<< Предыдущая

стр. 10
(из 16 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>

В 1929 году началась уже третья экспедиция Вегенера в Гренландию. Там он и погиб в 1930 году.
В некрологах, посвященных ученому, отмечались его заслуги в области физики атмосферы. О нем говорили, как о крупном полярном исследователе, отличном организаторе науки и преподавателе. Но об открытии Вегенера, прославившем его, не было сказано ни слова.
Трудно сказать, как немецкий ученый пришел к убеждению, что континенты способны «разъезжать» по поверхности Земли. Весьма
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
289
вероятно, что, как и его предшественников, натолкнули на эту мысль характерные очертания материков нашей планеты.
Естественно, Вегенеру приходилось преодолевать огромные трудности, так как он не располагал большей частью тех фактов и знаний, которые известны в настоящее время. Тем не менее ему удалось заложить прочный фундамент современных представлений о строении и развитии Земли, включая основы теории дрейфа континентов, перемещения полюсов и подчиняющихся этим движениям перемен климата.
В наши дни гипотеза Вегенера хорошо известна, как гипотеза плавающих («дрейфующих») континентов. Единый суперконтинент палеозойской эры, позже расколовшийся и распавшийся, Вегенер назвал «Пангея», что означает «единая земля».
В январе 1912 года Вегенер представил свою гипотезу на заседании Германской геологической ассоциации во Франкфурте-на-Майне.
Гипотеза опровергала существующие в то время представления. Она стала предметом острых споров в научном мире.
Противники ученого считали, что материки движутся только в вертикальном направлении. Таким образом при поднятии земной коры образуется суша, при опускании — моря и океаны. Вегенер же убежденно говорил о горизонтальном движении континентов — они «разъезжаются», «дрейфуют». В результате этого образуются океаны. Увы, гипотеза Вегенера была большинством отвергнута. На несколько десятилетий геологи и геофизики о гипотезе забыли.
Справедливости ради надо сказать, что и в самом деле в ней имелись слабые места, на которые не замедлили указать специалисты.
Одно из слабых мест гипотезы Вегенера — это затруднение в объяснении «механизма» приводящего в движение континенты.
В тридцатые—сороковые годы такое объяснение дал шотландский геолог Артур Холмс (1890—1965). Он предположил, что силой, движущей континенты, могли бы стать потоки вещества, существующие в мантии и приводимые в движение разностью температур. При этом теплые потоки поднимаются вверх, а холодные опускаются вниз.
Движущийся базальтовый слой он уподобил «бесконечной транспортировочной ленте», передвигающей континенты. Понадобилось еще полвека, чтобы к концу шестидесятых годов двадцатого столетия представления о крупных перемещениях земной коры превратились из гипотезы в развернутую теорию, в учение о тектонике плит.
Сегодня гипотеза Вегенера является общепризнанной и развивается в соответствии с уровнем современной науки.
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
291
Эдвин Хаббл
ЗАКОН ХАББЛА
«В 1744 году швейцарский астроном де Шезо и независимо от него в 1826 году Ольберс сформулировали следующий парадокс, — пишет в своей книге Т. Редже, — который привел к кризису тогдашних наивных космологических моделей. Представим себе, что пространство вокруг Земли бесконечно, вечно и неизменно и что оно равномерно заполнено звездами, причем их плотность в среднем постоянна. С помощью несложных вычислений Шезо и Ольберс показали, что полное количество света, посылаемое на Землю звездами, должно быть бесконечным, из-за чего ночное небо будет не черным, а, мягко говоря, залито светом. Чтобы избавиться от своего парадокса, они предположили существование в космосе обширных блуждающих непрозрачных туманностей, заслоняющих наиболее отдаленные звезды. На самом деле так выйти из положения нельзя: поглощав свет от звезд, туманности поневоле нагревались бы и сами излучали свет так же, как и звезды.
Итак, если справедлив космологический принцип, то мы не можем принять идею Аристотеля о вечной и неизменяющейся Вселенной. Здесь, как и в случае относительности, природа, похоже, предпочитает в своем развитии симметрию, а не мнимое Аристотелево совершенство».
Однако самый серьезный удар незыблемости Вселенной был нанесен не теорией эволюции звезд, а результатами измерений скоростей удаления галактик, полученными великим американским астрономом Эдвином Хабблом.
Хаббл (1889—1953) родился в небольшом городке Маршфилд в штате Миссури в семье страхового агента Джона Пауэла Хаббла и его супруги Виржинии Ли Джеймс. Астрономией Эдвин заинтересовался рано, вероятно, под влиянием своего деда по матери, построившего себе небольшой телескоп."
В 1906 году Эдвин окончил школу. Шестнадцатилетним юношей Хаббл поступил в Чикагский университет, входивший тогда в первую десятку лучших учебных заведений США. Там работал астроном Ф.Р. Мультон, автор известной теории происхождения Солнечной системы. Он оказал большое влияние на дальнейший выбор Хаббла.
После окончания университета Хабблу удалось получить стипендию Родса и на три года уехать в Англию для продолжения образования. Однако вместо естественных наук ему пришлось изучать в Кембридже юриспруденцию.
Летом 1913 года Эдвин возвратился на родину, но юристом так и не стал. Хаббл стремился к науке и вернулся в Чикагский университет, где на Йеркской обсерватории под руководством профессора Фроста подготовил диссертацию на степень доктора философии. Его работа представляла собой статистическое исследование слабых спиральных туманностей в нескольких участках неба и особенной оригинальностью не отличалась. Но уже тогда Хаббл разделял мнение о том, что «спирали — это звездные системы на расстояниях, часто измеряемых миллионами световых лет».
В это время в астрономии приближалось большое событие — обсерватория Маунт-Вилсон, которую возглавлял замечательный организатор науки Д.Э. Хейл, готовилась к вводу в строй крупнейшего телескопа — стодюймового рефлектора (250-сантиметрового — Прим. авт.). Приглашение работать в обсерватории среди других получил и Хаббл. Однако весной 1917 года, когда он заканчивал свою диссертацию, США вступили в Первую мировую войну. Молодой ученый отклонил приглашение и записался добровольцем в армию. В составе Американского экспедиционного корпуса майор Хаббл попал в Европу осенью 1918 года, незадолго до окончания войны, и в боевых действиях принять участие не успел. Летом 1919 года Хаббл демобилизовался и поспешил в Пасадену, чтобы принять приглашение Хейла.
На обсерватории Хаббл начал изучать туманности, сосредоточившись сначала на объектах, видимых в полосе Млечного Пути.
В хрестоматии «Книга первоисточников по астрономии и астрофизике, 1900—1975» К. Ланга и О. Гингерича (США), где воспроизведены самые выдающиеся исследования за три четверти двадцатого столетия, помещены три работы Хаббла, и первая из них — работа по классификации внегалактических туманностей. Две другие относятся к установлению природы этих туманностей и открытию закона красного смещения.
В 1923 году Хаббл приступил к наблюдениям туманности в созвездии Андромеды на шестидесяти и стодюймовых рефлекторах. Ученый сделал вывод, что большая Туманность Андромеды действительно другая звездная система. Такие же результаты Хаббл получил и для туманности МОС 6822 и туманности в Треугольнике.
Хотя об открытии Хаббла вскоре стало известно ряду астрономов, официальное сообщение последовало лишь 1 января 1925 года, когда на съезде Американского астрономического общества Г. Рессел зачитал доклад Хаббла. Известный астроном Д. Стеббинс писал, что доклад Хаббла «во сто крат расширил объем материального мира и с определенностью решил долгий спор о природе спиралей, доказав, что это гигантские совокупности звезд, почти сравнимые по размерам с нашей собственной Галактикой». Теперь Вселенная предстала перед астрономами пространством, заполненным звездными островами — галактиками.
292
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
1
Уже одно установление истинной природы туманностей определило место Хаббла в истории астрономии. Но на его долю выпало и еще более выдающееся достижение — открытие закона красного смещения.
Спектральные исследования спиральных и эллиптических «туманностей» были начаты в 1912 году на основе таких соображений1 если они действительно расположены за пределами нашей Галактики, то они не участвуют в ее вращении и поэтому их лучевые скорости будут свидетельствовать о движении Солнца. Ожидалось, что эти скорости будут порядка 200—300 километров в секунду, т. е. будут соответствовать скорости движения Солнца вокруг центра Галактики.
Между тем, за несколькими исключениями, лучевые скорости галактик оказались гораздо больше: они измерялись тысячами и десятками тысяч километров в секунду.
В середине января 1929 года в «Труды» Национальной академии наук США Хаббл представил небольшую заметку под названием «О связи между расстоянием и лучевой скоростью внегалактических туманностей». В то время Хаббл уже имел возможность сопоставить скорость движения галактики с расстоянием до нее для 36 объектов. Оказалось, что эти две величины связаны условием прямой пропорциональности: скорость равна расстоянию, умноженному на постоянную Хаббла.
