Простая сложная Вселенная. Часть 2. Осмысление космического пространства (Кристоф Гальфар, 2015)

Вы когда-нибудь пытались спрыгнуть в пропасть? А из окна верхнего этажа небоскреба?

Скорее всего, нет.

Почему?

Вы уже были бы мертвы.

И я, если бы рискнул, да и все другие тоже.

Так откуда мы все об этом знаем?

Ответ прост настолько же, насколько таинствен и глубок. В нем кроется причина, по которой человеческая раса уже успела завоевать Землю и небольшую часть неба. В нем причина того, как удалось отправить вас в путешествие к звездам в первой части книги. Ответ связан с природой и ее законами.

Независимо от того, насколько мы образованны, любили ли науку в школе, являемся ли учеными, если мы заглядываем глубоко внутрь себя, у нас всех есть интуитивное знание того, что в природе существуют определенные законы, нарушать которые нельзя. И если кто-то прыгнет со слишком высокого места, он обречен упасть и разбиться всмятку.

На протяжении тысячелетий, отделяющих нас от предков-охотников, множество мужчин и женщин находилось в постоянном поиске этих законов. И им удалось-таки найти некоторые. Сегодня область притязаний на продолжение разгадки квеста и дальнейшее раскрытие тайн природы называется теоретической физикой, и двери этого (постоянно находящегося в стадии строительства) величественного здания собираются открыться перед вами для продолжения путешествия.

Вполне возможно, что это здание возникло, когда английский астроном, физик, математик и естествоиспытатель Исаак Ньютон создал новый язык, язык математического анализа, позволивший ему описать практически все, что можно ощутить с помощью человеческих чувств. Вывод, что сделавший шаг в пропасть человек, не важно, он или она, скорее разобьется, чем пойдет по воздуху, определен формулой. Как только становится известно, каким образом начато падение, формула Ньютона сообщает нам, где и когда оно закончится. Та же самая формула определяет, что при падении в пропасть не существует никакой разницы между человеком, салфеткой или осыпавшимся в пропасть камнем, до тех пор пока мы забываем о вызванном трением воздуха о поверхность тела сопротивлении. Она также говорит, что полный оборот Луны по орбите вокруг Земли совершается почти за двадцать восемь дней, а Земля проходит вокруг Солнца за год. Эта заслуживающая особого внимания формула называется универсальным законом всемирного тяготения Ньютона. Благодаря ему Исаак Ньютон до сих пор считается одним из величайших умов всех времен.

Не нужно быть ученым, чтобы догадаться, что открытие такого закона заставляет почувствовать себя гением и Ньютон точно был очень доволен собой. Однако, как ни странно, вместо того, чтобы каждую ночь закатывать пирушки (как поступил бы я), он предпочел убедиться в своей правоте и начал проверять, действительно ли его формула гравитационного притяжения заслуживает звания универсальной. Масштаб здесь играет существенную роль, потому что, как вы уже выяснили в первой части книги, Земля по сравнению со Вселенной не так велика, если не сказать мала. И то, что верно для крошечной пылинки, может не быть истинным для галактики.

Во времена Ньютона на Земле не существовало ни одного эксперимента, способного доказать неправильность его формулы или же опровергнуть ее. Стрела, например, всегда падает на землю. И гора тоже, если бы кто-то ее уронил.

А как насчет еще бо́льших размеров? Например, в местах, где гравитационные эффекты более заметны, чем на нашей планете? Для ответа на вопрос придется покинуть пределы Земли. А так как вы уже исследовали близлежащую Вселенную, то знаете, что самое очевидное, простое и к тому же самое яркое место для проведения эксперимента – Солнце.

Гравитационное притяжение нашей звезды – способ, которым она притягивает вас к своей поверхности, – примерно в двадцать восемь раз сильнее нашей планеты, но Солнце – далеко не самый гравитационно мощный объект, с которым вы столкнулись во время исследования космического пространства в предыдущей части книги. Черные дыры, например, гораздо мощнее. Тем не менее Солнце намного превосходит Землю. И с ним экспериментировать гораздо проще, чем с черными дырами. Итак, действует ли формула Ньютона на нашей звезде точно так же, как на нашей планете? И как можно это проверить?

Как вы убедились, Солнечная система состоит из восьми планет. В промежутке от самой удаленной до ближайшей к Солнцу планеты лежат Нептун, Уран, Сатурн, Юпитер, Марс, Земля и Венера. Возможно, стоит внимательнее взглянуть, как они перемещаются в космосе, и проверить, притягивает ли их к себе Солнце, как утверждает закон Ньютона. Благодаря многим астрономам, предпочитавшим еженощные наблюдения за звездами радостям семейной жизни, человечество даже получило точное описание орбит некоторых из планет со времен Ньютона.[13] И ответ слишком хорош, чтобы быть правдой: если учесть то, как взаимодействуют между собой планеты, то все перечисленные[14] планеты движутся именно по формуле Ньютона. Какое облегчение… Формула действительно оказалась универсальна. Мать Ньютона должна была весьма гордиться своим чадом.

Но стоп, погодите. Внимательные читатели наверняка обнаружили отсутствие в вышеприведенном списке одной планеты. Мы назвали только семь из восьми принадлежащих Солнечной системе планет. Упустив одну. Самую близкую к Солнцу. Ощущающую гравитационное притяжение Солнца сильнее остальных. Меркурий.

И именно с Меркурием существует крошечная проблема. Небольшое несоответствие. Ничего особенного. Настолько несущественное, что точно не считается. Но оно все-таки считается. На протяжении нескольких веков после выхода работ Ньютона это небольшое несоответствие изменило все, что человечество знало о пространстве и времени.

Меркурий не так впечатляет. Он всего лишь не намного больше нашей Луны, являясь самой маленькой планетой Солнечной системы. Это – скалистая планета, и его избитая астероидами, покрытая кратерами поверхность вряд ли пропадет с глаз в ближайшее время. Меркурий не имеет атмосферы, никакая погода не сгладит его неправильную форму и шрамы. Короче говоря, Меркурий не та планета, на которой стоит провести отпуск. Для завершения полного оборота вокруг своей оси ему требуется пятьдесят девять земных суток, а значит, одна ночь на Меркурии длится на Земле месяц и сменяется таким же долгим днем. Что день, что ночь на Меркурии – адские. Днем температура может достигать 430 °C, чтобы ночью упасть до отметки –180 °C. Ньютон не знал таких подробностей и, вероятно, не мог даже предположить, насколько суров этот Меркурий. Зато теперь мы знаем. Как и то, что, согласно формуле Ньютона, траектории всех планет вокруг Солнца должны выглядеть как слегка сдавленный круг. Как я уже упоминал выше, расчеты Ньютона для всех планет полностью совпали (и до сих пор совпадают) с наблюдениями. Если бы планеты могли оставлять за собой следы, то каждая из них описала бы в небе вытянутый эллипс, повторяя этот путь из года в год практически неизменно, как и рассчитал Ньютон. Но только не Меркурий. Орбита Меркурия наматывается сама на себя, и, подобно вращающемуся на столе яйцу, Меркурий не повторяет один и тот же путь дважды. Это происходит главным образом из-за других планет: они притягивают к себе крошечный Меркурий каждый раз, когда с ним сближаются, как уже догадался Ньютон. Лишь главным образом, но не целиком. Не совсем. Несовпадение крошечное, но оно есть. Представьте себе расстояние, которое проходит секундная стрелка на часах (старомодных часах с большой и маленькой стрелкой) ровно за одну секунду, и разделите полученный отрезок на пятьсот частей. Одна пятисотая и есть тот угол, на который эллиптическая орбита Меркурия отклонилась от расчета Ньютона за прошедший век.

СОГЛАСНО ФОРМУЛЕ НЬЮТОНА, ТРАЕКТОРИИ ВСЕХ ПЛАНЕТ ВОКРУГ СОЛНЦА ДОЛЖНЫ ВЫГЛЯДЕТЬ КАК СЛЕГКА СДАВЛЕННЫЙ КРУГ.

Может показаться невероятным, как такое крошечное отклонение вообще смог кто-то заметить, не заставив ученых дожидаться несколько сотен тысяч лет, но так случилось. Более того: теперь мы знаем, что не существует никакого способа, по которому формула Ньютона могла его предсказать, не говоря уже о том, чтобы объяснить, потому что это несоответствие связано с таким аспектом гравитации, которого Ньютон не мог себе даже представить.

