Текст книги "Простая сложная Вселенная"

Глава 7
Космология

В жизни существуют некоторые вопросы, на которые можно дать единственный и бесспорный ответ. К сожалению, несмотря на виденное вами только что, однозначного ответа, как выглядит Вселенная в целом, не существует. Уравнения Эйнштейна допускают множество различных глобальных форм Вселенной, и, как вы увидите в шестой части, мы до сих пор точно не знаем, из чего она состоит.

Сказав это, возможно стоит напомнить, что физика, какой бы могущественной она ни стала сейчас, никогда не отражает реальность абсолютно точно. Она даже не стремится к такой цели, потому что это означало бы, что реальность, какой бы она ни была, можно познать абсолютно. Что невозможно. Наблюдения и эксперименты, несмотря на их точность, всегда дают приблизительный ответ: существует вероятность погрешности, даже самой ничтожной.

Кроме того, оглядываясь назад, мы знаем, что на протяжении всей истории человечества технологии, с помощью которых мы, люди, осваивали природу, весьма редко совпадали с уровнем возможных прогнозов физики того времени, что иногда приводило к ложным убеждениям. Если бы пару веков назад вашему предшественнику каким-то образом удалось бы узнать о существовании некоторых бактерий, размер которых не превышает одной тысячной толщины человеческого волоса, ни один из его современников не смог бы проверить это. Так что ученому, возможно, пришлось бы провести остаток своих дней в сумасшедшем доме за непозволительное запугивание людей. То же самое относится и к далеким галактикам. Если бы ваш предок еще и настаивал на их существовании, его бы и не стали никуда запирать, а просто сожгли заживо. Как Джордано Бруно. Необходимых технологий, чтобы заглянуть достаточно далеко в космос и представить себе его теорию, не существовало даже сто лет назад. Точно так же как не придумана еще технология, позволяющая проверить описанные мной в конце книги теории.

Как говорится, наука прогрессирует, иногда семимильными шагами, открывая путь для революций в понимании. Тем не менее может оказаться здравой позицией рассматривать науку как строительные леса мыслей, пытающиеся, поколение за поколением, быть как можно ближе к реальности, в которой мы живем; реальности, чьи тайны затем обнажаются в результате экспериментов. И тут стоит заметить, что, даже если в будущем что-то изменится, до сих пор ни человеческая деятельность, ни наука никогда не приводили к открытиям о природе, которые не были бы явственно видны. Вместе с тем необходимо смиренно преклонить колени перед величием природы и науки, ведь только наука подарила нам глаза, чтобы увидеть, как слепы были наши тела.

Итак, что же такого дало нам видение Эйнштейна, что отсутствовало раньше? Если его уравнения слишком сложно решить, то чем же они хороши? Если мы не знаем даже того, из чего состоит Вселенная, как можно их использовать? Хм, вопреки тому, что полагает большинство людей, ученые не любят сложностей. Они предпочитают, чтобы все было просто. И смысл, как правило, состоит в нахождении простого шаблона для, казалось бы, сложной системы. И здесь на помощь приходит остроумие. Итак, давайте посмотрим, что мы можем сделать из теории Эйнштейна за счет упрощения всего увиденного до самых больших возможных масштабов. Забудем о деталях. Посмотрим на общую картину. Нет ни астероидов, ни планет, ни звезд. Они слишком малы для того, что имеет здесь значение. Оставим на месте только галактики или даже скопления галактик. И вы можете увидеть все космическим дальнозорким глазом в таких пропорциях, что Земля, Солнце и сотни миллиардов звезд, составляющих Млечный Путь, окажутся лишь точкой, обозначающей ваше местонахождение.

Остальные галактики равномерно распределены вокруг, даже если видны их нитевидные структуры.

Хорошо.

