Kosmos ebook

Wprowadzenie

Stałam kiedyś z Carlem Saganem na wybrzeżu kosmicznego oceanu… Trzydzieści pięć lat temu wraz z naszym współautorem, astronomem Stevenem Soterem, oraz małą ekipą telewizyjną staliśmy w słońcu w Monterey, dygocząc na smaganych wiatrem klifach północnokalifornijskiego wybrzeża Pacyfiku. Ciężko było utrzymać dziko łopoczące, niemal półmetrowe wydruki tej książki oraz kartki z notatkami, które ja i Steve przygotowaliśmy dla Carla do telewizyjnego serialu Kosmos, którego pierwszy odcinek nosił tytuł Wybrzeże kosmicznego oceanu. (Książka i towarzyszący jej w 1980 roku serial telewizyjny tworzono równocześnie przez trzy lata w gorączkowym nastroju, chociaż różnią się niektórymi fragmentami i układem tematów.) Kartki scenariusza i maszynopis książki stanowiły w tym stosunkowo słabo rozwiniętym technicznie okresie widok jedyny w swoim rodzaju. Wraz z każdym podmuchem w oślepiającym słońcu kartki mogły odlecieć i sfrunąć do oceanu jak dmuchawce, które Carl lubił wypuszczać w kosmos.

Sceny, które napisaliśmy i nakręciliśmy owego dnia stały się początkiem serialu i pierwszymi słowami książki: „Kosmos jest tym wszystkim, co jest, kiedykolwiek było lub kiedykolwiek będzie”.

Świadomie sięgnęliśmy po biblijną konwencję, po słowa, które zgłębiają przestrzeń i czas. Początek sagi czterdziestu tysięcy pokoleń poszukiwaczy z jednej małej planety, próbujących zorientować się w kosmosie, wymagał co najmniej epickiego rozmachu.

Stało się to swoistym „Witajcie na pokładzie” w osobistej podróży na statku wyobraźni, którą niemal miliard ludzi podjął i nadal podejmuje w dosłownie każdym języku, jakim mówi się na naszej „błękitnej kropce”. Od owej jesieni 1980 roku Kosmos (zarówno książka, jak i serial) zabrał w podróż rzesze ludzi do najdalszych granic naszego pojmowania wszechświata, do miejsc niewyobrażalnie małych i niezrozumiale ogromnych.

Niektórzy religijni fundamentaliści uznali to pierwsze zdanie książki za bluźnierstwo. Twierdzili, że Carl zaprzecza ich pojmowaniu stworzenia świata. Nie mylili się. Jak wszystko, co Carl napisał, Kosmos ma solidne naukowe podstawy, a kiedy autor zaczyna snuć spekulacje, lojalnie ostrzega czytelnika, że wkracza w rejon niepotwierdzonych hipotez. (Dziś, trzydzieści pięć lat później, jakże zdumiewająco prorocza okazała się większość domysłów Carla na temat niemal wszystkiego — od zmian klimatycznych na naszej planecie, poprzez wieloznaczność odkryć lądownika „Viking” na Marsie, aż po marzenia o tym, co może nas czekać na księżycu Saturna, Tytanie.) Ale Carl na tym nie poprzestał.

Wszechświat ukazany poprzez niepowstrzymany mechanizm korekcji błędów nauki był dla niego nieskończenie bardziej pożądany niż niesprawdzone założenia tradycyjnej wiary. Dla Carla to, co „duchowe”, musiało być zakorzenione w rzeczywistości materialnej. Czcił te wyobrażenia na temat kosmosu, które powstały w wyniku najbardziej drobiazgowych eksperymentów i obserwacji. Perspektywa naukowa sprawiała, że nieustannie przenikało go swoiste przeczucie zbliżania się do jakiejś głębszej prawdy na temat naszego świata, które mógł porównać jedynie do procesu zakochania. A jak mawiał: „Kiedy jesteś zakochany, pragniesz powiedzieć o tym całemu światu”.

Na tym właśnie polega wielki, szeroko otwarty, serdeczny uścisk Kosmosu, równie daleki od pospiesznych, choć umierających powolną śmiercią nudnych lekcji nauk ścisłych, jak Tytan od Ziemi. Chodzi o odwagę i żarliwość w przyjmowaniu do serca ustaleń nauki.

Kosmos jest skierowany przede wszystkim do licznych osób, które chcą po raz pierwszy zmierzyć się z zagadkami wszechświata i które dotąd uważały wszechświat za niemożliwy do zgłębienia, ponieważ nie są orłami z matematyki albo mieszkają w miejscach, gdzie nie zapuszczają się naukowcy, mogący ich zachęcić do podjęcia takiej próby. Carl chciał, żeby wszyscy ci ludzie wzięli udział w jego podróży, żeby doświadczyli potęgi naukowego punktu widzenia i odkryli „cuda”, które on ukazuje. Jego sekretną metodą było opisywanie własnego procesu dochodzenia do zrozumienia danej kwestii, krok po kroku. I to się sprawdzało. Zainspirował rzesze ludzi do uczenia się, nauczania i poświęcenia się nauce.

Biblioteka Kongresu USA uznała ostatnio Kosmos za jedną z osiemdziesięciu ośmiu książek, które „ukształtowały Amerykę”. To jest lista, która obejmuje takie przełomowe dzieła, jak Zdrowy rozsądek Thomasa Paine’a, Moby Dick Hermana Melville’a, Chata wuja Toma Harriet Beecher Stowe i W drodze Jacka Kerouaca. Są ułożone w porządku chronologicznym, a pierwsze dzieło na liście, opublikowane w roku 1751 (dziesiątki lat przed skrystalizowaniem się koncepcji rządu konstytucyjnego), jest także książką naukową. Również zostało napisane przez kogoś, kto uważał, że demokracja wymaga świadomego społeczeństwa złożonego z odpowiedzialnych decydentów. Tym dziełem są Doświadczenia i obserwacje nad elektrycznością Benjamina Franklina. Zarówno to historyczne już dzieło, jak i Kosmos są żarliwymi przejawami otwartej postawy obywatelskiej, napisanymi przez dwóch wielkich naukowców, którzy pragnęli, żeby nauka należała do nas wszystkich.

Tej wiosny wróciłam po raz pierwszy na wybrzeże kosmicznego oceanu… Byłam tam z kolejną ekipą telewizyjną, aby nakręcić pierwsze sceny nowego serialu Kosmos. Prowadzący program i zarazem jego współautor, astrofizyk Neil deGrasse Tyson, jest jednym z wielu naukowców, których w młodości natchnął Carl. Z radością donoszę, że teren podróży jest nadal równie dziewiczy, zachwycający i inspirujący jak za pierwszym razem.

Kiedy patrzyłam na roziskrzone wody Pacyfiku, patrzyłam oczyma Carla. On wiedział, że dostrzeżenie pełnego obrazu nie jest zadaniem dla jednego pokolenia. O to chodzi. Obraz nigdy nie jest pełny. Zawsze pozostaje tak wiele do odkrycia.

Witajcie na pokładzie. Czas znowu wyprawić się ku gwiazdom.

Ann Druyan1

Wstęp

Nadejdzie czas, gdy wieloletnie dociekania wyniosą na światło rzeczy, które teraz spoczywają w ukryciu. Pojedyncze życie, nawet całe poświęcone niebu, nie wystarczy na zbadanie tak przepastnego tematu […] Tak więc wiedza ta będzie wychodzić na jaw przez kolejne, długie lata. Nadejdzie czas, gdy nasi potomkowie będą zdumieni, że nie znaliśmy spraw, które dla nich są tak oczywiste […] Wiele odkryć jest zarezerwowanych dla czasów, które dopiero nadejdą, gdy pamięć o nas zaginie. Nasz wszechświat byłby żałośnie małym tworem, gdyby nie było w nim czegoś do odkrycia dla każdego wieku […] Natura nie odsłania swych tajemnic raz na zawsze.

Seneka, Naturales questiones, I wiek

Od zarania dziejów zwykłe, codzienne wydarzenia wiązane były z doniosłymi wydarzeniami kosmicznymi, co znajdowało swe odbicie w języku i obyczajach. Zabawnym przykładem może tu być zaklęcie przeciwko robakowi, który według wierzeń Asyryjczyków z 1000 r. p.n.e. powodował ból zębów. Magiczna formuła zaczyna się od opisu powstania wszechświata, a kończy lekarstwem na ból zębów:

Po tym jak Anu stworzył niebiosa,

A niebiosa stworzyły ziemię,

A ziemia stworzyła rzeki,

A rzeki stworzyły kanały,

A kanały stworzyły bagniska,

A bagniska stworzyły robaka,

Robak udał się przed Szamasza, płacząc.

Jego łzy spłynęły przed Ea:

„Cóż dasz mi na pożywienie,

Cóż dasz mi za napój?”

„Dam ci suszoną figę

I morelę”.

„A czymże one dla mnie? Suszona figa

I morela!Podnieś mnie i pośród zębów

I dziąseł pozwól mi drążyć!…”

Ponieważ wyrzekłeś te słowa, o robaku,

Niech spadnie na ciebie potężne uderzenie

Ręki Ea!(Zaklęcie przeciwko bólowi zębów)

Oto lekarstwo: Podrzędne piwo […] i oliwę razem zmieszasz;

Zaklęcie wyrecytujesz trzy razy i nałożysz lekarstwo na ząb.

Nasi przodkowie bardzo pragnęli zrozumieć otaczający ich świat, ale nie znali sposobu czy metody, która by im to umożliwiła. W ich wyobraźni wszechświat był mały, spokojny i przytulny, rządzili nim bogowie tacy jak Anu, Ea i Szamasz. W tym wszechświecie ludzie odgrywali ważną, jeśli nie główną rolę; byli oni integralną częścią całej przyrody. Ów sposób na uśmierzenie bólu zęba za pomocą piwa pośledniego gatunku odwoływał się do najgłębszych kosmologicznych tajemnic.

Odkryliśmy już efektywny i wspaniały sposób na zrozumienie wszechświata. Jest nim nauka. Nauka ukazała nam wszechświat tak prastary i rozległy, że ludzkie sprawy są przy nim mało znaczące. Wyrastaliśmy z dala od kosmosu, który wydawał się odległy i bez związku z codziennymi troskami. Nauka odkryła jednak nie tylko, że wszechświat jest zachwycająco wielki, nie tylko, że wszechświat dostępny jest ludzkiemu zrozumieniu, ale także, że my, w bardzo rzeczywistym i głębokim sensie, jesteśmy częścią kosmosu, jesteśmy zrodzeni z niego, a nasz los jest głęboko z nim związany. Najistotniejsze i najbardziej trywialne z ludzkich spraw odnieść można do wszechświata i jego powstania. Niniejsza książka poświęcona jest badaniu owej kosmicznej perspektywy.

Latem i jesienią 1976 roku wraz z setką innych naukowców uczestniczyłem w programie badawczym Marsa za pośrednictwem lądowników „Vikinga”. Po raz pierwszy w historii ludzkości osadziliśmy dwa pojazdy kosmiczne na powierzchni innej planety. Rezultaty, opisane w rozdziale 5, były nadzwyczajne; nie pozostawiały wątpliwości co do historycznego znaczenia tej misji. A jednak opinia publiczna niewiele dowiedziała się o tym wielkim wydarzeniu. Prasa w większości nie zrozumiała jego wagi, a telewizja prawie całkowicie zignorowała misję. Gdy okazało się, że misja nie przyniesie definitywnej odpowiedzi na pytanie o to, czy istnieje życie na Marsie, zainteresowanie spadło jeszcze bardziej. Nie chciano zaakceptować zagadkowości tej planety. Informację o tym, że niebo widziane z Marsa ma odcień różowy, a nie niebieski, jak początkowo mylnie doniesiono, dziennikarze zebrani na konferencji prasowej przyjęli pomrukiem niezadowolenia — pragnęli, aby Mars również pod tym względem był podobny do Ziemi. Byli przekonani, że opinia publiczna będzie okazywać Marsowi tym mniejsze zainteresowanie, im mniej będzie on przypominał Ziemię. Jednak marsjańskie krajobrazy były oszałamiające, zapierały dech w piersiach. Wiedziałem, że istnieje ogromne zainteresowanie badaniem planet oraz pokrewnymi dziedzinami nauki — pochodzeniem życia, Ziemi, kosmosu, poszukiwaniem pozaziemskich istot rozumnych, naszymi związkami z wszechświatem. Należało tylko te zainteresowania podsycić, a mogła tego dokonać telewizja — najpotężniejszy środek komunikacji.

