Текст книги "Вселенная. Руководство по эксплуатации"

Автор книги: Дэйв Голдберг

Соавторы: Джефф Бломквист
сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 19 страниц)

Не исключено, что и этого недостаточно. Одна из трудностей, возникающих в связи с моделью черных дыр, заключается в том, что она объединяет две области физики, которые мы пока что не сумели привести в соответствие,– квантовую механику и общую теорию относительности.

Вердикт: вероятно, кротовые норы годятся на роль машин времени, но остался сущий пустяк – создать кротовую нору. Возможно, они существуют на микроскопическом уровне, а возможно, и нет, но пока что нет никаких свидетельств, что во Вселенной имеются кротовые норы диаметром со звездолет, и мы абсолютно не представляем себе, как их создать. А если даже мы их сделаем, есть все основания полагать, что кротовая нора сомкнётся прежде, чем вы сквозь нее пролетите.

Космические Струны

Космические струны почти не связаны (или совсем не связаны) со струнами из теории струн – если не считать того, что они тоже основаны на аналогии с обычной туго натянутой веревочкой, с которой так любят играть котята. Эти струны очень плотные и либо бесконечно длинные, либо свернуты в петлю. Можете представить себе, какие сильные гравитационные поля они создают, а следовательно, с какой силой свертывают пространство.

В 1991 году Ричард Готт из Принстонского университета разработал модель машины времени, основанную на космических струнах, и великолепно описал эту модель в своей работе «Путешествие во времени в эйнштейновской вселенной» {Richard Gott, Time Travel in Einstein's Universe).

Согласно общей теории относительности, то, что кратчайший путь между двумя точками – это прямая, не всегда справедливо. Мы можем опереться наг этот факт, чтобы проделывать различные занятные фокусы, в том числе путешествовать «быстрее света». К примеру, представьте себе, что у нас есть две космические струны, которые проходят парал-

лельно на полпути между Землей и далекой планетой Квагнар VII.

Робо-Джефф решает, что желает как можно скорей оказаться на планете Квагнар VII. Поскольку пространство и время свертываются вокруг космических струн, получается, что быстрее огибать струну, а не лететь между струнами. Бели выстрелить лазером между струн в тот самый миг, когда Робо– Джефф стартует с Земли, его звездолет может и обогнать луч света, хотя способен разогнаться лишь до 99,9999% скорости света.

Последний пункт очень важен, поскольку световые лучи – это альфа и омега относительности. Представьте себе, что будет, если маленький братишка Робо-Джеффа Робо-Дэн отправится с Земли на Квагнар VII на очень большой скорости, но лететь он будет между струн. Он с изумлением и досадой обнаружит, что Робо-Джефф прибудет на Квагнар VП раньше луча света. Более того, с его точки зрения, на самом деле возможно» что Робо-Джефф прибудет даже раньше, чем он (а значит, и луч света) стартует с Земли. Мы предполагаем» что это своего рода путешествие во времени – но от этого рода нам маловато пользы. Даже хотя Робо-Дэн говорит, что Робо-Джефф прибыл на Квагнар VII до того, как стартовал с Земли, ему в этом нет никакого проку. Например, Робо-Джефф не может вернуться обратно и пожать руку самому себе в прошлом, потому что к тому моменту, когда он вернется, пройдет много времени с тех пор, как он стартовал. Улавливаете?

Мы можем превратить наши космические струны в практичную машину времени, если заставим их двигаться со скоростью, близкой к скорости света. Чтобы несколько все упростить, представьте себе, что струна справа движется к Земле, а струна слева – к Квагнару VII, причем обе – с одной и той же очень высокой скоростью.

Проделаем тот же фокус, что и в разговоре о машине времени, основанной на кротовой норе. Доктор Дейв сидит посередине между двумя космическими струнами, а поскольку он не двигается, его часы идут с той же скоростью, что и часы наблюдателя на Земле.

