Наука Плоского Мира III: Часы Дарвина

Возможно, волшебники тут ни при чем, однако нечто заставило Дарвина остаться на борту Бигля. Вот уже в пятый раз мы наблюдаем случайное стечение обстоятельств — на этот раз большая любовь к геологии практически не оставила ему выбора. По мере того, как Бигль продвигался на запад, океан становился все более спокойным, а воздух — теплым. Теперь с помощью самодельных марлевых сетей Дарвин мог вылавливать планктон и медуз. Дела налаживались. Когда корабль достиг островов Зеленого Мыса и пристал к острову Сантьягу, Дарвин, наконец-то ступив на сушу, не мог поверить в свою удачу. Остров представлял собой естественное обнажение выветрившейся вулканической породы. Здесь Чарльз мог заниматься геологией. И естественной историей.

Он собирал все, что только можно. Он заметил, что осьминоги способны менять цвет, ошибочно посчитав это новым открытием. Два дня спустя, используя принципы, которым он научился у Лайеля, Дарвин составил описание геологической истории острова. Он возник после того, как лава, покрывшая морское дно вместе с ракушками и прочим мусором, поднялась над поверхностью моря. Скорее всего, это произошло в недалеком прошлом, поскольку найденные им образцы ничем не отличались от совсем новых ракушек, разбросанных по побережью. Это объяснение отличалось от общепринятой теории того времени, согласно которой вулканические структуры образовались в глубокой древности.

Молодой Дарвин начал движение к своей цели.

В итоге путешествие растянулось на пять лет, и все это время бедного Дарвина не отпускала морская болезнь. Она донимала его даже в самом конце путешествия, на пути к дому. Однако он ухитрился провести большую часть времени на земле, так что в море он находился всего 18 месяцев. А на суше он совершал открытие за открытием. В Бразилии он обнаружил пятнадцать новых видов плоских червей. Он изучал аргентинских нанду, гигантских нелетающих птиц, родственных страусам. Там же он обнаружил ряд ископаемых останков, включая голову гигантского глиптодонта, похожего на броненосца. На Огненной Земле он занялся антропологией и стал изучать людей. «Я никогда не забуду варварство и дикость одной из групп», — писал он после встречи с «голыми дикарями». Он нашел новые окаменелости, среди которых были кости гигантского ленивца из рода мегатериев (Megaterium) и ламоподобных макраухений (Macrauchenia). Изучая геологию Анд в Чили, он пришел к выводу, что эти горы, так же, как и окружающие их равнины, поднялись над поверхностью, благодаря гигантскому смещению геологических пластов.

Покинув южноамериканский континент, Бигль отправился на северо-запад в сторону отдаленного Галапагосского архипелага, состоящего примерно из дюжины близкорасположенных островов Тихого океана. Эти острова преимущественно вулканического происхождения отличаются удивительной геологией и множеством видов животных, которые не встречаются ни в каком другом месте планеты. Среди них особенно выделяются гигантские черепахи, которым острова обязаны своим названием. Длина окружности одной из черепах, измеренных Дарвином, достигала семи футов (2 м). Были там и игуаны, и птицы — олуши, древесницы, вьюрки. Клювы вьюрков, в зависимости от их пищи, отличались по форме и размеру, и Дарвин разделил их на несколько подсемейств. Он не заметил, что различные острова служили местообитанием различных животных, пока на это не обратил внимание Николас Лоусон (Снова волшебники? О да, вскоре окажется, что это уже случилось…). Зато он заметил, что пересмешники, обитающие на островах Чарльза и Чатема (сейчас это Санта-Мария и Сан-Кристобаль), относятся к разным видам; теперь, будучи более внимательным, он смог обнаружить еще один вид на острове Джеймса (Сан-Сальвадор). Но Дарвин не проявлял серьезного интереса к мелким изменениям видов или их связям с особенностями местной географии. Он смутно представлял себе некоторые идеи относительно изменения, или «трансмутации», видов — хотя бы даже от своего деда Эразма, — но этот вопрос не вызывал в нем интереса, так что у Дарвина не было причин искать факты за или против этих идей.

