| |
 |
Так что наши космонавты всего за четверть века вполне могут добраться не только до других звезд, но и до других галактик.
И это будет четверть века не только для мертвых механизмов. Не одни лишь часы замедлят ход на ускоряющемся корабле; на нем замедлится любое движение. Замедлятся и полет атомов, и ход все химических реакций, включая те, что происходят в организмах самих космонавтов. Обмен веществ будет происходить медленнее, мысли, ощущения – все затормозится.
Это означает, что под действием эффекта расширения времени по пути к Галактике Андромеды космонавты не только по часам отмеряют 28 лет, но и проживут лишь 28 лет своей жизни. Их организмы состарятся только на 28 лет и не более, несмотря на то, что на Земле тем временем пройдет два миллиона лет. И это, напомню, тот эффект, который подтвердит любой внешний наблюдатель – то есть, если космонавты вернутся на Землю, то земляне, живущие миллионы лет спустя после их отлета, признают, что наши путешественники за все время пути состарились всего на несколько десятилетий.
На этом факте основан так называемый «парадокс близнецов». Предположим, что некто вылетает в космос на корабле, равномерно ускоряющемся до больших скоростей, а его брат-близнец остается дома. Брат-космонавт постепенно останавливает корабль, разворачивает его и возвращается домой, по пути еще раз разогнавшись и притормозив. Благодаря эффекту расширения времени, за время пути он старится при этом всего на 10 лет, а его брат, оставшийся дома, за то же время – на 40. Поэтому, вернувшись на Землю, наш космонавт оказывается на 30 лет моложе брата.
Напоминаю, космический путешественник не проходит никакой процедуры омолаживания; обратить время вспять невозможно, так что он просто состарился медленнее, чем если бы остался дома.
И удлинить срок своей жизни таким образом тоже не удастся. Если предположить, что физиологически оба близнеца запрограммированы прожить по 70 лет, то тот из них, кто остался дома, проживет, скажем, до 2050 года, а космонавт – до 2080. Ведь последний, хоть и проживет 30 лет после смерти своего брата, в конечном итоге 30 других лет все равно уже пропустил. Странствуя, он прожил всего десять лет, а его брат на Земле за то же время – сорок. На момент смерти у каждого из них наберется ровно по семьдесят лет воспоминаний.
Конечно, воспоминания это будут разными. Интересно было бы, наверное, провести 70 лет в постоянных космических полетах, периодически возвращаясь на Землю с интервалом, скажем в пятьдесят тысяч земных лет. При этом путешественник испытает впечатления не только от путешествия в пространстве, но и во времени. Такие прыжки по времени позволят ему воочию обозреть всю историю развития человечества.
Но есть в этом и один очень важный минус. Такого рода путешествие во времени осуществимо только в одну сторону – в будущее. Встав на путь расширения времени, сойти с него и вернуться обратно уже нельзя. Век, породивший нашего космического путешественника, окажется для него безвозвратно утерянным.
Глава 19. Рождение и смерть Вселенной (1)
(1) впервые опубликовано под заголовком «За краем Вселенной» в Harper's Magazine за март 1967.
Нечасто ученые попадают благодаря выдвинутой ими теории на первые полосы газет. Но именно это произошло осенью 1965 года с английским астрономом Фредом Хойлом. Ученый отказался от идеи «непрерывного творения», которой отдал столько сил, и лет своей жизни, а вынудили его к этому шагу объекты, отстоящие от Земли на восемьдесят миллиардов триллионов километров пространства и десять миллиардов лет времени!
Кажется, далековато, но это надо было сделать ради разрешения самого грандиозного противостояния теорий за всю историю науки. Предмет этих теорий - ни более ни менее, как само зарождение и смерть нашей вселенной (или, напротив, их отсутствие).
Все началось полвека назад, когда астрономы еще очень мало знали о вселенной, лежащей за пределами нашей галактики Млечный Путь – линзообразного скопления из ста тридцати миллиардов звезд диаметром в сто тысяч световых лет. Периодически на небе можно заметить далекие слабо светящиеся облачка, которые, как уже тогда подозревали астрономы, могут представлять собой другие скопления звезд, другие галактики. Расстояние до них может составлять миллионы световых лет (каждый световой год – это приблизительно десять триллионов километров).
Свет от этих галактик, как и от любых других светящихся небесных тел, можно собрать с помощью телескопов, а затем разложить на радугу («спектр»), содержащую определенное количество темных линий. Причиной появления каждой темной линии является определенный химический элемент, и каждая из них занимает в спектре определенное место, если источник света неподвижен относительно нас. Если источник света удаляется от нас, все эти линии окажутся сдвинутыми по направлению к красной части спектра, и чем больше скорость отдаления, тем сильнее этот «красный сдвиг». Если же источник света, наоборот, приближается к нам, то линии сдвинутся в противоположном направлении, к фиолетовой части спектра, и такой сдвиг тоже называется «фиолетовым».