Тут начинается самое интересное. Робо-Джефф вылетает с Земли и облетает струны против часовой стрелки. Мы уже обнаружили, что, с точки зрения наблюдателя, который пролетает между струн, Робо-Джефф прибывает раньше, чем стартовал. После чего немедленно стартует обратно.

Дальше – лучше. На обратном пути доктор Дейв видит в точности то же самое с той лишь разницей, что Робо-Джефф пролетает вокруг левой струны. И снова, с точки зрения доктора, Робо-Джефф прилетел раньше, чем улетел с Квагнара VII, а это произошло, в свою очередь, до того, как он улетел с Земли.

Повторяем: Робо-Джефф прибывает обратно на Землю до того, как улетел с нее, – с точки зрения и доктора Дейва, и, главное, населения Земли. В этом сценарии он сумеет вернуться в прошлое, пожать руку самому себе до старта на Квагнар VII и изменить историю настолько, насколько это позволят законы путешествий во времени.

Разумеется, есть несколько важных предостережений. Как и в случае машины времени, основанной на кротовой норе, нельзя отправиться в прошлое до того, как машина времени будет изобретена и создана.

Кроме того, есть одна важная физическая оговорка. Нет никаких наблюдаемых свидетельств того, что космические струны существуют на самом деле, а если они не существуют, создать их будет трудно (если вообще удастся). Во-первых, данный конкретный дизайн требует космических струн бесконечной длины, и на создание такой струны уйдет бесконечно много времени. А во-вторых, существует вполне реальная проблема – как разогнать гигантские струны почти до скорости света.

Наш вердикт: манипуляции с космическими струнами, вероятно, возможны для крайне развитых цивилизаций, но только в том случае, если космические струны уже существуют.

VII. Так каковы же мои шансы изменить прошлое?

Послушайте, в конце концов, я могу создать машину времени или нет?!

Вы? Едва ли.

Возможно ли это физически для суперцивилизации? Вероятно, но это сильно зависит от существования всякой всячины вроде кротовых нор, космических струн и экзотической материи, а также от наличия технологии, позволяющей обуздывать колоссальную энергию и манипулировать ей.

Однако есть и несколько весьма реальных ограничений. Каждая практическая модель машины времени, основанная на общей теории относительности, имеет два встроенных механизма безопасности. Первый – машины времени позволят вам посещать только периоды после того, как они были изобретены. Второй и, вероятно, главный – все они должны соответствовать теореме Новикова о том, что у Вселенной есть лишь одна история.

В ответ на машину времени на кротовых норах, которую предложил Торн, Джо Полчински из Техасского университета поднял вопрос о том, нельзя ли поставить опыт, который был бы эквивалентом «парадокса дедушки", но с бильярдными шарами. Чтобы проделать этот эксперимент, мы создаем временную разницу не в 12 лет, а всего в 3-4 секунды.

Представьте себе, что вы берете кий и отправляете бильярдный шар в одно из устьев вашей машины времени, основанной на кротовой норе. Если это «позднее» устье, то за некоторое время до того, как вы нанесете удар (хотя потенциально после того, как вы ударили по мячу) из «раннего» устья вылетит второй мяч.

Считайте это вариантом мини-гольфа, когда вы загоняете мяч в лунку на вершине холма, а он вылетает из водосточной трубы у подножия,– только в данном случае вы умудряетесь организовать все так, что мяч вылетает из второй дырки раньше, чем вы загоняете его в первую.

Вероятно, умелый бильярдист сумел бы загнать бильярдный шар в первую лузу, то есть в первое устье кротовой,норы, так, что он вылетит из второй («ранней») как раз в тот момент, чтобы столкнуться с шаром, посланным в результате первоначального удара, и сбить его с траектории. Но если шар сбился с траектории – что же вылетело из устья кротовой норы и сбило его?

Так вот, не пытайтесь так сделать, ничего у вас не выйдет.

