Наука Плоского мира Пратчетт Терри

Глава 11

Никогда не доверяй кривой Вселенной!

ДУММИНГ ТУПС УСТАНОВИЛ СВОЙ СТОЛ ЧУТЬ В СТОРОНЕ ОТ ОСТАЛЬНЫХ, окружив его огромным количеством оборудования, – прежде всего, чтобы иметь возможность слышать собственные мысли.

Любому ребенку известно, что звезды – всего-навсего точечки света. В противном случае одни из них выглядели бы больше других. Конечно, некоторые из звезд светили бледнее прочих, но это, вернее всего, происходило из-за облаков. Так или иначе их предназначение, в соответствии с законами Плоского мира, сделать ночи немного более стильными.

И абсолютно все знают, что самый естественный путь для чего бы то ни было, – прямой. Когда вы что-то роняете, оно падает прямо на землю, а не криво, ведь так? Конечно, вода, льющаяся с Края Диска, отклоняется немного в сторону, но это из-за вращения и совершенно укладывается в рамки здравого смысла. Однако внутри Проекта крутилось ВСЕ. Более того, это самое ВСЕ было все изогнуто. Аркканцлер Чудакулли, похоже, полагал, что это некое свидетельство дурного воспитания вроде привычки шарканья ногами или нежелания подчиняться начальству. Как можно вверять свою судьбу кривой вселенной? С такой нужно держать ухо востро, того и гляди подведет.

В данный момент Думминг занимался тем, что скатывал из жеваной бумаги шарики. Он приказал садовнику прикатить большой каменный шар от какой-то древней катапульты, последние несколько столетий провалявшийся в университетском саду. Шар был около трех футов в диаметре.

Думминг подвесил вокруг него на ниточках несколько своих бумажных шариков и теперь с мрачным видом швырял в эту конструкцию остальные. И впрямь один или два шарика при этом склеились, но лишь потому, что были влажные и липкие. Думминга определенно беспокоила какая-то мысль. Начинать надо с того, в чем совершенно уверен. Итак… Есть маленькие штуковины. Они падают вниз. Падают на БОЛЬШИЕ штуки. Пока все логично.

Но что произойдет, если во всей вселенной имеются только ДВЕ большие штуки, одни-одинешеньки?

Думминг сотворил два шарика из камня и льда, поместил их в пустующий уголок Проекта и стал наблюдать, как они тут же принялись стукаться друг о друга. Тогда он сотворил шарики помельче: маленькие тотчас же устремились к большим. Однако и большие пусть неторопливо, но тоже поплыли к маленьким.

Это значит… Из этого следует, что… Что если ты роняешь на землю теннисный мячик, то он, конечно, падает ВНИЗ, однако и земля, пусть совсем немножко, на волосинку… поднимается ВВЕРХ.

Явная чушь!

Думминг еще некоторое время понаблюдал за газовыми облаками, энергично вертящимися в отдаленных местах Проекта. Все это выглядело просто до ужаса… безбожно.

Естественно, Думминг Тупс был атеистом, как, впрочем, и большинство волшебников. Незримый университет находился под надежной защитой мощных заклинаний, ограждающих его от всяческого божественного воздействия. Вы и представить не можете, как позитивно влияет на независимость мышления железобетонная уверенность в том, что никакие громы и молнии небесные вам не грозят. Ведь боги, знаее ли, существуют на самом деле. Думминг, разумеется, и не думал отрицать их наличие. Он просто в них не верил. В последнее время особенно широкую популярность набирал бог Ом, который никогда не отвечал на молитвы, да и вообще никак себя не проявлял. Такого скромного и незаметного бога почитать легче легкого. Людей пугают те из них, которые, напившись вдребезги, становятся в каждой бочке затычкой.

Потому-то еще много веков назад философы пришли к заключению, что должен водиться еще один тип существ, а именно – создатели, чья экзистенция не зависит от человеческой веры. Они-то и сотворили вселенную. Современные Думмингу боги создателями никак не могли быть, они и чашечку кофе сотворить были не в состоянии.

Вселенная, возникшая внутри Проекта, развивалась с огромной скоростью, но до сих пор там не наблюдалось ничего, что хотя бы отдаленно напоминало подходящее для человека место: там было или слишком жарко, или слишком пусто, кое-куда и вовсе страшно было смотреть. И что самое паршивое, не было ни малейшего следа нарративиума.

Правда, его до сих пор не обнаружили и на самом Плоском мире, однако необходимость его существования была давным-давно доказана. Короче, как выразился философ Лай Тинь Видль, «наличие молока предполагает существование коровы». Нарративиум может даже и не существовать определенно. Он может быть лишь способом, с помощью которого другие элементы оставляют свои следы в истории, чем-то таким, что они имеют, но не владеют, вроде глянцевого блеска на кожице яблока. Нарративиум – своего рода клей вселенной, рама, на которой держится вся картина. Он то, что внушает миру, каким он собирается стать, давая ему цель и курс. Если вы хотите найти нарративиум, просто хорошенько поразмышляйте о вселенной.

Без него все эти шарики так и будут бессмысленно кружиться.

Думминг нацарапал в лежащем перед ним блокноте:

«И нет ни единой черепахи».

– Получи, собака, огненную плазму! Ой! Простите, сэр.

Думминг посмотрел поверх защитного экрана.

– Если миры сталкиваются, значит, кто-то совершил непростительную ошибку. Подумайте об этом на досуге, молодой человек, – послышался голос Главного Философа. Он звучал несколько более сварливо, чем всегда.

Думмингу пришлось встать и идти смотреть, что же там происходит.

Глава 12

Откуда берутся правила

ЧТО-ТО ЗАСТАВЛЯЕТ КРУГЛЫЙ МИР ДЕЛАТЬ СТРАННЫЕ ВЕЩИ…

Такое впечатление, что он сопротивляется правилам или создает их по мере надобности.

Исаак Ньютон полагал, что наша Вселенная подчиняется математическим правилам. В его эпоху они назывались «законами природы», но, по нашему мнению, «закон» – это слишком сильное слово, слишком законченное и самонадеянное. Однако, как ни крути, все выглядит так, словно Вселенная работает по неким более или менее фундаментальным схемам. Обычно люди преобразуют эти схемы в математические формулы и используют полученные результаты для объяснения кое-каких аспектов природы, иначе выглядевших бы тайной за семью печатями. Они также могут применить их для создания инструментов, транспортных средств, в общем – технологий.

Томас Мальтус изменил мировоззрение множества людей, найдя математические зависимости для социального поведения. Он подсчитал, что производство еды растет в арифметической прогрессии (1–23-45), тогда как человеческая популяция – в геометрической (1–24-816). Какими бы ни были темпы роста производства, рост численности людей будет его опережать, тем самым ограничивая[30]. Закон Мальтуса наглядно демонстрирует нам, что правила здесь у нас, Внизу, ничем не отличаются от тех, что Там, Наверху, заодно показывая, что бедность – это отнюдь не происки дьявола. Нарушение правил может повлечь серьезные последствия.

Что же все-таки такое эти самые правила? Описывают ли они реальное положение дел во Вселенной или это «вывихи» нашего настроенного на определенные шаблоны разума?

