ГЛАВА I

Детские фотографии Вселенной

Поэт лишь желает подняться головой к небесам. Логик же пытается затолкать небеса к себе в голову. Его-то голова и раскалывается.

Г.К. Честертон

В детстве я испытывал внутренний дискомфорт, связанный с тем, что я и мои родители исповедовали разные религии. Родители были воспитаны в буддийских традициях. Я же каждую неделю ходил в воскресную школу, где с увлечением слушал библейские сказания о китах, ковчегах, соляных столпах, ребрах и яблоках. Я был очарован этими притчами Ветхого Завета, в воскресной школе мне нравились именно они. Эти притчи о великих потопах, пылающих кустах и расступающихся пучинах увлекали меня гораздо сильнее буддийских песнопений и медитаций. По сути, эти древние сказания о героизме и вселенской трагедии ярко иллюстрировали глубокие моральные принципы; уроки этики, вынесенные из них, остались со мной на всю жизнь.

РўРѕРіРґР° РјС‹ как раз изучали РљРЅРёРіСѓ Бытия. Читать Рѕ Боге, громогласно вещающем СЃ небес «Да будет Свет!В», было намного интереснее, чем безмолвно медитировать, погрузившись РІ размышления Рѕ грядущей Нирване. Р?Р· наивного любопытства СЏ СЃРїСЂРѕСЃРёР» нашу учительницу: «А была ли Сѓ Бога мать?В» Обычно РѕРЅР° отвечала РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃС‹ без малейшей запинки, Сѓ нее всегда имелась РїРѕРґ СЂСѓРєРѕР№ притча СЃ глубокой моралью. Однако РЅР° этот раз оказалось, что СЏ захватил ее врасплох.

— Нет, — ответила она с ноткой сомнения. — Наверное, у Бога не было матери.

— Но тогда откуда же взялся сам Бог? — спросил я.

Она смущенно пробормотала, что проконсультируется по этому вопросу со священником.

Мне и невдомек было, что я случайно коснулся одного из труднейших вопросов теологии. Я был озадачен, потому что в буддизме Бога-Творца просто не существует, есть лишь вечная Вселенная без начала и без конца. Какое-то время спустя, начав изучать великие мифологии мира, я узнал о существовании двух космологических концепций. Первая основывалась на представлении о том, что Бог создал Вселенную за одно мгновение, вторая же утверждала, что Вселенная была и пребудет вечно.

«Не может же и то, и другое быть верным», — думал я.

Позднее я обнаружил, что сходные мотивы пронизывают предания и в других культурах. Например, в китайской мифологии вначале было космическое яйцо. Бог-ребенок Пань-гу чуть ли не целую вечность находился внутри яйца, которое покачивалось на волнах безграничного моря Хаоса. Когда же наконец Пань-гу вылупился из яйца, он стал стремительно расти, прибавляя в росте более трех метров в день, так что верхняя половинка яичной скорлупы стала небесным сводом, нижняя же — земной твердью. Через 18 тысяч лет Пань-гу умер, дав начало нашему миру: кровь его стала реками, глаза — Солнцем и Луной, а голос — громом.

В мифе о Пань-гу повторяется идея, встречающаяся во многих других религиях и древних мифологиях, — о том, что Вселенная начала свое существование creatio ex nihilo (будучи сотворенной из ничего). В греческой мифологии Вселенная возникла из Хаоса (в сущности, само слово «хаос» происходит от греческого слова, означающего «бездна»). Эта пустота, лишенная каких-либо четких черт, часто представляется как некий Океан, например в вавилонской и японской мифологиях. Тот же мотив прослеживается в древнеегипетской мифологии, где бог солнца Ра появляется из яйца, покачивающегося на волнах Океана. В полинезийских мифах вместо космического яйца фигурирует скорлупа кокоса. В верованиях майя эта история подавалась в варианте, где Вселенная однажды возникла, но через каждые пять тысяч лет она умирает, чтобы возрождаться вновь и вновь, повторяя бесконечный цикл рождений и разрушений.

Эти мифы creatio ex nihilo представляют собой ярко выраженный контраст с космологией буддизма и некоторых форм индуизма. В мифологиях этих религий Вселенная вечна, она не имеет ни начала, ни конца. Есть различные уровни существования, высшим из которых является Нирвана, уровень вечный, достичь которого можно лишь при помощи медитации. В индуистской Махапуране написано: «Если Бог создал мир, то где же Он был до Создания?… Знайте, что мир не был создан, равно как не было создано время, они не имеют ни начала, ни конца».

Эти мифологии противоречат друг другу, не находя компромисса. Они взаимоисключающи: либо у Вселенной было начало, либо его не было. Очевидно, что здесь отсутствует возможная точка соприкосновения.

Однако сегодня, кажется, зарождается некое разрешение этого СЃРїРѕСЂР°, приходящее РёР· совершенно РЅРѕРІРѕРіРѕ РјРёСЂР° — РјРёСЂР° науки. Его предлагают последние поколения мощных научных РїСЂРёР±РѕСЂРѕРІ Рё аппаратов, способных летать РІ открытом РљРѕСЃРјРѕСЃРµ. РћР±СЉСЏСЃРЅСЏСЏ происхождение РјРёСЂР°, древняя мифология основывалась лишь РЅР° мудрости рассказчика. Сегодня ученые, активно используя космические спутники, лазеры, детекторы гравитационных волн, интерферометры, высокоскоростные суперкомпьютеры, Р° также Р?нтернет, совершили мощный прорыв РІ науке. Тем самым РѕРЅРё революционизировали наше понимание Вселенной Рё представили нам самую убедительную РёР· РєРѕРіРґР°-либо существовавших точку зрения РЅР° ее возникновение.

Таким образом, на основе полученных новых данных постепенно происходит великий синтез двух противостоящих мифологий. Возможно, предполагают ученые, мир рождается многократно в вечном Океане Нирваны. В свете нынешних представлений нашу Вселенную можно сравнить с пузырьком воздуха, свободно плавающим во вселенском «океане», где постоянно образуются новые пузырьки. Согласно этой теории, вселенные образуются непрерывно, словно пузырьки при кипении воды, и разлетаются по бесконечному пространству, гиперкосмической нирване, обладающей одиннадцатью измерениями. Все больше физиков полагает, что наша Вселенная действительно появилась в результате огненного катаклизма, Большого Взрыва, сосуществуя в вечном Океане с другими вселенными. Если это так, то Большие Взрывы происходят даже сейчас, когда вы читаете это предложение.

Физики и астрономы во всем мире строят гипотезы о том, как могут выглядеть эти параллельные миры, какие законы в них действуют, откуда они произошли и как в конце концов погибнут. Возможно, параллельные миры пустынны и не содержат неких жизненно важных компонентов. А возможно, они практически не отличаются от нашей Вселенной и отделены от нее всего одним существенным событием снизошедшим или не произошедшим), которое и стало причиной их различия. По предположениям некоторых физиков, если когда-нибудь жизнь в существующей ныне Вселенной станет невозможной из-за ее старения и остывания, может так случиться, что нам придется ее покинуть и искать прибежища в другой вселенной.

Основанием для этих новых теорий служит огромный приток данных с космических спутников, по мере того как они фотографируют останки самого творения. Примечательно, что ученые сейчас сосредоточиваются на том, что произошло всего лишь через 380 ООО лет после Большого Взрыва, когда «зарево» создания впервые полностью осветило Вселенную. Возможно, наиболее подробная картина творения была получена с помощью нового аппарата, который называется WMAP — зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона. Зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона

«Невероятно!В», «Новая веха!В» — так восклицали РІ феврале 2003 РіРѕРґР° обычно сдержанные астрофизики, описывая драгоценные данные, полученные СЃ последнего спутника. Р—РѕРЅРґ микроволновой анизотропии Уилкинсона (спутник WMAP), названный РІ честь крупнейшего астрофизика Дэвида Уилкинсона Рё запущенный РІ 2001 РіРѕРґСѓ, представил ученым беспрецедентно точную Рё детальную картину ранней Вселенной, возраст которой РЅРµ превышал 380 000 лет. Колоссальная энергия, которая вырвалась РёР· первоначального огненного облака, давшего начало звездам Рё галактикам, продолжает циркулировать РІ нашей Вселенной уже миллиарды лет. Р? РІРѕС‚ ее засняли РЅР° пленку РІ мельчайших деталях СЃ помощью микроволнового анизотропного Р·РѕРЅРґР° Уилкинсона. Эта съемка принесла нам невиданную доселе карту поразительно четкую фотографию неба, РЅР° которой можно увидеть микроволновое излучение — результат того самого Большого Взрыва. Журнал В«TimesВ» назвал это излучение «эхом творения». Р? теперь астрономы всегда Р±СѓРґСѓС‚ видеть небо РІ РЅРѕРІРѕРј свете.

