История всего. 14 миллиардов лет космической эволюции. 3-е международное издание Дональд Голдсмит, Нил Деграсс Тайсон

3-е международное издание

Права на издание получены по соглашению с W. W. Norton & Company. Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

Переводчик Л. Киселева

* * *

Благодарности Нилу Деграссу Тайсону

«[Тайсон] затрагивает широкий спектр тем… с большим юмором, беспристрастностью и, что самое главное, добротой».

Entertainment Weekly

«Выдающаяся личность… Астроном до мозга костей».

Карл Циммер, Playboy

«Одно дело – быть прославленным астрофизиком, и совсем другое – уметь ко всему относиться с юмором. Сочетание этих черт встречается очень редко, но Нил обладает им в полной мере».

Джон Стюарт, The Daily Show

«Тайсон – удивительный человек, его страсть к познанию законов природы органично сочетается со способностью увлекательно объяснять самые разные темы – от темной материи до абсурдности существования зомби».

Parade

«[Тайсон] фонтанирует идеями».

Лиза де Мораес, Washington Post

«Нил Деграсс Тайсон – один из лучших представителей научной мысли на свете».

Мэтт Блюм, Wired

«Ныне как никогда важно находить авторов, способных рассказать не только о самих открытиях, но и том, как они совершались. Один из таких авторов – Нил Деграсс Тайсон».

Энтони Дорр, Boston Sunday Globe

«Тайсон популяризирует науку, и его мнение авторитетно».

People

«Яркий наследник Карла Сагана, объединивший в себе редкое сочетание мудрости и коммуникативных способностей».

Сет Макфарлейн, создатель анимационного ситкома «Гриффины»

Посвящается каждому, кто поднимает глаза к небу, и всем, кто еще не знает, что по-другому просто нельзя.

Предисловие. Рассуждения о происхождении науки и науке о происхождении

В последнее время ответы на вопросы о наших истоках во Вселенной приходят не только из области астрофизики. Трудясь под эгидой целого объединения молодых областей науки, таких как астрохимия, астробиология и физика астрочастиц, астрофизики обнаружили, что взаимодействие с множеством разных научных дисциплин при поиске ответа на вопрос «Как мы здесь оказались?» дает исследователям доступ к информации немыслимой ранее ширины и глубины и помогает анализировать устройство нашей Вселенной.

Во втором издании книги «История всего: 14 миллиардов лет эволюции» мы хотим познакомить вас, читателей, с обновленной единой системой научных знаний, учитывающей потрясающие открытия в биологии, астрономии и астрофизике, совершенные в последнее время. Среди них:

• Обнаружение пяти тысяч «экзопланет», которые в совокупности обладают чрезвычайно богатым разнообразием поверхностных условий и орбитальных характеристик. Условия на некоторых из них определенно благоприятны для зарождения и существования жизни, а это в свою очередь дает нам надежду однажды убедиться, насколько в действительности разнообразна жизнь в космосе.

• Использование астрофизиками детекторов совершенно нового класса, способных улавливать гравитационные волны, которые идут от источников, удаленных на миллиарды световых лет от Земли. Еще Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн, но официально подтвердить его правоту научный мир смог только к 2017 году, после того как три независимых детектора, находящихся в разных концах мира, смогли зафиксировать это чудо. Им стало слияние двух черных дыр, каждая из которых в десятки раз массивнее нашего Солнца, – оно породило колебание гравитационного поля, прокатившееся по всей Вселенной.

• Новый взгляд на пять небесных тел, включая Марс, когда-то считавшихся слишком холодными или слишком маленькими для зарождения жизни. Теперь их рассматривают как заслуживающие дополнительного изучения. К ним относятся Церера, которая является крупнейшим из известных астероидов; Европа и Энцелад – спутники Юпитера и Сатурна соответственно: под ледяным покровом они скрывают огромные океаны; а также крупнейший спутник Сатурна Титан, поверхность которого покрыта озерами, образовавшимися благодаря жидкому азоту, – они могут играть ту же роль для зарождения жизни, что и вода на Земле.

• Появление новых наземных и космических обсерваторий. Они помогли расширить наши представления о далекой Вселенной и дали возможность изучать ее не только в видимом свете, но и в других диапазонах, например с помощью инфракрасного излучения и радиоволн. Возросшие возможности обсерваторий также помогли выявить несоответствие между двумя ключевыми методами определения скорости расширения Вселенной, что подтвердило: «кризис в космологии» продолжается, а его разрешение может дать новое понимание законов физики, управляющих космосом.

