поразительны, но понимание такого явления не заставило себя долго ждать.

Расширение океанического дна

В 1960 году Гарри X. Хесс из Принстонского университета высказал идею, которая, как и у Вегенера, объединяла информацию из разных источников. Она была проста и гениальна: океаническое дно образуется в районе срединно-океанических хребтов, поднимаясь из недр Земли в виде раскаленной вязкой лавы (или магмы). Подобно новому высокому вулкану, возникающему из земли, это вещество по мере появления формирует огромную горную цепь, которая поднимается на дне океана на целые мили. Магма распространяется в двух противоположных направлениях, по обе стороны от хребта, формируя новое морское дно. Во всех известных случаях возраст такого дна не превышает 200 миллионов лет.

Поначалу эта идея оказала не большее влияние, чем гипотеза Вегенера, — но на помощь к ней уже спешили другие. Благодаря работе некоторых ученых{253} появилась возможность рассматривать перемежающиеся силовые линии магнитного поля как своего рода окаменевшую магнитную ленту. Когда расплавленная горная порода появляется на поверхности и остывает, то ориентация магнитного поля Земли сохраняется в этом веществе.

Известно, что магнитное поле планеты много раз на протяжении долгой истории Земли меняло свое направление (зарегистрировано 16 инверсий магнитных полюсов с северного на южный и обратно за последние 10 миллионов лет. — Примеч. ред.), и перемежающиеся силовые линии показывают направление поля в момент появления и охлаждения вещества. Вещество, вытолкнутое от центра, сохраняло свою магнитную ориентацию, и когда после поворота магнитного поля выбрасывалось новое вещество, оно имело уже противоположную полярность.

Стало очевидно, что огромные участки земной поверхности движутся. Вот еще одно подтверждение гипотезы континентального дрейфа.

Идея Хесса полу ч ила название теории расширения океанического дна. Среди многих загадок, на которые она дала ответ, была и та, почему породы возле срединно-океанических хребтов всегда моложе, чем те, которые находятся дальше. Но для нашего рассказа важнее то, что благодаря идее Хесса у континентального дрейфа Вегенера появился достаточно мощный двигатель. Континенты приходят в движение из-за всеобщего процесса, причина которого — конвекционные потоки в мантии (толстом слое под земной корой, внутри которого находится ядро). Хесс так обозначил различие: «Континенты не приводятся в движение по поверхности океанической коры какими-то неизвестными силами, а, скорее, пассивно передвигаются вместе с веществом мантии, когда оно поднимается к поверхности хребта, а затем стекает в сторону»{254}.

Таким образом, о континентальном дрейфе снова заговорили. Не будучи законченной самостоятельной теорией, эта идея стала частью другой развивающейся гипотезы под названием «тектоника плит». Данная теория сделала для геологии то же, то современный синтез — для эволюции.

Тектоника плит

Согласно этой новой идее, континенты — не отдельные корабли в море, скользящие по земной коре. Скорее, поверхность Земли представляет собой ряд твердых, жестких плит разной толщины. По последним данным, эти плиты охватывают не только земную кору, но еще и часть верхней мантии. Под океанами толщина плит варьируется от 6,5 до 130 километров на самых старых участках океанического дна. Материковые плиты, как правило, намного толще — от 32 до 290 километров.

Эти плиты, внешний слой Земли, называются «литосферой» (от греч. lithos — камень). Плиты перемещаются на эластичном слое нижней мантии, который получил название «астеносфера» (от греч. asthenes — слабый). Эти громадные плиты, которые не всегда соответствуют границам континентов, движутся под воздействием медленных, но мощных потоков расплавленного вещества.