Уравнение Ньютона устанавливает, каким образом объекты притягивают друг друга, но ничего не говорит о том, чем, собственно, является гравитация на самом деле. Бедный Исаак (и многие другие ученые) на самом деле потратили довольно большое количество времени, пытаясь понять, откуда она берется. Является ли она свойством материи, заставляющим объекты притягиваться? Все ли объекты во Вселенной связаны? И если да, то чем? Никакого видимого или невидимого эластичного каната между нашими ногами и почвой нашей планеты или между Землей и Луной никогда обнаружено не было. А как насчет магнитной цепи? Как видите, магниты не пристают к ногам, когда мы пытаемся удержать их таким образом, потому что тело электрически нейтрально. Получается, гравитация не может быть магнитной силой. Так что же она такое? И почему упрямый Меркурий, самая маленькая из планет, должен отличаться от всех остальных?

Ньютон умер в 1727 году, так и не найдя объяснения. Миновало 188 лет, прежде чем кое-кому вдруг пришла в голову довольно странная новая мысль.

Положительный момент в исследованиях по физике заключается в том, что когда наблюдения не согласуются с теорией, то в первую очередь предполагается, что они не верны. Потом эксперимент проводится заново, и если повторные попытки упорно и неоднократно дают неправильный результат, то проверяется, а вдруг какой-то неизвестный ученый предвидел такой итог, используя альтернативную теорию. Если ответ по-прежнему отрицательный, то справедливо предполагать, что мы понятия не имеем, почему природа ведет себя таким образом. Самый безопасный вариант в этом случае – перепробовать всё. Очевидно, что «всё» включает в себя и самые бредовые идеи, и я должен сказать, что это очень веселое занятие. Как мы увидим позже, идеи, взятые сегодня для выяснения того, как появилась наша Вселенная, достойны лучших образцов научной фантастики (как однажды заметил королевский астроном, сэр Мартин Рис, барон Рис из Лудлоу, «хорошая фантастика лучше, чем плохая наука»). В целом, конечно же, большинство этих идей целиком ошибочно. Но никогда не знаешь наверняка. Важно искать и смотреть, что получится. До сих пор этот подход работал достаточно хорошо.

Таким образом, формула Ньютона использовалась в течение почти двух столетий без всяких проблем, и, честно говоря, загвоздка с Меркурием не оказывала значительного влияния на жизнь большинства людей. Но затем появился ученый с совершенно невменяемой идеей относительно гравитации.

Представьте себе космос, а в нем Солнце с вращающимся вокруг Меркурием и забудьте обо всем остальном. Они – одни во Вселенной. Небольшая скалистая планета, двигающаяся вокруг огромного сияющего Солнца. И вокруг пустота.

Теперь избавимся от Меркурия. И от Солнца тоже (просто чтобы понять, что не осталось ничего).

А что если гравитация имеет что-то общее с этим оставшимся «ничем», то есть с той самой тканью Вселенной (чем бы они ни была)?

Для выяснения того, что могло бы произойти в данном случае, давайте вернем Солнце обратно и задумаемся. Если на минуту предположить, что на ткань нашей Вселенной можно оказать влияние, то одним из самых простых действий Солнца было бы согнуть ее. Каким образом? Хорошо, представьте себе тяжелый мяч, лежащий на расстеленном резиновом коврике. Резина будет прогибаться под тяжестью шара. Если затем натереть резиновый коврик мылом, то все, что окажется на нем, даже муравей, очутившийся слишком близко к прогнувшейся части, будет соскальзывать к мячу вниз. Для муравья этот эффект может ощущаться как притяжение (или гравитация).

Очевидно, что если бы звезды и планеты лежали на намыленной резине, то я надеюсь, что мы бы уже это заметили. Таким образом, ткань Вселенной не может оказаться плоским, твердым резиновым ковриком. Тем не менее она может быть невидимой трех- или даже четырехмерной тканью. И независимо от того, из чего создана эта объемная ткань, почему бы не вообразить ее огибающей содержащуюся в ней материю? Конечно, не только на плоскости, но и во всех направлениях, словно погруженный в океан, окруженный водой шар.

Если на мгновение принять эту идею всерьез, гравитация будет просто результатом такого изгиба: всякий раз, когда что-то падает, оно падает не из-за силы, тянущей его вниз, а потому, что скользит по невидимому склону в ткань Вселенной (пока не ударится о землю или какой-то предотвращающий дальнейшее падение предмет).

Сумасшедшая идея, согласен, но почему бы, в конце концов, не дать ей шанс? И как бы, согласно ей, объекты передвигались по Вселенной?

Для всех планет, включая Меркурий, геометрические расчеты с использованием этой «теории искривлений», кстати, дали точно такие же результаты, как у Ньютона. Что является как обнадеживающим, так и интересным. Так что насчет Меркурия?

Человек, придумавший эту невменяемую «теорию искривлений», обнаружил, что в описанной им Вселенной сплюснутый круг орбиты Меркурия должен вращаться вокруг Солнца не совпадающим с расчетами Ньютона образом. Насколько именно? Отклоняясь на угол, соответствующий приблизительно одной пятисотой доле секунды на часах. Каждый век. Удивительно. На протяжении более пятнадцати десятилетий после смерти Ньютона никто не был в состоянии выяснить это. Но он смог. И оказался прав. Гравитация внезапно перестала быть тайной. Она – искривление ткани Вселенной, вызванное содержащимися в ней объектами. Ньютон не увидел этого, и никто не замечал раньше, и сегодня мы до сих пор пытаемся выяснить все последствия такого взгляда.

Стивен Хокинг часто говорил: «Я бы не стал сравнивать радость открытия с сексом, но удовольствие от первого длится гораздо дольше». Один взгляд на фотографию человека, решившего проблему Меркурия, кажется, доказывает его утверждение.

Его зовут Альберт Эйнштейн, и только что преподнесенная нами теория, теория, которая связывает материю с локальной геометрией Вселенной в теорию гравитации, называется общей теорией относительности. Эта теория была впервые опубликована в 1915 году, сто лет тому назад, и ученым потребовалось некоторое время, чтобы понять, что Эйнштейн попутно совершил переворот в наших представлениях обо всем. Вопреки всему, что считали до него, он обнаружил, что Вселенная не только могла иметь форму, но и была динамичной, то есть менялась со временем. Так как звезды, планеты и все вокруг движется, то создаваемые ими в ткани Вселенной искривления движутся вместе с ними. И то, что верно в локальном масштабе вокруг этих объектов, вполне может оказаться верным для Вселенной в целом. Другими словами, даже если Эйнштейн сам в это не верил, он обнаружил, что Вселенная может меняться с течением времени и иметь будущее. А если что-то имеет будущее, значит, оно могло иметь и прошлое, а следовательно, историю и, возможно, даже начало.

ДО ЭЙНШТЕЙНА СЧИТАЛОСЬ, ЧТО НАША ВСЕЛЕННАЯ ВСЕГДА ПРОСТО СУЩЕСТВОВАЛА. ТЕПЕРЬ МЫ ЗНАЕМ, ЧТО ЭТО ОШИБКА, ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ В ТЕПЕРЕШНЕМ ПОНИМАНИИ.

До Эйнштейна считалось, что наша Вселенная всегда просто существовала. Теперь мы знаем, что это ошибка, по крайней мере в теперешнем понимании. И мы полагаем так уже целый век. Стало быть, что касается знаний о Вселенной, в которой мы живем, ей сто лет от роду.

Путешествие по известной Вселенной, проделанное в первой части, немного напоминает прогулку по лесу тропического острова, где вас поразила красота местных деревьев. После такой прогулки вы, конечно, можете вернуться на свою виллу, застать друзей за столом и рассказать им, как чудесно пройтись и подышать свежим океанским воздухом. Но тогда друзья могли бы спокойно задать вам вопрос: почему деревья растут, почему их листья зеленые и почему они вообще выглядят именно так, а не иначе…

Если представить, что Вселенная – лес, что там можно найти? Вместо того чтобы ставить под сомнение свежесть съеденных креветок, о чем таком фундаментальном следовало спросить вас друзьям? Существуют ли для понимания Вселенной какие-то другие методы, кроме эмпирического? И если уж совсем серьезно, разве возможно путешествовать по ней так, как вы?

Относительно последнего вопроса ответ прост: в земном теле или на космическом корабле – нет. Насколько мы знаем на сегодняшний день, путешествовать сквозь пространство и время, кроме как с помощью силы мысли, не представляется возможным. Ни один носитель информации не способен передвигаться со скоростью, превышающей скорость света. Так что то, что проделал ваш разум в первой части, в действительности было полетом по застывшей трехмерной картине известной сегодня Вселенной, реконструкцией, полученной в результате сбора всех снимков, сделанных всеми когда-либо имевшимися на Земле телескопами. Вы можете возразить, что видели все в движении, что это не было неподвижным изображением… Само собой разумеется. Скажем, картина представлялась «практически» застывшей. А теперь какие выводы из нее можно сделать? Есть ли закон, управляющий эволюцией всего?