Джон Бакал из Принстонского института передовых исследований назвал открытия спутника WMAP своеобразным «ритуалом, сопровождающим переход космологии от предположений к точной науке». Впервые данные о раннем периоде истории Вселенной позволили космологам точно ответить на древнейший из когда-либо заданных вопросов — на вопрос, который озадачивал и интриговал человечество с тех самых пор, как мы впервые подняли глаза и увидели неземную красоту ночного неба. Каков возраст Вселенной? Каковы ее параметры? Какая судьба ее ждет?

В 1992 году предыдущий спутник, СОВЕ (космический аппарат для изучения реликтового излучения), предоставил в наше распоряжение первые размытые снимки реликтового излучения, пронизывающего небеса. Полученные беспрецедентные результаты вызвали и определенное разочарование, поскольку представленная картина ранней Вселенной была несфокусированной. Это не помешало прессе возбужденно окрестить фотографию излучения «ликом Божиим». Но правильнее было бы сказать, что размытые снимки со спутника СОВЕ представляли «младенческую фотографию» Вселенной. Если посчитать сегодняшнюю Вселенную восьмидесятилетним старцем, то снимки, сделанные спутником СОВЕ (а позднее — зондом микроволновой анизотропии Уилкинсона), фиксируют ее «новорожденной», когда ей и дня еще не исполнилось.

Почему же Р·РѕРЅРґ Уилкинсона СЃРјРѕРі предоставить нам беспрецедентные СЃРЅРёРјРєРё зарождающейся Вселенной? Да потому, что ночное небо РїРѕРґРѕР±РЅРѕ машине времени. Поскольку свет распространяется СЃ конечной скоростью, РјС‹ РІРёРґРёРј звезды РІ небе такими, какими РѕРЅРё были РєРѕРіРґР°-то, Р° РЅРµ такими, каковы РѕРЅРё сейчас. Расстояние РѕС‚ Луны РґРѕ Земли свет РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ РЅРµ мгновенно — ему для этого требуется секунда СЃ небольшим; поэтому, РєРѕРіРґР° РјС‹ смотрим РЅР° Луну, РІ действительности РјС‹ РІРёРґРёРј ее такой, какой РѕРЅР° была секунду назад — РќР° расстояние РѕС‚ Солнца РґРѕ Земли световой луч затрачивает около РІРѕСЃСЊРјРё секунд. РњРЅРѕРіРёРµ РёР· известных нам звезд настолько далеки РѕС‚ нас, что РёС… световому лучу требуется РѕС‚ десяти РґРѕ ста лет, чтобы достичь пределов нашей видимости. (Р?ными словами, РѕРЅРё находятся РЅР° расстоянии РѕС‚ десяти РґРѕ ста световых лет РѕС‚ Земли. Световой РіРѕРґ чуть меньше десяти триллионов километров — именно такое расстояние свет РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ Р·Р° РіРѕРґ.) Световые лучи РёР· отдаленных галактик достигают Земли Р·Р° сотни миллионов, Р° то Рё миллиарды световых лет. Таким образом, РѕРЅРё являются источниками «ископаемого» света, РїСЂРё этом некоторые РёР· РЅРёС… испустили его еще РґРѕ появления динозавров. Среди самых отдаленных объектов, которые РјС‹ можем наблюдать СЃ помощью телескопов, есть так называемые квазары, гигантские «космические маяки», генерирующие невероятные количества энергии РЅР° окраинах РІРёРґРёРјРѕР№ Вселенной. РћРЅРё находятся РЅР° расстоянии 12–13 млрд световых лет РѕС‚ Земли. Р? РІРѕС‚ сегодня Р·РѕРЅРґ Уилкинсона зафиксировал еще более древнее излучение, «зарево» первоначального Взрыва, РІ результате которого возникла наша Вселенная.

Р?РЅРѕРіРґР° космологи для описания Вселенной используют для иллюстрации Эмпайр Стейт Билдинг, возносящийся над Манхэттеном более чем РЅР° сто этажей. РЎ крыши небоскреба тротуары можно различить СЃ большим трудом. Условимся, что основание небоскреба представляет СЃРѕР±РѕР№ Р·РѕРЅСѓ Большого Взрыва. РўРѕРіРґР°, если считать, что РјС‹ смотрим СЃ крыши, отдаленные галактики Р±СѓРґСѓС‚ находиться РЅР° десятом этаже. Квазары, которые еще можно рассмотреть СЃ Земли РІ телескопы, Р±СѓРґСѓС‚ РЅР° СѓСЂРѕРІРЅРµ седьмого этажа. Рђ реликтовое космическое излучение, измеренное Р·РѕРЅРґРѕРј Уилкинсона, поднято над уровнем тротуара РЅР° высоту всего лишь около полутора сантиметров. Таким образом, Р·РѕРЅРґ Уилкинсона предоставил нам возможность вычислить возраст Вселенной поразительно точно — СЃ погрешностью всего лишь РІ 1В %: 13,7 млрд лет.

Запуск зонда Уилкинсона стал результатом более чем десятилетней напряженной работы астрофизиков. Концепция спутника с зондом Уилкинсона на борту была впервые предложена НАСА в 1995 году и одобрена через два года. 30 июня 2001 года сотрудники НАСА разместили зонд Уилкинсона на борту ракеты «Дельта II» и вывели ракету на орбиту между Солнцем и Землей. Тщательно рассчитанным пунктом назначения стала вторая точка Лагранжа (или Л2, одна из точек гравитационного равновесия между Землей, Луной и Солнцем), которая обеспечивает наилучший обзор. В поле обзора спутника не попадают ни Солнце, ни Земля, ни Луна, благодаря чему зонд Уилкинсона всегда транслирует четкую картину Вселенной. Спутник полностью сканирует небо с периодичностью в шесть месяцев.

Спутник оснащен самой современной аппаратурой. РЎ помощью встроенных мощных сенсоров РѕРЅ может уловить слабое микроволновое излучение, оставшееся после Большого Взрыва. Это излучение омывает РІСЃСЋ Вселенную, РЅРѕ наша атмосфера его РІ значительной мере поглощает. Спутник сделан РёР· алюминиевого сплава. Его размеры — 3,8 С… 5В Рј, вес — 840В РєРі. Спутник снабжен РґРІСѓРјСЏ телескопами, которые фокусируют микроволновое излучение РёР· окружающего неба, Р° затем полученные данные передаются РЅР° Землю. Для работы спутнику необходима мощность всего лишь РІ 419 ватт (что равняется мощности четырех-пяти стандартных электрических лампочек). Р—РѕРЅРґ Уилкинсона располагается РЅР° расстоянии 1,5 млн РєРј РѕС‚ Земли, оставляя далеко Р·Р° СЃРѕР±РѕР№ РІСЃРµ атмосферные колебания, которые скрывают слабое микроволновое излучение. Р?менно благодаря такому расположению спутник может непрерывно сканировать небо.

Свое первое сканирование неба спутник завершил в апреле 2002 года. Через полгода было завершено и второе полное сканирование. На сегодняшний день зонд Уилкинсона предоставил нам наиболее полную и точную из всех когда-либо существовавших карту микроволнового излучения. Существование реликтового микроволнового излучения, обнаруженного и зафиксированного зондом Уилкинсона, впервые предсказал Георгий (Джордж) Гамов со своими сотрудниками в 1 948 году; они также обращали внимание на то, что это излучение должно иметь собственную температуру. Зонд Уилкинсона измерил эту температуру, зафиксировав ее на уровне чуть выше абсолютного нуля, между 2,7249° и 2,725 Г по шкале Кельвина.

Невооруженному глазу карта неба, отсканированная зондом Уилкинсона, не покажется интересной: мы увидим лишь беспорядочное скопление точек. Однако некоторые астрономы чуть не рыдали над этим скоплением точек, поскольку они представляют из себя флуктуации, или неравномерности, первоначального огненного катаклизма — Большого Взрыва — сразу после возникновения Вселенной. Эти крошечные флуктуации подобны «семенам», которые буйно разрослись, когда распустился «бутон» Вселенной.

Сегодня РёР· этих крошечных семян «расцвели пышным цветом» галактические скопления Рё галактики, сверкающие РЅР° небесах. Р?ными словами, наша Галактика Млечный Путь Рё РІСЃРµ скопления галактик РІРѕРєСЂСѓРі были РєРѕРіРґР°-то этими крошечными флуктуациями. Р?змерив распределение этих флуктуации, РјС‹ поймем происхождение галактических скоплений РёР· этих точек, вытканных РЅР° гобелене ночного неба.