Это выражение получило название закона Хаббла. Численное значение постоянной Хаббла ученый в 1929 году определил в 500 км/(с х Мпк). Однако он ошибся в установлении расстояний до галактик. После многократных исправлений и уточнений этих расстояний численное значение постоянной Хаббла сейчас принимается равным 50 км/(с х Мпк).
На обсерватории Маунт-Вилсон началось определение лучевых скоростей все более удаленных галактик. К 1936 году М. Хьюмасон публикует данные для ста туманностей. Рекордную скорость в 42 000 километров в секунду удалось зарегистрировать у члена далекого скопления галактик в Большой Медведице. Но это уже было пределом возможностей стодюймового телескопа. Нужны были более мощные инструменты.
«Можно подойти к вопросу о хаббловском расширении космоса, используя более привычные, интуитивные образы, — считает Т.Редже. — Например, представим себе солдат, выстроенных на какой-нибудь площади с интервалом 1 метр. Пусть затем подается команда раздвинуть за одну минуту ряды так, чтобы этот интервал увеличился до 2 метров. Каким бы образом команда ни выполнялась, относительная скорость двух рядом стоявших солдат будет равна 1 м/мин, а относительная скорость двух солдат, стоявших друг от друга на расстоянии 100 метров, будет 100 м/ мин, если учесть, что расстояние между ними увеличится от 100 до 200 метров. Таким образом, скорость взаимного удаления пропорциональна расстоянию. Отметим, что после расширения рядов остается справедливым космологический принцип: «галактики-солдаты» по-прежнему рас-
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
293
пределены равномерно, и сохраняются те же пропорции между различными взаимными расстояниями.
Единственный недостаток нашего сравнения заключается в том, что на практике один из солдат все время стоит неподвижно в центре площади, в то время как остальные разбегаются со скоростями тем большими, чем больше расстояния от них до центра. В космосе же нет верстовых столбов, относительно которых можно было бы провести абсолютные измерения скорости; такой возможности мы лишены теорией относительности: каждый может сравнивать свое движение только с движением рядом идущих, и при этом ему будет казаться, что они от него убегают.
Мы видим, таким образом, что закон Хаббла обеспечивает неизменность космологического принципа во все времена, и это утверждает нас в мнении, что как закон, так и сам принцип действительно справедливы.
Другим примером интуитивного образа может служить взрыв бомбы; в этом случае, чем быстрее летит осколок, тем дальше он улетит. Спустя мгновение после самого взрыва мы видим, что осколки распределены в соответствии с законом Хаббла, т е. их скорости пропорциональны расстояниям до них. Здесь, однако, нарушается космологический принцип, поскольку если мы отойдем достаточно далеко от места взрыва, то никаких осколков не увидим. Этим образом подсказан самый знаменитый в современной космологии термин «большой взрыв». Согласно этим представлениям, около 20 млрд. лет тому назад все вещество Вселенной было собрано в одной точке, из которой началось стремительное расширение Вселенной до современных размеров».
Закон Хаббла практически сразу же был признан в науке. Значение открытия Хаббла высоко оценил Эйнштейн. В январе 1931 года он писал: «Новые наблюдения Хаббла и Хьюмасона относительно красного смещения... делают вероятным предположение, что общая структура Вселенной не стационарная».
Открытие Хаббла окончательно разрушило существовавшее со времен Аристотеля представление о статичной, незыблемой Вселенной. В настоящее время закон Хаббла используется для определения расстояний до далеких галактик и квазаров.
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
295
КЛАССИФИКАЦИЯ ГАЛАКТИК
История «открытия» мира галактик весьма поучительна. Больше двухсот лет назад Гершель построил первую модель Галактики, преуменьшив ее размеры в пятнадцать раз. Изучая многочисленные туманности, разнообразие форм которых он первый и обнаружил, Гершель пришел к выводу, что некоторые из них являются далекими звездными системами «типа нашей звездной системы». Он писал: «Я не считаю необходимым повторять, что небеса состоят из участков, у которых солнца собраны в системы». И еще: «...эти туманности также могут быть названы млечными путями — с малой буквы в отличие от нашей системы».
Однако, в конце концов, сам Гершель занял в отношении природы туманностей другую позицию. И это было не случайностью. Ведь ему удалось доказать, что большинство открытых и наблюдавшихся им туманностей состоят не из звезд, а из газа. Он пришел к весьма пессимистическому выводу: «Все, что за пределами нашей собственной системы, покрыто мраком неизвестности».
Английский астроном Агнесса Кларк писала в книге «Система звезд» в 1890 году: «Можно с уверенностью сказать, что ни один компетентный ученый, располагающий всеми имеющимися доказательствами, не станет придерживаться мнения, что хотя бы одна туманность является звездной системой, сравнимой по размерам с Млечным Путем. Практически установлено, что все объекты, наблюдаемые на небе (как звезды, так и туманности), принадлежат к одному огромному агрегату»...
Причина такой точки зрения была в том, что долгое время астрономы не умели определять расстояния до этих звездных систем. Так, из проведенных в 1907 году измерений будто бы следовало, что расстояние до «Туманности Андромеды» не превышает 19 световых лет. Четыре года спустя астрономы пришли к выводу, что это расстояние составляет около 1600 световых лет. И в том, и в другом случае создавалось впечатление, что упомянутая туманность и в самом деле находится в нашей Галактике.
В двадцатые годы прошлого века между астрономами Шепли и Куртисом разгорелся ожесточенный спор о природе Галактики и других объектов, видимых с помощью телескопов. В числе этих объектов
находится знаменитая туманность Андромеды (М31), которая видна невооруженным глазом всего лишь как звезда четвертой величины, но разворачивается в величественную спираль, если разглядывать ее в большой телескоп. К этому времени в некоторых из этих туманностей были зарегистрированы вспышки новых звезд. Кертис предположил, что в максимуме блеска упомянутые звезды излучают столько же энергии, что и новые звезды нашей Галактики. Так, он установил, что расстояние до Туманности Андромеды равно 500 000 световых лет. Это и дало Кертису основание утверждать, что спиральные туманности — это далекие звездные вселенные, подобные Млечному Пути. С таким выводом Шепли не соглашался, и его рассуждения также были вполне логичными.
Согласно Шепли, вся Вселенная состоит из одной нашей Галактики, а спиральные туманности типа М31 представляют собой более мелкие объекты, рассыпанные внутри этой Галктики, как изюм в куличе.
Предположим, говорил он, что Туманность Андромеды имеет такие же размеры, как и наша Галактика (300 000 световых лет по его оценке). Тогда, зная ее угловые размеры, находим, что расстояние до данной туманности составляет 10 миллионов световых лет! Но тогда непонятно, почему наблюдавшиеся в Туманности Андромеды новые звезды имеют большую яркость, чем в нашей Галактике. Если же яркость новых в этой «туманности» и в нашей Галактике одинакова, то отсюда следует, что Туманность Андромеды в 20 раз меньше нашей Галактики.
Куртис, напротив, считал, что М31 представляет собой самостоятельную галактику-остров, не уступающую в достоинстве нашей Галактике и отдаленную от нее на несколько сотен тысяч световых лет. Создание больших телескопов и прогресс астрофизики привели к признанию правоты Куртиса. Измерения, проделанные Шепли, оказались ошибочными. Он очень сильно недооценил расстояние до М31. Куртис, впрочем, также ошибался: теперь известно, что расстояние до М31 — более двух миллионов световых лет.
Природу спиральных туманностей окончательно удалось установить Эдвину Хабблу, который в конце 1923 года обнаружил в Туманности Андромеды первую, а вскоре еще несколько цефеид. Оценив их видимые величины и периоды, Хаббл нашел, что расстояние до этой «туманности» составляет 900 000 световых лет. Так окончательно была установлена принадлежность спиральных «туманностей» к миру звездных систем типа нашей Галактики.
Если же говорить о расстояниях до этих объектов, то их еще предстояло уточнять и пересматривать. Так, на самом деле расстояние до галактики М 31 в Андромеде равно 2,3 миллиона световых лет.
Мир галактик оказался удивительно огромным. Но еще большее Удивление вызывает многообразие его форм.
Первую и довольно удачную классификацию галактик по их внешнему виду предпринял уже Хаббл в 1925 году. Он предложил относить
296
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
галактики к одному из следующих трех типов: 1) эллиптические (обозначаемые буквой Е), 2) спиральные (S) и 3) неправильные (1г).
К эллиптическим были отнесены те галактики, которые имеют вид правильных кругов или эллипсов и яркость которых плавно уменьшается от центра к периферии. Эту группу подразделяют на восемь подтипов от ЕО до Е7 по мере увеличения видимого сжатия галактики. Линзовидные галактики SO похожи на сильно сплюснутые эллиптические системы, однако имеют четко выделенное центральное звездообразное ядро.