На следующее утро после возвращения из виртуального путешествия разума, когда дежуривший у вашей кровати ночью друг ушел за завтраком, вы интуитивно знали, что он все еще где-то там, на улице, даже когда не могли его больше видеть, не так ли? Вы не начали воображать, что он растворился в воздухе и отправился в прошлое, чтобы поохотиться на динозавра и вернуться обратно с приготовленным для вас жарким из его лапы. Это, конечно, было бы довольно круто, признаю, но не произойдет по той же причине, по которой неразумно прыгать в пропасть или выбрасываться из окна. Основную причину, почему такого никогда не случится, очень сложно сформулировать и доказать, но если мы хотим попытаться разгадать тайны Вселенной, то должны допустить несколько вещей. Итак, первое наше допущение, или «постулат»: худо-бедно, но мы можем понять природу, даже за гранью того, что подсказывают нам наши чувства. Для его осуществления отныне следует считать, что в сходных условиях природа подчиняется одним и тем же законам повсюду в пространстве и времени, будь то здесь или там, сейчас, в прошлом или в будущем, независимо от того, можем ли мы это увидеть и знаем ли мы эти законы. Назовем это первым космологическим принципом. Жирным шрифтом, потому что это важно. Если бы мы не допустили его, то полностью застряли на месте, не в состоянии разгадать происходящее в недоступных или находящихся слишком далеко от нас местах либо в чересчур отдаленном прошлом. Если бы мы не сделали такого допущения, то ваш друг, вполне вероятно, мог бы отправиться назад в прошлое, на охоту на деликатесного динозавра.

На самом деле, есть много указаний на правильность первого постулата, по крайней мере в пределах видимой в телескопы Вселенной.

Возьмем Солнце.

Мы знаем, какие частицы, какие частоты излучения, какие виды энергии исходят от него. Мы обнаруживаем их, когда они выстреливают с его поверхности и приземляются на Земле. А как насчет прочих далеких звезд? Они светят благодаря той же термоядерной реакции или реакции совершенно разные? Они похожи на брошенное в костер бревно или состоят из плазмы, как Солнце? В нашем распоряжении не так много инструментов для исследования таких вопросов. А на самом деле только один: полученный от этих звезд свет. В нем зашифровано много секретов, и один из них, который нам удалось расшифровать, гласит, что законы физики одинаковы везде. И поскольку свет является ключом к пониманию космоса, давайте посмотрим, что он из себя представляет.

Свет, также известный как электромагнитное излучение, можно рассматривать одновременно и как частицу (фотон), и как волну. Как вы увидите позже, оба определения не только работают, но и должны учитываться, если мы хотим понять наш мир. На данный момент, однако, достаточно рассмотреть его просто как волну.

Для описания океанских волн необходимо определить две вещи: их высоту и расстояние между двумя следующими друг за другом гребнями. Эта высота имеет очевидное значение: естественно, вы не будете реагировать одинаково, скажем, на приближающиеся волны высотой 50 метров и 2 миллиметра. Такая же мысль и по поводу света, а высота его волны связана с тем, что мы называем интенсивностью излучения.

Точно так же существует разница между морскими волнами, находящимися за сотни метров и очень близкими друг к другу. Это расстояние, соответственно, называется длиной волны. Чем больше длина волны, тем меньше возникающих в течение заданного периода времени волн, то есть цифра, связанная с частотой волны. Для того чтобы на уровне интуиции почувствовать, что чем короче длина волны (или чем выше частота), тем выше задействованная энергия, представьте себя перед плотиной. Если пятиметровая волна один раз в месяц будет биться об нее, это не станет поводом для беспокойства, в отличие от такой же волны, ударяющей по ней десять раз в секунду. То же самое происходит с излучением: чем короче длина волны (или чем выше частота), тем больше переносимая его волной энергия.

Теперь утверждение вопреки тому, что думали наши предки: наши глаза – приемники, а не источники света. И они не созданы для обнаружения всех существующих видов излучения ни по интенсивности, ни по длине волн. Слишком мощный источник излучения легко и просто разрушает сетчатку глаз, ослепляя вас в считаные секунды. Это то, что произойдет, если вы посмотрите на Солнце, лазер или другой чересчур интенсивный источник света. Мы можем видеть только не слишком интенсивные и не слишком слабые световые волны.

Ограничение длин волн для нашего зрения трудноуловимо. На протяжении тысячелетий, в течение которых наши предки (а в нас сохранились гены тех, кто существовал задолго до того, как получил человеческий облик) эволюционировали, их органы обнаружения света адаптировались к тому, чтобы видеть то, что больше всего необходимо для выживания. Чтобы сорвать фрукт или узнать о присутствии саблезубого тигра, гораздо полезнее распознавать зеленый, красный или желтый, чем рентгеновские лучи, испускаемые падающими звездами вблизи далеких черных дыр. Короче говоря, наши глаза адаптированы к свету наиболее необходимым в повседневной жизни образом. Если бы мы могли обнаруживать только рентгеновские лучи, мы бы давно вымерли.

В итоге то, что в состоянии увидеть наши глаза сегодня, весьма ограничено по сравнению со всеми существующими видами излучения. Но Вселенную это не волнует. Она наполнена всеми ими. И снова мы метко назвали видимым светом видимый нам спектр и присвоили его отдельным частям собственные названия – цвета. Различие между двумя цветами иногда может показаться весьма условным, но существует весьма точное математическое определение, основанное на расстоянии, на длине волн.

Это правда, что глаза некоторых животных развивались по-разному и что некоторые из них способны видеть свет, выходящий за рамки воспринимаемого людьми. Змеи, например, имеют инфракрасное зрение, а некоторые птицы могут обнаруживать ультрафиолетовые лучи, все это лежит за пределами наших человеческих визуальных возможностей.[15] Но ни одно животное никогда не построило аппаратов для их обнаружения. Кроме нас. И мы заметно преуспели в этом.

В соответствии с количеством переносимой волнами энергии окружающий свет подразделяется на микроволны, радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские и гамма-лучи. Радиоволны очень длинные: от 1 до 100 000 и более километров между каждой волной, в то время как длина волн гамма-лучей короче миллиардной доли миллиметра, – но все они являются светом. И все когда-либо созданные телескопы были разработаны для обнаружения световых волн, откуда бы они ни приходили, независимо от их интенсивности, чтобы получить возможность взглянуть на Вселенную через все возможные окна имеющихся у нас технологий. Смотря на небо невооруженным глазом или в телескоп, вы ловите и обрабатываете излученные каким-то далеким источником в космическом пространстве световые волны. Как я уже упоминал, ваше путешествие в первой части состоялось благодаря трехмерной реконструкции всех имеющихся фото- и видеоизображений. Но возможно, тогда вы не заметили, что, хотя путешествие было космическим, оно одновременно являлось путешествием по прошлому, потому что свет не распространяется мгновенно.

Теперь настало время для интересного, но довольно пессимистичного вопроса от друзей по тропическому острову: разве все мы не слышали где-нибудь на званом обеде или в другом месте, как кто-то хвастает познаниями, что видимые нами в небе звезды на самом деле давно погибли?

Это правда? Действительно ли все звезды умерли?

Ну не совсем. По крайней мере не все.

Давайте посмотрим.

Предположим, что ваша двоюродная бабушка, дальняя родственница, обожающая раздаривать всем уродливые хрустальные вазы на Рождество, живет в австралийском Сиднее. Будучи слегка старомодной, она никогда не отправляет никому писем, за исключением ее дня рождения в январе, когда она рассылает всем открытки со своей фотографией на фоне почтового ящика, в который она как раз собирается опустить эту самую открытку. На обратной стороне всегда написано:

Сегодня – мой день рождения.

Было бы мило услышать твой голос в трубке.

С любовью, твоя бабушка.