Эта фотография, сделанная спутником WMAIJ представляет «Вселенную в детстве», то есть такую, какой она была всего лишь через 380 ООО лет после своего возникновения. Каждая точка весьма правдоподобно представляет крошечную квантовую флуктуацию, неравномерность взареве творения. Все они в результате расширения превратились в галактики и галактические скопления, которые мы наблюдаем сегодня.

Сегодня ученые РІ выдвижении новых теорий РЅРµ поспевают Р·Р° потопом поступающих астрономических данных. Р’ общем, СЏ Р±С‹ РЅРµ согласился СЃ тем, что наступает золотой век космологии. (Как РЅРё впечатляет Р·РѕРЅРґ Уилкинсона, достижения его покажутся РЅРµ такими СѓР¶ значительными РїРѕ сравнению СЃРѕ спутником «Планк», который европейцы собираются запустить РІ 2007 РіРѕРґСѓ. «Планк», как надеются астрономы, даст нам еще более точные картины микроволнового реликтового излучения.) Однако РјС‹ вполне можем сказать, что космология наконец вступает РІ период зрелости. После многолетнего прозябания РІ болоте предположений Рё фантастических гипотез РѕРЅР° выходит РёР· тени точных наук. Р?сторически так сложилось, что космологи пользовались несколько подмоченной репутацией. Ошеломляющая страстность, СЃ которой РѕРЅРё излагали СЃРІРѕРё грандиозные теории Рѕ возникновении Вселенной, была сравнима СЃРѕ столь же ошеломляющей бедностью РёС… данных. Недаром нобелевский лауреат Лев Ландау саркастически отмечал, что «космологи часто ужасаются, РЅРѕ РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ сомневаются». Среди ученых-естественников популярна старая РїРѕРіРѕРІРѕСЂРєР°: «Есть предположения, дальше РёРґСѓС‚ предположения Рѕ предположениях, Р° еще дальше — космология».

В бытность мою студентом-физиком в Гарварде в конце 1960-х годов я некоторое время лелеял мысль заняться космологией — меня с детства волновал вопрос о происхождении Вселенной. Однако знакомство с этой наукой показало ее постыдную примитивность. Это была вовсе не та экспериментальная наука, где можно проверять гипотезы при помощи точных приборов, а скорее груда неопределенных и в высшей степени недоказательных теорий. Космологи вели жаркие дискуссии о том, возникла ли Вселенная в результате космического взрыва или же она всегда пребывала в устойчивом состоянии. Но теорий у них всегда было намного больше, чем данных. Так оно всегда: чем меньше данных, тем жарче споры.

На протяжении всей истории космологии эта нехватка достоверных данных приводила к жестоким войнам между астрономами, затягивавшимся иногда на десятилетия. (В частности, на некоем научном форуме непосредственно перед тем, как Аллан Сэндидж из обсерватории Маунт Уилсон должен был выступить с докладом о возрасте Вселенной, предыдущий оратор объявил с сарказмом: «Все, что вы сейчас услышите, — вранье». А сам Сэндидж, прослышав о том, что группа ученых-соперников добилась определенного успеха, прорычал: «Это все полная чушь. Война так война!») Возраст Вселенной

Особенно интересовал астрономов вопрос, каков же истинный возраст Вселенной. На протяжении столетий ученые, философы и теологи пытались определить его хотя бы приблизительно, пользуясь единственным доступным им методом — генеалогией человечества со времен Адама и Евы. В прошлом веке геологи использовали реликтовое излучение, которое наблюдается в скалах, для получения наиболее точных данных о возрасте Земли. В свою очередь, зонд микроволновой анизотропии Уилкинсона измерил сегодня эхо самого Большого Взрыва, дав нам наиболее надежные данные о возрасте Вселенной. Данные зонда Уилкинсона показывают, что Вселенная возникла в результате Взрыва, который произошел 13,7 млрд лет тому назад.

(В течение многих лет одним из наиболее скользких моментов, неотступно преследующим космологию, было то, что вычисленный возраст Вселенной часто оказывался меньше возраста отдельных планет и звезд. Причиной тому были ошибки в исходных данных. Предыдущие расчеты возраста Вселенной давали ей от 1 до 2 млрд лет, что противоречило принятому возрасту Земли (4–5 млрд лет) и «старейших» звезд (12 млрд лет). Теперь эти противоречия устранены.)

Данные зонда Уилкинсона стали причиной крутого поворота в споре о том, из чего состоит Вселенная, в вопросе, которым задавались еще греки более двух тысячелетий тому назад. На протяжении всего XX века считалось, что ответ на этот вопрос известен. Проведя тысячи скрупулезных экспериментов, ученые пришли к выводу, что Вселенная в основном состоит примерно из сотни различных элементов, выстроенных в аккуратную периодическую таблицу, начинающуюся с водорода. Эта таблица — основа современной химии, и, фактически, ее изучают в каждой средней школе. Зонд Уилкинсона разрушил эти представления.

Подтверждая ранее проведенные эксперименты, Р·РѕРЅРґ Уилкинсона показал, что РІСЃСЏ видимая материя РІРѕРєСЂСѓРі нас (включая РіРѕСЂС‹, планеты, звезды Рё галактики) составляет ничтожную часть (4В %) всей материи Рё энергии РІРѕ Вселенной. (Большую часть этих 4В % составляют РІРѕРґРѕСЂРѕРґ Рё гелий, Рё только РіРґРµ-то около 0,03В % — тяжелые элементы.) РќРѕ подавляющая часть Вселенной состоит РёР· загадочного невидимого вещества абсолютно неизвестного происхождения. Р?звестные элементы, РёР· которых состоит наш РјРёСЂ, составляют РІРѕ Вселенной лишь 0,03В %. Р’ каком-то смысле наука отброшена РЅР° века назад, РІРѕ времена, РєРѕРіРґР° еще РЅРµ было атомической гипотезы, поскольку физики споткнулись РЅР° факте, что РІРѕ Вселенной преобладают принципиально новые, неизвестные науке формы материи Рё энергии.

Согласно данным зонда Уилкинсона, Вселенная на 23 % состоит из неизвестной, неопределенной субстанции, так называемой «темной материи». Она обладает весом и окружает галактики гигантским ореолом, который нам невидим. «Темная материя» настолько вездесуща и ее так много, что в нашей Галактике Млечный Путь она весит в 10 раз больше, чем все звезды вместе взятые. Несмотря на невидимость этой неизвестной материи, ученые, используя метод непрямого наблюдения, смогли ее «увидеть»: «темная материя» искривляет звездный свет подобно стеклу, и поэтому ее можно обнаружить по степени создаваемого оптического искажения.

По поводу удивительных результатов, полученных со спутника WMAP, астроном из Принстона Джон Бакал заявил: «Мы живем в невероятной, просто сумасшедшей Вселенной, но теперь нам известны ее определяющие характеристики».

Однако, наверное, самым большим сюрпризом из данных, полученных спутником WMAP и потрясших все научное сообщество, стал факт, что 73 % Вселенной, ее большая часть, состоит из абсолютно неизвестной формы энергии, называемой «темной энергией», или невидимой энергией, таящейся в вакуумном пространстве. Введенное самим Эйнштейном в 1917 году, а затем отброшенное (великий физик назвал его своей «величайшей ошибкой») понятие «темная энергия», она же энергия пустоты, пустого космоса, теперь снова выходит на авансцену как движущая сила Вселенной. Ученые считают, что «темная энергия» создает антигравитационное поле, которое тянет галактики в разные стороны, и конечная судьба Вселенной будет определяться именно «темной энергией».

На данный момент никто и представить не может, откуда взялась эта «энергия пустоты».

«Откровенно говоря, мы этого просто не понимаем. Нам известно ее воздействие, но у нас нет ключа к разгадке… ни у кого нет ни единого ключа», — признает Крейг Хоган, астроном из Университета им. Дж. Вашингтона в Сиэтле.

Если взять новейшую теорию субатомных частиц Рё попытаться вычислить значение этой «темной энергии», РјС‹ получим число, которое отклоняется РѕС‚ РЅРѕСЂРјС‹ РЅР° 10¹²⁰ (это единица, Р·Р° которой следуют 120 нулей). Такое расхождение между теорией Рё экспериментом — величайший Р·Р° РІСЃСЋ историю пробел РІ науке. Это РѕРґРЅРѕ РёР· наших непреодолимых (РїРѕ крайней мере, РІ настоящее время) препятствий — даже СЃ помощью лучшей РёР· наших теорий РјС‹ РЅРµ можем вычислить значение величайшего источника энергии РІРѕ всей Вселенной. Безусловно, целая куча Нобелевских премий ожидает предприимчивых ученых, которые СЃРјРѕРіСѓС‚ раскрыть тайны «темной энергии» Рё «темной материи». Расширение

Астрономы до сих пор пытаются справиться с лавиной данных, принесенных спутником WMAP. По мере того как эта лавина сметает устаревшие концепции Вселенной, в космологии вырисовывается новая картинка.

