Основы реальности. 10 фундаментальных принципов устройства Вселенной - [41]

Солнце снабжает Землю гораздо большей энергией, чем мы используем. Технологии, позволяющие ее улавливать, быстро развиваются, и нет сомнений, что в будущем, если не произойдет катастрофы, мы сможем обеспечить с их помощью устойчивое развитие мировой экономики.

Но в настоящее время проще и удобнее использовать энергию, которая когда-то улавливалась растениями, а теперь хранится в ископаемом топливе — угле и нефти. К сожалению, сжигание этого топлива в больших масштабах приводит к выбросу в атмосферу углекислого газа и других загрязняющих веществ. В результате ее свойства меняются. Атмосфера поглощает все больше солнечной энергии, вызывая повышение средней температуры Земли. Это первый угрожающий нам кризис.

Сестра нашей Земли — планета Венера — жемчужина ночного неба. Она тоже служит нам предупреждением. Ее атмосфера, богатая углекислым газом, чрезвычайно эффективно улавливает энергию Солнца. Температура поверхности Венеры приближается к 460°C, что больше температуры плавления свинца, и исключает сложную химию. Венера ближе к Солнцу, но если мы поместим ее на орбиту Земли, то температура все равно будет опасно высокой — около 340°C. Земля не станет такой горячей в ближайшее время, но даже повышение температуры на несколько градусов чревато серьезными, возможно катастрофическими, последствиями. Такое потепление приводит к таянию полярного льда. Из-за этого повышается уровень моря, происходят суровые катаклизмы, вызванные ростом влажности воздуха, и нарушаются условия жизни чувствительных к температуре растений и животных. Тем самым мы подвергаем опасности наши запасы пищи (и наших друзей).

Вторая рукотворная угроза — ядерное оружие. Работая над проблемами сильных и слабых взаимодействий, ученые открыли новые эффективные виды топлива, основанные на ядерном, а не химическом горении. Это позволило создать новые виды бомб, гораздо более разрушительные. Если бы они использовались в военных действиях, миллионы людей погибли бы в ужасных мучениях, а основные центры цивилизации превратились бы в необитаемую пустыню. Прогресс человечества замедлился бы катастрофически и, возможно, необратимо[92].

Блага экономического роста и науки идут рука об руку с серьезными опасностями. Этих опасностей можно избежать. Избежим ли мы их — вопрос открытый.

Часть II. Начало и конец

Глава 6. Космическая история — открытая книга

В первых пяти главах мы описали основные составляющие физической реальности: пространство, время, поля, законы и динамическую сложность. Они относились к тому, что у нас есть. Следующие две главы будут посвящены тому, каким образом то, что у нас есть, образовалось.

С самого своего появления люди размышляли о происхождении физического мира. Легенды о сотворении мира сохранились во многих культурах. Разнообразные мифы на эту тему возникали в разное время и в разных странах, и некоторые веками считались неоспоримыми. Но интеллектуальный и технический инструментарий, позволяющий приоткрыть завесу тайны, впервые стал доступен в ХХ веке.

За последние несколько десятилетий в общих чертах сложилась удивительно ясная картина космической истории. Решающим прорывом стала работа Эдвина Хаббла[93], в которой описывались положение галактик и их движение. Хаббл обнаружил, что галактики удаляются от нас со скоростями, пропорциональными их расстояниям от нас. Из этого расширения Вселенной, если его обратить назад во времени, следует, что материя когда-то была гораздо плотнее, а Вселенная выглядела совершенно иначе.

На что она была похожа? В этой главе я рассмотрю вопрос в три этапа. Сначала представлю смелую гипотезу возникновения Вселенной, широко известную как теория Большого взрыва, и сделаю акцент на ее странной простоте. Затем я набросаю космическую историю, которая вытекает из этой гипотезы. И наконец, обсужу основные наблюдаемые последствия и накопленные свидетельства ее правильности. Глобальный успех этой истории оправдывает смелую гипотезу, которая ее породила.

Все это так, но когда мы заглядываем в самое начало мира, то наблюдаемых свидетельств становится меньше и наши уравнения перестают быть надежными ориентирами. В конце главы я остановлюсь на радужных перспективах — как теоретических, так и экспериментальных, — которые обещают нам более глубокое понимание в этом вопросе.

ВОЗМОЖНОСТИ И ПРЕДЕЛЫ

Работа научит вас, как ее делать.

Аноним (цитируется по записке из печенья с сюрпризом)

Наука часто напоминает игру «Рискуй!»[94], где ответы подсказывают, какие вопросы правильные. Великий астроном и математик Иоганн Кеплер, герой некоторых наших предыдущих историй, в своей работе рассмотрел многие аспекты устройства Солнечной системы. В частности, он получил хорошие[95] ответы на вопросы о форме орбит планет и скоростях их движения. Теперь эти результаты известны как законы Кеплера. Но Кеплер задавался и другими вопросами: например, о том, почему планет именно шесть (как считалось в то время) и почему они находятся именно на таком расстоянии от Солнца. В связи с этим у него возникали забавные идеи; некоторые из них нашли воплощение в музыке — отсюда выражение «музыка сфер» — и стереометрии — так появились «платоновы тела». Но эти идеи так и не привели к хорошим ответам. Сегодня ученые считают, что Кеплер задавал неправильные вопросы.