P. S. Надеюсь, тебе понравилась посланная мною ваза.

Проблема заключается в том, что даже если вы каждый год обещаете себе вспоминать о бабуле, то все равно это не делаете, и, как всегда, к тому времени, как вы получаете очередную открытку, для нее это давно не «сегодня». Январь не может длиться вечно. И как обычно, вы надеетесь, что она не просидела весь месяц у телефона в ожидании звонка…

В любом случае важно во всей этой истории то, что сделанная бабушкой за минуту до отправки открытки фотография, которую вы сейчас держите в руках, вряд ли по-прежнему соответствует ее внешности сейчас. Бабушка даже вполне может оказаться мертвой, как некоторые из звезд там, в вышине. Не волнуйтесь, ваша бабушка здорова, и вы еще получите от нее парочку ваз и даже совершите несколько попыток научить ее рассылать письма по электронной почте вместо открыток. Несомненно, дело пойдет быстрее. Но переписка не станет мгновенной. Ничто не мгновенно. С помощью электронной почты вы все равно получите ее фотографию через долю секунды после отправки. Так что повторюсь: когда она доберется до вас, бабушка уже может быть мертва.

Данная идея заключается не в том, чтобы внушить вам параноидальную мысль, что все, кого вы знаете, могут быть мертвы. Скорее она иллюстрирует, что происходит в космосе, где самый быстрый почтовый сервис, возможно, использует в качестве коммуникационного устройства свет. И каким бы быстрым он ни был, свет весьма далек от мгновенного перемещения. В космическом пространстве его непревзойденная скорость достигает ошеломляющих 299 792,458 километра в секунду. Пока вы читаете это предложение, свет может двадцать шесть раз облететь вокруг Земли. Он – самая быстрая вещь в нашем мире, но удивительно медленная для космоса, учитывая местные межгалактические расстояния.

СВЕТ ЗВЕЗДЫ ВСЕГДА НЕСЕТ В СЕБЕ ЕЕ ОТПЕЧАТОК. ОН ВЫСТРЕЛИВАЕТ В КОСМИЧЕСКОЕ ПРОСТРАНСТВО СО СКОРОСТЬЮ СВЕТА, И ЕМУ МОЖЕТ ПОНАДОБИТЬСЯ ДОВОЛЬНО МНОГО ВРЕМЕНИ, ЧТОБЫ ДОБРАТЬСЯ ДО НАС.

Далее, свет звезды всегда несет в себе ее отпечаток. Он выстреливает в космическое пространство со скоростью света, и ему может понадобиться довольно много времени, чтобы добраться до нас. Это означает, что да, самые дальние видимые звезды, вероятно, погибли. Но не все. Солнце, например, нет. Если быть более точным, сейчас наверняка этого никто не знает, но Солнце не умерло восемь минут и двадцать секунд назад.

Как вы видели в первой части, солнечному свету понадобится около восьми минут и двадцати секунд, чтобы пролететь разделяющие нас 150 миллионов километров. Это означает, что, если бы Солнце сейчас перестало светить, мы бы узнали о такой (достаточно большой) проблеме через восемь минут и двадцать секунд. Это также означает, что с Земли вы всегда будете видеть Солнце восемь минут и двадцать секунд назад. Никогда таким, как в данный миг. Солнце в небе солнечным днем на самом деле никогда не является таким, каким вы его видите. Оно даже больше не находится на этом месте. За восемь минут и двадцать секунд, необходимые для достижения его светом вашей кожи, Солнце пройдет около 117 300 километров по своей орбите вокруг центра Галактики.

Далее, самый отдаленный свет, который удалось обнаружить в нашей Вселенной, добирался до объективов телескопов целых 13,8 миллиарда лет, как раз с того момента, когда Вселенная стала прозрачной.

Огромных звезд, начавших светить через несколько сотен миллионов лет после этого события, безусловно, больше не существует, даже если их свет до сих пор доходит до Земли, делая их для нас видимыми.

То же самое можно сказать и о многих других звездах, расположенных между Солнцем и отдаленными уголками Вселенной.

24 января 2014 года, например, астрономы наблюдали в ночном небе взрыв звезды в далекой галактике. Они увидели его «в прямом эфире», как только свет взрыва достиг их телескопов. Насколько нам известно, звезда считается погибшей с 24 января 2014 года. Но если бы существовал тот, кто жил рядом с ней и был свидетелем взрыва, он назвал бы другую дату – 12 миллионов лет назад.

Подведем итог. Если мы собираемся исследовать космос с Земли, современные технологии не оставляют нам особого выбора: необходимо использовать свет. Никто не может переместиться на другой конец Вселенной. Никто не может телепортироваться туда мгновенно. В итоге, как и в случае с видимой Вселенной, рассматривание ночного неба похоже на получение со всех сторон авторских фотооткрыток, проштампованных в разное время в различных местах прошлого Вселенной в соответствии с тем, когда и откуда они начали свой путь. Только собрав воедино все эти открытки, начиная с границ Вселенной, мы сможем воссоздать кусочек ее истории, какой она видна с Земли.

Именно тот кусочек, который вы облетели в первой части.

Повторюсь: все сведения о далекой Вселенной получены из доходящего до нас света.

Для его расшифровки и понимания необходимо точно выяснить, какую информацию несет в себе свет и как он взаимодействует с материей и ее строительными блоками – атомами, с которыми он встречается в космосе.

В следующей части книги вы погрузитесь в самое сердце атомов, но на данный момент все знать о них не нужно. Давайте просто уточним, что атомы можно описать как круглые ядра, окруженные вращающимися вокруг электронами, и эти электроны не беспорядочны, а организованы в определенные оболочки вокруг ядра.

Может оказаться заманчивым представить их в качестве планет, кружащихся вокруг центральной звезды, но это может привести к путанице – собственно, мы и называем траектории электронов вокруг своих атомных ядер орбиталями с единственной целью: отличить их от планетарных орбит.

Имея нужную скорость, теоретически планета может вращаться вокруг своей звезды на любом предпочитаемом расстоянии, но это, безусловно, не случай с электронами. В отличие от планетарных орбит, орбитали отделены друг от друга запретными для электронов зонами – местами, где электронов просто не может быть. Кроме того, электроны также способны легко и непринужденно перепрыгнуть эти запретные области с одной орбитали на другую.

ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ С ОДНОЙ ОРБИТАЛИ НА ДРУГУЮ ЭЛЕКТРОНЫ ДОЛЖНЫ ПОГЛОТИТЬ ИЛИ ВЫДЕЛИТЬ НЕКОТОРУЮ ЭНЕРГИЮ.

Тем не менее, и это ключевой момент, просто так скакать не получится.

Для перемещения с одной орбитали на другую электроны должны поглотить или выделить некоторую энергию.

И так как чем дальше электрон расположен от ядра атома, тем большим запасом энергии он обладает, то, чтобы перепрыгнуть на следующую, более удаленную от центра орбиталь, ему необходимо получить некоторую энергию, так же как пламя горелки заставляет подняться в воздух воздушный шар.

И наоборот, чтобы приблизиться к ядру, электрон должен избавиться от некоторой части энергии, как клапан выпуска горячего воздуха в воздушном шаре помогает ему вернуться на Землю.

Но откуда же берется эта энергия?

Оттуда же, откуда свет: электроны могут перепрыгивать с одной орбитали на другую, поглощая или испуская свет. Но не просто свет.

Переход с одной орбитали на другую заставляет электроны перепрыгивать разделяющие их запретные зоны, и осуществление такого поступка включает в себя поглощение или отдачу определенного количества энергии, соответствующего определенному световому лучу. Если бы попадающий на них свет был недостаточно насыщен энергией, то электроны не смогли бы совершить прыжок и остались бы на своем месте. И наоборот, при попадании на них чересчур заряженных энергией световых лучей они могут перепрыгнуть через несколько таких зон и даже вылететь из своего атома.

Это было выяснено человечеством в начале двадцатого века.

Такое открытие может не показаться прорывом, но это он и есть.

Эйнштейн (действительно вездесущий товарищ) получил в 1921 году Нобелевскую премию по физике за открытие данного закона на примере составляющих различные металлы атомов.[16]

Несколько десятилетий экспериментов (и размышлений), проведенных с тех пор на всех известных атомах Вселенной, заставили ученых понять, что энергия, необходимая любому электрону для перехода с одной орбитали на другую внутри какого-то атома, зависит от структуры этого конкретного атома. И тут нам очень-очень повезло, потому что различные виды энергии соответствуют различным источникам излучения – а с помощью телескопов мы, конечно, можем собирать его почти везде.

На практике этот простой факт означает, что ученые могут сказать, из чего состоят удаленные объекты, такие как звезды, облака газа или атмосферы далеких планет, даже не отправляясь туда.

А теперь о том, как ученым это удается.

Представьте себе идеальный источник света, испускающий все возможные длины световых волн, от минимальной энергии микроволн до мощных гамма-лучей, во всех направлениях. Такой идеальный источник создает светящуюся яркую сферу. Если на некотором расстоянии от нее находится атом, то его электроны, ослепленные количеством поступающего света, могут под его воздействием поглотить всю энергию, необходимую для перехода на более высокий энергетический уровень. Во время этой операции они возбуждаются.

