Краткая история почти всего на свете

По законам традиционной электродинамики электрон при вращении должен очень быстро — практически мгновенно — израсходовать свою энергию и по спирали упасть на ядро с гибельными последствиями для них обоих. Была также проблема: каким образом протоны с их положительными зарядами могут быть связаны друг с другом внутри ядра, не разорвав на куски самих себя и весь атом. Становилось ясно, что все происходящее там, в мире очень малого, не подчиняется законам макромира, которые мы берем за основу.
По мере того как физики углублялись в субатомное царство, они начинали понимать, что его реальность не только отличается от всего, что нам известно, но и от всего, что вообще можно себе представить. «Поскольку поведение атома столь сильно отличается от нашего повседневного опыта, — заметил однажды Ричард Фейнман, — очень трудно к этому привыкнуть, и оно представляется необычным и загадочным каждому в равной мере, как начинающему, так и опытному физику».

Прервемся на минутку и рассмотрим строение атома, как оно представляется теперь. Каждый атом состоит из трех видов элементарных частиц: протонов, несущих положительный электрический заряд, отрицательно заряженных электронов и нейтронов, которые не несут никакого заряда. Протоны и нейтроны плотно упакованы в ядро, а электроны обращаются вокруг него. Химическую индивидуальность дает атомам количество протонов. Атом с одним протоном — это атом водорода, с двумя — атом гелия, с тремя — лития и так далее по таблице. Добавляя протон, вы каждый раз получаете новый элемент. (Ввиду того, что число протонов в атоме всегда уравновешивается равным числом электронов, иногда можно прочесть, что элемент определяется количеством электронов, что, в сущности, одно и то же. Как мне объяснили, протоны придают атому индивидуальность, а электроны определяют его личность.)
Нейтроны не влияют на идентичность атома, но увеличивают его массу. Число нейтронов обычно примерно такое же, как и протонов, хотя может несколько отличаться в ту или иную сторону. Добавьте или убавьте нейтрон-другой, и вы получите изотоп. Обозначения, которые вы встречаете в связи с датированием пород в археологии, относятся к изотопам, например, термин «углерод-14» означает атом углерода с 6 протонами и 8 нейтронами (в сумме получается 14).
Нейтроны и протоны занимают ядро атома. Оно совсем крошечное — всего одна миллионная миллиардной части полного объема атома, — но фантастически плотное, поскольку содержит практически всю массу атома. Как писал Кроппер, если атом увеличить до размеров собора, ядро будет всего лишь размером с муху, но эта муха будет во много тысяч раз тяжелее собора. Именно эта обширность, эта невообразимая, потрясающая вместительность атома заставили Резерфорда в 1910 году чесать в затылке.
По сей день у многих вызывает удивление мысль о том, что атомы в основном представляют собой пустое пространство, и твердость окружающих нас тел — не более чем иллюзия. Когда в реальном мире друг с другом сближаются два тела — чаще всего в качестве иллюстрации берут биллиардные шары, — они на самом деле не ударяются друг о друга. «Правильнее сказать, — поясняет Тимоти Феррис, — что отрицательные заряды обоих шаров взаимно отталкиваются… Не будь у них электрических зарядов, они могли бы, подобно галактикам, беспрепятственно пройти сквозь друг друга». Сидя на стуле, вы на самом деле не сидите на нем, а висите над ним на высоте одного ангстрема (стомиллионная доля сантиметра), ваши электроны и электроны стула отчаянно противятся любой более тесной близости.

