От Дарвина до Эйнштейна. Величайшие ошибки гениальных ученых, которые изменили наше понимание жизни и вселенной
Шрифт:
Вердикт Кельвина был беспощаден: «Ничего более далекого от истины и представить себе нельзя». Далее он попытался объяснить свою точку зрения простыми словами, для непосвященных.
«Земля, где бы мы ни пробурили в ней скважину, теплая, и если бы нам удалось проделать измерения на очень большой глубине, мы бы, несомненно, обнаружили, что там очень тепло. Представьте себе, что перед вами шар из песчаника, вы бурите в нем отверстие и обнаруживаете, что внутри он теплый, бурите отверстие в другом месте – и там он тоже теплый – и так далее; будет ли разумным предположить, что шар из песчаника пребывал в том же состоянии уже тысячу дней? «Нет, – скажете вы, – этот песчаник нагрели на огне и поставили остывать несколько часов назад». Столь же разумно было бы взять бутыль с горячей водой вроде тех, какие применяют в экипажах, и сказать, что бутыль была такой всегда – а ведь именно так Плейфэр утверждает, будто Земля была такой, как сейчас, вечно и на ней не видно никаких следов начала и никакого продвижения к концу [112] .»
112
Kelvin 1891–94, vol. 2, p. 10.
Чтобы еще сильнее утвердить свою аргументацию, Кельвин решил полагаться не только на старую систему доводов касательно Земли и Солнца, но придумал еще и третью линию доказательств, основанную на вращении Земли вокруг своей оси. Эта концепция была весьма остроумной и понятной. Первоначально Земля была жидкой и из-за вращения должна была приобрести несколько приплюснутую форму, плоскую у полюсов и выпирающую у экватора. Чем быстрее было первоначальное вращение, тем менее сферичной была получившаяся в результате форма. Эта форма, рассуждал Кельвин, должна была остаться прежней и после затвердения Земли. Поэтому для определения первоначальной скорости вращения нужно было точно измерить, насколько форма Земли отличается от сферы. Поскольку приливы, вызванные притяжением Луны, должны были играть роль трения и замедлять вращение [113] , можно оценить, сколько времени потребовалось, чтобы замедлить первоначальное вращение и довести скорость до нынешней – один оборот за 24 часа.
113
Угловая скорость вращения Земли вокруг своей оси больше, чем угловая скорость вращения Луны по орбите. В результате приливные силы склонны притормаживать Землю и увеличивать расстояние между Землей и Луной.
Идея просто чудесная, однако превратить ее в точное число – возраст Земли – было очень трудно. Сам Кельвин признавался: «С нашими несовершенными данными, скажем, о приливах, невозможно вычислить, какое в точности воздействие они оказывают на замедление вращения Земли» [114] . Тем не менее Кельвин думал, что даже того обстоятельства, что в принципе можно оценить границы возраста Земли – пусть и крайне приблизительно, – достаточно, чтобы развенчать идею геологов-актуалистов о непостижимо длительном времени. О своей собственной численной оценке уменьшения периода вращения Земли – на 22 секунды в столетие – он писал: «Составляет ли потеря времени у Земли 22 секунды в сто лет или значительно больше либо меньше 22 секунд, в сущности, неважно. Но никакого актуализма быть не может. На Земле довольно свидетельств, что она существовала в нынешнем состоянии отнюдь не всегда и что события движутся в направлении состояния, которое бесконечно отличается от нынешнего».
114
Kelvin 1868.
Однако, к вящему огорчению Кельвина, оценка, основанная на скорости вращения Земли, продержалась не очень долго – по крайней мере с количественной точки зрения. Судьба распорядилась так, что не кто иной как Джордж Говард Дарвин, пятый ребенок Чарльза Дарвина, доказал, что вращение Земли не имеет отношения к ее возрасту. Джордж Дарвин был физик [115] и обладал солидными познаниями в математике. Он подошел к проблеме вращения Земли с безграничным запасом терпения и вниманием к мелочам. И опубликовал несколько статей, в основном в 1877–1879 годах, где показал, что вопреки ожиданиям Кельвина Земля будет продолжать постепенно менять форму даже при замедлении скорости вращения. Это следовало из того факта, что твердеющая Земля все же не была бесконечно твердой [116] . Итог был однозначным. Дарвин показал, что поскольку знания о внутреннем строении Земли крайне неопределенны, рассчитать возраст Земли по ее вращению не представляется возможным.
115
Во время обучения в Колледже Св. Троицы в Кембридже Джордж Дарвин (1845–1912) занял второе место на экзаменах по математике и получил вторую премию Смита по теоретической физике.
116
Результаты, касающиеся твердости Земли и изложенные в письме от 1878 года, Дарвин повторил в своем «Президентском обращении к Британской ассоциации» в 1886 году (Darwin G. H. 1886), а в заключение сообщил, что не считает себя вправе «быть настолько уверенным во внутренней структуре Земли, чтобы предполагать, что массивность Земли в целом не позволит ей принять почти точную форму фигуры равновесия».