Это просто. Это – первоначальная настройка. Вы вводите ее в уравнения Эйнштейна и смотрите, выходит ли что-нибудь в итоге. И ждете, волнуясь, не смея ожидать многого. А потом… о чудо! Работает! Куда ни бросишь взгляд, галактики и скопления галактик движутся вокруг друг друга ожидаемым образом, но это еще не все. Окружающая Вселенная, объем видимой с Земли Вселенной начинает расширяться. Пространство-время растягивается между всеми галактическими точками, заставляя их разбегаться, независимо от того, как они двигались друг вокруг друга! Каким бы ни было их движение в небольшом, локальном масштабе, сейчас они похожи на семена мака в пирожном или точки на поверхности надувающегося воздушного шара: чем дальше они от Земли, тем быстрее они разбегаются. Именно это увидели ваши друзья в свои телескопы за миллиард фунтов. Это – расширение Вселенной.

Подставив в уравнение Эйнштейна простую модель видимой Вселенной, вы получили то, что до появления Эйнштейна было немыслимо в любой момент истории человечества. Что-то соответствующее увиденному вами там, в небе, тому, что ученые видят каждый день: Вселенная может развиваться (согласно Эйнштейну) и развивается (согласно наблюдениям) сама по себе.

Из такой мысли и появилась космология – наука для выяснения прошлой и будущей истории Вселенной. До Эйнштейна имелась лишь космогония – истории, которые мы рассказывали сами себе, чтобы не сойти с ума от загадочного происхождения нашей реальности. Теперь у нас есть еще и наука. Средство для разгадки истории, написанной не людьми, а природой.

Наблюдая, как разворачиваются все окружающие вас точки, вы внезапно понимаете, что с помощью уравнения Эйнштейна действительно можете нажать кнопку перемотки в своем уме, заставив расширение прокручиваться в обратную сторону.

И нажимаете ее.

Вместо того чтобы расти, маковое пирожное видимой Вселенной немедленно начинает сдуваться. Ваш космический глаз видит его усадку: отдаленное прошлое теперь движется в направлении настоящего, к вам, поглощая образы грядущего.

Сжимается вся сфера, ограничивающая видимую с Земли Вселенную.

Сжимается еще больше.

Сжимается, пока не…

Около ста лет назад бельгийский физик и священник-иезуит Жорж Леметр решил внедрить три космологических принципа в простую, работающую, подобно воображаемому часовому механизму, Вселенную, чтобы понаблюдать за ее расширением и сжатием во времени. Его вывод был прост: похоже, что наша реальность, та самая реальность, воспринимаемая людьми как нечто само собой разумеющееся с тех пор, как они научились думать, имела начало.

Уравнения Эйнштейна быстро привели Леметра, а впоследствии и многих других ученых к очень запутанной идее, что Вселенная, хотя всегда и содержала всю ту же энергию, что и сейчас, когда-то вообще не имела размера.

Никакого размера в пространстве или во времени.

Идея, безусловно, звучала абсурдно и, возможно, до сих пор звучит именно так; но она была тем, о чем говорило уравнение Эйнштейна.

Из всего, что мы знаем сегодня, она, однако, кажется лучшей когда-либо придуманной человечеством идеей для понимания того, что мы видим в ночном небе.

Теория, утверждающая, что все содержащееся в видимой Вселенной когда-то имело нулевые (или весьма близкие к нулю) размеры на каком-то этапе своего прошлого, называется теорией Большого взрыва (теорией «горячей Вселенной»).

«Горячая Вселенная» потому, что только очень горячее прошлое может заставить всю энергию видимой Вселенной сжаться до крошечных объемов. Сердце Солнца раскалено, так как вся содержащаяся в нем материя раздавлена собственной гравитацией Солнца. Сжав всю видимую Вселенную до размеров Солнца, вы получите еще один уровень «горячей Вселенной».

«Большой», потому что взрыв включает в себя всю видимую Вселенную.

И, наконец, «взрыв», потому что последовавшее затем расширение делает его похожим на взрыв в нашем прошлом, сразу после рождения Вселенной, хотя позже вы увидите, что это вообще не взрыв. «Необычайная! Потрясающая! Умопомрачительная! За гранью обжигающего накала! Горячая! Колоссальная! Повсеместная! Универсальная вспышка!» – такими словами можно было бы гораздо лучше описать произошедшее тогда, но «Большой взрыв» тоже достаточно эффектное и более скромное название.