Спиральные галактики, в зависимости от степени развития спиралей, подразделяются на подклассы Sa, Sb и Sc. У галактик типа Sa основной составной частью является ядро, тогда как спирали выражены еще слабо. Переход к последующему подклассу — констатация факта все большего развития спиралей и уменьшения видимых размеров ядра.
Параллельно нормальным спиральным галактикам существуют еще так называемые пересеченные спиральные системы (SB). У галактик этого типа очень яркое центральное ядро пересекается по диаметру поперечной полосой. Из концов этой перемычки и начинаются спиральные ветви, причем в зависимости от степени развития спиралей эти галактики делятся на подтипы SBa, SBb и SBc.
К неправильным галактикам (Ir) отнесены объекты, у которых отсутствует четко выраженное ядро и не обнаружена вращательная симметрия. Их типичными представителями являются Магеллановы Облака.
«Я использовал ее 30 лет, — писал впоследствии известный астроном Вальтер Бааде, — и хотя упорно искал объекты, которые нельзя было бы действительно уложить в хаббловскую систему, их число оказалось столь ничтожным, что я могу пересчитать их по пальцам». Классификация Хаббла продолжает служить науке, и все последующие модификации существа ее не затронули.
Некоторое время полагали, что эта классификация имеет эволюционный смысл, т. е. что галактики «передвигаются» вдоль «камертонной диаграммы» Хаббла, последовательно меняя свою форму. Сейчас этот взгляд считается ошибочным.
Среди нескольких тысяч ярчайших галактик насчитывается 17 процентов эллиптических, 80 процентов спиральных и около 3 процентов неправильных.
В 1957 году советский астроном Б.А. Воронцов-Вельяминов открыл существование «взаимодействующих галактик» — галактик, связанных «перемычками», «хвостами», а также «гамма-форм», т. е. галактик, у которых одна спираль «закручивается», тогда как другая «раскручивается». Позже были открыты компактные галактики, размеры которых составляют всего около 3000 световых лет, и изолированные в пространстве звездные системы с поперечником всего 200 световых лет. По своему
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
297
внешнему виду они практически не отличаются от звезд нашей Галактики.
Новый общий каталог (НОС) содержит перечень около десяти тысяч галактик вместе с их важнейшими характеристиками (светимость, форма, отдаленность и т. д.) — и это лишь малая толика из десяти миллиардов галактик, в принципе различимых с Земли. Сказочный гигант, способный охватить взглядом сотню-другую миллионов световых лет, разглядывая Вселенную, увидел бы, что она заполнена космическим туманом, капельками которого являются галактики. Временами встречаются скопления, состоящие из тысяч галактик, собранных вместе. Одно такое гигантское скопление находится в созвездии Девы.
т
БИОСФЕРА
Автор нового учения — Владимир Иванович Вернадский в своих «Очерках геохимии» отмечает, что идеи о значении жизни как совокупно действующего явления, влияющего на ход планетарных процессов, появляются уже в трудах естествоиспытателей XVII века, в частности у X. Гюйгенса. К разработке подобных идей были причастны Ж.Л. де Бюф-фон, Ф. Вик д'Азир и Ж. Ламарк. Так, в «Гидрогеологии» Ламарка содержится попытка естественнонаучного описания жизни в качестве планетарного явления. Далее Вернадский выделяет теорию нептунистов: «Теснейшим образом связанная с водой жизнь имела свое почетное место в
созидании окружающей нас природы. Жизнь для нептунистов была огромной силой, а не случайным явлением в истории планеты».
Предтечей естественно-научного подхода в описании биосферы по праву может считаться и А. Гумбольдт — один из крупнейших естествоиспытателей XIX века. И в своих ранних работах, и в позднем синтетическом произведении «Космос» он обобщил понимание того, что «...живое вещество есть неразрывная и закономерная часть поверхности планеты, неотделимая от ее химической среды».
Хорошо рисовавший и наделенный могучим воображением австрийский геолог Э. Зюсс мысленно увидел нашу планету из космоса, выделив особые сферы: гидросферу (природные воды), литосферу — земную кору, биосферу. В его понимании биосфера — это лик Земли, земные ландшафты. Значение этого термина в работах Зюсса скорее метафорическое. Глубокой научной разработки здесь оно не получило.
Пожалуй, наиболее логично охарактеризовал геосферы английский океанолог Дж. Меррей в начале нашего века:
«В настоящее время естествоиспытатели обозначают термином «биосфера» тот покров из живого вещества, который одевает земной шар всюду, где соприкасаются и смешиваются между собой атмосфера, гидросфера и литосфера. На суше живые существа не поднимаются над ее поверхностью слишком высоко и не проникают очень глубоко внутрь ее. В океане дело обстоит иначе. Жизнь существует всюду, во всей массе океанических вод — от экватора до полюсов и от поверхности до самого дна...»
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
299

Мысли Меррея стали исходной точкой для русского ученого Вернадского, началом учения о том, что живое вещество и среда жизни составляют единое целое — биосферу.
Владимир Иванович Вернадский (1863—1945) родился в Петербурге в семье профессора экономики и истории И.В. Вернадского. Дом его отца, видного экономиста и историка Петербургского университета, был одним из тех мест, где собирались корифеи отечественной науки.
С третьего класса Владимир учился в Петербургской классической гимназии — одной из лучших в России. Затем он поступил на физико-математический факультет Петербургского университета. В годы студенчества на Вернадского большое влияние оказал преподаватель минералогии В.В. Докучаев. Докучаев и предложил своему ученику заниматься минералогией и кристаллографией. Уже через несколько лет появились первые работы Владимира о грязевых вулканах, о нефти, а затем и философские статьи.
В 1885 году Владимир окончил университет и был оставлен в нем для ведения научной работы. Затем Вернадский уезжает на два года в заграничную командировку (Италия, Германия, Франция, Англия, Швейцария). Он работает в химических и кристаллографических лабораториях, совершает геологические экспедиции, знакомится с новейшей научной и философской литературой.
Вернувшись в Россию, Вернадский становится приват-доцентом кафедры минералогии Московского университета. Отлично защитив магистерскую диссертацию, начинает чтение лекций. В 1897 году приходит черед защиты докторской диссертации («Явления скольжения кристаллического вещества»). Вскоре Вернадского пригласили в Московский университет заведовать кафедрой минералогии и кристаллографии. Здесь на протяжении многих лет Владимир Иванович читал лекции и провел немало из прославивших его научных исследований.
В 1906 году Вернадского избирают членом Государственного Совета от Московского университета. Два года спустя он становится экстраординарным академиком.
С 1906 по 1918 год выходят в свет отдельные части его фундаментального труда «Опыт описательной минералогии».
Вернадский подошел к минералогии с совершенно новой точки зрения: он выдвинул идею эволюции всех минералов и тем самым поставил перед минералогией новые задачи, значительно шире и глубже прежних. Главная цель минералогии, по Вернадскому, — изучение истории минералов в земной коре.
Одним из первых профессоров университета Вернадский начал работать на открывшихся в Москве Высших женских курсах. Однако в 1911 году его деятельность в стенах университета прервалась: вместе с крупнейшими учеными того времени профессор минералогии ушел из Московского университета, протестуя против полицейского режима,
300
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
который пытался ввести в российских учебных заведениях министр просвещения Кассо. Он переезжает в Петербург.
Здесь Вернадский стал директором Геологического и минералогического музея Академии наук. По инициативе и под председательством Владимира Ивановича в 1915 году создается Комиссия по изучению естественных производительных сил России при Академии наук (КЕПС).
Владимир Иванович, избранный в 1916 году председателем ученого совета при министерстве земледелия, продолжал научные исследования, публикуя статьи по минералогии, геохимии, полезным ископаемым, по истории естествознания, организации науки, метеоритике.
В 1917 году здоровье Вернадского ухудшилось. У него обнаружили туберкулез. Летом он уехал на Украину. Бурные события Гражданской войны застали его в Киеве. Здесь он активно участвует в создании Украинской академии наук и избирается ее президентом.
Но главной для Вернадского оставалась научно-теоретическая работа. В годы пребывания в Киеве, Полтаве, Староселье (на биологической станции), Харькове, затем в Ростове, Новороссийске, Ялте, Симферополе он разрабатывал основы учения о геохимической деятельности живого вещества.
Вернадский в 1919 году публикует статью «О задачах геохимического изучения Азовского моря». Глубокое изучение геохимии моря помогло ему в создании учения о биосфере.
В этой статье ученый пока ни разу не упомянул термина «биосфера», как бы не придавая ему большого значения. Но уже в следующей статье положение меняется. Она называется «О никеле и кобальте в биосфере».
Так или иначе, но в 1921 году Вернадский перешел от геохимического анализа живого вещества к познанию среды жизни, которая включает живое вещество и неживое (косное), находящиеся во взаимодействии.