Возбуждаются?

Да, возбуждаются. Это правильный технический термин для происходящего.

Электроны немного похожи на детей, которым на празднике раздают сладости. И точно так же, как после вечеринки не трудно понять, какие сладости предпочитают дети (нужно только проверить, что осталось на столе), можно выяснить, какие виды излучения поглотил атом, посмотрев, какие из них отсутствуют на снимке его тени. Весь неиспользованный свет беспрепятственно проходит сквозь атом, и на фотобумаге можно довольно легко обнаружить его отпечатки. Поглощенные же волны выглядят как маленькие темные пятна на сплошной радуге цветов и света. Такой снимок называется спектром,[17] а темные пятна – линиями поглощения.

Лишь взглянув на отсутствие в спектре световых волн некоторой длины, ученые могут назвать встретившиеся на пути источника света атомы.

Таким образом, использование света является способом выяснить тип внеземной материи, не отправляясь в космос.

И все собирающие излучение телескопы, используемые человечеством до настоящего момента, говорят о том, что все звезды Вселенной сделаны из того же материала, что Солнце, Земля и мы сами. Все космические объекты на ночном небе состоят из тех же атомов, что и мы.

Если бы это было не так, то телескопы нам уже бы сообщили.

Таким образом, можно предположить, что законы природы везде одинаковы.

Именно поэтому первый космологический принцип признан всеми правильным.

Какое облегчение!

На самом деле это такая хорошая новость, что, находясь в космическом пространстве, вы решаете немедленно еще раз взглянуть на далекие галактики, чтобы выяснить, из чего они состоят. Разве они не прекрасны, чего стоят только их замечательные спектры, заполненные линями, соответствующими водороду, гелию и…

Подождите-ка.

Погодите.

Что-то не так…

Глядя на полученные спектры, вы понимаете, что с недостающими линиями в излучении далеких звезд все в порядке, но они находятся не там, где должны быть…

В то время как электроны некоторых химических элементов здесь, на Земле, возбуждаются синей частью спектра видимого света (ультрафиолетом), то тем же электронам тех же химических элементов, но находящихся в далеких галактиках, для перехода от одной орбитали на другую, кажется, больше нравятся слегка зеленоватые оттенки…

А атомы, питающиеся здесь, на Земле, желтой частью спектра, похоже, предпочитают оранжевый свет в космосе.

А обожающие оранжевый выбирают в космосе красный.

Зачем? Как такое может быть?

Неужели все цвета в космическом пространстве сдвигаются?

Или мы допустили ошибку?

Вы снова рассматриваете разнообразные далекие источники света. Но нет никаких сомнений. Все цвета сдвинуты в сторону красной части спектра.

И что еще интереснее: чем дальше источник света, тем более выражено смещение…

Черт. Все было так легко.

Так что же происходит?

Значит, в конце концов, законы природы в разных частях Вселенной отличаются? И если бы можно было прогуляться по похожей на Землю планете, вращающейся вокруг подобной Солнцу звезды в миллиардах световых лет отсюда, то не окажется ли ее небо, океаны и сапфиры зелеными, растения и изумруды – желтыми, а лимоны – красными?

Точно нет.

Если бы вы попали туда, то увидели бы инопланетный мир таким же, как здесь, мир, в котором лимоны желтые, а небо синее. Причиной наблюдаемого смещения цветов является не то, что законы природы сильно отличаются от наших. Она лежит гораздо глубже. Она даже изменила все, во что человечество верило в течение более 2000 лет.

Вы когда-нибудь настраивали гитару или любой другой струнный инструмент? Вы замечали, что возникающая при щипке струны нота меняется по мере вращения колков? Чем больше растягивается струна, тем выше тон, не так ли?

В КОСМОСЕ СВЕТ ПЕРЕМЕЩАЕТСЯ, ИЛИ ПЕРЕДАЕТСЯ, НЕ С ПОМОЩЬЮ СТРУН, А СКВОЗЬ ТКАНЬ ВСЕЛЕННОЙ.

В существенной степени только что виденное вами в небе соответствует тому же феномену, за исключением того, что звук заменяется светом, а струна не является струной. В космосе свет перемещается или передается не с помощью струн, а сквозь ткань Вселенной. И чтобы объяснить только что обнаруженное смещение спектра, эту ткань следует включить в процесс. Почему?

Потому что в этом сдвиге, влияющем на все возможные цвета одинаковым образом, стоит винить не свет, а то, сквозь что он проходит.

Когда вы щиплете и затягиваете струну с помощью колков, производимый ею звук сдвигается в сторону более высоких частот не потому, что что-то случилось со звуком, а потому, что струна растянулась. И гитарные струны растягиваются точно так же для настройки всех нот.

Теперь представьте, что возможно растянуть ткань Вселенной, как гитарную струну. И если однажды это сделать, все длины распространяющихся по ней световых волн сразу же станут «высокочастотными». Почему? Потому что свет можно рассматривать как волну, и растяжение приведет к увеличению расстояния между двумя последовательными гребнями – длинами волн. Синий станет зеленым. Зеленый – желтым, желтый – красным и т. д.

На примере спектра это означает, что фактические цвета Вселенной смещаются в красную сторону. Это – красное смещение.

А теперь вместо однократного растяжения ткани Вселенной постарайтесь представить себе, что она растягивается непрерывно и неизменно. Чем большее расстояние необходимо преодолеть свету, тем сильнее будет красное смещение по достижении им Земли. Согласно такому сценарию, отправленный из далекой галактики синий луч будет постепенно становиться зеленым, затем желтым, затем красным, затем невидимым для наших глаз инфракрасным и, наконец, микроволновым излучением. Зная, насколько исходный цвет испускаемого далекой звездой излучения отличается от конечного, достигшего Земли цвета, можно сказать, насколько далеко находится эта звезда.

Но так ли это? Действительно ткань Вселенной ведет себя так?

Да. То есть именно так, как вы наблюдали в небе.

Но что означает это на практике?

На практике фактическое расстояние между далекими галактиками и нами все время растет. А значит, пространство между галактиками растягивается и, следовательно, увеличивается само по себе. Это означает, что Вселенная со временем меняется.

Бесчисленные эксперименты теперь подтвердили эту теорию, и ученые научились принимать ее. Мы действительно живем в меняющейся, растягивающейся Вселенной.

Хотя Эйнштейну бы это не понравилось. Сто лет назад такая теория никому не пришлась по вкусу. Для наших предков, будь они учеными или нет, Вселенная всегда оставалась неизменной. Но тут они оказались неправы.

Для ясности: расходятся не галактики. Растет расстояние, отделяющее нас от и так далеких галактик. Растягивается сама пустота пространства. Ученые дали этому феномену имя, назвав его расширением Вселенной. И вопреки тому, что можно подумать, оно не означает, что Вселенная расширяется в «нечто». Это означает, что она расширяется и растет изнутри.

Теперь, прежде чем делать поспешные выводы и удивляться, что могло вызвать такое расширение, вы можете проверить все самостоятельно. Итак, представьте себе, что вы фантастически богаты (например, у вас 100 миллиардов фунтов стерлингов на банковском счете) и имеете сто друзей. Будучи фанатом астрономии, вы даете каждому из них по миллиарду долларов для покупки мощных современных телескопов и поездки в разные уголки Земли, чтобы собрать с их помощью столько излучения множества далеких галактик, сколько возможно.

Через несколько месяцев вы приглашаете их всех к себе в особняк для презентации своих открытий. Около половины собравшихся оказалась настоящими друзьями и продемонстрировала находки (тут вы можете считать себя достаточно удачливым человеком), другая же половина предпочла не тратить деньги. Но это не имеет значения, потому что все презентации были идентичными. Где бы ни стояли телескопы: в Китае, Австралии, Европе, в центре Тихого океана или в Антарктиде, – все, кто вернулся к вам, увидел в небе один и тот же феномен: прямо над их головами далекие галактики получали странное смещение спектров. Все галактики расходились. И чем дальше они находились, тем быстрее разбегались в стороны. Все друзья стали свидетелями расширения Вселенной.

Какой вывод следует сделать?

Пока вы пребываете в раздумьях, странная мысль, уже посещавшая вас в конце прошлой части, снова возникает в вашем уме.

Для начала странная видимая Вселенная стала сферой с вами в центре, а теперь еще и расширение…

Существует ли оно на самом деле?

Если все и везде отдаляется от Земли, то не значит ли это, что все матери на Земле правы, полагая, что их ребенок – центр Вселенной?

Как поразительно ни звучит, но кажется, это действительно так.

