Радикальные метаморфозы картины мира, провозглашенные Коперником и получившие поддержку в процессе наблюдений в телескоп Кеплера, Галилео и многих других, возродили к жизни древние догадки о структуре большого космоса. Эта эволюция привела к возврату интереса к вопросу, существуют ли другие миры за пределами Солнечной системы. Гравюра конца XVII в., созданная французским художником Бернаром Пикаром, раскрывает его идею о множественности миров, которые могут существовать во Вселенной, иначе говоря, многообразии других звезд за пределами Солнца, которые могли бы стать домом для собственных планетарных систем, похожих на нашу Солнечную систему. Когда вопрос с Солнечной системой прояснился, астрономы устремили взоры за ее пределы, чтобы переосмыслить и отметить на карте то, что может находиться за пределами нашей планетной системы.
Как и многие современные астрономы, я унаследовала этот древний интерес к созданию карт и их истории. Хотя вместо астролябий можно строить модели с помощью компьютеров, мы остаемся исследователями космоса. Рубеж неизведанного — это уже не границы мира, изучаемого с борта каравеллы, но границы нашей Вселенной, которую можно разглядеть через самые мощные телескопы, созданные человечеством. Мы рисуем и перерисовываем наши космологические карты с помощью все более и более сложных инструментов. Отныне можно увидеть рубежи, которые уходят далеко за пределы нашего воображения — к дальним областям космоса и назад во времени, к лепету юной Вселенной вскоре после Большого взрыва, когда она была создана. Продолжается традиция, которая возникла при вступлении в мир логоса и к настоящему времени преобразовалась в мир научного метода. Мы увидим это развитие на следующих страницах — как конкурируют друг с другом результаты наблюдений и новые теории и как те и другие совершенствуют радикальные концепции нашего места в мире, которое уточняется по мере развития космологии.
2. Границы отодвигаются
Холодным февральским утром 1848 г. Эдгар Алан По читал лекцию под названием «О космографии Вселенной». Она проходила в государственной Нью-Йоркской общественной библиотеке. Присутствовало всего 60 человек, и они покинули зал разочарованными и озадаченными. И все же эта лекция и предшествующая ей работа послужили основой для поэмы в прозе «Эврика», в которой По демонстрирует личное понимание происхождения Вселенной. Некоторые воспринимают «Эврику» как пророческое произведение, предугадывающее новые научные открытия, другие — как произведение романтическое, очень личное или даже нарочито сатирическое. На первых страницах По восклицает: «Я вознамерился говорить о Физической, Метафизической, и Математической — о Вещественной и Духовной Вселенной: о ее Сущности, ее Происхождении, ее Сотворении, ее Настоящем Состоянии, и Участи ее»[1]. Он продолжает описывать Вселенную как непостоянную и изменяющуюся. Это в корне противоречило существующему в научном сообществе видению статичной Вселенной. За неимением доказательств По в своей поэме пытается быть убедительным за счет предположений. Тем не менее в 1848 г. было невозможно убедить кого-либо в состоятельности новой научной идеи без предоставления эмпирических доказательств. Научное объяснение нуждалось в поддержке расчетов и наблюдений. Конечно, По не проводил каких-либо научных изысканий. Но он был прав.
Более 80 лет понадобилось астрономам для того, чтобы подтвердить правоту По. В 1929 г. Эдвин Пауэлл Хаббл с помощью современного по тем временам 100-дюймового телескопа на станции Маунт-Вилсон в Южной Калифорнии открыл удивительную зависимость: чем дальше находилась галактика, тем скорее, судя по всему, она удалялась от нас. Его наблюдение имело смысл только в случае, если предположить, что Вселенная расширяется. «Эврика» получила подтверждение! Это открытие привело к коренному сдвигу в нашем понимании космоса, не менее важному, чем созданная Николаем Коперником в 1543 г. гелиоцентрическая модель мира. Идея расширяющейся Вселенной получила поддержку и обозначила появление принципиально новой картины космоса — XX в. преобразил нашу космическую карту.
Если эта история начинается с Эдвина Хаббла, заметим, что Альберт Эйнштейн для нашего главного героя играл роль важного антагониста. В то время как Хаббл, будучи астрономом, был занят пересмотром привычной модели Вселенной, основываясь на своих наблюдениях, Эйнштейн, знаменитый теоретик, ухватился за идею о неподвижной Вселенной. Сражение разыгрывалось не между Эйнштейном и Хабблом как отдельными учеными и даже не между теорией и наблюдениями, но между верой и доказательствами. В другой февральский день — на этот раз речь идет о 1931 г. — на семинаре в обсерватории Маунт-Вилсон (что было уместно, так как именно здесь Хаббл получил свои данные) Эйнштейн наконец признал, что он ошибался, и это утверждение шокировало всех собравшихся в зале слушателей, включая Хаббла. Репортер из газеты Associated Press написал, что «по библиотеке пронесся возглас удивления»{1}. Этот возглас символизировал то, что человеческий фактор играет важную роль в области научных исследований.