Торн с учениками рассмотрели этот вопрос с точки зрения квантовой механики. Помните, в главе 2 мы видели, что, согласно квантовой механике, частица проходит из пункта А в пункт В всеми возможными путями, а разные возможные пути способны интерферировать друг с другом, обеспечивая один– единственный наблюдаемый результат. То же самое может произойти и в нашей машине времени, отчего поздние и ранние версии бильярдного шара взаимодействуют только так, чтобы обеспечивать соответствие единой истории Вселенной.

Представьте себе, что вы пытаетесь проделать вышеописанный фокус. В результате получится вот что (с вашей точки зрения): вы наносите удар, но до того, как ваш шар попадает в первое («позднее») устье кротовой норы, в точности такой же шар вылетает из второго («раннего») устья и слегка ударяет по вашему шару. Ваш мяч все равно попадет в кротовую нору, но под несколько иным углом, чем вы собирались. Не забывайте, что вы рассчитывали удар с единственной целью сбить с траектории собственный шар, и ничего у вас не вышло. Вообще-то с учетом того угла, под которым ваш шар вошел

в кротовую нору, вы бы ожидали, что шар из второго устья («раннего») вылетит именно под тем углом, под которым он вылетел. Так и случилось.

Иначе говоря, путешествуйте во времени на здоровье. По возвращении вас все равно будет поджидать абсолютно то же самое настоящее.

Хит-парад путешествий во времени Робо-Джефа

Важное замечание: мы здесь оцениваем не качество фильма, а то, насколько в нем выдержано соответствие выбранной модели путешествия во времени – либо в самосогласованной вселенной, либо во множественных мирах.

«12 обезьян» (1995) ***** – Великолепный детектив, но поскольку преступление уже было совершено, оказывается, что путешествие во времени ничего не меняет. Все уже и так случилось.

«Назад в будущее» (I, II, III; 1985, 1989, 1990) * – Вмешательство в прошлое не заставиг человека медленно исчезнуть. Просим прощения, Эдип.

«Планета обезьян» (1972) *– Сверхразумный шимпанзе, потомок обезьян будущего, возвращается в 1991 году и возглавляет восстание человекообразных. Дарвин был бы недоволен, если бы ему сказали, что гориллы способны выучиться бегло болтать по-английски всего за пять лет

«Герои» (ТВ, 2006 и далее) * – Супермен по имени Хиро путешествует во времени, пытаясь спасти будущее. Он не просто мешает сам себе, но и умудряется изменить будущее, которое уже описано и никогда не должно произойти.

«Квантовый скачок» (ТВ, 1984-1989) * – Доктор Сэмюэль Беккет и его воображаемый друг отправляются в прошлое и в тела других людей, чтобы скорректировать ход истории. Если верить этому телесериалу, ученый учит Майкла Джексона танцевать.

«Звездный путь-1/» (1986) * * * * – Кто сказал, что Кирк с командой изменил прошлое? Нам известно только, что он похитил нескольких китов.

«Машина времени» (1960) * * * * – Джордж Уэллс отправляется на 800 тысяч лет вперед, чтобы обнаружить символическое расщепление добра и зла. Для создания этого будущего не пришлось ничего менять в прошлом.

«Полиция времени» (1994) – НИ ОДНОЙ ЗВЕЗДЫ. В 2004 году путешествие во времени не позволяется. Жан-Клод Ван Дамм (что очевидно) – полицейский-во-времени, который спасает жизнь своей (якобы) погибшей жене, не изменяя ход истории.

Если Вселенная расширяется, то куда она расширяется?

Надо быть благодарными, когда есть за что. Благодаря популярным статьям в «Нью-Йорк тайме» и передачам на канале «Дискавери», а также множеству научно-популярных книг по данному вопросу [81], в общественное сознание удалось внедрить некоторые научные фразы.Опросите первого встречного, что происходит со Вселенной в данный момент, и не исключено, что вам ответят: Вселенная расширяется. Ну, вперед, бегите на улицу, мы подождем.