В 1922 году Вернадский закончил сочинение «Живое вещество». Владимир Иванович хорошо понимал, что с этой теоретической работой открывается новая область знания на стыке биологических и геологических наук.
До этой работы существовала непреодолимая пропасть между науками биологическими, изучающими живые организмы, и науками геологическими, занятыми познанием Земли, горных пород и минералов, рельефа и геологических структур.
Вернадский здесь впервые показал, что жизнь — планетарное явление. Совокупность организмов — живое вещество — часть планеты Земля и может рассматриваться как геологический объект. Живое вещество — особая геохимическая сила, активно участвующая во всех процессах, протекающих в области жизни — биосфере.
«Всякий, кто когда-нибудь пытался с открытыми глазами и со свободным умом и сердцем побыть наедине, вне искусственной обста-
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
301
новки города или усадьбы, среди природы — хотя бы той резко измененной человеком, которая окружает наши города и селения, — ярко и ясно чувствовал эту неразрывную связь свою с остальным животным и растительным миром. В тишине ночи, когда замирают созданные человеком особые рамки внешней среды, среди степи или океана, на высоте гор это чувство, на века ему присущее, охватывает человека нераздельно. Особенно оно сильно в сгущениях живого вещества — на берегу моря или океана, в лесу, на великой реке или среди хотя бы мелкого далекого от поселений пруда или озера...»
Вернадский делает вывод, очень важный для науки о Земле и о жизни: «Организм нераздельно связан с земной корой и должен изучаться в тесной связи с ее изучением. Автономный организм вне связи с земной корой реально в природе не существует».
В.П. Казначеев пишет: «В.И. Вернадский в отличие от предшественников наполнил понятие «биосфера» глубоким, систематически обоснованным научным содержанием. Во-первых, в биогеохимическом аспекте это оболочка Земли, в пределах которой распространена жизнь. Совокупность живых организмов составляет основу биосферы — живое вещество. Биосфера есть планетарно-космическое естественное явление, ее живое вещество есть новая геологическая сила в эволюции планеты.
Отметим, что понятие биосферы не эквивалентно понятию географической оболочки, под которой в литературе понимается разнородный природный комплекс поверхности планеты, основанный на взаимодействиях литосферы, гидросферы, атмосферы и оказывающий воздействие на живые организмы.
Биосфера же есть специфическое естественное природное явление, целостная саморазвивающаяся система, в которой на первое место выдвинута активность живого вещества».
Биосфера, по определению Вернадского, «закономерное проявление механизма планеты, ее верхней оболочки — земной коры». При характеристике биосферы ученый особо подчеркивал значение космических факторов. «С одной стороны, мы имеем здесь природную лабораторию, в которой господствуют резкие воздействия разных форм космической энергии... с другой — область планеты, которая непрерывно в течение миллиардов лет принимает в себя непрерывный приток космической материи и энергии, которая образовалась в условиях, чуждых нашей планете...» Вещество биосферы, по мнению ученого, сложно и имеет несколько компонентов.
Среди них ученый выделяет следующие: 1) совокупность живых организмов — живое вещество; 2) вещество, создаваемое и переработанное живыми организмами, — биогенное вещество (каменный уголь, битумы, известняки, нефть и др.); 3) косное вещество, образуемое процессами, в которых живое вещество не участвует (твердое, жидкое, газообразное и др.); 4) биокосное вещество, которое создается одно-
302
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
временно живыми организмами и косными процессами, представляя динамическое равновесие системы тех и других (почти вся вода биосферы, нефть, почвы, кора выветривания и др.)- Организмы в них играют ведущую роль; 5) вещество, находящееся в процессе радиоактивного распада; 6) рассеянные атомы, которые непрерывно создаются из различных видов земного вещества под влиянием космических излучений, потоки которых непрерывно поступают в околоземное пространство. Их физический состав требует дальнейших исследований; 7) вещество космического происхождения, которое включает отдельные атомы и молекулы, входящие в ионосферу из электромагнитного поля Солнца, проникающие из космических пространств.
Определяя биосферу как естественно-природное явление, Вернадский в основе его видит, прежде всего, процесс — космопланетарную эволюцию Земли и роль в этой эволюции живого вещества как главного системообразующего фактора биосферы. Биосфера в условиях Земли является своеобразным вместилищем живого вещества, она включает его как основу. Сама биосфера предстает в этом отношении как сложная саморегулирующаяся космоплацетарная система, новая оболочка Земли.
Вернадский первым ощутил и постиг единство живого вещества в биосфере. В те годы, когда идеи Вернадского только еще входили в науку, они выглядели сугубо теоретическими, не связанными с насущными нуждами людей.
Сегодня учение о биосфере — научная основа всей деятельности человечества, направленной на преобразование природы. Оно становится основой многих как глобальных, так и региональных экологических преобразований, прогнозов, на его основе строятся многие исследования сравнительной планетологии, космической экологии и антропоэ-кологии.
НООСФЕРА
«Этап за этапом пути эволюции живых организмов изучают преимущественно биологи и палеонтологи, — пишет Р. Баландин. — Но живое вещество — лишь часть биосферы, всецело от нее зависящая. А биосфера — часть планеты, неотделимая от потока лучистой энергии Солнца. Все происходящее на Земле есть проявление не только земных, но и космических сил. И человечество, как часть живого вещества биосферы и планеты, — явление космическое, а его появление, развитие, бытие — естественные процессы саморазвития природы.
До Вернадского подобные идеи были известны. Более двух столетий они в разной форме встречаются в философских и научных трактатах, своеобразно и ярко они были высказаны уже в XVIII веке философом Гердером, натуралистом Бюффоном, поэтом и мыслителем Гете, а позже — естествоиспытателем Александром Гумбольдтом, географами Ф. Ратцелем и Э. Реклю... Значит ли это, что Вернадский просто-напросто пересказал давно известные и отчасти забытые мысли других мудрецов?
Нет, конечно... Вернадский сумел по-новому организовать разрозненные сведения о взаимодействии человека и природы, о саморазвитии материи. Осенью 1924 года он начал работу над статьей «Идеи о прогрессе и автотрофности человечества». Написал ее по-французски и опубликовал в Париже под измененным названием — «Автотрофность человечества», очень неполно отражающим содержание этой работы. Вернадский выделил особо важную, с его точки зрения, мысль о будущем переходе человека от гетеротрофности (питания живыми организмами) к автотрофности (питанию синтетической пищей без уничтожения живого)».
Развивая идеи об эволюции биосферы, появлении на Земле человечества, русский ученый делает шаг к новому обобщению — к идее перехода биосферы в ноосферу. При этом Вернадский опирается на данные многих естественных наук, как минералогия, геология, космо-химия, биогеохимия и др. Им подчеркнутаы неизбежность этого процесса как особого естественно-природного явления, которое коренным образом меняет строение биосферы нашей планеты. Вернадский отмечает: «Научная мысль человечества работает только в биосфере и в ходе своего появления в конце концов превращает ее в ноосферу, геологически охватывает ее разумом. Научная мысль есть часть структуры —
304
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
организованности — биосферы и ее в ней проявления, ее создание в эволюционном процессе жизни является величайшей важности событием в истории биосферы, в истории планеты».
Вот что говорил на лекциях Вернадский:
«В нашу геологическую эпоху — психозойную эру, эру Разума — появляется новый геохимический фактор капитальной важности. В течение последних тысяч лет геохимическое воздействие человечества, захватившего посредством земледелия живое вещество, стало необыкновенно интенсивным и разнообразным. Мы видим удивительную быстроту роста геохимической работы человечества. Мы видим все более яркое влияние сознания и коллективного разума человека на геохимические процессы. Раньше организмы влияли на историю только тех атомов, которые были нужны для их роста, размножения, питания, дыхания. Человек расширил этот круг, влияя на элементы, нужные для техники и для создания цивилизованных форм жизни. Человек действует здесь не как Homo Sapiens (человек разумный), а как Homo Faber (человек творящий).
И он распространяет свое влияние на все химические элементы. Он изменяет геохимическую историю всех металлов, он образует новые соединения, воспроизводит их в количествах того же порядка, какой создался для минералов, продуктов природных реакций. Этот факт исключительной важности в истории всех химических элементов. Мы видим в первый раз в истории нашей планеты образование новых соединений, невероятное изменение земного лика. С геохимической точки зрения все эти продукты — массы свободных металлов, таких, как железо, медь, олово или цинк, массы угольной кислоты, произведенной обжиганием извести или сгоранием каменных углей, огромные количества серного ангидрида или сероводородов, образовавшихся во время химических и металлургических процессов, и все увеличивающееся количество других технических продуктов — не отличаются от минералов. Они изменяют вечный бег геохимических циклов...
