6 января 1851 года, ровно в два часа ночи, поэкспериментировав с маятником несколько часов, Фуко наконец увидел то, что ожидал. Он заметил, что земля медленно, но верно поворачивается под качающимся маятником (рис. 7). Затем последовали публичные эксперименты: сначала в парижской обсерватории, куда были приглашены ученые и специалисты, а потом в самом большом публичном здании Парижа – в Пантеоне, где собрался цвет французской аристократии во главе с императором Наполеоном III. Фуко, умевший наблюдать не только физические феномены, но и человеческую природу, так описал впечатление, произведенное его опытом:
Феномен развивается неспешно, но неотвратимо и неизбежно. Люди чувствуют, видят, как он зарождается и неуклонно растет; никто не в силах ни ускорить, ни замедлить его. Каждый, кто видит этот феномен хотя бы несколько мгновений, застывает в глубокой задумчивости. Уходя, зритель навсегда уносит с собой острое ощущение нашего непрестанного движения в мировом пространстве.
Демонстрация 1851 года в Пантеоне оказалась весьма убедительной, а сам опыт Фуко был после этого успешно повторен множество раз во всем мире. В 1913 году католическая церковь признала корректность опыта Фуко и сам факт вращения Земли. Церкви потребовалось 62 года на то, чтобы согласиться с очевидным: мы живем на подвижной вращающейся планете. С большим трудом наука преодолевала буквальное толкование Священного Писания.
Через восемь лет после того, как Фуко окончательно доказал вращение Земли, навсегда рухнул еще один столп традиционной религии: буквальное толкование библейской истории о сотворении Адама и Евы. В 1859 году Чарльз Дарвин опубликовал свою книгу «О происхождении видов», заложив основы революционной теории эволюции. Анализ окаменевших остатков древних живых существ и наблюдения живой природы, сделанные Дарвином во время пятилетней экспедиции на фрегате «Бигль», привели автора к созданию концепции естественного отбора. (Подобные мысли возникли у Альфреда Рассела Уоллеса незадолго до выхода в свет сочинения Дарвина, а опубликованы обе идеи были почти одновременно.) Теория эволюции показала, что люди произошли от более ранних предшественников, а все биологические виды – от древних, более простых форм.
Исследования современных генетиков пролили свет на суть дарвиновской эволюции и представили множество доказательств ее истинности. Сегодня теория эволюции является одним из столпов современной биологической науки, так как позволяет объяснить множество феноменов. Открытия ископаемых останков, сделанные в XIX веке, отчетливо показали, что Земля некогда была домом для давно вымерших существ. Кости мастодонтов, обнаруженные в Северной и Южной Америке, и кости мамонтов, найденные в Европе, убедили ученых в том, что Земля – очень древняя планета и биологические виды появлялись и исчезали на ней в течение сотен тысяч и миллионов лет. Обнаруженные в XIX веке в Европе останки неандертальцев позволили понять, что нашу планету некогда населял еще один вид человеческих существ, оставивший после себя значительный след, включая удивительно эффективные каменные орудия, использовавшиеся для охоты и разделки убитых животных. Неандертальцы исчезли вскоре после того, как Евразию 30–40 тысяч лет назад заселили люди, принадлежавшие к нашему виду человека разумного.
Открытие ископаемых останков живых существ, теория эволюции, геологическая периодизация естественной истории Земли, факт вращения Земли вокруг Солнца и своей оси убедительно показали, что нельзя буквально толковать Священное Писание. Важно, однако, отметить, что отказ от буквального толкования Библии не означает, что Писание всегда ошибается. Например, описанный в книге Бытия порядок появления живых существ не противоречит теории эволюции: сначала возникли низшие растительные виды, потом простейшие животные, а затем более развитые животные и, наконец, человек. Порядок появления абсолютно верен, хотя, конечно, новые виды возникли не в течение одного дня.
Глава 5
Эйнштейн, Бог и Большой взрыв
В Библии речь идет о сотворении мира. Космология – это отрасль науки, занимающаяся началом Вселенной и использующая при этом теорию относительности и квантовую механику. В этой главе мы разберемся со взглядами науки и религии на зарождение космоса.
Современная теоретическая физика родилась в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн впервые разбил наши привычные представления о времени, пространстве и скорости, создав специальную теорию относительности. Теория Эйнштейна показала, что время не является константой, время и пространство должны «искривляться», сокращаться и расширяться для того, чтобы соответствовать настоящей константе мироздания – скорости света. Ничто в мире не может двигаться быстрее света. По мере приближения к скорости света масса тела увеличивается до бесконечности, а время (по отношению к стороннему неподвижному наблюдателю) замедляется.
Кроме того, в 1905 году Эйнштейн показал: масса эквивалентна энергии, что следует из знаменитого уравнения E = mc2. Этот принцип положен в основу работы Большого адронного коллайдера (БАК), построенного в международной физической лаборатории Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, CERN), расположенной близ Женевы в Швейцарии. БАК – это гигантский ускоритель элементарных частиц. Коллайдер создан, исходя из представления о том, что эффективная масса разогнанных до высоких скоростей частиц становится огромной и выделяет колоссальную энергию при их столкновении.
Выделившаяся энергия преобразуется в новые, не существовавшие ранее частицы, например в «божественную частицу», так называемый бозон Хиггса, об обнаружении которого было недавно объявлено. Считают, что именно эта частица появилась вскоре после Большого взрыва, приобретя конечную массу и породив обладающие массой другие частицы во Вселенной.
Согласно современным космологическим теориям, Большой взрыв создал лишь чистую энергию. Обладающие конечной массой покоя частицы – такие, как электроны и кварки, из которых возникли протоны и нейтроны (то есть ядра всех атомов, составляющих материю), получили свою массу от бозона Хиггса. Лишенной массы покоя осталась лишь одна частица – фотон, вездесущая частица света.
Важно, однако, понять, что эксперименты на Большом адронном коллайдере, имитирующие события, происшедшие в ходе Большого взрыва, не создают материю «из ничего». Протоны разгоняются в туннеле под действием мощного магнитного поля, которое заставляет их лететь по кругу. Установка потребляет электроэнергию в количествах, достаточных для обеспечения крупного города.
Существующим частицам придается кинетическая энергия (энергия движения) за счет электрической, преобразованной в электромагнитные поля. При столкновении частиц выделяется столько же энергии, сколько они ее получили в результате разгона (плюс их энергия покоя, рассчитанная по формуле Эйнштейна), и эта энергия порождает новые частицы. Помимо всего прочего, эти процессы демонстрируют один из основополагающих физических законов – закон сохранения энергии: энергия (в форме массы, излучения или движения) просто меняет форму, но ее нельзя ни создать, ни уничтожить. В этом процессе энергия не возникает «из ничего».