В 1912 году американский астроном Весто Мелвин Слайфер начал собирать свет с различных галактик, желая измерить сдвиг темных линий в каждом случае. Он исходил из предположения, что примерно в половине случаев сдвиг должен оказаться красным, а в половине – фиолетовым, то есть что половина галактик от нас отдаляется, а половина – приближается.
На самом деле все оказалось не так. К изумлению Слайфера, фиолетовое смещение проявили только несколько самых близких к нам галактик. Все остальные проявляли красное смещение. К 1917 году он обнаружил тринадцать отдаляющихся от нас галактик и только две приближающихся к нам.
Более того, красное смещение имело неожиданно большое значение. Красное смещение отдельных звезд в нашей галактике свидетельствовало, как правило, об отдалении от Земли со скоростями порядка менее сотни километров в секунду, а красное смещение галактик, обнаруженное Слайфером, позволяло сделать вывод о разбегании галактик со скоростями до шестисот километров в секунду.
За ту же задачу взялись и другие. Еще один американский астроном, Милтон Хьюмасон, провел следующий эксперимент: он подставлял под слабый свет далеких галактик фотографическую пластинку несколько ночей подряд, и слабое действие лучей накапливалось до такой степени, чтобы на пленке наконец отпечатался более-менее заметный спектр. Таким образом он сумел измерить движение самых далеких галактик. И оказалось, что все они без исключения разбегаются от нас. И чем слабее свет от галактики (а значит, предположительно, и расстояние от нее до Земли), тем больше оказывалось значение красного сдвига. К 1930 году Хьюмасон подсчитал скорость разбегания галактик, и в некоторых случаях цифры доходили до 40 000 километров в секунду – более одной восьмой скорости света.
Уже в конце 1920-х американский астроном Эдвин Пауэлл Хаббл подвел черту под всеми полученными наблюдениями и вывел закон, известный нам ныне, как «закон Хаббла». Он гласит, что далекие галактики отдаляются от нас со скоростью, пропорциональной расстоянию от них до Земли.
Согласно современным воззрениям, на расстоянии около 12,5 миллиардов световых лет эта скорость достигает скорости света. Если галактика удаляется от нас со скоростью света, то испускаемый ею свет никогда не сможет нас достичь, а значит, невозможно создать такой прибор, который позволил бы нам узнать о существовании этой галактики. Мы не можем ни увидеть ее света, ни получить субатомные частицы из нее, ни даже определить ее гравитационное поле.
Соответственно, расстояние в 12,5 миллиардов световых лет представляет собой конец «наблюдаемой вселенной». Существует ли что-либо за этим порогом, или нет – так или иначе это что-то никак не способно ни повлиять на нас, ни вообще обнаружить свое существование.
Итак, вот что представляет из себя наша вселенная: огромный пространственный шар, испещренный галактиками, в центре которого находимся мы сами, и границы которого отстоят от нас на 12,5 миллиардов световых лет в любом направлении.
Немного странно для научно мыслящего ума звучит мысль о том, что мы находимся в центре вселенной, и все галактики разбегаются прочь от нас. В конце концов, что в нас такого?
Разумеется, ничего. И не стоит удивляться.
Общую теорию относительности Эйнштейна, провозглашенную им в 1916 году, можно применить и к модели расширяющейся вселенной. По мере ее расширения содержащиеся в ней галактики разбегаются по все более увеличивающемуся объему пространства. Сами же галактики не рассеиваются, поскольку удерживаются воедино благодаря собственной гравитации. Каждая галактика все больше и больше отдаляется от других.
В такой расширяющейся вселенной наблюдателю из любой галактики будет казаться, что все остальные галактики разбегаются прочь от него (за исключением, возможно, одной-двух ближайших, которые могут входить в тот же блок галактик, что и его собственная). Более того, с точки зрения наблюдателя из любой галактики в расширяющейся вселенной будет казаться, что скорость, с которой от него разбегаются другие галактики, прямо пропорциональна расстоянию до них.
Соответственно, неважно, откуда смотреть – вселенная отовсюду будет выглядеть одинаково. Это называется «космологическим принципом». (Наука об устройстве вселенной в целом называется «космология»).
