Эрик Асфог - Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба

MIT Museum, Edgerton Digital Collections

Когда взрывается массивная звезда, двери ее химической кухни сносит с петель. Пепел из термоядерного очага разлетается во все стороны, так что гелий, углерод, азот, кислород, кремний, магний, железо, никель и другие продукты синтеза распространяются со скоростью сотен километров в секунду. По ходу движения эти атомные ядра, достигающие максимальной массы в 60 атомных единиц, подвергаются массированной бомбардировке потоком высокоэнергетических нейтронов (частиц, по массе равных протонам, но без электрического заряда), исходящим из коллапсирующего звездного ядра. Время от времени нейтрон, сталкиваясь с ядром атома, присоединяется к нему; в результате всего этого взрыв сверхновой сопровождается быстрым синтезом более сложных элементов, которые считаются необходимыми для существования жизни, а также многих радиоактивных. У некоторых таких изотопов период полураспада составляет всего лишь секунды, другие, такие как 60Fe и 26Al, распадаются примерно за тот миллион лет, который заняло формирование нашей протопланетной туманности, а третьи, скажем 238U, ждет долгий жизненный путь: они обеспечивают геологический подогрев на протяжении миллиардов лет [109].

Вот что произойдет, когда Бетельгейзе взорвется. За секунду ее ядро сожмется до размеров нейтронной звезды – объекта настолько плотного, что чайная ложка его вещества весит миллиард тонн, – и, возможно, станет черной дырой. В этот же момент Бетельгейзе извергнет примерно 10 57нейтрино, которые уносят энергию так быстро, что ударная волна разорвет звезду на части. Это будет напоминать взрыв атомной бомбы, но в триллионы раз сильнее. Для наблюдателей с Земли яркость Бетельгейзе будет нарастать в течение нескольких дней, пока звезда не зальет светом свой участок неба. В следующие пару недель она будет тускнеть, а затем расползется в светящуюся туманность газового облака, облучаемого компактным чудовищем в его центре.

Сверхновые бледнеют по сравнению со взрывами килоновых , которые случаются, когда две нейтронные звезды попадают в ловушку взаимного притяжения и по спирали приходят к столкновению [110]. Эти два тела уже и так немыслимо плотны – каждое имеет массу Солнца, утрамбованную в объем 10-километрового астероида, – поэтому их слияние вызывает гравитационные волны, рябь в структуре пространства и времени. Давно предсказанные гравитационные волны были впервые зафиксированы в 2015 г. с помощью стоящего миллиарды долларов прибора под названием LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, «Лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория») [111]. Позже, в 2017-м, гравитационная волна пришла с разницей в 1,7 секунды со всплеском гамма-излучения, зафиксированным совершенно другим прибором, – как удар грома и вспышка молнии.

Поразительно, что гравитационные и электромагнитные волны (то есть фотоны) шли через пространство и время миллиарды лет, причем вроде бы совершенно независимо друг от друга (гравитация и свет – это разные вещи), но тем не менее прибыли одновременно. Возможно, это тривиальное или предсказуемое явление, но лично для меня такая синхронность гравитации и света наполнила единство Вселенной глубоким смыслом. Взрыв килоновой миллиард лет назад в миллиарде световых лет кажется далеким ударом колокола, отзвук которого заставляет как никогда раньше почувствовать связь с теми, кто может существовать где-то в глубинах космоса. Это как смотреть на Луну, думая о своих любимых и помня, что они тоже ее видят.

– А на чем стоит тигр? – спрашивает скептик.

– Он стоит на спине гигантского слона, – отвечает верующий.

– А на чем же стоит слон?

– Ну как же, он стоит на спине гигантской черепахи.

– Хорошо, а на чем стоит черепаха?

– Не умничайте, молодой человек! Там черепахи до самого низа!

И этот знакомый анекдот, и сама идея о бесконечной прогрессии черепах напоминает погоню за бесконечностью в парадоксе Зенона: стрела никогда не сможет достигнуть цели, потому что для этого ей надо преодолеть половину пути, а чтобы преодолеть половину, ей нужно преодолеть четверть – и так до бесконечности.

Наука выросла из любопытства, желания добраться до сути вещей – не просто узнать, на чем стоит черепаха, но определить, есть ли там вообще черепаха, пусть даже метафорическая, или нам нужно полностью переформулировать вопрос. Вот что Аристотель писал по поводу всего этого: «Поскольку любое доказательство должно исходить из уже известных положений и поскольку это обратное движение должно когда-нибудь закончиться неопосредованными истинами, такие истины обязаны быть недоказуемыми» [112].

Обратное движение должно закончиться неопосредованными истинами. Эти слова емко выражают то, что можно было бы назвать западной верой в существование сути вещей, не нуждающейся в доказательствах, самоочевидной первоосновы, из которой становятся известными или выводятся все факты, – принципов природы, которые просто есть . При таком взгляде сверху вниз, роль науки состоит в том, чтобы узнать, на чем стоят черепахи, но иногда вместо черепах до самого низа обнаруживается, что нет никакого низа.

Идея, что Земля парит в пространстве без какой-либо поддержки черепах или тигров, впервые возникла у Анаксимандра, ученика Фалеса, который жил в VI в. до н. э. Более абстрактная или более физическая идея сферической Земли, каждая точка поверхности которой направлена вниз, или, что то же самое, внутрь, появилась позднее в том же веке у Пифагора Самосского, почти мифического титана науки и математики [113]. Пифагор много путешествовал и основал знаменитую школу, которую посещали ученые из ближних и дальних краев. Традиции глубокого знания сложились в древности и в Китае, Индии и Африке; Конфуций (Кун-цзы) тоже имел тысячи учеников, но уделял куда меньше внимания вопросу о том, что же там, под черепахой.

К 350 г. до н. э. представление о шарообразной Земле было распространено достаточно широко, и Аристотель записал несколько доводов в его пользу. Он отметил, что тень Земли во время лунного затмения видна на Луне как часть круга, следовательно, Земля – это сфера или диск, а Луна отстоит от нее на много земных диаметров. Также он заметил, что южные созвездия стоят в небе немного выше, если смотреть на них из южных стран: этот факт легко объяснить, если человечество обитает на поверхности шара.

Но насколько велик этот шар? Греки были активной нацией, которая обожала все записывать; также у них имелись широкие торговые связи, позволявшие им узнавать о том, что происходит в дальних странах, о чудесах света и прочих поразительных фактах. Одним из таких чудес был глубокий колодец в Асуане, городе в Южном Египте, на дне которого в полдень в день летнего солнцестояния не было тени, то есть Солнце находилось точно над головой [114]. В тот же самый момент в Александрии, расположенной в дельте Нила в Северном Египте, Солнце не стояло точно над головой: высокая колонна в центре города отбрасывала тень под углом в 7°. Глубокие колодцы должны быть вертикальными до доли градуса, иначе они обрушатся; высокие каменные колонны тоже должны стоять вертикально – иначе они упадут. Так в чем же дело?