«Мы заложили фундамент единой, непротиворечивой теории космоса», — заявляет Чарльз Л. Беннетт, руководитель международной команды, принимавшей участие в обработке и анализе данных со спутника WMAP.

РќР° данный момент ведущей теорией является «инфляционная теория Вселенной», то есть усовершенствованная теория Большого Взрыва, впервые предложенная Аланом Гутом[1] РёР· Массачусетского технологического института. РџРѕ инфляционной теории, РІ первую триллионную долю секунды загадочная антигравитационная сила вынудила Вселенную расширяться намного быстрее, чем считалось раньше. Р?нфляционный период был невообразимо взрывным, РїСЂРё этом Вселенная расширялась СЃРѕ скоростью, намного превышающей скорость света. (Это РЅРµ противоречит заявлению Эйнштейна, что «ничто» может перемещаться быстрее света,[2] поскольку расширяется пустое пространство. Что же касается материальных объектов, то РѕРЅРё РЅРµ РјРѕРіСѓС‚ перескочить световой барьер.) Р?так, Р·Р° ничтожную долю секунды Вселенная невообразимо расширилась — РІ 10⁸⁰ раз.

Чтобы вообразить себе интенсивность инфляционного периода (или инфляционной СЌРїРѕС…Рё), представьте себе воздушный шарик СЃ нарисованными РЅР° его поверхности галактиками, который быстро надувают. Видимая Вселенная, заполненная звездами Рё галактиками, лежит РЅР° поверхности воздушного шарика, Р° РЅРµ внутри его. Теперь поставьте РЅР° шарике микроскопическую точку. Эта точка Рё есть видимая Вселенная, то есть РІСЃРµ, что РјС‹ можем наблюдать РїСЂРё помощи наших телескопов. (Для сравнения: если Р±С‹ видимая Вселенная была размером СЃ субатомную частицу, то РІСЃСЏ Вселенная была Р±С‹ намного больше той реальной РІРёРґРёРјРѕР№ Вселенной, которую РјС‹ наблюдаем.) Р?ными словами, инфляционное расширение было настолько интенсивным, что теперь существуют целые области Вселенной РІРЅРµ нашей РІРёРґРёРјРѕР№, которые так навсегда Рё останутся для нас Р·Р° пределами видимости.

Расширение Вселенной было таким интенсивным, что при взгляде на описанный шарик с близкого расстояния он кажется плоским. Этот факт был экспериментально проверен спутником WMAP. Как и Земля кажется нам плоской, потому что мы очень малы по сравнению с ее радиусом, так и Вселенная кажется нам плоской лишь потому, что она изогнута в гораздо большем масштабе.

Допустив раннее инфляционное расширение, можно без особых усилий объяснить РјРЅРѕРіРёРµ загадки Вселенной, как, например, то, что РѕРЅР° кажется плоской Рё РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕР№. Характеризуя инфляционную теорию, физик Джоэл Примак сказал: В«Р?Р· таких прекрасных теорий еще РЅРё РѕРґРЅР° РЅРµ оказывалась ошибочной». Мультивселенная

Несмотря на то что инфляционная теория согласуется с данными зонда Уилкинсона, она все же не отвечает на вопрос: что стало причиной расширения? Что побудило к действию антигравитационную силу, которая «раздула» всю Вселенную? Существует более 50 теорий о том, что стало причиной начала и окончания расширения Вселенной, в результате чего и возникла наша Вселенная. Но единого мнения не существует. Большинство физиков соглашается с основной идеей о стремительном инфляционном периоде, но решающего ответа на вопрос о механизме расширения Вселенной пока не существует.

Поскольку никто точно не знает, почему началось расширение, вполне вероятно, что подобное событие может снова иметь место — то есть, что инфляционные взрывы могут повторяться. Эта теория была предложена русским физиком Андреем Линде из Стэнфордского университета. Она утверждает, что, какой бы механизм ни послужил причиной внезапного расширения Вселенной, он постоянно находится в действии, заставляя беспорядочно расширяться другие, отдаленные области Вселенной.

Р? тогда крошечный участок Вселенной может внезапно расшириться Рё «образовать почку», пустить побег «дочерней» вселенной, РѕС‚ которой, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, может отпочковаться новая дочерняя вселенная; РїСЂРё этом процесс «почкования» продолжается беспрерывно. Представьте, что РІС‹ пускаете мыльные пузыри. Если дуть достаточно сильно, то можно увидеть, как некоторые РёР· РЅРёС… делятся, образуя новые, «дочерние» пузыри. Подобным образом РѕРґРЅРё вселенные РјРѕРіСѓС‚ постоянно давать начало РґСЂСѓРіРёРј вселенным. Согласно этому сценарию, Большие Взрывы происходили РІСЃРµ время, РїСЂРѕРёСЃС…РѕРґСЏС‚ Рё сейчас. Если это верно, то, возможно, РјС‹ плаваем РІ РјРѕСЂРµ таких вселенных, словно пузырек, покачивающийся РІ океане среди РґСЂСѓРіРёС… пузырьков. РџРѕ сути, более подходящим словом будет РЅРµ «Вселенная» (Универсум), Р° «Мультивселенная» (Мультиверсум).

Линде называет свою теорию вечным, самовоспроизводящимся расширением, или «хаотическим расширением», поскольку он подразумевает непрекращающийся процесс постоянного расширения параллельных вселенных.

«Расширение заставляет нас предполагать существование многочисленных вселенных», — говорит Алан Гут, впервые предложивший инфляционную теорию.

Эта теория также предполагает, что от нашей Вселенной, возможно, когда-нибудь отпочкуется собственная дочерняя вселенная. Возможно, и наша собственная Вселенная обрела свое существование, отпочковавшись от более древней, более ранней вселенной.

По словам главы Королевского астрономического общества Великобритании сэра Мартина Риса, «то, что традиционно называлось «Вселенная», может быть лишь частью целого ансамбля. Может существовать бесконечное множество других областей Вселенной, где действуют иные законы. Вселенная, в которой мы появились, принадлежит к необычному подмножеству, которое позволяет развиваться сложным формам и сознанию».

Р?сследования РІ области Мультивселенной вызвали РґРёСЃРєСѓСЃСЃРёРё Рѕ том, как выглядят РґСЂСѓРіРёРµ вселенные, обитаемы ли РѕРЅРё Рё даже возможен ли СЃ РЅРёРјРё контакт. Ученые Калифорнийского технологического института, Массачусетского технологического университета, Принстонского университета, Р° также РґСЂСѓРіРёС… научных центров сделали расчеты для решения РІРѕРїСЂРѕСЃР°, РЅРµ противоречит ли законам физики множественность Вселенных Рё возможность РёС… достижения.

Появляется все больше теоретических доказательств в поддержку существования Мультивселенной, где целые вселенные могут отпочковываться или «распускать бутоны» из других Вселенных. Если теория подтвердится, то она объединит две величайшие религиозные мифологии: возникновение мира и Нирвану. Тогда возникновение мира происходило бы непрерывно в безвременной Нирване. М-теория и 11-е измерение

Сама идея параллельных вселенных когда-то рассматривалась учеными с изрядной долей подозрения и считалась областью деятельности мистиков, шарлатанов и больших оригиналов. Каждый ученый, осмеливавшийся работать в области изучения параллельных вселенных, подвергался насмешкам, даже рисковал своей карьерой, поскольку вплоть до сегодняшнего дня не существует экспериментального подтверждения существования параллельных вселенных.

Но в последнее время произошел серьезный прорыв в исследованиях, и теперь лучшие умы планеты интенсивно работают именно в этом направлении. Причиной столь внезапного поворота стало появление новой струнной теории и ее последней версии, М-теории, которая не только сулит раскрыть природу Мультивселенной, но также обещает возможность воочию «увидеть Божий замысел», как когда-то красноречиво выразился Эйнштейн. Если теория окажется верной, то это будет главным достижением науки за последние 2000 лет, с тех самых пор, как древние греки начали поиски единой связной и целостной теории Вселенной.

Количество опубликованных работ в области струнной теории, М-теории, впечатляет — они исчисляются десятками тысяч. Этой теме были посвящены сотни международных конференций. В каждом университете мира либо есть группа, занимающаяся разработкой струнной теории, либо делаются отчаянные попытки ее изучения. Хотя теорию и не проверить при помощи наших несовершенных современных приборов, она вызвала живейший интерес математиков, физиков-теоретиков и даже экспериментаторов, которые надеются протестировать периферию Вселенной (конечно, в будущем) при помощи тонких детекторов гравитационных волн открытого космоса и мощных ускорителей частиц.

В конечном счете эта теория, возможно, ответит на вопрос, который волновал космологов с тех самых пор, как впервые была высказана идея Большого Взрыва: а что произошло после Большого Взрыва?

