Таинственные явления природы и Вселенной - Сергей Минаков

Только на расстояниях порядка многих сотен миллионов световых лет Вселенную можно рассматривать как сравнительно однородную структуру, которая содержит десятки миллиардов галактик. Современная астрофизика располагает высокоточной аппаратурой, которая позволяет вести наблюдения в самом широком диапазоне волн: от метровых радиоволн до гамма-лучей. Помимо традиционных оптических телескопов широко применяются инфракрасные и радиотелескопы, а также детекторы рентгеновского и гамма-излучения. Бурно развивается нейтринная астрономия. Ученым стали доступны невообразимые расстояния порядка 10–12 млрд световых лет, то есть мы можем рассматривать свет, дошедший до нас из тех времен, когда мир был еще молод и свеж, а первые галактики едва успели сформироваться. Таким образом, размеры наблюдаемой части Вселенной можно оценить примерно в 6 тыс. мегапарсек.

Нам уже известно, что взгляд на далекие звезды или галактики — это «машина времени». Мы видим далекое-далекое прошлое Вселенной. Например, мы видим наше Солнце не таким, какое оно в данный момент, а таким, каким оно было примерно 8 мин назад — столько времени его свет «летит» к нам. И если Солнце погаснет, мы узнаем об этом не сразу, но еще целых 8 мин будем наслаждаться жизнью и находиться в полном неведении о катастрофическом для нас событии. Если до Сириуса около 9 световых лет, мы видим его таким, каким он был 9 световых лет назад. Лучи красного гиганта Бетельгейзе из созвездия Ориона пустились в дорогу еще в Смутное время, когда на Руси правил Борис Годунов. Шаровые звездные скопления в центре галактики вернут нас в последний ледниковый период, а свет туманности Андромеды был испущен в те времена, когда наши обезьяноподобные предки рычали и только учились ходить на двух ногах. Самые далекие объекты нашей Вселенной посылают свет из эпохи, удаленной в прошлое на многие миллиарды лет. Это время называется временем последнего рассеяния, как мы знаем. Солнечной системы и планеты Земля тогда еще не было и в помине. Знаем мы это благодаря Эйнштейну и его ОТО: свет распространяется с конечной скоростью, и быстрее ничего в мире двигаться не может.

Чтобы оценить размеры наблюдаемой части Вселенной, или Метагалактики, мысленно уменьшим земную орбиту (300 млн км в диаметре) до размеров атома по Нильсу Бору (примерно 10–8 см). Мы должны здесь остановиться и отдать себе отчет, насколько уменьшены реальные масштабы. Три сотни миллионов километров и стомиллионная доля сантиметра! Осознали? Вот теперь можно продолжать. В таком случае, ближайшая звезда разместится на расстоянии в 0,014 мм. Это очень много! Ведь мы сразу «прыгаем» от атомных к макроскопическим расстояниям, к расстояниям, которые можем непосредственно ощутить. До центра галактики будет целых 10 см, а поперечник Млечного Пути окажется равным 35 см. Галактика Андромеды отступит на целых 6 м, а расстояние до центральной части скопления галактик в созвездии Девы, куда входит наша Местная группа, будет порядка 120 м. Радиогалактика Лебедь А (до нее 600 млн световых лет) «отдалится» в этом масштабе на 2,5 км, а до далекой радиогалактики 3С 295 придется добираться 25 км! А теперь вспомним, в каком масштабе получены эти 25 км: одна стомиллионная часть сантиметра — это 300 млн км. А 25 км?! Простая пропорция. Вот сказано же: многие знания — многие печали! Может, лучше бы нам вообще не учиться в школе?

Но этого мало! Невероятное пространство, которое так огромно, что не с чем и сравнить, как оказалось, еще и увеличивается. Вселенная может расширяться. В этом суть стандартной космологической модели, подтвержденной знаменитым открытием Эдвина Хаббла.

Наше положение децентрировалось, вокруг нас гигантские, не соразмерные ничему знакомому нам просторы (да и мысль часто отказывается их объять), есть много галактик, есть скопления галактик, есть сверхскопления… Но все же… Все же что-то в этой картине поддерживает веру в нашу космическую исключительность, в нашу незаурядность. Что-то изначальное и существенное.

