Эрик Асфог - Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба

Мать самого Кеплера едва избежала казни на костре как ведьма, так что он хорошо понимал опасность радикальных идей. Его подход к науке был более последовательным и менее эпатажным, чем у Бруно, хотя позднее он написал произведение, которое многие считают первым научно-фантастическим рассказом – «Сон, или Посмертное сочинение о лунной астрономии» (Somnium Astronomicum) [63], где описывается путешествие людей на Луну. В чем важность замеченных Кеплером ошибок? Полученные им уравнения движения планет, которые позднее получили имя законов Кеплера, были введены Исааком Ньютоном в физическую картину мира в виде гравитации и импульса – так на свет появилась физика.

Чтобы вы не вообразили Кеплера кем-то вроде несгибаемого защитника фактов, следует сказать, что его культура была донаучной . (Сегодня наша культура становится ненаучной, а это совсем другая, куда более печальная история.) В начале XVII в. не существовало никакой целостной концепции физики и никакого реального способа развить наши знания на основе обнаруженного количественного закона. Натурфилософия носила характер откровения: вот что я вижу, и это то, что я считаю истинным.

Изображающая границу мироздания гравюра неизвестного художника, которая, вероятно, относится к XVII в. Опубликована в книге Камиля Фламмариона «Атмосфера: Популярная метеорология» (L'Atmosphère: Météorologie populaire, 1888). Внешне персонаж напоминает Джордано Бруно, казненного в 1600 г.

Camille Flammarion. L'Atmosphère: Météorologie populaire (Paris, 1888), p. 163

Кеплер обнаружил взаимосвязь между космологией и стереометрией, которая до конца жизни оставалась его излюбленной идеей. Он заметил, что шесть планет обращаются вокруг Солнца с радиусами, которые соответствуют сферам, вписанным в пять платоновых тел: тетраэдр, куб, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр [64]. Эту теорию он опубликовал в сборнике эссе и открытий «Тайна мироздания» (Mysterium Cosmographicum, 1596), снабженном подзаголовком «Предвестник космографических исследований, содержащий тайну мироздания относительно чудесных пропорций между небесными кругами и истинных причин числа и размеров небесных сфер, а также периодических движений, изложенный с помощью пяти правильных тел».

Во времена Шекспира никто не мог представить существование еще одной планеты [65], точно так же как не мог вообразить себе восьмой день недели, поэтому Кеплер до конца дней был уверен в своей правоте. Спустя много лет после его смерти этой уверенности пришел конец в связи с открытием первой с античности новой планеты – Урана. В результате от «Тайны мироздания» и других теорий остались одни руины, а нам пришлось задуматься о числе дней недели – но зато законы Ньютона получили новое подтверждение.

И вот где мы оказались сегодня. Даже в своих самых смелых мечтах Кеплер не представлял носящий его имя телескоп, летающий в космосе вокруг Земли и открывающий тысячи вращающихся по разным орбитам больших и малых планет, часто потенциально пригодных для обитания и даже землеподобных. Он и подумать не мог, что каждая из этих планет будет подчиняться законам, которые он вывел в трактате «Гармония мира» (Harmonices Mundi, 1619). Интересно, в которую из своих идей Кеплер верил больше: в неверную из своей любимой «Тайны мироздания» или в ту, что стала основой для законов природы и значительной части современной науки?

Хотя она никогда не считала себя специалисткой по планетам, физик Мария Кюри, француженка польского происхождения, открыла атомную природу радиоактивности и тем самым запустила процесс, который в конце концов опрокинул все здание геологии XIX в. и привел к революции в представлениях о планетах и звездах. Она доказала, что радиоактивные атомы претерпевают целые цепочки распадов, в результате чего образуются стабильные дочерние элементы. За миллиарды лет два распространенных изотопа урана, 235U и 238U, превращаются в изотопы свинца ( 206Pb и 207Pb) [66]. Поскольку уран относительно часто встречается в горных породах, его распад с течением времени меняет соотношение изотопов свинца в кристаллах: таким образом, возраст камней можно определять с удивительной точностью.

До открытия свинца радиоактивного происхождения ученые оценивали возраст Земли и Солнца самое большее в десятки миллионов лет, основываясь на согласующихся между собой доказательствах, которые мы разберем чуть позднее. Высказывая позицию меньшинства, шотландский геолог Чарльз Лайель, близкий друг Чарльза Дарвина, разрабатывал количественные методы новой науки седиментологии и настаивал, что возраст Земли гораздо больше. Потребовались бы миллиарды лет, чтобы возникли все те напластования осадочных пород, которые он и его последователи начали интерпретировать как выведенные на поверхность отложения океанических бассейнов. Наука геохронология шла вперед благодаря спорам о возрасте Земли и формировании ее поверхности, а также благодаря идеям о биологической эволюции, впервые выдвинутым в монументальном труде Дарвина «О происхождении видов», где была высказана мысль, что для возникновения жизни потребовался гигантский промежуток времени.

Понимание атомной природы радиоактивности и связи урана со свинцом позволили ученым достоверно вычислить возраст Земли. К 1930-м гг. на основании простых графиков распространенности свинца стало известно, что некоторые горные породы Земли имеют возраст по крайней мере 2 млрд лет. Глубины геологического времени приоткрылись перед нами именно тогда, когда астрономы начали обнаруживать истинную глубину космического пространства .

Сделанный при помощи Большого атакамского миллиметрового комплекса (Atacama Large Millimeter Array, ALMA) снимок расположенной примерно в 450 световых годах от Земли молодой звезды HL Тельца и ее протопланетного диска. По оценкам, возраст этой звезды составляет всего 100 000 лет, тем не менее образование ее планет, кажется, идет полным ходом: мы видим, как формирующиеся гигантские планеты расчищают свои орбиты от газа и пыли.

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); C. Brogan, B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

В 1920-е гг. американский астроном Эдвин Хаббл пришел к выводу, которого наука придерживается и сегодня: мы живем в одной из бесконечного множества галактик, разбросанных по всему космосу. Также он доказал, что галактики отдаляются от нас во всех направлениях, причем чем дальше они находятся, тем быстрее. Из этого Хаббл заключил, что Вселенная расширяется изотропно, как точки на поверхности надуваемого воздушного шарика. Каждая точка считает себя центром расширения, но в действительности ни одна из них не является особенной.