Ponieważ moje poglądy podzielał również B. Gentry Lee, szef analizy danych i planowania misji „Vikinga”, postanowiliśmy zrobić coś w tej sprawie. Lee zaproponował utworzenie towarzystwa zajmującego się propagowaniem w atrakcyjny i przystępny sposób zdobyczy nauki. Rozważyliśmy kilka projektów. Najbardziej interesująca wydała się nam propozycja złożona przez KCET, stację telewizji publicznej w Los Angeles. Ostatecznie przystaliśmy na wspólne wyprodukowanie trzynastoodcinkowego serialu telewizyjnego o szeroko pojętej tematyce astronomicznej. Miał być skierowany do masowego odbiorcy i poruszyć jego serce i umysł wspaniałymi obrazami oraz piękną oprawą muzyczną. Przeprowadziliśmy wiele rozmów z agentami, zatrudniliśmy kierownika produkcji i rozpoczęliśmy realizację projektu pod nazwą Kosmos. Zajęła nam ona trzy lata. Do tej pory obejrzało serial ponad 200 milionów ludzi na całym świecie, czyli niemal 5% mieszkańców Ziemi. Można z tego wyciągnąć wniosek, że masowy odbiorca jest o wiele bardziej inteligentny, niż powszechnie sądzono; że problemy związane z naturą i pochodzeniem świata budzą powszechne zainteresowanie. Obecna epoka jest rozdrożem dla naszej cywilizacji i, być może, naszego gatunku. Bez względu na to, jaką drogę wybierzemy, nasz los nieodmiennie związany będzie z nauką. Zasadniczą sprawą dla naszego przetrwania jest zrozumienie nauki. Co więcej, nauka jest rozkoszą; ewolucja zadbała o to, abyśmy czerpali przyjemność ze zrozumienia — ci, którzy rozumieją więcej, mają większe szanse przetrwania. Serial telewizyjny Kosmos i niniejsza książka są przykładami budzącego nadzieję eksperymentu w propagowaniu pewnych idei, metod i rozkoszy nauki.

Książka i serial powstawały jednocześnie. W pewnym sensie jedno bazuje na drugim. Wiele ilustracji w książce jest opartych na frapujących obrazach przygotowanych dla serialu. Ale książki i seriale telewizyjne mają nieco innych odbiorców i muszą sprostać innym oczekiwaniom. Jedną z wielkich zalet książki jest to, że czytelnik ma możliwość wielokrotnego powracania do niezrozumiałych, trudniejszych fragmentów; w przypadku telewizji zaczyna być to możliwe dzięki rozwojowi technik magnetowidowych. Autor ma o wiele większą swobodę w wyborze zakresu i stopnia rozwinięcia tematu w danym rozdziale książki niż przy realizacji pięćdziesięciu ośmiu minut i trzydziestu sekund programu telewizji niekomercyjnej. Pewne tematy omawiane w książce nie są poruszane w serialu telewizyjnym i vice versa. Na przykład w serialu omawiane jest zagadnienie Kosmicznego Kalendarium, które nie pojawia się w tej książce — po części dlatego, że omówiłem je w książce Rajskie smoki. Podobnie, nie opisuję tu zbyt szczegółowo życia Roberta Goddarda, ponieważ w Umyśle Broca poświęcam mu osobny rozdział. Ale każdy z odcinków serialu odpowiada dość ściśle danemu rozdziałowi tej książki; mam nadzieję, że jest to z korzyścią dla odbioru obu form. Jedynie kilka z ponad 250 kolorowych ilustracji znajdujących się w wydaniu albumowym Kosmosu mogło zostać zamieszczonych w tym wydaniu, ale znalazły się w nim wszystkie ilustracje niezbędne do zrozumienia tekstu.

W wielu przypadkach kilkakrotnie poruszałem dany temat — najpierw tylko sygnalizowałem problem, a potem stopniowo go zgłębiałem. Zagadnienia dotyczące ciał kosmicznych poruszyłem w rozdziale 1, a dokładniej omówiłem w dalszych rozdziałach książki, podobnie jak mutacje, enzymy i kwasy nukleinowe wprowadzone w rozdziale 2. Czasami nie dbałem o zachowanie historycznego porządku. Na przykład poglądy starożytnych Greków zaprezentowałem w rozdziale 7, podczas gdy poglądy Johannesa Keplera omówiłem w rozdziale 3. Uważam jednak, że najlepiej docenimy zasługi Greków, gdy zobaczymy, od jakich osiągnięć byli o krok.

Ponieważ nauka jest nierozdzielnie związana z innymi ludzkimi dążeniami, nie można jej omawiać w oderwaniu od zagadnień socjologicznych, politycznych, religijnych i filozoficznych. Nawet przy kręceniu serialu o tematyce naukowej nie sposób było uniknąć kontaktu z wszechobecną działalnością militarną człowieka. Podczas kręcenia zdjęć na pustyni Mojave symulującej Marsa, z wykorzystaniem pełnowymiarowej makiety lądownika „Vikinga”, pracę wielokrotnie przerywały nam samoloty Armii Amerykańskiej, odbywające ćwiczebne loty bombowe. W Aleksandrii, w Egipcie, od dziewiątej do jedenastej każdego przedpołudnia nasz hotel był celem ćwiczebnych nalotów lotnictwa egipskiego. Na Samos, w Grecji, do ostatniej chwili wstrzymywano wydanie pozwolenia na filmowanie z powodu ćwiczeń wojsk NATO. W Czechosłowacji korzystanie z walkie-talkie przy organizowaniu planu filmowego zwróciło uwagę myśliwca czechosłowackiego, który krążył nam nad głowami, dopóki się nie upewnił, że nasze działania nie stanowią zagrożenia dla bezpieczeństwa państwa. W Grecji, Egipcie i Czechosłowacji naszej ekipie towarzyszyli nieustannie agenci miejscowego aparatu bezpieczeństwa. W Kałudze (ZSRS) utrudniano nam wstępne rozmowy na temat kręcenia zdjęć ilustrujących życie pioniera astronautyki, Konstantina Ciołkowskiego, ponieważ — jak się potem dowiedzieliśmy — miały się tam odbyć procesy dysydentów. Zespół filmowy spotykał się z niezliczonymi dowodami życzliwości we wszystkich krajach, które odwiedziliśmy; ale wszędzie spotykaliśmy się również z powszechną obecnością wojska i poczuciem zagrożenia bezpieczeństwa danego narodu. Doświadczenia te utwierdziły mnie w przekonaniu, że zarówno w książce, jak i w serialu telewizyjnym należy poruszać — tam, gdzie będzie to uzasadnione — problemy społeczne.

Nauka jest procesem ciągłym, nigdy nie ma końca. Nie istnieje jedna ostateczna prawda, po odkryciu której wszyscy naukowcy mogliby pójść na emeryturę. Dzięki temu świat jest o wiele bardziej interesujący zarówno dla naukowców, jak i dla milionów ludzi wszystkich narodów, którzy nie będąc zawodowo związani z nauką, są głęboko zainteresowani metodami i odkryciami naukowymi. Od czasu pierwszego wydania książki doszło do wielu znaczących odkryć, jednakże tylko nieliczne z przedstawionych w niej poglądów stały się przestarzałe.

Pojazdy kosmiczne „Voyager 1” i „Voyager 2” dotarły do układu Saturna i dostarczyły wiele informacji na temat planety, złożonego układu jej pierścieni i roju towarzyszących jej księżyców. Najbardziej interesującym z nich wydaje się Tytan, który, z tego co wiemy, ma atmosferę zbliżoną do atmosfery pra-Ziemi — gęstą mglistą powłokę składającą się ze złożonych cząsteczek organicznych. Jego powierzchnię, być może, pokrywa ocean płynnych węglowodorów. Przeprowadzone ostatnio obserwacje ujawniły istnienie pierścieni materii wokół młodych gwiazd. Te pierścienie mogą być właśnie w trakcie przeradzania się w nowe układy planetarne, co sugerowałoby, że planety występują powszechnie wokół gwiazd Drogi Mlecznej. Zgromadzono nowe dowody na poparcie tezy, że komety okresowo nawiedzają wewnętrzne rejony Układu Słonecznego, powodując wymieranie wielu gatunków na Ziemi. Odkryto ogromne obszary przestrzeni międzygalaktycznej, które wydają się pozbawione galaktyk. Wysunięto koncepcje nowych elementów składowych wszechświata ważnych dla jego ostatecznego losu.

Tempo odkryć nie słabnie. Japonia, Europejska Agencja Przestrzeni Kosmicznej i Związek Sowiecki planują wysłanie pojazdów kosmicznych na spotkanie komety Halleya. Przed końcem obecnego dziesięciolecia1 ma zostać umieszczony na orbicie największy jak dotąd teleskop kosmiczny2. Pojawiają się dogodne warunki do wysłania statków kosmicznych na Marsa, na inne planety, asteroidy czy na Tytana. Sonda kosmiczna „Galileo”, mająca dotrzeć w 1988 roku do układu Jowisza, została zaprojektowana do opuszczenia pierwszego próbnika w atmosferę jednej z wielkich planet. Ale są i ciemne strony odkryć naukowych: ostatnie badania pozwalają przypuszczać, że pył wyniesiony w następstwie wojny nuklearnej w wyższe warstwy atmosfery poważnie zredukowałby ilość docierającego na Ziemię promieniowania słonecznego, powodując zlodowacenia i doprowadzając do bezprecedensowej katastrofy nawet w krajach, na które nie spadłaby żadna bomba. Obecna technologia stwarza coraz lepsze warunki do poznawania cudów kosmosu i obrócenia Ziemi w chaos. Mamy przywilej życia w jednej z najbardziej krytycznych epok w historii ludzkości oraz przywilej wpływania na nią.

W przypadku projektu tej wielkości nie sposób podziękować wszystkim, którzy pracowali przy jego realizacji. Chciałbym jednakże wymienić tych, którzy zasłużyli sobie na moją szczególną wdzięczność. Są to: B. Gentry Lee; zespół produkcyjny Kosmosu, a przede wszystkim Geoffrey Haines-Stiles, David Kennard i Adrian Malone; plastycy Jon Lomberg (który grał rolę krytyka przy tworzeniu scenografii dla Kosmosu), John Allison, Adolf Schaller, Rick Sternbach, Don Davis, Brown i Anne Norcia; konsultanci Donald Goldsmith, Owen Gingerich, Paul Fox i Diane Ackerman; Cameron Beck; kierownictwo KCET, a zwłaszcza Greg Andorfer, który pierwszy przedstawił nam propozycję KCET, Chuck Allen, William Lamb i James Loper; scenarzyści i koproducenci serialu telewizyjnego Kosmos, między innymi Atlantic Richfield Company, Corporation for Public Broadcasting, The Arthur Vining Davis Foundation, Alfred P. Solan Foundation, BBC i Polytel International. Tym, którzy przyczynili się do zgromadzenia niezbędnego materiału, złożyłem osobne podziękowania na końcu książki. Oczywiście odpowiedzialność za jej ostateczną zawartość ponoszę ja sam. Dziękuję zespołowi wydawnictwa Random House, przede wszystkim redaktor Anne Freedgood za jej pracę i cierpliwość, gdy zbliżał się termin ukończenia zarówno serialu telewizyjnego, jak i książki. Szczególne wyrazy wdzięczności jestem winien Shirley Arden, mojej asystentce, za przepisywanie wczesnych wersji książki i przeprowadzenie wersji ostatecznej przez wszystkie stadia produkcji, jak zwykle z zapałem i fachowo. Projekt Kosmos zawdzięcza jej wiele więcej. Jestem wdzięczny bardziej, niż potrafię to wyrazić, administracji Cornell University za przyznanie mi dwuletniego urlopu na wykonanie tego projektu, moim studentom i kolegom z tego uniwersytetu oraz kolegom z NASA, JPL i z Voyager Imaging Team.