Нет нужды говорить, что Чарльз Дарвин был счастлив [117] , когда обнаружил, что его сын заставил «пошатнуться» великого Кельвина, и воскликнул: «Ура потрохам земным, их вязкости, луне и светилам небесным и моему сыну Джорджу!»
Однако статьи Джорджа Дарвина отнюдь не опровергли главного утверждения Кельвина, а лишь показали, что третья линия доказательств Кельвина, основанная на вращении Земли, не подтверждает численное значение его оценки возраста Земли. Но эти статьи пролили новый свет на истину и в другом смысле. Они показали, что даже августейший лорд Кельвин не безупречен. Как мы увидим в следующей главе, это, возможно, открыло дорогу дальнейшей критике.
117
Darwin, G. H., цит. по Stratton and Jackson 1907–16, 3, стp. V.
Глубокое воздействие
Считать дискуссию о возрасте Земли великой битвой между физикой и геологией, пожалуй, не стоит. Да, между этими дисциплинами существовали определенные методологические разногласия, однако Кельвин полагал себя полноправным британским геологом и даже в обращении к съезду Геологического общества Глазго в 1878 году объявил, что «Мы, геологи (выделено мной. – М. Л.), повинны в том, что не прибегаем к физическим опытам, дабы изучить свойства материи» [118] . Такая «гибкость» самоопределения свидетельствует о том, что научный мир XIX века был гораздо менее раздроблен. Викторианские ученые свободно посещали съезды обществ, формально относившихся к другим отраслям науки. Поэтому дискуссия о возрасте земли была не междисциплинарным диспутом, а скорее столкновением между Кельвином-человеком и доктриной, которой придерживались некоторые геологи.
118
Kelvin 1891–4, vol. 2, p. 304.
Тут возникает вопрос, что подтолкнуло Кельвина к тому, чтобы вообще заняться этой проблемой. Ответ очень прост. Даже поверхностное исследование не оставляет сомнений, что стимулом, который подвиг Кельвина повести наступление на оценки возраста Солнца и Земли, был выход в свет «Происхождения видов» Дарвина в 1859 году. Поясню, что против теории эволюции как таковой Кельвин не возражал. В своем Президентском обращении к Британской ассоциации продвижения науки в 1871 году он, в частности, даже выразил осторожное согласие с некоторыми выводами, которые Дарвин делает в «Происхождении видов». Однако идею естественного отбора Кельвин отмел полностью, поскольку «всегда считал, что эта гипотеза не содержит истинной теории эволюции в биологии, если эта эволюция вообще была» [119] . Каким же был главный довод Кельвина против естественного отбора? Он объяснил, что был «глубоко убежден, что в последних научных дискуссиях в зоологии не следовало так пренебрегать аргументом единого замысла» [120] . Иначе говоря, даже этот адепт физики и математики, страстно провозгласивший, что «самая суть науки… состоит в том, чтобы логически выводить, каковы были условия в прошлом, и предвосхищать развитие в будущем тех феноменов, которые мы наблюдаем в действительности», верил все же, что «нас повсюду окружают неопровержимые доказательства разумного благосклонного замысла». Более того, Кельвин полагал, что и законы термодинамики – тоже часть этого вселенского замысла. Тем не менее нельзя забывать, что даже если Кельвин ощущал определенную душевную склонность к идее «замысла», он, несомненно, обосновывал свою беспощадную критику геологических методов на самой настоящей физике, а не на своих религиозных представлениях.
119
Президентское обращение под названием «О происхождении жизни» Кельвин прочитал в Эдинбурге в августе 1871 года. Ibid., p. 132.
120
Ibid.
Какое влияние Кельвин оказал на геологию? Первое, что следует отметить, – это что до 1860 года геологов гораздо больше занимали диспуты о том, какая Земля внутри, твердая или жидкая, а не вопросы геохронологии. Однако к середине 1860 годов довольно многие авторитетные геологи начали очень внимательно прислушиваться к заявлениям Кельвина [121] . В первую очередь это были Джон Филлипс, Арчибальд Гейки и Джеймс Кролл. Филлипс и сам на основании изучения осадочных пород еще в 1860 году подсчитал, что возраст Земли составляет около 96 миллионов лет. К 1865 году он публично поддерживал Кельвина. А Гейки, новый руководитель Геологоразведочных работ Шотландии, стал тем человеком, который занял позицию посредника между физикой и геологией. С одной стороны, он критиковал утверждение Кельвина о том, что геологическое прошлое Земли было активнее настоящего, и приводил свидетельства, которые, по его мнению, доказывали, как минимум, что «интенсивность… в целом возрастала». С другой стороны, в статье, опубликованной в 1871 году, он отказался от идеи геологического актуализма и утверждал, что на основании физических исследований «всю геологическую историю следует вместить примерно в 100 миллионов лет». Кролл – незаурядная личность, физик и геолог-самоучка, считал, что вычисления, основанные на остывании Земли, которые проделал Кельвин, целиком и полностью верны, и также считал, что возраст Земли равен 100 миллионам лет, хотя крайне скептически относился к Кельвиновой оценке возраста Солнца.