По этому вопросу существует два мнения. Одно – фундаменталистское до мозга костей, сродни Талибану или какой-нибудь там Южной баптистской конвенции. Такому фундаментализму позавидовал бы сам эксквизитор Ворбис из истории о «Мелких богах», считавший, что «…все воспринимаемое нашими органами чувств не является фундаментальной истиной. Все увиденное, услышанное и сделанное плотью является лишь тенью более глубокой реальности»[31].

Научный фундаментализм сводится к идее, что есть один-единственный набор правил, некая универсальная Теория Всего На Свете, не просто точно описывающая природу, но сама ею являющаяся. Целых три века наука, похоже, стремилась к следующей схеме: чем глубже наши знания о природе, тем проще они для понимания. За этим стояла философская концепция редукционизма: разберите целое на составные части, хорошенько их рассмотрите, постарайтесь сообразить, как они соединяются, и потом без проблем объяснить, как работает целое. Что же, надо признать, это очень действенная исследовательская стратегия, и длительное время она приносила пользу. В результате ученые свели свои фундаметальные теории всего к двум: квантовая механика и теория относительности.

Сначала квантовая механика описывала Вселенную в сверхмалых, субатомных масштабах, затем перешла к крупным, вплоть до целой Вселенной и происхождения в результате Большого взрыва. Теория относительности, напротив, начала с явлений сверхгалактического уровня, а уже потом перешла к микроуровню, а именно к квантовым эффектам гравитации. Обе эти теории совершенно по-разному объясняют природу Вселенной и то, каким правилам она подчиняется. Кое-кто наивно продолжает надеяться, что Теория Всего На Свете слегка модифицирует обе концепции и объединит их в единое целое, при этом продолжая отлично работать каждая в своей сфере. Сведя все к самому Последнему Правилу, редукционизм сложит свой пазл, после чего Вселенная будет окончательно объяснена.

На противоположном конце лежит идея, что нет никакого Последнего Правила, как нет и никаких других совершенно точных правил. А то, что мы зовем законами природы, не более чем человеческая аппроксимация закономерностей, наблюдаемых во Вселенной, вроде строения химических молекул, движения галактик и тому подобного. Непонятно, почему наши формулировки молекулярных или галактических закономерностей должны быть частью какой-то еще более фундаментальной закономерности, объясняющей их обе. Точно так же шахматы и футбол, очевидно, не являются частями Великой Игры. Вселенная может быть распрекрасно устроена на всех своих уровнях, однако мы не знаем никакого единого принципа, из которого логически вытекали бы все остальные. С этой точки зрения каждый набор правил сопровождается определенными границами, в рамках которых они реально работают. Например: «Правило, годное для молекул с числом атомов не более ста». Или: «Правило, подходящее для галактик, при условии, что вас не будут волновать звезды, из которых они состоят». Множество подобных конкретных правил не имеют отношения к редукционизму, они просто объясняют, почему происходит так или иначе в рамках, игнорируя все, что находится за ними.

Одним из самых ярчайших примеров такого стиля мышления является эволюция, особенно до тех пор, как была открыта ДНК. Считалось, что животные эволюционировали под влиянием условий, в которых они жили, включая других животных. Любопытной особенностью этой точки зрения является то, что большая система не только создает собственные правила, но и подчиняется им. Это похоже на игру в шахматы, при которой на доске можно добавлять новые клетки и новые фигуры, которые будут ходить по новым правилам.

Но могла ли целая Вселенная разработать собственные правила по мере своего развития? Мы уже пару раз пытались натолкнуть вас на эту мысль, теперь же попробуем объяснить, как такое возможно. Довольно сложно вообразить, что правила для материи могли существовать тогда, когда не существовало еще ничего, кроме излучения, то есть сразу после Большого взрыва. Фундаменталисты от науки утверждают, что эти правила значально являлись составляющими той самой Теории Всего На Свете и извлечены из нее с появлением материи. И вот мы спрашиваем, а не мог ли некий «фазовый переход», создавший материю, создать и правила для нее? На физику это, конечно, мало похоже, зато похоже на биологию: до тех пор, пока не появились живые организмы, правил эволюции не существовало.

Иными словами, представьте себе валун. Он скатывается по ухабистому склону, падает в траву, беспорядочно задевает другие валуны, по пути плюхается в грязную лужу и наконец останавливается, стукнувшись о дерево. Если фундаментальный редукционизм прав, то каждое движение валуна, все, вплоть до примятых травинок, брызг грязи и причины, по которой дерево выросло именно на этом месте, – все это является следствием единого набора правил, той самой Теории Всего На Свете. Валун «знает», как катиться, падать, задевать, плюхаться и останавливаться, ибо Теория Всего На Свете приказывает ему, что делать. И даже более того: именно вследствие истинности Теории Всего На Свете валун, катясь вниз по склону, сам следует логическим следствиям из правил. Сделав соответствующие правильные выводы из Теории Всего На Свете, якобы можно предсказать удар валуна об это конкретное дерево.

Схема причинно-следственных связей, которую рисует нам подобная точка зрения, выглядит следующим образом: все происходит именно так, а не иначе потому только, что так велит Теория Всего На Свете. Альтернативной точкой зрения является та, что Вселенная делает, что она делает, а валун в каком-то смысле воспринимает последствия ее действий. Он не «знает», что будет катиться по траве, пока не упадет в нее и не покатится. Не «знает» он, и как плюхаться в лужу, разбрызгивая грязь, но как только он туда попадает, именно так он и делает. Ну, все такое прочее. Тут приходим мы, люди, смотрим на камень и начинаем искать схему: «Валун катится потому, что трение работает вот так… А законы гидродинамики гласят, что грязь разбрызгается вот эдак…»

Мы знаем, что на человеческом уровне правила – это некие условные описания, ведь именно затем они и были придуманы. Так, в грязи есть комочки, не принимаемые в расчет законами гидродинамики. Трение – это довольно сложный процесс, включающий соединение и разъединение молекул, но нам достаточно думать о всем этом лишь как о силе, которая препятствует движению тел. Поскольку наши теории аппроксимативны, мы приходим в ужасное возбуждение, когда из какого-нибудь общего принципа случайно удается вывести точные результаты. Здесь мы неосторожно смешиваем два вывода: «Полученные с помощью новой теории результаты ближе к реальности, нежели результаты старой теории» и «Правила новой теории ближе к истинным законам Вселенной, чем правила старой». Но это не так. Ведь мы можем получить лишь более точное описание, даже если используемые нами правила очень отличаются от того, что на самом деле происходит во Вселенной. Вполне может так случиться, что последняя вообще не придерживается никаких строгих и непреложных правил.

Между написанием Теории Всего На Свете и трезвым осознанием ее последствий существует принципиальный разрыв. Некоторые математические системы прекрасно демонстрируют этот момент. Возьмем, к примеру, простейшего «муравья Лэнгтона», восходящую звезду компьютерных программ. «Муравей» бродит в бесконечной плоскости, разбитой на клетки. Когда он заходит в клетку, та меняет цвет с черного на белый, и наоборот. Если «муравей» заходит на белую клетку, он должен повернуть вправо, а если на черную – влево. Таким образом, мы знаем Теорию Всего На Свете для «муравьиной вселенной», то есть правила, целиком и полностью руководящие его поведением на микроуровне. И все, что происходит в этой вселенной, якобы объясняется этими правилами.