Osobne podziękowania należą się Ann Druyan i Stevenowi Soterowi — współtwórcom scenariusza serialu telewizyjnego — którzy pracowali również nad ostateczną koncepcją poszczególnych odcinków, powiązaniem ich ze sobą i dokonaniem trafnego wyboru tematów. Jestem im głęboko wdzięczny za krytyczną lekturę wczesnych wersji książki, konstruktywne i twórcze sugestie oraz znaczący wkład w scenariusz, który pod wieloma względami wpłynął też na zawartość książki. Przyjemność, jaką znajdowałem w naszych licznych dyskusjach, jest moją główną nagrodą za projekt Kosmos.

Ithaca i Los Angeles

maj 1980

i lipiec 1984

Rozdział 1

Wybrzeże kosmicznego oceanu

Oto imiona pierwszych ludzi, którzy zostali stworzeni i utworzeni: Czarownik Zgubnego Śmiechu, Czarownik Nocy, Nieuczesany i Czarny Czarownik […] Zostali obdarzeni rozumem; spojrzeli i natychmiast ich wzrok sięgnął daleko, zdołali ujrzeć, zdołali poznać wszystko, co istnieje na świecie. Kiedy patrzyli, w jednej chwili widzieli wszystko, co ich otaczało, i oglądali wokół siebie sklepienie niebieskie i okrągłe oblicze Ziemi […] [Wówczas Stwórca powiedział:] „Wiedzą wszystko […] co mamy teraz z nimi począć? Niech ich wzrok dosięga tylko tego, co jest blisko; niech widzą tylko niewielką część oblicza Ziemi! […] Czyż nie są ze swej natury zwykłymi stworzeniami i tworami [naszych rąk]? Czyż i oni mają być bogami?”1

Popol Vuh, Księga Rady Narodu Quiché

Poznane jest skończone, nieznane jest nieskończone; intelektualnie stoimy na wysepce pośród bezgranicznego, niewyjaśnionego oceanu. Zadaniem kolejnych pokoleń jest osuszanie następnych kawałków lądu.

T.H. Huxley, 1887

Kosmos jest tym wszystkim, co jest, kiedykolwiek było lub kiedykolwiek będzie. Rozważania na temat kosmosu nas poruszają — czujemy mrowienie w kręgosłupie, głos nam drży, odczuwamy emocje jak na odległe wspomnienie upadku z wysokości. Wiemy, że zbliżamy się do największej z tajemnic.

Rozmiary i wiek kosmosu przekraczają pojęcie zwykłego człowieka. Nasz mikroskopijny planetarny dom zagubiony jest gdzieś pomiędzy bezmiarem a wiecznością. Z kosmicznej perspektywy większość ludzkich zmartwień wydaje się błaha. Nasz gatunek wciąż jeszcze jest młody, obdarzony ciekawością, odważny i wielce obiecujący. W ciągu kilku ostatnich tysiącleci dokonaliśmy zadziwiających i niespodziewanych odkryć dotyczących kosmosu i naszego w nim miejsca, przeprowadziliśmy badania, na myśl których raduje się dusza. Nie pozwalają nam one zapomnieć, że motorem ewolucji ludzkości była ciekawość, że zrozumienie jest radością, że wiedza jest wstępnym warunkiem przetrwania. Wierzę, że nasza przyszłość zależy od tego, jak dobrze poznamy ów kosmos, po którym dryfujemy niczym pyłek kurzu po porannym niebie.

Badania w tej dziedzinie wymagają zarówno sceptycyzmu, jak i wyobraźni. Wyobraźnia często przenosi nas do światów, których nigdy nie było, ale bez niej niczego byśmy nie dokonali. Sceptycyzm pozwala nam odróżnić fantazje od faktów, pozwala sprawdzić nasze domysły. Kosmos jest przebogaty — we wspaniałe zjawiska, wzajemne związki, subtelne, wywołujące podziw i strach mechanizmy.

Powierzchnia Ziemi jest wybrzeżem kosmicznego oceanu. To na niej zdobyliśmy większość naszej wiedzy. W ostatnim czasie zeszliśmy nieco do morza, zamoczyliśmy palce u nóg lub co najwyżej kostki. Woda nęci. Ocean przyzywa. Gdzieś w zakamarkach naszej duszy tli się przekonanie, że to stamtąd przybyliśmy. Tęsknimy za powrotem. Wydaje mi się, że te aspiracje nie są objawem braku szacunku, choć mogą niepokoić bogów bez względu na to, kim oni są.

Rozmiary kosmosu są tak ogromne, że posługiwanie się powszechnie znanymi jednostkami odległości, takimi jak metry czy mile, użytecznymi na Ziemi, nie miałoby sensu. Zamiast nich do pomiaru odległości używamy prędkości światła. W ciągu jednej sekundy światło przebywa około 300 000 km, czyli siedem razy obiega Ziemię. W ciągu ośmiu minut pokonuje odległość pomiędzy Słońcem i Ziemią. Możemy więc powiedzieć, że Słońce jest oddalone od Ziemi o osiem minut świetlnych. W ciągu roku światło pokonuje blisko 10 bilionów kilometrów. Tę jednostkę długości, odległość, jaką światło przebywa w ciągu roku, nazywamy rokiem świetlnym. Wielkość ta nie mierzy czasu, lecz odległości — ogromne odległości.

Ziemia jest miejscem w kosmosie. Pod żadnym względem nie jest szczególnym miejscem. Nie jest nawet typowym miejscem. Żadna planeta, gwiazda czy galaktyka nie może być typowa, ponieważ kosmos jest w większości pusty. Jedynym typowym miejscem jest bezmierna, zimna, powszechna próżnia, wieczna noc międzygalaktycznej przestrzeni — miejsce tak dziwne i odludne, że w porównaniu z nim planety, gwiazdy i galaktyki wydają się rzadkie i urocze. Prawdopodobieństwo tego, że przypadkowo znaleźlibyśmy się w pobliżu jakiejś planety, jest mniejsze niż jeden do 1033 (1 i trzydzieści trzy zera). W życiu codziennym taką szansę nazywa się beznadziejną. Planety to drogocenne klejnoty.

Z oddali przestrzeni międzygalaktycznej widać rozsiane, niczym piana na falach przestrzeni, niezliczone kłębki świetlne. To galaktyki. Niektóre są samotnymi wędrowcami, większość jednak zamieszkuje wspólne gromady i tłocząc się, dryfuje bez końca po bezmiarze kosmicznych ciemności. Przed nami rozpościera się kosmos na największą ze znanych skal. Jesteśmy w królestwie mgławic, 8 miliardów2 lat świetlnych od Ziemi, w połowie drogi do krańca znanego wszechświata.

Galaktyka składa się z gazu, pyłu i gwiazd — miliardów miliardów gwiazd. Możliwe, że każda z tych gwiazd jest dla kogoś słońcem. W galaktyce są gwiazdy i planety oraz, być może, organizmy żywe i istoty inteligentne, a także cywilizacje, podróżujące w przestrzeni kosmicznej. Jednak z oddali galaktyka przypomina raczej zbiór czarujących drobiazgów — muszelek lub korali, wytworów wiekowego trudu Natury w kosmicznym oceanie.

Powędrujemy teraz ku temu, co ziemscy astronomowie nazywają Lokalną Grupą Galaktyk. Ma ona średnicę kilku milionów lat świetlnych, a w jej skład wchodzi około dwudziestu galaktyk3. To gromada dość skromna, mroczna, o rzadko rozsianych składnikach. Jedną z tych galaktyk jest M31, widoczna z Ziemi w gwiazdozbiorze Andromedy4. Podobnie jak inne galaktyki spiralne ma ona kształt ogromnego dysku ze spiralnymi ramionami z gwiazd, gazu i pyłu. M31 ma dwa małe satelity, karłowate galaktyki eliptyczne, związane z nią siłami grawitacji, czyli za sprawą tego samego prawa fizyki, które utrzymuje nas w fotelu. Prawa natury są w całym kosmosie takie same. Znajdujemy się 2 miliony lat świetlnych od domu.

Za M31 jest inna, bardzo podobna do niej galaktyka — nasza Galaktyka. Jej spiralne ramiona obracają się wolno, pełny obrót wykonują raz na ćwierć miliarda lat. Teraz, 40 000 lat świetlnych od domu, będziemy zmierzać ku masywnemu jądru Drogi Mlecznej. Jeśli zaś chcielibyśmy odnaleźć Ziemię, to musielibyśmy skierować się na peryferie Galaktyki, do mrocznego miejsca w pobliżu krańca spiralnego ramienia.

Doznalibyśmy przytłaczającego wrażenia: nawet pomiędzy spiralnymi ramionami będzie towarzyszył nam strumień przepływających obok gwiazd — procesja ślicznych słońc, świecących własnym światłem: niektóre tak delikatne jak mydlane bańki i tak ogromne, że mogłyby pomieścić dziesięć tysięcy Słońc lub bilion takich planet jak Ziemia; inne — wielkości małego miasta i sto bilionów razy gęstsze niż ołów. Niektóre gwiazdy są samotnikami, podobnie jak Słońce. Większość ma towarzyszy — zwykle są to układy podwójne, czyli dwie obiegające się gwiazdy. Od układów potrójnych stopniowo przechodzimy przez grupki kilkudziesięciu gwiazd do wielkich gromad kulistych, na które składają się miliony słońc. Niektóre gwiazdy podwójne są tak blisko siebie, że niemal się stykają, a ich materia przepływa pomiędzy nimi. Większość jednak znajduje się w pewnej odległości, tak jak Jowisz od Słońca. Niektóre gwiazdy, supernowe, są tak jasne jak cała galaktyka, w której skład wchodzą; inne obiekty, na przykład czarne dziury, są niewidoczne już z odległości kilku kilometrów. Jedne świecą ze stałą jasnością, inne migoczą niepewnie lub mrugają rytmicznie. Jedne obracają się ze stateczną elegancją, inne wirują w tak szalonym pędzie, że ulegają spłaszczeniu. Większość emituje głównie promieniowanie widzialne i podczerwone; niektóre są również silnymi źródłami promieniowania rentgenowskiego i radiowego. Niebieskie gwiazdy są gorące i młode; żółte typowe i w średnim wieku; czerwone często są stare i umierające; a małe białe lub czarne gwiazdy są w końcowym stadium agonii. Droga Mleczna zawiera około 400 miliardów różnego rodzaju gwiazd, poruszających się w sposób zawiły, ale uporządkowany. Ze wszystkich tych gwiazd mieszkańcy Ziemi, jak dotąd, znają bliżej tylko jedną.

Każdy układ gwiazdowy jest wyspą w przestrzeni kosmicznej, którą od najbliższych sąsiadów dzielą całe lata świetlne. Można sobie wyobrazić, że na niezliczonych planetach rozwijają się cywilizacje istot rozumnych, dla których ich drobna planeta i kilka marnych słońc to wszystko, co potrafią ogarnąć swą wiedzą. My sami wyrastaliśmy w izolacji. Powoli uczyliśmy się tego, czym jest kosmos.