Какая прекрасная новость, какой радостный день!

Если кто-то из ваших друзей окажется поблизости, пока вы читаете эти строки, можете смело откупорить шампанское. В конце концов, мы оказались особенными. Особенно вы. В конце концов. Доказано. Коперник был неправ. Ему следовало прислушаться к своей матери. Матери всегда правы. Все мы, живущие на Земле, находимся в центре нашей Вселенной.

Но подождите, подождите, подождите…

А как насчет матерей на далеких планетах, в других галактиках?

Если бы они существовали и думали, как наши матери, значит ли это, что они были бы неправы относительно своих детей?

Или это доказательство того, что никаких матерей нигде больше не существует? Конечно же, нет.

Несмотря на то что вы видели, что мы находимся не в центре Солнечной системы, как и сообщил нам Коперник 400 лет назад, большинство (если не все) ученых сегодня считает, что наше положение во Вселенной является не более предпочтительным, чем любое другое. Как ни странно, это не означает, что мы не в центре нашей видимой Вселенной. Мы в центре. Как и любое другое место. Любое место находится в центре видимой оттуда Вселенной.

Это весьма авторитетное мнение даже привело ученых к созданию следующих дополнительных космологических принципов:[18] для разгадки того, что происходит где-то там, очень-очень далеко от нашей планеты, ученые предполагают, что нигде во Вселенной не существует привилегированного положения – это второй космологический принцип – и что если какому-то избранному наблюдателю придется путешествовать по ней, то все направления всегда будут выглядеть для него одинаково: далекие галактики всегда будут удаляться с того места, где он находится, так же как они удаляются от нас здесь, на Земле, – это третий космологический принцип.

Если вы воспользуетесь моментом, чтобы обдумать это до того, как друзья откажутся от шампанского, третий космологический принцип покажется заведомо неправильным.

Мир явно не выглядит одинаково оттуда, где вы находитесь сейчас, читая эту книгу, и из душевой кабины (если только вы не читаете книгу, принимая душ). Еще раз по порядку: третий космологический принцип не волнует находящееся рядом. Он касается только общей картины мира. В масштабах, намного превышающих галактики. Он говорит о том, что Вселенная в сверхбольших масштабах выглядит примерно одинаково в любом избранном вами направлении.

Тем не менее звучит неубедительно, не так ли? Разве вы не пролетели всю Вселенную в первой части? Разве не видели в далеком космосе места, в которых Вселенная выглядела иначе, чем с Земли? Вы даже преодолели путь длиной в тысячи световых лет, где не сияли звезды, побывав в так называемых космических Темных веках. Как же может Вселенная выглядеть одинаково с Земли и с места, где звезд нет вообще?

Что ж, наступило время понять, что я действительно имею в виду, когда говорю, что в первой части вы путешествовали не по Вселенной, какая она есть, но по Вселенной, какой она видна с Земли. Это не совсем одно и то же. Помните: Вселенная, появляющаяся ночью, не соответствует тому, чем является Вселенная сейчас. Она соответствует кусочку своей минувшей истории, истории с центром на Земле, потому что мы находимся на Земле. Мы получаем ее цветные изображения каждый день, из любой точки планеты. Согласно третьему космологическому принципу, живущие на далекой планете гипотетические инопланетяне должны видеть Вселенную в точности как мы. Не в подробностях, конечно, но в больших масштабах. Они тоже окружены всем количеством информации, достигающей их из прошлого, они тоже видят в своем ночном небе кусочек истории нашей общей Вселенной. У них собственные космические Темные века и поверхности последнего рассеяния. У них есть все это, даже если их следы никогда не пересекутся с нашими.

ВСЕЛЕННАЯ, ПОЯВЛЯЮЩАЯСЯ НОЧЬЮ, НЕ СООТВЕТСТВУЕТ ТОМУ, ЧЕМ ЯВЛЯЕТСЯ ВСЕЛЕННАЯ СЕЙЧАС. ЧТОБЫ ПОНЯТЬ НАШУ ВСЕЛЕННУЮ, В НЕЕ НЕОБХОДИМО ДОБАВИТЬ ВСЕ ПРОШЛЫЕ ИСТОРИИ ИЗ ВСЕХ ТОЧЕК ВСЕЛЕННОЙ.

В итоге, чтобы понять нашу Вселенную, чтобы получить ее полную картину, в нее необходимо добавить все прошлые истории из всех точек Вселенной. Естественно, что места, находящиеся рядом, имеют истории, пересекающиеся в очень многих точках, а места, разделенные большими пространственными расстояниями, могут вообще не иметь никаких общих точек. Тем не менее все они должны считаться эквивалентными. Это то, что означает на практике третий космологический принцип. Вы услышите о нем чуть позже.

Кстати, это также означает, что, даже если вы не занимаете особого положения во Вселенной, но вы по-прежнему – как, конечно, полагала ваша мать – находитесь в центре вашей видимой Вселенной.

И если вы ощущаете, что всегда так и думали, то, пожалуйста, наполните ваше тело и ум потоком радости. Это прекрасные новости.

Повторюсь: вы находитесь в центре вашей Вселенной.

Теперь о том, что может заставить почувствовать себя менее хорошо, и это – ваш сосед: он или она находится в центре его или ее видимой Вселенной.

И все остальные тоже.

И всё остальное тоже.

Мы все и всё вокруг находимся в центре нашей собственной Вселенной, которую можем исследовать с помощью доходящего до нас света. Только в отдельных весьма особых случаях видимые вселенные двух людей могут совершенно совпасть. Выяснение того, когда и каким образом это может произойти, я оставляю вам.

Так что, как говорится, настало время вглядеться немного пристальнее в растягивающее Вселенную расширение.

Оно происходит реально?

Да. Расстояния между дальними галактиками действительно все время растягиваются. Хоть это не относится к близлежащим объектам, потому что гравитация в малых масштабах сильнее. Галактики создают гравитационное притяжение, что сводит на такое расширение на нет, как в пределах их границ (расстояние между Солнцем и близлежащими звездами не расширяется), так и вокруг них (в настоящий момент соседние галактики все время становятся все ближе и ближе). Для больших расстояний, однако, расширение имеет место.

Открытие расширения Вселенной в 1929 году принадлежит американскому астроному Эдвину Хабблу, а закон, связывающий путь расходящихся галактик с их расстоянием до нас, называется законом Хаббла. В силу этого открытия Хаббла по праву можно считать одним из отцов современной наблюдательной космологии. Он также является человеком, который вместе с Эрнстом Эпиком доказал, что Млечный Путь – еще не вся Вселенная и вне его существуют другие галактики. Два открытия, безусловно, достойные Нобелевской премии, если бы они были сделаны сегодня. Однако в то время наблюдения за звездами и попытки понять их не рассматривались как часть физики ни физическим сообществом, ни Нобелевским комитетом. Как следствие, Хаббл так никогда не получил Нобелевскую премию. Но после его смерти правила изменились, и многие премии с тех пор были присуждены представителям наблюдательной космологии. С некоторыми из них вы встретитесь в этой книге.

Теперь, пока вы собираетесь понять необыкновенные последствия закона расширения Хаббла, вы, скорее всего, будете шокированы тем, насколько яркие ученые могут иногда появляться на небосклоне науки. При помощи уймы размышлений и примерно в два раза больше среднестатистического количества выпитого кофе они выяснили, что если все находящееся далеко в нашей Вселенной сейчас удаляется от нас, то все, что сейчас далеко, вероятно, было ближе в прошлом.

Ух ты!

К разговору о прорывах.

Вы можете попытаться когда-нибудь провести нить рассуждений самостоятельно, этого уже вполне будет достаточно для осознания.

На самом деле, хотя данная мысль может не показаться значимой, она стала настоящим откровением.

Как я уже говорил выше, сам Эйнштейн отказывался верить в нее.

Почему?

Почему имеет значение то, что далекие галактики удаляются или, если на то пошло, были ближе в прошлом?

Вспомните: основанный на наблюдениях закон Хаббла гласит, что расширяется само расстояние между галактиками, а не просто галактики разбегаются друг от друга.

Другими словами, расширяется именно ткань Вселенной.

Следуя этой идее до конца, должно оказаться так, что в совокупности Вселенная в прошлом была меньше.

Но как такое могло случиться?

И можно ли это доказать?

Можно. Снова заглядывая в глубины космоса. Там находится прошлое, существующее, чтобы мы получили его сообщения. И стена, которую вы видели в конце видимой Вселенной, блестяще (хоть там и темно) все подтверждает, а почему – вы увидите в следующей главе. Но для начала придется снова отправиться в открытый космос, чтобы поближе познакомиться с гравитацией.

