Нил Тайсон - Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности

Хаббл обнаружил в туманности Андромеды очень яркую звезду той разновидности, с которой астрономы уже были знакомы благодаря изучению более близких звезд. Хаббл применил к яркости света этой звезды закон обратных квадратов, и оказалось, что туманность находится гораздо дальше всех известных звезд в нашей звездной системе. На самом деле туманность Андромеды – это целая галактика, чье мерцание можно разложить на миллиарды звезд, и все они расположены более чем в 2 миллионах световых лет от нас. Мало того что мы, как выяснилось, далеки от центра мироздания, – вся наша галактика Млечный Путь, последняя надежда на повышение самооценки, словно бы сжалась и превратилась в ничем не примечательное пятнышко во Вселенной, где таких пятнышек много миллиардов, а сама эта Вселенная превзошла размерами всякое воображение.

Ну хорошо, пусть Млечный Путь всего лишь одна из бессчетного множества галактик, – но вдруг мы все-таки расположены в центре Вселенной? Спустя всего шесть лет после того, как Хаббл так беспардонно нас разжаловал, он свел воедино все доступные данные о движении галактик. И выяснилось, что почти все галактики разбегаются от Млечного Пути со скоростью, прямо пропорциональной расстоянию от нас.

Наконец-то мы оказались в самой середине крупной системы: Вселенная расширяется, и мы находимся в ее центре.

Нет, мы не дадим снова себя одурачить! Мало ли что нам кажется – из этого совсем не следует, что мы обитаем в центре мироздания! По правде говоря, новая модель Вселенной ждала своего часа с самого 1916 года, когда Альберт Эйнштейн опубликовал статью об общей теории относительности – современной теории гравитации. В Эйнштейновской Вселенной пространство-время искривляется в присутствии массы. Это искривление и соответствующее ему движение объектов мы воспринимаем как гравитацию. Если применить общую теорию относительности к происходящему во Вселенной, получается, что Вселенная может расширяться, при этом увлекая за собой составляющие ее галактики.

Из этой новой реальности следовал примечательный вывод: любому наблюдателю в любой галактике покажется, что Вселенная расширяется вокруг него. Вот она, вселенская иллюзия собственной важности: природа морочит голову не только разумным обитателям Земли, но и всем живым существам во всем пространстве-времени!

Ну хорошо, с этим мы смиримся. Зато Вселенная-то наверняка только одна – та самая, где обитаем мы, пребывая в блаженном заблуждении. На сегодня у космологов нет свидетельств существования более чем одной Вселенной. Однако если довести до крайности (и дальше) некоторые проверенные законы физики, можно представить себе, что в момент зарождения Вселенной существовал крошечный объем, заполненный очень плотной и горячей пеной запутанного пространства-времени, подверженной квантовым флуктуациям, каждая из которых могла породить собственную Вселенную. Не исключено, что мы населяем всего одну Вселенную в этом затейливом мироздании – множественной Вселенной, которая содержит бесконечное множество иных Вселенных, и они то появляются, то исчезают. Эта идея делает нас еще меньше – мы превращаемся в позорно маленькую частицу огромного целого, такую крошечную, что и представить себе не могли. Что бы подумал папа Павел III?

Складывается впечатление, что наше положение становится все хуже и хуже – все в большем и в большем масштабе. Хаббл подвел этому итог в своей работе «Realm of the Nebulae» («Царство туманностей»), опубликованной в 1936 году, однако эти слова вполне применимы к каждой ступени нашего унижения:

Таким образом, исследования пространства завершились на неопределенной ноте… Свое ближайшее окружение мы изучили довольно подробно. С увеличением расстояния знания наши меркнут, причем меркнут очень быстро. В конце концов мы достигаем сумеречной границы – предела возможностей наших телескопов. Там мы измеряем лишь тени и среди призрачных погрешностей разыскиваем вехи – едва ли более вещественные.

Чему же учит нас это мысленное путешествие? Тому, что люди – эмоционально ранимые, легковерные, безнадежно невежественные повелители ничтожно малого клочка Вселенной, не имеющего ни малейшего значения.

А теперь бегите играйте.

Большинство полагает, будто чем больше у тебя о чем-то информации, тем лучше ты это понимаешь. До определенного предела так и есть. Если поглядеть на эту страницу с другого конца комнаты, увидишь, что это страница из книги, однако слов, скорее всего, не разберешь. Если подойти поближе, сумеешь, наверное, прочитать название главы. Однако если уткнуться носом прямо в страницу, содержание главы яснее не станет. Возможно, увидишь больше мелких деталей, однако упустишь самую главную информацию – слова, предложения, целые параграфы. О том же говорит и старая притча о слепцах и слоне: если стоять на расстоянии в десяток сантиметров от него и сосредоточиться на твердых заостренных выступах, длинном резиновом шланге, толстых шершавых колоннах или болтающемся канате с кисточкой на конце (быстро становится понятно, что за нее лучше не дергать), едва ли сможешь многое сказать о животном в целом.

Одна из трудностей научного исследования как раз и состоит в умении вовремя отстраниться – причем выбрать нужную дистанцию, – а затем снова приблизиться. Приблизительные оценки в одних случаях вносят ясность, в других приводят к излишнему упрощению. Масса осложнений иногда указывает на то, что явление и в самом деле устроено очень сложно, а иногда просто мешает увидеть картину в целом. Например, если хочешь изучить общие свойства какого-то сочетания молекул при разном давлении и температуре, не надо обращать внимание на то, как ведут себя при этом молекулы по отдельности: это не имеет никакого значения, а зачастую наталкивает на ошибочные выводы. Как мы увидим в части 3, отдельные частицы не обладают температурой, поскольку концепция температуры как таковой относится к усредненному движению всех молекул в группе. А вот в биохимии, наоборот, ничего не поймешь, если не разберешься, как одна молекула взаимодействует с другой.

Итак, как же разобраться, насколько подробными должны быть измерение, наблюдение или, скажем, просто карта? Как отсечь ненужные детали?

В 1967 году Бенуа Мандельброт, математик, который впоследствии работал в Исследовательском центре имени Уотсонов в Йорктаун-Хейтс в штате Нью-Йорк, а также в Йельском университете, задал в журнале «Science» вопрос: «Какова длина побережья Британии?» Простой вопрос – и ответ на него, наверное, тоже должен быть простым. Однако никто не ожидал, какие последствия повлечет за собой этот ответ.