Niektóre gwiazdy mogą być otoczone milionami pozbawionych życia kamienistych planetek, układami planetarnymi zakrzepłymi we wczesnym stadium swej ewolucji. Możliwe jednak, że wiele gwiazd ma układy planetarne podobne do naszego: na peryferiach wielkie planety z gazowymi pierścieniami i skutymi lodem księżycami, a bliżej środka małe, ciepłe, błękitno-białe, przesłonięte chmurami globy. Na niektórych mogły się rozwinąć inteligentne formy życia, zmieniające powierzchnię planety w ogromnych przedsięwzięciach inżynieryjnych. To nasi bracia i siostry w kosmosie. Czy są od nas bardzo różni? Jaką mają postać, jaka jest ich biochemia, neurobiologia, historia, polityka, nauka, technologia, sztuka, muzyka, religia, filozofia? Być może pewnego dnia ich poznamy.

Dotarliśmy już na własne podwórko. Jesteśmy teraz w odległości jednego roku świetlnego od Słońca. Tutaj krąży rój gigantycznych kul śnieżnych, składających się z lodu, kamieni i cząsteczek organicznych: rój jąder kometowych. Co pewien czas wchodzi on w obszar słabych oddziaływań grawitacyjnych jakiejś mijanej gwiazdy i wówczas jedno z jąder zbacza ze swego kursu i wpada w głąb Układu Słonecznego. Tam Słońce rozgrzewa je, lód paruje i z głowy komety rozwija się piękny warkocz.

Zbliżamy się teraz do planet naszego układu, sporych globów, jeńców Słońca, zmuszonych siłami grawitacji do podążania niemal kołowymi orbitami, planet ogrzewanych głównie słonecznym blaskiem. Pluton, pokryty metanowym lodem, w towarzystwie samotnego, ogromnego księżyca Charona, oświetlany jest promieniami odległego Słońca, które na czarnym jak smoła niebie jest zaledwie jasnym punkcikiem. Gigantycznym gazowym planetom — Neptunowi, Uranowi, Saturnowi (klejnot Układu Słonecznego) i Jowiszowi — towarzyszą lodowate księżyce. Za obszarem gazowych planet i krążących wokół nich gór lodowych krążą ciepłe, kamieniste prowincje wewnętrzne. Tam, na przykład, znajduje się czerwona planeta Mars, z niebotycznymi wulkanami, wielkimi szczelinami, burzami piaskowymi planetarnych rozmiarów i, być może, prostymi formami życia. Wszystkie planety krążą wokół Słońca, najbliższej gwiazdy — piekła termojądrowych reakcji wodoru i helu — zalewającej Układ Słoneczny światłem.

Na zakończenie wędrówki powracamy na nasz drobny, kruchy, błękitno-biały świat zagubiony w kosmicznym oceanie, którego ogrom przekracza nasze najśmielsze wyobrażenia. To świat pośród bezmiaru innych światów. Być może jest szczególny tylko dla nas. Ziemia jest naszym domem, naszą rodzicielką. Tutaj powstała i rozwinęła się nasza forma życia. Tutaj dorastały istoty ludzkie. To na tej planecie rozwinęliśmy swą pasję badania kosmosu i to tutaj właśnie, w bólach i bez gwarancji, pracujemy nad własnym losem.

Witajcie na Ziemi — planecie o błękitnym, azotowym niebie, z oceanami ciekłej wody, cienistymi lasami i aksamitnymi łąkami, w świecie tętniącym życiem. Z kosmicznej perspektywy jest on wzruszająco piękny i niezwykły; i jest także, jak na razie, unikatowy. Jak dotąd bowiem, po wszystkich naszych podróżach w przestrzeni i czasie, tylko o nim możemy z całkowitą pewnością powiedzieć, że materia kosmiczna stała się ożywiona i świadoma. W przestrzeni musi być wiele takich planet, ale nasze poszukiwania mają swój początek tu, w skarbnicy mądrości mężczyzn i kobiet naszego gatunku zdobywanej ogromnym kosztem przez wiele milionów lat. Żyjemy pośród inteligentnych, obdarzonych pasją dociekliwości ludzi i w czasach, gdy ceni się dążenie do zdobywania wiedzy. Istoty ludzkie, zrodzone z gwiazd, a teraz zamieszkujące świat zwany Ziemią, rozpoczęły swą długą podróż do domu.

Odkrycia tego, że Ziemia jest jedynie maleńkim światem, dokonano, jak większości ważnych odkryć, na starożytnym Bliskim Wschodzie w czasach przez niektórych ludzi określanych jako III wiek p.n.e., w największej metropolii tamtej epoki — egipskim mieście Aleksandria. Mieszkał tam wówczas człowiek zwany Eratostenesem. Jeden z jego współczesnych nadał mu przydomek „Beta”, od drugiej litery greckiego alfabetu, ponieważ — jak mówił — Eratostenes we wszystkim był drugim wśród najlepszych na świecie. Nie ulega jednak wątpliwości, że Eratostenes niemal we wszystkim był „Alfą”. Był astronomem, historykiem, geografem, filozofem, poetą, krytykiem teatralnym i matematykiem. Tytuły napisanych przez niego książek świadczą o szerokim zakresie jego zainteresowań. Eratostenes był również dyrektorem wielkiej Biblioteki Aleksandryjskiej, w której to pewnego dnia przeczytał na zwoju papirusu, że w leżącej daleko na południu miejscowości Syene (obecnie Asuan w Egipcie), w pobliżu pierwszej katarakty na Nilu, w południe 21 czerwca pionowe paliki nie rzucają cienia. W dzień letniego przesilenia — w najdłuższy dzień roku — wraz ze zbliżaniem się południa cienie rzucane przez kolumny świątyni stają się coraz krótsze. W południe znikają zupełnie. Na dnie głębokiej studni można wówczas oglądać odbicie Słońca. Musi więc znajdować się ono dokładnie nad głową, czyli w zenicie.

Ktoś inny z pewnością zignorowałby tego typu spostrzeżenie. Paliki, cienie, odbicie w studni, położenie Słońca — jakież znaczenie mogą mieć tak trywialne sprawy codziennej natury? Eratostenes był jednak naukowcem, a jego rozmyślania nad tymi zwyczajnymi sprawami zmieniły świat; w pewnym sensie stworzyły ten świat. Miał na tyle przytomny umysł, aby przeprowadzić doświadczenie, a dokładniej mówiąc, aby sprawdzić, czy również w Aleksandrii pionowe paliki nie rzucają cienia w południe 21 czerwca. I odkrył, że rzucają.

Płaska mapa starożytnego Egiptu: gdy Słońce jest w zenicie, pionowy obelisk nie rzuca cienia ani w Aleksandrii, ani w Syene

U góry: Gdy Słońce nie jest dokładnie w zenicie, rzucane cienie mają równą długość. Jednak gdy mapa uwzględnia zakrzywienie (na dole.

Słońce może być w zenicie w Syene, ale nie w Aleksandrii; w Syene zatem nie ma cienia, podczas gdy w Aleksandrii rzucany jest wyraźny cień Eratostenes zadał więc sobie pytanie: Jak to się dzieje, że w tej samej chwili paliki w Syene nie rzucają cienia, a paliki w Aleksandrii, leżącej dalej na północ, rzucają wyraźny cień? Przyjrzyjmy się mapie starożytnego Egiptu. Zaznaczono na niej położenie dwóch pionowych palików równej długości, jednego ustawionego w Aleksandrii, drugiego w Syene. Załóżmy, że w pewnej chwili żaden z palików w ogóle nie rzuca cienia. To wydaje się doskonale zrozumiałe — przy założeniu, że Ziemia jest płaska. Słońce byłoby wówczas dokładnie nad palikami. Jeśli oba paliki rzucają cienie tej samej długości, również można to z łatwością wyjaśnić, przyjmując, że Ziemia jest płaska: promienie słoneczne będą wówczas nachylone pod tym samym kątem do obu palików. Dlaczego jednak w tej samej chwili w Syene nie było cienia, a w Aleksandrii był cień znacznej długości?

Jedyne możliwe wytłumaczenie tego zjawiska Eratostenes widział w założeniu, że powierzchnia Ziemi jest zakrzywiona. A to prowadziło do następnego wniosku: im większa krzywizna, tym większa różnica długości cieni. Słońce jest tak daleko, że promienie docierające na Ziemię możemy uważać za równoległe, tak więc paliki ustawione pod różnymi kątami do promieni słonecznych rzucają cienie różnej długości. Z obserwowanej różnicy w długości cieni można wywnioskować, że odległość pomiędzy Syene i Aleksandrią powinna wynosić około 7°, licząc po powierzchni Ziemi; jeśli w wyobraźni przedłużylibyśmy paliki aż do środka Ziemi, to przecięłyby się one pod kątem 7°, co stanowi około jednej pięćdziesiątej 360°, czyli pełnego obwodu Ziemi. Eratostenes wiedział, że odległość pomiędzy Syene i Aleksandrią wynosi około 800 km, ponieważ najął człowieka, który zmierzył ją krokami. 800 km pomnożone przez 50 daje 40 000 km: tyle zatem musi wynosić obwód Ziemi.

To poprawna odpowiedź. Do jej uzyskania Eratostenes wykorzystał jedynie paliki, oczy, stopy, mózg i zamiłowanie do doświadczeń. Za pomocą tak prostych narzędzi oszacował obwód Ziemi z błędem zaledwie kilku procent. Zdumiewające osiągnięcie sprzed 2200 lat. Eratostenes był pierwszym człowiekiem, który dokonał poprawnego pomiaru wielkości naszej planety.

W owych czasach mieszkańcy obszaru basenu Morza Śródziemnego słynęli z zamiłowania do morskich podróży. Aleksandria zaś była największym portem świata. Wiedziano już, że Ziemia jest kulą o dających się oszacować rozmiarach, pojawiła się więc kusząca myśl, by wyruszyć na wyprawę badawczą, a może nawet opłynąć cały glob. Czterysta lat przed Eratostenesem Fenicjanie, pozostający na służbie u egipskiego faraona Necho, opłynęli Afrykę. Prawdopodobnie pożeglowali w swych kruchych, otwartych łodziach z Morza Czerwonego wzdłuż wschodnich wybrzeży Afryki, a potem wpłynęli na Atlantyk i wrócili do macierzystego portu przez Morze Śródziemne. Podróż trwała trzy lata — prawie tyle, ile nowoczesna sonda kosmiczna „Voyager” potrzebuje na dotarcie z Ziemi do Saturna.

Po odkryciu Eratostenesa odważni i żądni przygód żeglarze podejmowali wiele wspaniałych wypraw. Ich stateczki były niewielkie, a oni sami mieli bardzo prymitywne instrumenty nawigacyjne. Obliczali położenie statku według logu i trzymali się, w miarę możności, brzegu. Na nieznanym oceanie potrafili określić szerokość geograficzną swego położenia, obserwując każdej nocy pozycję gwiazdozbiorów względem horyzontu, ale nie umieli określić długości geograficznej. Widok znajomych gwiazdozbiorów pośród bezmiaru niezbadanego oceanu musiał działać kojąco. Gwiazdy to przyjaciele badaczy — tych, którzy żeglowali kiedyś po morzach Ziemi, i tych, którzy dziś przemierzają przestworza w kosmicznych statkach. Zapewne od czasu odkrycia Eratostenesa podejmowano próby opłynięcia Ziemi, ale przed Magellanem nikomu się to nie udało. Jakież opowieści o odważnych czynach i przygodach musiały towarzyszyć żeglarzom i nawigatorom, najpraktyczniejszym ludziom pod słońcem, gdy ryzykowali życie, zawierzając wyliczeniom jakiegoś naukowca z Aleksandrii?