Из четырех типов фундаментальных взаимодействий, управляющих Вселенной, гравитация, возможно, наиболее известна.[19] Каждый раз, падая, используя мышцы ног, чтобы заставить себя подняться, поднимая что-нибудь, тело напоминает вам о ее существовании.

Все зависит от гравитации.

Но все же и создает гравитацию. В том числе и вы, и хрустальные вазы, которые двоюродная бабушка из Сиднея продолжает присылать на Рождество.

Говоря о вазах, представьте, что вы взяли одну из них с собой на остров.

Взгляните на нее.

Теперь уроните ее на твердую поверхность.

Она упадет и разобьется на куски.

Затем можно представить себе, как вся ваша коллекция падает на твердый пол в тех местах Земли, которые вы сможете придумать.

Удивительно, но вазы всегда будут падать. И разбиваться. Где бы вы ни были.

Прекрасно.

Мало того что такой эксперимент избавит вас от ваз, он еще и докажет следующее: любое тело плотнее воздуха, которое уронили на Земле, будет падать на ее поверхность в соответствии с тем, как считал Ньютон (и любой здравомыслящий человек).

А как насчет объектов легче[20] воздуха? Почему гелиевые шары поднимаются в небо, а не падают? Разве они не ощущают притяжения Земли?

Ощущают. Но существует некая иерархия.

Всякий раз, когда объекты притягиваются Землей, самые плотные из них имеют тенденцию оседать ниже остальных. Если нам кажется, что объекты легче воздуха взлетают, то так происходит потому, что воздух внизу плотнее и занимает свое место. Если бы воздух был видимым, вы бы заметили его. Но он невидим, и вы наблюдаете только результат: объекты легче воздуха выталкиваются вверх невидимым воздухом, который располагается под ними. Притяжение – крайне занятная вещь. Оно всегда заставляет вещи падать. Но иерархия создает слои, и некоторым объектам приходится двигаться вверх, чтобы освободить место более плотным.

ПРИТЯЖЕНИЕ – КРАЙНЕ ЗАНЯТНАЯ ВЕЩЬ. ОНО ВСЕГДА ЗАСТАВЛЯЕТ ВЕЩИ ПАДАТЬ.

Имея это в виду, вы можете рассматривать Землю как огромный шар с массой вещей, прилипших к ее поверхности из-за созданной планетой в ткани Вселенной крутой параболы. Все видимые вами когда-либо объекты, включая вас, скользят вниз по ее склону, пока пол или что-то еще более плотное не удержит вас и их от дальнейшего скольжения. Горные породы в земной коре плотнее воды. Именно поэтому океан лежит в углублениях на поверхности земли. Скалы и вода плотнее воздуха. Вот почему атмосфера покрывает поверхность нашей планеты, будь та в твердом или в жидком состоянии.

Мы, люди, живем под сотней километров воздуха, прилипшего к поверхности нашей планеты. Мы плотнее его. Мы не летаем. Но мы легче почвы. Таким образом, мы существуем на ней. Правда, иногда некоторым предметам или животным все-таки удается покинуть землю, оказавшись в небе, но это требует от них затрат энергии, и, как правило, проходит не так много времени, прежде чем они начинают падать обратно, если, конечно, они не легче воздуха, что неслыханно (и было бы весьма прискорбно) для любого животного.

Теперь о том, как все падало бы, не будь рядом Земли.

Ваш тропический остров, воскресное утро. Друзья приносят вам завтрак каждое утро с момента странного путешествия вашего разума, и им явно становится все более и более любопытен ваш рассказ. Некоторые из них даже задаются вопросом, действительно ли вы видели то, о чем говорите. Другие перестали спать по ночам, опасаясь смерти Солнца. К сожалению, скорее всего, они именно те, кто активно ищет способ заставить вас перестать все время об этом говорить. И, кажется, они его нашли.

Вы открываете глаза.

Крошечные пылинки продолжают мерцать и кружиться в утренних лучах Солнца, даже если они тоже ощущают тяготение, думаете вы, и тут кто-то стучит в дверь.

– Открыто, – кричите вы, усаживаясь на кровати и ожидая увидеть улыбающегося друга и, возможно, поднос с фруктами и кофе.

Дверь открывается. И там она. Ваша двоюродная бабушка. Из Сиднея.

Рядом с ней три сумки, доверху заполненные хрустальными вазами. Кажется невероятным, но они даже уродливее тех, что вы собирались разбить для проведения гравитационного эксперимента.

Нисколько не удивившись, что застала вас в постели, она заходит в комнату, приближается к кровати, похлопывает вас по щеке и, молча улыбаясь, вручает одну из ваз. На лице ее выражено понимание того, что простыми словами вряд ли можно передать вашу радость по поводу ее неожиданного визита.

С вазой в руках вы закрываете глаза, чтобы успокоиться, внезапно отчаянно желая очутиться где-нибудь в другом месте.

И когда снова открываете глаза, вы именно там.

Где-то в другом месте.

В космическом пространстве.

Вилла, рассвет, кровать, двоюродная бабушка – все исчезло.

Вы вернулись к звездам, как и в первой части книги, но теперь все кажется намного безопасней, чем тогда.

Оглядевшись вокруг, вы не можете удержаться от широкой улыбки.

Никаких признаков немедленного взрыва.

Никакой расплавленной Земли.

Все звезды далеко, все спокойно.

Вы парите посередине кажущейся бесконечной тьмы, усеянной крошечными огоньками.

Когда в первой части вы обнаружили себя в космосе, то были просто разумом. За исключением того момента, когда вас выбросило из черной дыры, вы вообще ничего не чувствовали. Однако на этот раз вам предстоит испытать нечто другое. Вы по-прежнему в некоем путешествии разума, но не покинули своего тела. Вы под надежной защитой скафандра, пребывая в состоянии невесомости.

Все кажется настолько реальным, что вас начинает по-настоящему подташнивать, но вскоре вы адаптируетесь и замечаете, что хотя двоюродной бабушки поблизости больше не наблюдается, но вы по-прежнему держите в руках подаренную вазу.

Ухмыляясь, вы снова оглядываетесь по сторонам, но тут нет ничего, обо что ее можно разбить. Ни Земли. Ни звезд.

Не растерявшись, вы решаете проделать еще один гравитационный эксперимент.

Вытянув руку вперед, вы разжимаете пальцы и отпускаете вазу. Но, насколько вы можете видеть, она остается там же, где и была. Проходит минута. Вторая. И еще – и ничего не меняется.

Ну, если только ваза не подплыла чуть поближе. Но не намного. Ничего стоящего особого упоминания.

В конце концов, устав смотреть на это безобразие, вы отталкиваете вазу кончиком пальца и наблюдаете, как она медленно уплывает прочь по кажущейся прямой линии. Скатертью дорога.

Если бы вы ее не оттолкнули, ваза осталась бы рядом. Она не упала бы. Да и в каком направлении она может упасть? При отсутствии планет, звезд, а также понятий «вверх-вниз» или «вправо-влево»? В центре ничего все направления абсолютно идентичны. Не существует никакой поверхности любого рода для притяжения вазы, если, конечно, вы не считаете ею себя. Но это значило бы оскорбить свою особу, не так ли? Что ж… когда речь идет о природе, не стоит принимать что-либо слишком близко к сердцу, ибо по прошествии некоторого времени, проведенного вами за бездельем, к великому разочарованию, вы видите возвращение вазы. Гравитация работает. Гравитация, создаваемая вами.

Хотя тут возникает странный вопрос: это ваза плывет к вам или вы к вазе? Всем остальным вы можете сказать, что ваза вполне может оказаться поверхностью, на которую вы падаете. К сожалению, додумать идею до конца не удается, потому совсем рядом проносится астероид, разъединив вас и уже довольно близко подплывшую вазу невидимыми гравитационными пальцами.

Если бы вас спросили, вы бы, вероятно, ответили, что, будучи тяжелее, вы первым достигнете астероида. Но нет. Ничего подобного. Вы и ваза касаетесь пыльной каменистой поверхности одновременно, и, как только ноги ощущают мягкую почву, вы тут же хватаете неудавшееся произведение искусства, чтобы разбить его вдребезги.

К сожалению, поверхность астероида не столь тверда, как земная, и ваза не разбивается. Вместо этого вас сразу же окружает огромное облако космической пыли… Раздосадованный, вы подбираете вазу и изо всех сил зашвыриваете ее в космос, чтобы избавиться от нее раз и навсегда. На этот раз шансов на возвращение у вазы не остается, и вы с облегчением вздыхаете, глядя сквозь облако пыли, как она растворяется вдали, обреченная вечно вращаться вокруг самой себя.