Его знаменитое уравнение E = mc² в данной работе отсутствовало, но появилось в кратком дополнении несколько месяцев спустя. Как вы, возможно, помните со школьных времен, E в уравнении означает энергию, m — массу, а c² — квадрат скорости света.
В самых простых словах, это уравнение означает, что масса и энергия обладают эквивалентностью. Это две формы одной вещи: энергия — это освобожденная материя; материя — это энергия, ожидающая своего часа. Поскольку c² (скорость света, умноженная сама на себя) — это на самом деле громадное число, формула показывает, что в любом материальном предмете связано чудовищное — действительно чудовищное — количество энергии.
Вы можете не считать себя дюжим малым, но если вы просто взрослый человек обычной комплекции, то внутри вашей ничем не приметной фигуры будет заключено не менее 7×10¹⁸ джоулей энергии. Этого достаточно, чтобы взорваться с силой тридцати очень больших водородных бомб, при условии, что вы знаете, как освободить эту энергию и действительно захотите это сделать. Во всем, что нас окружает, заключена такого рода энергия. Мы просто не очень сильны в деле ее высвобождения. Даже водородная бомба — самая энергичная штука, какую мы сумели на сегодня создать, — освобождает менее 1 процента энергии, которую она могла бы выделить, будь мы более умелыми.
Среди множества других вещей теория Эйнштейна объясняла механизм радиоактивности: как кусок урана может непрерывно испускать высокоэнергичные лучи и не таять от этого подобно кубику льда. (Это возможно благодаря высочайшей эффективности превращения массы в энергию в соответствии с формулой E = mc².) Этим же объяснялось, каким образом звезды могут гореть миллиарды лет, не исчерпывая свое топливо. Одним росчерком пера, простой формулой Эйнштейн одарил геологов и астрономов роскошью оперировать миллиардами лет. Но самое главное — специальная теория относительности показала, что скорость света является постоянной и предельной. Ничто не может ее превысить. Теория относительности помогла нам увидеть свет (это не каламбур) в роли самого центрального понятия в наших представлениях о природе Вселенной. И, что также далеко не случайно, она решала проблему светоносного эфира, окончательно проясняя, что его не существует. Эйнштейн дал нам Вселенную, которая в нем не нуждалась.

Удивительно, что, несмотря на свои открытия, Майкельсон на заре двадцатого века причислял себя к тем, кто считал, что здание науки почти закончено и остается, по словам одного из авторов журнала Nature, «добавить лишь несколько башенок и шпилей да вырезать несколько украшений на крыше».
На деле же, разумеется, мир должен был вот-вот вступить в век такой науки, в которой многие люди вообще ничего не поймут и никто не будет в состоянии охватить все. Ученые вскоре обнаружат, что запутались в беспорядочном царстве частиц и античастиц, где вещи возникают и исчезают за отрезки времени, в сравнении с которыми наносекунды кажутся излишне затянутыми и бедными на события, где все незнакомо. Наука перемещалась из мира макрофизики, где предметы можно увидеть, подержать, измерить, в мир микрофизики, в котором явления происходят с непостижимой быстротой и в масштабах, не поддающихся воображению. Мы должны были вот-вот вступить в квантовый век, и первым, кто толкнул дверь, был до тех пор неудачливый Макс Планк.

Долгое время считалось, что все обладавшее такой чудесной энергией, как радиоактивность, должно быть целительным. Производители зубной пасты и слабительных средств много лет добавляли в свои продукты радиоактивный торий, и по крайней мере до конца 1920-х годов отель «Глен спрингс» в нью-йоркском районе Фингер Лейкс (как, несомненно, и многие другие) с гордостью рекламировал лечебные свойства своих «радиоактивных минеральных источников». Радиоактивные вещества было запрещено применять в потребительских товарах лишь в 1938 году. Но это было уже слишком поздно для Марии Кюри, скончавшейся в 1934 году от лейкемии. Радиоактивность оказалась настолько пагубной и долгоживущей, что и теперь ее бумагами, относящимися к 1890-м годам — даже поваренными книгами, — слишком опасно пользоваться. Ее тетради с лабораторными записями хранятся в выстланных свинцом коробках, а желающие их увидеть должны облачиться в защитную одежду.
Благодаря самоотверженной и неосознанно опасной работе первых ученых-атомщиков в начале двадцатого века стало ясно, что у Земли, несомненно, весьма почтенный возраст, хотя исследователям потребовалось еще полвека, чтобы уверенно и точно сказать, насколько он почтенен. Тем временем наука вступала в свой новый век — атомный.

