В погоне за Солнцем
Шрифт:
Эдмунд Галлей в 1715 году стал первым, кто предположил, что тщательное наблюдение за естественным миром (например, измерение солесодержания океанов) даст ключ к установлению возраста Земли. Его идеи были охотно восприняты Жоржем Луи де Бюффоном (1707–1788), который в своей “Естественной истории” (1749) устанавливал возраст Земли в десятки тысяч лет, и эта идея “поразила французскую публику временной шкалой такой глубины, что ее было почти невозможно уразуметь” [329] . Бюффон считал, что Земля возникла не одномоментно, как в Библии, а в результате столкновения Солнца с кометой – обломки от этой коллизии образовали планеты [330] .
329
Gorst, Measuring Eternity. Р. 95. В значительной степени я опирался
330
Бюффон просто игнорировал библейскую версию сотворения мира, возможно, воодушевленный появлением в 1770 году первого прямого отрицания божественного замысла – сочинения “Система природы” сорокасемилетного французского философа Поля Анри Тири Гольбаха.
Сорбоннские теологи были в ярости, Бюффона заставили напечатать отречение (на словах он говорил, что “лучше смирение, чем повешение”). Но его молчание длилось недолго. Вскоре французский математик Жан-Жак д’Орту де Майран смог показать, что Земля получает тепло не только от Солнца, у нее есть собственный внутренний источник. Бюффон воодушевился этим открытием для написания истории мира с самого начала. Если Земля все еще продолжала остывать, то, вычислив скорость потери планетой тепла, можно было рассчитать ее возраст. За следующие шесть лет Бюффон провел серию экспериментов, выведя в итоге окончательную цифру возраста Земли – 74 832 года (это была очень осторожная оценка, неофициально он был склонен давать несколько сотен тысяч лет). Его книгу встретило дружное недоверие. В апреле 1788 года Бюффон умер, на следующий год разразилась революция. Склеп Бюффона разграбили, его свинцовый гроб был реквизирован для отливки пуль.
Стойкие и интеллектуально-пытливые ученые продолжали искать объяснение своим находкам и открытиям, к XIX веку пропасть между церковью и наукой стала широка как никогда. Между 1800 и 1840 годами слова “геология”, “биология” и “ученый” вошли в повседневный язык. Геология была особенно популярна, вскоре ученые и любители стали вовсю определять и называть слои и уровни – как писал Байрон, “затопленного, взорванного, опаленного мира”, – образующие земную поверхность. Молодой британский юрист Чарльз Лайелл (1797–1875) по примеру Джона Вудворда воспользовался окаменелостями для расчета возраста Земли, отыскивая их на Сицилии в лаве, возраст которой он оценивал в 100 тыс. лет.
К 1840 году объем данных, указывающих на чрезвычайную древность Земли, был уже сокрушительным. Даже если возраст человечества насчитывал всего 6 тыс. лет, доисторическое время расширилось свыше всякого разумения. И тогда в 1859 году увидело свет “Происхождение видов”, которое вместе с аргументом о связи человека с обезьяной в корне подрывало буквальное прочтение библейской истории. Расчеты доктора Ашшера наконец полностью утратили всякое правдоподобие. Кембриджское университетское издательство изъяло его хронологию из своих Библий в 1900 году, Оксфорд сделал это в 1910-м. К тому времени Марк Твен уже предложил взять Эйфелеву башню за образ земного возраста и сравнил возраст человечества со слоем краски на шишке ее шпиля.
Когда рушатся великие доктрины, открываются захватывающие перспективы. После того как наука расширила возраст Земли до сотен тысяч лет, возникла целая череда новых идей. Какой возраст у Солнца? После Дарвина ученым пришлось допустить, что светило изливает свою энергию на протяжении миллионов лет. Естественный отбор подразумевал прежде немыслимый возраст солнечной системы. Ведь эволюция (хотя Дарвин не любил этого слова) могла происходить только по той причине, что Солнце не было чрезмерно горячим и горело относительно медленно, не принося вреда чувствительным углеродным компонентам, лежащим в основе земной жизни.
Хотя дебаты о земном возрасте гремели до конца XIX века, внимание ученых уже начало переключаться на нашу звезду. “Титаны физики перевели фокус внимания с Земли на более подходящее и более светлое тело”, – отметил Тимоти Феррис [331] . Летом 1899 года профессор геологии Чикагского университета Томас Чемберлен (1843–1928) опубликовал работу об источниках солнечной энергии, которая бросала вызов одной из базовых тогда предпосылок астрофизики:
Может ли современный уровень знания о поведении материи в столь невероятных условиях, какие достижимы внутри Солнца, достаточно всесторонне обосновывать утверждение, что внутри звезды нет никаких неизвестных источников энергии? Внутреннее устройство атомов пока остается неизвестным. Нельзя исключать, что они являются сложными конструкциями и источниками огромных энергий [332] .