Эти и другие важные открытия позволяют исследовать происхождение не только Вселенной, но и отдельных крупнейших ее структур, образованных веществом. Среди них звезды, что сияют в космосе, планеты, обладающие наиболее пригодными условиями для зарождения жизни, и, собственно, сама жизнь, которая могла возникнуть на одной или нескольких таких планетах, в других местах Солнечной системы и во всей Вселенной.

Люди проявляют интерес к вопросам происхождения мира по многим причинам как логического, так и эмоционального характера. Мы едва ли способны объять суть чего бы то ни было, пока не узнаем, откуда оно появилось. Из всех историй, что мы когда-либо слышали, именно те, что говорят о первоисточнике, начале начал, находят в нас наибольший отклик.

Врожденная эгоистичность человека, обусловленная эволюцией его вида и приобретенным на Земле жизненным опытом, естественным образом заставляет нас сосредоточиваться на локальных событиях и явлениях, чтобы рассказать истории их происхождения. Однако с каждой новой ступенью знаний о строении Вселенной мы лишь убеждаемся, что живем на крупице космической пыли, которая вращается вокруг самой заурядной звезды где-то на отшибе самой обычной галактики – одной из сотен миллиардов галактик во Вселенной. Сам факт такой космической незначительности запускает в человеческой психике потрясающий защитный механизм. Многие из нас, сами того не подозревая, напоминают того парня из мультфильма, который глядит на звездные небеса и говорит своему приятелю: «Когда я вижу все эти звезды, то поражаюсь тому, сколь они незначительны».

На протяжении всей истории человечества различные культуры предлагали мифы о создании мира, в которых наше происхождение представлялось результатом действия неких высших сил, определяющих судьбу. Такие истории помогали нам бороться с чувством собственной незначительности. Большинство историй о мироздании, как правило, начинается с общей картины, но они с поразительной скоростью добираются до самой поверхности Земли, молнией проносясь сквозь рождение Вселенной, всего ее содержимого, жизни на Земле как таковой, и превращаются в длинные объяснения бесчисленных подробностей истории человечества и его социальных конфликтов, словно мы с вами и есть центр мироздания.

Почти все разрозненные ответы на вопрос о нашем происхождении так или иначе опираются на основополагающую предпосылку, что космос ведет себя в соответствии с рядом общих правил, которые, по крайней мере гипотетически, раскрываются, когда мы начинаем внимательно изучать окружающий нас мир. Философы Древней Греции вознесли эту предпосылку до невероятных высот. Они настаивали, что человек обладает способностью воспринимать и понимать принципы устройства природы, а также базовую реальность, скрытую под зримыми ее проявлениями. Эта реальность и есть те самые фундаментальные истины, управляющие всем на свете. Они также весьма метко утверждали, что докопаться до этих истин будет непросто. Двадцать четыре столетия назад в своем знаменитом высказывании о невежестве человека греческий философ Платон сравнил тех, кто стремится к знанию, с узниками в пещере, прикованными к полу: они не видят того, что у них за спиной, но пытаются постигнуть достоверную суть этих предметов по очертаниям теней на противоположной стене пещеры.

Этим сравнением Платон не просто подытожил попытки человека понять Вселенную, но и подчеркнул нашу естественную склонность к тому, чтобы приписывать таинственным и едва осознаваемым сущностям власть над ней. И это на основании знаний, которые в лучшем случае являются лишь верхушкой айсберга. От Платона до Будды, от Моисея до Мухаммеда, от гипотетического космического творца до современных фильмов о «матрице» – в каждой культуре люди рано или поздно приходят к выводу, что Вселенной управляют высшие силы, которых не смущает та пропасть, что лежит между реальностью и ее поверхностными внешними проявлениями.

Пятьсот лет назад постепенно сформировался и укрепился новый подход к пониманию природы. Сегодня мы называем этот подход наукой. Он появился в результате взаимодействия новых технологий и тех открытий, которые стали благодаря им возможны. Распространение печатных книг в Европе и одновременное улучшение наземного и водного сообщения позволили людям выходить на связь друг с другом быстрее и эффективнее. Они смогли в краткие сроки узнавать, что думают и говорят другие, и отвечать им гораздо быстрее, чем раньше. В XVI и XVII веках такая ускоренная двухсторонняя схема общения постепенно превратилась в новый формат получения знаний, основанный на принципе, что самый эффективный способ познания космоса – это тщательные наблюдения за ним в сочетании с попытками описать общие базовые принципы, которые объясняли бы множество таких наблюдений.

Вперед