Где остановится этот новый геологический процесс? И остановится ли он?.. Изучение геохимии доказывает важность этого процесса и его глубочайшую связь со всем химическим механизмом земной коры. Он находится еще в состоянии эволюции, конечный результат которой от нас еще скрыт...
Человек всюду увеличивает количество атомов, выходящих из старинных циклов — геохимических «вечных циклов». Он усугубляет нарушение этих процессов, вводит туда новые, расстраивает старые. С человеком, несомненно, появилась новая огромная геологическая сила на поверхности нашей планеты».
На лекциях в Сорбонне, прочитанных Вернадским, присутствовали французские ученые, друзья: математик и философ Ле Руа и палеонтолог, еще в юности вступивший в иезуитский орден «Общество Иисуса», Тейяр де Шарден. Выступления русского ученого не могли оставить их равнодушными.
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
305
Лекции Вернадского и беседы с Тейяром де Шарденом, знатоком древней истории, вдохновили Ле Руа на создание двух крупных работ, изданных в 1928 и 1929 годах. Он описал эволюцию человека, этапы формирования человечества и создание на Земле ноосферы. Впервые новый термин — ноосфера — вошел в науку. Вернадский постоянно использовал его в своих трудах.
Пьер Тейяр де Шарден (1881—1955) прославился как один из первооткрывателей в 1929 году древнейшего предка человека — синантропа. Его главную работу «Феномен человека» опубликовали лишь в 1961 году, уже после смерти автора. Тогда же началось на Западе широкое увлечение его учением. Тейяра де Шардена вскоре стали называть крупнейшим французским мыслителем двадцатого века.
Французский ученый признавал теорию возникновения жизни из неживого, постоянного усложнения организации организмов и естественного закономерного появления человека разумного.
«Какова бы ни была группа животных (позвоночные или антропоиды), при изучении ее эволюции обнаруживается замечательный факт, что во всех случаях нервная система со временем увеличивается в объеме и усложняется по устройству и одновременно концентрируется в верхней головной части тела .. Если рассматривать ее с точки зрения развития мозговых ганглий, то все формы жизни, вся жизнь движется... как один нарастающий вал, в направлении все большего мозга».
«Человек и только он один, — последний по времени возникновения, самый свежий, самый сложный, самый радужный, многоцветный из последовательных пластов жизни».
О ноосфере Тейяр де Шарден писал так: «Гармоничная общность сознаний эквивалентна своего рода сверхсознанию. Земля не только покрывается мириадами крупинок мысли, но окутывается единой мыслящей оболочкой, образующей... одну обширную крупинку мысли в космическом масштабе. Множество индивидуальных мышлений группируется и усиливается в акте одного единодушного мышления».
«Ноосфера стремится стать одной замкнутой системой, где каждый элемент в отдельности видит, чувствует, желает, страдает так же, как все другие, и одновременно с ними».
Тейяр де Шарден основном началом в мире считает жизне неуловимые силы синтеза, обозначенные им как «плазматическая роль живой психеи». Такой акцент в трактовке жизни сближает его с иррационали-стическими представлениями.
«Здесь он становится на точку зрения, — пишет В.П. Казначеев, — которая противоположна естественно-научному биогеохимическому подходу В. И. Вернадского при анализе явлений жизни (земного живого вещества) В рамках естественно-научного, биогеохимического анализа прослеживаются реально действующие на явления жизни материальные факторы, которые и определяют организованность биосферы (космические излучения, энергия радиоактивного распада, миграция химических
зоб
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
элементов, связанная с биогеохимическими функциями, и т. д.). На этом фоне словоупотребления типа «живая психея», «тангенциальная» физическая энергия, «радиальная» психическая энергия выглядят, скорее, как метафорические обороты, а не содержательные научные или интеллектуально-философские понятия...
Следующая ступень космогенеза — ноогенез, или сфера разума, — у П. Тейяр де Шардена отражает определенные особенности социально-природного развития человечества, поскольку здесь подчеркнута значимость культурных традиций, интеллектуальных достижений, свойственных человеку. Однако основой становления феномена человека в этой концепции утверждается направленность к теосфере, некоторому финальному мистическому состоянию ноогенеза, переход к которому определяется точкой Омега (высшим полюсом мира). В этом пункте описание поступательного (ступенчатого) развития мирового целого особенно отчетливо перекрывается и элиминируется теолого-католическим мировоззрением».
Эволюция ноосферы у Шардена имеет конечной ступенью теосфе-ру, приносится в жертву теосфере — мистическому положению католического миросозерцания.
Вернадский же имел в виду в первую очередь геологическую деятельность человечества, активную перестройку биосферы Земли и космическое расширение ноосферы. Для Вернадского в ноосфере соединялись, взаимодействуя, мысль и работа человечества.
«...С биогеохимической точки зрения важны, конечно, не научная мысль, не научный аппарат, не орудия науки, но тот реальный результат, который сказывается в геохимических явлениях, вызванных мыслью и работой человека, в новом состоянии биосферы, которое им создается... в ноосфере».
Вернадский такое важнейшее явление общества, как культура, рассматривает в планетарном масштабе, оценивая его наряду с научной мыслью как явление планетное. В своей работе «Размышления натуралиста», оценивая новую форму энергии — жизнедеятельность человеческого общества, он пишет: «Эта новая форма биогеохимической энергии, которую можно назвать энергией человеческой культуры или культурной биогеохимической энергией, является той формой биогеохимической энергии, которая создает в настоящее время ноосферу».
В.П. Казначеев пишет: «В соответствии с проведенным анализом космопланетарной среды биосферы и живого вещества, определением ноосферы как нового, социально-исторического и социально-природного по своей сути явления, возникающего в этой среде, следует характеризовать превращение биосферы в ноосферу как процесс естественно-исторический. Формирование ноосферы протекает как развертывание новой геокосмической силы, управляющей всей дальнейшей эволюцией планеты — космического тела Солнечной системы. Это влияние социальной деятельности и знания постепенно, но неизбежно превра-
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
307
тится в управление всеми космопланетарными силами, включая всю планетную систему и ее космическую среду. Таковы, как указывалось выше, сформулированные В.И. Вернадским основные черты превращения биосферы в ноосферу — сферу, охваченную трудовой, социальной деятельностью человека. Здесь научная мысль становится мощнейшим инструментом управления планетой, гарантируя собственное прогрессивное развитие человечества в обозримом уже не только социальном, но и космогеологическом времени».
В те же примерно годы ученик Вернадского Ферсман тоже писал о геологической роли человека. В отличие от Тейяр де Шардена, уделявшего основное внимание разуму, и Вернадского, отдававшего приоритет соединению в ноосфере мысли и действия, Ферсман писал почти исключительно о технической деятельности человечества.
В особом разделе своей четырехтомной «Геохимии» советский ученый дает характеристику геохимии техногенеза, то есть технической деятельности. Здесь Ферсман ноосферу даже не упоминает. Будучи геологом, он интересовался не причинами явлений, не побуждениями человека, не разумом самим по себе, а лишь результатами технического воздействия на биосферу. Основываясь на многочисленных фактах, он пришел к выводу:
«Хозяйственная и промышленная деятельность человека по своему масштабу и значению сделалась сравнимою с процессами самой природы. Вещество и энергия не беспредельны в сравнении с растущими потребностями человека, их запасы по величине одного порядка с потребностями человечества; природные геохимические законы распределения и концентрирования элементов сравнимы с законами техно-химии, т. е. химическими преобразованиями, вносимыми промышленностью и народным хозяйством. Человек геохимически переделывает мир».
О переделываемой биосфере Ферсман говорит скорее как о техносфере — области технической деятельности человечества.
Как отмечает Р.Баландин: «Такова была творящая сила идей Вернадского: от его учения о геологической деятельности человека и формирования сферы разума, как от могучего древесного ствола, отделилось учение о ноосфере Ле Руа и Тейяра де Шардена, а также учение Ферсмана о техногенезе (техносфере).
До сих пор эти три течения научной и философской мысли сохраняют свое значение и свою популярность. Каждое из них имеет своих приверженцев и своих критиков. Однако надо помнить, что у истоков всех трех течений стоит научный гений Вернадского».
КОНЦЕПЦИЯ «БОЛЬШОГО ВЗРЫВА»
Возможность расширения Вселенной была предсказана теоретически как одно из следствий применения к решению космологических проблем общей теории относительности. Первые труды в этой области принадлежат талантливому советскому математику Александру Александровичу Фридману (1888— 1925). Он широко известен как геофизик-метеоролог, специалист по прикладным вопросам динамики атмосферы. Но много времени Фридман отдал математическому анализу решений космологических уравнений Эйнштейна. Незадолго до смерти Фридман получил серию решений уравнений Эйнштейна. Выходило, что расширение может явиться
одним из основных общих свойств Вселенной — важнейшим атрибутом ее эволюции. Работы русского ученого поначалу не привлекли к себе должного внимания. Они были оценены по достоинству лишь в связи с открытием Э. Хабблом красного смещения и развитием современных представлений о первоначально горячей Вселенной и Большом Взрыве.
