Если вы ночью поднимете голову и будете долго смотреть в небо, то в конце поймете, что вращается Земля, а не небо. Почему? Потому что созвездия и звезды движутся с востока на запад с одинаковой скоростью. Если вы сидите в движущемся автомобиле, не зная, что он едет, и видите – деревья на обочине дороги с одинаковой скоростью удаляются от вас, то скоро станет ясно, что движетесь как раз вы. Не могут же все деревья вдруг сорваться с места и опрометью броситься прочь от вас с одинаковой скоростью. То же самое касается звезд ночного неба при однократном наблюдении. Планеты иногда пересекают небо «вспять» – с запада на восток, но заметить это при одном наблюдении невозможно. Если мы направим в небо фотокамеру, то уже через несколько минут на пленке появятся светлые полосы, подтверждающие движение звезд. Таким образом, то, что мы видим на ночном небе, должно означать, что движемся мы, а не небосвод кружится вокруг нас.
В 1851 году физик-самоучка, француз Леон Фуко нанес последний удар по вере в неподвижность Земли. Астрономы и образованные люди того времени уже хорошо понимали, что Земля вращается, но эта идея не имела доказательств, которые могли бы убедить всех и каждого. Люди ждали земного доказательства вращения нашей планеты, они требовали: «Покажите нам, что мы кружимся!»
Фуко был проницательным наблюдателем и талантливым экспериментатором, сделавшим множество изобретений и даже довольно точно измерившим скорость света. Размышляя о вращении Земли вокруг оси, он убедился в том, что сможет представить нужное доказательство, если сумеет подвесить маятник «над Землей» – то есть так прикрепить его к потолку, чтобы плоскость качаний маятника могла свободно вращаться вокруг вертикальной оси. Фуко понял, что если сможет показать, что маятник колеблется в одной плоскости независимо от Земли, то наблюдателю покажется, что эта плоскость опишет относительно поверхности земли круг. Этим опытом можно будет доказать факт вращения Земли вокруг своей оси.
Фуко был не женат и жил с матерью. Она была состоятельной женщиной и владела домом на пересечении улиц Асса и Вожирар в фешенебельном шестом округе на левом берегу Сены (изящная табличка на этом месте указывает место, где находился дом Фуко). Свою лабораторию он устроил в подвале материнского дома. К потолку подвала он прикрепил особое устройство, позволяющее маятнику практически без трения колебаться в одной плоскости независимо от движения потолка. Фуко был не только выдающимся ученым и инженером, но и обладал отменным художественным вкусом. Он изготовил красивый бронзовый маятник, которым сегодня можно полюбоваться в парижском Музее искусств и ремесел.
Рис. 7. Современная реконструкция проведенного Леоном Фуко в Париже в 1851 году опыта, доказавшего факт вращения Земли (город Исскуств и Наук в Валенсии)
6 января 1851 года, ровно в два часа ночи, поэкспериментировав с маятником несколько часов, Фуко наконец увидел то, что ожидал. Он заметил, что земля медленно, но верно поворачивается под качающимся маятником (рис. 7). Затем последовали публичные эксперименты: сначала в парижской обсерватории, куда были приглашены ученые и специалисты, а потом в самом большом публичном здании Парижа – в Пантеоне, где собрался цвет французской аристократии во главе с императором Наполеоном III. Фуко, умевший наблюдать не только физические феномены, но и человеческую природу, так описал впечатление, произведенное его опытом:
Феномен развивается неспешно, но неотвратимо и неизбежно. Люди чувствуют, видят, как он зарождается и неуклонно растет; никто не в силах ни ускорить, ни замедлить его. Каждый, кто видит этот феномен хотя бы несколько мгновений, застывает в глубокой задумчивости. Уходя, зритель навсегда уносит с собой острое ощущение нашего непрестанного движения в мировом пространстве.
Демонстрация 1851 года в Пантеоне оказалась весьма убедительной, а сам опыт Фуко был после этого успешно повторен множество раз во всем мире. В 1913 году католическая церковь признала корректность опыта Фуко и сам факт вращения Земли. Церкви потребовалось 62 года на то, чтобы согласиться с очевидным: мы живем на подвижной вращающейся планете. С большим трудом наука преодолевала буквальное толкование Священного Писания.
