Терри Пратчетт - Наука Плоского мира. Книга 4. День Страшного Суда
А как обстоят дела с точки зрения нас, его обитателей? Вопрос о том, как произошёл мир (если он вообще произошёл), интересовал людей издревле, однако до самого недавнего времени отвечали они на него исключительно с антропоцентрической точки зрения: в основном в интерпретациях фигурировали боги-создатели. Напротив, современные научные теории о происхождении космоса (сюрприз!) космоцентричны, поскольку основываются не на легендах о разных там богах, а на фундаментальных законах, которым, по всей видимости, подчиняется наша Вселенная.
По причине того, что законы Круглого мира не записаны ни в одной из книг заклинаний, волшебникам пришлось самим их выводить, исходя из его поведения. Учёные Круглого мира находятся в той же ситуации, однако она усугубляется ещё тем, что они сидят внутри. К тому же их возможности ограничиваются настоящим временем. Тем не менее в том, что касается разработки правил, по которым функционируют планета и Вселенная, они волшебников перещеголяли.
Действительно, когда дело доходит до происхождения Вселенной, машина времени очень бы не помешала. Несмотря на кое-какие намётки, исходящие из новых областей физики, обсуждавшиеся нами на страницах второго и третьего томов «Науки Плоского мира», ничего похожего на действующую машину времени до сих пор не существует, и неизвестно, будет ли она когда-нибудь существовать. Однако это не может отбить у нас желание узнать, как именно возникла Вселенная, или хотя бы попытаться истолковать имеющиеся зацепки.
Происхождение Вселенной – это философский вопрос, затрагивающий наиболее глубинные научные и математические идеи. Математика, помимо всего прочего, одна из наиболее развитых и мощных систем человеческой логики, а если нельзя вернуться в прошлое и всё там хорошенько разведать, остаётся торчать в настоящем, размышлять и делать выводы.
Как мы с вами уже поняли, вопросы о форме и происхождении зачастую идут рука об руку. Это особенно справедливо, когда дело касается Вселенной, являющейся, как известно, динамической системой: картина, которую вы наблюдаете сегодня, – лишь следствие того, что происходило вчера. Таким образом, космология и космогония тесно взаимосвязаны, точно так же, как в древней мифологии. Современная гипотеза происхождения Вселенной, то есть гипотеза Большого взрыва, возникла на основе астрономических наблюдений, целью которых было выяснить размеры и форму Вселенной. Поэтому, прежде чем говорить об истоках Вселенной, давайте-ка бросим хотя бы беглый взгляд на эти исследования и их итоги.
В древности понятия «мир» и «Вселенная» означали практически одно и то же. Солнце, Луна, планеты и звёзды были немногим больше, чем украшение небесного свода, а главенствовал надо всем мир, в котором жили люди. Сейчас стало ясно, что наша прекрасная планета – это пылинка в невообразимых просторах космоса.
Впервые человечество осознало, насколько велика Вселенная, в 1838 году, когда астроном Фридрих Бессель вычислил расстояние до звезды 61 Лебедя. До тех пор те, кто не верил, что Земля вращается вокруг Солнца, могли предложить сравнительно убедительный довод в пользу её неподвижности. Если система гелиоцентрична, тогда должно быть заметно, что ближние к нам звёзды слегка движутся на фоне дальних (подобный эффект называется параллаксом), а это не так. И Бессель объяснил почему: даже ближайшие к нам звёзды ужасно далеки, поэтому заметить их движение невооружённым взглядом практически невозможно. Для наблюдения за 61 Лебедя он использовал новейший для того времени телескоп. В 1804 году Джузеппе Пьяцци назвал эту звезду «Летящей»: её движение, пусть даже едва уловимое, было заметно куда лучше, чем движение других звёзд. Из этого следовало, что она должна находиться сравнительно близко к Земле. Бессель подсчитал, что расстояние до неё составляет 11,4 световых лет, или, грубо говоря, 1014 (сто триллионов) километров. По современным данным оно равняется 11,403 световых лет, то есть, как видите, Бессель попал в яблочко.
Впрочем, в те времена свержение человечества с антропоцентрического трона только начиналось. В ночном небе имеются не только мерцающие огоньки, там величаво течёт целая сверкающая река света – Млечный Путь. На самом деле это диск, состоящий из множества звёзд, большинство из которых настолько далеки, что сливаются в единый поток, и наша планета плывёт внутри этого потока. Теперь мы называем это «галактическим диском». Намёками на возможность существования других галактик послужили обнаруженные астрономами отдалённые туманности, похожие на размытые облака света. В 1755 году философ Иммануил Кант назвал их «островными вселенными»; впоследствии они получили наименование «галактики» от греческого γάλακτος, то есть «млечный». Первый каталог галактик (в который попали не только галактики, но и туманности) составил в 1774 году Шарль Мессье. Одна из наиболее заметных находится в созвездии Андромеды – она шла в каталоге под номером 31, почему в дальнейшем и стала обозначаться как М 31. Параллакса у неё не наблюдалось, что указывало на значительное расстояние. Но вот насколько оно было значительным?
В 1924 году Эдвин Хаббл доказал, что М 31 находится далеко за пределами Млечного Пути. Сделать ему это удалось благодаря блестящей работе Генриетты Ливитт – «живого компьютера», в чьи обязанности входила нудная работа по измерению и систематизации данных о яркости свечения звёзд. В те время астрономы занимались поисками «стандартной свечи» – такого типа звёзд, собственную светимость которых можно вывести из других наблюдений, чтобы, сравнив затем с видимой яркостью и сделав поправку на её уменьшение с расстоянием, вычислить это самое расстояние до звезды. Ливитт наблюдала за цефеидами – переменными звёздами, чья светимость меняется с циклической зависимостью. В 1908 году она обнаружила корреляцию между светимостью звезды и периодом цикла, из чего следовало, что собственную светимость можно вычислить из наблюдений, а следовательно, цефеиды удобно использовать как эталон светимости. В 1924 году Хаббл обнаружил цефеиды в М 31 и вычислил расстояние до галактики – миллион световых лет. По современным же расчётам оно составляет 2,5 миллиона световых лет.
Большинство галактик находятся ещё дальше. На таком расстоянии мы не можем различить не то что цефеиды, но даже отдельные звёзды. Тем не менее Хаббл сумел разрешить эту задачку. Весто Слайфер и Милтон Хьюмасон обнаружили, что спектр многих галактик смещён в красную сторону. Наиболее правдоподобным объяснением этому феномену представлялся эффект Доплера, то есть изменение частоты и длины волн, вызванное движением их источника. Этот эффект хорошо знаком нам по звуковым волнам: тональность полицейской сирены понижается, когда машина проезжает мимо, и движение по направлению к нам меняется на удалении от нас. Из эффекта Доплера следует, что галактики удаляются от Земли на приличной скорости. Хаббл построил график зависимости величины красного смещения от предполагаемого расстояния для 46 галактик, в которых имеются цефеиды. На графике получилась почти прямая линия, демонстрирующая, что скорость удаления, рассчитанная по красному смещению, пропорциональна расстоянию. В 1929 году он вывел формулу, названную впоследствии законом Хаббла. Постоянная Хаббла, или коэффициент пропорциональности, считается сейчас равным примерно 21 км/с на миллион световых лет. По первоначальным прикидкам Хаббла эта цифра была в семь раз больше.