БОЛЬШОЙ ВЗРЫВ ПРОИЗОШЕЛ НЕ В КАКОЙ-ТО КОНКРЕТНОЙ ТОЧКЕ ПРОСТРАНСТВА-ВРЕМЕНИ, А ВЕЗДЕ.

А скромным оно быть должно, потому что, даже если вашему космическому глазу может показаться, что все связанное с Большим взрывом сосредоточено на нашей планете Земля, это не так.

Как вы теперь видите, Большой взрыв произошел не в какой-то конкретной точке пространства-времени, а везде.

Глава 8
За пределами космического горизонта

Когда вы лежали на пляже в самом начале путешествия, то задавались вопросом, является ли то, что видно на небе невооруженным глазом, всей Вселенной.

Теперь вы знаете, что нет.

Наши глаза позволяют обнаружить лишь несколько сотен звезд, причем все они принадлежат нашей Галактике – Млечному Пути, а также некоторые неясные следы (для тех, кто знает, куда смотреть) немногих других, близко расположенных галактик.

Используя телескопы и прочие мощные инструменты, вы теперь знаете, что вся наблюдаемая Вселенная неизмеримо больше видимой невооруженным глазом. Но и она имеет предел: поверхность последнего рассеяния.

Эта поверхность находится в нашем прошлом, около 13,8 миллиарда лет назад.

Но она также лежит и в космосе: в 13,8 миллиарда световых лет отсюда.[23]23
  На самом деле, она находится гораздо дальше, потому что Вселенная продолжала расширяться с тех пор, как ее покинул дошедший до нас сейчас свет. Физики подсчитали, что это расстояние сейчас составляет около 46 миллиардов световых лет.


[Закрыть]

Она ограничивает то, что мы можем видеть сегодня.

Любому свету, исходящему из более отдаленного источника, понадобилось бы преодолеть более 13,8 миллиарда лет, чтобы достигнуть нас. Но более 13,8 миллиарда лет назад свет не мог свободно распространяться. Он застревал. Вся Вселенная была тогда слишком плотной. Свет смог свободно перемещаться сквозь пространство и время только 13,8 миллиарда лет назад, и поверхность последнего рассеяния – отпечаток, сохранивший данный момент. Рассматриваемая оттуда, она знаменует собой начало прозрачного пространства-времени. Наблюдаемая с Земли, она очерчивает края видимой Вселенной.

В некотором смысле эта поверхность – наш космический горизонт. Мы не можем видеть дальше. По крайней мере не с Земли.

С самого начала книги вы путешествовали по Вселенной с позиций Земли.

Вы всегда ограничивали себя видимой Вселенной, Вселенной, находящейся внутри нашего космического горизонта, горизонта, сводимого к нам.

Но как насчет Вселенной, видимой откуда-нибудь еще, из другого места, но не с Земли? Будет ли там космический горизонт по-прежнему сосредоточен на Земле?

Представьте себя на плоту посередине океана, вдали от земли. Горизонт отчетливо виден – это линия, разделяющая воду и небо. Оглянувшись по сторонам, вы можете увидеть, что он образует круг, в центре которого – вы.

Означает ли это, что вы находитесь в центре океана?

Конечно, нет.

Это означает, что вы находитесь в центре части океана, который можете увидеть, вашего видимого океана. Не существует никакого способа заглянуть за его края, за ваш горизонт.

Но это не означает, что за его пределами ничего нет.

Есть.

Конечно, есть.

Друг, плывущий на другом плоту, на некотором расстоянии от вас, также будет видеть окружающий горизонт. Его горизонт, ограничивающий его видимый океан.

Если друг достаточно близко, он мог бы оказаться в пределах вашей видимой досягаемости. Следовательно, ваши видимые океаны будут иметь некоторые общие волны, но он был бы в состоянии видеть в некоторых направлениях дальше вашего горизонта, так же как, в свою очередь, и вы.