В 1927 году Ж. Леметр, студент из Эддингтона, независимо от Фридмана выдвинул свою идею возникновения Вселенной и ее дальнейшего расширения из точки. Ей дали на некоторое время название «атома-отца». Сам Леметр категорически был против подобного образа и вообще теологической трактовки своей теории. Процесс возникновения Вселенной Леметр представил в форме Большого Взрыва. Молодой ученый первым попытался найти и вероятные следы начального Взрыва. Леметр допускал, что таким отголоском могли быть космические лучи. Его гипотезу астрономы заметили лишь после выступления в 1933 году, когда Леметр выдвинул новый вариант концепции расширения Вселенной — из плотного сгустка материи конечных, но очень малых размеров.
Задача формирования более конкретной, физически разработанной эволюционной космолого-космогонической модели расширяющейся Вселенной была решена в основном американским физиком Гамовым, русским по происхождению. Джордж (Георгий Антонович) Гамов (1904— 1968) впервые предложил в 1946 году теорию, получившую затем наименование «теории Большого Взрыва» (а точнее — «Большого Удара»). Согласно ей, вся современная наблюдаемая Вселенная представляет собой результат катастрофически быстрого разлета материи, находив-
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
309
шейся до того в сверхплотном состоянии, недоступном для описания в рамках современной физики.
Удаление галактик подчиняется необычным математическим закономерностям. Оно происходит с различными скоростями. Чем больше расстояние между галактиками, тем выше оказывается скорость их взаимного удаления.
«Мы в силах построить модель описанного выше «разбегания» галактик, — пишет А.А. Гурнштейн, — если не будем рассматривать реальное бесконечное пространство трех измерений, а ограничимся в своей модели лишь поверхностью — пространством двух измерений. Представим себе, что «вся Вселенная» расположена на некоторой замкнутой поверхности, которая подобна поверхности постоянно раздуваемого резинового шара. Пусть галактики в нашей модели изображаются точками, нанесенными на поверхности этого шара. По мере его раздувания все расстояния между «галактиками», измеренные по поверхности шара, действительно будут систематически увеличиваться, причем скорость разбегания «галактик» окажется тем больше, чем больше было первоначальное расстояние между ними».
Как считал Гамов, начавшееся при этом расширение материи — в форме неразделимой вначале высокотемпературной смеси излучения и вещества (элементарных частиц) — наблюдается и в наши дни в виде эффекта «красного смещения».
Гамов вместе со своими сотрудниками Р. Альфером и Р. Германом в 1948 году предсказал, что должно наблюдаться и остывшее первичное изотропное электромагнитное излучение тепловое с температурой около 5 К.
«Однако развитию теории в значительной степени препятствовало общее скептическое отношение астрофизиков тех лет к возможности решения столь фантастической задачи — понять «начало истории всей Вселенной в целом», — пишут в своей книге «История астрономии» А.И. Еремеева и Ф.А. Цицин. — С другой стороны, уловить в мировом пространстве с помощью имевшейся аппаратуры тепловое радиоизлучение столь низкой температуры специалисты-радиофизики считали совершенно невозможным уже из-за того, что подобный сигнал был бы заглушён радиоизлучением звезд, галактик, межзвездной среды, короче, космическим радиошумом.
Почти два десятилетия концепция Большого Взрыва для большинства астрономов оставалась «игрой ума» немногих физиков и космологов И только позднее стало ясно, что более раннему решению проблемы в немалой степени помешал тот разрыв в научных контактах, который все еще существует между современными теоретиками и наблюдателями. Сыграла существенную негативную роль и диффе-ренцированность науки, из-за которой специалисты, даже работающие в близких областях, порой мало знают о проблемах своих соседей».
зю
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
Следствием концепции первоначально горячей Вселенной явился вывод, что в наследство от этой эпохи, если только она действительно имела место, должно повсеместно сохраниться во Вселенной остаточное, или, как его называют, реликтовое, излучение в радиодиапазоне.
Канадский астрофизик Э. Мак-Келлар в 1941 году столкнулся с необычным явлением — возбужденным состоянием молекул межзвездного циана. Температура возбуждения составляла 2,3 К. Подобный факт мог стать основанием для вывода о наличии в мировом пространстве соответствующего излучения-возбудителя. Однако, похоже, авторы теории Большого Взрыва ничего не знали об этом открытии. Лишь много позднее то, что такое состояние молекул циана вызвано именно реликтовым излучением, доказали советский астрофизик И.С. Шкловский и независимо ряд других авторов.
Расчеты А.Г. Дорошкевича и И.Д. Новикова в 1964 году показали, что реликтовое излучение в принципе регистрируемо, и, следовательно, вывод теории Большого Взрыва возможно проверить с помощью наблюдений. Гораздо позднее задним числом выяснилось, что ко времени указанного расчета реликтовое излучение уже было открыто в СССР и в Японии. В СССР это открытие было опубликовано аспирантом Пулковской обсерватории Т.А. Шмаоновым в 1957 году.
«Но беда заключалась в том, — пишет Гурнштейн, — что наблюдатели и теоретики работали в отрыве друг от друга. Между ними не было обмена информацией. Наблюдатель не знал, как правильно истолковать свои странные результаты. Замечательная же статья теоретиков осталась незамеченной.
К середине шестидесятых годов радиоастрономы-экспериментаторы вознамерились построить специальную аппаратуру для обнаружения реликтового излучения Но их опередили инженеры, выполнявшие исследования по борьбе с радиошумами при связи с искусственными спутниками Земли».
В 1965 году радиоинженеры А. Пензиас и Р. Вильсон (США) при испытании рупорной антенны для наблюдения американского спутника «Эхо» случайно открыли существование микроволнового (на волне 7,35 сантиметра) космического радиошума, не зависящего от направления антенны.
На протяжении 1966—1967 годов это открытие — открытие реликтового радиоизлучения Вселенной — было независимо друг от друга подтверждено рядом исследователей в разных странах. Особенности этого явления, соответствующего общему тепловому излучению Вселенной с температурой около 2,7 К, совпали с предсказаниями теории Большого Взрыва.
Авторы книги «История астрономии» отмечают: «Открытие реликтового излучения стало величайшим достижением в астрономии XX века и в значительной степени явилось результатом развития радиоастрономической техники и того, что сама научная атмосфера созрела для его
ТАЙНЫ ВСЕЛЕННОЙ
311
восприятия. Это открытие сделало достоверным фактом по меньшей мере то, что Вселенная (Метагалактика) действительно эволюционирует. Наконец, открытие реликтового излучения стало мощным стимулом для дальнейшей разработки идеи Большого Взрыва.
Новым этапом развития представлений о ранних стадиях эволюции Вселенной стала «теория горячей Вселенной», особенно в работах академика Я.Б. Зельдовича (1914—1987) и его школы. Представление о характере начального расширения Вселенной в наши дни сильно изменилось. Помимо главной трудности в описании такого «начала» (недоступности его для современной теоретической физики), обнаружились другие серьезные трудности при попытке описать и последующую, уже в принципе доступную современной физике, но еще очень раннюю историю расширения Вселенной как целого.
С целью преодоления этих трудностей в 80-е годы была предложена концепция раздувающейся (или инфляционной) Вселенной (А. Гут, США; А Д. Линде, СССР). Обсуждается идея множественности и неоднократного возникновения в разные моменты времени самих раздувающихся вселенных. Таким образом, древнейшая идея возрождения Вселенной, идея бесконечной цепи рождений и гибели миров всех масштабов, как и концепция островных вселенных, родившаяся уже в результате соединения гравитационной теории и наблюдений, в наши дни возрождаются, но уже на несравненно более высоком уровне — как в отношении масштабов, так и качественного многообразия объектов. Эти идеи могут рассматриваться как предвестник, а может быть и начало уже третьей революции в космологической картине мира».
ТАЙНЫ ЖИВОГО
313
ТАЙНЫ ЖИВОГО
ОСНОВЫ АНАТОМИИ
В Средние века внимание к телу считалось греховным и преследовалось; вскрытия были запрещены или ограничивались единичными случаями. При таких условиях изучение анатомии не могло получить развития. Наоборот, культура эпохи Возрождения, поставив в центре внимания человека, начала изучать его тело. Анатомией занимались не только врачи, но и ученые, по своей основной деятельности далеко от нее стоящие Так, Леонардо да Винчи был и анатомом.
В сотрудничестве с врачами Леонардо в течение многих лет производил в больницах вскрытия и анатомические зарисовки. Дань анатомии отдали и многие другие художники данной эпохи — Ми-келанджело, Альбрехт Дюрер.
