Ричард Докинз - Перерастая бога. Пособие для начинающих

Наука может быть крайне непредсказуемой. И мы говорим об отваге, необходимой для того, чтобы с этой непредсказуемостью совладать. Об отваге, с которой следует смотреть и на тайны, пока еще не раскрытые.

Т. Г. Гексли (друг Дарвина, встречавшийся нам в главе 1) говорил: «Наука — не что иное, как вышколенный и организованный здравый смысл». Но я не уверен, что он был прав. Истории, которые я рассказываю вам в этой главе, явно сопротивляются здравому смыслу. Галилей бросил здравому смыслу вызов, доказав, что если пренебречь сопротивлением воздуха (проводить этот опыт нужно в вакууме), то пушечное ядро и перышко, брошенные с определенной высоты, коснутся земли одновременно.

«Не может быть, что вы всерьез, Галилей!» И тем не менее это так.

И вот почему Галилей был прав. Согласно Исааку Ньютону, каждое тело во Вселенной притягивается к любому другому телу под действием гравитации. Сила тяготения пропорциональна произведению масс данных двух тел (пока что вы можете представлять себе массу как вес, хотя между этими понятиями и имеется разница, о которой мы еще поговорим). Пушечное ядро намного массивнее пера, так что сила тяготения, воздействующая на ядро, будет большей. Но и для того, чтобы разогнать его до одинаковой скорости с пером, потребуется больше силы. Два этих различия полностью компенсируют друг друга, и в результате перышко и пушечный снаряд касаются земли в одно и то же мгновение.

Я обещал разъяснить, в чем разница между массой и весом. На нашей планете масса предмета — скажем, человека — равна его весу и составляет, допустим, 75 килограммов. Однако на космической станции человек невесом. Его вес равен нулю, в то время как масса — все те же 75 кило. Пушечное ядро на космической станции будет парить подобно воздушному шарику. Но попытайтесь бросить его через кабину, и вы убедитесь, что массы в нем предостаточно. Это потребует немалых усилий. И если вы не упираетесь в стену, то, толкнув ядро, вы и сами оттолкнетесь в противоположном направлении. Совсем не так же, как с воздушным шариком. А когда ядро достигнет стены напротив, оно врежется в нее с «тяжелым» ударом и, возможно, что-нибудь повредит. Если оно ударит кого-нибудь по голове, то причинит ему боль (опять-таки в отличие от воздушного шарика), даже несмотря на то, что и ядро, и голова невесомы. Вес пушечного ядра — это мера той силы, с какой его тянет вниз земная гравитация. А его масса — мера количества содержащейся в нем материи. Если вы попытаетесь взвесить пушечное ядро, находясь на космической станции, то и оно, и весы будут свободно парить около вас, и ядро не будет производить никакого давления на взвешивающее устройство. Его вес будет равен нулю.

То же самое будет, если выпрыгнуть из самолета, сидя на весах. И вы, и весы будете падать с одинаковой скоростью. Так что и в этом случае на весы не будет оказываться никакого давления: они будут показывать значение вашего веса равным нулю. Ваш вес равен нулю, пока вы падаете. Но масса сохраняется вся, целиком.

Здесь-то и кроется подсказка, почему на космической станции пушечные ядра (а также люди и весы) парят в невесомости. Нередко считается, будто дело в том, что они слишком удалены от Земли и потому недосягаемы для земного притяжения. Это грубая ошибка, хотя и очень распространенная. В действительности же гравитационная сила Земли примерно одинакова что на космической станции, что на уровне моря, поскольку космическая станция находится не так уж и далеко. Причина, по которой предметы там невесомы, состоит в том, что они — подобно человеку, выпрыгнувшему из самолета, сидя на весах, — непрерывно падают. Только в данном случае падают они вокруг Земли. Луна тоже непрерывно падает вокруг Земли. Она невесома, хотя ее масса составляет 10 тысяч миллиардов миллиардов килограммов.

Луна невесома и непрерывно падает вокруг Земли?

«Не может быть, что вы всерьез!» И тем не менее это так.

Наша планета представляется нам неровной и морщинистой: изборожденной долинами и утыканной горными хребтами. В конце концов, гора Эверест имеет почти 9 километров в высоту, и первых двоих взобравшихся на нее людей чествовали как героев. Но если уменьшить Землю до размеров мячика для настольного тенниса, ее поверхность повсеместно окажется ровной. Даже Эверест будет незаметен на ощупь: он станет величиной с песчинку на шлифовальной бумаге мельчайшей зернистости.

«Не может быть, что вы всерьез!» И тем не менее это так.

Убедитесь сами. Высота Эвереста вам известна. Измерьте мячик для пинг-понга, разузнайте, каков диаметр Земли, — и посчитайте.

Почему планеты шаровидные? Гравитация стягивает их со всех сторон. Даже твердая почва, если дать ей достаточно времени, ведет себя как жидкость. Более мелкие объекты — например, кометы — не круглые, а бугорчатые и бесформенные. Их сила тяготения слишком слаба, чтобы придать им правильные очертания. Плутон достаточно велик для того, чтобы быть сферическим. И все же он меньше некоторых из известных нам так называемых планетезималей и потому был лишен звания планеты. Многих это огорчило. Но вопрос тут исключительно в определениях, в «семантике». Марс меньше Земли, его гравитация слабее, и он не так сильно втягивает в себя свои горы. Поэтому на Марсе могут быть (и есть) горы выше Эвереста. Будучи ужат до размеров мячика для настольного тенниса, Марс получился бы на ощупь чуть более шероховатым, чем Земля. Но две его крошечные луны, Фобос и Деймос, определенно бугристее. Они выглядят как картофелины.

Некогда казалось очевидным и само собой разумеющимся, что наш мир неподвижен, а Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг него. Что могло быть естественнее? Почва, на которой вы стоите, ощущается незыблемой. Солнце ежедневно пересекает небо с востока на запад. И если у вас хватит терпения следить за перемещением звезд, то вы увидите, что и они ведут себя подобным образом. Первым, кто понял, что Земля вращается вокруг Солнца, был, по-видимому, древнегреческий математик Аристарх (ок. 310–230 до н. э.) На протяжении веков эта дерзкая истина оставалась забытой, пока ее заново не открыл Николай Коперник (1473–1543) из Польши. Она настолько противоречила здравому смыслу, что Галилею угрожали пытками за ее распространение.

«Не может быть, что вы всерьез, Галилей! И мы будем пытать вас, если вы не откажетесь от своих убеждений».

Взглянув на карту мира, можно заметить, что западное побережье Африки и восточное Южной Америки выглядят как подходящие друг к другу кусочки пазла. В 1912 году немецкий ученый по имени Альфред Вегенер осмелился принять это наблюдение всерьез и посмотреть, какие выводы из него следуют. Он предположил, что карта мира меняется. В глобальном смысле. По его гипотезе, Африка и Южная Америка некогда составляли единое целое. При жизни он был высмеян: каким образом нечто столь массивное, как материк, может расколоться надвое, а половинки — Южная Америка и Африка — разойтись на тысячи миль? Однако так оно все и было.