Пять возрастов Вселенной - [3]
Та часть поверхности, которая когда-то служила колыбелью для покрытых лесом морен юго-восточного Мичигана, весьма и весьма изменилась за минувшие миллиарды лет. Бывший северо-американский материк давным-давно разделил геологический разлом, протянувшийся от прежнего штата Онтарио до Луизианы; он расколол старую устойчивую платформу материка и сформировал новое морское дно. Закаменевшие и оледеневшие остатки Анн-Арбора покрылись лавой, спустившейся по руслам старых рек с близлежащих вулканов. Впоследствии, когда группа островов размером с Новую Зеландию столкнулась с береговой линией, в горную цепь вдавились застывшая лава и осадочные породы, скрытые под ней.
Теперь поверхность древней скалы ослаблена нестерпимым жаром Солнца. Каменная глыба раскалывается, вызывая оползень и выставляя на обозрение идеально сохранившийся отпечаток дубового листа. Этот след некогда зеленого мира, теперь столь далекого, медленно исчезает, тая в неумолимом огне. Совсем скоро вся Земля будет объята зловещим красным пламенем.
Такая картина гибели Земли списана не с первых страниц сценария второсортного фантастического фильма; это более или менее реалистичное описание той судьбы, которая ожидает нашу планету, когда Солнце прекратит свое существование в виде обычной звезды и расширится, превратившись в красного гиганта. Катастрофическое плавление поверхности Земли — всего лишь одно из великого множества событий, час которых пробьет, когда состарится Вселенная и ее содержимое.
Сейчас наша Вселенная, возраст которой оценивается в десять-пятнадцать миллиардов лет, все еще переживает пору своей юности. Так что многие астрономические возможности, представляющие больший интерес, еще попросту не успели проявить себя. Однако по мере приближения отдаленного будущего Вселенная будет постепенно меняться, превращаясь в арену, на которой развернется великое многообразие поразительных астрофизических процессов. В этой книге биография Вселенной рассказана от начала до конца. Это история о том, как знакомые нам звезды ночного неба постепенно превращаются в странные замерзшие звезды, испаряющиеся черные дыры и атомы величиной с Галактику. Это научный взгляд на лик вечности.
Четыре окна во Вселенную
Биография нашей Вселенной и изучение астрофизики вообще разворачивается в четырех важных масштабах — на уровне планет, звезд, галактик и Вселенной в целом. Каждый из них предоставляет свой тип окна для наблюдения за свойствами и эволюцией природы. На каждом из этих уровней астрофизические объекты проходят все жизненные циклы, начиная с образования — события, аналогичного рождению, и — нередко заканчивая весьма специфичным финалом, подобным смерти. Смерть может быть быстрой и неистовой; например, массивная звезда завершает свою эволюцию эффектной вспышкой сверхновой. Другой альтернативой является мучительно медленная гибель, уготованная тусклым красным карликам, которые постепенно угасают, превращаясь в белых карликов — остывающие угольки некогда мощных и активных звезд.
В наиболее крупном масштабе мы можем рассматривать Вселенную как единый развивающийся организм и изучать цикл ее жизни. В этой области действия космологии за последние несколько десятилетий произошел значительный научный прогресс. Вселенная расширялась с момента зарождения в сильнейшем взрыве — том самом Большом взрыве. Теория Большого взрыва описывает последующую эволюцию Вселенной за последние десять-пятнадцать миллиардов лет, причем ей удалось потрясающе успешно объяснить природу нашей Вселенной по мере ее расширения и охлаждения.
Ключевым является вопрос о том, будет ли Вселенная расширяться вечно или в какой-то момент будущего расширение прекратится и произойдет повторное сжатие. Текущие результаты астрономических наблюдений убедительно свидетельствуют в пользу того, что нашей Вселенной на роду написано непрерывно расширяться, поэтому большая часть нашего повествования следует именно этому сценарию. Тем не менее мы решили вкратце изложить следствия второго возможного варианта развития событий — ужасной гибели Вселенной в повторном горячем сжатии.