Стремление овладеть природой, подчинить ее себе, открыть ее тайны не могло не выдвинуть и задачи преодоления болезней. А это для передовых людей данной эпохи значило изучить реально, на практике, в чем выражается болезнь, какие явления она вызывает. Значит, прежде всего, нужно было изучить тело человека.
Создателем современной анатомии и основателем школы анатомов справедливо считается бельгиец (фламандец) Везалий.
Андреас Везалий (настоящая фамилия Виттинг) (1514—1564) родился в Брюсселе Андреас вырос в семье потомственных медиков Врачами были его дед и прадед, а отец служил аптекарем при дворе императора Карла V. Интересы окружающих, несомненно, повлияли на интересы и стремления юного Везалия. Учился Андреас сначала в школе, а затем в университете города Лувена, где получил разностороннее образова-
ние, изучил греческий и латинский языки, благодаря чему мог знакомиться с трудами ученых уже в юные годы Очевидно, он прочел о медицине немало книг древних и современных ему ученых, так как труды его говорят о глубоких знаниях. Везалий самостоятельно, из костей казненного, собрал полный скелет человека. Это было первое анатомическое пособие в Европе
С каждым годом все больше проявлялся интерес Везалия к изучению медицины, к анатомическим исследованиям. В свободное от учения время он у себя дома тщательно препарировал тела животных: мышей, кошек, собак, — с увлечением изучал строение их организма.
Стремясь совершенствовать свои знания в области медицины, особенно анатомии, Везалий в возрасте семнадцати лет направился в университет Монпелье, а в 1533 году он впервые появился на медицинском факультете Парижского университета, чтобы слушать лекции прославленного анатома Сильвия Юный Везалий уже мог критически отнестись к методу преподавания анатомии.
В предисловии к трактату «О строении человеческого тела» он писал: «Мои занятия никогда бы не привели к успеху, если бы во время своей медицинской работы в Париже я не приложил к этому делу собственных рук... И сам я, несколько изощренный собственным опытом, публично провел самостоятельно треть из вскрытий».
Везалий задает на лекциях вопросы, которые свидетельствуют о его сомнениях в правоте учения Галена Гален — непререкаемый авторитет, его учение следует принимать без всяких оговорок, а Везалий доверяет больше своим глазам, чем трудам Галена.
Ученый справедливо считал анатомию основой медицинских знаний, и целью его жизни стало стремление возродить опыт далекого прошлого, развить и усовершенствовать метод изучения анатомии человека. Однако церковь, препятствовавшая развитию естественных наук, запрещала вскрытие трупов человека, считая это кощунством. Много трудностей пришлось преодолеть молодому анатому.
Для того чтобы иметь возможность заниматься анатомированием, он использовал любую возможность. Если заводились в кармане деньги, он договаривался с кладбищенским сторожем, и тогда в его руки попадал труп, годный для вскрытия. Если же денег не было, он, прячась от сторожа, вскрывал могилу сам, без его ведома. Что делать, приходилось рисковать!
Везалий так хорошо изучил кости скелета человека и животных, что мог, не глядя на них, на ощупь назвать любую кость.
Три года провел Везалий в университете, а потом обстоятельства сложились так, что он должен был покинуть Париж и снова отправиться в Лувен
Там Везалий попал в неприятную историю. Он снял с виселицы труп казненного преступника и произвел вскрытие. Лувенское духовенство потребовало строжайшего наказания за такое кощунство. Везалий понял,
314
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
что споры тут бесполезны, и счел за благо покинуть Лувен и отправился в Италию.
После получения в 1537 году докторской степени, Везалий стал преподавать анатомию и хирургию в Падуанском университете. Правительство Венецианской республики поощряло развитие науки о природе и стремилось расширить работу ученых в этом направлении.
Блестящий талант молодого ученого был замечен. Двадцатидвухлетнего Везалия, уже получившего за свои труды звание доктора медицины, назначили на кафедру хирургии с обязанностью преподавать анатомию.
Он с вдохновением читал лекции, которые всегда привлекали много слушателей, занимался со студентами и, главное, продолжал свои исследования. А чем глубже изучал он внутреннее строение организма, тем большое укреплялся в мысли, что в учении Галена немало весьма значительных ошибок, которых просто не замечали те, кто находился под влиянием галеновского авторитета.
Четыре долгих года работал он над своим трудом. Он изучал, переводил и переиздавал труды ученых-медиков прошлого, своих предшественников-анатомов. И в их трудах он нашел немало ошибок. «Даже крупнейшие ученые, — писал Везалий, — рабски придерживались чужих оплошностей и какого-то странного стиля в своих непригодных руководствах». Ученый стал доверять самой подлинной книге — книге человеческого тела, в которой нет ошибок. Ночами, при свете свечей, Везалий анатомировал трупы. Он поставил целью решить великую задачу — правильно описать расположение, формы и функции органов человеческого тела.
Результатом страстного и упорного труда ученого явился знаменитый трактат в семи книгах, появившийся в 1543 году и озаглавленный «О строении человеческого тела». Это был гигантский научный труд, в котором вместо отживших догм излагались новые научные взгляды. Он отразил культурный подъем человечества в эпоху Возрождения.
Книгопечатание быстро развивалось в Венеции и в Базеле, где Везалий печатал свой труд. Его книгу украшают прекрасные рисунки художника Стефана Калькара, ученика Тициана. Характерно, что изображенные на рисунках скелеты стоят в позах, свойственных живым людям, и пейзажи, окружающие некоторые скелеты, говорят о жизни, а не о смерти. Весь этот труд Везалия был направлен на пользу живого человека, на изучение его организма, чтобы найти возможность сохранить его здоровье и жизнь. Каждая заглавная буква в трактате украшена рисунком, изображающим детей, изучающих анатомию. Так было в древности: искусство анатомирования преподавалось с детства, знания передавались от отца сыну. Великолепная художественная композиция фронтисписа книги изображает Везалия во время публичной лекции и вскрытия трупа человека.
Везалий указал ряд ошибок Галена, касающихся строения руки, тазового пояса, грудной кости и др., но, прежде всего, строения сердца.
ТАЙНЫ ЖИВОГО
315
Гален утверждал, что в сердечной перегородке взрослого имеется отверстие, сохраненное с утробного возраста, и что поэтому кровь проникает из правого желудочка непосредственно в левый. Установив непроницаемость сердечной перегородки, Везалий не мог не прийти к мысли, что должен иметься какой-то другой путь проникновения крови из правого сердца в левое. Описав клапаны сердца, Везалий создал основные предпосылки для открытия легочного кровообращения, но это открытие было сделано уже его преемниками.
«Труд Везалия, — писал знаменитый русский ученый И. Павлов, — это первая анатомия человека в новейшей истории человечества, не повторяющая только указания и мнения древних авторитетов, а опирающаяся на работу свободного исследующего ума».
Труд Везалия взволновал умы ученых. Смелость его научной мысли была настолько необычна, что наряду с оценившими его открытия последователями у него появилось много врагов. Немало горя испытал великий ученый, когда его покидали даже ученики. Знаменитый Сильвий, учитель Везалия, назвал Везалия «Везанус», что означает — безумный. Он выступил против него с резким памфлетом, который назвал «Защита против клеветы на анатомические работы Гиппократа и Галена со стороны некоего безумца».
Большинство именитых медиков действительно стало на сторону Сильвия. Они присоединились к его требованию обуздать и наказать Везалия, посмевшего подвергнуть критике великого Галена. Такова была сила признанных авторитетов, таковы были устои общественной жизни того времени, когда всякое новшество вызывало настороженность, всякое смелое выступление, выходившее за рамки установленных канонов, расценивалось как вольнодумство. Это были плоды многовековой идеологической монополии церкви, насаждавшей косность и рутину.
Вскрыв десятки трупов, тщательно изучив скелет человека, Везалий пришел к убеждению, что мнение, будто у мужчин на одно ребро меньше, чем у женщин, совершенно неверно. Но такое убеждение выходило за рамки медицинской науки. Оно затрагивало церковное вероучение.
Не посчитался Везалий и с другим утверждением церковников. В его времена сохранялась вера в то, что в скелете человека есть косточка, которая не горит в огне, неуничтожима. В ней-то якобы и заложена таинственная сила, с помощью которой человек воскреснет в день страшного суда, чтобы предстать перед Господом Богом. И хотя косточку эту никто не видел, ее описывали в научных трудах, в ее существовании не сомневались. Везалий же, описавший строение человеческого тела, прямо заявил, что, исследуя скелет человека, он не обнаружил таинственной косточки.
Везалий отдавал себе отчет, к каким последствиям могут привести его выступления против Галена. Он понимал, что выступает против сложившегося мнения, задевает интересы церкви: «Я поставил себе задачу показать строение человека на нем самом. Гален же производил вскры-
316
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
тия не людей, а животных, особенно обезьян. Это не его вина — он не имел другой возможности. Но виноваты те, кто теперь, имея перед глазами органы человека, упорствуют в воспроизведении ошибок. Разве уважение к памяти крупного деятеля должно выражаться в повторении его ошибок? Нельзя, подобно попугаям, повторять с кафедр содержание книг, не делая собственных наблюдений. Тогда слушателям лучше учиться у мясников».
