Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

Кристоф Гальфар

Простая сложная Вселенная

Christophe Galfard

THE UNIVERSE IN YOUR HAND:

A Journey Through Space, Time, and Beyond

Copyright © Christophe Galfard 2015

© Шилова О. С., перевод на русский язык, 2017

© ООО «Издательство «Э», 2018

Предисловие

Перед тем как мы приступим к делу, есть две вещи, которые я хотел бы с вами обсудить.

Первая – обещание, а вторая – амбиции.

Обещание, что в этой книге содержится только одно уравнение.

Вот оно:

E = mc².

А что касается амбиций, моих собственных амбиций, то они заключаются в том, что я не оставлю никого из читателей равнодушным.

Вы – на пороге путешествия через Вселенную, такую, какой ее представляет современная наука. Я глубоко убежден, что мы все в состоянии понять ее взгляд.

И наше путешествие начнется очень далеко отсюда, на другом конце земного шара.

Часть 1

Космос

Глава 1

Взрыв в тишине

Представьте себя на каком-нибудь далеком вулканическом острове теплой, безоблачной летней ночью. Окружающий океан подобен спокойному озеру. Только легкие волны набегают на белый прибрежный песок. Тишина. Вы лежите на пляже. Ваши глаза закрыты. От теплой, нагретой солнцем земли исходит насыщенный сладкий, экзотический запах. Кругом царит покой.

Вдруг чей-то дикий вопль вдали заставляет вас вскочить и уставиться в темноту.

И вновь тишина.

Вопившее существо затихло. Пожалуй, бояться нечего. Остров может быть опасным для кого-то, но не для вас. Вы – человек, самое могущественное из всех хищных животных. Скоро придут ваши друзья, чтобы выпить с вами за компанию, к тому же вы в отпуске, так что вы снова опускаетесь на песок и сосредотачиваетесь на мыслях, достойных статуса homo sapiens.

Мириады крошечных огоньков мерцают на бескрайнем ночном небе. Звезды. Даже невооруженным глазом их видно повсюду. И вы вспоминаете вопросы, которые задавали, будучи еще ребенком: что такое звезды? почему они мерцают? насколько они далеко? А теперь вы спрашиваете себя: а точно ли мы узнаем когда-нибудь верные ответы? Вздохнув, вы вновь растягиваетесь на теплом песке и, гоня глупые мысли прочь, думаете: а не все ли равно?

Крошечная падающая звезда беззвучно скатывается с ночного неба, и как раз в тот момент, когда вы собираетесь загадать желание, происходит самая необычная вещь на свете. Словно в ответ на последний вопрос, перед вами за одно мгновенье пролетают пять миллиардов лет, и вдруг вы понимаете, что уже не находитесь на пляже, а парите в космическом пространстве. Вы можете видеть, слышать и ощущать, но ваше тело исчезло. Вы бесплотны. Вы – чистый разум. И даже нет времени задаться вопросом, что случилось, закричать или позвать на помощь в самой своеобразной из всех возможных ситуаций.

Перед вами на расстоянии сотен тысяч миль на фоне крошечных далеких звезд летит шар. Пылая темно-оранжевым светом, он, вращаясь, движется по направлению к вам. Не займет много времени, чтобы понять, что его поверхность представляет собой расплавленную массу и что перед вами – планета. Расплавленная планета.

Вам, потрясенному этой мыслью, приходит на ум вопрос: какой чудовищный источник энергии мог спалить целый мир вроде этого?

Но тут справа появляется огромная звезда. Ее исполинский по сравнению с планетой размер просто поражает. И она тоже вращается. Тоже перемещается в космическом пространстве. И, кажется, растет.

Планета, хоть и стала гораздо ближе, теперь похожа на крошечный оранжевый детский шарик рядом с гигантским шаром, продолжающим расти с невероятной скоростью. Он уже вдвое больше, чем минуту назад. Шар переливается красным огнем и яростно исторгает из себя струи разогретой до миллиона градусов плазмы, разносящейся по космическому пространству со скоростью, кажущейся близкой к скорости света.

Все, что вы способны видеть, – лишь его чудовищная красота. И действительно, вы присутствуете при одном из самых потрясающих событий, порождаемых Вселенной. И по-прежнему не слышно ни звука. Кругом полная тишина, ибо звук не распространяется в вакууме космоса.

Конечно, звезда не может увеличиваться бесконечно, и все-таки она растет. Она уже превысила все вообразимые размеры, а расплавленная планета, не способная сопротивляться уничтожающим ее силам, рассеивается в пыль. Звезда, не заметив этого, продолжает расти, увеличившись от первоначального размера в сотни раз, а затем совершенно неожиданно взрывается, разбрасывая свои внутренности по космическому пространству.

Ударная волна прокатывается сквозь вашу эфемерную сущность, а затем остается только рассеивающаяся во всех направлениях пыль. Звезды больше нет. Она превратилась в поразительное красочное облако, распространяющееся сейчас по межзвездному пространству со скоростью, которой позавидовали бы даже боги.

