Рассказ предка. Путешествие к заре жизни. - Ричард Докинз

Тот же принцип используется в каталогах мелодий. Предположим, что у Вас в голове крутится мелодия, и Вы не можете вспомнить ее название. Как ее можно найти? Используются различные принципы, из которых самым простым является код Парсонса. Представьте свою мелодию как ряд подъёмов и спадов (первая нота «*», потому что, очевидно, она не может быть ни выше, ни ниже предыдущей). Вот, например, образец любимой мелодии, «Воздух Лондондерри», или «Воздух графства Дерри», который я только что набрал на веб-сайте Melodyhound:

*UUUDUUDDDDDUUUUUDDDUD

Melodyhound правильно выследил мою мелодию (назвав ее «Danny Boy» – название, известное в Америке благодаря нескольким словам, вставленным в песню в двадцатом веке). Сначала кажется удивительным, что мелодия может быть идентифицирована с помощью такой короткой последовательности символов, указывающих только на направление изменения, а не на степень, и без признаков продолжительности нот. Но это действительно работает. По тем же причинам довольно короткого образца древесных колец достаточно, чтобы идентифицировать отдельную последовательность годичных слоев.

В недавно срубленном дереве внешнее кольцо представляет настоящее время. Прошлое можно вычислить точно, отсчитывая кольца внутрь. Таким образом, абсолютные даты могут быть проставлены благодаря картине характерных особенностей колец в недавних деревьях, для которых зафиксирована дата рубки. Ища совпадения – характерные особенности вблизи сердцевины молодого дерева, которые соответствуют особенностям во внешних слоях старшего дерева, мы можем проставить абсолютные даты также для кольцевых структур старших деревьев. Благодаря последовательно подобранным взаимным наложениям становится принципиально возможным проставить абсолютные даты для действительно очень старых деревьев, в принципе даже для ископаемого леса Аризоны, если бы был непрерывный ряд ископаемых промежуточных звеньев – если бы был! Благодаря этой технике наложения паззлов, собранных и сверенных с библиотекой образцов отпечатков пальцев, можно признать древесину, которая старше самого старого дерева, когда-либо найденного живым. Изменяющаяся толщина колец дерева может, кстати, также использоваться не только для определения возраста деревьев, но и для того, чтобы год за годом восстановить климат и характер экологии, задолго до того, как стал вестись метеорологический учет.

Дендрохронология ограничена относительно недавними интервалами времени, населенными археологами. Но рост дерева не единственный процесс, который усиливается и ослабляется в ежегодном цикле или в некотором другом регулярном или даже нерегулярном цикле. Любой такой процесс может в принципе использоваться для определения возраста, используя ту же изобретательную уловку обратной цепочки взаимных наложений. И некоторые из этих методов работают на более длинном промежутке времени, чем сама дендрохронология. Осадки откладываются на морском дне с неодинаковой скоростью, полосами, которые мы можем себе представить как аналоги древесных колец. Эти полосы могут быть подсчитаны, и признаки отмечены на буровых образцах, извлеченных глубокими цилиндрическими насадками.

Другим примером, с которым мы столкнулись в эпилоге к «Рассказу Слоновой Птицы», является палеомагнитное датирование. Как мы увидели, магнитное поле Земли время от времени реверсивно меняется. То, что было магнитным севером, внезапно становится магнитным югом в течение нескольких тысяч лет, затем переключается снова. В течение прошедших 10 миллионов лет это случалось 282 раза. Хотя я говорю «переключилось» и «внезапно», это внезапно только по геологическим стандартам. Было бы забавно, если бы переключение полюсов сегодня развернуло бы каждый самолет и судно в противоположную сторону, но оно происходит не так. «Переключение» фактически занимает несколько тысяч лет, и является намного более сложным, чем предполагает слово переключение. Магнитный Северный полюс в любом случае редко точно совпадает с истинным, географическим Северным полюсом (вокруг которого вращается Земля). Он с годами блуждает по полярной области. В настоящее время магнитный Северный полюс расположен около острова Батерст на севере Канады, приблизительно в 1 000 миль от истинного Северного полюса. Во время «переключения» существует интервал магнитного беспорядка с большими и сложными изменениями силы и направления поля, иногда включая временное появление более чем одного магнитного севера и более чем одного магнитного юга. В конечном счете, возмущения снова стабилизируются, и когда пыль оседает, может оказаться, что бывший магнитный север теперь около истинного Южного полюса и наоборот. Стабильность с блужданием затем возобновляется в течение, возможно, миллиона лет до следующего переключения.