В последние годы Коупом овладела еще одна любопытная навязчивая идея. Он всерьез захотел быть объявленным типичным экземпляром вида Homo sapiens — другими словами, чтобы его скелет официально был признан характерным для человеческого рода. Обычно типичным образцом вида является первый найденный набор костей, но, поскольку первого набора костей Homo sapiens не существует, оставалась вакансия, которую пожелал заполнить собой Коуп. Это было странное и тщеславное желание, но оснований для отказа ни у кого не нашлось. С этой целью Коуп завещал свой прах Уистаровскому институту, научному обществу в Филадельфии, созданному на пожертвования наследников вездесущего Каспара Уистара. К сожалению, когда скелет Коупа препарировали и собрали, обнаружилось, что в нем присутствуют следы начальной стадии сифилиса, особенность, которую вряд ли захотела бы сохранить в своем типичном образце какая-либо раса. Так что прошение и скелет Коупа тихо отправили на полку. А типичного образца современного человека до сих пор нет.
Что касается остальных участников этой драмы, то Оуэн умер в 1892 году, за несколько лет до Коупа и Марша. Бакленд помешался и кончил свои дни жалким обитателем сумасшедшего дома в Клэпэме, неподалеку от того места, где в результате дорожной катастрофы стал калекой Мантелл. Изуродованный позвоночник Мантелла еще почти сто лет оставался экспонатом Хантеровского музея, пока его милосердно не уничтожила немецкая бомба во время воздушных налетов на Лондон. Остатки коллекции Мантелла после его смерти перешли к детям, и многое из нее взял с собой эмигрировавший в Новую Зеландию в 1840 году его сын Уолтер. Уолтер стал важным новозеландцем и в конце концов занял пост министра по делам коренного населения. В 1865 году он передал главные образцы из отцовской коллекции, включая знаменитый зуб игуанодона, в дар Колониальному музею в Веллингтоне (ныне Музей Новой Зеландии), где они с тех пор и находятся. Зуб игуанодона, с которого все началось — можно думать, самый главный зуб в палеонтологии, — больше не выставляется.

Лет десять взаимная неприязнь Марша и Коупа главным образом выливалась в форму отдельных выпадов, но в 1877 году она приобрела грандиозные масштабы. В тот год учитель из штата Колорадо Артур Лейкс, бродя с приятелем по окрестностям поселка Моррисон, обнаружил кости. Сочтя, что они принадлежали «гигантскому ящеру», Лейкс позаботился послать образцы и Маршу, и Коупу. Обрадованный Коуп послал Лейксу за хлопоты 100 долларов и попросил его никому не говорить о своем открытии, особенно Маршу. Лейкс в полном замешательстве обратился к Маршу с просьбой переслать кости Коупу. Марш просьбу выполнил, но такого оскорбления не мог забыть до конца своих дней.
Этот случай также ознаменовал начало войны между ними, которая со временем становилась все более ожесточенной, отмеченной закулисными интригами, и зачастую принимала нелепые формы. Порой доходило до того, что землекопы обоих исследователей швыряли друг в друга камнями. Однажды Коупа застали за тем, что он рылся в ящиках, принадлежавших Маршу. Оба обменивались оскорблениями в печати и хулили результаты работ друг друга. Редко — возможно, никогда больше — наука не развивалась так стремительно и успешно, движимая ненавистью. За несколько следующих лет эти два человека увеличили число найденных в Америке видов динозавров с 9 до почти 150. Большинство динозавров, названия которых обычно приходят на память — стегозавры, бронтозавры, диплодоки, трицератопсы — были найдены одним из них.