10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА - Чарльз Флауэрс

В 60-е годы прошлого столетия, когда описываемая теория дрейфа континентов стала стремительно развиваться и входить в моду, геологи начали также экспериментально исследовать структуру коры и ядра Земли, причем опять в судьбе великой гипотезы Вегенера сыграла свою роль война и связанные с ней обстоятельства (впрочем, в этой ситуации следует говорить не о войне, а об атмосфере ее ожидания). В годы «холодной войны» для контроля над выполнением договоров о запрещении ядерных испытаний была разработана весьма эффективная и сложная военная система сейсмического мониторинга всей планеты, что стало важным дополнением к уже существовавшей сети гражданских сейсмических станций. Подобно землетрясениям, ядерные взрывы порождают целый набор первичных и вторичных (так называемых афтершоков) низкочастотных волн, которые после взрыва долго продолжают пульсировать и затухать в недрах Земли. На основе данных о таких колебаниях сейсмологи научились легко определять координаты и мощность исходных толчков. Такие измерения одновременно позволили ученым составить довольно подробные карты строения земной коры и исследовать законы прохождения сейсмических волн в самых разных (по плотности и структуре) горных породах. На основе полученных новых данных ученые смогли, наконец, создать достаточно точную картину субдукции (взаимодействия плит при скольжении) на границах зон землетрясений. Измеряя ударные волны, порождаемые движением гигантских скальных массивов, погружающихся внутрь мантии при расширении морского дна, сейсмологи смогли восстановить достаточно достоверно механизм процессов. Мантия, состоящая из горячих и частично расплавленных горных пород, имеет глубину около 3000 километров и достигает ядра Земли (стоит напомнить, что максимальная глубина скважин, достигаемая при использовании новейшего оборудования, не превышает 13 км), причем температура при переходе от коры к ядру возрастает от 1100 °С до 3500 °С.

Новейшие данные скорее подтверждают и уточняют, чем изменяют принятую в науке картину строения Земли (сложившуюся еще во времена Вегенера), согласно которой вся поверхность морского дна и материков нашей планеты покрыта тонкой и жесткой корой, плавающей на поверхности горячей и почти жидкой мантии. Кору и верхнюю, достаточно плотную часть мантии обычно называют литосферой (от греческого lithos, камень), а менее плотные породы нижней части мантии – астеносферой (от греческого asthenes, слабый).

К сожалению, за последние десятилетия мы узнали очень мало нового о строении ядра Земли. Геологи полагают, что оно имеет жидкую внешнюю оболочку (состоящую в основном из расплавленных никеля и железа, но более плотную, чем расположенная выше мантия) и центральную часть, в которой никель и железо находятся в твердом состоянии под огромным давлением. Радиус ядра (включая внешнюю оболочку) составляет примерно 3600 км. Очевидно, что ядро представляет собой чудовищную по размерам раскаленную «печь», однако ее роль в геологической истории планеты пока остается совершенно невыясненной. Ученые не знают, как ядро связано с механизмом перемагни-чивания Земли, могут ли в нем возникать достаточно мощные тепловые потоки, способные сдвигать участки коры или создавать горные хребты, и т. д.

В 1928 г., всего за два года до смерти Вегенера, кто-то из геологов предположил, что тепловая энергия вулканов обусловлена мощными конвективными потоками в глубинах Земли. Такие процессы напоминают привычное кипение воды в сосуде, когда нагретая жидкость поднимается к поверхности, слегка охлаждаясь из-за образования пузырьков, а затем конденсируется на стенках и стекает вниз. Разумеется, Вегенеру сразу понравилась эта теория, поскольку в ней присутствовал некий механизм, способный объяснить дрейф континентов. К сожалению, в те годы знания о мантии Земли были столь ограничены, что никто не мог оценить мощность предлагаемых конвективных потоков и их способность смещать континентальные блоки или плиты.

В современной модели внутреннего ядра считается возможным (хотя и не доказанным строго), что конвективные потоки могут существовать и очень медленно, буквально за миллионы лет пробиваться через вязкую, раскаленную мантию к поверхности, после чего они остывают и вновь опускаются к ядру планеты. Связанный с этим механизм напоминает турбулентность воды при кипении и вполне может оказаться «недостающим» двигателем дрейфа континентов. Конечно, этот процесс гораздо сложнее обычного кипения, хотя бы по той простой причине, что потоки магмы пробиваются к поверхности через разнообразные геологические структуры и их движение зависит от множества факторов, определяемых масштабом, траекторией движения, давлением и температурой.