Запустив «муравья», вы обнаружите три различные модели его поведения, и для того, чтобы мгновенно это заметить, не нужно даже быть математиком. Что-то в нашем мозге заставляет нас зафиксировать эту разницу, хотя прямого отношения к правилу это не имеет. Правило всегда одно и то же, однако в движениях «муравья» есть три четко различимые фазы:

• ПРОСТОТА: начав движение в абсолютно белой плоскости, «муравей» за первые две-три сотни шагов создает небольшие простенькие и, зачастую, симметричные узоры. Наблюдая за ним, вы думаете про себя: «Ну конечно! Само правило простое, следовательно, оно дает такие незамысловатые узоры. Все, что там происходит, можно описать каким-нибудь простым способом».

• ХАОС: внезапно вы замечаете, что все изменилось. Теперь перед вами большая беспорядочная «клякса» из черных и белых клеток, а «муравей» бессмысленно носится туда-сюда. Узоры пропали. Такое псевдослучайное поведение длится примерно в течение следующих 10 тысяч «муравьиных» шагов. Если быстродействие вашего компьютера оставляет желать лучшего, можно довольно долго просидеть у экрана, размышляя примерно так: «В общем, ничего особенно интересного, теперь он так и будет бегать до бесконечности, все это совершенно бессистемно». Нет! «Муравей» подчиняется все тем же изначальным правилам. Все только кажется бессистемным.

• ВНЕЗАПНОЕ УПОРЯДОЧЕНИЕ: в итоге «муравей» замыкается в повторении определенных движений – он как будто «строит дорогу». Проходит цикл в 104 шага, после чего смещается на две клетки по диагонали. При этом цвет краев «дороги» остается таким же, как и в начале цикла. Циклы повторяются и повторяются, «муравей» просто строит бесконечную диагональную дорогу.

Все три модели поведения явлются следствием одного и того же правила, однако находятся на различных его уровнях. В правиле ничего не говорилось ни о какой «дороге». И «дорога» сама по себе довольно простая штуковина, но цикл в 104 шага никоим образом из правила не вытекает. Поэтому единственным способом, которым математики могут доказать, что «муравей Лэнгтона» «строит дорогу», – это проследить каждое его движение в течение как минимум 10 тысяч шагов. Только тогда, и никак не раньше, можно сказать: «Теперь-то понятно, почему он строит дорогу».

Как бы там ни было, если мы попытаемся задать более общие вопросы, то поймем, что вообще не понимаем поведение «муравья». Предположим, что, прежде чем запустить «муравья», мы создадим для него «среду обитания», то есть заранее раскрасим некоторые клетки в черный цвет. Возникает простой вопрос: будет ли «муравей» и в этом случае строить свою дорогу? Это никому не известно. Все компьютерные эксперименты показывают, что да, строит. С другой стороны, доказательств, что так будет происходить в любом случае, нет как нет. Совершенно не исключено, что при некоторых конфигурациях окрашенных квадратиков «муравей» поведет себя как-нибудь иначе. Или, например, станет сооружать дорогу, но более широкую. Или возникнет цикл, скажем, в 1 349 772 115 998 шагов, который включит еще какой-нибудь вариант поведения, если начнется с «правильной» точки. Мы ничего этого не знаем. То есть, имея примитивную математическую систему с простыми правилами и известной нам заранее Теорией Всего На Свете, мы не в состоянии получить ответы на наши тривиальные вопросы.

«Муравей Лэнгтона» послужит нам иконой для разъяснения следующего важного понятия – эмерджентности. Простые правила могут привести к появлению обширных и сложных схем-«узоров». Проблема не в том, что в действительности делает Вселенная, а в том, как мы понимаем ее действия и по каким «полочкам» их раскладываем. Технически даже наш простой «муравей» в своей клетчатой вселенной – это «сложная система», состоящая из большого количества компонентов, взаимодействующих друг с другом, пусть эти компоненты и всего лишь квадраты, меняющие свой цвет, когда на них наступает «муравей».

Мы можем создать систему, задать ей простые законы, и «здравый смысл» подскажет нам, что все это неизбежно приведет к некоему монотонному будущему. Часто при этом выясняется, что на выходе у нас возникают сложные картины. Причем все они будут эмерджентными, то есть возникшими внезапно. У нас нет никакой практической возможности понять заранее, чем они собираются стать, единственное, что мы можем, – это наблюдать. «Муравей» должен продолжать свой танец. Обходных путей не существует.

Внезапно возникающие феномены, которые невозможно заранее предсказать, точно так же, как и все остальные, должны быть логическим следствием из правил. При этом мы понятия не имеем, какими они будут. Тут не поможет даже компьютер, все, что он способен сделать, – это заставить «муравья» бегать побыстрее.

Обратимся теперь от истории к «географии». Фазовое пространство системы – это пространство, включающее в себя все возможные модели ее поведения, то есть все, что система способна делать, а не только то, что она делает в настоящий момент. Пространство «муравья Лэнгтона» состоит из всех возможных комбинаций черных и белых клеток, а не только из тех, в которые «муравей» заходит, подчиняясь программе. Точно так же фазовое пространство эволюции – это совокупность любых организмов, а не только те, которые возникли на сегодняшний день. Плоский мир – это всего лишь «клеточка» в фазовом пространстве возможных вселенных, состоящем из всего мыслимого и немыслимого, а не только из того, что есть на самом деле.

С этой точки зрения характеристики системы – это структуры в ее фазовом пространстве, придающие ей определенную «географию». Фазовое пространство эмерджентной системы невероятно сложно. Образно говоря, ее можно назвать Муравьиной Страной, компьютерным изображением нескончаемой деревни. Нельзя понять эмерджентности Муравьиной Страны, просто обойдя ее клетка за клеткой, здесь нужен другой подход. Такая же точно проблема возникает, когда вы пытаетесь исходя из Теории Всего На Свете выяснить, какие же следствия из нее вытекают. Можно прижать к ногтю все правила, приспособив их для микроуровня, но не иметь ни малейшего представления об их последствиях на макроуровне. Ваша теория поможет вам сформулировать проблему, но отнюдь не решить ее.

Допустим на мгновение, что мы сформулировали наиточнейшие правила поведения элементарных частиц, которые должны позволить нам управлять ими. К сожалению, сразу станет очевидным, что эти правила не дадут нам никакого представления, скажем, об устройстве экономики. Мы хотим понять кого-то, кто идет в магазин и покупает там бананы. Ну и чем нам могут тут помочь элементарные частицы? Придется писать уравнения для каждой частицы человеческих или банановых тел, а также банкноты, которую покупатель передает кассиру. Наше описание передачи денег за бананы и наше объяснение этого действия будут выражены неимоверно сложными уравнениями для элементарных частиц.

Решить же такое уравнение будет куда сложнее. А ведь тот человек может купить не только одну связку бананов.