ВИДИМАЯ С ЗЕМЛИ ВСЕЛЕННАЯ ЯВЛЯЕТСЯ СФЕРОЙ РАДИУСОМ В 13,8 МИЛЛИАРДА СВЕТОВЫХ ЛЕТ.

Но он также мог изначально оказаться за пределами вашего горизонта.

В таком случае вы также могли бы иметь общие части ваших видимых океанов, не подозревая о существовании друг друга.

Третья возможность заключается в том, что ваш друг изначально настолько далеко, что его и ваш видимые океаны не имеют ничего общего. Если посмотреть на вас сверху, это бы означало, что круги, ограничивающие поле видимости каждого, не пересекаются. Все, что мог бы увидеть он, будет полностью скрыто от вас. Он мог бы заметить несколько вулканических островов и китов, но вы бы ничего об этом не узнали.

В космосе происходит то же самое.

Видимая с Земли Вселенная является сферой радиусом в 13,8 миллиарда световых лет.

Но это не означает, что за ее пределами ничего не существует.

Кто-то еще, на другой планете, будет окружен собственным космическим горизонтом, с таким же радиусом в 13,8 миллиарда световых лет, потому что для Вселенной нет никаких оснований быть моложе или старше там, чем здесь.

Три уже знакомых вам космологических принципа иллюстрируют следующее: видимая Вселенная настолько удалена, что не имеет общей видимой части с нашей собственной, кажущейся нам похожей (не идентичной, но похожей) Вселенной, но подчиняется тем же физическим законам.

Даже если плот друга слишком далеко, чтобы его увидеть, вы не ожидаете обнаружить в видимом ему океане летающие горы.

То же самое касается космического пространства. Законы природы должны быть одинаковыми везде. И никакое особое расположение не должно отличаться в этом отношении от любого другого.

Отсюда следует, что видимая Вселенная глазами любых живущих во всей нашей Вселенной (за пределами видимой) существ также должна расширяться и подчиняться уравнению Эйнштейна, а это означает, что, если бы им пришлось перемотать время, они обнаружили бы там все тот же Большой взрыв. Большой взрыв, сосредоточенный в этот раз на них, а не на нас.

С таким видением всей нашей Вселенной такого понятия, как центр всего, не существует вовсе, и Большой взрыв произошел везде.

Разделяя такое представление, вы входите во вкус того, что называют Мультивселенной: вселенной, состоящей из множества изолированных вселенных, не способных общаться друг с другом, хотя все они принадлежат единому целому.

До конца книги вы рассмотрите четыре различных варианта таких мультивселенных. Это – первый сценарий, и я представляю его в первую очередь, потому что большинство ученых считают его верным.

Теперь, если принять его, разве не верно, что вся Вселенная – «всё», полученное в результате соединения вместе всех видимых отовсюду вселенных, бесконечна?

Нет. Например, весь океан, полученный из океана, сложенного из всех видимых с любого нравящегося вам количества плотов океанов, конечен.

Тогда получается, что вся Вселенная конечна?

Нет, она вполне может оказаться бесконечной.

Мы не знаем.

Как я уже упоминал в начале предыдущей главы, уравнения Эйнштейна, к сожалению, не дают нам ответа на данный вопрос.

Отлично.

Ну и что тогда доказано? Вы полагаете, не так много? Или даже ничего?

Может быть, даже теория Большого взрыва покажется вам необоснованной, просто абстрактной мыслью.

Что ж, чистая правда, что можно было бы утверждать, что увиденное вашими друзьями в небе (чем дальше далекие галактики, тем быстрее они удаляются от нас) просто указывает на то, что Вселенная в настоящее время растет. Многие возможные варианты прошлого могли привести к такому расширению. Нет необходимости выдумывать какой-то там Большой взрыв.

Да, можно было бы утверждать, что так и есть. Но недолго.

Наука – не политика.

Природа не слишком заботится о чьем-то мнении, даже если это мнение большинства.