А теперь вернитесь и спросите у того же встречного, что же это на самом деле значит – «Вселенная расширяется». Мы готовы спорить, что на сей раз готового ответа не найдется. Тут-то кстати подвернемся мы.

Сначала пару слов о том, чего это не значит. Помните сцену из «Гражданина Кейна», где Чарльз с Эмили сидят за завтраком и мы видим, что с течением лет стол становится все шире и шире и дистанция между Кейном и его женой становится все больше и больше? [82]Так вот, Вселенная расширяется не так. Ваш стол не расширяется. Земля не расширяется. Солнечная система не расширяется. Наша галактика Млечный Путь, которая имеет в поперечнике десятки тысяч световых лет, – тоже объект слишком «точечный», чтобы участвовать в расширении Вселенной в целом.

Даже галактика Андромеда, расположенная от нас на расстоянии около 2,2 миллиона световых лет, на самом деле падает на нас со скоростью около 440 тысяч километров в час и, вероятно, столкнется с Млечным Путем,– ждать этого события осталось всего каких-нибудь три миллиарда лет. Дуглас Адаме ухватил суть вопроса в «Автостопом по галактике», когда писал: «Космос большой. Очень большой. Даже представить себе невозможно, какой он большой, огромный, колоссальный, сокрушительно-исполинско-великанский. То есть если ты думаешь, что от дома до аптеки тебе пилить и пилить, для космоса это – тьфу!» Глава эта по большей части посвящена тому, какой космос на самом деле пустой, но чтобы дать вам хотя бы первоначальное представление об этом, скажем, что когда придет роковой час и Млечный Путь запляшет танго с Андромедой, при этом едва ли столкнутся хотя бы две звезды. По всей вероятности, человечество погибнет не от столкновения звезд. К сожалению, вам придется подождать еще пару миллиардов лет – тогда Солнце наконец превратится в красного гиганта и сожжет на Земле все живое.

Хватит рассуждать о том, что кого убьет. Книга у нас веселая, и мы хотим рассказать вам о безобидном на первый взгляд расширении Вселенной. Бели посмотреть, что делается примерно в 30 световых годах, окажется, что практически все галактики движутся от нас. Мало того – кажется, что чем дальше от нас галактики, тем быстрее они разлетаются [83].

Первым это отступление галактик отметил еще в 1917 году Весто Слифер из Лоуэллской обсерватории, причем выяснилось, что это едва ли не универсальный закон. Однако ученый не мог знать, насколько далеки эти галактики от нашей. Более того, в то время шли ожесточенные дебаты, что это за тусклые пятна света, которые видно в телескопы: туманности в пределах Млечного Пути или целые самостоятельные «островные вселенные» (как впоследствии и оказалось).

Расстояния до галактик измерить труднее, чем можно себе представить. Что бы ни писали в фантастических романах, нельзя полететь в другую галактику или даже к ближайшей звезде, развертывая за собой рулетку. Так что если астрономы, например, говорят: «До галактики Водоворот 23 миллиона световых лет», вы вправе спросить, откуда у них такие сведения.

Чем дальше от нас находятся звезды и галактики, тем тусклее они кажутся. Этот эффект мы можем использовать к собственной выгоде при помощи «стандартной свечи». Представьте себе, что вы идете в магазин и покупаете там стоваттную лампочку, ввинчиваете ее и начинаете от нее отходить. Чем дальше вы отходите, тем тусклее кажется свет. Вы знаете, насколько он ярок вблизи, поэтому, отходя от него, в состоянии оценить, насколько вы удалились, измерив, насколько тусклой кажется лампочка. Трудность заключается в том, что поскольку галактики не продаются в хозяйственных магазинах, на них не стоит маркировка в ваттах.

Даже Эдвин Хаббл, который, вероятно, был величайшим астрономом-наблюдателем начала XX века, не мог отмерять расстояния так уж четко. В 1929 году он откалибровал расстояния и наблюдаемые скорости расхождения других галактик, выдвинув закон, который впоследствии назвали «законом Хаббла».