Ядро Земли, по-видимому, является гигантским мотором, способным мощно и неотвратимо создавать новые горные хребты и сталкивать континенты. Однако мы должны помнить, что наша планета является всего лишь крошечной частью Солнечной системы, а само Солнце представляет собой лишь весьма заурядную звезду из их немыслимого множества во Вселенной. Астрономы считают, что общее число звезд в наблюдаемой Вселенной можно сравнить с числом песчинок на всех пляжах планеты, а по сравнению с размерами всей Вселенной все воспринимаемые нами объекты (звезды, скопления галактик, гора Эверест или скромная речка) напоминают элементарные частицы.

Глава 5

В 1951 г. римско-католической церкви показалось, что наука преподнесла ей неожиданный подарок, и папа Пий XII по поводу появления одной новой физической теории смог с явным удовольствием заявить следующее: «…таким образом, наука строго доказала, что акт творения имел место. Космос возник из рук некоего Творца, а если существует Творец, то существует Бог!». Разумеется, наука ничего такого не могла и не хотела доказать, но Папа Римский чутко уловил, что стремительно набирающая авторитет и сторонников новейшая космологическая теория действительно трактует возникновение Вселенной в качестве отдельного, мгновенного события. Так называемая теория Большого взрыва (Биг Бэнг) ни в коей мере не может служить физическим обоснованием справедливости актов творения, описанных в библейской Книге Бытия. Если говорить совершенно строго, то в первой главе этой книги описаны два независимых акта творения^ Более того, с точки зрения чистой физики, она удивительно похожа и явно вытекает логически из описанной в гл. 1 теории Хаббла расширяющейся Вселенной.

Действительно, если принять на веру, что галактики разлетаются в разные стороны с огромной скоростью, то логично предположить, что когда-то все они были собраны вместе (подобно тому, как искры фейерверка разлетаются из точки взрыва), т. е. когда-то, очень давно все вещество Вселенной (все галактики, созвездия и туманности) было сжато в единый «комок» вещества немыслимой плотности. Кроме этого, в соответствии с законами Ньютона, разбегающаяся Вселенная, создающая пространство, должна медленно остывать, так что исходное, сжатое вещество Вселенной должно было быть исключительно «горячим». Исходя из сказанного, легко прийти к выводу, что когда-то вся Вселенная представляла собой некую «точку», в которой материя имела бесконечную плотность и бесконечную температуру.

Строго говоря, описанные выше условия (бесконечные плотность и температура, а также, очевидно, обусловленное этим отсутствие привычного нам пространства-времени и т. д.) нормальный человек, разумеется, не может ни осмыслить, ни представить, так что ниже речь пойдет лишь о грубом «описании» неких невообразимых процессов (с использованием абстрактных слов и понятий, которые кажутся нам понятными). Наш язык явно обладает гораздо большими возможностями, чем наш мозг (клетки которого, представляют собой, по-видимому, обычные атомарные структуры классической физики, а не «квантовую пену» современнейших теорий). Все мы, люди, «плывем в одной лодке», и наш бедный, ограниченный, человеческий разум не обладает способностью представлять бесконечные объекты, так что, честно говоря, все попытки понять эти невероятные физические реальности при помощи хитроумных «аналогий» немногого стоят.

Попробуем, например, представить себе смысл нескольких слов из предыдущего текста, относящихся к разбегающейся материи, которая создает пространство. Во что может, собственно, «расширяться» разбегающаяся Вселенная? Любой ответ на этот вопрос представляется нелепым, поскольку Вселенная существует только в том случае, если она…существует! Ничего другого не дано, получается, что расширение Вселенной само и создает пространство, в котором эта Вселенная определена. Человеческое сознание не способно представить расширение в «ничто», в никуда, в абсолютную пустоту, однако нельзя не восхищаться дерзостью нашего разума, способного создавать подобные тории, в которых почти все является невообразимым. Знаменитый астрофизик Стивен Хо-кинг писал, что «…спрашивать о том, что было до Большого взрыва, столь же бессмысленно, как пытаться двигаться дальше к северу, находясь на Северном полюсе». Почему? Да просто потому, что до Большого взрыва не существовало никакого понятного нам линейного течения времени. Представляется вероятным, что до взрыва время имело какую-то «замкнутую» или циклическую структуру, в связи с чем неожиданно вспоминается, что еще в IV веке святой Августин считал, что «… мир и время были когда-то созданы, причем мир возник не во времени, а одновременно с ним».