Читать книгу "Ошибка Коперника. Загадка жизни во Вселенной - Калеб Шарф"

Для этого они представили себе, как бы выглядела Вселенная в глазах биологического вида, который во всем похож на нас, но живет в галактике в глубинах космоса через 100 миллиардов лет. Если эти существа изготовят устройства вроде телескопов и станут разглядывать в них Вселенную, они обнаружат, что за звездами их галактики… ничего нет. Почему? Потому что темная энергия довела расширение Вселенной до точки, где видимый свет из других галактик растянется до такой степени, что перестанет быть виден. Космос за пределами галактики пропадет из виду.

Существа из будущего, само собой, не обязательно встревожатся, а просто отметят, что Вселенная, содержащая видимый свет, состоит из их «островной Вселенной», их галактики, а больше там ничего нет. Вот, собственно, и все. Однако, спрашивают Краусс и Шеррер, как этот биологический вид разработает точную космологическую теорию, если его данные окажутся настолько ограниченными? Ведь в ничто обратится не только видимый свет далеких галактик, но и другие жизненно важные признаки Вселенной, у которой был момент рождения, и все следы Большого Взрыва.

Еще в 1960-е годы ученые обнаружили всепроникающее фоновое микроволновое излучение. Благодаря этому открытию и удалось доказать идею Большого Взрыва. Микроволновое излучение – это реликты минувшего, когда Вселенная была так горяча, что не пропускала свет: это было примерно через 380 000 лет после Большого Взрыва и примерно 13,8 миллиардов лет назад. Теперь мы регистрируем это фоновое излучение как очень равномерный, однако не абсолютно однородный шум микроволновых фотонов, которые разбегаются по Вселенной во все стороны. Однако через 100 миллиардов лет расширение пространства растворит это реликтовое микроволновое излучения до одной триллионной сегодняшней интенсивности, а фотоны приобретут длину волны в метр и превратятся в радиоволны. А еще позднее наблюдатель изнутри Галактики не увидит и этого, поскольку межзвездный газ станет для электромагнитных волн со все увеличивающейся длиной волны практически непреодолимой преградой.

И это еще не все: в описываемом будущем изменится даже баланс элементов, из которых составлена космическая материя. На сегодня мы видим, что примерно 74 % массы обычного вещества в космосе составляет водород, а 24 % – гелий, и этот состав очень близок к первичным пропорциям водорода и гелия. Вместе с еле заметными следами дейтерия (тяжелого изотопа водорода) баланс этих элементов в основном и позволяет делать выводы относительно состояния юной Вселенной – жаркой и плотной: это, так сказать, отпечатки пальцев Большого Взрыва. Однако пройдет 100 миллиардов лет, и звезды будут посредством термоядерного синтеза преобразовывать в гелий все больше водорода, отчего пропорция сдвинется, и гелия станет целых 60 %. От первоначального соотношения ничего не останется, а следы дейтерия, которые мы находим сегодня, по большей части пропадут – близкий к нам дейтерий в значительной мере уничтожат звезды, а далекий пропадет из виду, поскольку к тому времени мы уже не будем видеть излучения других галактик. Гора в очередной раз родит мышь.

В сущности, история самих звезд находится сейчас на интересном перепутье. Астрономы уже 20 лет знают, что в прошлом звезды в галактиках формировались в гораздо более высоком темпе[210]. В последние годы ученые приложили героические усилия, чтобы при помощи телескопов составить карты и охарактеризовать галактики, существовавшие на разных этапах истории космоса, и по результатам этих наблюдений были проделаны исследования, которые позволили уяснить всевозможные детали с беспрецедентной точностью. Судя по всему, более половины звезд, которые мы наблюдаем сегодня, возникли в период от 11 до 8 миллиардов лет назад, когда разыгралась настоящая вакханалия звездопроизводства. Сегодняшние темпы формирования звезд составляют едва лишь 3 % от того, что было 11 миллиардов лет назад, и довольно быстро снижаются. А следовательно, за остаток жизни Вселенной будет создано лишь 5 % от того числа звезд, которое уже возникло.

