Машина знаний. Как неразумные идеи создали современную науку - Майкл Стревенс
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Кельвин на протяжении всей своей жизни был религиозным человеком, но в то же время придерживался довольно широких взглядов, в частности, считал различия между конфессиями, а именно англиканством и пресвитерианством, незначимыми; в качестве источника откровения он предпочитал церкви природу. Оглянитесь вокруг, писал он, и вы увидите в действии «творящую и направляющую силу», и поэтому «если вы достаточно сильно мыслите, наука принудит вас к вере в Бога, которая является основой всех религий». Но дарвинизм, по его мнению, мог препятствовать его теории.
Рисунок 3.3. Земля на заре творения, согласно «Священной теории Земли» Томаса Бернета, опубликованной в 1681 году. Реки текут от полюсов к экватору. Предположительное место Эдемского сада отмечено линией из четырех деревьев в Южном полушарии
Кельвин давно надеялся вычислить возраст Земли с помощью теории теплоты. Его идея была проста. Чем холоднее чашка кофе, тем дольше она простояла на прилавке с тех пор, как ее налили. Точно так же, чем холоднее земная кора, тем дольше должна была охлаждаться планета с момента своего образования. Таким образом, возраст Земли можно было бы оценить, если бы были известны ее первоначальная температура, а также текущая температура ее внешнего слоя. Кельвин предположил, что первоначальная температура Земли должна соответствовать температуре расплавленной породы, но для определения текущей температуры ему пришлось подождать несколько лет, пока шотландский физик и гляциолог Дж. Д. Форбс не провел серию измерений температуры подповерхностной породы вокруг Эдинбурга.
Имея на руках эти цифры, Кельвин в 1863 году опубликовал свои расчеты, используя хорошо зарекомендовавшую себя теорию охлаждения, чтобы показать, что Земле не может быть больше 20–40 миллионов лет, и «вероятно, гораздо ближе к 20, чем к 40» (окончательная теория была сформулирована в 1897 году). Земная кора была слишком теплой для планеты, остывавшей несколько сотен миллионов лет. Кроме того, по другим оценкам (в том числе самого Кельвина), сделанным в конце XIX века и основанным на вероятном возрасте Солнца, возраст Земли также составлял не более 20 миллионов лет. Казалось, что физические теории противоречат эволюционной, попросту не оставляя времени на возникновение разнообразия жизни. Дарвин был опровергнут.
На помощь пришел самый стойкий защитник Дарвина, его «бульдог», анатом Томас Хаксли. В 1860 году Хаксли, как известно, провожал критика Дарвина епископа Сэмюэля «Мыльного Сэма» Уилберфорса, заявив, что он скорее будет потомком обезьяны, чем человеком, который насмехается над серьезными научными дебатами. Затем Хаксли вел непрерывную битву с палеонтологом Ричардом Оуэном, который утверждал, что сходство между мозгом обезьян и людей было крайне поверхностным и, следовательно, не могло служить доказательством их происхождения от общего предка. Теперь же он снова вступил в игру.
Хаксли, по правде говоря, мало знал о физике тепла. Но он знал, как выиграть спор, и, вооружившись этими знаниями, приступил к опровержению гипотез Кельвина. Расчеты Кельвина были безупречны, и Хаксли вынужден был это признать, но одних точных расчетов было недостаточно:
«То, что вы получаете, зависит от того, что вы вкладываете; и как лучшая мельница в мире не может намолоть пшеничную муку из стручков гороха, так и страницы вычислений не помогут получить однозначный результат на основании разрозненных данных».
Кроме того, по мнению Хаксли, Кельвин был не более чем случайным прохожим, который не понимал глубоких основ геологии и биологии, составляющих фундамент теории Дарвина. «Но геология – это раздел физики», – ответил Кельвин, – и поэтому как физик он мог говорить не как случайный прохожий, но как эксперт, к мнению которого следует прислушаться.
Ответ Кельвина показался его другу и коллеге Питеру Гатри Тейту избыточно вежливым, и Тейт немедленно ввязался в дискуссию, намекая на то, что биологи-палеонтологи вроде Дарвина и Хаксли, были не более чем «охотниками на жуков» и «ловцами крабов», неспособными осознать силу математического мышления. В заключение он дал оценку возраста Земли даже меньшую, нежели оценка Кельвина: «Естественная философия [то есть физика] уже доказала, что геологам и палеонтологам надлежит руководствоваться в своих исследованиях сроком в 10–15 миллионов лет; однако… не исключено, что при более точных экспериментальных данных этот период может быть сокращен еще сильнее».
На самом деле Земле более 4,5 миллиарда лет, и жизнь на ней существовала по крайней мере 3,5 миллиарда из них. Отчего же Кельвин настолько сильно ошибся? Подобно присяжным Тодда Уиллингема, которым была представлена ошибочная версия того, как возникают и развиваются пожары, он полагался на предположения, содержавшие в себе сразу несколько ошибок. Во-первых, хотя он и не мог этого знать, тепло горных пород, из которых состоят континенты, значительно увеличивается за счет распада радиоактивных элементов. Во-вторых, перенос тепла от земного ядра происходит не за счет прямой теплопроводности твердых пород, как предполагал Кельвин, а за счет конвекции, при которой расплавленные породы земной мантии перетекают от ядра к земной коре, неся с собой тепло и достаточно сильно нагревая земную поверхность. Как следствие, наша Земля имеет удивительно теплую кору.
По сути, Кельвин отхлебнул из чашки кофе и, обнаружив, что он горячий, решил, что этот кофе только что налили. На самом же деле кофе стоял здесь целую вечность, но его постоянно подогревали и в придачу перемешивали. Хаксли был прав. Кельвин насыпал в свою точно откалиброванную математическую мельницу камни и произвел непригодную для потребления в пищу муку.
Были ли Кельвин, Тейт и другие сторонники «молодой Земли» плохими учеными? Отнюдь; у обеих сторон спора были веские причины для ошибок и сомнений. Физики считали свои предположения о геологическом строении Земли естественными и разумными по сравнению с в значительной степени спекулятивной теорией эволюции; если что-то и должно было исчезнуть, то именно биологические гипотезы, а не тщательная физическая экстраполяция. Биологи увидели в своем грандиозном объяснении, хотя и практически не доказанном на тот момент, великий прорыв,