В своей статье Хаббл недооценил расстояния до галактик в восемь раз, и еще 20 лет назад публиковалось множество статей, где доказывалось, что расстояния, а следовательно, и постоянная Хаббла, вероятно, неверны с погрешностью в два раза [84]. Данные со спутника « Гиппарх», запущенного в 1989 году, и запущенного в 1990 году космического телескопа «Хаббл» (удачное название), позволили астрономам измерить постоянную Хаббла с точностью до нескольких процентов.

Еще один кусочек пазла расщиряющейся Вселенной – это измерение скорости, с которой разбегаются от нас галактики. Измеряют ее примерно так же, как инспектор измеряет скорость, с которой вы мчитесь по дороге,– при помощи допплеровского сдвига. Вы наверняка заметили этот странный феномен, который происходит со звуком, когда мимо проносится пожарная машина. Когда машина летит на вас, сирена воет выше обычного. А когда она удаляется, сирена воет ниже. Со светом происходит примерно то же самое – только когда источник света движется на вас, свет кажется немного синее обычного. А когда удаляется – немного краснее. Чем быстрее удаляется источник, тем сильнее сдвиг в красную сторону, называемый астрономами « красное смещение ».

Представьте себе, что мы берем Коржика из «Улицы Сезам» и разгоняем его в сторону от Земли со скоростью в 25% скорости света. Его мех – темно-синий – в наших телескопах будет казаться ярко-красным. На взгляд астронома-наблюдателя

Коржик – вылитый Элмо, однако он никогда не будет так бояться щекотки.

Мы знаем, что большинство книг по этому вопросу твердят, что галактики удаляются от нас, и опускают подробности, но мы верим в ваш интеллект. Вселенная растет, а галактики по большей части сидят смирно, зато пространство вокруг них растягивается. На первый взгляд такие поправки кажутся мелочными придирками, но на самом деле это важное уточнение.

Когда какая -нибудь далекая галактика испускает свет, фотоны проделывают долгий путь – от родной галактики до нас. При этом Вселенная расширяется, и тем больше фотонам требуется времени на дорогу, чем больше Вселенная успевает расшириться за время пути. Это расширение влияет на их цвет, как мы уже описали. Когда фотон «расширяется», это на самом деле значит, что увеличивается длина световой волны. Длина световой волны определяет цвет. Так что если Вселенная расширяется, пока фотон путешествует, фотон будет становиться краснее. Чем дальше от нас находится источник, тем сильнее, успеет расшириться Вселенная за время пути и тем больше будет красный сдвиг у фотона.

I. Где находится центр Вселенной?

Если вы хоть немного похожи на нас, то выросли с убеждением, что вы – центр Вселенной, и на первый взгляд наблюдения Хаббла подтверждают эту теорию. Кажется, что все галактики разбегаются от нас врассыпную (хорошо, если хотите, Вселенная расширяется вокруг нас), и напрашивается мысль, что мы выгодно отличаемся от иных прочих. Ведь если все галактики удаляются от нас, значит, мы находимся в центре, как же иначе?

Позвольте представить: тентакуляне, раса астрономов из галактики, которая находится в миллиарде световых лет от нашей. Один из величайших астрономов – создание по имени доктор Калачик. Хотите познакомиться с доктором Калачиком? К сожалению, вынуждены вас огорчить. Поскольку эта галактика находится в миллиарде светоёых лет от нашей, то даже если бы мы послали на Тентаку– люс VII радиограмму и попросили доктора Калачика ответить, у самого доктора Калачика это вряд ли получилось бы из-за крайне преклонного возраста. Если бы вам очень повезло, вы бы получили ответ от его прапрапра (умножьте миллионов на 50) правнучки, и к тому времени, как она ответила бы вам и указала на ошибку, пройдет еще добрый милли-

ард лет (даже если она не станет тянуть с ответом, а тогда наши потомки для начала просто забудут, что мы пытались с кем-то там наладить радиосвязь. Так что лично познакомиться с доктором Калачиком мы не можем, поэтому не можем и спросить у него, что же он видит в телескоп.

