Книга Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Подставив в уравнение Эйнштейна простую модель видимой Вселенной, вы получили то, что до появления Эйнштейна было немыслимо в любой момент истории человечества. Что-то соответствующее увиденному вами там, в небе, тому, что ученые видят каждый день: Вселенная может развиваться (согласно Эйнштейну) и развивается (согласно наблюдениям) сама по себе.

Из такой мысли и появилась космология – наука для выяснения прошлой и будущей истории Вселенной. До Эйнштейна имелась лишь космогония – истории, которые мы рассказывали сами себе, чтобы не сойти с ума от загадочного происхождения нашей реальности. Теперь у нас есть еще и наука. Средство для разгадки истории, написанной не людьми, а природой.

Наблюдая, как разворачиваются все окружающие вас точки, вы внезапно понимаете, что с помощью уравнения Эйнштейна действительно можете нажать кнопку перемотки в своем уме, заставив расширение прокручиваться в обратную сторону.

И нажимаете ее.

Вместо того чтобы расти, маковое пирожное видимой Вселенной немедленно начинает сдуваться. Ваш космический глаз видит его усадку: отдаленное прошлое теперь движется в направлении настоящего, к вам, поглощая образы грядущего.

Сжимается вся сфера, ограничивающая видимую с Земли Вселенную.

Сжимается еще больше.

Сжимается, пока не…

Около ста лет назад бельгийский физик и священник-иезуит Жорж Леметр решил внедрить три космологических принципа в простую, работающую, подобно воображаемому часовому механизму, Вселенную, чтобы понаблюдать за ее расширением и сжатием во времени. Его вывод был прост: похоже, что наша реальность, та самая реальность, воспринимаемая людьми как нечто само собой разумеющееся с тех пор, как они научились думать, имела начало.

Уравнения Эйнштейна быстро привели Леметра, а впоследствии и многих других ученых к очень запутанной идее, что Вселенная, хотя всегда и содержала всю ту же энергию, что и сейчас, когда-то вообще не имела размера.

Никакого размера в пространстве или во времени.

Идея, безусловно, звучала абсурдно и, возможно, до сих пор звучит именно так; но она была тем, о чем говорило уравнение Эйнштейна.

Из всего, что мы знаем сегодня, она, однако, кажется лучшей когда-либо придуманной человечеством идеей для понимания того, что мы видим в ночном небе.

Теория, утверждающая, что все содержащееся в видимой Вселенной когда-то имело нулевые (или весьма близкие к нулю) размеры на каком-то этапе своего прошлого, называется теорией Большого взрыва (теорией «горячей Вселенной»).

«Горячая Вселенная» потому, что только очень горячее прошлое может заставить всю энергию видимой Вселенной сжаться до крошечных объемов. Сердце Солнца раскалено, так как вся содержащаяся в нем материя раздавлена собственной гравитацией Солнца. Сжав всю видимую Вселенную до размеров Солнца, вы получите еще один уровень «горячей Вселенной».

«Большой», потому что взрыв включает в себя всю видимую Вселенную.

И, наконец, «взрыв», потому что последовавшее затем расширение делает его похожим на взрыв в нашем прошлом, сразу после рождения Вселенной, хотя позже вы увидите, что это вообще не взрыв. «Необычайная! Потрясающая! Умопомрачительная! За гранью обжигающего накала! Горячая! Колоссальная! Повсеместная! Универсальная вспышка!» – такими словами можно было бы гораздо лучше описать произошедшее тогда, но «Большой взрыв» тоже достаточно эффектное и более скромное название.

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ ПРОИЗОШЕЛ НЕ В КАКОЙ-ТО КОНКРЕТНОЙ ТОЧКЕ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ, А ВЕЗДЕ.

А скромным оно быть должно, потому что, даже если вашему космическому глазу может показаться, что все связанное с Большим взрывом сосредоточено на нашей планете Земля, это не так.

Как вы теперь видите, Большой взрыв произошел не в какой-то конкретной точке пространства-времени, а везде.

Глава 8

За пределами космического горизонта

Когда вы лежали на пляже в самом начале путешествия, то задавались вопросом, является ли то, что видно на небе невооруженным глазом, всей Вселенной.

Теперь вы знаете, что нет.

Наши глаза позволяют обнаружить лишь несколько сотен звезд, причем все они принадлежат нашей Галактике – Млечному Пути, а также некоторые неясные следы (для тех, кто знает, куда смотреть) немногих других, близко расположенных галактик.

Используя телескопы и прочие мощные инструменты, вы теперь знаете, что вся наблюдаемая Вселенная неизмеримо больше видимой невооруженным глазом. Но и она имеет предел: поверхность последнего рассеяния.

Эта поверхность находится в нашем прошлом, около 13,8 миллиарда лет назад.

Но она также лежит и в космосе: в 13,8 миллиарда световых лет отсюда.[23]

Она ограничивает то, что мы можем видеть сегодня.

Любому свету, исходящему из более отдаленного источника, понадобилось бы преодолеть более 13,8 миллиарда лет, чтобы достигнуть нас. Но более 13,8 миллиарда лет назад свет не мог свободно распространяться. Он застревал. Вся Вселенная была тогда слишком плотной. Свет смог свободно перемещаться сквозь пространство и время только 13,8 миллиарда лет назад, и поверхность последнего рассеяния – отпечаток, сохранивший данный момент. Рассматриваемая оттуда, она знаменует собой начало прозрачного пространства-времени. Наблюдаемая с Земли, она очерчивает края видимой Вселенной.

В некотором смысле эта поверхность – наш космический горизонт. Мы не можем видеть дальше. По крайней мере не с Земли.

С самого начала книги вы путешествовали по Вселенной с позиций Земли.

Вы всегда ограничивали себя видимой Вселенной, Вселенной, находящейся внутри нашего космического горизонта, горизонта, сводимого к нам.

Но как насчет Вселенной, видимой откуда-нибудь еще, из другого места, но не с Земли? Будет ли там космический горизонт по-прежнему сосредоточен на Земле?

Представьте себя на плоту посередине океана, вдали от земли. Горизонт отчетливо виден – это линия, разделяющая воду и небо. Оглянувшись по сторонам, вы можете увидеть, что он образует круг, в центре которого – вы.

Означает ли это, что вы находитесь в центре океана?

Конечно, нет.

Это означает, что вы находитесь в центре части океана, который можете увидеть, вашего видимого океана. Не существует никакого способа заглянуть за его края, за ваш горизонт.

Но это не означает, что за его пределами ничего нет.

Есть.

Конечно, есть.

Друг, плывущий на другом плоту, на некотором расстоянии от вас, также будет видеть окружающий горизонт. Его горизонт, ограничивающий его видимый океан.