Космос

Свет галактики представляет собой совокупное излучение миллиардов составляющих ее звезд. Когда свет покидает звезду, некоторые частоты, то есть цвета, поглощаются атомами в ее внешних слоях. Образующиеся линии позволяют нам утверждать, что звезды в миллионах световых лет от нас состоят из тех же химических элементов, что наше Солнце и соседние звезды. К своему удивлению, Хьюмасон и Хаббл обнаружили, что спектры всех далеких галактик смещены в красную сторону, но что еще удивительнее — смещены тем больше, чем дальше от нас находится галактика.

Наиболее очевидным объяснением красного смещения был эффект Доплера: галактики удаляются от нас; чем дальше находится галактика, тем выше скорость ее удаления. Но почему галактики разбегаются именно от нас? По всей видимости, гораздо более вероятно, что сама Вселенная расширяется, унося с собой галактики. Хьюмасон и Хаббл, как со временем стало ясно, открыли Большой Взрыв — если не происхождение Вселенной, то, по крайней мере, ее последнее воплощение.

Практически все в современной космологии — особенно представление о расширяющейся Вселенной и Большом Взрыве — основано на идее, что красные смещения далеких галактик связаны с эффектом Доплера и вызваны удалением галактик от нас.

Десять или двадцать миллиардов лет назад случилось удивительное событие — Большой Взрыв, с которого началась наша Вселенная. Почему он произошел — величайшая из всех загадок. Но вот что случилось, мы знаем довольно хорошо. Вся материя и энергия Вселенной были сжаты до невероятно высокой плотности — в космическое яйцо, вроде тех, о которых упоминают многие мифы о творении; возможно, в математическую точку, вовсе лишенную размеров. Не то чтобы все вещество и энергия были втиснуты в какой-то уголок нынешней Вселенной, нет; скорее вся Вселенная — материя, энергия и пространство, которое они заполняли, — умещалась в очень малом объеме. В ней было очень немного места для событий.

Колоссальный космический взрыв положил начало расширению Вселенной, которое с тех пор никогда не прекращалось. Ошибочно описывать расширение Вселенной через аналогию с раздувающимся пузырем, наблюдаемым извне. По определению снаружи не могло находиться ничего из того, что мы знаем. Лучше представлять этот процесс изнутри, например воображая линии координатной сетки, приклеенные к движущейся ткани пространства, которое однородно расширяется во всех направлениях. По мере растяжения пространства вещество и энергия расширяющейся Вселенной стремительно остывали. Излучение космического взрыва, которое, как тогда, так и сейчас, заполняет Вселенную, смещалось по спектру от гамма-лучей к рентгену и ультрафиолету, а затем через радугу цветов видимого спектра в инфракрасную часть спектра и радиодиапазон[180]. Порожденное Большим Взрывом фоновое космическое излучение, приходящее к нам со всех сторон, регистрируется современными радиотелескопами. В ранней Вселенной пространство было очень ярко освещено. С течением времени ткань пространства продолжала расширяться, излучение охлаждалось, и в какой-то момент в обычном видимом диапазоне космос стал темным, как теперь.

Молодая Вселенная была заполнена излучением и веществом — первоначально водородом и гелием, которые образовались из элементарных частиц плотного первичного огненного сгустка. Если бы в то время кто-то мог обозреть Вселенную, его взгляду было бы не за что зацепиться. Потом в газе появились небольшие сгущения, едва заметные неоднородности, которые начали расти. Стали формироваться волокна громадной паутины газовых облаков, скопления огромных, неповоротливых, медленно вращающихся объектов, яркость которых постоянно возрастала и каждое из которых оказалось в итоге состоящим из сотен миллиардов светящихся точек. Появились крупнейшие из известных образований во Вселенной. Мы видим их и сегодня.

Мы обитаем в затерянном уголке одного из них. Они зовутся галактиками

Американский математик Эдвард Кейснер однажды попросил своего девятилетнего племянника придумать название для одного чрезвычайно большого числа — десять в сотой степени (10100), единицы, за которой следует сто нулей. Мальчик назвал его «гугол» (googol). Вот оно: 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000. Вы тоже можете придумать свои собственные очень большие числа и назвать их какими-нибудь странными именами. Попробуйте. В этом занятии есть определенная привлекательность, особенно если вам девять лет.