На самом деле все еще сложнее – ведь Вселенная расширяется. Если мы отправим сигнал на Тентакулюс VII, он будет идти туда больше миллиарда лет – и еще дольше будет идти ответ. Это все равно что пытаться измерить угря. Пока берешь линейку, он извивается со страшной силой, а пока приложишь к линейке голову, понимаешь, что нулевая отметка совсем не там, где ты ее оставил.

Это ничего, мы все равно знаем, что видит доктор Калачик в телескоп. Он видит в точности то же самое, что и мы с Земли,– почти все галактики в небесах разлетаются от Тентакулюса VII, и чем дальше они находятся, тем быстрее, как представляется, летят. Шовинистически настроенные элементы на Тентакулюсе уже постановили интерпретировать эти наблюдения как несокрушимое доказательство того, что Тентакулюс – центр Вселенной.

Разве может быть так, что прав и доктор Хаббл, и доктор Калачик? Разве может быть так, что обе галактики находятся в центре Вселенной?

Представьте себе, что вы жарите оладьи с черникой. Эту добавку мы выбрали по двум причинам: во-первых, любим чернику, во-вторых, черничины, как и галактики, в процессе приготовления оладий сами по себе не расширяются. Когда тесто для оладий поднимается и расширяется, черничины начинают удаляться друг от друга. Если бы они были разумны, все и каждая из них думали бы одно и то же: все прочие черничины разбегаются от меня, а дальние движутся быстрее, чем ближние!» [85]

Это подводит нас к достаточно деликатному вопросу, который вам, вероятно, покажется знакомым, если вы вспомните главу 1. Если у всех во Вселенной складывается впечатление, что все остальные от них разлетаются, разве можно утверждать, будто кто-то вообще двигается?

По всей истории науки красной нитью проходит общая тема «антицентропупизма». Николай Коперник (в честь которого назван «принцип Коперника») доказал, что Земля —не центр Солнечной системы. В 1918 году Харлоу Шапли из Гарварда показал, что наша Солнечная система находится на глухой периферии галактики Млечный Путь – во-

преки распространенному заблуждению. А теперь Хаббл (и доктор Калачик на своей планете) утверждают, что наша Галактика – вовсе не центр Вселенной!

Однако» как мы сказали, с уверенностью назвать себя центром Вселенной не вправе никто. Предлагаем вам аналогию: представьте себе, что вы муравей, живущий на поверхности воздушного шара. Когда шар надувается, вы видите, что все остальные муравьи разлетаются от вас все дальше и дальше.

Заядлый зануда нашел бы возражения против мира муравьев. Он бы сказал: «Минуточку! Я знаю, что если бы мир муравьев надувался, муравьи бы заметили! Ведь я же замечаю, когда моя мама, скажем, нажимает на педаль газа!» Да, это так, но в нашем случае муравьи ничего не замечают, потому что их вселенная расширяется в загадочном третьем измерении, которого они прямо не воспринимают [86].

Вероятно, мы движемся в четвертом пространственном измерении, которое отличается от привычной системы координат из трех пространственных осей и оси времени. Чуть ниже мы поговорим о том, возможно ли, что существуют и другие измерения, кроме трех, которые мы воспринимаем непосредственно. Вероятно, это как раз тот случай, когда аналогия заводит слишком далеко. По принятой сейчас стандартной космологической модели, мы не нуждаемся ни в каких измерениях, кроме трех известных (плюс время).

