* * *
В 20-х годах ХХ века, через четыре столетия после того, как Галилей изменил географию представлений о мире и его непосредственном космическом окружении, космологическая среда, ее данные, теория и представление образовали новый паттерн, полностью преобразивший наши взгляды на космос и наше место в нем. Каким бы дерзким разрушителем паттернов ни был Галилей, он вряд ли сумел бы вообразить, какими немыслимо обширными и пустыми окажутся небеса. История открытия, описания, сомнений, споров и наконец подтверждения правильности этого нового паттерна послужит нам последним примером того, как действует наука, вынося решения, касающиеся споров о противоречивых паттернах, а также покажет, как мы можем избежать ловушки, которую готовит нам верообусловленный реализм, когда мы не пользуемся инструментарием науки.
14
Космология веры
Если у вас достаточно хорошее зрение, то в ясную ночь вдали от огней большого города вам с трудом, но все же удастся разглядеть размытое светлое пятно близ созвездия Кассиопея (W-образной группы звезд), особенно если смотреть чуть сбоку, чтобы фотоны, покинувшие галактику Андромеды 2,5 миллиона лет назад, попадали на периферию сетчатки, где находятся чувствительные к слабому свету палочки. 6 октября 1923 года астроном Эдвин Хаббл, располагавший стодюймовым телескопом Хукера на вершине Маунт-Уилсон в горах Сан-Габриэль над бассейном Лос-Анджелеса – на тот момент этот прибор обладал наибольшей светосилой в мире, – подтвердил, что упомянутый выше и многие другие туманные объекты, на которых он сосредоточивал внимание, глядя в окуляр, отнюдь не туманности в пределах галактики Млечный Путь, как полагало большинство астрономов, а на самом деле отдельные галактики, романтично названные «островными вселенными» или «островами вселенной», и что эта вселенная намного больше, чем можно себе вообразить… гораздо больше.
После многовековых споров Хабблу удалось подтвердить, что наша звезда – не просто песчинка среди сотен миллиардов песчинок на единственном пляже; в сущности, есть сотни миллиардов пляжей, и на каждом из них насчитываются сотни миллиардов песчинок. История о том, как было сделано это поразительное открытие, демонстрирует практические методы науки: не только то, что для нее требуется удачное сочетание данных, теории и представления, как видно на примере истории Галилея, но и то, как решаются научные споры и что происходит с ранее признанными теориями, утратившими актуальность ввиду новых наблюдений. В мире макронауки найдется немного предметов наблюдения, более туманных, нежели космические туманности, которые так долго озадачивали наблюдателей. Окончательное определение их природы приводит к радикальному сдвигу в нашем понимании масштабной структуры вселенной… и не только.
Ретроспективное время
Когда мы обращаем взгляды к космосу, расстояния в нем настолько велики, что мы смотрим назад во время; астрономы уместно назвали это явление ретроспективным временем. Свет распространяется со скоростью около 186 тысяч миль в секунду (300 тыс км в сек), или примерно 671 миллион миль в час. Свету требуется 1,3 секунды, чтобы преодолеть расстояние от Луны до Земли, 8,3 минуты – расстояние от Солнца до Земли, и 4,4 года – от нашей ближайшей соседки, звездной системы Альфа Центавра до Земли. Таким образом, когда я сказал, что свет вышел из галактики Андромеды 2,5 миллиона лет назад, я сослался на ретроспективное время, так как речь идет об удаленности на 2,5 миллиона световых лет. Геологи называют такие продолжительные промежутки глубинным временем. Ретроспективное время, глубинное время… как ни назови, оно поражает воображение существ, живущих всего-навсего восемь десятков лет.
Когда речь идет о таких астрономически удаленных объектах, как галактики, астрономы древности не могли невооруженным глазом распознать характер туманности, поэтому человечеству пришлось ждать, когда современная оптика обеспечит нас инструментами, необходимыми для изучения объектов на таких огромных расстояниях. С одним исключением. В ясную ночь вдали от огней больших городов найдите Андромеду, а потом осмотрите небесный свод, и вы увидите широкую полосу размытого света, которая тянется через все небо. Это и есть галактика Млечный Путь, и проблема определения ее характера усугубляется тем, что мы находимся в ее центре и никак не можем покинуть свой наблюдательный пункт, чтобы обрести архимедову перспективу. С тех пор, как Галилею удалось с помощью примитивного телескопа различить в этой полосе света отдельные звезды, астрономы спорили о природе Млечного Пути, о том, какое место занимаем по отношению к нему мы, похожи ли на этот объект другие туманные объекты в небе или отличаются от того, в котором мы живем.
Ретроспективное время, глубинное время… как ни назови, оно поражает воображение существ, живущих всего-навсего восемь десятков лет.
Некоторые астрономы предположили, что некая сила заставляет звезды собираться в полосу, протянувшуюся через все небо, и что это скопление вращается вокруг солнца, подобно планетам. В 1750 году английский часовщик и учитель Томас Райт опубликовал свою теорию Млечного Пути в книге «Незаурядная теория, или Новая гипотеза вселенной», где прозорливо предположил, что положение наблюдателя в пространстве определяет восприятие наблюдаемых объектов. Он пришел к выводу, что Млечный Путь – это звездная оболочка, в которой размещается наша Солнечная система, и что, если смотреть на эту оболочку в упор, можно увидеть множество звезд, а если сверху или снизу, то преимущественно пустое пространство.
[358] Это довольно точное приближение к тому, что мы наблюдаем. Только теперь нам известно, что Млечный Путь – плоский диск, похожий на летающую тарелку, и что наша Солнечная система расположена на расстоянии примерно трех четвертей длины его диаметра от центра. Если смотреть «сквозь» этот диск, то есть в его толщину, то мы увидим множество звезд, а они образуют полосу на ночном небе. Когда же мы отводим взгляд от этой полосы, то смотрим либо на верхнюю, либо на нижнюю часть диска.
Острова в небе
Несмотря на то, что по прошествии времени такие предположения оказывались прозорливыми, они не занимали твердого положения на интеллектуальном ландшафте до тех пор, пока Кант не обратил свое восприятие вверх, к небу, пусть всего лишь мысленно, и не предположил, что «туманные звезды» эллиптической формы, близкие по мнению многих астрономов, на самом деле диски, состоящие из множества чрезвычайно удаленных звезд: «Мне не составляет труда убедить себя, что эти звезды не могут быть ничем иным, кроме как скоплением множества неподвижных звезд. А что до их слабого света, так они удалены на немыслимое расстояние от нас». Но почему некоторые туманности выглядят круглыми, другие имеют эллиптическую форму, а третьи кажутся плоскими? Являются ли эти объекты совершенно разными или относятся к одному виду, просто мы смотрим на них под различными углами? Кант логически вывел почти верный ответ: «Если такая система неподвижных звезд находится на гигантском расстоянии от глаз внешнего наблюдателя, тогда под небольшим углом она выглядит как участок пространства, имеющий круглую форму, если наблюдатель смотрит прямо на него, или эллиптическую, если на него смотрят сбоку или под углом».