Всегда необходимы жесткие, основанные на экспериментах доказательства.

И, как мы сейчас увидим, на самом деле существуют некоторые свидетельства существования Большого взрыва, лежащие в нашем прошлом; намеки, являющиеся настолько убедительными, что некоторые люди заходят настолько далеко, чтобы рассматривать их как доказательства.

Глава 9
Неопровержимое доказательство Большого взрыва

Если наша Вселенная (давайте не отвлекаться на слово «видимая») была меньше в прошлом, как вы могли бы это доказать? Физическое путешествие во времени – не вариант, но вы можете заглянуть в прошлое.

К настоящему моменту вы должны уже привыкнуть к тому, что, собирая свет звезд, светящих на расстоянии миллиардов световых лет от нас, вы видите, что они выглядят как много миллиардов лет тому назад. Вы смотрите на прошлое. Таким образом, можно проверить, была ли Вселенная тогда меньше, или искать намеки на этот эффект по пути следования достигшего нас света.

Однако не всегда легко понять, что именно видно в отдаленных уголках Вселенной. До сих пор лучшим способом было получить точную картину ожидаемого, а затем проверить, соответствует ли она действительности. Это именно то, чем занимаются физики-теоретики (по крайней мере то, что они должны делать – иногда).

Но теперь давайте посмотрим, какой вывод можно получить до разглядывания чего-либо в телескопе.

Вы снова на пляже тропического острова.

Глубокая ночь, но вместо разглядывания звезд вы, два раза убедившись, что кругом никого нет, начинаете беседовать вслух с самим собой, чтобы выстроить картину истории Вселенной в своем уме…

– Если Вселенная расширяется, то в прошлом она должна была быть меньше.

– ОК.

– Но если это так, то гравитация, или искривление пространства-времени, была бы тогда гораздо более выраженной, так как вся материя и энергия Вселенной заключались в меньшем объеме.

– Это как раз то, о чем так или иначе говорят уравнения Эйнштейна.

– Отлично.

– Затем пространство-время стало расти, потому что по некоторым причинам произошло расширение. Оно началось с маленького, очень плотно заполненного материей и энергией объема, превратившись спустя 13,8 миллиарда лет расширения в то, что имеется теперь, с подобными Земле планетами и звездами, похожими на те, что мы можем видеть над островом.

– Если картина, изображающая Вселенную маленькой, верна…

– Была ли Вселенная плотно заполнена массой или энергией, на самом деле, не имеет никакого значения, так как масса и энергия одинаково воздействуют на геометрию пространства-времени. Это тоже утверждал Эйнштейн.

– И на том спасибо.

– Теперь: если вся энергия содержалась в крошечном объеме, тогда, конечно, существовало сильное трение и происходила куча других вещей, так что в юной Вселенной, видимо, было очень жарко.

Звучит убедительно? Да, и вы не в первый раз приходите к такому выводу.

Но тогда возможно сделать и другие выводы.

Как вам такой: Вселенная могла быть настолько плотной, что ни один луч света извне в то время не мог пройти сквозь нее.

– Ни один луч света не мог пройти сквозь нее… Хм… Звучит так, как будто бы стена…

Точно, вы правы.

Отличная работа.

Такое место должно было существовать на каком-то этапе в прошлом Вселенной, если модель расширения верна от начала до конца, и оно действительно существует. Вы видели его поверхность. Это поверхность последнего рассеяния, поверхность, ограничивающая то, что можно увидеть в нашей Вселенной.

То, что вы только что проделали, довольно необычно.

Вы только что побывали в мечте физика: исходя из чистой логики, используя уравнения Эйнштейна и увиденное во Вселенной после того, как покинули свой пляж, вы выяснили, что где-то там в нашем прошлом должна существовать непроницаемая для света стена. Что ее поверхность должна быть до сих пор видна и… видна на самом деле. Эта поверхность была обнаружена в результате экспериментов и картографирована, как вы сейчас убедитесь.