W czasach Eratostenesa budowano globusy przedstawiające Ziemię z lotu ptaka: dobrze zbadany obszar basenu Morza Śródziemnego przedstawiały one w zasadzie poprawnie, ale im bardziej oddalano się od domu, tym ich dokładność była mniejsza. Owa nieprzyjemna, ale nieunikniona cecha charakteryzuje również naszą obecną wiedzę o kosmosie. W I wieku aleksandryjski geograf Strabon napisał:

Ci, którzy nie zdołali opłynąć Ziemi, nie mówią, że przeszkodził im w tym jakiś kontynent, morze pozostaje bowiem doskonale otwarte, ale raczej brak zdecydowania i szczupłość zapasów.

[… ] Eratostenes mówił, że gdyby bezmiar Oceanu Atlantyckiego nie był przeszkodą, to moglibyśmy z łatwością dotrzeć morzem z Iberii do Indii. […] Jest całkiem możliwe, że w strefie umiarkowanej mogłaby istnieć jedna czy dwie zamieszkane krainy. [… ] W rzeczy samej, jeśli [ta inna część świata] jest zamieszkana, to nie zamieszkują jej zapewne ludzie tacy jak w naszej części i powinniśmy traktować ją jako inny zamieszkany świat.

Ludzkość, niemal w dosłownym znaczeniu tego słowa, zaczęła penetrować inne światy. Nastał czas wzmożonych wysiłków zbadania powierzchni Ziemi, podróży do Chin i Polinezji. Kulminacyjnym wydarzeniem tego okresu było oczywiście odkrycie Ameryki przez Krzysztofa Kolumba i podróże badawcze odbywane w ciągu następnych kilku stuleci. Pierwsza podróż Kolumba miała ścisły związek z wyliczeniami Eratostenesa. Kolumb był zafascynowany tym, jak je nazywał, „indyjskim przedsięwzięciem” — projektem dotarcia do Japonii, Chin i Indii nie wzdłuż wybrzeży Afryki i szlakiem na wschód, przez nieznany zachodni ocean — czy też, jak to zdumiewająco trafnie przewidział Eratostenes, „płynąc morzem z Iberii do Indii”.

Kolumb, który sam kreślił i sprzedawał mapy, był kolekcjonerem starych map, a także pilnym czytelnikiem książek starożytnych geografów, również Eratostenesa, Strabona i Ptolemeusza. Aby „indyjskie przedsięwzięcie” mogło się powieść, aby statki i załogi mogły przetrwać długą podróż, Ziemia musiałaby być mniejsza, niż twierdził Eratostenes. Dlatego też Kolumb dopuścił się w swych wyliczeniach oszustwa, jak całkiem słusznie zauważyli badacze z uniwersytetu w Salamance. W swych wyliczeniach użył bowiem najmniejszego z możliwych obwodów Ziemi i największego wyciągnięcia na wschód Azji, jakie udało mu się znaleźć w dostępnych księgach, a potem jeszcze i te wielkości przedstawił z przesadnym optymizmem. Gdyby na jego drodze nie znalazła się Ameryka, to wyprawy Kolumba zakończyłyby się całkowitym niepowodzeniem.

Obecnie Ziemia jest dokładnie zbadana. Nie kryje już w sobie obietnic nowych kontynentów czy zagubionych krain. Technologia, dzięki której zbadaliśmy i zasiedliliśmy większość z odległych obszarów Ziemi, pozwala nam teraz opuścić naszą planetę, wyprawić się w przestrzeń kosmiczną i badać inne światy. Widok oglądanej z góry Ziemi, kulistość jej kształtów i zarysy linii brzegowych kontynentów potwierdzają zdumiewającą kompetencję starożytnych kartografów. Wielką przyjemność sprawiłby ten widok Eratostenesowi i innym aleksandryjskim geografom.

To właśnie w Aleksandrii, w ciągu sześciuset lat, począwszy od roku 300 p.n.e., ludzkość rozpoczęła swą intelektualną przygodę, która doprowadziła nas na brzeg kosmicznego oceanu. Po tym wspaniałym marmurowym mieście nic nie pozostało. Ucisk i strach przed wiedzą zatarły niemal wszystkie wspomnienia o starożytnej Aleksandrii. Jej mieszkańcy stanowili zadziwiającą mieszaninę ras, kultur i wyznań. Macedońscy, a później rzymscy żołnierze, egipscy kapłani, greccy arystokraci, feniccy żeglarze, żydowscy kupcy, goście z Indii i Afryki — wszyscy, z wyjątkiem licznej rzeszy niewolników — żyli razem w harmonii i wzajemnym poszanowaniu przez większą część okresu świetności Aleksandrii.

Miasto powstało z inicjatywy Aleksandra Wielkiego i zostało zbudowane przez byłego członka jego gwardii przybocznej. Aleksander zachęcał do szanowania obcych kultur i dążenia do zdobywania bezstronnej wiedzy. Według przekazów — nie ma większego znaczenia, czy wydarzyło się to naprawdę — opuścił się na dno Morza Czerwonego w pierwszym dzwonie nurkowym. Zachęcał swych generałów i żołnierzy, aby żenili się z Hinduskami i Persjankami. Szanował bogów innych narodów. Kolekcjonował egzotyczne formy życia, sprowadził słonia dla swego nauczyciela, Arystotelesa. Jego zbudowane z rozmachem miasto miało być światowym centrum handlu, kultury i nauki. Zdobiły je ulice trzydziestometrowej szerokości, eleganckie budowle i rzeźby, monumentalny grobowiec Aleksandra i ogromnych rozmiarów latarnia morska w Faros — jeden z siedmiu cudów świata.

Ale największym cudem Aleksandrii była Biblioteka Aleksandryjska założona przy Muzeum Aleksandryjskim. Z tej legendarnej Biblioteki do naszych czasów przetrwała jedynie wilgotna, zapomniana piwnica Serapejon5, bocznego pawilonu Biblioteki. Kilka butwiejących półek jest pewnie jedyną po niej pozostałością. A jednak to miejsce było kiedyś symbolem świetności największego miasta świata, pierwszym instytutem naukowym w historii ludzkości. Mędrcy skupieni wokół Biblioteki Aleksandryjskiej badali cały kosmos. „Kosmos” to greckie słowo na określenie porządku wszechświata, w odróżnieniu od „chaosu”. Odzwierciedlało ono ścisły związek pomiędzy wszystkimi rzeczami. Wyrażało również lęk przed zawiłym i subtelnym sposobem, w jaki wszechświat tworzy jedną całość. Była to wspólnota uczonych zgłębiających wiedzę w różnych dziedzinach: fizyki, literatury, astronomii, geografii, filozofii, matematyki, biologii i inżynierii. W miarę upływu czasu nauka i wiedza rozkwitały coraz bardziej. W Bibliotece Aleksandryjskiej po raz pierwszy, dokładnie i systematycznie, zaczęto gromadzić wiedzę z całego świata.

Oprócz Eratostenesa działali tam również: astronom Hipparch, który sporządził mapy gwiazdozbiorów i oszacował jasność gwiazd; Euklides, który w genialny sposób usystematyzował geometrię, a swemu królowi, biedzącemu się nad jakimś trudnym matematycznym problemem, powiedział: „Do geometrii nie wiedzie królewski gościniec”; Dionizjusz Trak, człowiek, który zdefiniował części mowy, a w badaniach nad językiem odegrał podobną rolę jak Euklides w rozwoju geometrii; Herofilos, fizjolog, który ustalił, że to mózg, a nie serce jest siedliskiem inteligencji; Heron z Aleksandrii, wynalazca przekładni i maszyny parowej, autor Automata, pierwszej książki o robotach; Apoloniusz z Pergii, matematyk, który zademonstrował przecięcia stożkowe6 — elipsę, parabolę, hiperbolę — krzywe, których kształt, jak wiemy, przyjmują orbity planet, komet i gwiazd; Archimedes, największy geniusz mechaniki do czasów Leonarda da Vinci; astronom i geograf Ptolemeusz, który zebrał i opracował większość z tego, co dziś składa się na pseudonaukę zwaną astrologią (jego geocentryczny obraz wszechświata utrzymywał się aż przez 1500 lat, co jest dowodem na to, że intelektualne zdolności nie gwarantują jeszcze poprawności sądów). Pośród tych wielkich naukowców była też kobieta, Hypatia, matematyk i astronom, ostatni promyk świetności Biblioteki Aleksandryjskiej. Jej męczeńska śmierć związana była ze zniszczeniem Biblioteki w siedem wieków po jej założeniu — to historia, do której jeszcze powrócimy.

Greccy królowie Egiptu, którzy panowali po Aleksandrze, bardzo poważnie traktowali naukę. Przez stulecia wspierali badania naukowe i dbali o to, by najlepsze umysły tamtych czasów miały w Bibliotece odpowiednie warunki do pracy. Biblioteka miała dziesięć dużych sal do prac badawczych, z których każdą przeznaczono dla jednej dziedziny nauki. Były tam też fontanny i arkady, ogród botaniczny, ogród zoologiczny, prosektoria, obserwatorium oraz wielka sala jadalna, w której w wolnych chwilach dyskutowano nad nowymi pomysłami.

Sercem Biblioteki był księgozbiór. Jego opiekunowie zadbali o to, aby znalazły się w nim dzieła wszystkich kultur i języków świata. Wysyłali agentów za granicę, by tam kupowali interesujące zbiory. Zawijające do Aleksandrii statki handlowe przeszukiwała policja — nie w celu wykrycia kontrabandy, ale w poszukiwaniu zwojów. Znalezione zwoje pożyczano, kopiowano, a potem zwracano właścicielom. Trudno o dokładne oszacowania, ale wydaje się prawdopodobne, że w zbiorach Biblioteki znajdowało się około pół miliona ręcznie przepisanych papirusowych zwojów. Co się z nimi stało? Cywilizacja klasyczna, której były wytworami, upadła, a sama Biblioteka została rozmyślnie zniszczona. Ocalała jedynie maleńka cząstka jej zbiorów, kilka wzruszających fragmentów. I jakże frapujących! Wiemy na przykład, że na półkach Biblioteki Aleksandryjskiej było dzieło astronoma Arystarcha z Samos, który utrzymywał, iż Ziemia jest jedną z planet krążących wokół Słońca, a gwiazdy znajdują się niewiarygodnie daleko. Jego poglądy były całkowicie słuszne, ale musieliśmy poczekać prawie 2000 lat, aby odkryć je na nowo. Jeśli zwielokrotnimy 100 000 razy nasze poczucie straty po zaginięciu dzieła Arystarcha, to uświadomimy sobie ogrom osiągnięć klasycznej cywilizacji i tragedii jej zniszczenia.

Współczesna wiedza znacznie przewyższa wiedzę starożytnych, ale nasza znajomość historii, szczególnie tej najdawniejszej, jest nadal bardzo wyrywkowa. Wyobraźmy sobie, ile tajemnic przeszłości moglibyśmy rozwiązać, mając kartę czytelnika Biblioteki Aleksandryjskiej. Wiadomo, że istniała trzytomowa historia świata, obecnie zaginiona, babilońskiego kapłana imieniem Berossos. Pierwszy tom obejmował okres od Stworzenia do Potopu, który według autora trwał 432 000 lat, czyli około stu razy dłużej, niż wynika z chronologii Starego Testamentu.

Starożytni wiedzieli, że świat jest bardzo stary. Usiłowali poznać najdalszą przeszłość. Dziś wiadomo, że kosmos jest o wiele starszy, niż sobie kiedykolwiek wyobrażano. Z badań nad naturą wszechświata wiemy, że żyjemy na pyłku krążącym wokół banalnej gwiazdy trudno dostrzegalnej z odległego krańca galaktyki. Jesteśmy punktem w bezmiarze przestrzeni i trwamy zaledwie chwilę. Wiemy, że nasz wszechświat — a przynajmniej jego ostatnie wcielenie — ma około 15 lub 20 miliardów lat. To czas dzielący nas od wydarzenia zwanego Wielkim Wybuchem (Big Bang). Na początku istnienia tego wszechświata nie było galaktyk, gwiazd, planet, życia, cywilizacji; całą przestrzeń wypełniała jednorodna, promienista kula ognia. Przejście od chaosu Wielkiego Wybuchu do kosmosu jest najbardziej zdumiewającą transformacją materii i energii, jaką dane nam było poznać. Dopóki zaś nie znajdziemy innych, bardziej inteligentnych istot, sami jesteśmy najbardziej spektakularną ze wszystkich transformacji — dalekimi potomkami Wielkiego Wybuchu, dążącymi z poświęceniem do zrozumienia i dalszej przemiany kosmosu, z którego powstaliśmy.