II. Как выглядит край Вселенной?

Разговор о Тентакулюсе VII наталкивает нас на важные размышления. Если бы у нас были такие мощные телескопы, что в них можно было бы разглядеть родную планету доктора Калачика, мы бы увидели не то, что там происходит сегодня, а то, что было примерно миллиард лет назад. А если бы мы поглядели на другую, еще более отдаленную галактику, то заглянули бы в еще более отдаленное прошлое. Именно так ученые и изучают ранние стадии развития Вселенной – они смотрят, что происходит в очень далеких галактиках.

Однако за самыми дальними галактиками существует предел, за который мы заглянуть не в силах. На Земле мы называем этот предел горизонтом, но точно такой же горизонт существует и у Вселенной в целом. Заглянуть за горизонт мы не можем, так как свет распространяется с постоянной скоростью.

А поскольку Вселенная существует относительно недавно, всего каких-то 13,7 миллиарда лет, все, что расположено дальше, чем 13,7 миллиарда световых лет, еще некоторое время не будет доступно нашему глазу.

А откуда, собственно, взялась эта дата «начала Вселенной»? Начнем с конца. Если все галактики во Вселенной удаляются друг от друга, значит, когда-то в прошлом был момент, когда они (или по – крайней мере атомы, которые их составляют) сидели друг у друга на голове. Это «событие» мы называем Большим взрывом, который стал причиной крупных заблуждений, всяческой путаницы и написания следующей главы.

Оценить, когда произошел Большой взрыв, мы сумеем, если вспомним, что скорость – это отношение расстояния ко времени. Предположив (ошибочно, как выясняется, но пока что такая погрешность нас устраивает), будто скорость удаления галактики, где расположен Тентакулюс, с начала времен постоянна, мы можем вычислить скорость Вселенной при помощи простых магоматематических выкладок. Только подумайте: чем дальше от нас галактика находится сегодня, тем старше наша Вселенная, поскольку все разбегается друг от друга в известном нам темпе. Подставим в это простенькое линейное уравнение переменные, справедливые для нашей Вселенной, и прикинем, что возраст Вселенной – около 13,8 миллиарда лет: смотрите, результат почти такой же, как если бы вы проделали все вычисления точно и с нужными поправками. I Если бы у нас был достаточно мощный телескоп, смогли бы мы своими глазами увидеть зарождение Вселенной? Почти, но не совсем. Нынешний рекордсмен по дальности, объект по прозвищу А1689-zD1, находится от нас на таком расстоянии, что его изображение, видное в космический телескоп «Хаббл», относится к тому времени, когда Вселенная насчитывала всего 700 миллионов лет от роду (около 5% ее нынешнего возраста), когда ее размер составлял меньше 1/8 нынешнего.

Хуже того, А 1689-zD1 удаляется от нас со скоростью, примерно в 8 раз превышающей скорость света. (Мы подождем, а вы перелистайте книжку назад, на главу 1, где мы четко и недвусмысленно заявили, что это невозможно.) Загадка мгновенно разрешится, если мы вспомним, что это Вселенная расширяется, а не галактика движется. Галактика стоит на месте.

Вам все еще кажется, что мы жульничаем? Вовсе нет. Специальная теория относительности не говорит, что предметы не могут удаляться друг от друга со скоростью больше скорости света. А говорит она следующее: если.я отправлю в небо Бэт-сигнал, Бэт– мен не сумеет перегнать его на Бэтплане, как бы ни пыжился. В более общем смысле это означает, что никакая информация (например, частица или сигнал) не может двигаться быстрее света. Это абсолютная правда, даже если Вселенная очень быстро расширяется. Мы не в состоянии использовать расширение Вселенной, чтобы обогнать луч света.

На самом деле мы способны заглянуть в прошлое даже дальше, чем А1689-zD1, но для этого нам нужны радиоприемники. Мы можем заглянуть в то время, когда Вселенной было всего-навсего 380 тысяч лет от роду и она состояла всего лишь из бурлящей смеси водорода, гелия и крайне высокоэнергичного излучения.

