Книга Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Но сейчас вы вернулись на свой пляж и наблюдаете за звездами. Уже поздно, но вас это не волнует. Вы смотрите на небо и, конечно же, отдаетесь на волю замечательных идей, кажущихся совершенно сумасшедшими, но по какой-то чудесной причине довольно хорошо описывающих нашу космическую реальность.

Благодаря искривлению нашей планетой пространства-времени все, оказывающееся достаточно близко, падает по направлению к ее поверхности, преумножая искривление. Вследствие этого на протяжении многих миллиардов лет, с тех пор как Земля родилась из облака космической пыли, было достигнуто равновесие: наша планета получила атмосферу, в настоящее время защищающую нас от безвоздушного космического пространства, позволяющую нам существовать за счет вдыхаемого воздуха и дающую нам возможность иногда смотреть на небо.

Вне атмосферы, вдали от Земли находится Луна, вращающаяся вокруг нашей планеты, как мраморный шарик в миске, с той лишь разницей, что сама Луна также создает искривление пространственно-временного континуума. Искривление Луной пространства-времени заставляет воду, находящуюся на поверхности Земли, падать по отношению к Луне. Именно поэтому вода следует за вращающейся вокруг нашего мира Луной, создавая приливы.[22]

Далее существует еще и Солнце с крутым пространственно-временным склоном, по которому скользят вниз и вращаются с разными скоростями и на разной высоте все планеты, кометы и астероиды Солнечной системы, подобно мраморным шарикам по стенкам уже упомянутой миски.

И еще существует конкуренция с соседними звездами. Еще дальше искривление другими звездами пространства-времени становится более выраженным, чем у Солнца; и находящиеся недалеко от границ их влияния далекие кометы иногда могут достигать вершины параболы и переходить из царства одной звезды в царство другой, подобно тому как выброшенный из одной миски мраморный шарик может очутиться в другой поблизости. А в космосе всегда есть что-то поблизости.

И все искривление пространства-времени всеми звездами галактики Млечный Путь складывается вместе, создавая гравитационное поле Галактики, конкурирующей с соседними галактиками, а затем и сама Местная группа конкурирует с общим искривлением другими группами и т. д. А Эйнштейн придумал способ объединить все в одну-единственную формулу. Молодец, Эйнштейн!

Вам почти уже хочется, чтобы он сейчас возник перед вами и вы могли пожать ему руку, но вас не покидает ощущение, что осталось выяснить кое-что еще. Лежащее еще глубже. Но что? Разве вы не читали, что Эйнштейн открыл дверь теории, что наша Вселенная может иметь историю? К тому, что Вселенная в прошлом была меньше?

Вы садитесь на пляже и, сосредоточившись, закрываете глаза, готовясь представить себе, чем бы это могло быть.

Глава 7

Космология

В жизни существуют некоторые вопросы, на которые можно дать единственный и бесспорный ответ. К сожалению, несмотря на виденное вами только что, однозначного ответа, как выглядит Вселенная в целом, не существует. Уравнения Эйнштейна допускают множество различных глобальных форм Вселенной, и, как вы увидите в шестой части, мы до сих пор точно не знаем, из чего она состоит.

Сказав это, возможно стоит напомнить, что физика, какой бы могущественной она ни стала сейчас, никогда не отражает реальность абсолютно точно. Она даже не стремится к такой цели, потому что это означало бы, что реальность, какой бы она ни была, можно познать абсолютно. Что невозможно. Наблюдения и эксперименты, несмотря на их точность, всегда дают приблизительный ответ: существует вероятность погрешности, даже самой ничтожной.

Кроме того, оглядываясь назад, мы знаем, что на протяжении всей истории человечества технологии, с помощью которых мы, люди, осваивали природу, весьма редко совпадали с уровнем возможных прогнозов физики того времени, что иногда приводило к ложным убеждениям. Если бы пару веков назад вашему предшественнику каким-то образом удалось бы узнать о существовании некоторых бактерий, размер которых не превышает одной тысячной толщины человеческого волоса, ни один из его современников не смог бы проверить это. Так что ученому, возможно, пришлось бы провести остаток своих дней в сумасшедшем доме за непозволительное запугивание людей. То же самое относится и к далеким галактикам. Если бы ваш предок еще и настаивал на их существовании, его бы и не стали никуда запирать, а просто сожгли заживо. Как Джордано Бруно. Необходимых технологий, чтобы заглянуть достаточно далеко в космос и представить себе его теорию, не существовало даже сто лет назад. Точно так же как не придумана еще технология, позволяющая проверить описанные мной в конце книги теории.

Как говорится, наука прогрессирует, иногда семимильными шагами, открывая путь для революций в понимании. Тем не менее может оказаться здравой позицией рассматривать науку как строительные леса мыслей, пытающиеся, поколение за поколением, быть как можно ближе к реальности, в которой мы живем; реальности, чьи тайны затем обнажаются в результате экспериментов. И тут стоит заметить, что, даже если в будущем что-то изменится, до сих пор ни человеческая деятельность, ни наука никогда не приводили к открытиям о природе, которые не были бы явственно видны. Вместе с тем необходимо смиренно преклонить колени перед величием природы и науки, ведь только наука подарила нам глаза, чтобы увидеть, как слепы были наши тела.

Итак, что же такого дало нам видение Эйнштейна, что отсутствовало раньше? Если его уравнения слишком сложно решить, то чем же они хороши? Если мы не знаем даже того, из чего состоит Вселенная, как можно их использовать? Хм, вопреки тому, что полагает большинство людей, ученые не любят сложностей. Они предпочитают, чтобы все было просто. И смысл, как правило, состоит в нахождении простого шаблона для, казалось бы, сложной системы. И здесь на помощь приходит остроумие. Итак, давайте посмотрим, что мы можем сделать из теории Эйнштейна за счет упрощения всего увиденного до самых больших возможных масштабов. Забудем о деталях. Посмотрим на общую картину. Нет ни астероидов, ни планет, ни звезд. Они слишком малы для того, что имеет здесь значение. Оставим на месте только галактики или даже скопления галактик. И вы можете увидеть все космическим дальнозорким глазом в таких пропорциях, что Земля, Солнце и сотни миллиардов звезд, составляющих Млечный Путь, окажутся лишь точкой, обозначающей ваше местонахождение.

Остальные галактики равномерно распределены вокруг, даже если видны их нитевидные структуры.

Хорошо.

Это просто. Это – первоначальная настройка. Вы вводите ее в уравнения Эйнштейна и смотрите, выходит ли что-нибудь в итоге. И ждете, волнуясь, не смея ожидать многого. А потом… о чудо! Работает! Куда ни бросишь взгляд, галактики и скопления галактик движутся вокруг друг друга ожидаемым образом, но это еще не все. Окружающая Вселенная, объем видимой с Земли Вселенной начинает расширяться. Пространство-время растягивается между всеми галактическими точками, заставляя их разбегаться, независимо от того, как они двигались друг вокруг друга! Каким бы ни было их движение в небольшом, локальном масштабе, сейчас они похожи на семена мака в пирожном или точки на поверхности надувающегося воздушного шара: чем дальше они от Земли, тем быстрее они разбегаются. Именно это увидели ваши друзья в свои телескопы за миллиард фунтов. Это – расширение Вселенной.