Rozdział 2

Jeden głos w kosmicznej fudze

Prawdopodobnie wszystkie formy życia organicznego, jakie kiedykolwiek istniały na tej Ziemi, pochodzą od pierwotnej formy, w którą po raz pierwszy tchnięto życie […] Jest coś wspaniałego w takiej wizji życia […] albowiem podczas gdy ta planeta krążyła zgodnie z niezmiennym prawem grawitacji, z tak prostych początków rozwinęły się nieskończone formy, najpiękniejsze i najcudowniejsze, i dalej się rozwijają.

Karol Darwin, O powstawaniu gatunków, 1859

Całe życie zastanawiałem się nad możliwościami istnienia życia gdzie indziej. Jakie by ono było? Na czym mogłoby być oparte? Wszystkie organizmy na naszej planecie zbudowane są z cząsteczek związków organicznych — złożonych mikroskopijnych struktur, w których zasadniczą rolę odgrywają atomy węgla. Kiedyś, nim powstało życie, Ziemia była jałowa i całkowicie bezludna. Teraz nasz świat wprost tryska życiem. Jak do tego doszło? Jak, pod nieobecność życia, powstały bazujące na węglu cząsteczki związków organicznych? Jak powstały pierwsze organiczne formy życia? W jaki sposób rozwinęły się tak wyrafinowane i złożone istoty jak my, zdolne do zgłębiania tajemnic swego własnego pochodzenia?

Czy na niezliczonych planetach, które krążą wokół innych słońc, również jest życie? Czy pozaziemskie formy życia, jeśli istnieją, bazują na cząsteczkach tych samych związków organicznych co życie na Ziemi? Czy też są one zdumiewająco odmienne — inaczej przystosowane do innego środowiska? Co jeszcze jest możliwe ? Natura życia na Ziemi i poszukiwanie życia gdzie indziej to dwa aspekty tego samego problemu, jakim jest chęć znalezienia odpowiedzi na pytanie, kim jesteśmy.

W wielkiej międzygwiazdowej ciemności znajdują się chmury gazu, pyłu i materii organicznej. Za pomocą radioteleskopów odkryto w niej dziesiątki różnego rodzaju molekuł organicznych. Obfitość tych cząsteczek sugeruje, że surowiec do powstania życia jest wszędzie. Być może powstanie życia jest kosmiczną nieuchronnością. Na części z miliardów planet naszej Galaktyki życie może nigdy nie powstać. Na innych może powstać i zginąć lub też nigdy się nie rozwinąć ponad najprostsze formy. A na znikomej liczbie planet mogą się pojawić inteligentne formy życia przewyższające nas stopniem rozwoju.

Raz po raz ktoś wychwala szczęśliwy zbieg okoliczności, jakim jest fakt, że na Ziemi panują tak doskonałe warunki do życia — umiarkowane temperatury, woda, tlen w atmosferze i tak dalej. Ale osoby te, przynajmniej niektóre, mylą chyba przyczyny ze skutkami. My, mieszkańcy Ziemi, jesteśmy tak wyjątkowo dobrze przystosowani do ziemskiego środowiska, ponieważ w nim wyrośliśmy. Te z wcześniejszych form życia, które nie były dobrze przystosowane, wyginęły. Jesteśmy potomkami organizmów, które dobrze się zaadaptowały. Organizmy, które rozwinęłyby się na innych planetach, zapewne wychwalałyby warunki tam panujące.

Wszystkie formy życia na Ziemi są ze sobą ściśle spokrewnione. Funkcjonujemy na bazie tych samych procesów chemii organicznej i mamy wspólną spuściznę ewolucyjną. W efekcie obszar badań naszych biologów jest znacznie zawężony. Badają oni tylko pojedynczą gałąź biologii, jeden samotny temat z muzyki życia. Czyżby ten nikły pisk był jedynym głosem w ciągu tysięcy lat świetlnych? A może jest on częścią kosmicznej fugi, z tematami i kontrapunktami, dysonansami i harmoniami, miliardem różnych głosów rozbrzmiewających w muzyce życia Galaktyki?

Pozwólcie, że opowiem wam o jednej maleńkiej frazie z muzyki życia na Ziemi. W roku 1185 cesarzem Japonii był siedmioletni chłopiec o imieniu Antoku. Był on tytularnym przywódcą rodu samurajów Heike, uwikłanego w długą i krwawą wojnę z innym rodem samurajów, Genji1. Oba rody rościły sobie prawo do dziedziczenia cesarskiego tronu. 24 kwietnia 1185 roku doszło do decydującej bitwy w cieśninie Dannoura. Na pokładzie jednego ze statków znajdował się siedmioletni cesarz. Wrogowie rodu Heike byli liczniejsi, a poza tym stosowali lepszą taktykę. Wielu samurajów z rodu Heike zginęło, a ci, którzy przeżyli, w większości rzucili się do morza i utonęli. Czcigodna Nii, babka cesarza, postanowiła, że ona i Antoku nie wpadną w ręce wrogów. O tym, co wydarzyło się potem, czytamy w Opowieści o rodzie Tairów:

Cesarz kończył w tym roku dopiero siedem lat, lecz powaga jego znacznie przewyższała ten wiek. Wyglądał tak pięknie, że zdawał się rozsiewać wokoło światło i promienie. Jego czarne, długie włosy spływały mu wdzięcznie na plecy. Wyraźnie zaniepokojony zapytał:

— Dokąd to zamierzasz mnie zabrać?

Wtedy Nii zwracając ku młodocianemu władcy swe oblicze zalane łzami spływającymi szybko po policzkach […] poczęła dodawać mu otuchy, rozczesując mu jednocześnie włosy […] Cesarz tonąc we łzach, złożył swe małe ręce i zwracając się najpierw na wschód, pożegnał się ze świątynią w Ise, a potem zwracając się na zachód, wypowiedział słowa wezwania do Buddy. Wtedy Nii wzięła go mocniej w ramiona i ze słowami „I pod falami będziesz mieć swą stolicę” pogrążyła się w morskie fale, w głębinę sięgającą tysięcy chyba sążni2.

Cała flota wojenna Heike została zniszczona. Ocalały tylko czterdzieści trzy kobiety. Te damy cesarskiego dworu zmuszone były sprzedawać się rybakom mieszkającym w pobliżu miejsca bitwy. Ród Heike niemal zupełnie stracił na znaczeniu, ale grupa spospolitowanych dam dworu i ich potomstwo, żyjące z rybackim ludem, ustanowili święto dla upamiętnienia bitwy. Po dziś dzień jest ono obchodzone 24 kwietnia. Rybacy, potomkowie klanu Heike, przywdziewają czarne nakrycia głowy i udają się w procesji do świątyni Akama, w której znajduje się mauzoleum utopionego cesarza. Tam oglądają przedstawienie mówiące o wydarzeniach, które nastąpiły po bitwie w cieśninie Dannoura. Przez wiele stuleci po owej bitwie ludziom wydawało się, że widują upiorne armie samurajów daremnie usiłujących wykupić się morzu, oczyścić się z krwi, klęski i poniżenia.

Rybacy powiadają, że samurajowie Heike nadal tułają się po dnie Morza Japońskiego — pod postacią krabów. Spotyka się tam bowiem kraby z osobliwymi znakami na pancerzach, wzorami i wgłębieniami, które niepokojąco przypominają twarz samuraja. Takie kraby po schwytaniu nie trafiają do kuchni, ale zostają wrzucone ponownie do morza, przez pamięć o smutnych wydarzeniach w cieśninie Dannoura.

Z legendą tą wiąże się bardzo frapujący problem. Jakim sposobem doszło do wyrycia na pancerzu krabów twarzy wojowników? Mogłoby się wydawać, że to dzieło ludzi. Wzory na pancerzach krabów są dziedziczne, lecz u krabów, tak jak u ludzi, jest wiele różnych linii dziedziczenia. Załóżmy, że przypadkowo pomiędzy dalekimi przodkami tego kraba pojawił się taki, którego wzór przypominał, choćby w niewielkim stopniu, ludzką twarz. Nawet przed bitwą w cieśninie Dannoura rybacy mogli nie chcieć zjadać podobnych krabów. Wrzucali je więc z powrotem do morza, uruchamiając tym samym proces ewolucji: jeśli jesteś krabem, a twój pancerz ma zwyczajny wzór, ludzie cię zjedzą i w twojej linii zostanie niewielu potomków; jeśli wzór na twoim pancerzu przypomina choć trochę twarz, zostaniesz wrzucony z powrotem do wody, pozostawisz więcej potomków. Kształt wzoru na pancerzu był więc dla krabów inwestycją o wymiernych korzyściach. Mijały pokolenia krabów i rybaków. Największe szanse przeżycia miały kraby z wzorami, które przypominały twarz samuraja; tak więc przetrwały kraby z wizerunkami nie tylko ludzkiej twarzy, nie tylko japońskiej twarzy, ale zawziętego i gniewnego oblicza samuraja. Wszystko to nie ma nic wspólnego z tym, czego chcą same kraby. Dobór został narzucony z zewnątrz. Im bardziej przypominasz samuraja, tym większe masz szanse przeżycia. Ostatecznie doszło do tego, że jest bardzo wiele krabów-samurajów.

Taki proces nazywamy sztucznym doborem. W przypadku krabów Heike został on bardziej lub mniej świadomie wprowadzony w życie przez rybaków, z pewnością jednak bez żadnych poważnych „przemyśleń” ze strony krabów. Przez tysiąclecia ludzie dokonywali świadomego wyboru, które rośliny i zwierzęta powinny żyć, a które wyginąć. Od dzieciństwa otaczają nas zwierzęta domowe i hodowlane, owoce, drzewa i warzywa. Skąd się one wzięły? Czy kiedyś żyły na wolności, a potem dały się nakłonić do mniej uciążliwego życia w gospodarstwie? Nie, prawda wygląda zgoła inaczej. Większość z nich została stworzona przez nas. 10 000 lat temu nie było mlecznych krów, psów myśliwskich czy ogromnych kolb kukurydzy. Z chwilą udomowienia przodków tych roślin i zwierząt — czasami znacznie różniących się wyglądem od swych potomków — zaczęliśmy kontrolować ich rozmnażanie. Preferowaliśmy reprodukcję pewnych odmian, o właściwościach uważanych przez nas za pożądane. Gdy chcieliśmy mieć psa, który pomagałby nam przy owcach, to wybieraliśmy szczeniaki inteligentne, posłuszne i mające wrodzony talent do zaganiania stada, który jest bardzo przydatny zwierzętom polującym gromadnie. Ogromne wymiona mlecznych krów są wynikiem naszego zainteresowania mlekiem i serem. Kukurydza, od 10 000 pokoleń hodowana na smaczniejszą i bardziej pożywną od swych rachitycznych przodków, zmieniła się tak bardzo, że już nawet nie rozmnaża się bez ludzkiej pomocy.

Istotą sztucznego doboru — w przypadku krabów Heike, psa, krowy czy kukurydzy — jest następujący fakt. Wiele fizycznych i behawioralnych cech roślin i zwierząt jest dziedzicznych. Przechodzą z pokolenia na pokolenie. Ludzie z określonych powodów wspierali reprodukcję pewnych odmian i byli przeciwni rozmnażaniu innych. Odmiany selekcjonowano pod względem preferowanego rozmnażania i ostatecznie zaczynały one dominować; natomiast odmiany poddane selekcji negatywnej stawały się coraz rzadsze i w końcu wyginęły.

