Кости, скалы и звезды. Наука о том, когда что произошло - Крис Терни

К XVIII в. по Европе пошли пересуды, что дата определенно неверна. В 1721 г. в своей сатире на Францию под названием «Персидские письма» барон Монтескье задавался вопросом: «Как могут люди, понимающие природу и имеющие разумное представление о Боге, верить, что материя и тварный мир насчитывают только 6000 лет?» К середине 1700-х решили внести свою лепту и философы: француз Дени Дидро предположил, что возраст мира исчисляется миллионами лет, а в 1755 г. его поддержал и немец Иммануил Кант.

Пожалуй, одним из самых известных противников даты, высчитанной по Библии, стал француз Жорж-Луи Леклерк, он же граф де Бюффон. Он ставил эксперименты, определяя степень внутреннего нагрева Земли и скорость остывания, необходимую раскаленной планете, чтобы достичь нынешней температуры. О том, что по мере углубления под землю жар растет, известно было давно. Основываясь на этом наблюдении и на собственных экспериментах по измерению скорости остывания раскаленного докрасна металлического шара, Леклерк определил возраст Земли как 75 000 лет. Поднявшееся возмущение заставило его отказаться от своих выводов, однако сам он втайне продолжал считать, что это минимальная граница возраста и на самом деле Земля еще старше. И хотя планета у Леклерка действительно получилась слишком молодой по сегодняшним представлениям, надо отдать ему должное: он первым опирался в расчетах на научные наблюдения, а не на «исторические» документы.

В 1788 г. Джеймс Хаттон в статье, предшествующей его большому труду «Теория Земли», впервые высказал предположение: «Таким образом, результат наших сегодняшних исследований состоит в том, что мы не видим ни следов начала, ни перспективы конца». У Хаттона, придерживавшегося униформистских взглядов, не укладывались в сознании огромный масштаб времени перехода Земли к ее теперешнему состоянию.

Однако к середине XIX в. Чарльзу Дарвину уже понадобилось аргументировать представляющийся ему разумным срок, позволивший жизни на Земле развиться до нынешнего разнообразия. В те времена сложно было понять, какой срок считать «разумным». В первом издании «Происхождения видов» 1859 г. Дарвин ввязался в тяжелый бой, руководствуясь в подсчетах скоростью эрозии в Южной Англии. Исходя из того, что холмистые гряды Норт-Даунс и Саут-Даунс когда-то образовывали единый меловой купол, Дарвин заключил, что на достижение ими нынешнего облика должно было уйти 306 662 400 или «порядка 300 млн» лет.

Уже через месяц после выхода в свет первого издания начались нападки. Критики утверждали, что предполагаемая Дарвином скорость эрозии могла в прошлом существенно отличаться. До самого конца жизни Дарвин ломал голову над тем, сколько лет должно было уйти на эволюцию, и над противоречащими друг другу версиями возраста Земли. К третьему изданию «Происхождения видов» он уже перестал ссылаться в тексте на эрозию мелового купола Южной Англии, заменив свои выкладки общими рассуждениями о гигантских сроках, требующихся для эволюции.

Вскоре к участию в спорах подключилась фигура значительного масштаба. Лорд Кельвин, он же Уильям Томсон, родившийся в Белфасте в 1824 г. и в 1892 г. удостоенный титула барона. Блестящий ученый, выдающийся представитель почти всех областей научной мысли. Физик, инженер, профессор естествознания в Университете Глазго, чьи исследования способствовали созданию первого трансатлантического телеграфа. Многочисленные патенты позволили ему жить в полном достатке до самой смерти в 1907 г. В 1862 г., недовольный геологами, особенно Дарвином, которые, по его мнению, совершенно не учитывали простейшие законы физики, Кельвин сам занялся проблемой определения возраста Земли. Он принял участие в формулировке второго закона термодинамики, гласящего, что при переходе энергии из одной формы в другую часть ее теряется в виде теплоты. То есть, по мнению Кельвина, физические процессы на Земле и во всей Вселенной с момента творения должны были в буквальном смысле замедляться.

Рассуждая так же, как до него Бюффон, Кельвин предположил, что сначала Земля была раскаленным шаром, а потом постепенно остыла до нынешнего состояния. Поскольку твердый камень плотнее жидкости, остывающие и твердеющие породы должны погружаться в жидкую расплавленную массу древней Земли. От них расходились бы при этом конвекционные потоки, способствующие равномерному распределению тепла по планете, пока Земля не затвердеет полностью. Таким образом, на любой глубине температура должна быть одинаковой. Опираясь на последние научные данные о том, как распределяется тепло в камне, Кельвин подсчитал, сколько его выделилось с земной поверхности в космическое пространство. Отсюда можно было сделать вывод о том, когда же образовалась Земля.

Поскольку такой метод грешил допущениями и неточностями, Кельвин определил возраст Земли достаточно приблизительно — от 20 до 400 млн лет, в среднем около 98 млн. Геологам впору было отказываться от предложенной Хаттоном идеи бесконечности.

В течение последующих 40 лет, по мере поступления новых данных о температуре Земли, Кельвин периодически пересматривал результаты своих расчетов, каждый раз снижая цифры. К 1876 г. верхний предел уже равнялся 76 млн лет, а к 1897 г. приближался к 20 млн. Вместе с цифрами возраста Кельвин последовательно терял и сторонников среди геологов. Такие краткие сроки не согласовались сданными, которые многие из них получали в полевых исследованиях, однако доказать они ничего не могли.

Возраст, предложенный Кельвином, вызывал протест и у Чарльза Лайеля, одного из основных участников спора о ледниковых периодах. Лайель придерживался униформистских представлений, согласно которым для формирования нынешнего облика Земли требовалось несоизмеримо более долгие сроки. В то же время его вдохновляли труды Джеймса Кролла — в частности, о роли перемен обращения Земли вокруг Солнца в наступлении ледниковых периодов (см. главу 7). Возможно, именно здесь следовало искать ключ к определению возраста Земли.

* * *

В 1867 г. Лайель опубликовал десятое издание «Основ геологии», где утверждал, что последний ледниковый период должен был наступить от 750 000 до 800 000 лет назад. На этом основании он предположил, что 95% всех современных раковин обнаруживаются в отложениях возрастом миллион лет. Именно столько должно было уйти на обновление одной двадцатой части вида. Как мы помним, для униформиста Лайеля любое развитие предполагало цикличность. Итак, если для полного обновления вида требовалось 20 млн лет, а таких полных циклов прошло 12, то бурный всплеск жизни, наблюдавшийся в начале кембрийского периода, должен был произойти около 240 млн лет назад. Далеко за рамками возраста, подсчитанного Кельвином.

Теперь не смог остаться в стороне от споров и Джеймс Кролл, который вопросами возраста Земли в общем-то не занимался. Он не разделял точку зрения геологов, настаивавших на «бесконечности». По его мнению, все эти геологические «расчеты» сроков и скорости изменений лежали исключительно в области догадок. Сам он верхним пределом возраста Земли считал 100 млн лет. В отличие от Лайеля, Кролл предполагал, что последний ледниковый период приходился на самую недавнюю стадию высокой эксцентричности орбиты, которая, по его подсчетам, закончилась лишь 80 000 лет назад. Лайель этого не учитывал, поскольку за 80 000 лет мир никак не успел бы, по его представлениям, принять современный облик. Если возраст получался меньше, то и сроки обновления видов, предложенные Лайелем, также подлежали сокращению. Таким образом, с начала кембрийского периода должно было пройти лишь 60 млн лет. Это Кролла устраивало куда больше.