Если гугол кажется вам большим числом, то что вы скажете про гуголплекс? Это десять в степени гугол, то есть единица, за которой следует гугол нулей. Для сравнения: общее количество атомов в вашем теле — около 1028, а полное количество элементарных частиц (протонов, нейтронов и электронов) в наблюдаемой части Вселенной — примерно 1080. Если бы Вселенная была плотно набита[159] нейтронами, так, чтобы нигде в ней не оставалось пустого места, то она вместила бы всего 10128частиц — лишь немногим больше гугола, но ничтожно мало по сравнению с гуголплексом. Но даже такие числа, как гугол и гуголплекс, не позволяют приблизиться к идее бесконечности. По сравнению с ней они бесконечно малы. Гуголплекс столь же далек от бесконечности, как и единица. Мы можем попробовать записать гуголплекс на бумаге, однако это будет безнадежная попытка. Лист бумаги, достаточный для выписывания всех нулей гуголплекса, не поместился бы в известной нам Вселенной. К счастью, есть более простой и очень короткий способ записи гуголплекса: 1010^10 — и даже для бесконечности: [∞].

Контур незодиакального созвездия Ориона, небесного охотника[147], образуют четыре яркие звезды. Почти пополам его делит диагональная линия из трех звезд, называемая поясом Ориона. Три менее яркие звезды, как бы свисающие с пояса, принято считать мечом легендарного охотника. На самом деле средняя звезда меча и не звезда вовсе, а огромное газовое облако, где прямо сейчас рождаются светила. Оно называется туманностью Ориона. Многие звезды в созвездии Ориона горячие и молодые, они очень быстро эволюционируют и завершают свою жизнь колоссальными космическими взрывами — вспышками сверхновых. Они рождаются и умирают за время порядка нескольких десятков миллионов лет. Если с помощью компьютера мы резко ускорим течение времени в Орионе, нам откроется потрясающее зрелище: многие из его звезд будут рождаться и умирать на наших глазах, мерцая и вспыхивая, подобно огням ночного салюта.

Краткое содержание главы VII:
Глава посвящена эволюции человеческого понимания Вселенной — от мифологических представлений о небе до осознания нашего истинного места в космосе.
Автор начинает с личных воспоминаний детства в Бруклине, где вопрос «что такое звёзды?» привёл его в библиотеку и к открытию: звёзды — это далёкие солнца. Затем он предлагает мысленный эксперимент, представляя, как древний охотник-собиратель пытался осмыслить ночное небо, объясняя звёзды то как «костры других племён», то как «дыры в шкуре, скрывающей вселенский огонь». Эти попытки отражают универсальную человеческую тягу к познанию.
Далее глава повествует о революции в мышлении, произошедшей в Древней Греции, в Ионии (VI–IV вв. до н.э.). Здесь, на перекрёстке цивилизаций, в атмосфере торговли, морского дела и относительной свободы, зародилась наука как метод познания мира через наблюдение, эксперимент и разум, а не через мифы и богов. Ключевые фигуры:
• Фалес — пытался объяснить мир без богов, считая его состоящим из воды.
• Анаксимандр — проводил эксперименты, создавал карты и глобусы, предположил происхождение человека от животных.
• Демокрит — выдвинул идею атомов («неделимых частиц») и пустоты как основы всего сущего, считал, что миров бесчисленное множество.
• Аристарх Самосский — за 1800 лет до Коперника предложил гелиоцентрическую систему мира, поместив Солнце в центр, и понял, что звёзды — это далёкие солнца.
Однако эта рациональная, ионийская традиция столкнулась с противодействием. Пифагор и его школа, а затем Платон и Аристотель отдали предпочтение чистой математике и умозрительной философии над экспериментом, а также оправдывали рабовладельческий строй, презирая физический труд, считали, что истина постигается чистым разумом и математикой, а не опытом. Это, вкупе с распространением рабства, затормозило развитие науки на два тысячелетия.
Возрождение идей ионийцев произошло в эпоху Возрождения (Коперник, Галилей). Глава прослеживает, как шаг за шагом человечество «смещалось» с центра мироздания:

• Коперник — Земля не центр Вселенной, а одна из планет.
• Гюйгенс и другие — звёзды это далёкие солнца.
• Гершель, затем Шепли (XX век) — Солнце не центр Галактики, а находится на её окраине.
• Хаббл (1924 г.) — наша Галактика не единственная; туманность Андромеды (M31) — это другая галактика, «островная вселенная».