Skoro ludzie potrafią stworzyć nowe odmiany roślin i zwierząt, to czyż natura również nie musi czynić tego samego? Taki proces nazywamy doborem naturalnym. To, że w ciągu tysiącleci formy życia przeszły fundamentalną przemianę, nie budzi chyba wątpliwości, zważywszy na zmiany, jakie wprowadziliśmy w zwierzętach i roślinach w czasie krótkiego panowania ludzi na Ziemi, czego dowody znajdujemy w licznych skamieniałościach. Zapis kopalny opowiada o stworzeniach, które kiedyś występowały, a teraz całkowicie wyginęły3. W historii Ziemi o wiele więcej stworzeń wyginęło, niż dziś istnieje; to zakończone eksperymenty ewolucji.

Zmiany genetyczne wywołane udomowieniem dają się zaobserwować bardzo szybko. Królik został udomowiony dopiero we wczesnym średniowieczu (był hodowany przez francuskich mnichów przekonanych, że nowo narodzone króliczki są rybami i dlatego nie podlegają zakazowi spożywania mięsa w pewne dni ustalone przez Kościół), kawa w XV wieku, buraki cukrowe w XIX wieku, a norki nadal znajdują się we wczesnym stadium udomowienia. Mniej niż 10 000 lat udomowienia wystarczyło, by ilość wełny otrzymywanej z jednej owcy zwiększyła się dziesięciokrotnie, a ilość mleka dawana przez krowy prawie tysiąckrotnie. Skoro sztuczna selekcja potrafi dokonać tak zasadniczych zmian w krótkim czasie, to co potrafiłaby zdziałać trwająca miliardy lat selekcja naturalna? Odpowiedzią jest piękno i różnorodność biologiczna świata. Ewolucja jest faktem, nie teorią.

Odkrycie, że mechanizmem ewolucji jest dobór naturalny, związane jest z nazwiskami Karola Darwina i Alfreda Russela Wallace’a. Z naciskiem podkreślali fakt, że natura jest płodna, że o wiele więcej roślin i zwierząt rodzi się, niż może przetrwać i dlatego środowisko dokonuje selekcji tych odmian, które, przez przypadek, są lepiej przystosowane do przeżycia. Mutacje — nagłe zmiany cech dziedzicznych — utrwalają się w następnych pokoleniach. Dostarczają surowego materiału dla ewolucji. Środowisko wybiera tylko te mutacje, które umożliwiają przetrwanie, i w rezultacie mamy do czynienia z seriami powolnych transformacji jednej formy życia w inną, czyli powstawaniem nowego gatunku4.

W swej pracy O powstawaniu gatunków Darwin napisał:

W istocie to nie człowiek powoduje zmienności; on jedynie mimowolnie wystawia organizmy na nowe warunki życia, a potem Natura wkracza do akcji i powoduje powstawanie zmienności. Ale człowiek może i dokonuje doboru odmian ofiarowanych mu przez Naturę i tym samym prowadzi do nagromadzania ich w pożądany sposób. Tym sposobem dostosowuje zwierzęta i rośliny do własnych potrzeb i przyjemności. Może to robić metodycznie lub nieświadomie, zachowując osobniki najbardziej mu użyteczne w danym czasie, nie myśląc nawet o zmianie przekazywanych z pokolenia na pokolenie cech […] Nie ma żadnego oczywistego powodu, żeby prawa, które tak skutecznie działały przy udomowieniu, nie mogłyby działać w Naturze […] Na świat przychodzi więcej osobników, niż może przetrwać […] Najmniejsza przewaga jednego organizmu, w dowolnym wieku czy w dowolnej porze roku, nad tymi, z którymi współzawodniczy w przetrwaniu, lub lepsze przystosowanie choćby w najmniejszym stopniu do fizycznych warunków otoczenia zachwiałoby tą równowagą.

T.H. Huxley, najbardziej skuteczny dziewiętnastowieczny obrońca i popularyzator ewolucji, napisał, że publikacje Darwina i Wallace’a były „błyskiem światła, które zagubionemu w ciemnościach nocy człowiekowi nagle ukazały drogę, która, bez względu na to, czy zawiedzie go prosto do domu, czy nie, z pewnością prowadzi w jego stronę […] Gdy po raz pierwszy udało mi się w pełni pojąć ideę przewodnią dzieła O powstawaniu gatunków, stwierdziłem: Jak głupio, że o tym nie pomyślałem! Przypuszczam, że towarzysze Kolumba powiedzieli coś bardzo podobnego […] Fakty przemawiające za zmiennością, za walką o byt, za adaptacją do warunków otoczenia, były wystarczająco dobrze znane; ale nikt z nas nie przypuszczał, że wiedzie przez nie droga do sedna problemu gatunków, dopóki Darwin i Wallace nie rozproszyli ciemności”.

Wielu ludzi było zgorszonych — niektórzy nadal są — obiema ideami, ewolucją i doborem naturalnym. Nasi przodkowie, spoglądając na elegancję życia na Ziemi, na to, jak dobrze struktura organizmów dobrana jest do ich funkcji, widzieli w tym dowody na istnienie Wielkiego Projektanta. Najprostszy organizm jednokomórkowy jest o wiele bardziej złożony od najlepszego zegarka kieszonkowego. Jednak zegarki kieszonkowe nie składają się same ani nie powstają drogą powolnej ewolucji z, powiedzmy, zegarków dziadka. Zegarek pociąga za sobą konieczność istnienia zegarmistrza. Wydaje się, że nie ma sposobu, aby atomy i molekuły mogły spontanicznie połączyć się w organizmy o tak zdumiewającej złożoności i misternym działaniu, jak te zdobiące każdy zakątek Ziemi. Pogląd, że każde z tych żywych stworzeń zostało specjalnie zaprojektowane, że jeden gatunek nie staje się innym, był całkowicie zgodny z tym, co nasi przodkowie, przy swej ograniczonej wiedzy historycznej, wiedzieli o życiu. Idea, że każdy organizm został ze skrupulatną drobiazgowością zbudowany przez Wielkiego Projektanta, wprowadzała porządek w naturze i dawała istotom ludzkim poczucie sensu istnienia, którego nadal pragniemy. Istnienie Wielkiego Projektanta jest naturalnym, pociągającym i zarazem ludzkim wyjaśnieniem biologicznego świata. Ale, jak Darwin i Wallace wykazali, jest jeszcze inny sposób, równie pociągający, równie ludzki i o wiele bardziej przekonujący: dobór naturalny, który, wraz z upływem kolejnych eonów, czyni muzykę życia coraz piękniejszą.

Istnienie skamielin nie musi kłócić się z ideą Wielkiego Projektanta; być może niektóre gatunki zostały zniszczone, gdy przestały Go satysfakcjonować, i wtedy rozpoczął doświadczenia nad ulepszonymi wzorami. Ale taki pogląd budzi pewien niepokój. Każda roślina i zwierzę jest znakomitym tworem. Czyż niebywale znający się na rzeczy Wielki Projektant nie potrafiłby stworzyć zamierzonego gatunku od razu? Zapis kopalny pozwala wysunąć wniosek o próbach i błędach, o niemożności przewidzenia przyszłości — cechach niezbyt właściwych dla kompetentnego Wielkiego Projektanta (choć dla projektanta o słabszym i bardziej pokrętnym charakterze chyba tak).

Po ukończeniu college’u, we wczesnych latach pięćdziesiątych, miałem szczęście pracować w laboratorium H.J. Mullera, wielkiego genetyka, człowieka, który odkrył, że promieniowanie prowadzi do mutacji. Muller pierwszy zwrócił moją uwagę na kraby Heike jako przykład sztucznego doboru. Zgłębiając tajniki genetyki, spędziłem wiele miesięcy na badaniu muszki owocowej, Drosophila melanogaster — drobnego stworzonka z dwoma skrzydełkami i wielkimi oczami. Trzymaliśmy je w butelkach po mleku. Krzyżowaliśmy dwie odmiany, aby zobaczyć, jakie nowe formy powstaną na skutek zmieszania genów rodzicielskich drogą naturalnych i wymuszonych mutacji. Samice składały jaja na czymś w rodzaju melasy, którą pracownicy techniczni umieszczali w butelkach; butelki zamykano, a my czekaliśmy dwa tygodnie, aby z zapłodnionych jaj wylęgły się larwy, aby larwy zmieniły się w poczwarki, z których w końcu wyłonią się nowe dorosłe osobniki muszki owocowej.

Pewnego dnia oglądałem pod mikroskopem kolejną partię dorosłych muszek uśpionych odrobiną eteru i ostrożnie rozdzielałem pędzelkiem z wielbłądziego włosia różne odmiany. Ku memu zdumieniu natrafiłem na coś bardzo dziwnego, nie na jakąś drobną odmianę typu „czerwone oczy zamiast białych” lub „szczecinka na karku”. To było coś zupełnie innego: stworzenie o bardziej wydatnych skrzydłach i długich pierzastych czułkach. Los sprawił, pomyślałem, że przykład zasadniczych zmian ewolucyjnych w obrębie jednego pokolenia, co według Mullera nigdy nie mogło się wydarzyć, właśnie zaistniał w jego własnym laboratorium. Moim niewdzięcznym zadaniem było powiadomienie go o tym.

Z ciężkim sercem zapukałem do drzwi jego gabinetu.

— Proszę — rozległ się stłumiony głos.

Wszedłem. W pokoju panował mrok — mała lampka oświetlała podstawę mikroskopu, przy którym pracował Muller.

— Znalazłem bardzo odmienny rodzaj muszki — zacząłem nieśmiało. — Jestem pewny, że wyłoniła się z jednej z poczwarek na melasie. Nie chciałbym przeszkadzać, ale…

— Czy ona przypomina bardziej Lepidoptera czy Diptera? — zapytał Muller, unosząc nieco oświetloną od dołu twarz. Nie bardzo wiedziałem, o co mu chodziło, więc musiał wyjaśnić: — Czy ma duże skrzydła? Czy ma pierzaste antenki?

Przytaknąłem ponuro, kiwając głową.

Muller włączył górne światło i uśmiechnął się dobrotliwie. Był to rodzaj ćmy, który przystosował się do życia w laboratoriach genetycznych, w których prowadzi się badania nad drozofilą. W niczym nie przypominała muszki owocowej i nie miała z nią nic wspólnego. Interesowała ją wyłącznie melasa muszki owocowej. W ciągu krótkiego czasu, jakiego technicy potrzebowali na otworzenie i zamknięcie butelki — na przykład w celu dodania muszek owocowych — ćma-matka wykonywała nurkowy lot, spuszczając po drodze swe jajka na smaczną melasę. Nie odkryłem więc makromutacji. Natknąłem się jedynie na kolejny piękny przykład przystosowania występującego w naturze, produkt mikromutacji i doboru naturalnego.

Tajemnicami ewolucji są śmierć i czas — śmierć ogromnej liczby form życia, które niedoskonale przystosowały się do środowiska, i czas potrzebny na długie panowanie małych mutacji, które przez przypadek prowadziły do lepszej adaptacji, czas potrzebny na powolne kumulowanie wzorców preferowanych mutacji. Nasza niepewność co do teorii Darwina i Wallace’a spowodowana jest częściowo trudnościami, jakie mamy z wyobrażeniem sobie przemijania tysięcy, a tym bardziej milionów lat. Bo czymże jest 70 milionów lat dla istoty, która żyje tylko jedną milionową tego czasu? Jesteśmy niczym motyle, które przez dzień trzepoczą skrzydłami i myślą, że to wieczność.

