Противоречивые паттерны данных

Противоречивые паттерны данных

Конечно, задним числом нам известно, как развивался этот сюжет. Порывшись на свалке истории, легко извлечь оттуда тех, кто опередил свое время, чем я до сих пор и занимался. Однако за два последующих столетия астрономы так и не разгадали загадку туманностей. Здесь возникает еще одна проблема: в некотором смысле обе теории верны. С одной стороны, в нашей галактике есть масса феноменов, которые проявляются как размытые пятна на ночном небе: кометы, газовые облака, шаровые и рассеянные звездные скопления, планетарные туманности, древние новые и сверхновые звезды, которые взрываются и оставляют после себя только газовую оболочку, и т. п. С другой стороны, подавляющее большинство объектов из каталога Мессье, названных туманностями, в действительности представляют собой острова вселенной, целые галактики звезд, удаленных от галактики Млечный Путь на гигантские расстояния. Задача различения этих двух категорий небесных объектов сводится к получению более точных данных и уточненной теории. Второе следует за первым, а первое напрямую зависит от технологий конструирования телескопов.

В 30-х годах XIX века ирландский дворянин Уильям Парсонс, третий лорд Росс, сконструировал тридцатишестидюймовый телескоп. В окуляр он едва сумел разглядеть спиральные рукава М51 – пятьдесят первого объекта из каталога Мессье, чем удивил всех, потому что даже те, кто соглашался с теорией островов вселенной, не имели никакого представления о строении других галактик, не говоря уже о нашей. Галактика, получившая название «Водоворот», словно указывала на движение рукавов вокруг центральной оси, напоминающее движение воды в водовороте, отсюда и название.[365] В 1846 году сторонник теории островов вселенной Джон Никол предположил, что некоторые туманности «находятся в таких глубинах космоса, что никакое излучение от них не достигает Земли, кроме как после путешествия по отделяющим ее безднам, по прошествии множества веков, поражающих воображение».[366] В воображении Никола время в пути должно было составлять не менее тридцати миллионов лет. Эта цифра и вправду поражала, учитывая распространенное в то время мнение, согласно которому библейские события происходили десять тысячелетий назад. В глубине души многие ученые сомневались в этом, но никто из них не знал, насколько далеки от истины их просвещенные догадки. Как выяснилось, речь шла о порядках величины, об очень глубинном ретроспективном времени.

И мы вновь забегаем вперед, выбирая предполагаемых борцов за истину. Существовала и масса других свидетельств против теории островов вселенной, и ни одно из них не выглядело убедительнее продемонстрированного с помощью нового устройства, разлагающего свет на элементарные составляющие. Как доказал Исаак Ньютон еще в XVII веке, если пропустить обычный свет через стеклянную призму, его можно разложить на составляющие цвета. За несколько веков ученые обнаружили, что если увеличить полосу этих цветов, то можно увидеть вертикальные линии, соответствующие элементам в веществе предмета, излучающего этот свет. Например, если нагреть какой-либо элемент так, чтобы он раскалился и начал излучать свет, то при пропускании этого света через призму и увеличении его мы увидим характерный набор линий, соответствующих только этому элементу и никакому другому, всегда и везде.

Устройство, о котором идет речь, называется спектроскоп, его впервые применил немецкий оптик Йозеф Фраунгофер. Он присоединил примитивный спектроскоп к своему телескопу и заметил, что схожие последовательности линий появляются в спектре Солнца, Луны и планет, что следовало из факта, что Луна и планеты отражают солнечный свет. Но когда Фраунгофер проанализировал линии других звезд, то обнаружил, что их паттерны выглядят иначе. Значит, свет звезд исходит из другого источника? Несколько десятилетий спустя физик и химик Роберт Бунзен («бунзеновская горелка») изучил с помощью своего спектроскопа пламя местного пожара и обнаружил в нем барий и стронций. Другие ученые последовали его примеру, изучая спектр всевозможных нагретых элементов, и таким образом родились технологии спектроскопии и спектрального анализа, а также наука астрофизика. Составляя каталоги характерных линий спектра для земных элементов, астрономы получили возможность направлять спектроскопы (в сочетании с телескопами) на звезды, а в итоге и на туманности, чтобы определять их состав.

В воображении Никола время в пути должно было составлять не менее тридцати миллионов лет. Эта цифра и вправду поражала, учитывая распространенное в то время мнение, согласно которому библейские события происходили десять тысячелетий назад.

В 1861 году физик Густав Кирхгоф изучил спектр ближайшей к Земле звезды, Солнца, и обнаружил в нем линии, соответствующие натрию, кальцию, магнию, железу, хрому, никелю, барию, меди и цинку. 29 августа 1864 года английский астроном-любитель Уильям Хаггинс направил спектроскоп на свет, исходящий от ярких звезд Бетельгейзе и Альдебаран, и различил в их спектре железо, натрий, кальций, магний и висмут, подтвердив, что Солнце – всего лишь звезда, или, наоборот, что звезды относятся к тому же виду небесных объектов, что и Солнце. Но затем Хаггинс завел спорщиков в тупик, выполнив спектральный анализ одной из планетарных туманностей Гершеля и обнаружив только одну характерную линию.

Поначалу я предположил, что призма сместилась и что я смотрел на отражение освещенной щели… а затем меня вдруг осенило. Загадка туманностей разгадана. Ответ, который пришел к нам с самим светом, звучал так: не группа звезд, а светящийся газ. Звезды порядка нашего Солнца и более яркие дали бы другой спектр; свет этой туманности явно излучал светящийся газ.[367]