Мы вовсе не говорим, что Вселенная не делает именно этого. Мы лишь утверждаем, что даже если все так и обстоит, это никак не поможет нам понять хоть что-нибудь. Как мы уже упоминали, имеется большой и неожиданный разрыв между Теорией Всего На Свете и следствиями из нее.

Похоже, многим философам закрадывалась в голову мысль, что в эмерджентном феномене причинно-следственные связи разорваны. Так, если наш разум является эмерджентной характеристикой мозга, то, с точки зрения некоторых философов, мысли не имеют физических причин в виде нервных клеток, электрических импульсов и химических реакций в мозге. Мы же не об этом разговариваем, более того, считаем подобное абсурдом. Пожалуйста, пусть наши мысли вызываются вполне физическими причинами, но нельзя описать чье-либо восприятие розы или память о ней в терминах электротехники или аналитической химии.

Люди никогда не смогут ничего понять таким путем. Для понимания им требуется не усложнять, а упрощать (в случае Аркканцлера Чудакулли чем проще, тем лучше). А крошечная добавка нарративиума вообще творит чудеса, и чем проще будет история, тем лучше ее поймут. Редукционизму противостоит умение писать истории: знание алфавита и нескольких правил грамматики – это еще не рассказ.

Одно из направлений современной физики вызывает больше философских вопросов, чем все остальные, вместе взятые. Это квантовая механика. Ньютоновские законы объясняют Вселенную в категориях силы, положения в пространстве и скорости, то есть в интуитивно понятных людям терминах, а кроме того, сулят нам разные занимательные истории. Однако лет сто назад кое-кому стало ясно, что тайный механизм Вселенной имеет и другие, куда менее очевидные слои. В результате такие понятия, как положение в пространстве и скорость, не просто перестали быть фундаментальными, они вообще утратили определенный смысл.

На этом новом уровне объяснения, который предлагает квантовая механика, говорится, что на микроуровне правила действуют случайным образом. Никогда нельзя сказать, случится или нет какое-то событие, может иметь место и то и другое. Пустое пространство становится морем шансов, а время можно брать в долг, а потом возвращать, особенно если делать это достаточно быстро и незаметно для Вселенной. Принцип неопределенности Гейзенберга утверждает, что если вы знаете, где находится объект, вы никак не можете знать его скорость. Думмингу Тупсу очень повезло, что ему не пришлось объяснять это Аркканцлеру.

Для подробного анализа мира квантовой механики потребовалась бы отдельная книжка, но есть одна тема, которую вполне можно здесь рассмотреть, особенно если применить к ней наши знания о Плоском мире. Это тот самый известный всем и каждому казус кота в коробке. Все квантовые объекты подчиняются уравнению Шредингера, то есть правилу, названному в честь Эрвина Шредингера, который описал эти объекты как «волновые функции», квантовые волны, распространяющиеся в пространстве и времени. Атомы и их субатомные компоненты не являются в полной мере частицами: они еще функции квантовой волны.

Пионеры квантовой механики, чрезмерно озаботившись решением уравнения Шредингера, упустили из виду его смысл. Они быстренько соорудили для квантовых объектов удобную оговорку, получившую название «копенгагенская интерпретация». Последняя означает, что всякий раз, когда вы пытаетесь понаблюдать за квантовой волновой функцией, волна немедленно коллапсирует, представая перед вами в единственном квантовом состоянии. Зато это придает человеческому разуму особый статус, высказывалось даже предположение, что единственный смысл нашей жизни – это наблюдение за Вселенной и, тем самым, поддержание ее бытия. Волшебники Незримого университета назвали бы подобную идею непосредственно вытекающей из здравого смысла.

Однако Шредингер считал ее глупой и, чтобы продемонстрировать это, предложил свой мысленный эксперимент, получивший название «Кот Шредингера». Представьте коробку, закрытую настолько плотно, что ничто, ни единый самый слабый квантовый выброс, не может в нее проникнуть. В коробку помещен радиоактивный атом, который в некий неопределенный момент должен испустить частицу. Там же имеется и детектор, который при обнаружении этой частицы выпустит ядовитый газ. Теперь посадите в коробку кота и закройте крышку. Немного подождите и ответьте на простой вопрос, жив кот или нет?

Если атом расщепился, то кот мертв. А если нет – жив. Но поскольку коробка закрыта, вы не можете заглянуть внутрь. И раз никем не наблюдаемая квантовая система представляет собой волны, законы квантовой механики утверждают, что наш атом находится в «смешанном» состоянии, то есть как бы наполовину распался и наполовину нет. И сам кот, состоящий, между прочим, из множества атомов и являющийся поэтому в каком-то смысле гигантской квантовой системой, тоже должен находиться в смешанном состоянии: наполовину живым и наполовину мертвым. В 1935 году Шредингер отметил, что кошки на самом деле так себя не ведут. Коты – это макросистемы с классической физикой и ее четкими ответами да/нет. С его точки зрения, копенгагенская интерпретация не объясняет и даже не пытается объяснить связь между микроскопической квантовой физикой и макроскопической классической. Копенгагенская интерпретация попросту заменяет сложный и непонятный физический процесс элементарной магией: как только вы взглянете на волну, она коллапсирует.

Все то время, которое физики обсуждают эту животрепещущую проблему, они упорно пытаются вывернуть слова Шредингера про кота наизнанку. «Нет, на самом деле квантовая волна именно такая!» – говорят они. Чтобы доказать свою идею, они провели множество экспериментов, за исключением одного… Да-да, эксперимента с коробкой, ядовитым газом и котом, ни живым ни мертвым. Вместо этого они просто предлагают аналоги на квантовом уровне: электрон вместо кота, положительный спин вместо живого, отрицательный вместо мертвого и коробка с непроницаемыми стенками, сквозь которые можно все наблюдать. Но они делают вид, что совершенно не замечают разницы.

Так что все их дискуссии и эксперименты всего-навсего «враки детям»: они пытаются убедить следующее поколение физиков, что на квантовом уровне системы действительно ведут себя таким идиотским способом. Хорошо хоть, что к котам все это никакого отношения не имеет. Волшебники Незримого университета, знать ничего не знающие ни о каких электронах, но не понаслышке знакомые с котами, никогда не повелись бы на такой дешевый финт. На него не поддалась бы и знаменитая ланкрская ведьма Гита Ягг, чей кот Грибо оказался заперт в коробке (см. историю «Дамы и господа»). Грибо – это такой кот, который с легкостью изловит волка, сожрет его и не подавится, хотя нянюшка Ягг и утверждает, что он «маленький пушистый котеночек». В истории о «Ведьмах за границей» этот котеночек случайно задрал вампира, а наши уважаемые ведьмы никак не могли понять, с чего это местные обыватели так обрадовались.

У Грибо свои методы разборки с квантовыми парадоксами: «Грибо провел в заточении не самые приятные минуты. С формальной точки зрения кот, закрытый в ящике, может быть либо живым, либо мертвым. Но определить это можно, только открыв крышку. Именно это действие, связанное с открыванием ящика, определяет состояние кота, хотя ученые ошибаются – на самом деле состояний у кота может быть три, а именно: Живой, Мертвый и Вне Себя От Бешенства»[32].