Для решения такой задачи нам потребуется весь потенциал наших знаний РІ области физики, анализ всех физических открытий, накопленных Р·Р° века исследований. Р?ными словами, нам нужна «теория всего», единая теория всех физических СЃРёР», действующих РІРѕ Вселенной. Эйнштейн потратил последние тридцать лет своей жизни, пытаясь создать эту теорию, РЅРѕ ему это РЅРµ удалось.

На сегодняшний день главной (и, собственно, единственной) теорией, которая может объяснить все многообразие сил, организующих Вселенную, является струнная теория, особенно ее последнее воплощение — М-теория. («М» означает «мембрана», но может также означать «загадка» (от англ. mystery — тайна, загадка, головоломка), «магия» и даже «мать». Хотя, по существу, струнная теория и М-теория идентичны, М-теория представляет собой более загадочную и значительно более сложную структуру, объединяющую различные «струнные теории».)

Еще древнегреческие философы предполагали, что все во Вселенной может состоять из крошечных частиц, называемых атомами. Сегодня же, используя мощные ускорители заряженных частиц, мы можем расщепить атом на электроны и ядро, которые, в свою очередь, могут быть расщеплены на еще более мелкие субатомные частицы. Но вместо открытия стройной и простой системы ученые стали свидетелями угнетающего факта: из ускорителей вылетают сотни субатомных частиц со странными названиями, такими, как нейтрино, кварки, мезоны, лептоны, адроны, глюоны, бозоны и прочие. Трудно поверить, что природа на уровне выстраивания фундамента смогла создать целые джунгли странных атомных частиц, среди которых можно просто заблудиться.

В основе струнной теории и М-теории лежит идея о том, что удивительное разнообразие субатомных частиц, составляющих Вселенную, подобно нотам, по которым можно сыграть мелодию на скрипичной струне, или на мембране, натянутой, скажем, как кожа барабана. (Это не совсем обычные струны и мембраны; они существуют в десяти — и одиннадцатимерном гипер пространств е.)

Традиционно физики рассматривали электроны как бесконечно малые точечные частицы. Это означало, что им приходилось вводить свою точку для каждой из обнаруженных субатомных частиц, что очень сбивало с толку. Но струнная теория говорит, что, если бы у нас был супермикроскоп, который позволял бы заглянуть вглубь электрона, мы бы увидели, что это никакая не точечная частица, а крошечная вибрирующая струна. Она лишь кажется нам точечной частицей, поскольку наши приборы слишком несовершенны.

Эта струна вибрирует СЃ различной частотой Рё различным резонансом. Если Р±С‹ РјС‹ задели струну, то частота ее вибраций изменилась Р±С‹ Рё РѕРЅР° превратилась Р±С‹ РІ РґСЂСѓРіСѓСЋ субатомную частицу, например РІ кварк. РўСЂРѕРЅСЊ ее опять, Рё РѕРЅР° превращается РІ нейтрино. Таким образом, РјС‹ можем объяснить «метель» субатомных частиц различными РїРѕ высоте звуками вибрирующей струны. Р? теперь РјС‹ можем считать сотни субатомных частиц, наблюдаемых РІ лаборатории, РѕРґРЅРёРј объектом — струной.

В такой терминологии законы физики, тщательно обоснованные тысячелетними экспериментами, являются не чем иным, как законами гармонии, которые справедливы для струн и мембран. Законы химии — это мелодии, которые можно сыграть на этих струнах. Вся Вселенная представляет из себя божественную симфонию для «струнного оркестра». А «Замысел Божий», о котором столь красноречиво говорил Эйнштейн, — это космическая музыка, резонирующая сквозь гипер пространство. (Возникает вопрос: если Вселенная — это симфония для струнного оркестра, то кто ее автор? Я вернусь к этому вопросу в главе 12.)
Конец Вселенной

Р—РѕРЅРґ Уилкинсона РЅРµ только дал возможность увидеть подробнейший портрет СЋРЅРѕР№ Вселенной, РѕРЅ также открыл нам впечатляющую картину того, как наша Вселенная умрет. РўР° же самая загадочная антигравитационная сила, оттолкнувшая (растащившая) галактики РґСЂСѓРі РѕС‚ РґСЂСѓРіР° РІ начале времен, теперь толкает Вселенную навстречу СЃСѓРґСЊР±Рµ. Раньше астрономы считали, что расширение Вселенной постепенно замедляется. Теперь РјС‹ понимаем, что РЅР° самом деле движение Вселенной ускоряется Рё галактики мчатся РѕС‚ нас прочь СЃРѕ РІСЃРµ возрастающими скоростями. «Вселенная ведет себя, как водитель, притормаживающий РЅР° красный сигнал светофора Рё затем газующий РЅР° зеленый», — утверждает Адам Р РёСЃ РёР· Р?нститута космического телескопа.

Если какой-либо катаклизм РЅРµ обратит процесс расширения вспять, то через 150 млрд лет наша Галактика Млечный Путь окажется довольно РѕРґРёРЅРѕРєРѕР№: 99,999В % близлежащих галактик «улетят» Р·Р° пределы РІРёРґРёРјРѕР№ Вселенной. Знакомые галактики, которые РјС‹ можем наблюдать РІ ночном небе, умчатся прочь СЃ такой скоростью, что РёС… свет РЅРёРєРѕРіРґР° РЅРµ достигнет нас тогдашних. Сами галактики РЅРµ исчезнут, РЅРѕ окажутся слишком далеко, чтобы РјС‹ могли наблюдать РёС… РІ СЃРІРѕРё телескопы. Хотя сейчас РІ РІРёРґРёРјРѕР№ Вселенной содержится около 100 млрд галактик, «всего» через 150 млрд лет видимыми останутся лишь несколько тысяч РІ близлежащем скоплении галактик. Еще через некоторое время РІСЃСЏ видимая Вселенная будет ограничена РіСЂСѓРїРїРѕР№, состоящей РёР· 36 галактик, РІ то время как миллиарды Рё миллиарды РґСЂСѓРіРёС… галактик исчезнут Р·Р° «горизонтом». Такой вариант развития событий объясняется тем, что гравитация РІ пределах этой местной РіСЂСѓРїРїС‹ достаточно сильна для того, чтобы преодолеть силы разбега-РЅРёСЏ. Р?СЂРѕРЅРёСЏ состоит РІ том, что, РєРѕРіРґР° отдаленные галактики исчезнут РёР· поля зрения, любой астроном РёР· будущей «темной СЌРїРѕС…РёВ» будет РЅРµ РІ состоянии вообще заметить расширение Вселенной, поскольку местная РіСЂСѓРїРїР° галактик РЅРµ расширяется. Астрономы сверхдалекого будущего — если такие Р±СѓРґСѓС‚ Рё займутся исследованием ночного неба — РІСЂСЏРґ ли РїРѕР№РјСѓС‚, что Вселенная расширяется; скорее РѕРЅРё РїСЂРёРґСѓС‚ Рє заключению, что Вселенная статична Рё состоит всего лишь РёР· 36 галактик.

Если эти силы антигравитации будут и дальше действовать в том же духе, то Вселенная в конце концов погибнет от холода. Вся разумная жизнь на планете, замерзая, будет биться в мучительной агонии, поскольку температура дальнего космоса близка к абсолютному нулю, а при такой температуре даже молекулы еле «шевелятся». В какой-то момент, спустя триллионы триллионов лет, звезды перестанут испускать свет, ихядерный реактор погаснет, израсходовав все топливо, и Вселенная погрузится в вечную ночь. Космическое расширение приведет к тому, что останется лишь холодная мертвая Вселенная, состоящая из черных звезд-карликов, нейтронных звезд и черных дыр. А в еще более далеком будущем даже черные дыры отдадут всю свою энергию, останется лишь безжизненная холодная туманность парящих элементарных частиц. В такой блеклой холодной Вселенной разумная жизнь физически невозможна в принципе. Железные законы термодинамики пресекут любую передачу информации в этой ледяной среде, и вся жизнь, вне всяких сомнений, прекратится.

