Как ни трудно в это поверить, раньше люди считали горы уродливыми и опасными. Только в конце XVIII века писатели-романтики постепенно прониклись красотой гор, и мы начали удивляться им и восхищаться при мысли о горных пиках. Сегодня мы можем удивляться и тому, к каким далекоидущим и ужасным последствиям привело наше хаотическое существование на планете. Таяние ледников в горах, вызванное глобальным потеплением, сказалось даже на вращении Земли вокруг своей оси, поскольку вес воды, которая ранее содержалась в этих ледниковых слоях, перераспределяется из более высоких в более низкие широты.
Именно такую реальность нельзя игнорировать: держи, отпускай, держи снова. Не будьте теми, кто бродит вокруг, отводя взгляд и держа руки в карманах.
Кораллы в стрессе
Глядя на кораллы, это трудно представить, но на самом деле они не растения, а животные. При этом они почти полностью зависят от фотосинтеза (см. «Вкус Солнца»): в их клеточных оболочках живут микроскопические водоросли, которые таким образом обеспечивают кораллам 90% энергии. Именно по этой причине рифы лучше всего развиваются на мелководье, где вода теплее, ярче и получает больше солнца.
Коралловые рифы занимают менее 1% океанского дна, но являются одной из самых разнообразных экосистем в мире и оказывают огромное влияние как на окружающую воду, так и на окружающую сушу. Помимо прочего, они защищают береговые линии от тропических штормов и связанной с ними эрозии, создают благоприятную среду для существования тысяч других видов. Они используются и в медицинских исследованиях, при разработке методов лечения таких заболеваний, как рак или болезнь Альцгеймера.
Рифам приходится поддерживать неустойчивое равновесие, тогда как наша вездесущая деятельность на планете приводит к большим потерям. Кораллы растут невероятно медленно — от 2 миллиметров до 10 сантиметров в год, и они восстанавливаются слишком медленно, чтобы выживать на фоне повышения температуры и кислотности океана, разрушительных методов рыбной ловли, загрязнения окружающей среды и недобросовестного туризма. Мы потеряли примерно половину наших коралловых рифов за последние тридцать лет. Когда условия в воде становятся невыносимыми для кораллов, они реагируют на перегрев, вытесняя из своих клеток живительные водоросли, а затем приобретают грустный белый оттенок. Обесцвечивание кораллов необязательно приводит к их гибели, но на их восстановление уйдут долгие годы. И даже если они поправятся, их репродуктивная функция, вероятно, окажется безвозвратно нарушена.
Но мы можем сделать многое, чтобы замедлить темпы уничтожения и принять меры для восстановления коралловых рифов. В 2017 году ученые занимались сводничеством в районе Большого Барьерного рифа: они собирали личинки кораллов и выращивали миллионы кораллов в резервуарах, а затем возвращали их на дно океана в защитных подводных сетях, где многие из них продолжили успешно развиваться. Похожий проект был реализован на Филиппинах, где методы рыбного промысла с использованием взрывчатых веществ повредили огромные районы кораллового рифа. Эти меры чрезвычайно важны, поскольку мы просто не можем позволить себе полностью потерять такую экосистему.
Это именно та проблема, о которой стоит беспокоиться и ради которой стоит действовать. Конечно, вместе с остальными проблемами, которые тоже требуют вашего внимания.
Танец в пустоте
Люди склонны думать, что мы тут главные, хотя на самом деле мы ничего особенного из себя не представляем.
Большую часть массы атома составляет его ядро, однако оно занимает очень мало места, и 7 миллиардов миллиардов миллиардов атомов, составляющих наши тела, вместе со всеми остальными атомами во Вселенной, на самом деле пусты на 99,9999999%. Вернее, не совсем пусты — не в том смысле, который мы в это слово вкладываем. Это пространство заполнено электронами, которые отказываются слишком сильно друг к другу приближаться, а также волновыми функциями, невидимыми квантовыми полями и идеями, которые слишком велики, чтобы изложить их на одной странице. Если убрать это «пространство», то вы бы уместились в куб размером менее 1/500 сантиметра в ширину.
Ядро примерно в 100 тысяч раз меньше всей структуры атома (см. подробнее в «Атомы — произведения искусства») — настолько, что напоминает муху внутри собора. Вокруг ядра — облако электронов, которые в учебниках по физике часто изображают в виде маленьких сфер, равномерно и прозаично окружающих ядро. В действительности электроны больше похожи на гигантский рой птиц: движения отдельных птиц не разобрать, но мы можем видеть всю стаю в движении.
То, что делают электроны, проще всего сравнить с танцем, причем это отнюдь не неловкий или странный танец: они выполняют прекрасную последовательность фигур и па, которые были заложены одним математическим уравнением, названным в честь австрийского физика Эрвина Шрёдингера, который проделал необычайную работу в области квантовой теории. Эти танцевальные шаги различаются, а электроны никогда не устают. При этом не найдется и пары электронов, выполняющих одни и те же движения, — это явление называется «принципом исключения».