331
Timothy Ferris, Coming of Age in the Milky Way. N. Y.: Anchor, 1989. Р. 246.
332
Gorst, Measuring Eternity. Р. 187.
За
Весной 1896 года Анри Беккерель, парижский физик, случайно оставил несколько непроявленных фотографических пластин, завернутых в черную бумагу, под куском ураносодержащего минерала, с которым он экспериментировал (уран, названный так в честь планеты в 1789 году, является одним из самых сложных элементов, встречающихся в природе, и состоит в основном из урана-238 – как станет известно, состоящего из девяноста двух протонов и ста сорока шести нейтронов – и небольшой доли менее устойчивого урана-235, у которого в составе на три нейтрона меньше). Когда через несколько недель он обнаружил пластины и проявил их, оказалось, что они уже засвечены и несут отпечаток куска минерала, который, как считал Беккерель, излучал некий “невидимый вид флуоресценции”. Мария и Пьер Кюри, продолжившие исследование, позже назвали эту флуоресценцию радиоактивностью. Но уран был не очень доступен, а его радиация – не столь впечатляюща, поэтому открытия Кюри в целом прошли незамеченными. В 1898 году ученые обнаружили, что урановая смоляная руда излучает гораздо больше радиоактивности. Возможно ли такое, что на Земле имеются элементы, выделяющие огромное количество невидимой энергии, ждущей, чтобы ее уловили?
Реклама Tho-Radia, крема, содержащего радий и торий и продвигавшегося на рынке в 1930-е годы как прорыв в уходе за красотой. Люди демонстрировали радий на вечеринках и ходили на радий-танцы, а само слово стало модным названием бренда: пиво “Радий”, масло “Радий”, шоколад “Радий”, презервативы Радий”, свечи “Радий”и даже контрацептивное желе “Радий” (SPL / Photo Researchers, Inc.)
Вскоре следующий, еще более редкий элемент (названный радием), извлеченный Кюри из смоляной руды, был описан в газетах как чудесный металл, самый ценный элемент на Земле, способный лечить слепоту, обнаруживать пол эмбриона и даже превращать чернокожих людей в белых. “Одного-единственного грамма достаточно, чтобы поднять пять тонн на милю в высоту, а на одной унции автомобиль может объехать вокруг света” [333] . Реклама пропагандировала “радиоактивную питьевую воду” для лечения подагры, ревматизма, артрита, диабета и целого ряда других болезней. А к 1904 году ученые также назвали радий источником солнечной энергии.
333
Там же. Р. 188.
Вопрос заключался в том, происходит ли энергия изнутри атомов радия или снаружи. Великий физик Эрнест Резерфорд (1871–1937), новозеландец, работавший над природой атомов в Англии и Канаде, начал исследовать атомные ядра совместно с английским химиком Фредериком Содди (1877– 1956). Резерфорд установил, что радий производит достаточно тепла, чтобы расплавить объем льда собственного веса за час, и будет это делать на протяжении тысячи лет и больше: Земля поддерживает свое тепло в том числе и благодаря радиоактивному распаду в породе и жидком ядре, расположенном в центре [334] .
334
В основном внутреннее тепло планеты обеспечивается четырьмя долгоживущими радиоизотопами – калий-40, торий-232, уран-235 и уран-238, – которые выделяют энергию на протяжении миллиардов лет, распадаясь на стабильные изотопы других элементов. Земное ядро – горячая, плотная, твердая и вращающаяся сфера, состоящая в основном из железа с примесью никеля. Ее диаметр составляет около 1500 миль, порядка 20 % от диаметра Земли (7750 миль). Ее окружает внешний жидкий уровень толщиной около 1370 миль, на 85 % состоящий из железа, кипящее бурление которого создает магнитное поле Земли. Это двойное ядро составляет одну восьмую объема Земли, но только треть ее массы. В течение периода от 700 до 1200 лет внутреннее ядро достигнет двукратной скорости вращения по отношению к самой планете, что усилит ее магнитное поле.
Вскоре ученые принялись за эксперименты с торием, радиоактивным элементом, похожим на радий, и обнаружили, что он образует еще и радиоактивный газ, один элемент превращался в другой. Это было столь удивительным результатом, что, когда Содди сообщил Резерфорду о своей находке, тот закричал ему через всю лабораторию: “Только не называй это трансмутацией – нам отрубят головы как алхимикам!” Постепенно они нашли подтверждение тому, что тяжелые атомы тория, радия и других радиоактивных элементов распадаются на атомы более легких элементов (в форме газов) и в процессе выделяют крошечные частицы, которые, названные альфа– и бета-лучами, являлись главным каналом выделения энергии.