В XVIII веке люди впервые осознали, что Вселенная может погибнуть от холода. Комментируя гнетущую концепцию о том, что законы физики, по-видимому, обрекают на смерть всю разумную жизнь, Чарльз Дарвин писал: «Та вера, которую я питаю в то, что человек в далеком будущем будет намного более совершенным существом, делает невыносимой даже саму мысль о том, что он и все сознательные существа обречены на полное вымирание после такого продолжительного медленного прогресса». К несчастью, последние данные спутника WMAP, видимо, подтверждают самые худшие опасения Дарвина. Побег в гиперпространство

Существует закон физики, согласно которому разумная жизнь РІРѕ Вселенной РІ конце концов непременно погибнет. РќРѕ существует Рё закон эволюции, согласно которому РїСЂРё изменении окружающей среды жизнь должна либо покинуть ее, либо адаптироваться Рє ней, либо погибнуть. Поскольку адаптироваться РєРѕ Вселенной, несущей ледяную смерть, невозможно, то остаются лишь РґРІР° варианта — либо умереть, либо покинуть эту Вселенную. Возможно ли, что, столкнувшись лицом клипу СЃ неотвратимой смертью Вселенной, цивилизации, отстоящие РѕС‚ нас РЅР° триллионы лет, достигнут успеха РІ разработке технологий, которые позволят покинуть нашу Вселенную Рё РЅР° суперкосмической «спасательной шлюпке» отправиться РІ РґСЂСѓРіСѓСЋ вселенную, намного более молодую Рё «горячую»? Р?ли же РѕРЅРё используют СЃРІРѕРё высочайшие технологии для построения «временного кольца» Рё отправятся РІ СЃРІРѕРµ прошлое, РІ котором температура РЅР° планетах была намного выше?

Некоторые физики, привлекая новейшие достижения науки, построили несколько правдоподобных, хотя и в высшей степени гипотетических схем, которые должны подтвердить реальность создания космических порталов или ворот в другую вселенную. Доски физических аудиторий по всему миру испещрены абстрактными уравнениями: физики вычисляют, возможно ли использование «экзотической энергии» и черных дыр для поисков туннеля, ведущего в другую вселенную. Может ли развитая цивилизация, по технологическим разработкам обгоняющая нашу на миллионы и миллиарды лет, воспользоваться известными законами физики для перехода в другую вселенную?

Космолог Стивен Хокинг из Кембриджского университета однажды пошутил: «Если бы пространственно-временные туннели существовали, они были бы идеальным средством быстрого перемещения в Космосе. Можно было бы с утра пройти таким туннелем в другой конец галактики и вернуться к обеду».

Если же пространственно-временные туннели и порталы окажутся слишком тесными для массового переселения в другую вселенную, то есть еще один вариант: свести все информационное содержание развитой разумной цивилизации до молекулярного уровня и пропустить через туннель, а там оно снова организуется в самое себя. Таким образом, целая цивилизация сможет перенести свои «семена» через этот коридор и на новой почве снова расцвести во всей своей красе. Гиперпространство перестанет быть игрушкой в руках физиков-теоретиков и вполне сможет стать единственным спасением для разумной жизни, оказавшейся в умирающей вселенной.

Но для того, чтобы полностью разобраться в последствиях подобного шага, для начала необходимо понять, как мучительно космологи и физики шли к этим поразительным выводам. В книге «Параллельные миры» мы рассмотрим историю космологии, уделяя особое внимание парадоксам, веками наводнявшим эту область науки. В конце концов они породили инфляционную теорию, которая, не противореча никаким экспериментальным данным, заставляет нас поддержать концепцию существования многочисленных вселенных.

ГЛАВА 2

Парадоксальная вселенная

Черт бы побрал эту Солнечную систему! Плохое освещение, планеты слишком далеко, полно комет, задумка слабовата. Я бы сотворил [Вселенную] получше.

Лорд Джеффри

Присутствуй я при сотворении мира, дал бы пару советов, как получше обустроить Вселенную.

Альфонс Мудрый

В пьесе «Как вам это понравится» Шекспир написал бессмертные слова:

Весь мир — лишь сцена,

Где женщины, мужчины — лишь актеры.

У них свои есть выходы, уходы[3]

В Средние века мир был поистине сценой, но сценой маленькой, статичной, состоящей из крошечной плоской Земли, вокруг которой небесные тела следовали по своим совершенным орбитам. На кометы смотрели как на недобрые знамения, предвещающие смерть королей. Когда в 1066 году яркая комета появилась над Англией, она привела в ужас саксонскую армию короля Гарольда, и саксы стремительно отступили, проиграв сражение наступающей победоносной армии Вильгельма Завоевателя, тем самым подготовив сцену и все декорации для становления современной Англии.

Та же комета проплыла над Англией во второй раз в 1682 году, вновь став причиной восторга и ужаса в Европе. Казалось, каждый человек, от короля до крестьянина, был зачарован этой нежданной небесной гостьей, пронесшейся в небесах. Откуда появилась комета? Куда она направлялась и предвестием каких событий служила?

РћРґРёРЅ богатый джентльмен, астроном-любитель Р­РґРјСѓРЅРґ Галлей, был настолько заинтригован кометой, что решил поинтересоваться мнением РѕРґРЅРѕРіРѕ РёР· величайших ученых того времени, СЃСЌСЂР° Р?саака Ньютона. РљРѕРіРґР° РѕРЅ СЃРїСЂРѕСЃРёР» Ньютона, какая сила управляет движением кометы, ученый СЃРїРѕРєРѕР№РЅРѕ ответил, что комета двигалась РїРѕ эллипсообразной орбите согласно закону обратных квадратов (то есть сила притяжения, действующая РЅР° комету, менялась обратно пропорционально квадрату ее расстояния РѕС‚ Солнца). Ньютон РѕР±СЉСЏСЃРЅРёР», что РЅР° самом деле РѕРЅ давно наблюдал Р·Р° кометой РїСЂРё помощи изобретенного РёРј телескопа (того самого телескопа-рефлектора, которым РІ наше время пользуются астрономы всего РјРёСЂР°) Рё та двигалась РІ полном соответствии СЃ законом всемирного тяготения, который РѕРЅ, Ньютон, открыл еще 20 лет назад.

Галлей был невероятно поражен.

— Откуда вам это известно?

— Я вычислил это, — ответил Ньютон.

Галлей даже не подозревал, что тайну небесных тел, волновавшую еще первых людей, обративших взор к небесам, можно разъяснить с помощью нового закона всемирного тяготения.

Пораженный значительностью этого монументального прорыва, Галлей предложил щедро финансировать публикацию новой теории. В 1687 году с помощью Галлея и при его финансовой поддержке Ньютон опубликовал свою грандиозную работу «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae Naturalis Principia Mathematical). Эта работа была провозглашена тогда (и признается сейчас) одной из самых важных из когда-либо опубликованных в мире. Разом все ученые, не имеющие понятия о других законах Солнечной системы, оказались в состоянии самостоятельно предсказывать с величайшей точностью траекторию движения небесных тел.

«Начала» стали настолько популярны РІ салонах Рё РїСЂРё королевских дворах Европы, что РїРѕСЌС‚ Александр РџРѕСѓРї писал: Был этот РјРёСЂ глубокой тьмой окутан. Да будет свет! Р? РІРѕС‚ явился Ньютон.

(Галлей понял, что, поскольку орбита кометы представляет собой эллипс, то можно вычислить, когда она снова появится над Лондоном. Просмотрев старые записи, он обнаружил, что кометы 1531,1607 и 1682 годов были на самом деле одной и тойже кометой. Комету, оказавшую столь сильное влияние на становление современной Англии в 1066 году, на протяжении всей истории видели многие люди, в том числе Юлий Цезарь. Галлей предсказал, что комета вновь вернется в 1758 году. Когда же комета уже через годы после кончины Галлея и Ньютона действительно вернулась в предсказанный год на Рождество, ее назвали кометой Галлея.)

Ньютон открыл закон всемирного тяготения тогда, когда в связи с эпидемией чумы закрылся Кембриджский университет и ученый был вынужден уехать в свое поместье в Вульсторп. Ньютон с нежностью вспоминал прогулку в тамошнем парке, когда увидел, как упало яблоко. Тут он задал себе вопрос, которому в конечном счете суждено было изменить ход человеческой истории: если падает яблоко, падает ли также и Луна? В момент гениального озарения Ньютон понял, что яблоки, Луна, вообще все планеты подчиняются одному и тому же закону всемирного тяготения, что их падение (точнее, их движение) связано с законом обратных квадратов. Когда Ньютон обнаружил^А что математика XVII века слишком примитивна, чтобы описать этот закон, он изобрел новое направление в математике — вычислительную математику, — чтобы определить скорость падения яблок и лун.

В «Началах» Ньютон изложил также законы механики, которые определяют траектории всех земных и небесных тел. Эти «Начала» легли в основу теории конструирования машин, использования энергии пара, а также создания локомотивов, которые, в свою очередь, способствовали промышленной революции и развитию современной цивилизации. В наши дни все небоскребы, мосты и ракеты строятся с учетом ньютоновских законов механики.