Если добросовестно собрать представления человека о Божественном, то придется признать, что по большей части он использует слово «боги» для выражения скрытых, отдаленных, непонятных причин явлений, которые ему приходилось наблюдать; что он применяет это слово, когда механизм действия естественных причин выпадает из его поля зрения: как только он теряет нить причинных связей, едва только его сознание не может больше проследить за их цепью, он решает возникшие трудности, прекращает исследования, ссылаясь на своих богов… Но в таком случае, когда он приписывает богам происхождение некоторых явлений… разве не подменяет он неясность своих мыслей пустым звуком, к которому привык относиться с благоговейным трепетом?

Поль Анри Гольбах. Система природы.1770

Краткое содержание главы V:
Глава посвящена истории поиска жизни на Марсе — от романтических иллюзий до первых научных исследований.

Начинается она с рассказа о Персивале Лоуэлле, который в конце XIX — начале XX века, впечатлённый сообщениями о «каналах» на Марсе, построил обсерваторию и всю жизнь посвятил их изучению. Он видел в них грандиозную ирригационную сеть, построенную древней и мудрой расой для борьбы с засухой. Его идеи, опровергнутые ещё при жизни (например, физиком Алфредом Уоллесом), тем не менее захватили воображение публики и породили целую волну научно-фантастических произведений (Уэллс, Берроуз).

Однако реальный Марс, исследованный космическими аппаратами («Маринер-9», «Викинг»), оказался иным. Никаких каналов обнаружено не было — это был коллективный самообман наблюдателей, работавших на пределе возможностей. Поверхность Марса предстала холодной, сухой, пустынной, но геологически удивительно разнообразной планетой с кратерами, вулканами, дюнами и следами древних рек.

Основное внимание в главе уделено миссии «Викинг» (1976 г.) — первой попытке прямого поиска жизни на другой планете. Автор подробно описывает сложности выбора места посадки, драматичную историю микробиолога Вольфа Вишняка, погибшего в Антарктиде при подготовке к подобным исследованиям, и, наконец, двусмысленные результаты биологических экспериментов. Они сначала показали признаки активности, похожей на метаболизм, но позже были объяснены неорганической химией марсианской почвы (в частности, свойствами глин). Органических молекул в грунте найдено не было.

Глава заканчивается размышлениями о будущем Марса. Если жизнь (даже микробная) там есть — планета должна быть сохранена в неприкосновенности как величайшая научная ценность. Если же её нет, в отдалённом будущем человечество могло бы заняться терраформированием — преобразованием Марса в более пригодный для жизни мир, например, распылив на полярных шапках тёмные растения (лишайники), чтобы растопить лёд и выпустить в атмосферу замёрзшие газы. Иронично, что эта мечта возвращает нас к идеям Лоуэлла, но уже с людьми в роли «марсиан»-строителей.

Основные представления индивидуальной астрологии сложились в эллинистическом Египте и распространились в греко-римском мире около 2000 лет назад. Сегодня мы можем ощутить всю древность астрологии через слова, такие как disaster (бедствие), что в переводе с греческого означает «плохая звезда», или influenza (грипп), которое в итальянском языке буквально означает «влияние» (звезд). Еврейское mazeltov (удача) имеет вавилонские корни и переводится как «хорошее созвездие»; слово shlamazel, которым говорящие на языке идиш называют фатально невезучего субъекта, тоже восходит к вавилонскому астрономическому лексикону. Согласно Плинию, римляне воспринимали слово side-ratio как «месть планеты»[26]. В планетах принято было усматривать непосредственную причину смерти людей. Или хотя бы слово consider (англ. «рассматривать»): оно означает «согласно с планетами», что, очевидно, предполагает серьезное обдумывание.

Деревья — это замечательные механизмы, которые у солнца берут энергию, у почвы — воду, у воздуха — углекислый газ и все это превращают в пищу для себя и для нас. Созданные ими углеводы растения используют в качестве источника энергии для своих, растительных нужд. А мы, животные, паразитирующие на растениях, воруем углеводы для достижения наших собственных целей. Поедая растения, мы соединяем углеводы с кислородом, растворенным в нашей крови благодаря дыханию, и таким образом извлекаем энергию, позволяющую нам двигаться. По ходу дела мы выдыхаем углекислый газ, который растения вновь превращают в углеводы.