Читать книгу "Астрофизика начинающим: как понять Вселенную - Грегори Мон"

Но у взбитых сливок маленькая плотность. Они плавают на поверхности любой жидкости, которую мы пьем, в том числе и на поверхности горячего шоколада. И где бы во Вселенной вы ни находились, субстанции малой плотности будут плавать на поверхности жидкостей большей плотности. Это универсальный закон.

Поэтому я предложил официанту два возможных объяснения того, что случилось: либо кто-то все-таки забыл добавить взбитых сливок в мой горячий какао, либо в этом ресторане универсальные законы физики не такие, как в остальном мире. Но мои объяснения его не убедили. Он принес порцию взбитых сливок, чтобы продемонстрировать свою правоту. Окунувшись пару раз в какао, взбитые сливки спокойно закачались на его поверхности.

Какие еще доказательства универсальности физических законов вам нужны?

3

Да будет свет

Однажды я повстречал Супермена. Это случилось на страницах комикса, но он был совсем как настоящий. Комикс назывался «Звездное сияние, яркая звезда», и Человек из стали ненадолго прервал свою битву со вторгшейся на Марс ордой пришельцев. Поручив продолжать сражение своим друзьям из Лиги Справедливости, он прилетел домой, на Землю, только потому, что ему захотелось увидеть одну звезду.

Вот таким, по мне, и должен быть настоящий герой.

Если вы случайно не знаете, кто такой Супермен, я вам расскажу: у него пуленепробиваемая кожа, глаза стреляют лазерным лучом, он умеет летать, и у него есть еще кое-какие впечатляющие способности. Однако еще важнее то, что он инопланетянин. Он родился на планете Криптон, а на Землю попал младенцем в космическом корабле. Звездолет приземлился на поле в Канзасе, где младенца нашли и приняли в свою семью его новые родители, Джонатан и Марта Кент. И стали они жить-поживать.

Однако, пока он летел на Землю, его родная планета Криптон погибла. В комиксах и фильмах об этом рассказывается по-разному, но в комиксе «Звездное сияние, яркая звезда» материнская звезда планеты Криптон превратилась в сверхновую. То есть эта звезда взорвалась, что сожгло родную планету Супермена дотла.

Mоим вкладом в содержание этого комикса – помимо того что я сам стал его персонажем вместе с моими усами и моим любимым жилетом с астрономическими принтами – стало определение места, где могла бы находиться родная планета Супермена в нашей Галактике. Авторы комикса обратились ко мне за помощью, и после небольшого исследования я отыскал подходящую уютную область в созвездии Вóрона, примерно в 27 световых годах от Земли. Напомню еще раз, что именно это расстояние проходит путешествующий по Вселенной световой луч за 27 лет.

Одним словом, это далеко.

Кротовые норы

Одна из великих идей Альберта Эйнштейна заключалась в том, что гравитация фактически меняет форму пространства, превращая прямые линии в кривые. Но если развить эту мысль, получается, что можно сгибать не просто линии, а целые части Вселенной и тем самым сближать удаленные области пространства друг с другом. Представим, что наша Вселенная уменьшилась до размеров бумажного листка. Если нарисовать в одном его уголке кружочек, изображающий Землю, а в другом – еще один кружок, который будет изображать планету Криптон, то самым коротким расстоянием между ними будет прямая линия. Ведь так? Конечно, в нормальных условиях это так. Но если тяготение согнет нашу плоскую Вселенную и вы сложите листок, чтобы наши два кружочка наложились друг на друга, то расстояние между ними станет гораздо меньше! Кротовая нора – Эйнштейн называл ее мостом – это что-то вроде туннеля в пространстве, который соединяет удаленные точки. Мы не знаем, существуют ли такие норы на самом деле, а если да, то можно ли перемещаться по ним в звездолете, не повредив ни единого атома вашего тела, но для писателей-фантастов никаких сомнений в этом давно уже не существует.

Когда Супермен впервые летел к Земле, его звездолет мчался быстрее света. Да, как мы только что выяснили в предыдущей главе, это невозможно. Но кто знает, может, эти сверхразумные инопланетяне научились создавать кротовые норы и путешествовать сквозь них. А значит, они мгновенно могут попасть в любую точку Вселенной.

Через кротовую нору Супермен прилетает на Землю. В этот момент его солнце взрывается и свет этого взрыва начинает свое путешествие по Вселенной со своей обычной скоростью. Супермен подрастает в своей новой земной семье, учится работать на ферме, запоминает названия столицы своего штата и других городов своей страны, постепенно узнает о своих сверхъестественных силах и способностях, а свет его взорвавшейся звезды все еще летит в просторах космоса.

Он становится взрослым, переезжает в Метрополис, который так похож на мой родной Нью-Йорк, превращается в прославленного Человека из стали – а свет все еще летит.

Он влюбляется в Лоис Лейн, но световые лучи еще в пути.

Когда он отправляется на Марс сражаться с захватчиками-пришельцами, фотоны, несущие страшную весть, уже близко. Так как родное солнце Супермена находится в 27 световых годах от Земли, а взорвалось оно сразу после его рождения, то Супермену исполняется 27 лет, как раз когда свет от взрыва сверхновой наконец достигает наших телескопов.

Именно тогда Человек из стали отправляется в планетaрий Хэйдена навестить вашего покорного слугу. В этом комиксе мне удается сделать так, что все самые мощные телескопы Земли наводятся на созвездие Ворона, чтобы поймать как можно больше видимого и невидимого излучения взорвавшейся звезды.

Это чертовски грустный момент для нашего героя. Он видит своими глазами, как его родная планета поджаривается в пламени взрыва сверхновой. Но это одновременно и великолепная иллюстрация одной из самых странных вещей в астрофизике – или даже в самой природе. Мы уже обсудили эту идею, но стоит вернуться к ней еще раз. Свету требуется время, чтобы долететь от его источника до наших телескопов. Поэтому, когда мы смотрим на что-то в телескоп, когда свет от далекого объекта попадает к нам в глаз, на самом деле мы видим этот объект таким, каким он был в прошлом, когда эти фотоны отправились в свое путешествие. И чем дальше в пространство мы смотрим, тем старше оказывается воспринимаемый нами свет и тем дальше назад во времени мы заглядываем.

Заглядывать на 27 лет назад, как сделали в комиксе мы с Суперменом, для астрофизиков вполне обычное дело. Сегодня наши телескопы и приемники позволяют нам видеть на миллиарды лет вглубь времени. Мы почти уже можем заглянуть в самое начало Вселенной. И за это мы должны поблагодарить двоих ученых, Арно Пензиаса и Роберта Уилсона, которые случайно сделали одно из величайших астрономических открытий XX века.