Ниже необъятных просторов космологии, на меньшем уровне, следуют галактики, например наш Млечный Путь. Галактики представляют собой большие и довольно разреженные скопления звезд, газа и других разновидностей вещества. Галактики не разбросаны по Вселенной произвольно; они, скорее, вплетены в общий гобелен космоса гравитацией. Некоторые группы галактик настолько тяжелы, что остаются вместе под действием гравитационных сил, и эти скопления галактик можно считать независимыми астрофизическими объектами. Помимо принадлежности к скоплениям, галактики произвольным образом объединяются, образуя еще более крупные структуры, напоминающие нити, листы и стены. Совокупность узоров, образуемых; галактиками на этом уровне, называют крупномасштабной структурой Вселенной.
В галактиках содержится большая доля обычного вещества Вселенной; эти звездные системы четко отделены друг от друга, даже в пределах скоплений. Это разделение настолько выражено, что когда-то галактики называли «островами Вселенной». Кроме того, галактики играют крайне важную роль маркеров положений пространства-времени. Наша Вселенная непрерывно расширяется, и галактики, подобно маякам в пустоте, позволяют нам наблюдать это расширение.
14 июля 2015 г. произошло удивительное событие. Более чем в 4,8 млрд км от Земли маленький космический аппарат NASA под названием «Новые горизонты» промчался мимо Плутона со скоростью более 50 000 км/ч, направив все свои приборы на таинственные ледяные миры, а затем продолжил путешествие к дальним пределам Солнечной системы. Ничего подобного не случалось на памяти целого поколения — исследований новых миров не было со времен полетов «Вояджеров» к Урану и Нептуну, — и ничего похожего на это не планировалось в будущем.
Инсайдерская история о том, как ученые пытались открыть одну из главных тайн космологии и сбились с пути, обольщенные блеском Нобелевского золота. Каково это — быть очевидцем Большого взрыва? В 2014 году астрономы, вооруженные самым мощным в истории наземным радиотелескопом BICEP2, сочли, что увидели искру, воспламенившую Большой взрыв. Миллионы человек по всему миру смотрели прямую трансляцию пресс-конференции из Гарвардского университета, на которой было объявлено об этом эпохальном открытии.
Существует ли окружающий мир и таков ли он, каким нам представляется? Что такое материя и движение? Есть ли целесообразность в природе? Является ли возникновение сознания неразрешимой загадкой? Эти и многие другие вопросы разбирает в своей книге известный популяризатор науки писатель Игорь Адабашев. Книга убедительно показывает, что человек способен познать окружающий мир, что «мировые загадки», о которых говорят христианские богословы и философы-идеалисты, не что иное, как еще не познанные, но вполне познаваемые явления природы.
В книге всемирно известного астрофизика, члена Королевского астрономического общества сэра Мартина Риса описываются фундаментальные силы, управляющие нашей Вселенной. Автор утверждает, что расширяющаяся Вселенная может быть определена всего шестью числами: N, e, Ω, l, Q, D, каждое из которых играет особую и решающую роль в ее эволюции, а вместе они определяют ее развитие и потенциал возможностей. Два из них связаны с основными силами; другие два определяют размер и общую структуру Вселенной и показывают, будет ли она существовать вечно; еще два говорят о свойствах самой Вселенной.
Последние несколько лет стали эпохой триумфа теории космологической инфляции, объясняющей происхождение Вселенной. Эта теория зародилась в начале 1980-х годов на уровне идей, моделей и сценариев, давших ряд четких проверяемых предсказаний. Сейчас благодаря прецизионным измерениям реликтового излучения, цифровым обзорам неба и другим наблюдениям эти предсказания подтверждаются одно за другим. В книге отражено развитие главных идей космологии на протяжении последних ста лет, при этом главное внимание уделено теории космологической инфляции.
«Записки наблюдателя туманных объектов» — совокупность статеек, которая в конце 2009 года выросла в отдельную книгу. Насколько она удалась — судить вам. К работе над ними я приступил после 15 лет наблюдения звездного неба в пятнадцатисантиметровый телескоп. В «Записках» я не пытался описать как можно больше сокровищ звездного неба, а просто хотел поделиться своими впечатлениями и радостью от их созерцания. На данной странице можно найти и отдельные статьи в том виде, в каком они были опубликованы в журнале «Небосвод».