Именно в этом у науки и здравого смысла есть что-то общее. Наука – это тоже своего рода здравый смысл, примененный к так называемой очевидности. Используя здравый смысл таким манером, неизбежно придешь к выводам, которые будут сильно отличаться от само собой напрашивающихся умозаключений, диктуемых тривиальным здравым смыслом и сводящихся к тому, что если вселенная кажется такой, следовательно, она такая и есть. Отсюда уже рукой подать до идеи, что если ты живешь на поверхности огромного шара, то, с твоей точки зрения, она покажется плоскостью. Между прочим, поскольку гравитация всегда направлена к центру этого шара, никто с него никуда не упадет. Но это так, небольшое замечание.

Около 250 года до н. э. грек Эратосфен Киренский уже доказал теорию сферической Земли и более того – вычислил ее размеры. Он использовал тот факт, что в Сиене (современный Асуан) полуденное солнце отражается на дне колодца. (Вот в Анк-Морпорке у него бы ничего не получилось, там колодезная вода бывает тверже камней, из которых сделан колодец.) Эратосфен сложил вместе два и два, однако получил гораздо больше, чем ожидал.

В конце концов, это всего лишь вопрос геометрии. Колодец выкопан вертикально. Следовательно, солнце в Сиене стоит точно над головой. Но в своей родной Александрии, находящейся в дельте Нила, Эратосфен ничего подобного не наблюдал. Напротив, в полдень, когда солнце стояло в зените, предметы отбрасывали заметную тень. Он вычислил, что в полдень угол между солнцем и вертикалью составляет там около 7°, то есть примерно 1/50 от 360°. Затем в дело пошла дедукция. Где бы ни находился наблюдатель, солнце будет в одной и той же точке. Известно, что оно сильно удалено от Земли, поэтому его лучи и в Сиене, и в Александрии падают на Землю практически параллельно друг другу. По мнению Эратосфена, все это можно объяснить лишь в том случае, если Земля шарообразна, и он сделал вывод, что расстояние от Сиены до Александрии – 1/50 от окружности планеты. Но каково же расстояние между ними?

Тут весьма кстати пришелся бы знакомый караванщик. Дело не только в том, что величайшим математиком всех времен и народов является верблюд Верблюдок из Плоского мира (не верите – прочитайте «Пирамиды»), но и в том, что путешествие из Александрии в Сиену на верблюдах занимает ровно пятьдесят дней. За день верблюд проходит около сотни стадиев. Следовательно, расстояние составляет около 5 тысяч стадиев, а радиус Земли – примерно 250 тысяч стадиев. Стадий – это древнегреческая мера длины, и никто на самом деле не знает, чему же она равнялась. Специалисты полагают, что один стадий равен 515 футам (или 157 метрам). Если они правы, то результат Эратосфена составил 24 662 мили (39 690 км), тогда как, по современным расчетам, длина окружности Земли – 24 881 миля (40 042 километра). Как видите, Эратосфен подсчитал все на удивление точно. Если только вышеозначенные специалисты не подогнали результат под правильный ответ в конце задачника. Простите, но мы, ученые, – неисправимые скептики.

Настал черед познакомиться с еще одной особенностью научного мышления. Для того чтобы найти связь между теорией и экспериментом, вы должны интерпретировать результат в рамках данной теории. Чтобы немного прояснить этот момент, мы расскажем вам историю одного дальнего родственника Себя‑режу‑без‑ножа Достабля, Отвратосфена из Эфеба, который доказал, что Плоский мир представляет собой шар, и даже умудрился вычислить длину его окружности. Отвратосфен заметил следующее: в полдень в Овцепикских горах солнце стоит прямо над головой, тогда как в Ланкре, что в тысяче километров от Овцепиков, оно отклоняется, угол его наклона составляет 84° градуса от вертикали. Поскольку 84° составляют четверть от 360°, Отвратосфен сделал вывод, что Плоский мир – сферический и расстояние от Овцепиков до Анк-Морпорка равняется четверти длины его окружности. В итоге у него получилась окружность приблизительно в 4 тысячи миль (6400 км). К сожалению, как всем известно, от одного края Плоского мира до другого насчитывается 10 тысяч миль (или 16 тысяч км). Но нельзя же было допустить, чтобы какой-то случайный факт разрушил такую красивую теорию! Так что Отвратосфен до самой своей смерти свято верил, что живет в очень маленьком мире.

