Астрофизика начинающим: как понять Вселенную

Астрофизики не имеют об этом ни малейшего понятия. Или, вернее, наши самые остроумные ответы на этот вопрос почти или совсем не имеют экспериментальных подтверждений. Другими словами, мы не можем ничего доказать. В ответ на это некоторые люди настаивают, что должно было быть что-то давшее начало всему: сила, превосходящая все другие, единый источник, из которого вытекают все остальные. Как думают эти люди, таким источником, конечно же, является Бог.

Но что, если Вселенная была всегда? Что, если она находилась в состоянии, которое нам еще предстоит определить, – например, в состоянии мультивселенной, которая непрерывно порождает все новые и новые Вселенные?

Или, может, Вселенная просто вдруг возникла из ничего?

А может, все, что мы знаем и любим, – это просто компьютерная игра, созданная сверхразумной расой пришельцев-инопланетян?

Ответы на такие вопросы обычно никого не устраивают. И все же они напоминают нам, что неведение – отсутствие знания – это обычное состояние исследователя. Способные молодые люди часто не могут заставить себя произнести: «Я не знаю». Но ученые должны осознавать, что мы постоянно чего-то не знаем. Люди, которые верят, что они знают все, никогда не пытались искать границы между известным и неизвестным во Вселенной, никогда не натыкались на эту границу.

Туда-то, к этой границе, я и надеюсь подвести вас в следующих главах.

Что мы точно знаем о Вселенной, – это что у нее было начало.

Мы знаем, что Вселенная продолжает меняться и развиваться.

И мы знаем, что историю каждого атома вашего тела можно проследить назад во времени до самого Большого взрыва и до недр гигантских звезд, содержимое которых взрывами разбросало по их галактикам более пяти миллиардов лет назад.

Мы – живая звездная пыль.

Вселенная дала нам власть понять себя – и мы только начали это делать.

2 Как общаться с инопланетянами

Представьте, что мы приземляемся на другую планету, на которой существует высокоразвитая цивилизация. Обитатели этой планеты могут оказаться совершенно непохожими на нас: трехногими, вообще без ног, со слизистой пурпурной кожей… Они могут быть отвратительнее, чем голые скользкие крысы. Или, возможно, они окажутся прекрасными танцорами – мы просто ничего о них не знаем. Но одно нам известно точно: в их мире действуют те же самые законы природы, что и в нашем.

На языке науки мы называем это универсальностью физических законов.

Если бы вам захотелось поговорить с инопланетянами, вы могли бы совершенно определенно предсказать, что они не смогут общаться с вами по-английски или по-французски, или даже по-китайски. И вы не смогли бы гарантировать, что рукопожатие будет ими воспринято как дружеское приветствие, а не как смертельное оскорбление. Но если их цивилизация действительно высокоразвитая, они должны знать те же физические законы, что и мы. Будь они гигантами или лилипутами, скользкими или шершавыми – они знают, что такое тяготение. Поэтому вы можете твердо надеяться, что найдете с ними общий язык – язык науки.

Законы науки, которые определяют свойства нашего мира, одни и те же во всей Вселенной, от вашего двора до Марса и гораздо дальше. Даже в фильме о звездных войнах, случившихся в одной далекой-далекой галактике, действуют те же законы – ведь и самые далекие галактики остаются частью нашего космоса.

Ученые не всегда были уверены, что физические законы универсальны. До 1666 года, когда английский джентльмен Исаак Ньютон записал закон всемирного тяготения, нечто вроде рецепта, которому следует действие гравитации, ни у кого не было причин думать, что научные законы у нас дома, на Земле, те же самые, как и где-либо еще во Вселенной. На Земле все происходит по-земному, а на небе – на звездах и планетах – все должно идти по-небесному.

Ведь в нашей ежедневной жизни правила могут меняться от места к месту. Может быть, у вас дома разрешается ходить по комнатам в уличных кроссовках. Но если вы приходите в гости к другу, правила его дома могут требовать, чтобы, войдя, вы немедленно разулись и не разносили бы грязь. Раньше ученые думали, что космос тоже устроен именно так. Но Ньютон открыл, что Вселенная не подчиняется этому правилу.

Во Вселенной повсюду действуют одни и те же законы.

В 1665 году люди стали спешно покидать Лондон, чтобы спастись от смертельного заражения чумой. Сэр Исаак Ньютон тоже бежал в свое поместье в Линкольншире. Здесь, вдали от города, у Ньютона появилось свободное время, которое он употребил на размышления. Глядя на свой сад, он стал думать о том, что за сила срывает спелое яблоко с ветки. Почему яблоки падают прямо на землю? И к 1666 году он сумел найти ответ на этот вопрос, сформулировав закон всемирного тяготения.

Гениальность работы Ньютона заключалась в том, что он понял: гравитация не только заставляет яблоки падать в траву. Он сообразил, что та же самая сила тяготения удерживает и Луну на орбите вокруг Земли.

Закон всемирного тяготения Ньютона управляет движением планет, астероидов и комет вокруг Солнца.