Основной источник тепла на поверхности Земли – энергия солнечного света. Когда она прогревает скалы, океан или атмосферу или запускает процесс выработки сахара в листьях растений, возникает дисбаланс в распределении энергии. И пока он существует, всегда есть вероятность изменений. Энергия движения падающего дождя способна разрушать горы (все знают пословицу «вода камень точит»). Переизбыток тепловой энергии на экваторе стимулирует возникновение тропических ураганов, вырывающих с корнем пальмы, вздымающих гигантские волны и обрушивающих их на берег. Энергия, запасаемая в растениях, понадобится при формировании ветвей, листьев, плодов и семян и в конце концов исчерпает свою полезность в качестве низкоуровневого тепла. Останутся лишь семена – совокупность генетической информации, предназначенной для возобновления жизненного цикла за счет поступления новой энергии солнечного света. Жизнь на Земле поддерживается за счет постоянного притока энергии солнечного света, нарушающего баланс и не позволяющего планете скатиться в вечное, неизменное равновесие. Оттуда, со стокилометровой высоты, не разглядеть множества мелких подробностей, но зато видна общая картина: потоки энергии, направляющиеся от Солнца к Земле, проникающие сквозь атмосферу в толщу океана и возвращающиеся обратно в космос в виде тепла, излучаемого нашей планетой. Количество энергии, принимаемой на себя Землей, равно количеству энергии, возвращаемой ею в космос. Но Земля – гигантская дамба на пути потока энергии, – запасает и использует этот бесценный ресурс всевозможными способами, прежде чем вернет его в космос.
При спуске со стокилометровой высоты поближе к земной поверхности становится заметно, что морское побережье теперь выглядит не просто как граница между сушей и морем, а как некий процесс, как пестрая смесь множества разных масштабов времени и шкал размеров. Океанские волны разносят по бескрайним водным просторам энергию штормов. Разбиваясь о берег, перемалывают песок и камни, бесконечно растирают их и шлифуют друг о друга. Чтобы отколоть от камня микроскопический кусочек, требуется миллисекунда, но чтобы сделать камень идеально гладким, понадобится не один год. По масштабам геологического времени, превращение берега моря в широкую полосу отшлифованной гальки – не такой уж длительный процесс. Он практически завершится к тому моменту, когда количество новых камней, появляющихся на берегу, сравняется с количеством камней, вымываемых в море. Приливные побережья влекут нас потому, что здесь можно наблюдать за тем, как дважды в сутки приливы и отливы шлифуют камни и песок, и любоваться синевато-серым, аспидным цветом идеально отполированной гальки. Но, любуясь этими нерукотворными творениями, мы забываем о том, что каждое из них создавалось на протяжении десятков лет. Когда-то давным-давно эта идеально отполированная галька высилась скалой, которую омывало море. Регулярные приливы и отливы выполняли свою работу, то скрывая большую часть скалы под водой, то выставляя ее под палящие лучи солнца и ветер. Свою часть работы сделали и волны, неустанно обрушивающиеся на скалу. Это попеременное воздействие перепада температур, попеременное высушивание и увлажнение разрушали и подтачивали скалу, откалывая от нее камень за камнем. Камни падали в воду, откуда под действием тех же волн то подкатывались ближе к берегу, то уносились обратно в море. Непрестанное трение одних камней о другие и о песок довершало процесс их первичной обработки, шлифовки и полировки, превращая некоторые из них в настоящие произведения искусства, достойные стать музейными экспонатами. Берег больше, чем что-либо, олицетворяет собой, с одной стороны, вечность и бесконечность жизни, а с другой – ее быстротечность и мимолетность. Когда энергии и питательных веществ хватает для поддержания жизни в прибрежных водах, между скал, она буквально бурлит здесь. При нехватке энергии и питательных веществ жизнь появляется в других местах. Виды эволюционируют, иначе используя доступный для них физический инструментарий и совершая одну генетическую мутацию за другой. Запасаясь энергией, двигаясь, взаимодействуя или воспроизводясь, все они применяют (только по-разному) одни и те же принципы.