Ньютон не только дал нам вечные законы механики; он также перевернул наше видение мира, представил совершенно новую картину Вселенной, где таинственные законы, управляющие движением небесных тел, были идентичны законам, действующим на Земле. Сцена жизни отныне уже не была окружена наводящими ужас небесными знамениями; актеры подчинялись тем же законам, что и декорации. Парадокс Бентли

Поскольку «Начала» были работой революционной, они вызвали к жизни первые парадоксы в теориях о строении Вселенной. Если весь мир — сцена, то насколько она велика? Конечен мир или бесконечен? Это извечный вопрос, которым задавался еще римский философ Лукреций Кар. «Вселенная не ограничена ни в одном направлении, — говорил он. — Ведь совершенно ясно, что вещь может иметь предел лишь в том случае, если вне ее существует что-либо. Поэтому во всех измерениях, будь то вперед или назад, вверх или вниз, Вселенной нет конца».

Но теория Ньютона раскрыла и парадоксы, присущие любой теории конечной или бесконечной Вселенной. Простейшие вопросы ведут к целой бездне противоречий. Еще греясь в лучах славы, которую принесла ему публикация «Начал», Ньютон обнаружил, что его теория гравитации изобилует парадоксами. В 1692 году священник, преподобный отец Ричард Бентли, написал обезоруживающе простое, но огорчительное для Ньютона письмо. Тот факт, что гравитация всегда притягивала и никогда не отталкивала, написал Бентли, означает, что звезды, входящие в какое-либо скопление, естественным образом столкнутся друг с другом. Если Вселенная конечна, то ночное небо вместо того, чтобы быть неизменным и статичным, должно было бы представлять собой сцену невероятного побоища, поскольку звезды при столкновении друг с другом сливались бы в огненные суперзвезды. Но Бентли также обратил внимание на то, что если бы Вселенная была бесконечна, то сила, действующая на любой предмет, также была бы бесконечной и тянула бы и вправо, и влево, что стало бы причиной того, что звезды разорвало бы в клочья в результате огненных катаклизмов.

Поначалу казалось, что Бентли разгромил теорию Ньютона в пух и прах. Либо Вселенная конечна (и слилась в огненный шар), либо она бесконечна (в таком случае все звезды должны разлететься в стороны). Оба варианта разрушали новую теорию Ньютона. Эта проблема впервые в истории обнаружила едва различимые внутренние парадоксы, свойственные любой теории гравитации при применении ее ко всей Вселенной.

Поразмыслив, Ньютон написал Бентли, что обнаружил слабое место в его аргументации. Ученый писал, что считает Вселенную бесконечной, но совершенно однородной. Таким образом, если звезду тянет в какую-то сторону бесконечное количество звезд, то эту силу уравновешивает тяготение в противоположном направлении другого бесконечного количества звезд. Все силы во всех направлениях сбалансированы, и это создает статичную Вселенную. Таким образом, если сила гравитации всегда только притягивает, то единственным решением парадокса Бентли будет существование однородной бесконечной Вселенной.

Ньютон действительно нашел слабое место в аргументации Бентли. Однако он был достаточно умен, чтобы сознавать неубедительность своего ответа. Он признал в письме, что предлагаемое им решение, несмотря на техническую правильность, было нестабильным внутренне. Однородная, но бесконечная Вселенная Ньютона была похожа на карточный домик: на вид устойчивая, она могла рассыпаться, стоило ее чуть потревожить. Можно рассчитать, что, даже если одна-единственная звезда чуть-чуть качнется, это станет началом цепной реакции и скопления звезд начнут разрушаться. Своим ответом Ньютон отсылал к «божественной силе», которая якобы не дает развалиться его карточному домику.

«Необходимо воздействие непрерывного чуда, чтобы Солнце и звезды, находящиеся в покое, не устремились друг к другу под действием силы тяготения», — писал он.

Ньютону Вселенная представлялась как гигантские часы, запущенные Господом РІ начале времен Рё идущие СЃ тех РїРѕСЂ, РїРѕРІРёРЅСѓСЏСЃСЊ трем законам механики Рё РЅРµ требуя божественного вмешательства. РќРѕ временами Господу РІСЃРµ же приходилось вмешиваться Рё слегка настраивать механизм Вселенной, чтобы РѕРЅР° РЅРµ разрушилась. (Р?ными словами, РёРЅРѕРіРґР° Господу приходилось вмешиваться, чтобы декорации РЅР° сцене творения РЅРµ развалились Рё РЅРµ рухнули РЅР° головы актеров.) Парадокс Ольберса

РљСЂРѕРјРµ парадокса Бентли, существовал еще более интересный парадокс, который РЅРµ могла обойти РЅРё РѕРґРЅР° теория бесконечной Вселенной. Ольберс задался РІРѕРїСЂРѕСЃРѕРј, почему ночное небо черное. Еще РІРѕ времена Р?оганна Кеплера астрономы знали, что если Р±С‹ Вселенная была РѕРґРЅРѕСЂРѕРґРЅРѕР№ Рё бесконечной, то, РєСѓРґР° Р±С‹ РјС‹ РЅРё бросили взгляд, РјС‹ видели Р±С‹ небо, освещенное бесконечным количеством звезд. Р’ какую Р±С‹ точку ночного неба РЅРё был устремлен наш взгляд, РѕРЅ РІ конце концов натыкался Р±С‹ РЅР° бесконечное количество звезд Рё РјС‹ видели Р±С‹ небо, залитое бесконечным количеством звездного света. РўРѕС‚ факт, Что ночное небо — черное, Р° РЅРµ СЏСЂРєРѕРµ, веками считался глубоким космическим парадоксом.

Парадокс Ольберса, РїРѕРґРѕР±РЅРѕ парадоксу Бентли, обманчиво РїСЂРѕСЃС‚, РЅРѕ РѕРЅ терзал душу РјРЅРѕРіРёРј поколениям философов Рё астрономов. Р? РѕРґРёРЅ парадокс, Рё второй опираются РЅР° наблюдении, что РІ бесконечной Вселенной гравитационные силы Рё световое излучение РјРѕРіСѓС‚ слагаться, что приведет Рє бесконечным значениям Рё того, Рё РґСЂСѓРіРѕРіРѕ. Р—Р° сотни лет было предложено множество неверных объяснений. Кеплер был настолько обеспокоен этим парадоксом, что просто постулировал: Вселенная конечна, находится РІ оболочке, Р° потому лишь ограниченное количество звездного света достигает наших глаз.

Замешательство, вызванное этим парадоксом, было столь массовым (если массой считать ученое сообщество), что, согласно результатам исследования, проведенного в 1987 году, 70 % учебников по астрономии давали неверный ответ на этот вопрос, 30.% от ответа воздержались.

Можно было попытаться решить парадокс Ольберса, предположив, что звездный свет поглощается пылевыми облаками. Р?менно такой ответ РІ 1823 РіРѕРґСѓ дал сам Генрих Вильгельм Ольберс, РєРѕРіРґР° впервые точно сформулировал парадокс. Ольберс написал: «Очень удачно, что Земля РЅРµ получает свет РёР· каждой точки небесного СЃРІРѕРґР°! Однако РїСЂРё такой невообразимой яркости Рё температуре, которые РІ 90 РћРћРћ раз выше тех, каким РјС‹ подвергаемся сейчас, Всевышний легко РјРѕРі создать организмы, способные адаптироваться Рё Рє таким экстремальным условиям». Р’ объяснение того "факта, что Землю РЅРµ заливает «свет столь же СЏСЂРєРёР№, как Рё солнечный РґРёСЃРєВ», Ольберс предположил, что, должно быть, пылевые облака поглощают сильный жар, делая жизнь РЅР° Земле возможной. Например, огненный центр нашей Галактики Млечный Путь, который РїРѕ справедливости должен «сжигать» РІСЃРµ небо, РІ действительности скрыт пылевыми облаками. Если РјС‹ посмотрим РІ направлении созвездия Стрельца, РіРґРµ находится центр Млечного Пути, вместо ослепительного огненного шара нашим глазам предстанет лишь темное пятно.

Но и пылевые облака не могут служить убедительным объяснением парадокса Ольберса. За достаточно длительное (чтобы не сказать — бесконечное) время пылевые облака поглотят свет бесконечного количества звезд и в конце концов засверкают сами подобно звездной поверхности. Таким образом, даже пылевые облака должны бы сиять в ночном небе.

По этой логике можно предположить, что чем дальше находится звезда, тем слабее ее свет. Факт по сути своей верен, но он не может служить ответом. Если мы взглянем на участок ночного неба, то увидим, что самые далекие звезды действительно тусклые, но чем дальше мы устремляем взгляд, тем больше звезд мы видим. Такого в однородной Вселенной не должно было бы быть — там небо казалось бы белым. (Это объясняется тем, что интенсивность звездного света, обратно пропорциональная квадрату расстояния до звезды, компенсировалась бы количеством звезд, прямо пропорциональным квадрату расстояния.)

