Хал Хеллман - Великие противостояния в науке. Десять самых захватывающих диспутов

Даже Марк Твен принимал участие в споре. Где-то на i рубеже веков в небольшом очерке под названием «Сотворен ли мир для человека?» он писал: «Некоторые известные ученые, тщательно изучая свидетельства, собранные геологами, пришли к выводу, что наш мир чрезвычайно стар, и возможно, в этом они правы, но лорд Кельвин убежден, что мир не такой древний, как они думают. Поскольку лорд Кельвин — самый авторитетный из современных ученых, я думаю, мы должны уступить и принять его точку зрения » {201} 201 Twain, 1962 (1938), p. 212. .

Легко можно представить разочарование оппонентов Томсона. И хотя с современной точки зрения это может показаться невероятным, но противоборствующие стороны каким-то образом умудрялись сосуществовать и поддерживать хорошие взаимоотношения вплоть до конца ;столетия.

И все же когда век подошел к концу, что-то случилось. Даже сам Кельвин, как его теперь называли, начал задумываться, не слишком ли ограничена его точка зрения. К 1894 году он полагал, что, возможно, более подходящим возрастом Земли нужно считать четыре миллиарда лет. Наверное, говорить, что Кельвин был крайне неуступчив во взглядах — это преувеличение. Но к тому моменту это уже не имело значения, потому что первоначальные цифры превратились в незыблемую аксиому. Студенты-физики во всем мире 30 лет использовали его вычисления в качестве классического примера.

Сегодня мы знаем, что геологи и биологи были правы, когда заявляли, что Земля намного старше, чем сначала подсчитал Кельвин. Но понадобились совершенно новые методы, разработанные физиками, чтобы собрать необходимые доказательства его заблуждения. Чего Кельвин не знал и что не было известно никому из его современников — это то, что изнутри Земля действительно получает огромное количество тепла.

Начало конца вычислениям Кельвина положило открытие радиоактивности, которое в 1896 году совершил французский физик Антуан Анри Беккерель. Хотя до окончательного понимания процесса прошло еще несколько лет, Пьер Кюри и Альбер Лабор в 1903 году доказали, что благодаря своей радиоактивности радий обладает поразительной способностью постоянно испускать тепло. В результате это вещество не остывает до температуры более холодного окружения, в отличие от того, как обычно ведут себя теплые объекты. Позже было обнаружено, что различные радиоактивные элементы не являются независимыми, а определенным образом могут превращаться один в другой. Например, радий получается из урана, а свинец — последний стабильный продукт распада урана. В 1907 году американский химик и физик Бертрам Борден Болтвуд предположил, что поскольку нам известна скорость превращения урановой руды в свинец, то, если мы знаем количество свинца в определенном образце руды, значит, можно определить возраст скальной породы, в которой эта руда была обнаружена. Чем выше процентное содержание свинца, тем старше руда.

Дальнейшее развитие этого метода привело к значительно более точному определению возраста объектов в наши дни. Старейший образец скальной породы, обнаруженный на Земле, имеет возраст около 4,3 миллиарда лет. Кажется разумным предположить, что Земля старше, чем самый древний образец скалы на ней. Насколько старше?

Доказательства, полученные на метеоритах, позволяют говорить, что Солнечная система начала формироваться около 4,6 миллиарда лет назад. Новейшие исследования с помощью другого оборудования, например лазера или ионных приборов, пока подтверждают результаты более ранних подсчетов.

Другие открытия пролили свет на такие факты о Земле, о которых во времена Кельвина можно было лишь догадываться. Например, мы знаем, что тепло по некоторым причинам — вследствие энергии гравитации, падения метеоритов и внутренней радиоактивности — стало причиной частичного расплавления вещества внутри Земли. В результате возник мощный конвекционный процесс, смешивание и подъем расплавленной горной породы, а также передача тепла изнутри наружу, которую и исследовал Кельвин. Кроме того, имеет место химическая сегрегация, о которой Кельвин еще не мог знать. Все эти; процессы, продолжающиеся по сей день, привели к тому,; что на поверхности появилась тонкая кора, под ней — более плотная мантия, а внутри — еще более тяжелое ядро] из железа и никеля.;

Кроме того, мощные конвекционные процессы действуют на разные части нашей планеты с огромной силой, вследствие чего огромные участки на поверхности Земли; сминаются, проваливаются, разрываются и поднимаются. Поэтому едва ли могли сохраниться самые первые горные породы, что объясняет, почему старейшие из имеющихся образцов не могут рассказать всей истории.