Шредингеру наверняка бы это понравилось, поскольку он говорил не о квантовых состояниях, он хотел лишь знать, как они связаны с обычной классической физикой в широком смысле, и прекрасно видел, что копенгагенская интерпретация не в состоянии дать ответ. Так как же в квантовой Муравьиной Стране возникают классические ответы типа «да/нет»? Лучший ответ, который у нас есть, – это так называемая декогеренция, изучавшаяся множеством физиков, среди которых Энтони Леггетт, Ролан Омнес, Серж Арош и Луис Давидович. Если у вас имеется хорошенькая коллекция квантовых волн и вы оставите ее без присмотра, то компоненты волн станут беспорядочными и расплывутся. Иначе говоря, станут тем, что с точки зрения квантовой физики называют действительно классическим объектом, а это означает, что кошки будут вести себя так, как положено кошкам. Эксперименты показывают, что то же самое происходит и тогда, когда в роли детектора выступает квантовый микрообъект: волновая функция фотона может коллапсировать, даже если на нее вообще никто не смотрит, причем в любое время. И в случае квантового кота смерть наступает в тот момент, когда детектор засекает распад атома, без участия какого бы то ни было разума.

Короче говоря, многоуважаемый Аркканцлер, Вселенная постоянно следит за каждым котом, а упавшее в лесу дерево производит шум, даже если вокруг нет ни единой души. Лес-то ведь никуда не девается.

Глава 13

Нет, этого просто не может быть!

АРККАНЦЛЕР ЧУДАКУЛЛИ ОГЛЯДЕЛ СВОИХ КОЛЛЕГ. Все они собрались за столом в Большом холле, поскольку на факультете Высокоэнергетической Магии стало чересчур многолюдно.

– Все тут? Отлично, – сказал Чудакулли. – Приступай, Тупс.

Думминг перелистал бумаги.

– Я… эээ… пригласил вас потому, – начал он, – что мне кажется, мы делаем что-то не так.

– Как это? – удивился Декан. – Это ж наша вселенная! Что хотим, то и делаем.

– Да, Декан. И… эээ… нет. Она развивается по своим собственным законам.

– Вот еще, этого просто не может быть, – поддержал Декана Аркканцлер. – Разумные существа здесь только мы. И мы устанавливаем правила. Никакие кучи камней на это просто не способны.

– Это не совсем верно, сэр, – поправил его Думминг, привычно заменяя этими словами фразу «Полная чушь!». – У Проекта имеются собственные правила.

– Что?! Значит кто-то встрял между нами и Проектом? – вскричал Декан. – Неужели все-таки объявился какой-нибудь вшивый создатель?

– Вопрос, конечно, интересный, сэр. Однако я пока не готов на него ответить. Я всего лишь пытаюсь донести до вас мысль, что ежели мы хотим добиться чего-нибудь конструктивного, нам придется подчиниться внутренним правилам Проекта.

Профессор Современного Руносложения оторвал взгляд от накрытого к обеду стола.

– Не понимаю, зачем? – сказал он. – Нож и вилка не дают мне советов, как есть.

– И тем не менее, сэр, они это делают. Окольными путями.

– Ты хочешь нас убедить, что там, внутри Проекта, заложены правила?

– Да, сэр. Например, большие камни тяжелее маленьких.

– Парень, это никакое не правило, это всего лишь здравый смысл!

– Конечно, сэр. Но чем больше я наблюдаю за Проектом, тем меньше понимаю, что такое здравый смысл. Если мы хотим создать там мир, он обязательно должен быть шаром. Большим шаром.

– Это замшелые религиозные предрассудки, Тупс[33].

– И опять же вы правы, сэр. Но вселенная Проекта, как бы это вам объяснить, она – реальна. Некоторые из ша… в смысле, сфер, изготовленных нашими студентами, получились довольно крупными, просто огромными.

– Да, видел, видел. Как по мне, все это сплошная показуха.

– Ну, я тоже думал о чем-нибудь покомпактнее, сэр. И… И я совершенно уверен, ничего с него падать не будет. Я уже поэкспериментировал.

– Поэкспериментировал? – изумленно переспросил Декан. – А это еще зачем?

Тут дверь с грохотом распахнулась, и в зал вбежал до крайности взволнованный ассистент Думминга, господин Турнепс.

– Господин Тупс! ГЕКС кое-что обнаружил!

Все волшебники дружно уставились на Турнепса. Тот зябко пожал плечами и сказал:

– Он обнаружил золото.

– Да-аа, гильдии Алхимиков это не слишком понравится, – протянул Главный Философ, когда вся профессура столпилась вокруг Проекта. – Сами знаете, они настаивают на четком разграничении полномочий.

– Что справедливо, – сказал Чудакулли, глядя в вездескоп. – Подождем минут пять, но если они не объявятся, приступим, где наша не пропадала. Все согласны?

– А как мы его оттуда достанем? – поинтересовался Декан.

Думминг в ужасе посмотрел на него.

– Но сэр! Это же как бы вселенная, а не ваша старая свинья-копилка! Нельзя перевернуть ее вверх дном, поковырять ножиком в щелке и потрясти!

– Почему бы и нет? Не понимаю, – произнес Чудакулли, не отрываясь от вездескопа. – Это как раз то, чем люди занимаются испокон веков. – Он немного подкрутил фокус. – Хотя лично я просто счастлив, что оттуда ничего не удастся вытащить. Назовите меня старомодным, но я не горю желанием находиться в одной комнате с миллионами миль взрывающегося газа. Кстати, как все это случилось?

– ГЕКС говорит, что взорвалась одна из новых звезд.

– Для звезд эти штуки великоваты, Тупс. И мы это уже обсуждали.

– Да, сэр, – ответил Думминг возражающим тоном.

– И существуют они всего несколько минут.

– Уже несколько дней, сэр. А по времени Проекта прошли уже миллионы лет! Тут все кидались в него мусором, и я подозреваю, что часть таки попала внутрь, и… Мне кажется, эти звез… Я хотел сказать – топки, они получились не слишком удачно.

Теперь взорвавшаяся звезда начала сжиматься, но вокруг нее осталось внушительное сверкающее газовое гало, от которого вспыхнула куча набросанных волшебниками камней. «Все здесь стремится соединиться со всем и стать чем-то большим… – размышлял Думминг. – Но стоит им достичь своей цели, как они взрываются. Вот, пожалуйста, еще один закон на закуску».

– Вижу свинец и медь, – сообщил Чудакулли. – Мы с вами разбогатели, джентльмены. Правда, покупать на них в этой вселнной нечего. И все же определенный прогресс налицо. Какой-то ты бледный, Тупс. Тебе надо поспать.

«Прогресс, прогресс… – продолжал размышлять Думминг. – А так ли оно обстоит на самом деле? Если нет нарративиума, как могут вещи что-то знать?»

И был день четвертый. Думминг не спал всю ночь. Он уже не был уверен, но подозревал, что и в предыдущую ночь он тоже не спал. Нет, возможно он задремал на минуточку, уронив голову на сильно увеличившуюся кучу свернутой в шарики бумаги, невдалеке от весело посверкивающего и подмигивающего Проекта. Во всяком случае, если и так, ему ничего не приснилось.