Медленно, очень медленно вы приходите в чувство, и после осознания только что случившегося ваш разум странным образом проясняет ужасающая истина. Погибшая звезда была не случайной. Это – Солнце. Наше Солнце. А расплавленная планета, исчезнувшая в его лучах, – Земля.

Наша планета. Ваш дом. Исчезнувший дом.

То, что вы наблюдали, было концом нашего мира. Не выдуманным, не каким-то сомнительным, дошедшим до наших дней пророчеством индейцев майя. Настоящим, реальным концом. Тем самым, о наступлении которого человечество знало с тех пор, как появилось на свет, за пять миллиардов лет до того, чему вы только что стали свидетелем.

Как только вы намереваетесь собрать эти мысли воедино, разум немедленно возвращается обратно в настоящее, внутрь тела, на пляж.

Сердце бешено колотится, и вы сидите и смотрите вокруг, словно очнувшись от странного сна. Деревья, песок, море и ветер – все на месте. Друзья на подходе. Вы уже можете разглядеть их. Что случилось? Вы задремали? Может быть, то, что вы видели, сон? По всему телу начинает распространяться жуткое чувство от шквала возникающих вопросов: мог ли сон быть реальностью? неужели в один прекрасный день Солнце взорвется? и если да, то что станет с человечеством? сможет кто-нибудь пережить такой апокалипсис? неужели даже сама память о нашем существовании исчезнет в космическом небытии?

Вновь подняв глаза к звездному небу, вы отчаянно пытаетесь понять, что же произошло. В глубине души вы знаете, что вам это не привиделось. Хоть ваш разум и вернулся обратно на пляж, в свое тело, вы понимаете, что на самом деле путешествовали за пределами своего времени, в далеком будущем, увидев то, что никому и никогда увидеть не суждено.

Медленно вдыхая и выдыхая воздух, чтобы успокоиться, вы вдруг различаете странные звуки, как будто ветер, волны, птицы и звезды нашептывают слышную лишь вам песню, и неожиданно вы понимаете, о чем они поют. Это одновременно предупреждение и приглашение. Из всех доступных возможных вариантов будущего, шепчут они, только один путь позволит человечеству пережить неизбежную гибель Солнца и большинство других катастроф.

Путь познания, путь науки.

Путешествие, доступное только людям.

Путешествие, которое вы собираетесь предпринять.

Еще один вопль пронзает ночь, но на этот раз вы вряд ли услышите его. Подобно посаженному и уже начинающему прорастать в вашем разуме семени, вы чувствуете страстное желание выяснить, что же известно о Вселенной.

Вновь смиренно поднимая взгляд в небо, теперь вы смотрите на звезды глазами ребенка.

Из чего создана Вселенная? Что находится в непосредственной близости от Земли? А за ее пределами? Насколько далеко можно заглянуть в космос? Что известно об истории Вселенной? И была ли она?

В то время как волны мягко омывают берег, а вы задаетесь вопросом, сможет ли кто-то когда-нибудь исследовать эти загадки космоса, мерцание звезд, кажется, вводит ваше тело в полубессознательное состояние. Вы слышите разговор приближающихся друзей, но, как ни странно, ощущаете мир уже иначе, чем несколько минут назад. Все кажется насыщенней, глубже, как если бы ваш разум и тело были частью чего-то большего, гораздо большего, чем все, о чем вы когда-либо думали прежде. Ваши руки, ноги, кожа… Материя… Время… Пространство… Переплетение силовых полей вокруг вас…

Завеса, о существовании которой вы даже не подозревали, поднялась над миром, чтобы обнажить таинственную и неожиданную реальность. Разум жаждет вернуться к звездам, и у вас появляется ощущение, что впереди ждет необычное путешествие, благодаря которому вы окажетесь очень далеко от привычного мира.

Глава 2

Луна

Если вы читаете эти строки, значит, уже совершили путешествие на пять миллиардов лет в будущее. По любым меркам, хорошее начало. Итак, вы должны быть уверены, что ваше воображение работает хорошо, даже идеально, потому что воображение – это все, что потребуется для путешествий сквозь пространство и время, материю и энергию, чтобы выяснить то, что известно о нашей реальности с позиций начала двадцать первого века.

Вы не просили об этом, но вам повезло увидеть, какая судьба ожидает человечество и все живое на Земле, если не будет предпринято ничего, чтобы понять, как устроена природа. Чтобы выжить в долгосрочной перспективе, избежать проглатывания разъяренным умирающим Солнцем, наш единственный шанс – узнать, как взять наше будущее в свои руки. И для того чтобы это произошло, нужно разгадать законы самой природы, а также узнать, как найти им хорошее применение. Справедливости ради стоит сказать, у нас куча дел. Однако на последующих страницах вы найдете, пожалуй, все, что известно науке до сих пор.

Путешествуя по Вселенной, вы выясните, что такое гравитация и сколько атомов и частиц, не касаясь, взаимодействуют друг с другом. Вы обнаружите, что Вселенная в основном состоит из тайн и что эти тайны привели к появлению новых видов материи и энергии.