Пока мы находимся в рамках стандартной космологической модели, речь все еще идет об одной-единственной Вселенной. Она такая одна, и других нет. Она — все, что у нас есть. С другой стороны, мы уже знаем: для того, чтобы была в принципе возможна жизнь нашего типа, многие фундаментальные величины должны быть подобраны и согласованы очень-очень точно, невероятно точно! Если хоть какая-то фундаментальная постоянная (характеристики элементарных частиц, соотношение силы основных взаимодействий и т. п.) немного сдвинется в своем значении, человек как явление просто не будет иметь место. Но мы есть! А не значит ли это, что в этой единственной Вселенной все выстроено именно для этого — для того, чтобы мы были возможны?

Это какой-то мистический результат. Неизвестно почему, но выходит, что с самого начала проект «всего сущего» с необходимостью направлен на обеспечение нашего существования. Неизвестно, но очень лестно. Человек, как и прежде, оказывается привилегированным существом. Может быть, даже более привилегированным: наше пространственное место не в центре мира, но вся Вселенная как бы нормирует свое бытие на нас. А быть может, кто-то специально заботится о тонкой нормировке мироздания на человека? Наши представления об устройстве мира стали более сложными и серьезными — мы не заставляем теперь Солнце ходить вокруг нас. Но, кажется, уже точная математическая наука, а не вера убеждает нас в том, что человек — любимое творение Божье.

Так, да не так. Точнее, так полагали каких-то 30 лет назад. Но сегодня современная космологическая наука доводит принцип Коперника до предела. Нравится это нам или нет, но нашим авансам, данным самим себе, нашим надеждам на то, что человек — особенное существо в мироздании, в природе, наивному детству человечества, по— видимому, приходит конец. Так происходит вторая коперниканская революция. Появляется теория вечной инфляции, появляется теория суперструн. И они разом сдувают мистический, потусторонний аромат с факта человеческого присутствия. Как выразился один философ, «соскабливают образ человека с бесконечности».

Вместо одной-единственной Вселенной с тонкой настройкой на возможность человеческого присутствия, непрерывно, вот в эту минуту, вследствие инфляции рождается огромное число вселенных. Вариантов того, какой быть той или иной вселенной, вариантов ее судьбы и пути невообразимо много — столько, сколько типов физического вакуума возможно в ландшафте теории суперструн. Некоторые говорят, что их около 101000. Это гугол в 10-й степени! Помните гугол из предыдущих глав? Нужно перемножить гугол 10 раз. Начните с того, чтобы умножить гугол на гугол. Это значит взять гугол гугол раз.

Молнии — не уникальное для Земли явление. Например, их регулярно наблюдают на Марсе и на Сатурне. Но до недавнего времени не было известно, что молнии могут возникать не только в атмосфере планет, но и прямо посреди космического пространства, причем мощность таких разрядов равняется триллионам земных молний.

Многие из этих миров так и останутся пузырьком пространственно-временной пены планковского размера. Чуть только возникнув, они сколлапсируют. Многие в мгновение раздуются вследствие инфляции и станут очень большими. Но наборы фундаментальных постоянных и «внутренняя физика» в них будет такой, что их никто не увидит, поскольку в них никто принципиально не сможет жить. Однако некоторые отдельные пузырьки в этом грандиозном вакуумном ландшафте разовьются во вселенные, подобные нашей. Набор значений фундаментальных постоянных в них будет таким, что в них станет возможным возникновение живых и разумных существ. Никакого особого статуса человека в такой картине мира нет. Мы можем доказать собственную незаурядность и значимость только тем, что мы лично делаем и как мы лично живем.

Внутри нашего большого дома и за его пределами

Лишь в середине нынешнего века стало ясно, что галактика Млечный Путь — это огромный рукав спиральной галактики, гигантской звездной системы, одной из множества спиральных галактик. Диаметр Млечного Пути — 100 тыс. световых лет.

Количество составляющих его звезд превышает 100 миллиардов.

Конечно, убедиться в том, что Млечный Путь является частью колоссальной спирали, можно, только если повернуть ее «лицом» к наблюдателю. Сбоку наша галактика будет выглядеть чем-то вроде лупы или сложенных краями контактных линз.

Что же в ней есть? Ну звезды, естественно, скажете вы, и не ошибетесь. Да, в основном звезды. Но не только. Несколько процентов общей галактической массы Млечного Пути составляют межзвездный газ и галактическая пыль. На некотором отдалении от галактического диска разбросано множество звездных шаровых скоплений — своего рода спутников галактики. Каждое такое скопление содержит до миллиона звезд. Наконец, сравнительно недавно выяснилось, что наша галактика имеет еще и корону, которая простирается на расстояние в несколько десятков диаметров диска.