Как ни странно, первым в истории человеком, решившим парадокс Ольберса, стал американский автор детективов Эдгар Аллан По, который увлекался астрономией. Перед самой смертью он опубликовал многие из своих наблюдений в неоднозначной философской поэме под названием «Эврика: Прозаическая поэма». Вот замечательный отрывок: Будь множество звезд бесконечным, небесный свод был бы полностью залит светом, таким же, как мы видим в Галактике, — поскольку не было бы ни единой точки на всем этом фоне, где не было бы звезды. Единственным способом, с помощью которого мы могли бы объяснить пустоты, которые в большом количестве наблюдаем при помощи телескопов, было бы предположение, что расстояние до невидимой части небесного свода настолько велико, что еще ни один луч света оттуда не был в состоянии достичь нас.

Р’ заключение РџРѕ писал Рѕ том, что эта мысль «слишком прекрасна, чтобы РЅРµ содержать РІ себе Р?стину как неотъемлемую СЃРІРѕСЋ составляющую».

Это и есть ключ к верному ответу. Возраст Вселенной не бесконечен. Рождение мира было. Нашему взгляду доступна лишь некая часть звездного света. Свету наиболее отдаленных от нас звезд не хватило времени, чтобы достичь наших взоров. Космолог Эдвард Харрисон, впервые обнаруживший, что По разрешил парадокс Ольберса, написал: «Когда я впервые прочел слова По, я был поражен: как мог поэт, в лучшем случае ученый-любитель, 140 лет назад уловить верное объяснение, в то время как в наших колледжах до сих пор преподают объяснение неправильное?»

В 1901 году шотландский физик лорд Кельвин также нашел верное решение. Он осознал, что, глядя на ночное небо, мы видим его в прошлом, а не таким, каково оно сейчас, поскольку скорость света, хоть и гигантская по земным меркам (299 792458 м/с), все же конечна и свету отдаленных звезд необходимо время, чтобы достичь Земли. По подсчетам Кельвина, для того, чтобы ночное небо 6ь1ло белым, Вселенная должна бы растянуться на сотни триллионов световых лет. Но поскольку Вселенной не триллионы лет, небо будет только черным. (Существует также второй фактор, который способствует решению вопроса, почему ночное небо черное; и этот фактор — конечный жизненный цикл звезд, измеряющийся миллиардами лет.)

Недавно появилась возможность экспериментально проверить правильность этого решения РїСЂРё помощи таких спутников, как космический телескоп Хаббла. Эти телескопы, РІ СЃРІРѕСЋ очередь, позволяют нам ответить РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃ, который задают даже дети: «Как далеко РѕС‚ нас самая далекая звезда? Р? что лежит Р·Р° самой далекой звездой?В» Чтобы ответить РЅР° эти РІРѕРїСЂРѕСЃС‹, астрономы запрограммировали космический телескоп Хаббла для решения исторической задачи — заснять самую отдаленную точку Вселенной. Для того чтобы уловить чрезвычайно слабые сигналы РёР· отдаленнейших уголков РљРѕСЃРјРѕСЃР°, телескопу предстояло выполнить беспрецедентную работу: быть направленным РІ РѕРґРЅСѓ Рё ту же точку РІ небе СЂСЏРґРѕРј СЃ созвездием РћСЂРёРѕРЅР° РЅР° протяжении нескольких сотен часов, что требовало точнейшей настройки телескопа РЅР° протяжении четырех сотен оборотов Земли. Проект был столь сложен, что его выполнение растянулось более чем РЅР° четыре месяца.

В 2004 году на первых полосах газет всего мира была опубликована ошеломляющая фотография. На ней — скопление десяти тысяч ранних галактик, возникших из хаоса Большого Взрыва. «Возможно, нам довелось увидеть конец начала», — заявил Антон Коукемоур из Научного института космического телескопа. На фотографии изображено беспорядочное скопление рождающихся галактик на расстоянии более 13 млрд световых лет от Земли — то есть понадобилось более 13 млрд световых лет для того, чтобы их свет достиг Земли. Поскольку самой Вселенной лишь 13,7 млрд лет, это означает, что галактики сформировались примерно через полмиллиарда лет после возникновения Вселенной, когда первые звезды и галактики рождались из «кипящего бульона» газов, оставшихся после Большого Взрыва. «Хаббл переносит нас на расстояние, откуда камнем докинуть до Большого Взрыва», — заявил астроном Массимо Стивавелли из того же института.

РќРѕ тут возникает РІРѕРїСЂРѕСЃ: что лежит Р·Р° пределами самой далекой галактики? РџСЂРё внимательном рассмотрении этой замечательной фотографии становится понятно, что между галактиками — лишь тьма. Р?менно эта тьма является причиной того, что ночное небо — черное. Это последняя граница, Р·Р° которой РјС‹ РЅРµ РІРёРґРёРј света дальних звезд. Однако эта «тьма» Рё сама является реликтовым микроволновым излучением. Таким образом, окончательный ответ РЅР° РІРѕРїСЂРѕСЃ, почему ночное небо черное, таков: РЅР° самом деле ночное небо совсем РЅРµ черное. (Если Р±С‹ наши глаза каким-то образом могли воспринимать микроволновое излучение, Р° РЅРµ только видимый спектр, РјС‹ Р±С‹ увидели излучение, порожденное Большим Взрывом Рё наполняющее ночное небо. Р’ каком-то смысле, излучение Большого Взрыва появляется каждую ночь. Если Р±С‹ наши глаза могли улавливать микроволны, РјС‹ Р±С‹ увидели, что Р·Р° самой далекой звездой обретается само творение.) Эйнштейн-мятежник

Законы, открытые Ньютоном, так хорошо объясняли мир, что науке понадобилось более двухсот лет, чтобы сделать очередной серьезный шаг. Этот шаг был связан с работой Альберта Эйнштейна. Начало его карьеры никак не предвещало такой революции в науке. Получив степень бакалавра в Политехническом институте в Цюрихе (Швейцария), в 1900 году, Эйнштейн обнаружил, что получить работу нет никакой надежды. Его карьеру разрушили его же преподаватели, не любившие самонадеянного дерзкого студента, который часто срывал занятия. Тоскливые безысходные письма свидетельствуют о тяжелой депрессии. Альберт считал себя неудачником и тяжелой обузой для родителей. В одном горьком письме он признавался, что даже собирался свести счеты с жизнью: «Несчастье моих бедных родителей, у которых за столько лет не было ни единой минуты счастья, тяжелее всего давит на мои плечи… Я лишь обуза для родственников… Наверняка было бы лучше, если бы я вообще не жил», — с горечью писал он.

В отчаянии Альберт подумывает о том, чтобы бросить науку и поступить в страховую компанию. Он даже взялся за частные уроки, но поспорил с работодателем и его уволили. Когда подруга Эйнштейна Милева Марик неожиданно забеременела, он сознавал, что ребенок останется незаконнорожденным, потому что на женитьбу у него нет средств. (Никто не знает, что в конце концов стало с его незаконнорожденной дочерью Лизераль.) Глубокое потрясение, которое испытал Эйнштейн, когда внезапно умер его отец, оставило в душе незаживающую рану, от которой он так никогда и не излечился. Ученый всегда помнил, что отец умер, считая сына неудачником.

Хотя 1901–1902 годы были самым трудным периодом в жизни Эйнштейна, от забвения его спасла рекомендация сокурсника, Марселя Гроссмана, который, потянув «за кое-какие ниточки», обеспечил Эйнштейну работу скромного клерка в Швейцарском патентном бюро в Берне. Парадоксы относительности

На первый взгляд, патентное бюро было не самым перспективным местом, где могла начаться величайшая со времен Ньютона революция в физике. Но были у этой службы и свои преимущества. Быстро разделавшись с заявками на патенты, загромождавшими его стол, Эйнштейн откидывался на стуле и погружался в детские воспоминания. В молодости он прочел «Естественнонаучные книги для народа» Аарона Бернштейна, «работу, которую я прочел, затаив дыхание», вспоминал Альберт. Бернштейн предлагал читателю представить, что тот следует параллельно с электрическим током, когда тот передается по проводам. В 16 лет Эйнштейн задал себе вопрос: на что был бы похож луч света, если бы его можно было догнать? Он вспоминал: «Такой принцип родился из парадокса, на который я натолкнулся в 16 лет: если я гонюсь за лучом света со скоростью с (скорость света в вакууме), я должен наблюдать такой луч света как пространственно колеблющееся электромагнитное поле в состоянии покоя. Однако, кажется, такой вещи не может существовать — так говорит опыт, и так говорят уравнения Максвелла». В детстве Эйнштейн считал, что если двигаться параллельно лучу света со скоростью света, то свет будет казаться замерзшим, подобно застывшей волне. Однако никто не видел замерзшего света, так что тут явно что-то было не так.

0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|10|11|12|