Далее Бигль посетил Таити, Новую Зеландию и Австралию. Чудеса, свидетелем которых стал Дарвин, вскоре приведут к радикальным изменениям нашего мира. Но на тот момент осознание увиденного к нему еще не пришло.

Правда, на Таити он впервые увидел коралловый риф. Прежде чем покинуть Австралию, Дарвин задался целью выяснить происхождение коралловых островов. Лайель предполагал, что основанием рифа должна быть вершина подводного вулкана, так как коралловые животные обитают только на мелководье, где в достатке есть солнечный свет. Помимо прочего, это объясняло кольцеобразную форму рифа. У Дарвина теория Лайеля вызывала сомнение. «Гипотеза о том, что в основании кораллового острова с диаметром в 30 миль лежит подводный кратер такого же размера, всегда казалась мне нелепой». На этот счет у него была собственная теория. Дарвин уже знал, что земля может подниматься, так как видел это в Андах. Он пришел к выводу, что если в одном месте земля поднимается вверх, в другом она должна опуститься вниз, чтобы восстановить равновесие земной коры. Предположим, что в начале формирования рифа он находится на мелководье, но затем морское дно начинает медленно опускаться, в то время как коралловые полипы продолжают строительство рифа вблизи поверхности. В итоге возникает огромная коралловая гора, основанием которой к тому моменту уже служит морское дно — она целиком построена крошечными созданиями, которые, возводя риф, не покидают верхних слоев воды. А как же форма? Она возникает после того, как остров с растущим по краям кораллом погружается в воду. После этого в середине остается дыра, но риф по-прежнему продолжает расти вверх.

Домой Дарвин вернулся через пять лет и три дня после отплытия из Плимута. Прервав свой завтрак, его отец взглянул на сына. «Надо же», — сказал он, — «у него изменилась форма черепа».

Мысли об эволюции не посещали Дарвина во время путешествия на Бигле. Он был слишком занят сбором образцов, составление геологических карт, ведение записей и морской болезнью, чтобы организовать свои наблюдения в связную теорию. Но вскоре после окончания путешествия он был избран членом Королевского Геологического Общества. В январе 1837 года он представил свою вступительную статью, посвященную геологии побережья Чили. Он предположил, что изначальны Анды находились на дне океана, но впоследствии поднялись на поверхность. В своем дневнике он выразил восхищение «чудесной силой, поднявшей эти горы из глубин Земли, а еще больше — бесчисленными веками, которые потребовались на то, чтобы пробиться сквозь толщу пород, сдвинуть их с места и сравнять с землей». Много лет спустя береговая линия Чили стала одним из доказательств в пользу теории «материкового дрейфа»: в настоящее время считается, что эти горы возникли в результате субдукции — погружения тектонической плиты Наска под Южноамериканскую плиту.

Дарвин бы их наверняка заметил.

Его интерес к геологии имел и другие, менее очевидные, последствия. Он начал задумываться о Галапагосских вьюрках. На первый взгляд, они противоречили представлениям Лайеля о том, что создание новых видов определяется особенностями местной геологии. Дарвин столкнулся с головоломкой.

В действительности Дарвин заблуждался насчет вьюрков, так что головоломка оказалась еще сложнее, чем он думал. Он считал, что все вьюрки питаются одной и той же пищей, причем добывают ее большими стаями. Он не заметил важных различий в их клювах и даже испытывал трудности с разделением вьюрков на виды. Некоторых из них он вообще не считал вьюрками, а относил к крапивникам или черным дроздам. Птицы настолько его озадачили, а его интерес к собранным образцам был настолько мал, что значительную его долю он пожертвовал Зоологическому Обществу. За десять дней местный эксперт по птицам Джон Гулд определил, что все найденные птицы являются вьюрками, находятся в близком родстве и образуют тесную группу, которая, тем не менее, состоит из двенадцати [54] различных видов. Для столь маленькой группы крошечных островов подобное количество видов было необычно большим. Что стало причиной такого разнообразия видов? Гулд хотел бы получить ответ на этот вопрос, однако Дарвина он не интересовал.