Его ошибка была в том, что он интерпретировал верные данные наблюдений в рамках ложной теории. Ученые постоянно возвращаются к устоявшимся теориям, чтобы проверить их заново, чем вызывают негодование со стороны жрецов, как религиозных, так и светских, полагающих, что знают ответ на любой вопрос. Наука – это вовсе не коллекция «фактов», а способ задавать неудобные вопросы и подвергать их проверке реальностью, тем самым противореча общечеловеческому желанию верить во что-то приятное.

С древних времен людей интересовала не только форма самой Земли, но и форма Вселенной. В самом начале им, вероятно, казалось, что это одно и то же. Потом, используя примерно ту же логику, что и Эратосфен, они обнаружили, что огоньки на небе находятся очень далеко. Тогда они сочинили замечательные мифы об огненной колеснице бога Солнца, и все такое прочее в том же духе. Тем не менее, после того как вавилонянам пришла в голову свежая идея все точно измерить, они научились отлично предсказывать затмения и движение планет. Во времена Клавдия Птолемея (ок. 100 – ок. 160) наиболее точная модель планетарного движения основывалась на сериях эпициклов: планеты движутся по замкнутому кругу, центр которого движется по другому замкнутому кругу, а центр этого круга, в свою очередь, тоже…

Исаак Ньютон заменил эту теорию и ее многочисленные последующие уточнения законом гравитации, то есть правилом, согласно которому каждое тело во Вселенной притягивается ко всем остальным телам. Это объясняло и открытие Иоганном Кеплером того, что планеты движутся по эллиптическим орбитам, а по прошествии некоторого времени объяснило и множество других вещей.

Прошло несколько веков ошеломляющего успеха, и ньютоновская теория столкнулась с первым поражением: гипотеза об орбите Меркурия, сделанная на ее основе, не оправдалась. Точка на орбите в том месте, где Меркурий находится на максимальном приближении к Солнцу, движется не совсем так, как предсказывает закон Ньютона. И тут на помощь пришел Эйнштейн со своей теорией, основанной не на силах притяжения, а на принципах геометрии и форме пространства-времени. Это была знаменитая теория относительности. Теория Эйнштейна существует в двух вариантах: специальная теория относительности (СТО) и общая (ОТО). СТО посвящена вопросам пространства, времени и электромагнетизма; ОТО описывает, что получается, когда ко всему вышеперечисленному вы добавляете гравитацию.

Следует заметить, что «теория относительности» – не вполне неудачное название. Главная идея СТО не в том, что все на свете относительно, а в том, что одна-единственная вещь – скорость света – неожиданно оказывается абсолютной. Проведем хорошо известный вам мысленный эксперимент. Представьте, что вы едете в автомобиле со скоростью 50 миль в час (80 км/ч) и стреляете по направлению движения из ружья. Пуля летит со скоростью 500 миль в час (805 км/ч) относительно автомобиля и попадает в неподвижную мишень на скорости, равной сумме двух этих скоростей, то есть 550 миль в час (885 км/ч). Но если вы будете светить фонариком, «выстреливающим» свет со скоростью 670 000 000 миль в час (108 000 000 км/ч), то скорость света отнюдь не станет 670 000 050 миль в час. Она останется точь-в‑точь такой же, как если бы вы светили фонариком из неподвижной машины.

Практическая реализация подобного эксперимента несколько сложновата, но менее зрелищные и опасные опыты демонстрируют, что результат окажется именно таким.

Эйнштейн опубликовал СТО в 1905 году вместе с первыми обоснованиями квантовой механики и новаторской работой о диффузии. Множество людей, среди которых были голландский физик Хендрик Лоренц и французский математик Анри Пуанкаре, уже работали над схожей идеей, поскольку электромагнетизм иногда вступал в противоречие с ньютоновской механикой. Они сделали вывод, что Вселенная намного сложнее, чем диктует нам здравый смысл, хотя ученые наверняка выразили эту мысль как-то иначе. По мере достижения скорости света объекты сжимаются, время начинает ползти как улитка, а масса стремится к бесконечности. При этом ничто не может якобы обогнать свет. Другая ключевая идея заключалась в том, что пространство и время – взаимообратимы. Три традиционных пространственных измерения и время образуют единое четырехмерное пространство‑время, а точка в пространстве становится событием в пространстве-времени.