121
Подробнейший разбор влияния Кельвина и значения его трудов приводит Burchfield 1990 (особенно главы III и IV).
Судить, насколько влиятельна та или иная научная теория, иногда можно по тому, насколько яростно возражают против нее различные светила, обремененные заслугами и авторитетом. В случае Кельвина верным признаком, что теория привлекла внимание оппозиции, было то, что в феврале 1869 года вычисления Кельвина раскритиковал биолог Томас Гексли.
Томас Гексли заслужил прозвище «Бульдог Дарвина» за агрессивную поддержку теории эволюции и готовность в любой момент встать на ее защиту. Дарвин терпеть не мог научных споров, зато Гексли их просто обожал. Более всего он прославился, пожалуй, легендарной перепалкой с Самуэлем Уилберфорсом, епископом Оксфордским, 30 июня 1860 года [122] в библиотеке Музея естественной истории при Оксфордском университете во время ежегодной конференции Британской ассоциации продвижения науки. Инцидент был описан яркими, пусть и не вполне достоверными красками в октябрьском выпуске «Macmillan’s Magazine» за 1898 год [123] . Автор вспоминает:
122
Это произошло во время ХХХ ежегодной конференции Британской ассоциации продвижения науки с 27 июня по 4 июля 1860 года. Главным событием 30 июня была довольно длинная лекция историка науки Джона Уильяма Драпера. По оценкам газеты «The Evening Star» (номер за 2 июля), послушать ее собралось от 400 до 700 зрителей. Судя по всему, епископ Уилберфорс после лекции высказывал свои соображения в течение получаса. В заключение он заявил, что «выводы мистера Дарвина были гипотезой, которую самым нефилософским образом подняли на уровень очередной теории» (согласно «The Achenaeum» за 7 июля). Дотошнейший анализ тогдашних событий приведен в Jensen 1988 (см. также Lucas 1979).
123
Sidgwick 1898.
«Мне выпало счастье присутствовать при достопамятной коллизии в Оксфорде, когда мистер Гексли бросил дерзкий вызов епископу Уилберфорсу… Тогда епископ поднялся, покраснев, и несколько презрительным тоном заверил нас, что идея эволюции совершенно пуста и голуби испокон веку были теми же голубями. Затем он обратился к своему противнику с тем же оскорбительно высокомерной улыбкой и поинтересовался, по какой же линии тот произошел от обезьяны, по деду или по бабке? Услышав это, мистер Гексли поднялся – медленно и грозно. Высокий и худой, суровый и бледный, очень сдержанный и очень суровый, он стоял перед нами – и произнес сокрушительные слова, которые сейчас, пожалуй, никто, в том числе и я, не вспомнит в точности, более того, они стерлись у нас из памяти тут же, едва были произнесены, поскольку от их смысла захватывало дух, однако же смысл этот был бесспорен. Мистер Гексли ничуть не стыдился, что среди его предков была обезьяна, но ему было бы стыдно оказаться в родстве с человеком, который при помощи своих великих талантов стремится сокрыть истину. Никто не сомневался, что верно уловил суть сказанного, и впечатление это произвело душераздирающее. Одна леди лишилась чувств, и ее пришлось унести.»
Хотя сохранилось несколько версий того, к каким именно словам и выражениям прибегли участники этого неожиданного диалога, закрепившаяся за Гексли слава блестящего оратора и растущее недовольство вмешательством церковников в дела науки послужили причиной популярности этой легенды, которая с каждым годом обрастала подробностями [124] . Историк науки Джеймс Мур даже заявил, что «XIX век не знал более прославленной битвы со времен Ватерлоо» [125] .
124
В частности, 7 июля «The Press» писала: «[Епископ] спросил профессора [Гексли], кем из своих предков он предпочел бы считать обезьяну – прабабкой или прадедом». Сам Гексли писал своему другу доктору Драйслеру 9 сентября 1860 года: «Не считая, разумеется, вопроса о моих личных предпочтениях в области происхождения… Что ж, сказал я, если вопрос ставится так – хотел бы я, чтобы моим прадедом была жалкая обезьяна или же человек, весьма щедро одаренный природой, обладающий значительными средствами и влиянием и при этом обращающий все эти блага на то, чтобы отпустить нелепую шутку во время серьезного научного диспута, я бы, не колеблясь, остановил выбор на обезьяне». Письмо приведено в The Huxley Papers, 15, 117 (London: Imperial College) и цитируется в Foskett 1953.
125
Moore 1979, p. 60.