To, co wydarzyło się tutaj, na Ziemi, jest być może w dużej mierze typowe dla ewolucji życia na wielu innych planetach; jednakże pod względem takich szczegółów jak procesy chemiczne, związane z powstawaniem białek, czy zasady funkcjonowania mózgu historia życia na Ziemi może być wyjątkowa na skalę całej Drogi Mlecznej. Ziemia powstała w wyniku kondensacji międzygwiezdnego gazu i pyłu około 4,6 miliarda lat temu. Z zapisu kopalnego wiemy, że życie powstało wkrótce potem, być może około 4 miliardów lat temu, w stawach i oceanach pierwotnej Ziemi. Pierwsze żywe organizmy swym stopniem złożoności nie przewyższały organizmów jednokomórkowych (i tak już bardzo wyrafinowanych form życia). Początki były o wiele skromniejsze. W tych pierwszych dniach błyskawice i ultrafioletowe promieniowanie Słońca rozbijały proste, bogate w wodór cząsteczki prymitywnej atmosfery, a ich fragmenty spontanicznie łączyły się w coraz bardziej złożone molekuły. Produkty tych wczesnych reakcji chemicznych rozpuszczały się w oceanach, tworząc coś w rodzaju organicznego bulionu z cząsteczek o stopniowo wzrastającej złożoności, aż któregoś dnia, pewnie przez przypadek, powstała molekuła zdolna tworzyć swoje kopie, wykorzystując w tym celu inne molekuły obecne w bulionie. (Wrócimy jeszcze do tego zagadnienia później).

To był najwcześniejszy przodek kwasu dezoksyrybonukleinowego, DNA, cząsteczki warunkującej życie na Ziemi. Ma ona kształt podobny do drabiny skręconej w podwójną spiralę, o szczeblach w różnych częściach cząsteczki, które odpowiadają czterem literom kodu genetycznego. Te szczeble, zwane nukleotydami, są zapisem dziedzicznej instrukcji zbudowania danego organizmu. Każdej formie życia na Ziemi odpowiada inny zestaw instrukcji, zapisany zasadniczo w tym samym języku. Przyczyna różnic pomiędzy organizmami tkwi w różnicach w zapisie owych instrukcji. Mutacja jest zmianą w sekwencji nukleotydów skopiowaną w następnym pokoleniu, przenoszoną drogą dziedziczenia. Ponieważ mutacje są przypadkowymi zmianami w kolejności nukleotydów, większość z nich jest szkodliwa lub wręcz śmiertelna i prowadzi do powstania źle działających enzymów. Długo trzeba czekać, nim mutacja usprawni funkcjonowanie organizmu. Ale choć zdarzenie to jest tak mało prawdopodobne, to właśnie drobna, korzystna mutacja, dotycząca nukleotydu o średnicy dziesięciomilionowej części centymetra, jest przyczyną ewolucji.

4 miliardy lat temu Ziemia była molekularnym rajem. Nie było w nim jeszcze drapieżników. Niektóre molekuły reprodukowały się nieudolnie, konkurując w pozyskaniu cegiełek do budowy i pozostawiając po sobie marne kopie. Jednak nawet na tym cząsteczkowym poziomie reprodukcji, mutacji i selektywnej eliminacji najmniej efektywnych wariantów ewolucja była już na dobrze zaawansowanym etapie. W miarę upływu czasu reprodukcja odbywała się coraz sprawniej. Cząsteczki o wyspecjalizowanych funkcjach połączyły się, tworząc rodzaj molekularnego zespołu — pierwszą komórkę. Komórki współczesnych roślin zawierają maleńkie fabryczki, zwane chloroplastami, które są odpowiedzialne za fotosyntezę — zamianę światła słonecznego, wody i dwutlenku węgla na węglowodany i tlen. Komórki kropli krwi zawierają inny rodzaj molekularnej fabryczki — mitochondria, które łączą pożywienie z tlenem dla wydobycia użytecznej energii. Dziś takie fabryczki istnieją w komórkach roślinnych i zwierzęcych, ale kiedyś mogły być swobodnie żyjącymi komórkami.

Około 3 miliardów lat temu liczne organizmy jednokomórkowe zaczęły się rozrastać, być może dlatego, że mutacja przeszkodziła oddzieleniu się pojedynczej komórki po podziale. Powstał pierwszy wielokomórkowy organizm. Każda komórka naszego ciała jest rodzajem wspólnoty, której członkowie, niegdyś żyjący swobodnie, związali się z sobą dla wspólnego dobra. Organizm człowieka jest zbudowany ze 100 bilionów komórek. W tym sensie każdy z nas jest mnogością.

Wydaje się, że płeć wynaleziono około 2 miliardów lat temu. Przedtem nowe warianty organizmów mogły powstać jedynie z akumulacji przypadkowych mutacji — selekcji zmian, litera po literze, w genetycznej instrukcji. Ewolucja musiała więc być boleśnie powolna. Po wynalezieniu płci dwa organizmy mogły wymieniać całe paragrafy i strony z książki swego kodu DNA, produkując nowe warianty gotowe do przejścia przez sito selekcji. Dobór organizmów następuje pod względem ich płciowego zaangażowania — te, które nie wykazują zainteresowania tymi sprawami, szybko giną. Ta prawidłowość występuje nie tylko u mikrobów sprzed 2 miliardów lat. My, ludzie, również z wielkim oddaniem zajmujemy się wymianą segmentów DNA.

Około miliarda lat temu rośliny, pracując wspólnie, doprowadziły do oszałamiających zmian w środowisku Ziemi. Zielone rośliny wyprodukowały tlen molekularny. Odkąd oceany zapełniły się zieloną roślinnością, tlen stał się głównym składnikiem ziemskiej atmosfery (dotychczas najwięcej było w niej wodoru), zmieniając nieodwracalnie jej pierwotny skład i kładąc kres epoce w historii Ziemi, w której materia życia powstawała dzięki procesom niebiologicznym. Tlen jednakże sprawiał również, że cząsteczki organiczne się rozpadały. Nie ulega wątpliwości, że jest on trujący dla pozbawionej ochrony materii organicznej. Pojawienie się atmosfery zawierającej tlen spowodowało poważny kryzys w historii życia i bardzo wiele organizmów niepotrafiących poradzić sobie z obecnością tlenu zginęło. Kilku prymitywnym formom, takim jak na przykład bakterie jadu kiełbasianego (botulizm), udało się przetrwać do dzisiaj w środowiskach wolnych od tlenu. Azot, obecny również w ziemskiej atmosferze, jest znacznie mniej chemicznie aktywny i dlatego jest o wiele łagodniejszy od tlenu. Znalazł się w atmosferze dzięki procesom biologicznym: 99% ziemskiej atmosfery jest pochodzenia biologicznego. Błękitne niebo nad naszymi głowami jest tworem życia.

Przez większą część 4 miliardów lat, jakie upłynęły od czasu powstania życia, dominującymi organizmami były mikroskopijne niebieskozielone glony, które pokrywały i wypełniały oceany. Potem, około 600 milionów lat temu, monopolistyczna pozycja glonów uległa załamaniu i doszło do ogromnej proliferacji nowych form życia; nastąpiło wydarzenie zwane wybuchem kambryjskim. Życie rozwinęło się niemal natychmiast po powstaniu Ziemi, co może sugerować, że jest nieuniknionym procesem chemicznym na tego typu planetach. Przez 3 miliardy lat życie nie wyszło poza fazę glonów, co z kolei może świadczyć o tym, że rozwinięcie dużych form życia z wyspecjalizowanymi organami jest skomplikowanym procesem, bardziej nawet niż powstanie samego życia. Być może istnieje wiele innych planet, na których obficie występują mikroby, ale brakuje dużych zwierząt czy roślin zielonych.

Wkrótce po wybuchu kambryjskim oceany zaroiły się od różnorodnych form życia. Około 500 milionów lat temu występowały w nich ogromne stada trylobitów, przepięknie zbudowanych zwierzątek niewiele większych od owadów; niektóre z nich polowały gromadnie na dnie oceanu. Ich oczy zaopatrzone były w kryształki do detekcji spolaryzowanego światła. Ale dziś nie ma już żywych trylobitów; nie ma ich już od 200 milionów lat. Ziemia pełna była kiedyś roślin i zwierząt, po których dziś nie pozostał żaden ślad. I oczywiście wszystkie gatunki dziś istniejące na Ziemi kiedyś nie istniały. W starych skałach nie ma śladu po zwierzętach nam podobnych. Gatunki pojawiały się, pozostawały na Ziemi krócej lub dłużej, a potem znikały.

Wydaje się, że przed wybuchem kambryjskim gatunki następowały po sobie raczej wolno. Po części może to wynikać z faktu, iż bogactwo naszych informacji maleje tym szybciej, im dalej w przeszłość zaglądamy; we wczesnym okresie historii naszej planety tylko nieliczne organizmy zbudowane były z twardych części, a po miękkich niewiele pozostało skamieniałości. Jednakże powolne pojawianie się zdecydowanie nowych form przed wybuchem kambryjskim nie ulega wątpliwości; ewolucja struktury i procesów biochemicznych komórki nie znajdowała natychmiastowego odbicia w wyglądzie zewnętrznym, uwidocznionym w zapisie kopalnym. Po wybuchu kambryjskim nowe, wspaniałe formy adaptacji następowały jedna po drugiej z zadziwiającą szybkością. Pojawiły się pierwsze ryby, a zaraz po nich pierwsze kręgowce; rośliny, których występowanie ograniczało się pierwotnie tylko do oceanów, zaczęły kolonizować ląd; powstały pierwsze owady, a ich potomkowie stali się pionierami w kolonizowaniu lądu przez zwierzęta; pojawieniu się owadów skrzydlatych towarzyszył rozwój płazów, stworzeń podobnych trochę do ryb płucodysznych, zdolnych do przetrwania zarówno na lądzie, jak i w wodzie; pojawiły się pierwsze drzewa i pierwsze gady; rozwinęły się dinozaury; na świat przyszły pierwsze ssaki, a potem pierwsze ptaki; pojawiły się pierwsze rośliny kwiatowe; dinozaury wyginęły; wczesne formy waleni, przodków delfinów i wielorybów, rozwinęły się w tym samym okresie co naczelne — przodkowie małp zwierzokształtnych, człekokształtnych i człowieka. Mniej niż 10 milionów lat temu zaczęły się rozwijać pierwsze stworzenia przypominające istoty ludzkie, czemu towarzyszyło spektakularne zwiększenie rozmiarów ich mózgu. A potem, tylko kilka milionów lat temu, pojawił się pierwszy człowiek.

Nasi przodkowie żyli w lasach; nic więc dziwnego, że „ciągnie nas do lasu”. Jakże piękne jest drzewo pnące się ku niebu. Jego liście pochłaniają światło słoneczne niezbędne do fotosyntezy, więc drzewa współzawodniczą w zacienianiu swoich sąsiadów. Gdyby przyjrzeć się uważniej, można by zobaczyć, jak dwa drzewa przepychają się i wysuwają jedno przed drugie. Drzewa to ogromne i piękne maszynerie zasilane światłem słonecznym, czerpiące wodę z gruntu, a dwutlenek węgla z powietrza, i przetwarzające te surowce na swoje i nasze potrzeby. Rośliny wykorzystują wytwarzane przez siebie węglowodany jako źródło energii dla swojego rozwoju, a my — zwierzęta, które w ostatecznym rozrachunku pasożytują na roślinach — podkradamy te węglowodany, które są niezbędne dla naszego rozwoju. Zjadając rośliny, doprowadzamy do połączenia węglowodanów z tlenem rozpuszczonym we krwi, z powodu naszej skłonności do oddychania powietrzem, i w ten sposób czerpiemy energię, która pozwala nam funkcjonować. W następnym etapie tego procesu wydychamy dwutlenek węgla, który rośliny potem przetwarzają, produkując więcej węglowodanów. Cóż za wspaniała współpraca roślin i zwierząt — jedne wdychają to, co wydychają drugie — proces, któremu energii dostarcza gwiazda odległa o 150 milionów kilometrów.

Zapraszamy do zakupu pełnej wersji książki