Наконец-то вы одни!

Теперь можно расслабиться, насладиться нетронутым космическим пейзажем и выяснить, как познакомиться с гравитацией ближе, чем кто-либо прежде.

Пока вы размышляете, астероид, на котором вы стоите, перестает продвигаться вперед. Его траектория только что изменилась в направлении темного застывшего мира – планеты без звезды, блуждающей посреди ничего в напрасных поисках сияющего нового дома. То есть опасность все-таки была. Вы просто ее не заметили.

В то мгновение, когда астероид резво ныряет вниз в сторону планеты, вы чувствуете, как все внутри сжимается в комок, и почти уверены, что он выбрал идеальный курс для столкновения, чтобы расплющить вас о поверхность холодного, давно мертвого мира. Вы, конечно, слышали, что перед лицом неминуемой смерти людям, как правило, приходят на ум давно забытые воспоминания или же они видят мгновенно пролетающую перед их глазами жизнь. Но с вами ничего такого не происходит. Вы не можете думать ни о чем, кроме лица двоюродной бабушки, обвиняя ее и вазу в верной смерти, ожидающей ваше тело.

В героических усилиях спасти свою жизнь вы сильно отталкиваетесь, спрыгиваете с астероида и пытаетесь отплыть подальше от планеты. Сразу после такого поступка вы понимаете две вещи: во-первых, вопреки тому, что вы думали, вы находитесь не на траектории полета, ведущего к столкновению, а во-вторых, хоть спрыгнуть с астероида и возможно, но плыть в космическом пространстве нельзя.

Словно на межзвездных американских горках, вы разгоняетесь все сильнее и сильнее, скользя вниз по склону, создаваемому планетой в ткани Вселенной. Как и следовало ожидать, вы в конечном итоге не долетаете до ее поверхности несколько тысяч миль и, развернувшись прямо над ее темной, холодной поверхностью, подобно рогатке, выстреливаете обратно в космос вместе со своим астероидом, летящим с гораздо большей скоростью, чем до падения. Вы и астероид только что фактически украли некоторое количество кинетической энергии этого мира, уподобившись мячу для гольфа, который, пропустив коварно движущуюся лунку, вращается вокруг ее края, пока не выпрыгнет из нее и неожиданно не покатится дальше быстрее, чем когда вы его забивали. С неподвижной лункой такого произойти не может, как и с неподвижным миром. Но с движущейся – вполне, как и с движущейся планетой.

Несколькими минутами позже мертвая планета исчезает вдали, а вы приземляетесь обратно на поверхность вашего астероида. Как ни странно, вы понимаете, что он никогда не переставал притягивать вас, и, что еще более странно, замечаете, что вы оба следовали весьма похожим путем вокруг исчезнувшего теперь мира.

То, что ваза, составляющая одну сороковую вашего веса, обязана, как и вы, падать на астероид, может быть удивительным, но то, что на ту же планету должен вместе с вами упасть и астероид размером с небольшую гору, – досадно. Тем не менее это и случилось. Похоже, все объекты тождественным образом падают на планеты или друг на друга, независимо от массы. Как ни любопытно может прозвучать, но Солнце и перо будут падать абсолютно одинаковым образом по отношению к астероиду, планете или чему-то еще. Так происходит, потому что подверженность гравитации означает путешествие вниз по склонам, создаваемым материей и энергией в ткани Вселенной.

Вполне понятно, что вы усаживаетесь на поверхность астероида, чтобы дать этой мысли оформиться.

Вы смотрите в космическое пространство.

Но ни одна имеющая смысл идея не приходит на ум.

Тем не менее вы продолжаете пытаться, и в конечном счете упорство вознаграждается сторицей, внезапно вызвав в вашем уме необычайно красивую картину.

Вы начинаете видеть кривые, склоны и параболы повсюду: вокруг астероидов, далеких планет, звезд и галактик. Доходящие из далеких ярких источников лучи света кажутся скользящими по этим склонам, оставляя за собой затухающие флуоресцентные линии, чтобы, увидев их, вы могли представить себе реальный образ холста Вселенной. Вы замечаете, что ни материя, ни вы, ни свет в космосе не движетесь по прямой линии, как можно было подумать. Вблизи галактики, звезды, планеты или даже небольшого астроида свет отклоняется. Чем большей плотности объект и чем ближе к нему проносящийся мимо луч, тем сильнее изгиб. Передвигаясь, планеты, звезды и галактики тоже создают кривые и склоны, следуя которым они танцуют вокруг друг друга и сливаются. Все и везде в нашей Вселенной движется. Даже ее ткань.

ВСЕ И ВЕЗДЕ В НАШЕЙ ВСЕЛЕННОЙ ДВИЖЕТСЯ. ДАЖЕ ЕЕ ТКАНЬ.

Кажется, что эта самая ткань, очертания которой вы видите, ткань, остававшаяся невидимой для вас до сих пор, на самом деле выглядит почти живой.

Наблюдая эту картину, сидя на астероиде, вы скользите вниз по кривой, точно так же как и сейчас, читая эту книгу. На астероиде кривую создает его вес. В случае с вами, читающим эту книгу, это – Земля. У астероида кривая пологая, и вам не потребуется много энергии, чтобы его покинуть. У Земли кривая гораздо круче.

Если у вас отсутствует впечатление падения во время чтения, то только потому, что земля под вашими ногами или стул, на котором вы сидите, мешают его ощутить. Но вы, вероятно, чувствуете, что на ваши плечи (а на самом деле на все тело) что-то давит. Все время. Хотя, если бы вы читали эти строки, выпрыгнув из самолета без парашюта, то действительно падали бы вниз по созданной Землей кривой, пусть даже присутствие воздуха и замедлило бы ваше падение. Такое падение в складки ткани Вселенной является наиболее естественным движением для всех объектов в ней.

Когда вы впервые оттолкнули от себя уродливую вазу, она медленно вскарабкалась по невидимому склону, созданному вашим присутствием, а затем скатилась туда же, так же как любой подброшенный вверх с поверхности Земли объект постепенно замедляет скорость, а затем ускоряется по мере падения вниз.

Чтобы вытолкнуть его в космос, объект нужно выстрелить с поверхности Земли строго вертикально со скоростью более 40 320 километров в час. Если скорость окажется меньше, он рухнет вниз.[21] Всегда.

Таким образом, чтобы избежать вашего гравитационного притяжения (не следует путать с вашей притягательностью), также требуется минимальная скорость, такая же, как если бы вы попытались забросить детский шарик в земляную лунку.

Вы недостаточно сильно оттолкнули вазу, и она вернулась обратно потому, что вы тоже искривляете ткань Вселенной.

А потом, когда вы мчались к мертвой планете и, сильно оттолкнувшись и используя ее собственное движение, унеслись прочь, вы неосознанно использовали технологию, которую специалисты по космическим ракетам используют для отправки безтопливных спутников далеко в Солнечную систему. Располагая аппараты рядом с планетами под нужным углом и на правильно выбранном расстоянии, они могут заставить их с повышенной скоростью совершать прыжки в сторону отдаленных областей наших космических окрестностей.

Мысли затопляют ваш мозг, теперь вы осознаете, что даже на Земле все и все время действительно падает вниз по склону, созданному материей нашей планеты. И что это происходит потому и из-за того, что она состоит из слоев, начиная с верхних слоев атмосферы и заканчивая внутренним ядром, с наименее плотными частицами вверху и самыми плотными, похороненными глубоко внутри. Потребовались миллиарды лет для достижения такого равновесия.

Теперь, сознаете ли вы это или нет, но вы полностью избавились от мысли, что притяжение является силой. Скорее, вы воспринимаете ее как ландшафт кривых, парабол и склонов, и кажется, это и был урок, для усвоения которого пришлось отправиться в космос, потому что как только вы об этом задумываетесь, то сразу же оказываетесь на своей вилле, лежа в кровати и глядя на, похоже, слегка озадаченную двоюродную бабушку.

– Разве я только что не отдала тебе вазу? – удивляется она, не видя ее в ваших руках.

– Какую вазу?

– Пустяки, дорогой, не обращай внимания.

– Но… что ты здесь делаешь? – спрашиваете вы.

– Меня вызвали твои друзья. Сказали, что у тебя галлюцинации. О гравитации. Когда доживешь до моего возраста, поймешь, что ее сила – тяжелая ноша. Но ты молод и не должен слишком о ней беспокоиться. А теперь взгляни на мои вазы. Разве они не прекрасны?

Конец ознакомительного фрагмента.