Происхождение эволюции. Идея естественного отбора до и после Дарвина

Но, прежде чем рассказать о том, как геолог превратился в эволюционного биолога, давайте вернемся к истории о даре времени. Известная нам протяженность истории Земли превращает в мгновение ока даже миллион лет и обеспечивает более чем достаточно времени для функционирования механизмов эволюции.

Как раз тогда, когда собранные Лайелем и Дарвином доказательства склоняли геологов согласиться с тем, что история Земли в действительности очень продолжительна, физики начали вставлять им палки в колеса. В XIX в. термодинамика — наука о тепле и движении — развивалась параллельно с усовершенствованием паровых двигателей. Практическое использование паровых двигателей двигало вперед науку — развитие науки помогало совершенствовать паровые двигатели. К середине века выяснилось, что, хотя энергия способна преобразовываться из одной формы в другую (как в паровом двигателе, где тепловая энергия преобразуется в кинетическую энергию и приводит в движение машины), такие процессы не являются эффективными на 100 % и энергия постепенно рассеивается обратно во Вселенную. Этот феномен формально описан тем, что известно как Второе начало термодинамики, а неформально — фразой «вещи изнашиваются». Неисчерпаемых источников энергии не существует. В 1840-х гг. несколько человек осознали, что это также касается Солнца, от которого зависит жизнь на поверхности Земли.

Двумя не признанными в то время первопроходцами в этой области были немецкий врач Юлиус фон Майер (1814–1878) и английский инженер и учитель Джон Уотерстон (он родился в 1811 г. и пропал при загадочных обстоятельствах в 1883 г.). Они оба самостоятельно пытались ответить на вопрос, за счет какого вещества продолжает светить Солнце, и независимо друг от друга предположили, что оно «питается» непрерывным потоком метеоров, падающих на его поверхность, преобразуя гравитационную энергию сначала в кинетическую энергию ускоряющихся метеоров, а затем в тепловую энергию в момент столкновения. Но их работы по большому счету остались незамеченными, так что примерно ту же идею выдвинули другой немец и другой британец, которые развили ее гораздо дальше.

Уильям Томсон (он же лорд Кельвин, 1824–1907) довел гипотезу о падении метеоров до логического завершения и связал ее с судьбой Земли. Если само существование Солнца является конечным, то тогда, как писал Томсон в 1852 г.,

определенное время назад Земля, должно быть, была и через определенное время, должно быть, снова будет непригодной для обитания человека в том виде, в котором он существует в настоящем, если только не были или не будут запущены процессы, невозможные согласно законам, которым подчиняются известные нам явления, протекающие в материальном мире в настоящее время^{19}.

Год спустя Томсон узнал о гипотезе Уотерстона о падении метеоров и решил рассчитать, сколько энергии может высвободиться в результате такого процесса и как долго она может поддерживать горение Солнца. Он быстро пришел к выводу, что метеоры не справятся с этой задачей, и обратил внимание на планеты. Он обнаружил, что даже если Солнце поглотит одну за другой все планеты Солнечной системы, то высвободившейся энергии хватит всего на несколько тысяч лет.

Примерно в то же время, в феврале 1854 г., немецкий физик Герман фон Гельмгольц (1821–1894) опубликовал свою первую статью, посвященную проблеме солнечной энергии, в которой выдвинул новую блестящую идею. Он предположил, что вся масса Солнца может обеспечивать гравитационную энергию, используемую для выделения тепла, которое заставляет его сиять. Если вся масса Солнца была рассеяна в виде скопления камней с поперечником больше, чем Солнечная система, и эти камни сближались и сталкивались друг с другом, преобразуя гравитационную энергию в тепло, то в результате образовался бы расплавленный огненный шар. В то время Гельмгольц не подсчитал, сколько тепла могло быть выделено в результате такого процесса, но это сделал Томсон, обнаружив, что выделится столько же энергии, сколько излучает Солнце за 10–20 млн лет. Но зачем одномоментно высвобождать всю эту энергию? Сначала Томсон отверг эту идею, но затем подошел к ней с обратной стороны. Если бы эта энергия каким-то образом могла высвобождаться постепенно, то Солнце могло бы светить на протяжении 10 или 20 млн лет. Прикинув, что умножить эти цифры на десять вполне допустимо, в марте 1862 г. Томсон заявил в статье для журнала Macmillan’s Magazine: