Карл Саган - Космос
Мне нравится думать, что эти глубокие и поэтичные символы предвосхищают современные астрономические идеи[190]. То, что Вселенная начала расширяться в момент Большого Взрыва, весьма вероятно, но вовсе не очевидно, что ее расширение будет продолжаться вечно. Расширение может постепенно замедлиться, остановиться и обратиться вспять. Если количество вещества во Вселенной меньше некоторой критической величины, тяготения разбегающихся галактик окажется недостаточно, чтобы остановить расширение Вселенной, и оно будет длиться вечно. Но если помимо видимого нам вещества есть еще немало материи, скрытой в черных дырах или, например, в форме горячего, но невидимого межгалактического газа, тогда Вселенная окажется связана собственной гравитацией, и ее судьба будет напоминать индуистскую последовательность циклов, в которой расширение сменяется сжатием, одна вселенная – другой и так до бесконечности. Если мы живем в такой пульсирующей Вселенной, тогда Большой Взрыв – это не создание Космоса, а скорее исход предыдущего цикла, распад прежнего воплощения.
Ни одна из этих современных космологий не выглядит особенно привлекательной. Одна говорит, что Вселенная возникла около десяти или двадцати миллиардов лет назад и будет вечно расширяться, разгоняя галактики, пока последняя не исчезнет за нашим космическим горизонтом[191]. Тогда внегалактические астрономы потеряют работу, звезды остынут и умрут, сама материя распадется и Вселенная станет тонкой холодной дымкой из элементарных частиц[192]. Согласно другой теории – модели пульсирующей Вселенной – Космос не имеет ни начала, ни конца, мы находимся посреди бесконечного цикла космических смертей и перерождений, и никакая информация не сохраняется при переходе от одной пульсации к другой. Ни одна из галактик, звезд, планет, жизненных форм, цивилизаций, возникших в прошлом воплощении Вселенной, не перетекает в нынешнюю реальность, ни одна не минует Большого Взрыва, чтобы обрести известность в настоящем мироздании. Судьба Вселенной в обоих вариантах космологии рисуется довольно безрадостной, но нам остается только искать утешение в масштабах времени, о которых идет речь. Все описываемые события занимают десятки миллиардов лет и даже больше. Человечество и наши потомки, кем бы они ни были, могут многого достигнуть за десятки миллиардов лет, остающихся до гибели Космоса.
Если Вселенная и в самом деле пульсирует, то возникает ряд еще более странных вопросов. Некоторые ученые думают, что, когда расширение сменится сжатием, когда спектры далеких галактик приобретут голубое смещение, произойдет инверсия причинности и следствие станет предшествовать причине. Сначала по воде разойдутся круги, а потом я брошу камень в пруд. Сперва загорится факел, а потом я его подожгу. Вряд ли мы сможем понять, что означает подобная инверсия причинности. Будут ли люди рождаться в могиле и умирать в чреве матери? Потечет ли время вспять? Имеют ли смысл все эти вопросы?
Ученые задаются вопросом, что случается в пульсирующей Вселенной в критический момент, когда сжатие уступает место расширению. Некоторые думают, что в этот момент происходит спонтанное изменение законов природы, что физика и химия, которые задают порядок в нашей Вселенной, – это всего-навсего одно из бесконечного разнообразия возможных сочетаний законов природы. Нетрудно показать, что лишь очень ограниченный диапазон законов природы допускает существование галактик, звезд, планет, жизни и разума. Если законы природы непредсказуемо изменяются в критические моменты, только невероятно редкое совпадение заставит космический игровой автомат выкинуть джекпот – породить вселенную, допускающую наше существование[193].
Живем ли мы во Вселенной, которая будет бесконечно расширяться, или в той, что испытывает бесконечные циклические пульсации? Это можно выяснить, тщательно подсчитав общее количество вещества во Вселенной или попробовав разглядеть край нашего космоса.
Радиотелескопы способны обнаружить очень слабые и очень далекие объекты. Заглядывая в бездны пространства, мы устремляем свой взор в глубины времени. Ближайший квазар находится примерно в полумиллиарде световых лет[194]. Самый далекий, вероятно, в десяти или двенадцати миллиардах. Но глядя на объект, удаленный на двенадцать миллиардов световых лет, мы видим его таким, каким он был двенадцать миллиардов лет назад. Исследуя далекий космос, мы изучаем далекое прошлое, приближаемся к горизонту Вселенной, к эпохе Большого Взрыва.
В пустынном районе штата Нью-Мексико установлена система VLA (Very Large Array), состоящая из двадцати семи отдельных радиотелескопов. Электронные коммуникации соединяют телескопы в единую фазированную решетку, уподобляя их одному инструменту, в поперечнике достигающему десятков километров, что соответствует максимальному расстоянию между антеннами[195]. В радиодиапазоне VLA имеет разрешающую способность, то есть возможность различать тонкие детали объектов, сравнимую с крупнейшими наземными оптическими телескопами.
Иногда радиотелескопы соединяют с телескопами на другой стороне земного шара, увеличивая базу до размеров, сопоставимых с диаметром Земли. В некотором смысле получается телескоп размером с планету[196]. В будущем возможен вывод телескопов на гелиоцентрическую орбиту, чтобы они находились с другой стороны от Солнца. В результате получится радиотелескоп, сравнимый по размеру с внутренней частью Солнечной системы. Подобные телескопы могут раскрыть внутреннее строение и природу квазаров. Возможно, удастся найти эталонную свечу для квазаров и определить расстояние до них методом, независимым от их красных смещений. Разобравшись в строении самых далеких квазаров и природе их красного смещения, мы, возможно, узнаем, было ли расширение Вселенной быстрее миллиарды лет назад, не замедляется ли оно[197] и ожидает ли нашу Вселенную коллапс в будущем.
Современные радиотелескопы невероятно чувствительны. Мощность излучения, приходящего от далекого квазара, измеряется квадрильонными долями ватта. За все время наблюдения общее количество энергии, принятое земными радиотелескопами извне Солнечной системы, меньше энергии упавшей на землю снежинки. Занимаясь изучением космического микроволнового фона, подсчетами квазаров, поиском сигналов внеземных цивилизаций, радиоастрономы имеют дело с порциями энергии, которые столь малы, что кажутся едва существующими.
Часть вещества, например вещество звезд, светится в видимом диапазоне, и его легко обнаружить. Другая часть, скажем газ и пыль на окраинах галактик, обнаруживается не так легко. Она не излучает в видимом диапазоне, хотя, похоже, испускает радиоволны. Это одна из причин того, почему для разгадки космологических тайн мы вынуждены использовать экзотические инструменты и частоты, отличные от частот видимого света, который воспринимают наши глаза. Околоземные орбитальные обсерватории обнаружили интенсивное рентгеновское свечение, исходящее из пространства между галактиками. Первоначально считалось, что это светится горячий межгалактический водород, громадное количество, никогда раньше не наблюдавшееся, возможно достаточное для того, чтобы замкнуть космос и гарантировать, что мы пойманы в ловушку пульсирующей Вселенной. Однако недавние наблюдения Рикардо Джаккони, похоже, позволили разрешить рентгеновское свечение на отдельные точки, возможно неисчислимые орды далеких квазаров[198]. Они тоже вносят в массу Вселенной вклад, о котором не было известно раньше. Когда завершится космическая инвентаризация и будут суммированы массы всех галактик, квазаров, черных дыр, межгалактического водорода, гравитационных волн, а возможно, и более экзотического населения космоса, станет ясно, в какой Вселенной мы живем.
Обсуждая крупномасштабную структуру Вселенной, астрономы любят говорить, что пространство искривлено, что у Вселенной нет центра и что она конечна, но неограниченна. О чем они толкуют? Представьте, что мы живем в необычной стране, где все абсолютно плоское. Вслед за Эдвином Эбботом[199], исследователем Шекспира, жившим в викторианской Англии, назовем ее Флатландией (от англ. flat – плоский. – Пер .). Некоторые из нас – квадраты, другие – треугольники, а кое-кто имеет более сложные очертания. Мы снуем мимо наших плоских домов, выходим, занимаемся своими плоскими делами и плоско развлекаемся. Все жители Флатландии имеют ширину и длину, но не имеют высоты. Мы знаем, что такое направо и налево, вперед и назад, но никто, кроме наших плоских математиков, не имеет ни малейшего представления о том, что есть верх и низ. Они говорят: «Послушайте, это в самом деле очень просто.