Но теперь, когда я раскрыла вам кульминационный момент, давайте вернемся к начинаниям Хаббла. 6 мая 1906 г. привлекательный 16-летний старшекурсник школы Wheaton High School в Чикаго побил рекорд штата Иллинойс по прыжкам в высоту. Газета Chicago Tribune сообщила, что юный Эдвин Пауэлл Хаббл взял высоту в 185 см, — возможно, это больше легенда, чем факт. Как подробно рассказывает Алан Лайтман, позднее в том же году Хаббл якобы выиграл медали за все прочие соревнования — от прыжков с шестом до толкания ядра и метания диска. Когда Хаббл получил стипендию, чтобы учиться в Чикагском университете, казалось, он вполне встал на путь профессионального атлета. Хаббл был хорошо сложен, его рост достигал 188 см, и он был невероятно амбициозен. Помимо привлекательных физических данных Хаббл обладал живым умом, был одарен глубоким мышлением, а также, по словам его сестры Люси, с ранних лет отличался высокомерием. Пусть и склонный к преувеличению своих способностей, Хаббл обладал пытливым умом и был весьма начитан. Он рано проявил интерес к астрономии, когда в возрасте восьми лет получил телескоп от своего деда Уильяма Джеймса. Похоже, первое знакомство с космосом произвело на него неизгладимое впечатление. После блестящих успехов в бакалавриате Чикагского университета он получил стипендию Родса для учебы в Оксфорде. Получение этой стипендии стало для Хаббла важной вехой, и годы жизни в Англии на всю жизнь превратили его в англофила. Чтобы угодить отцу, Хаббл изучал юриспруденцию в Королевском колледже, отказавшись от своей мечты продолжить изучение астрономии или математики во время пребывания в Соединенном Королевстве. Среди его современников, известных в будущем и получивших в том же году стипендию Родса, были корреспондент Элмер Дэвис, который в дальнейшем возглавил Бюро военной информации США во время Второй мировой войны, и математик и первопроходец в электронике Ральф Хартли. За годы, проведенные в Оксфорде, Хаббл стал щеголем, освоил английский, характерный для высших слоев общества, а также приобрел манеры, которые соответствовали аристократическому укладу. Он тщательно придерживался усвоенных привычек на протяжении всей жизни, включая курение трубки, — даже в процессе наблюдений в Маунт-Вилсон в свои последние годы{2}.
Хаббл вернулся в Соединенные Штаты в 1913 г., вновь соединившись с семьей, и, предположительно, открыл юридический офис в Луисвилле, штат Кентукки, но оказалось, что он просто отложил свои мечты о космосе. Друзьям в Англии он писал, что занимается судебными делами, но на самом деле преподавал физику, математику и испанский язык в старшей школе в Нью-Олбани по другую сторону реки Огайо от Луисвилля{3}. Его отец умер ранее в этом же году, так что Хаббл вернулся, чтобы помочь матери и младшим брату и сестрам. Хаббл был опустошен утратой. Но в то же время чувствовал себя освобожденным от деспотичного гнета ожиданий со стороны сурового отца. Он бросил работу в течение года после возвращения из Англии и вернулся в Чикагский университет, куда был зачислен как студент магистратуры в сфере астрономии.
До открытий Хаббла в любом уголке мира верили в статичную и неизменную Вселенную. В мифах о сотворении мира на протяжении тысячелетий народы пытались справиться с изменчивыми природными явлениями — дождем, громом, молниями, наводнениями и засухой, взывая к незыблемым небесам, статичному космосу. То, что мы видели в ночном небе одни и те же звезды, конечно, поддерживало эту веру.
В своей книге «О небе» Аристотель написал: «Ибо согласно [историческим] преданиям, передававшимся из поколения в поколение, ни во всем высочайшем Небе, ни в какой-либо из его частей за все прошедшее время не наблюдалось никаких изменений»[2]. Начиная с античных времен астрономы и философы (между ними достаточно долго не было никакой разницы) делили ночное небо на две категории: во-первых, неподвижные звезды, которые, по-видимому, восходят и заходят, однако с течением времени сохраняют свои приблизительные позиции, и, во-вторых, «блуждающие звезды», к которым относились планеты, Солнце и Луна{4}.
Неподвижные звезды также входили в состав впечатляющих символьных систем в древних эллинистических и индийских астрологических традициях. Астрология, развитию которой в значительной мере способствовали наблюдения ночного неба, во многом проложила дорогу астрономии как современной научной дисциплине. Один из самых ранних документов, в котором упоминаются звезды и созвездия, — каталог, обнаруженный в астрологическом сборнике на латыни под названием «Книга Гермеса» (Liber Hermetis). Этот звездный каталог предположительно датирован 130 г. до н. э. В любом случае он, по-видимому, предшествует птолемеевскому (приблизительно 150 г. н. э.), хотя в нем присутствуют названия многих звезд, позже упомянутые в «Альмагесте». Птолемей указал 1020 неподвижных звезд вдобавок к тем, которые имелись в «Книге Гермеса», и они стали играть важную роль в эллинистической традиции