Джон Малоун - Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения

Однако вскоре появились новые проблемы. Некоторые космологи считали, что наблюдаемое разбегание галактик должно постепенно замедлиться и смениться коллапсом. К началу 1980-х годов общепризнанной стала теория Большого Взрыва, в соответствии с которой расширение Вселенной, обусловленное энергией исходного Большого Взрыва, постепенно должно замедлиться и смениться обратным процессом, при котором звезды и галактики начнут сливаться. Этот чудовищный катаклизм иногда называют Большим Сжатием. В этот момент все вещество и вся энергия Вселенной будут сконцентрированы в ничтожном объеме, образуя сверхгорячую и сверхплотную смесь, готовую взорваться в виде очередного Большого Взрыва. Убежденным сторонником этой теории и был Джон Уилер, который полагал, что этот процесс циклически повторяется, причем каждый новый Большой Взрыв порождает Вселенную с совершенно новым набором физических законов! Дело в том, что даже ничтожное смещение энергии отдельного электрона на квантовом уровне может привести к полному изменению картины мира (см. гл. 19).

Математически безупречная модель бесконечно повторяющихся циклов рождения и гибели Вселенной имеет для космологии очень важное философское значение. Миф о птице Феникс, возрождающейся из собственного пепла, глубоко проник в человеческое сознание и многие религиозные учения.

Фотография галактики Колесо, полученная на космическом телескопе «Хаббл». Она расположена в созвездии Скульптора на расстоянии около 500 миллионов световых лет от Солнца и превышает по размерам Млечный Путь, а необычная форма объясняется тем, что она возникла в результате столкновения двух галактик. Яркие пятна в правой части фотографии соответствуют небольшим галактикам, однако не ясно, какая из них участвует в столкновении. В конечном счете галактика Колесо должна приобрести характерную для таких объектов спиральную форму (на фотографии можно различить слабые контуры образующихся «спиц»). (Предоставлено NASA.)

Этот факт обеспечивал значительное психологическое превосходство идей Уилера при обсуждении проблем судьбы Вселенной. Идея возрождения всегда кажется привлекательной, даже если речь идет о космических объектах.

Существует и другая точка зрения, что цикличность развития Вселенной является лишь красивой выдумкой. Вселенная расширяется, и, возможно, расширение будет продолжаться вечно. При этом расширение Вселенной происходит в абсолютную пустоту. Подобная мысль, естественно, кажется странной обычному человеку, но она не кажется противоестественной космологам. По мере разбегания галактик столкновения между ними и процессы рождения новых галактик становятся всё более редкими. Всё более протяженные пространства холодного вакуума разделяют их, а звезды внутри галактик постепенно выгорают подобно нашему Солнцу. И сейчас существуют звезды, более чем в 1,4 раза превосходящие по размерам Солнце, значительно более яркие и обреченные существовать гораздо дольше, но и они когда-нибудь окончательно остынут.

В далеком будущем, примерно через 1000 миллиардов лет (в гл. 18 говорилось, что возраст нашей Вселенной составляет от 8 до 15 миллиардов лет, в зависимости от методики расчета), в темной Вселенной останутся только угасшие звезды и черные дыры. Однако эти холодные объекты взорвутся еще раз под действием чудовищных гравитационных сил собственного сжатия, и через миллиарды миллиардов лет после Большого Взрыва космос вновь осветится фантастическим фейерверком примерно на миллиарды лет, т. е. на время, составляющее примерно четверть возраста Земли, после чего испарятся последние черные дыры, и Вселенная останется темной и холодной невообразимо долгое время. Как считает Трин Хуан Туан: «Величина этого периода столь велика, что число нулей в нем превышает число атомов водорода во всех наблюдаемых нами галактиках». От Вселенной останутся лишь излучение и «мерцающие в вечности» постоянно исчезающие и возникающие виртуальные частицы.

В 2000 г. были получены свидетельства того, что расширение Вселенной происходит со значительно большей скоростью, чем это предполагалось, вследствие чего временная шкала всех событий, возможно, оказывается намного более короткой. Как уже отмечалось выше, предметом споров выступает не столько возраст Вселенной, сколько методы его расчета. Квантовая физика только начинает решать загадки, связанные с поведением субатомных частиц. Например, электрон одновременно присутствует в разных местах, и разделенные пространством электроны могут сообщать друг другу о том, что один из них попал в поле зрения экспериментатора.

За прошедшее столетие человечество обрело больше знаний о Вселенной и о самых разнообразных ее объектах (от генов до галактик), чем за всю предыдущую историю. Это, конечно, дает повод для гордости, однако не следует забывать, что осталось много важных проблем и вопросов, на которые мы пока не имеем вразумительного ответа. Ниже перечислены некоторые из них.

• Большой Взрыв остается лишь теоретической моделью, которую почти невозможно проверить экспериментально.

• Мы имеем весьма смутное представление о том, каким образом на Земле зародилась жизнь.

• Возможно, мы уже понимаем, почему вымерли, по крайней мере, динозавры, однако мы очень плохо представляем себе, каким образом вообще происходит вымирание биологических видов.

Мы представляем себе внутреннее устройство нашей планеты, но не умеем предсказывать землетрясения. Мы знаем некоторые закономерности наступления ледниковых периодов, однако очень смутно понимаем общий механизм изменения климата на Земле. Споры о том, были ли динозавры холоднокровными или теплокровными животными, становятся все более «горячими». Эволюция человеческой расы содержит массу загадок и «недостающих звеньев».

Ученые так и не могут понять, каким образом человечеству удалось перейти от дикости к цивилизации. У нас нет даже общих представлений о том, как возникает речь. Некоторые ученые полагают, что дельфины обладают весьма высоким интеллектом, сравнимым с человеческим, и могли бы многому научить нас при условии, что мы найдем способ общения с ними. Миграция птиц остается для нас поразительным и малопонятным явлением.

Мы не можем утверждать, что трава обладает собственным зеленым цветом. Возможно, понятие цвета обусловлено особенностями нашего восприятия. Поразительно высокий уровень развития астрономии и календарной системы древних майя свидетельствует о том, что научные достижения могут определяться практической ценностью.