Я понимаю, что, читая эти строки, вы не можете не почувствовать, как только что произвели революцию в нашем видении Вселенной, но это потому, что вам показали стену, прежде чем додуматься до нее. Вы не потратили двадцать с лишним лет жизни в попытках доказать ее существование задолго до обнаружения. Тем не менее открывшие стену ученые были невероятно поражены фактом ее наличия.

И как ее открыли?

Вновь задумчиво бродя по пляжу, вы понимаете, что есть проблема: поверхность, что вы узрели на краю сегодняшней видимой Вселенной, не совсем та, о которой вы только что думали, не правда ли? Настоящая, та, что мы можем наблюдать в телескопы, очень холодная, в то время как эта стена, всплывшая в вашем уме, была очень горячей.

Насколько горячей?

Используя уравнение Эйнштейна, некоторые ученые уже рассчитали ее предполагаемую температуру. В итоге появилась достаточно внушительная цифра: около 3000 °C. Они обнаружили, что, становясь прозрачной, вся Вселенная имела такую же температуру.

Стены, которую вы видели в небе, не было.

И это проблема.

Но разве вы о чем-то не забыли?

Разве, сделав вывод о самом существовании горячего прошлого, вы не допускаете, что пространство-время расширяется, что видимый объем Вселенной рос и со временем вырос до размеров, замеченных вашими друзьями на небе? И не могло ли это расширение оказать влияние на температуру Вселенной?

Ну да. Не только могло, но и должно было, что на самом деле меняет все.

Взять духовку на вашей кухне. Разогрейте ее так, чтобы воздух внутри стал приятно жарким. Затем выключите и представьте себе, что духовка начинает быстро расти, достигнув величины дома. Температура внутри нее мгновенно станет значительно ниже, чем при обычных размерах.

Расчеты, проведенные еще в 1948 году американскими учеными Георгием Гамовым, Ральфом Альфером и Робертом Херманом, показали, что из-за расширения Вселенной от упомянутых 3000 °C должен остаться лишь слабый след и заполнить тепловым излучением всю видимую Вселенную, как бы исходя от поверхности вашей стены. Какую температуру ожидали найти ученые?

Где-то около -260 или -270 °C. Или где-то между 3 К и 13 К выше абсолютного нуля.

И так получилось, что в 1965 году, через семнадцать лет после расчетов Гамова и его коллег, два американских физика, Арно Пензиас и Роберт Уилсон, проводили для американской компании Bell Laboratories необычную работу. Им надо было настроить антенну для приема отраженных от спутника-баллона радиоволн. Приятная легкая работа, если бы не довольно странное препятствие – раздражающий шум, слышимый на всех частотах. Чтобы избавиться от него и получить гонорар, они провели несколько блестящих проверок и поиск потенциальных инженерных неисправностей. Но ничего не помогало. Что бы они ни делали, шум был неистребим. В конце концов, не находя никаких других причин проблемы, они обвинили в ней голубей или других пролетавших мимо птиц, гадивших на их ультрасовременную антенну. Несмотря на впечатляющие научные достижения, они зашли еще дальше, проведя долгое время за ожесточенной чисткой своего устройства и проклиная существование птиц. Но шум не исчез, и дело закончилось тем, что они вызвали своих друзей – физиков-теоретиков. Вскоре после их визита они поняли, что могли пытаться избавиться от этого шума вечно без малейших шансов на успех. То, что они слышали, происходило не из-за «презентов» птиц. «Шум» исходил даже не с Земли. Это был сигнал. Температурный сигнал, сигнал температуры в 270,42 °C. И исходил он из космоса. Отовсюду.