Через восемь лет после того, как Фуко окончательно доказал вращение Земли, навсегда рухнул еще один столп традиционной религии: буквальное толкование библейской истории о сотворении Адама и Евы. В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал свою книгу «О происхождении видов», заложив основы революционной теории эволюции. Анализ окаменевших остатков древних живых существ и наблюдения живой природы, сделанные Дарвином во время пятилетней экспедиции на фрегате «Бигль», привели автора к созданию концепции естественного отбора. (Подобные мысли возникли у Альфреда Рассела Уоллеса незадолго до выхода в свет сочинения Дарвина, а опубликованы обе идеи были почти одновременно.) Теория эволюции показала, что люди произошли от более ранних предшественников, а все биологические виды – от древних, более простых форм.
Исследования современных генетиков пролили свет на суть дарвиновской эволюции и представили множество доказательств ее истинности. Сегодня теория эволюции является одним из столпов современной биологической науки, так как позволяет объяснить множество феноменов. Открытия ископаемых останков, сделанные в XIX веке, отчетливо показали, что Земля некогда была домом для давно вымерших существ. Кости мастодонтов, обнаруженные в Северной и Южной Америке, и кости мамонтов, найденные в Европе, убедили ученых в том, что Земля – очень древняя планета и биологические виды появлялись и исчезали на ней в течение сотен тысяч и миллионов лет. Обнаруженные в XIX веке в Европе останки неандертальцев позволили понять, что нашу планету некогда населял еще один вид человеческих существ, оставивший после себя значительный след, включая удивительно эффективные каменные орудия, использовавшиеся для охоты и разделки убитых животных. Неандертальцы исчезли вскоре после того, как Евразию 30–40 тысяч лет назад заселили люди, принадлежавшие к нашему виду человека разумного.
Открытие ископаемых останков живых существ, теория эволюции, геологическая периодизация естественной истории Земли, факт вращения Земли вокруг Солнца и своей оси убедительно показали, что нельзя буквально толковать Священное Писание. Важно, однако, отметить, что отказ от буквального толкования Библии не означает, что Писание всегда ошибается. Например, описанный в книге Бытия порядок появления живых существ не противоречит теории эволюции: сначала возникли низшие растительные виды, потом простейшие животные, а затем более развитые животные и, наконец, человек. Порядок появления абсолютно верен, хотя, конечно, новые виды возникли не в течение одного дня.
Глава 5
Эйнштейн, Бог и Большой взрыв
В Библии речь идет о сотворении мира. Космология – это отрасль науки, занимающаяся началом Вселенной и использующая при этом теорию относительности и квантовую механику. В этой главе мы разберемся со взглядами науки и религии на зарождение космоса.
Современная теоретическая физика родилась в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн впервые разбил наши привычные представления о времени, пространстве и скорости, создав специальную теорию относительности. Теория Эйнштейна показала, что время не является константой, время и пространство должны «искривляться», сокращаться и расширяться для того, чтобы соответствовать настоящей константе мироздания – скорости света. Ничто в мире не может двигаться быстрее света. По мере приближения к скорости света масса тела увеличивается до бесконечности, а время (по отношению к стороннему неподвижному наблюдателю) замедляется.
Кроме того, в 1905 году Эйнштейн показал: масса эквивалентна энергии, что следует из знаменитого уравнения E = mc2. Этот принцип положен в основу работы Большого адронного коллайдера (БАК), построенного в международной физической лаборатории Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, CERN), расположенной близ Женевы в Швейцарии. БАК – это гигантский ускоритель элементарных частиц. Коллайдер создан, исходя из представления о том, что эффективная масса разогнанных до высоких скоростей частиц становится огромной и выделяет колоссальную энергию при их столкновении.
Выделившаяся энергия преобразуется в новые, не существовавшие ранее частицы, например в «божественную частицу», так называемый бозон Хиггса, об обнаружении которого было недавно объявлено. Считают, что именно эта частица появилась вскоре после Большого взрыва, приобретя конечную массу и породив обладающие массой другие частицы во Вселенной.