Разбегание галактик могло бы представлять из себя некое просто присущее пространству свойство, но в 1927 году бельгийский астроном Жорж Эдуард Леметр выдвинул физическое объяснение этому феномену. По его гипотезе, вселенная расширяется вследствие некоего огромнейшей силы взрыва, произошедшего миллиарды лет назад. Изначально, по версии Леметра, вся материя во вселенной была сжата в некое твердое тело с крайне высокой плотностью – «космическое яйцо». Оно по каким-то причинам взорвалось и разлетелось на части, которые к сегодняшнему моменту приняли форму современных галактик. Под действием того самого первоначального взрыва галактики до сих пор разлетаются прочь друг от друга, и вот мы имеем вселенную, которая расширяется.
С 1927 года многие приняли эту теорию на вооружение и разработали во всех подробностях. Самым, наверное, ярым сторонником этой теории стал американский физик русского происхождения Джордж Гамов.
Эта теория получила название «теория Большого Взрыва», и она описывает вселенную, в которой со временем происходят радикальнейшие изменения. Сначала (10-15 миллиардов лет назад, как считают сейчас астрономы), вселенная представляла собой лишь шар из сверхплотной материи. Этот шар превратился в взорвавшуюся массу из раскаленных частей, находящихся пока что очень близко друг к другу. Со временем эти части остыли, рассеялись в пространстве, превратились в звезды и галактики, и продолжают разбегаться и по сей день. Сейчас между этими частями уже лежит расстояние в миллионы световых лет, и со временем они становятся все дальше друг от друга.
Астрономов теория Большого Взрыва, рисующая столь изменчивую вселенную, не устроила. Троим из них, англичанам Герману Бонди, Томасу Голду и Фреду Хойлу, в 1948 году пришла в голову мысль, что космологический принцип (по которому схема вселенной для всех наблюдателей является одной и той же), следует признать неполным, если он относится только к наблюдателям из разных точек пространства, и что следует распространить его на наблюдателей из разных моментов времени. Дополнив соответствующим образом космологический принцип, они назвали его «совершенным космологическим принципом». По версии этих ученых, вселенная в целом со временем не претерпевает никаких перемен, оставаясь неизменной на протяжении целых эпох.
Правда, факта расширения вселенной они отрицать не стали. В их модели вселенной галактики тоже разбегались. Ради сохранности своего расширенного принципа Бонди, Голд и Хойл предположили, что по мере расширения вселенной и разбегания галактик происходит крайне медленное непрерывное творение новой материи – настолько медленное, что самые чувствительные наши приборы не в состоянии этого зафиксировать. К тому моменту, как расстояние между двумя разбегающимися галактиками удваивается в результате расширения пространства, в промежутке между ними успевает появиться достаточно материи, чтобы из нее могла образоваться новая галактика.
Таким образом, несмотря на вечное расширение вселенной, расстояние между ближайшими галактиками всегда остается одним и тем же, поскольку в наблюдаемой области вселенной новые галактики образовываются с той же скоростью, с какой старые скрываются за ее пределами. Таким образом, внешне вселенная всегда выглядела и будет выглядеть одинаково.
Обе теории, и Большого Взрыва и Непрерывного Творения, по-своему красивы, и у каждой из них имеются свои сторонники, которых возглавляют, соответственно, Джордж Гамов и Фред Хойл. Даже вне астрономической среды бушуют эмоции на этот счет. Одним нравится представлять себе зрелище колоссального взрыва в стиле «да будет свет!», другим импонирует аскетическая картина вселенной без начала и конца, постоянно меняющейся и одновременно с этим неизменной. Так какая же из теорий верна? Можно ли это как-то установить?
Конечно, если бы существовала «астрономическая машина времени», проверить истинность обеих теорий было бы просто. Для этого нужно было бы всего лишь отправиться на миллиард лет назад (или вперед), и быстренько взглянуть на вселенную. Если она будет выглядеть примерно так же, как и сейчас, то Непрерывное Творение кажется более правдоподобным, если же ее облик будет принципиально отличаться от сегодняшнего, то правильно будет принять теорию Большого Взрыва.
<<... предыдущая стр. :: следующая стр...>>
п»ї1 :: 2 :: 3 :: 4 :: 5 :: 6 :: 7 :: 8 :: 9 :: 10 :: 11 :: 12 :: 13 :: 14 :: 15 :: 16 :: 17 :: 18 :: 19 :: 20 :: 21 :: 22 :: 23 :: 24 :: 25 :: 26 :: 27 :: 28 :: 29 :: 30 :: 31 :: 32 :: 33 :: 34 :: 35 :: 36 :: 37 :: 38 :: 39 :: 40 :: 41
| |
| |
|
|
|