Гамов, Альфер и Герман предсказали его. Он явился следствием уравнений Эйнштейна. Это был остаточный след температуры последнего светонепроницаемого момента нашей Вселенной; застывший кадр, снятый более 13,8 миллиарда лет назад, когда гораздо меньшая по размеру Вселенная была настолько плотно заполнена материей и энергией, что свет не мог еще проходить сквозь нее.[24]24
  В случае если вам интересно: через миллиард лет эта поверхность все еще останется такой же, но будет гораздо дальше, а следовательно, станет излучать менее интенсивный свет. А через сотни миллиардов лет ее вообще больше не будет видно. Так что однажды в весьма отдаленном будущем наши потомки даже окажутся не в состоянии доказать, что наша Вселенная началась с Большого взрыва…


[Закрыть]

Пензиас и Уилсон экспериментально подтвердили расчеты теории, показавшейся некоторым ученым настолько абсурдной, что даже ее название – теория Большого взрыва – было придумано одним из самых известных профессоров того времени, британцем Фредом Хойлом из Кембриджского университета, только чтобы высмеять ее.

В 1978 году Пензиас и Уилсон получили Нобелевскую премию по физике. Они обнаружили остаточное тепло растопленной очень давно печи нашей Вселенной, тепло, излучаемое с поверхности последнего рассеяния, поверхности, ограничивающей конец видимой Вселенной.[25]25
  Теперь вам также могло стать интересно, почему поверхность последнего рассеяния называется таким образом. Когда свет (или, скажем, фотон) попадает на электрон, он «рассеивается». До возникновения стены свет рассеивался по материи все время. Материя была настолько плотной, что рассеяние происходило непрерывно и фотоны вообще не могли передвигаться. Отсюда светонепроницаемость Вселенной. Но Вселенная расширилась и стала менее плотной. Настолько, что в один прекрасный день свет смог беспрепятственно распространяться по ней. Именно тогда рассеянный в последний раз свет, образовав поверхность последнего рассеяния, появился в нашем прошлом. В виде вашей стены. Это свет того самого момента, свет, который мы до сих пор получаем сегодня, который обнаружили Пензиас и Уилсон, после того как он пропутешествовал 13,8 миллиарда лет.


[Закрыть] Это излучение, одно из неопровержимых доказательств (горячего) Большого взрыва, называется реликтовым излучением, или космическим микроволновым фоновым излучением.

Пензиас и Уилсон доказали, что теории Большого взрыва шли по правильному пути.

* * *

Однако почему это излучение называется «микроволновым»?

Это опять же связано с расширением Вселенной.

Свет, излучаемый во время последнего рассеяния, когда Вселенная стала прозрачной, был на самом деле очень заметен, включая в себя разнообразные цвета, энергии и частоты. Но таким он больше не воспринимается нашим глазом – свет растянулся.

Помните, что цвет и энергия световых волн зависят от расстояния между двумя последовательными вершинами? За 13,8 миллиарда лет свет, начав растягиваться вследствие расширения пространства-времени с индиго, постепенно превратился в синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный, а потом… стал невидимым для глаз, став инфракрасным излучением, затем микроволнами, и, наконец, радиоволнами.

Сегодня мы находимся на стадии микроволн: то, что когда-то воспринималось как горячий, видимый свет, теперь после 13,8 миллиарда лет расширения, стало холодным микроволновым излучением температурой -270,42 °C.

Когда осознаешь это, теории Большого взрыва вдруг перестают веселить. Но что данные теории имели в виду? Может, они предполагают, что Вселенная была создана на поверхности последнего рассеяния?

Нет.

В последней главе вы убедились, что наблюдаемая с Земли поверхность в конце видимой Вселенной ничего не значит для наблюдателей вне Земли: у них есть собственные поверхности.

А теперь как насчет нас?

Если Вселенная была создана не там, то должно найтись что-то за пределами стены.

Что мы могли бы там обнаружить? Это известно? Большой взрыв?

Ну, в некотором смысле да.

Большой взрыв находится за поверхностью.

Но не непосредственно позади нее.

Это произошло еще за 380 тысяч лет.

За 380 тысяч лет до того, как Вселенная стала прозрачной.