Везалий был новатором не только в изучении, но и в преподавании анатомии. Свои лекции он сопровождал демонстрациями трупа, а также скелета и натурщика Анатомические демонстрации он сопровождал разнообразными опытами на живых животных. В труде Везалия особое внимание обращает характер рисунков, нигде у него труп не изображен лежа, неподвижно, а всюду динамически, в движении, в рабочих позах. Эта своеобразная манера передачи тела представляла переход от описательной анатомии к физиологии. Рисунки в книге Везалия дают представление не только о строении, но отчасти и о функциях организма.
БОЛЬШОЙ КРУГ КРОВООБРАЩЕНИЯ
Есть истины, которые сегодня, с высот наших знаний, кажутся совершенно очевидными, и трудно предположить даже, что было время, когда люди не знали их, а, обнаружив, еще оспаривали их. Одна из таких истин — большой круг кровообращения в живых организмах — рождалась особенно мучительно и трудно. В течение полутора тысяч лет господства культа Га-лена в медицине, очевидно, самого долгого и реакционного культа в истории науки, люди считали, будто артериальная и венозная кровь — жидкости суть разные, и коль первая «разносит движение, тепло и жизнь», то вторая призвана «питать органы».
Инакомыслящие были нетерпимы. Испанский врач Мигель Сервет в своем сочинении уделил несколько страниц кровообращению: описал открытый им малый круг кровообращения. В том же 1553 году церковники сожгли его как «богоотступника» вместе с написанной им «еретической» книгой и лишь три ее экземпляра не попали в протестантский костер, который испепелил в Женеве ее автора. Поистине семь кругов ада прошли те, кто пришел к кругу кровообращения. Их было несколько, этих мужественных первопроходцев, которым люди поставили памятники: в Мадриде — Мигелю Сервету, в Болонье — Карло Руини, в Пизе — Андреа Чезальпино, в Англии — Вильяму Гарвею, — тому, кто поставил последнюю точку.
Уильям Гарвей (1578—1657) родился в Фолкстоуне в графстве Кент, в семье преуспевающего купца. Старший сын и главный наследник, Вильям с радостью поменял «дело» сначала на узкую скамью Кентер-берийского колледжа, а затем на долгие годы добровольно заточил себя под своды Кембриджа. В двадцать лет Гарвея влекут естественные науки. По обычаю школяров того времени Вильям отправляется в пятилетнее путешествие. Сначала он едет во Францию, а потом в Германию.
В 1598 году Гарвей отправился в Падуанский университет. Здесь он слушает лекции знаменитого анатома Фабрицио д'Аквапенденте. Этот ученый открыл в венах особые клапаны, однако так и не понял их значения Для него они были лишь деталью строения вен.
А вот Гарвей задумался над ролью этих клапанов. Он решается на эксперимент над самим собой Туго перевязав свою руку, Вильям увидел, как рука ниже перевязки вскоре затекла, вены набухли, а кожа потемнела. Следующий опыт Гарвей произвел над собакой. Он перевязал ей шнурком обе ноги. И снова ниже перевязок ноги начали отекать, а вены набухать. Когда набухшая вена на одной ноге была надрезана,
318
100 ВЕЛИКИХ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ
из пореза закапала густая темная кровь. После же надреза на другой ноге выше перевязки из пореза не вытекло ни одной капли крови.
Стало ясно, что ниже перевязки вена переполнена кровью, а над перевязкой крови в ней нет. Ответ напрашивался сам собой, но Гарвей не спешил с выводами. Осторожный исследователь, он много раз проверял свои опыты и наблюдения.
В 1602 году Вильям получил степень доктора и поселился в Лондоне. В 1607 году он получил кафедру в Лондонской коллегии врачей, а в 1609 году Гарвей занял место доктора в госпитале св. Варфоломея. В 1625 году Гарвей становится почетным медиком при дворе Карла I.
Он делает прекрасную карьеру, но наука его интересует больше. Гарвей вскрывает различных животных, но чаще всего кошек, собак, телят. Препарирует ученый и трупы людей: запрещения вскрывать трупы уже не существовало. И всякий раз он рассматривал вены и артерии, разрезал сердце, изучал желудочки и предсердия. С каждым годом Гарвей все лучше и лучше разбирался в сети кровеносных сосудов, строение сердца перестало быть для него загадкой.
В 1616 году ему предложили кафедру анатомии и хирургии в коллегии врачей, а уже на следующий год он излагал свои взгляды на кровообращение. Во время лекции Гарвей впервые высказал убеждение, что кровь в организме непрерывно обращается — циркулирует, и что центральной точкой кровообращения является сердце. Делая подобное заключение, Гарвей опровергал теорию Галена о том, что центром кровообращения является печень.
Загадка пути крови в теле была разгадана. Гарвей наметил схему кровообращения. Но, рассказав о своем открытии на лекции, он не спешил опубликовать его. Вильям занялся новыми опытами и наблюдениями. Ученый, как всегда, обстоятелен и нетороплив. Только в 1628 году, когда Гарвею уже пятьдесят лет, выходит его «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных», ричем появляется труд в свет не дома, в Англии, а в далеком Франкфурте. Небольшая книга в 72 страницы сделала его бессмертным.
В ней ученый подробно описал результаты тридцатилетних опытов, наблюдений, вскрытий и раздумий. Содержание ее сильно противоречило многому из того, во что крепко верили анатомы и врачи не только давних времен, но и современники Гарвея.
Гарвей считал, что сердце — это мощный мышечный мешок, разделенный на несколько камер. Действуя подобно насосу, оно нагнетает кровь в сосуды (артерии). Толчки сердца — это последовательные сокращения его отделов- предсердий, желудочков, это внешние признаки работы «насоса». Кровь движется по двум кругам, все время возвращаясь в сердце. В большом круге кровь движется от сердца к голове, к поверхности тела, ко всем его органам. В малом круге кровь движется между сердцем и легкими. В сосудах воздух отсутствует, поскольку они наполнены кровью. Общий путь крови: из правого предсердия — в правый
ТАЙНЫ ЖИВОГО
319
желудочек, оттуда — в легкие, из них — в левое предсердие. Это и есть малый круг кровообращения. Честь открытия малого круга кровообращения принадлежит испанцу Сервету. Гарвей этого знать не мог, ведь книга Сервета была сожжена.
Из левого желудочка кровь выходит на пути большого круга. Сначала по крупным, потом по все более и более мелким артериям она течет ко всем органам, к поверхности тела. Обратный путь к сердцу (в правое предсердие) кровь совершает по венам. И в сердце, и в сосудах кровь движется лишь в одном направлении Это происходит потому,что клапаны сердца не допускают обратного тока. Клапаны в венах открывают путь лишь в сторону сердца.
Гарвей, конечно, не знал, как попадает кровь из артерий в вены. Без микроскопа путь крови в капиллярах проследить невозможно. Капилляры открыл итальянский ученый Мальпиги в 1661 году, т е. через четыре года после смерти Гарвея. Вместе с тем Гарвей понимал, что переход крови из артерий в вены нужно искать там, где находятся мельчайшие разветвления артерий и вен.
Не знал Гарвей и роли легких. В его время не только не имели представления о газообмене, но и состав воздуха был неизвестен. Гарвей только утверждал, что в легких кровь охлаждается и изменяет свой состав,
Рассуждения и доказательства, приведенные в книге Гарвея, были очень убедительны. И все же, как только книга появилась, на Гарвея посыпались нападки со всех сторон. Авторитет Галена и других древних мудрецов был еще слишком велик. В числе противников Гарвея были и крупные ученые, и множество врачей-практиков. Взгляды Гарвея были встречены враждебно. Ему даже дали прозвище «Шарлатан». Одним из первых подверг Гарвея уничижительной критике «Царь анатомов», личный врач Марии Медичи — Риолан. За Риоланом — Пои Патен (Мольер отомстил ему за Гарвея, высмеяв в своем «Мнимом больном»), за Патеном — Гоф-фман, Черадини, — противников было куда больше, чем страниц в его книге. «Лучше ошибки Галена, чем истины Гарвея!» — таков был их боевой клич.
Гарвею пришлось пережить много неприятностей, но затем с его учением стали считаться все больше и больше. Молодые врачи и физиологи пошли за Гарвеем, и ученый под конец жизни дождался признания своего открытия. Медицина и физиология вступили на новый, подлинно научный путь. Открытие Гарвея создало коренной перелом в развитии медицинской науки
">*
МИКРОБЫ

<< Предыдущая

стр. 10
(из 16 стр.)

ОГЛАВЛЕНИЕ

Следующая >>