Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Шарф Калеб - Страница 26

Но если бы в этой гипотетической Вселенной обнаружилась вторая планета, все бы разом изменилось. Была бы и она обитаемой, неважно, – само ее существование дало бы нам возможность делать математические утверждения о вероятности зарождения жизни на планетах, а также оценить вероятность нашего собственного появления. Если бы планет было еще больше, это улучшило бы ситуацию, поскольку каждый следующий ответ «да» или «нет» помогал бы нам определить, с какой частотой возникает жизнь на любой планете.

Итак, налицо неочевидное обстоятельство[113]. Мы уже знаем, что живем во Вселенной, где планет великое множество. Из этого следует, что мы живем во Вселенной, где в принципе можно получить ответ на вопрос о вероятности зарождения жизни, о шансах на абиогенез в каком-нибудь подходящем мире, – при условии, что у нас будет вдоволь времени и технологических умений.

То, что космос должен быть именно таким, – вовсе не данность. Планет могло быть очень мало – и мы все равно существовали бы на одинокой Земле и задавались бы тем же вопросом, просто так и остались бы навеки без ответа. А открытие такого количества планет возвращает нас к идее, о которой я писал в самом начале книги, – к антропному принципу. Возможно, читатель отметит, что Вселенная не просто настроена так, что жизнь может возникнуть в ней по крайней мере однажды, – похоже, она настроена так, чтобы жизнь заинтересовалась своим происхождением и вероятностью абиогенеза.

Мы не знаем в точности, какие из этого можно сделать выводы, по крайней мере, пока. Но это очень интересно – тут сомневаться не приходится; и еще нам определенно нужно будет пересмотреть свои воззрения по мере того как мы углубимся в дальнейшие исследования, не только в пространстве, но и во времени.

Чтобы примириться с идеей Вселенной, полной планет, нам пришлось выйти далеко за пределы привычных рамок. Мы были вынуждены пересмотреть самые разные древние фантазии о неведомых мирах. Как я уже показал, нам пришлось исправлять собственные ошибки, перестать считать, что наша Солнечная система – характерный представитель себе подобных.

Если бы обнаружить даже самые близкие экзопланеты не было так технически сложно, мы бы добрались до этого этапа гораздо раньше, а так при попытках приглядеться к этим тусклым искоркам вокруг сияющих звезд нас ждет множество неожиданностей. Казалось бы, изобилие планет подтверждает наши коперниковские идеи, однако их разнообразие сильно смазывает картину. Судя по некоторым признакам, мы обитаем в несколько необычном месте, и в этом таится намек на то, что нам нужно расширить понятие тонкой настройки Вселенной. Однако на этом история не кончается. Дело в том, что лига выдающихся планет отражает лишь сиюминутный срез истории наших космических соседок. Когда мы сравниваем их с нашей Солнечной системой, то основываемся зачастую на простом наборе параметров, зафиксированных во времени. Между тем сегодняшние условия отражают лишь миг в истории, насчитывающей 4,5 миллиарда лет прошлого и 5 миллиардов лет будущего нашего Солнца и его планет. Так есть ли смысл основывать все свои выводы на таких узких представлениях? Был бы, если бы системы планет были как заводные – бессмертные, неизменные и предсказуемые. Но ведь это не так. Поэтому в следующей главе я открою одну грязную тайну небесной механики, которую тщательнее всего хранят, поскольку она объясняет, почему мы в своем уравнении значимости должны обязательно учитывать ход времени и вероятность перемен.

Великое заблуждение

Cтоял 1889 год, Анри Пуанкаре[114] сравнялось тридцать четыре года, и он был в расцвете творческих сил. Молодой муж и отец, подающий надежды преподаватель в Парижском университете, недавно избранный в престижную Французскую Академию наук, он всего несколько месяцев назад выдвинул гипотезу, которая произвела фурор на торжественном конкурсе: судя по всему, Пуанкаре дал ответ на одну из самых наболевших и трудных задач во всей математической физике. Все в жизни складывалось лучше некуда.

Нам это может показаться немного странным (хотя эта традиция при подходе к самым знаменитым задачам еще сохранилась), однако в конце XIX века нерешенные математические задачи частенько выставляли на конкурсы. Однако здесь был особый случай: патронировал конкурс его величество Оскар II, король Норвегии и Швеции. Мало того, что король Оскар II изучал математику в Упсале, он еще и сохранил тесные связи с академическим миром. Особенно он интересовался недавно основанным журналом «Acta Mathematica»[115], который печатался в Стокгольмском университете (тогда он еще назывался Стокгольмским колледжем). Так что долго ждать не пришлось: кому-то пришла в голову блестящая идея объявить конкурс, которому покровительствовал сам король и результаты которого предстояло опубликовать в этом журнале. О конкурсе объявили в 1885 году и выбрали жюри, состоявшее из самых блестящих математиков Европы и Америки. Участники состязаний должны были дать ответы на четыре знаменитые математические задачи по выбору жюри, однако могли выдвинуть и собственную тему. Эффектным завершающим штрихом было то, что итоги конкурса и вручение призов в начале 1889 года были приурочены к шестидесятилетию Оскара II.

Первый вопрос, с которого начинался список, славился издавна. Называлась задача просто – «Гравитационная задача n тел»[116]. У этой задачи богатая история: она была сформулирована еще в конце XVII века, когда Исаак Ньютон опубликовал законы движения и тяготения. Законы Ньютона прекрасно объясняли форму планетных орбит, и на первый взгляд казалось, будто с их помощью можно рассчитать движение любого набора тел, вовлеченных в гравитационное взаимодействие – и трех тел, и четырех, и произвольного числа n. Ведь все тела притягивают друг друга с силой, которую легко вывести из закона всемирного тяготения Ньютона. Знаешь начальные условия – следовательно, имеешь возможность выполнить все подсчеты с какой угодно точностью.

Рассчитать движение двух тел, например, Солнца и какой-нибудь одной планеты, было относительно просто, однако Ньютон быстро понял, что если имеешь дело с более сложной системой, получается совсем другая история. Как видно, великого Исаака очень сердило, что он не может найти способ решить уравнения, и он писал: «Если не ошибаюсь, рассмотреть все случаи движения одновременно и определить их по точным законам и при помощи простых вычислений – задача, которая превосходит возможности человеческого разума».

Ньютон был, как, впрочем, и всегда, совершенно прав. Да, ни несколько строчек алгебраических выкладок, ни даже интегральное исчисление не дают математической кривой, которая описывала бы гравитационное взаимодействие n тел. Как и утверждал великий ученый, задача n тел оставалась нерешенной – к вящей досаде физиков и математиков. Нужно было качественное математическое доказательство его слов – а может быть (все может быть), просто несколько более хитроумный подход к решению.

По правде говоря, за время, прошедшее между Ньютоном и Пуанкаре, был достигнут заметный прогресс и найдены довольно точные способы приближенного расчета орбитального движения планет. К концу XVIII века ученые Пьер-Симон Лаплас и Жозеф-Луи Лагранж разработали по набору математических инструментов, способных как минимум предсказать общую картину движения в системе из множества планет за тысячи, а может быть, и миллионы лет. Отчасти секрет был в сугубо технических методах решения. И Лаплас, и Лагранж понимали, что орбиты в системе из множества тел «квазипериодичны»: влияние одних планет на другие означает, что каждая из них будет описывать полные круги по орбите за не совсем одинаковые промежутки времени. И при помощи определенных математических трюков можно опереться на это качество и предсказать общие тенденции в орбитальном движении в системе.