Леонард Млодинов - Прямоходящие мыслители. Путь человека от обитания на деревьях до постижения миро устройства

Но и это, тем не менее, лишь начало. Биология стремится понять жизнь во всех ее слоях, до самого основания структур и биохимических реакций внутри клетки, то есть свойства жизни, кои суть прямейший результат генетической информации, которая в нас заложена. Великая цель, не больше, не меньше, – воссоздание жизни, но она, несомненно, как и единая теория всего для физиков, – в далеком будущем. Но как бы хорошо мы ни понимали механизмы жизни, главный организующий принцип биологии – теория эволюции – возможно, навсегда останется озарением XIX века.

Сам Дарвин не был идеально приспособленной особью, но все же дожил до преклонных лет. В поздние годы его хронические болезни слегка отпустили его, хотя развилась непреходящая усталость. Тем не менее, он трудился до самого конца и издал свою последнюю работу «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей» [315] Рус. изд.: Чарлз Дарвин. «Образование растительного слоя земли деятельностью дождевых червей и наблюдения над их образом жизни». Собрания сочинений Ч. Дарвина, изд. АН СССР, М.—Л.: 1936 г., том в 1881 году. В тот же год Дарвина после физических нагрузок начали мучить боли в груди, а ближе к Рождеству у него случился сердечный приступ. Следующей весной, 18 апреля, произошел второй приступ, и Дарвина едва вернули в чувства. Он пробормотал, что умирать [316] пер. М. А. Мензбира. – Примеч. перев. не боится, и через несколько часов, около четырех утра следующего дня, скончался. Ему было семьдесят три. В одном из своих последних писем, адресованных Уоллесу, он сообщил: «У меня для счастья и удовлетворения есть все, но жизнь сделалась очень утомительной» [317] Дарвин Алфреду Расселу Уоллесу, июль, 1881 г., цит. по: Bowler, Charles Darwin, стр. 207. .

Два миллиона лет назад мы, люди, совершили первый новаторский прорыв – поняли, как превращать камень в режущий инструмент. То был наш первый опыт приспособления природы под свои нужды, и практически нет второго открытия за всю историю, равного по величию озарения или приведшего бы к более масштабным переменам в нашей жизни. Но сто лет назад все же было сделано открытие, равное по мощи и значимости. Как и применение камня, оно касалось кое-чего столь же вездесущего, такого, что было у нас прямо перед глазами, хоть и незримо для них, от начала времен. Я говорю об атоме – и о диковинных квантовых законах, которые им правят.

Теория атома, очевидно, – ключ к пониманию химии, но прозрения, сопровождавшие изучение атомного мира, перевернули и физику с биологией. Ученые, постигнув устройство атома и взявшись разбираться в его законах, обрели вид ение, преобразившее общество, и пролили свет на предметы в диапазоне от фундаментальных сил и частиц природы до структуры ДНК и биохимии жизни, попутно породив новые технологические приемы, придавшие форму современной жизни.

Принято говорить о технологической революции, компьютерной революции, информационной революции и ядерном веке, однако в конечном счете все сводится к одному: превращению атома в инструмент. Ныне наша способность манипулировать атомами такова, что нам доступно что угодно – от телевидения до оптоволоконных кабелей, проводящих сигнал к телеэкрану, от телефонов до компьютеров, от интернет-технологий до приборов МРТ. Мы применяем наше знание атома даже в освещении: наши флуоресцентные лампы, к примеру, испускают свет, потому что электроны в атомах переходят в возбужденное состояние под действием электрического тока, а затем совершают «квантовый скачок» к более низким энергетическим состояниям. В наши дни даже самые будничные приспособления – духовки, часы, термостаты – содержат комплектующие, которые удалось создать лишь благодаря пониманию квантовой природы атома.

Великая революция, приведшая нас к пониманию устройства атома и квантовых законов атомного мира, произошла в начале ХХ века. За годы до этого было замечено: то, что мы сегодня именуем «классической физикой» (физикой, основанной на Ньютоновых законах движения, а не на квантовых), не может объяснить явление, именуемое «излучением абсолютно черного тела», которое, как нам теперь известно, можно растолковать, только зная квантовые свойства атома. Эта отдельная немощь теории Ньютона в глаза бросилась не сразу. Наоборот – считалось, что физики просто не понимают, как именно применить Ньютонову физику к этой задаче, а когда поймут, излучение абсолютно черного тела станет ясно в пределах классической теории. Но физики постепенно открыли и другие атомные явления, которые тоже не получалось объяснить с позиций Ньютоновой физики, и в конце концов стало ясно, что от большей части Ньютоновых взглядов придется отказаться – так же, как перед этим вышло с Аристотелем.

Квантовая революция – это двадцать лет борьбы. То, что этот переворот осуществился всего за пару десятилетий, а не за века и эпохи, – заслуга несопоставимо большего числа ученых, трудившихся над решением этой задачи, а не показатель того, что это новое мировоззрение было так просто принять. Вообще-то новая философия, лежащая в основании квантовой теории, – кое-где до сих пор тема оживленных дискуссий. Ибо картина мира, возникшая за те двадцать лет, – ересь для всех, кто, подобно Эйнштейну, презирает роль случайности в исходе событий или верит в обычные законы причины и следствия.

Заковыристой темой причинности в квантовой вселенной не занимались вплоть до самого конца квантовой революции, и до этого мы еще доберемся. Но был и другой вопрос – из тех, что одновременно и философские, и практические, – он издавна сбивал с толку: атомы слишком малы [319] В 2013 году ученые наконец смогли «увидеть» отдельные молекулы и ход химической реакции, см. Dimas G. de Oteyza et al., «Direct Imaging of Covalent Bond Structure in Single-Molecule Chemical Reactions», Science, 340 (21.06.2013), стр. 1434–1437. , их не разглядеть и даже не измерить по одиночке – ученые до второй половины ХХ века даже «фотокарточку» молекулы-то не видали. И потому в веке XIX-м любая экспериментальная работа, связанная с атомами, сводилась лишь к описанию явлений, обусловленных поведением колоссального количества этих малюсеньких невидимых предметов. Имеет ли смысл вообще считать незримые предметы существующими в действительности?

Вопреки работе Дальтона, посвященной атому, мало кто из ученых так думал. Даже химики, применявшие понятие атома из-за того, что с ним делались понятнее явления, которые можно было наблюдать и измерять, склонны были рассматривать его просто как рабочую гипотезу: химические реакции протекают так, будто при этом происходит перетасовывание атомов, входящих в состав веществ. Другие считали атомы понятием скорее философским, нежели научным, и стремились отказаться от него вообще. Немецкий химик Вильгельм Фридрих Оствальд говорил: атомы – «гипотетические фигуры, не ведущие ни к каким доказуемым заключениям» [320] Niels Blaedel, Harmony and Unity: The Life of Niels Bohr (New York: Springer Verlag, 1988), стр. 37. .