Извечные тайны неба - [25]

Вселенная не имеет никаких границ. Она безгранична. Но бесконечна ли она?

Вернемся еще раз к примеру из предыдущего раздела с пространством двух измерений. Вообразим фантастических двумерных существ, которые не воспринимают третьего измерения пространства. Для таких плоских существ, обитающих только в двух измерениях, поверхность любого шара, например Земли, не имела бы никаких границ – она представлялась бы им безграничной. Однако на деле, в трех пространственных измерениях, Земля вовсе не бесконечна, хотя, двигаясь только по ее поверхности, можно бесчисленное количество раз проходить одну и ту же точку, но никогда нельзя достигнуть «границ» Земли. Следовательно, наши двумерные существа в итоге изучения своего мира могли бы с удивлением обнаружить, что хотя он и безграничен, но вовсе не бесконечен.

Не может ли Вселенная в четырех измерениях – в трехмерном пространстве плюс время – также быть безграничной, но не бесконечной? Быть может, сам по себе вопрос о бесконечности Вселенной является, как выражаются математики, некорректным и вообще не имеет ответа?

История мировой науки хранит поучительный опыт того, как на протяжении тысячелетий математики тщетно искали доказательств истинности пятого постулата Евклида. Однако доказательств того, что через одну точку можно провести только одну прямую, параллельную данной, так и не нашлось. Больше того, великий русский математик Н. И. Лобачевский доказал непротиворечивость геометрии, в которой через одну точку можно провести сколько угодно прямых, параллельных данной.

Дальше – больше. Немецкий математик Б. Риман разработал геометрию, в которой через заданную точку нельзя провести ни одной прямой, параллельной данной. И оказалось, что все три геометрии имеют право на существование, они внутренне непротиворечивы.

Не обстоит ли подобным же образом дело и с понятием о бесконечности Вселенной? Не зависит ли ответ на этот вопрос от субъективно сформулированных нами условий решения задачи, а вовсе не от объективных свойств Вселенной?

Как видим, космология занимается очень важными проблемами, находящимися на стыке астрономии, физики, биологии, философии.

Фундаментом космологических исследований является совокупность основных физических теорий, таких как квантовая механика, специальная теория относительности и общая теория относительности. Направляющую роль при выполнении космологических исследований играют взятые за исходные методические философские принципы. Наконец, наблюдательная астрономия и биология являются источниками тех фактических данных о Вселенной, которые нуждаются в космологическом истолковании и служат для проверки правильности любой космологической теории. К сожалению, решение космологических проблем осложнено недостаточным количеством исходного наблюдательного материала. Недаром существует образное выражение, что космология «рисует самые грандиозные картины самыми разбавленными красками». Однако каждое новое открытие астрономов-наблюдателей может внести исключительно важный вклад в развитие космологических представлений о происхождении и эволюции Вселенной.

Астрономы-теоретики ждут для своих обобщений новых наблюдательных данных. И самую большую услугу в этом им может оказать молодая, быстро развивающаяся область наблюдательной астрономии – радиоастрономия.

Радионебо

Обычный белый луч состоит из смеси цветных лучей. Основных цветов в белом луче семь: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

С фиолетового конца к видимому свету примыкает невидимое ультрафиолетовое излучение. То самое, под действием которого появляется загар на теле. А с красного конца – невидимое инфракрасное излучение. Оно несет тепло. Известно еще невидимое рентгеновское излучение. С его помощью делают снимки при переломах, просвечивают легкие и другие внутренние органы. При распаде радиоактивных веществ образуется гамма-излучение. И наконец, каждый имеет представление о радиоволнах – ультракоротких (УКВ), коротких, средних и длинных, которые постоянно используются широковещательными радиостанциями всех континентов.

Физики показали, что все эти излучения имеют одинаковую сущность. Это электромагнитные волны. Они отличаются друг от друга длинами волн. По мере изменения длины волны коренным образом меняются свойства излучения. Разные виды излучения были открыты по их свойствам в разное время. И называли их всякий раз по-своему. И только впоследствии свели всю картину воедино.

Совокупность электромагнитных колебаний разных длин волн называется их спектром. Он представлен диаграммой.

Спектр электромагнитных колебаний. Верхняя часть схемы дает представление о высотах, до которых проникает сквозь атмосферу Земли приходящее из космоса излучение в различных участках спектра. Наблюдения непосредственно с поверхности могут выполняться лишь в двух «окнах прозрачности»: в оптическом и радиодиапазоне. Наблюдения в инфракрасном диапазоне возможны при подъеме аппаратуры на высотном самолете, в ультрафиолетовом – на стратостате. Для регистрации рентгеновского и гамма-излучения необходимо выводить аппаратуру за пределы земной атмосферы: это возможно только на искусственном спутнике.