Похоже, на субатомном уровне вы постоянно танцуете — это может заставить вас задуматься в следующий раз, когда вы почувствуете, что в состоянии лишь застенчиво покачиваться или переминаться с ноги на ногу, глядя в пол. Но не будем забывать, что каждый год в вашем теле 98% атомов меняются на новые, так что, возможно, не стоит к ним слишком привязываться.
Теории не догадки
Много путаницы возникает, когда речь заходит о терминах, которые ученые используют для объяснения и организации явлений. Они часто употребляют слова, которыми мы пользуемся в обычной жизни, но вкладывают в них совсем другое значение. Например, для большинства людей, далеких от науки, слово «теория» означает предположение, догадку, какое-то смутное ощущение. В мире науки «теория» — это утвержденное объяснение, научная теория, которую вряд ли можно сильно изменить за счет новых доказательств и которая не раз подтверждалась в ходе наблюдений или экспериментов.
Удачные примеры научных теорий — теория Большого взрыва, теория эволюции Дарвина, теория относительности Эйнштейна, теория всего. Как правило, эти теории невозможно изложить в одном предложении или в виде короткого аккуратного уравнения, но они действительно представляют (нередко с удивительной ясностью) фундаментальные идеи о том, как работает природа.
Другое распространенное заблуждение состоит в том, что после достаточного количества исследований, собранных доказательств и проверки временем теории превращаются в законы. Это совсем не так, причем научные законы и научные теории вообще не заменяют друг друга. Закон в науке — это описание наблюдаемого явления, однако он не объясняет, почему оно существует. Именно научная теория делает попытку дать наиболее логичное объяснение явлению. Проще говоря, законы предсказывают, что происходит во Вселенной, а теории предполагают почему.
Стоит заметить, что гипотезы — это не грубые догадки и не «выстрелы наугад». Когда ученые формулируют гипотезы, они опираются на существующие научные знания, предыдущий опыт, наблюдения и логику. Гипотезы — это предполагаемые объяснения для довольно узкого перечня событий, в то время как теории шире по характеру и состоят из одной или нескольких гипотез, каждая из которых прошла строгую и неоднократную проверку.
Хотя полностью опровергнуть научную теорию весьма сложно, опровержение даже небольших фрагментов может обладать чрезвычайной ценностью, поскольку это часто приводит к новейшим открытиям, которые ранее были немыслимы. Поскольку каждая новая трансформация теории ведет к увеличению знаний и аналитического потенциала по сравнению с предыдущей, наше понимание явлений со временем становится более точным и детальным.
Именно это и есть наука — флуктуации, процесс реконфигурации наблюдаемых истин, то, что бросает вызов нашим самым глубоким предположениям и вызывает восхитительный хаос при помощи здравого смысла.
Вселенная старше тебя
Возраст Вселенной, какой мы ее знаем, составляет 13,8 миллиарда лет (плюс-минус 120 миллионов), так что она отпраздновала немало юбилеев со времен Большого взрыва, на который мы можем ориентироваться как на отправную точку. Свет все это время путешествовал в ее пределах, поэтому наиболее отдаленные внешние части Вселенной, на которые мы можем поглазеть, находятся на расстоянии всего 13,8 миллиарда световых лет. То, что мы называем «наблюдаемой Вселенной», на самом деле просто маленький осколок, и он, вероятно, распространяется во всех направлениях до бесконечности.
Возраст Вселенной можно выяснить приблизительно, но довольно точно, если посмотреть на самые старые объекты в ней или измерить скорость ее расширения. Логично предположить, что Вселенная не может быть моложе, чем то, что находится в ней. Возраст шаровых звездных скоплений, которые вращаются вокруг Млечного Пути, — самых древних из известных нам объектов — составляет от 11 до 18 миллиардов лет (поэтому мы можем утверждать, что Вселенной как минимум 11 миллиардов лет). А измерение расширения Вселенной сегодня позволяет нам понять, как она расширялась в прошлом (теоретически в бесконечном прошлом). Хотя цифра 13,8 миллиарда была получена с помощью измерений на основе разных источников, один из наиболее показательных факторов — это изменение плотности вещества во Вселенной с течением времени. Вселенная с низкой плотностью вещества старше, чем вселенная с высокой плотностью, и сегодня наша Вселенная содержит только 4,9% нормальной материи (остальное составляют 68,3% темной энергии, 26,8% темной материи и незначительное количество нейтрино, фотонов и радиации).
Удивительно, что возраст Вселенной может быть определен с точностью 99,1%, притом что еще десять лет назад слова «точный» и «космология» не только не вступили бы в диалог, но и вряд ли согласились бы находиться в одной комнате.