Однако он наконец решил, что Прогресс станет таким, каким его сделаешь.

После завтрака волшебники по очереди разглядывали шар, занявший к тому времени центральное место в окуляре вездескопа.

– Гм, для начала я использовал железо, – объяснял Тупс. – Ну, преимущественно железо. Там его полным-полно. Некоторые из ледяных шаров – пренеприятные штуки, и скалы там едва держатся. Видите вон тот?

Небольшой каменный шарик обреченно висел в пространстве немного поодаль.

– Да, прям тоска зеленая, – сказал Главный Философ. – А чего это он у тебя весь в дырках?

– Видимо, я был не вполне аккуратен и случайно промахнулся, когда кидал шариками из железа в шар.

– Ничего, Тупс, со всяким может случиться, – добродушно сказал Аркканцлер. – А ты золота добавил?

– Конечно, сэр! И других металлов тоже.

– Понимаешь, именно золото придает земной коре некоторый шик. Это у тебя вулканы, что ли?

– Более или менее, сэр. Они вроде… эээ… угрей на юношеском лице молодого мира. Только в отличие от наших вулканов, где горные породы плавятся под действием внутреннего магического поля в их нижних слоях, в этих магма поддерживается в расплавленном состоянии жаром, имманентно присущим недрам шара.

– Кошмарно дымная атмосфера. Толком ничего не разглядишь.

– Да, сэр.

– Что до меня, то, по моему скромному разумению, эта штука мало напоминает мир, – сказал Декан, подозрительно принюхиваясь. – Все раскалено докрасна, да еще дым валит из всех щелей…

– А между прочим, Декан совершенно прав, молодой человек, – поддержал Чудакулли. Он произнес эти слова подчеркнуто доброжелательным тоном, чтобы немного позлить Декана. – Это была хорошая попытка, но сдается мне, у тебя получился всего-навсего очередной шар.

Думминг откашлялся.

– Я изготовил его с чисто демонстрационными целями, сэр. – Он покрутил рычажок вездескопа, изображение мигнуло, потом изменилось. – А вот этот, – произнес он с оттенком гордости, – этот я сотворил много раньше.

Все уставились в окуляры.

– И что? Все тот же дым, – фыркнул Декан.

– Это облака, сэр, – возразил Думминг.

– Ну, каждый умеет делать облака из газов…

– Эээ… Должен заметит, это – водяной пар, – сказал Думминг.

Он протянул руку и снова подрегулировал вездескоп. Комнату заполнил грохот ливня, да такого сильного, какой только можно себе представить.

Но к обеду наблюдаемый мир превратился в лед.

– А все шло как по маслу, – огорчился Чудакулли.

– Не понимаю, что могло приключиться! – воскликнул Думминг и всплеснул руками. – Ведь еще чуть-чуть, и у нас были бы моря!

– А нельзя просто согреть его? – поинтересовался Главный Философ.

Думминг упал в кресло и подпер голову руками.

– Вообще-то, можно было догадаться, что вся эта вода охладит мир, – задумчиво произнес Профессор Современного Руносложения.

– Зато… Зато камни у тебя вышли – первый сорт, – бодро сказал Декан, похлопывая Думминга по плечу.

– Бедняга совсем пал духом, – прошептал Главный Философ на ухо Чудакулли. – Да и питается в последнее время он неважно.

– Хочешь сказать, он неправильно жует?

– Скорее недостаточно, Аркканцлер.

Декан взял с заваленного бумагами стола Думминга какой-то клочок.

– Эй, взгляните-ка сюда!

На листке аккуратным Думминговым почерком было выведено:

ПРАВИЛА

1. Все разваливается, но центры вещей сохраняются.

2. Все движется, но всегда в обход.

3. Из всего получаются одни лишь шары.

4. Большие шары искривляют пространство.

5. И нигде ни единой черепахи!

6….Все это так печально.

– Наш Думминг всегда был немного сдвинут на всяческих правилах, – сказал Главный Философ.

– По-моему, над формулировкой номера шестого ему стоило еще немного поработать, – добавил Чудакулли.

– А вам не кажется, что он начинает смахивать на Казначея? – спросил Профессор Современного Руносложения.

– Думминг считает, что во всем должен быть хоть какой-то смысл, – сказал Чудакулли. Сам он придерживался той точки зрения, что поиски глубинного смысла чего бы то ни было сродни поискам своего отражения в зеркале: найти-то ты его найдешь, да только нового ничего не узнаешь.

– И все-таки я настаиваю на том, чтобы просто-напросто его разогреть, – повторил Главный Философ.

– Ну, солнце – это не проблема, – сказал Чудакулли. – Для образованного волшебника большие огненные шары особой сложности не представляют. – Он хрустнул пальцами. – Позовите студентов, что ли? Пусть отнесут Тупса в постель. Ну-с, сейчас мы хорошенько разогреем этот камерный мирок, не будь я Наверном Чудакулли!

Глава 14

Плоские миры

ВОЛШЕБНИКИ НЕЗРИМОГО УНИВЕРСИТЕТА ПОЛАГАЮТ, что существует два типа небесных тел, отличить которые один от другого не составляет труда: вопервых, это звезды, такие крошечные точечки света; а вовторых, солнце – небольшой горячий шар, вечно болтающийся поблизости: днем он проходит над Диском, а ночью – под ним. Человечеству же потребовалась бездна времени, чтобы понять, что в нашей Вселенной все не совсем так. Наше Солнце – звезда, и оно огромно, как все звезды. Последние кажутся нам светящимися точками, поскольку сильно удалены от нас. Кроме того, не все они являются звездами: некоторые из них выдают себя с головой тем, что движутся не так, как остальные. Это – планеты. Они находятся куда ближе, да и размерами особо не блещут. Вместе с Землей, Луной и Солнцем планеты составляют Солнечную систему. Эта система действительно может показаться бессмысленным скоплением шаров, носящихся туда-сюда, словно в некоем космическом бильярде. Тем не менее не нужно делать вывод, что все началось с шаров из льда и камня. В начале, как всегда, стоял некий физический процесс, и исходные параметры системы, подчиненной этому процессу, не обязательно будут похожи на то, что получилось в итоге.

Чем больше мы узнаем о Солнечной системе, тем сложнее дать вразумительный ответ на вопрос, как именно все начиналось. И дело тут не столько в сложности ответа, сколько в его достоверности и вразумительности. Чем больше мы изучаем Солнечную систему, тем более жесткой становится проверка наших гипотез реальностью. Это одна из причин, почему ученые имеют привычку время от времени стряхивать пыль с некоторых старых вопросов, давным-давно считающихся решенными, и задавать их снова. Причина не в их невежестве, а, наоборот, в их желании учесть новые результаты и перепроверить старые, дабы увидеть все под новым углом. Наука не претендует на абсолютную правоту, зато она неплохо умеет отсекать заведомо глупые ответы.