Это неожиданно и неприятно. Выходит, мы существуем на пороге долгих космических сумерек. А поскольку подавляющее большинство звезд составляют маленькие красные звезды – и они же живут дольше всех – получается, что Вселенная в целом становится тусклее и краснее, и так будет долго-долго. В наши дни в некоторых галактиках звезды вообще не возникают. Ученые полагают, что и наша Галактика – Млечный Путь – переживает переходный период – сокращает производство новых звезд и планет и создает лишь одну-две звездные системы в год. Это примерно средний показатель сегодняшней производительности галактик.

Почему так получается? Отчасти потому, что сырье для создания новых звезд – газ и пыль, оставшиеся от предыдущих звездных поколений, поначалу собирались в сгустки благодаря гравитации, а теперь снова развеиваются. Энергия звезд и сверхновых, а также та энергия, которую создает вещество, падающее на гигантские черные дыры[211], рассеивает вещество в галактиках. А галактики растут и сливаются несопоставимо более вяло, чем когда-то, а между тем именно эти процессы активизируют и стимулируют конденсацию новых звезд из межзвездного сумрака. Правда, слияния галактик все равно хоть редко, но происходят. Пройдет 4–5 миллиардов лет, и соседняя с нами галактика Андромеда натолкнется на нас – и в результате этого космического «тектонического сдвига», вероятно, будет создана целая плеяда новых звезд. Правда, по вселенским масштабам продлится это недолго, может быть, пару сотен миллионов лет, а затем самые крупные и яркие из новых звезд умрут, и мы вернемся к неизбежному будущему – тусклому и красноватому.

Если сопоставить все эти факты, невольно придешь к выводу, что мы существуем, вероятно, в единственный период в истории мироздания, когда из наблюдений над окружающим миром можно сделать верные заключения о самой природе Вселенной. Еще 10 миллиардов лет назад, когда Вселенной было 3–4 миллиарда лет от роду, нам пришлось бы потрудиться, чтобы зарегистрировать возникновение темной энергии и ее влияние на расширение пространства. Пройдет еще 100 миллиардов лет – и наблюдатели, скорее всего, сделают вывод, что живут в стационарной Вселенной. Рождение и смерть новых звезд и планет будут наблюдаться крайне редко, и не будет никакого легкого способа распознать, что пространство за пределами Галактики расширяется, и никакого легкого способа сделать вывод, что возраст Вселенной конечен.

Все это очень интересно, однако есть и еще один вопрос, пожалуй, самый существенный. А уверены ли мы вообще, что Вселенная, которую мы наблюдаем в данный момент, ничего от нас не утаивает? Что если мы подобны тем самым невезучим обитателям далекого-далекого будущего и наше представление о реальности искажает природа Вселенной как таковая? Не думаю, чтобы у кого-нибудь из нас был готов ответ на этот вопрос, однако он показывает, что на пути к пониманию своего места во Вселенной мы столкнулись с очередным препятствием. Обстоятельства, в которых мы живем – в космическом смысле слова, – влияют на научный прогресс на нашей планете, что мы наблюдали, в частности, на примере того, какую форму имела орбита Марса в те годы, когда жил Кеплер, – и точно так же не исключено, что на наши попытки оценить свое значение в космических масштабах сильно влияет все то, что мы знаем о возрасте и размерах Вселенной. Обитатели воображаемой одинокой галактики в далеком-далеком будущем поняли бы, что их солнце всего лишь одна из нескольких сотен миллиардов таких же звезд – примерно так же, как и мы представляем себе свое положение на Млечном Пути. Однако для них это будет, так сказать, позиция на шахматной доске в целом, положение дел во всем космосе, а это сильно отличается от нашей нынешней картины мира и, прямо скажем, гораздо унизительнее.