А потом, когда вы ознакомитесь со всем уже известным, то совершите прыжок в неизведанное и увидите, что кое-кто из самых заметных физиков-теоретиков сегодня работает над объяснением весьма странных реальностей, частью которых являемся и мы. Картину дополнят параллельные вселенные, мультивселенные и дополнительные пространственные измерения. После этого ваши глаза, вероятно, зажгутся светом знаний и мудрости, накапливаемых и используемых человечеством на протяжении тысячелетий. Но вам следует подготовиться. Открытия последних десятилетий изменили все до сих пор считавшееся правдой: Вселенная не только неизмеримо больше, чем ожидалось, она и безмерно красивее, чем мог себе представить любой из наших предков. И раз уж мы заговорили об этом, вот еще одна хорошая новость: вы выясните, насколько мы, люди, заставили себя отличаться от всех других форм жизни, когда-либо существовавших на Земле. И это отлично, если учесть, что большинство их уже вымерли. Динозавры правили нашей планетой около 200 миллионов лет, в то время как мы занимаемся тем же самым не больше нескольких сотен тысяч лет. У них было достаточно времени для начала исследований окружающей их среды и прояснения для себя некоторых вещей. Они не сделали этого. И вымерли. Сегодня мы, люди, можем по крайней мере надеяться заблаговременно обнаружить угрожающий планете астероид, чтобы попытаться изменить его траекторию. Таким образом, у нас уже есть некоторый потенциал, каким не обладали динозавры. Может быть, несправедливо так утверждать, но, оглядываясь назад, мы могли бы связать исчезновение динозавров с их недостаточной осведомленностью в теоретической физике.

В данный момент вы по-прежнему на пляже, но воспоминание об умирающем Солнце еще свежо в вашей памяти. У вас пока еще не так много специальных знаний, и, честно говоря, мерцающие точки в ночи, кажется, совершенно не обращают внимания на ваше существование. Жизнь и смерть земных существ не имеют для них ровно никакого значения. Похоже, что время в космическом пространстве работает в масштабах, которые ваш организм не в состоянии постигнуть. Все время существования жизни здесь, на Земле, вероятно, длится не более мгновения ока для далеких сияющих богов…

Триста лет назад один из самых известных и блестящих ученых всех времен, британский физик и математик Исаак Ньютон из Кембриджского университета, подаривший нам закон всемирного тяготения, занимался поиском определения времени. Для него существовало время обыденное, ощущаемое всеми нами и измеряемое часами, и абсолютное время, являющееся свойством Бога, неизменное и вечное. С точки зрения Бога Ньютона, безграничная линия человеческого времени, простирающаяся назад и вперед в бесконечность, – лишь миг. Он сразу разглядел это.

Хоть вы не Бог, но, когда вы смотрите на звезды, а друг молча наливает вам выпить, грандиозность предстоящей задачи начинает угнетать. Все как-то слишком велико, слишком далеко, слишком странно… С чего начать? Вы не физик-теоретик… но, с другой стороны, и не тот, кто сдается. У вас есть глаза и любопытный ум, так что вы ложитесь на песок и сосредоточиваетесь на том, что видите.

Небо, в основном темное.

И на нем звезды.

А между звездами невооруженным глазом заметна тускло светящаяся белесая полоса.

Какого бы происхождения ни был этот свет, вы знаете, что полоса носит название Млечного Пути. Его ширина примерно в десять раз больше диаметра полной Луны. В юности вы смотрели на него много раз, в последнее время, правда, уже не так часто. Разглядывая его теперь, вы понимаете, что он заметен настолько, что, наверное, был известен вашим предкам с незапамятных времен, и тут вы правы. Ирония в том, что люди веками обсуждали его природу, но только теперь мы знаем, что он собой представляет, хоть «засветка» ночного неба искусственными источниками освещения и делает Млечный Путь невидимым в большинстве населенных пунктов.

Однако на вашем тропическом острове его присутствие ошеломляет, и так же, как вращается Земля, как проходит ночь, Млечный Путь движется по небу с востока на запад, подобно дневному пути Солнца.

Возможность того, что будущее человечества лежит где-то там, за краями земного неба, начинает становиться в вашем уме реальной и завораживающей. Сосредоточившись, вы спрашиваете себя, возможно ли увидеть все, что есть во Вселенной, невооруженным глазом. И качаете головой. Вы знаете, что Солнце, Луна, некоторые планеты, такие как Венера, Марс или Юпитер, несколько сотен звезд[1] и расплывчатая полоска белесой пыли под названием Млечный Путь не укладываются в понятие Всё. Там, вне поля зрения, между звездами, скрываются тайны, которым просто не терпится, чтобы их разгадали… Если бы именно вам представилась такая возможность, то что бы вы сделали? Конечно же, начали с окрестностей Земли, а потом… увлеклись и зашли как можно дальше, а потом… поможет разум!

Как бы удивительно это ни звучало, но тут разум действительно начинает отделяться от вашего тела, устремляясь вверх, к звездам.

Ощущение вращения, как при головокружении, захватывает вас и ваше тело, и остров остается внизу, быстро уменьшаясь в размерах. Ваш разум в виде эфемерной сущности поднимается и летит на восток.