Что должна объяснить теория формирования Солнечной системы? Прежде всего, конечно, существование девяти планет, достаточно случайно распределенных в пространстве: Меркурия, Венеры, Земли, Марса, Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна и Плутона. Объяснить разницу в их размерах: диаметр Меркурия всего 3032 мили (4878 км), в то время как диаметр Юпитера – 88 750 миль (142 800 км), то есть в 29 раз больше по диаметру или в 24 000 раз по объему. Различия между ними огромны. Объяснить их несхожесть химического состава: тот же Меркурий «сделан» из железа, никеля и силикатных пород, а Юпитер – из водорода и гелия. И наконец, нужно дать ответ, почему соседствующие с Солнцем планеты обычно меньше, чем удаленные от него, за исключением крошечного Плуона, затерянного во мгле. Мы почти ничего не знаем о Плутоне, а то, что знаем, выглядит странно. Например, все остальные планеты расположены довольно близко к плоскости, пересекающей центр Солнца, а вот орбита Плутона имеет к ней существенный наклон. Орбиты прочих планет близки к круговым, а орбита Плутона вытянута настолько, что временами он оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.

И это еще далеко не все вопросы, которые должна разрешить теория происхождения Солнечной системы. Вокруг большинства планет вращаются меньшие по размеру небесные тела вроде Луны, всем нам хорошо знакомой, крошечных спутниковблизнецов Марса (Фобоса и Деймоса), шестнадцати спутников Юпитера или семнадцати – Сатурна. Свой спутник, Харон, имеется даже у Плутона, и это тоже выглядит странно. Сатурн «переплюнул» всех: его окружают целые кольца из мелких небесных тел – широкая тонкая полоса из камней и льда, которая при ближайшем рассмотрении распадается на мириады отдельных колечек. Некоторые из его спутников находятся прямо внутри этих колец, а некоторые расположены на более привычных нам, отдельных орбитах.

А ведь там еще есть и астероиды: тысячи маленьких небесных тел, одни – сферические, как планеты, другие – бесформенные каменные глыбы. Большинство из них находятся между Марсом и Юпитером (за исключением тех немногих, конечно, которых там нет). Не забудем также про кометы, прилетающие к Солнцу из огромного облака Оорта, лежащего далеко за пределами орбиты Плутона, облака, содержащего триллионы комет. Где-то там же, за орбитой Плутона, находится пояс Койпера, подобный поясу астероидов. Известны уже более тридцати небесных тел оттуда, но есть подозрения, что их там – сотни тысяч.

Эти тела называют объектами пояса Койпера, или ОПК. Несколько лет назад началась громкая дискуссия по поводу того, продолжать ли считать Плутон планетой или отнести его к ОПК. Самому Плутону, скорее всего, этот спор до лампочки, чего не скажешь о представительной группе авторов учебников. Предложение было вполне аргументированным: действительно, Плутон, как мы с вами только что обнаружили, почти во всех отношениях очень странный объект и может с легкостью оказаться ОПК, по ошибке «забредшим» в Солнечную систему под действием неких небесных тел. Если это так, становятся понятными разные Плутоновы странности: он не похож на планету по той простой причине, что ею не является. Однако многие астрономы восприняли подобное предложение в штыки, то ли из сентиментальности, то ли в силу привычки, а может быть, потому, что никому не известно, на самом ли деле Плутон – беглый ОПК. Пока он еще остается в списке планет, но надолго ли?[34]

И среди всего этого воистину космического безобразия взад-вперед носятся метеориты самых разных размеров…

Каждый из небесных объектов по-своему уникален. Меркурий, например, – раскаленная, изрытая кратерами каменная глыба. У Венеры, кстати, вращающейся в противоположную по сравнению почти со всеми другими объектами Солнечной системы сторону, имеется атмосфера из серной кислоты. Кроме того, существует версия, что каждые сто миллионов лет ее поверхность полностью обновляется во время общепланетного фестиваля вулканической активности. На Земле имеются океаны и жизнь. Поскольку мы живем именно здесь, то считаем Землю лучшей из планет, хотя большинству инопланетян, вероятно, пришлась бы не по вкусу ее смертоносная, едкая кислородная атмосфера. Марс покрыт каменистыми пустынями, а его полюса – шапками сухого льда. Юпитер – газовый гигант с ядром из водорода, находящегося под таким огромным давлением, что водород переходит в металлическое состояние. Возможно, что внутри ядра находится и небольшое каменное «ядрышко». Небольшое – если сравнивать с самим Юпитером, но диаметр его оказался бы в три раза больше диаметра Земли. Кстати, кольца есть не только у Сатурна, они есть у Юпитера, Урана и Нептуна, просто выглядят не так впечатляюще. У Урана имеется мантия из метана и аммиака, а ось его вращения наклонена так сильно, что кажется, будто планета пытается встать с ног на голову. Нептун очень похож на Уран, только без этого нелепого наклона оси. Плутон, как уже было сказано, и вовсе сумасшедший. Толком неизвестна даже его точная масса, но в действительности он кажется лилипутом в Стране газовых великанов.

Да уж… И все это должна объяснить теория происхождения Солнечной системы. Было куда проще, когда люди считали, будто Солнечная система состоит из шести планет и Солнца с Луной. Что же до создания Солнечной системы каким-нибудь сверхъестественным существом… Подумайте сами, с какой стати уважающий себя бог будет настолько все переусложнять?

На самом деле Солнечная система сама себя усложнила. Теперь-то мы догадываемся, что она сформировалась в единое целое из довольно сложных компонентов, однако для этого потребовалось пройти очень долгий путь.

Первая теория происхождения планет, которая хоть как-то соответствовала нынешним требованиям научности, была сочинена два с лишним века назад великим немецким философом Иммануилом Кантом. По мысли Канта, все началось с огромного облака материи: большие камни, мелкие камушки, пыль и газ под действием гравитации сблизились и стали единым целым.

Лет сорок спустя французский математик Пьер-Симон де Лаплас выдвинул альтернативную концепцию, невероятно красивую и такую же невероятно далекую от реальности. По идее Лапласа, Солнце сформировалось еще до того, как сформировались планеты, и вполне возможно, это произошло под действием «процесса соединения», предложенного Кантом. Во всяком случае, древнее Солнце когда-то было гораздо больше, потому что не сформировалось полностью, и границы его атмосферы простирались за нынешнюю орбиту Плутона. Подобно волшебникам Незримого университета, Лаплас считал Солнце гигантской «топкой», медленно сжигающей свое топливо. По мере старения оно остывает, холодеющие газы уменьшаются в объеме, и Солнце медленно сжимается.

И тут в игру вступает одна из характерных особенностей всякого движущегося тела, следующая из законов Ньютона. Каждому вращающемуся телу присущ угловой момент, то есть величина, зависящая от массы, скорости вращения и того, насколько центр массы удален от центра вращения. Согласно Ньютону, угловой момент сохраняется и может быть перераспределен, но сам по себе он не может ни исчезнуть, ни появиться. Если вращающееся тело сжимается, а скорость вращения остается постоянной, угловой момент будет уменьшаться, из чего следует, что скорость должна расти, чтобы компенсировать потерю. Вспомните, как это проделывают фигуристы: они начинают вращаться медленно, широко раскинув руки, а затем, по мере ускорения, прижимают их к телу. Кроме того, вращающаяся материя испытывает влияние центробежной силы, стремящейся столкнуть ее с центра.