54

В настоящее время выделяют тринадцать видов и еще один, четырнадцатый, обитающий на Кокосовых островах. (Слушайте, если мы не пишем о таких вещах, то люди потом присылают нам письма с жалобами.)

К 1837 году логика Пейли вышла из моды. Теперь сведущие в науке теисты верили в то, что Бог установил законы природы в момент Творения, причем в число этих законов входят не только «фоновые» законы физики, которые признавал и Пейли, но также и законы развития живых существ, которые Пейли отрицал. Законы Вселенной неизменны и вечны. Ведь если это не так, значит в творении Бога есть изъян. Аналогии Пейли обратились против него самого. Что за изобретатель станет создавать ущербный механизм, который Ему придется постоянно чинить, чтобы тот не сломался?

Между наукой и теологией наметился раскол. Политическая коррупция Церкви уже становилась очевидной, а теперь рушились и ее рациональные заявления. Ко всему прочему, некоторые радикальные мыслители, многие из которых были медиками, изучавшими сравнительную анатомию и обратившими внимание на удивительное сходство между костями совершенно разных животных, оказались вовлечены в рассуждения, которые изменили представление о самом творении. Согласно Библии, Бог создавал животных как единичные изделия — киты и летающие птицы появились на пятый день, домашний скот, ползучие гады и люди — на шестой. Однако упомянутые медики стали думать о том, что виды способны изменяться, или «трансмутировать». Виды не были заданы раз и навсегда. Эти люди понимали, что, скажем, между бананом и рыбой существует огромная пропасть. И преодолеть ее за один шаг нельзя. Но если у вас есть достаточно времени и возможность разбежаться.

Постепенно эти идеи захватили и самого Дарвина. В своем «Красном дневнике», куда он записывал все, что увидел или о чем подумал, Дарвин увидел намеки на «изменчивость видов». Но этим намекам не хватало полноты и должной организации. Младенцы с врожденными уродствами напоминали новые виды живых существ. Клювы Галапагосских вьюрков отличались по форме и размеру. Нанду, правда, оставались загадкой: в Патагонии два различных вида гигантских птиц разделяли общую среду обитания. Почему же они не объединились в общий вид?

К июлю он втайне завел новый дневник под названием «Дневник Б».

Он был посвящен трансмутации видов.

К 1839 году Дарвин пытался собрать свои идеи в целостную картину и изложил их в 35-страничном обзоре. Принципиально важное влияние на его работу оказал Томас Мальтус, который в 1826 году написал книгу «Опыт закона о народонаселении» («An Essay on the Principle of Population»), где отметил, что неконтролируемый рост организмов подчиняется экспоненциальному (или, используя устаревший термин того времени, «геометрическому») закону, в то время как количество ресурсов возрастает линейно («арифметически»). Экспоненциальный рост происходит в том случае, когда на каждом шаге количество умножается на некоторую фиксированную величину: например, в ряду 1, 2, 4, 8, 16, 32 каждое последующее число вдвое больше предыдущего. При линейном росте фиксированное количество добавляется: например, 2, 4, 6, 8, 10 — здесь каждое последующее число больше предыдущего на 2. Оказывается, что каким бы малым ни был экспоненциальный множитель — при условии, что он все же больше 1 — и каким бы большим ни было линейное слагаемое, рано или поздно экспоненциальный рост обязательно обгонит линейный. Хотя, если множитель близок к 1, а слагаемое велико, на это потребуется некоторое время.