Энергия поступает на Землю и излучается ею, при этом сама Земля пребывает в непрерывном процессе переработки. Почти весь алюминий, углерод и золото, ее составные элементы, находятся в ее недрах миллиарды лет, переходя из одной формы в другую. Кому-то может показаться, что в ходе столь длительной эволюции Земли эти разные субстанции должны были перемешаться, превратившись в некое подобие гигантской сборной солянки планетарного масштаба. Но физические и химические процессы вокруг нас непрерывно сортируют эти субстанции, группируя между собой однородные атомы. Гравитация позволяет жидкостям просачиваться сквозь пористые твердые тела, и вода, впитываясь в почву, пополняет огромные подпочвенные водоносные горизонты, тогда как почвенный слой остается неизменным. Когда обширные колонии крошечных морских существ, называемых планктоном, живут, а затем гибнут на поверхности океана, под действием силы тяжести они опускаются на дно. Обширные морские кладбища, которые иногда образуются из останков планктона в мелководных морях, с течением времени спрессовываются и в конечном счете превращаются в белый известняк. Солевые отложения формируются в результате испарения молекул воды, которые, получив достаточную энергию, превращаются в газ, тогда как соль испариться не может. У лавы, образующейся в вулканических подводных горах, гораздо большая плотность, чем у воды, поэтому она остается на океанском дне, создавая новые слои коры. Сама жизнь постоянно отбирает материалы из окружающего мира, придает им новые формы и преобразовывает их, создавая живые организмы, а затем, после их смерти, пускает их останки на переработку и повторное использование.
Глядя темной ночью на звездное небо, мы видим волны, прошедшие через нашу Солнечную систему, или нашу галактику, или нашу Вселенную и достигшие наших глаз. Тысячелетиями световые волны служили для нас единственной связью с космосом, единственным, что позволяло нам думать, что мир не сводится только к тому, что нас непосредственно окружает. Буквально пару десятков лет назад начались исследования тонких потоков материи, достигающих Земли: нейтрино и космических лучей. Затем настал черед гравитационных волн – третьего способа, который позволяет прикоснуться к остальной части Вселенной. В феврале 2016 года мы наконец получили окончательное подтверждение, что катастрофические события астрономического масштаба, подобно поглощению черных дыр, также посылают волны (нечто вроде «ряби» в самом пространстве космоса). Гравитационные волны проходили сквозь нас всегда, всю нашу жизнь – и мы наконец-то открыли их для себя. Свет и гравитационные волны, проносящиеся мимо Земли, несут в себе богатую информацию, которая позволяет составить более полное представление о Вселенной, нарисовать ее картину и добавить стрелку с надписью: «Мы здесь!»
Но в самый обычный день на Земле приходится думать о гораздо более простых и насущных вещах. Выйдя из дому и наблюдая за течением жизни, разворачивающимся у тебя перед глазами, поневоле начинаешь задумываться о том, что каждый из нас – лишь малая частица гигантской системы. Все мы, живущие на планете Земля, представляем собой лишь узкую полоску жизни, которая поддерживает функционирование системы в нынешней конфигурации. Когда впервые появился гомо сапиенс, у каждого человека было лишь две системы жизнеобеспечения: его тело и планета Земля. Но добавилась третья система.
Многие виды вносили какие-то изменения в эту планету. Но лишь человек на протяжении нескольких последних тысячелетий перестраивает окружающую среду совершенно осознанно, стараясь сделать ее более пригодной для существования. Сейчас наша планета напоминает единый организм, пронизанный разветвленной системой связей между его отдельными клетками – мыслящими личностями. Каждая из этих личностей находится в сильной зависимости от остальных людей – настолько сильной, что от этого зависит ее выживание. В то же время каждый из нас вносит собственный вклад в жизнь общества. Понимание законов физики – один из столпов, на которые опирается общество. Без этого у нас не было бы ни транспорта, ни возможности рационально использовать ресурсы, ни коммуникаций, ни способности принимать эффективные решения. Наука и технологии сделали возможным величайшее коллективное достижение человечества – нашу цивилизацию.
Свеча и книга. Переносимая энергия и переносимая информация, получаемая по необходимости, но с потенциалом на столетия. Все это нити, сшивающие жизни отдельных людей и формирующие нечто гораздо большее: общество сотрудничающих между собой индивидуумов, которое всегда основывается на работе предшествующих поколений. Поток энергии через нашу цивилизацию не должен прекращаться никогда; свечу можно хранить практически вечно, но использовать всего раз. Знание можно накапливать, поэтому одна книга может побудить к действию многие умы. Свечи и книги были у человека две тысячи лет тому назад; есть они у нас и сейчас. Свечи и книги – достаточно простые технологии, но, несмотря на простоту, актуальны и поныне. Мы построили современный мир, запасая энергию и делясь информацией о том, как ее использовать.
Мы ассоциируем цивилизации с городами, но любая цивилизация уходит корнями в те времена, когда никаких городов еще не было. Любая цивилизация использует энергию, чтобы строить, проводить исследования, действуя методом проб и ошибок. В результате люди научились использовать растения, извлекать солнечную энергию, запасенную в них, и направлять ее на восполнение запаса жизненных сил. Люди возделывают почву, сеют в нее семена и поливают их, чтобы вырастить растения, необходимые для превращения световых волн в сахар. Люди научились строить собственную «зеленую дамбу», которая позволяет им использовать очень малую долю потока солнечной энергии и пожинать плоды этих усилий. Проникнув в земную атмосферу, эта ничтожная доля накормила людей и животных и помогла преобразовать мир, в котором мы живем.