Лаплас начал старательно размышлять, не может ли центробежная сила оторвать от вращающегося газового облака своего рода «пояс» в районе экватора. Он рассчитал, что это вполне возможно, если сила притяжения, удерживающая «пояс», будет равной центробежной силе, стремящейся его вырвать. По мере того, как газ сжимается, подобное может происходить не единожды, так что уменьшающееся Солнце в итоге окажется окруженным кольцами движущейся материи, лежащими в плоскости солнечного экватора. А теперь представим, что каждое такое кольцо сжалось в плотное тело. Догадались? Да-да, возникли планеты!

В отличие от кантовской, теорию Лапласа выгодно выделяло объяснение, почему все планеты находятся в одной плоскости и вращаются в том же направлении, что и само Солнце. А также объяснение наличия и движения спутников, поскольку, по мнению Лапласа, в процессе формирования планет действовал тот же механизм. Лучшие идеи Канта и Лапласа были без труда скомбинированы в единую теорию, которая в течение целого века вполне удовлетворяла ученых. Однако мало-помалу становилось ясно, что Солнечная система куда менее «дисциплинированна», чем представлялось Канту с Лапласом. Астероиды движутся по произвольным орбитам, а некоторые спутники и вовсе вращаются в «неправильном» направлении. Масса Солнца составляет 99 % массыв Солнечной системе, но 99 % ее углового момента принадлежит планетам, следовательно, либо Солнце вращается слишком медленно, либо планеты – чересчур быстро.

В начале ХХ века астрономы уже не могли смириться с недостатками теории Лапласа. Несколько их независимо друг от друга пришли к мысли, что солнечные системы появляются в результате близкого контакта двух звезд. Когда одна звезда пролетает неподалеку от другой, гравитационное воздействие первой вытягивает из второй сигарообразную «каплю» материи, которая затем трансформируется в планеты. Сигарообразная форма выбрана потому, что она утолщается в середине и утончается на концах, точно так же и планеты малы вблизи Солнца и на максимальном от него удалении, по направлению к Плутону, однако посередине, там, где находятся Юпитер и Сатурн, они велики. Вот только имейте в виду, что никто и никогда вам уже не объяснит, почему «капля» получилась именно сигарообразной…

Из этой теории следовал важный вывод: солнечные системы – достаточно редкое явление, поскольку звезды удалены друг от друга и редко сходятся, чтобы совместно выкурить сигару-другую. Короче, если вам нравится мысль быть одиноким во Вселенной, эта теория прямо-таки создана для вас: если планеты вообще редки, что же говорить об обитаемых? Если же вам греет душу надежда, что Земля и ее обитатели – отнюдь не уникальны, то «теория сигары» – сущий вред для гордого полета вашей фантазии.

К середине ХХ века стало очевидным, что и эта концепция примерно так же правдоподобна, как и теория Канта – Лапласа. Если извлечь горячий газ из атмосферы звезды, то он вовсе не превратится в планеты, а рассеется в бездонных глубинах межзвездного пространства, пропадет, словно капля чернил в бурном море. К тому времени астрономы уже немного лучше представляли происхождение звезд, и возникло понимание, что планеты могли появиться в результате сходных процессов. Солнечная система – это не Солнце, со временем обзаведшееся маленькими подружками-планетами, нет, она составляла единое целое с самого начала. И это единое целое было диском. Больше всего, по всей видимости, оно напоминало Плоский мир. Только этот диск возник как облако, а затем превратился во множество шаров (см. Третье правило Думминга).

До того как диск сформировался, Солнце и система окружающих его планет существовали в виде случайных клочков межзвездного газопылевого облака. Серия скачкообразных изменений спровоцировала коллапс пылевого облака, и все это устремилось в общем и целом в центральную точку; именно «в общем и целом», а не все вообще. Что необходимо для подобного сжатия, так это случайная концентрация в какой-либо области: ее гравитация начнет притягивать другую материю. Случайные колебания вполне могут вызвать что-нибудь такое, если вы дадите им немного времени. Но как только процесс пошел, он протекает на удивление быстро, занимая всего лишь какие-то десятки миллионов лет от начала до конца. Сперва сжимающееся облако имеет более-менее сферическую форму. Но поскольку оно вращается вместе со всей галактикой, его внешний (по отношению к центру галактики) край начинает двигаться медленнее, чем материя, расположенная внутри. Закон сохранения углового момента гласит, что с началом сжатия облако должно начать вращаться, и чем сильнее сжатие, тем выше скорость вращения. По мере роста скорости вращения облако все больше расплющивается, становясь похожим на блин.

Более детальные расчеты показывают, что приблизительно в центре этого «блина» формируется плотный комок, вбирающий в себя все большую часть материи. Это ядро уплотняется, гравитационная энергия преобразуется в тепловую, и его температура быстро растет. Когда она становится достаточно высокой, начинаются ядерные реакции, и наш комок становится звездой. Тем временем, как и предполагал Кант, материя остального диска подвергается случайным соударениям и соединяется, не слишком заботясь о порядке. Некоторые такие сгустки получают весьма замысловатые орбиты, а то и вовсе выталкиваются из облака. Большинство же ведут себя благонамеренно и становятся достойными всяческого уважения планетами. Демоверсия того же процесса позволяет им обзавестись спутниками.

С точки зрения химии тут все сходится. Планеты, оказавшиеся неподалеку от Солнца, разогреваются настолько, что на них не может существовать вода в твердом состоянии. Однако подальше (примерно на орбите Юпитера, если говорить о газопылевом облаке, подходящем для зарождения Солнца) вода уже вполне может существовать в виде льда. Эта разница очень важна для понимания химического состава планет. Картина становится ясной в общих чертах, если обратить внимание всего на три химических элемента: водород, кислород и кремний. Если не считать гелия, который все равно не вступает в химические реакции, водород и кислород – самые распространенные химические элементы во Вселенной. Кремний, конечно, не столь распространен, но тоже довольно обычен. Когда он соединяется с кислородом, получаются силикаты, то есть – камни. Но даже если кислород вступит в реакцию со всем имеющимся кремнием, все равно 96 % его останется свободным. И именно они и соединяются с водородом, образуя воду. Водорода в тысячи раз больше, чем кислорода, поэтому теоретически весь кислород, который не пошел на образование камней, окажается связанным в виде воды. Следовательно, наиболее распространенное химическое соединение нарождающегося диска – это вода.

Ближе к звезде вода будет находиться в жидком или даже газообразном состоянии, но начиная с орбиты Юпитера – в твердом. Если планета конденсируется в области, где имеется большое количество льда, планета может вобрать в себя много этого вещества. Поэтому планеты по мере удаления от Солнца становятся все крупнее и «ледянистее» (по крайней мере до какого-то расстояния). Чем ближе к звезде, тем планеты меньше и «каменистее». В свою очередь, «большие парни» начинают использовать преимущество в весе, постепенно становясь еще крупнее. Все, что по крайней мере в десять раз превышает массу Земли, притягивает и удерживает два самых распространенных химических элемента диска, то есть водород и гелий. Большие шары впитывают в себя дополнительную массу в виде этих двух газов, а также химические соединения типа метана и аммиака, существующие неподалеку от звезды в виде летучих газов.