То, что находится позади (или за пределами, или раньше) поверхности последнего рассеяния и что позже стало нашей видимой Вселенной, можно описать как суп из материи, света, энергии и искривления, становящийся все гуще и горячее. В скором времени вы будете готовы отправиться туда и увидеть все собственными глазами. Но сейчас давайте просто скажем, что чем дальше вы отдаляетесь от стены в глубокое прошлое Вселенной, тем более экстремальным все становится. Забравшись слишком далеко за ее пределы, вы в конечном итоге окажетесь окруженным потерявшим всякий смысл ничем. Даже пространство и время в конечном итоге настолько искривляются, что уравнения Эйнштейна рушатся, переставая отслеживать происходящее.

Когда происходит такое, физики-теоретики достигают места, где ничего больше нельзя сказать ни о чем. Этот момент можно считать рождением известного нам пространства и времени. Согласно определению, которое мы будем использовать на протяжении книги, он находится за пределами Большого взрыва.

Добраться до этого места и выяснить, что такое Большой взрыв, будет вашей миссией в пятой части.

В седьмой части, во время последнего путешествия, вы заглянете еще дальше, за само происхождение пространства и времени.

Почему бы не отправиться туда прямо сейчас?

Потому что вам понадобится несколько секунд, чтобы перевести дух и поздравить себя.

Вы проделали долгий путь с тех пор, как впервые высадились на Луне. Вы узнали много таких фактов о Вселенной, которые ваши прадеды даже не могли себе представить.

Вы узнали, что ткань Вселенной представляет собой смесь пространства и времени, называемую пространство-время, и что она не только принимает очертания того, что в ней находится, но и развивается в соответствии со своей геометрией и содержимым.

Вы узнали, что Вселенная огромна по любым меркам, гораздо больше, чем мы можем увидеть, и что мы не знаем ни ее формы, ни размеров.

Более того, наша видимая реальность еще и достаточно вместительна, но это не всегда было так.

Вы узнали, что у Вселенной есть история, что она, вероятнее всего, имела начало, около 13,8 миллиарда лет в прошлом, скрытом за непроницаемой для света поверхностью.

И вы узнали, что она расширяется до сих пор, становясь все больше с каждой минутой.

И вы должны гордиться, что поняли все это.

Почему бы тогда не отправиться прямо к началу Вселенной?

Хорошим поводом для путешествия может стать то, что в первую очередь необходимо попытаться выяснить, что содержит Вселенная. Без таких знаний нет шансов когда-либо разгадать ее самые потаенные секреты. Ни о возможном происхождении, ни о возможной судьбе.

– Хорошо, давайте! – восклицаете вы, открывая глаза.

Ласковый ночной ветер веет над океаном. Полнолуние. Круглая поверхность Луны отражает солнечные лучи, погружая ваш остров в серебро света и тени. Несколько черепах робко выползают из воды, чтобы провести ночь на песке и, возможно, отложить яйца, если день задастся.

И вы чувствуете себя потрясающе.

– Я скоро вернусь! – кричите вы звездам. Но вы больше не один.

Услышав шепот за спиной, вы оборачиваетесь, только чтобы увидеть друзей, обсуждающих ситуацию с двоюродной бабушкой.

Слыша всю ночь ваши разговоры с самим собой на пляже, они решили перенести вам дату отъезда и подыскать самый ранний рейс домой. Самолет вылетает через пару часов. Нужно успеть собраться и немного отдохнуть, говорят они.

Все ваши крики, жалобы, философские рассуждения и речи о свободе не оказывают на них никакого действия.

ТКАНЬ ВСЕЛЕННОЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ СМЕСЬ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ. ВСЕЛЕННАЯ ОГРОМНА, И МЫ НЕ ЗНАЕМ НИ ЕЕ ФОРМЫ, НИ РАЗМЕРОВ. ВСЕЛЕННАЯ РАСШИРЯЕТСЯ ДО СИХ ПОР, СТАНОВЯСЬ ВСЕ БОЛЬШЕ С КАЖДОЙ МИНУТОЙ.

Вас отправляют домой.

И теперь, как бы ни было жаль покидать море, птиц и сладкий аромат ветра, позвольте мне сказать следующее: путешествие по современным научным знаниям только начинается.