С точки зрения геологии тысяча лет – всего лишь ушедший вечер. Время, потраченное на «переключение», незначительно по сравнению со временем, проведенным в приблизительном соседстве либо с истинным Северным, либо с истинным Южным полюсом. Природа, как мы видели ранее, ведет автоматический учет таких событий. В расплавленной вулканической породе определенные минералы ведут себя как маленькие стрелки компаса. Когда расплавленная порода застывает, эти минеральные стрелки составляют «застывшую» запись магнитного поля Земли в момент отвердевания (несколько другим способом палеомагнетизм также может наблюдаться в осадочных породах). После «переключения» миниатюрные компасные стрелки в горных породах указывают в противоположном направлении, по сравнению с тем, что было до переключения. Это вновь похоже на древесные кольца, за исключением того, что интервал между полосами не один год, а порядка миллиона лет. Снова же, образцы полос могут совпасть с другими образцами, и хронология магнитных переключений может быть связана вместе непрерывной цепью. Абсолютный возраст не может быть вычислен с помощью подсчета полос, потому что, в отличие от древесных колец, полосы представляют собою неравные отрезки времени. Однако такие же характерные образцы полос могут быть собраны в различных местах. Это означает, что, если какой-либо другой метод абсолютного датирования (см. ниже) доступен для одного из мест, образцы магнитных полос могут использоваться как код Парсонса для мелодии, чтобы определить тот же временной интервал в других местах. Как с древесными кольцами и другими методами датирования, полная картина создается из фрагментов, собранных в различных местах.

Магнитные полосы с обеих сторон океанского горного хребта. Темные полосы представляют нормальную полярность, белые – обратную полярность. Геологи группируют их в магнитные интервалы с преобладанием нормальной или обратной полярности. Симметрия полос была впервые установлена как доказательство расширения океанского дна Фредом Вайном и Драммондом Мэтью (Fred Vine and Drummond Matthews) в классической статье в «Nature» в 1963 году. Кора и твердый верхний слой мантии, вместе известные как литосфера, раздвигаются расплавленной магмой из нижней части мантии (астеносферы). Отличительные особенности полос позволяют нам установить возраст пород на морском дне приблизительно до 150 миллионов лет назад. Более древнее ложе океана было разрушено субдукцией.

Древесные кольца хороши для того, чтобы датировать недавние реликты самых последних лет. Для более древних дат, определяемых неизбежно менее точно, мы используем широко распространенную физику радиоактивного распада. Чтобы ее объяснить, мы начнем с отступления.

Все вещества сделаны из атомов. Существует больше 100 видов атомов, которым соответствуют столько же номеров элементов. Примерами элементов служат железо, кислород, кальций, хлор, углерод, натрий и водород. Большинство веществ состоит не из чистых элементов, а из соединений: двух или больше атомов различных элементов, сцепленных вместе, как в карбонате кальция, поваренной соли, угарном газе. Связью атомов в соединении служат электроны, которые являются крошечными частицами, вращающимися по орбите (метафора, чтобы помочь нам разобраться в их реальном поведении, намного более странном) вокруг центрального ядра каждого атома. Ядро огромно в сравнении с электроном, но крошечно в сравнении с орбитой электрона. Ваша рука, состоящая главным образом из пустого пространства, встречает большое сопротивление, когда ударяет о железный блок, также состоящий главным образом из пустого пространства, потому что силы, связанные с атомами в этих двух твердых телах, взаимодействуют таким образом, чтобы предотвратить их прохождение друг через друга. Следовательно, железо и камень кажутся нам твердыми, потому что наш мозг наиболее эффективно помогает нам создавать иллюзию твердости.

Долгое время подразумевалось, что химическое соединение может быть разделено на составляющие части и повторно объединено, образуя то же самое или другое соединение с выделением или потреблением энергии. «Легко пришли – легко ушли»: такие взаимодействия между атомами и составляют химию. Но до двадцатого столетия сам атом, как считалось, был неделим. Это была наименьшая частица вещества. Атом золота был крошечной частичкой золота, качественно отличающейся от атома меди, который был наименьшей частицей меди. Современные взгляды более изящны. Атомы золота, меди, водорода и так далее являются лишь различными мерами одних и тех же фундаментальных частиц, так же как гены лошади, салата, человека и бактерии не имеют никакого неотъемлемого «аромата» лошади, салата, человека или бактерии, а являются лишь различными комбинациями одних и тех же четырех букв ДНК. Как химические соединения, долгое время предполагалось, были комбинациями, составленными из конечного набора приблизительно 100 атомов, так же каждое ядро атома оказалось комбинацией двух фундаментальных частиц, протонов и нейтронов. Ядро золота не «сделано из золота». Как все другие ядра, оно сделано из протонов и нейтронов. Ядро железа отличается от ядра золота не потому, что оно сделано из качественно различного вида вещества, названного железом, а просто потому, что оно содержит 26 протонов (и 30 нейтронов), вместо 79 протонов (и 118 нейтронов) у золота. На уровне отдельного атома нет никакого «вещества», имеющего свойства золота или железа. Есть только различные комбинации протонов, нейтронов и электронов. Физики продолжают говорить нам, что даже протоны, нейтроны и электроны состоят из еще более фундаментальных частиц, кварков, но мы не будем следовать за ними в такие глубины.