Дальше все в тумане – буквально. Поскольку Вселенная на ранних стадиях своего развития была туго набита материей, это все равно что пытаться заглянуть за соседкины шторы [87]. Что за ними, не видно, но мы знаем, как выглядит Вселенная сейчас и как она выглядела в каждый момент времени с ранних стадий до сегодняшнего дня, поэтому можем догадаться, что находится за этой космической шторой. Так и подмывает за нее заглянуть, правда?

Так вот, хотя заглянуть за горизонт мы не в силах, зато видим достаточно много, чтобы удовлетворять собственное и чужое любопытство за государственный счет. Самое прекрасное – чем дольше мы ждем» тем старше становится Вселенная и тем дальше отодвигается горизонт. Иначе говоря, существуют далекие уголки Вселенной, чей свет доходит до нас только сейчас.

А что же находится за горизонтом? Этого никто не знает, но мы вправе делать обоснованные догадки. Помните, что Коперник и его последователи ясно показали нам; «Когда куда-нибудь идешь, то все равно куда-нибудь придешь», поэтому можно предположить, что за горизонтом Вселенная выглядит примерно так же, как и здесь. Конечно, там будут другие галактики, но их окажется примерно столько же, что и вокруг нас, и выглядеть они будут примерно так же, как и наши соседки. Но это не обязательно правда. Мы выдвигаем такое предположение, поскольку у нас нет причин думать иначе.

III. Из чего состоит пустое пространство?

Так, значит, Вселенная расширяется, однако галактики в ней практически не движутся. Как же

это все на самом деле устроено? Придется вернуться к эйнштейновской общей теории относительности. Джон Арчибальд Уилер блестяще описал эту теорию известным афоризмом: «Пространство диктует материи, как двигаться, а материя диктует пространству, как искривляться», и именно так и следует о ней думать.

Мы не забыли о своем обещании держаться подальше от математики, однако формулировка Уилера, по сути, – это сухое изложение главного уравнения общей теории относительности – эйнштейновского уравнения поля. Приводить его здесь мы не будем, но кое-что о нем нужно знать.

Левая сторона уравнения поля [88]определяет, насколько две точки далеки друг от друга и в пространстве, и во времени,– эта величина называется «метрика»,– а если мы посмотрим, как метрика меняется в пространстве, то сможем описать, насколько оно искривлено. Метрике отводится настолько важная роль, поскольку частицы ленивы и выбирают именно тот маршрут, который позволяет минимизировать время на дорогу. В плоском (то есть лишенном гравитации) пространстве самый быстрый путь – прямая, как вы, вероятно, и сами догадываетесь, но если пространство искривлено гравитацией, все сильно осложняется.

Представим себе, что вы бросаете мячик приятельнице. Мячик хочет долететь до нее как можно быстрее, так что, вероятно, кратчайший путь – это прямая. Но постойте! Гравитация, как мы видели в предыдущей главе, заставляет время у поверхности Земли идти самую чуточку медленнее, поэтому мяч, вероятно, доберется до вашей приятельницы быстрее, если чуточку поднимется от земли и опи-

шет дугу. С другой стороны, если дуга окажется слишком крутой, мячу придется двигаться быстрее, а мы уже видели, что если мяч летит очень быстро, время для него замедляется. Начинается поиск компромиссов, и мяч следует кривой пространства-времени и летит по дуге. Понятно? Несмотря на все разговоры о релятивистском времени и искривленном пространстве, в слабых гравитационных полях вроде поля Земли гравитация ведет себя именно так, как предсказывал Ньютон.

Но если мы хотим разобраться, как развивается Вселенная в целом, придется вырваться из слабого поля Земли, а для этого нужно сказать два слова о метрике. Напомним, что метрика говорит нам, насколько далеко отстоят друг от друга две точки. Представьте себе» что у вас есть линейка, которая медленно сжимается. И если вы через некоторое время решите измерить, например, расстояние от вас до Парижа, то обнаружите, что оно постоянно увеличивается.