Нереальная реальность - Кананин Андрей (читать книги онлайн полные версии .TXT) 📗
В специализированной литературе также встречается ещё одна единица измерения – парсек, сложносоставное слово, состоящее из двух – параллакс и секунда. Один парсек равен 3.26 светового года. Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, удалена от нас на расстояние 4.22 светового года или 1.295 парсек. Центр галактики Млечный Путь расположен на расстоянии в 26 тыс. световых лет от Солнца или примерно в 8 тыс. парсек. Ближайшая к нам соседняя галактика – Туманность Андромеды, удалена от нас на 2.5 млн. световых лет или на 772 000 парсек.
Многие люди, впервые осознав масштабы Космоса, чувствуют себя неуютно. Вселенная пугает, кажется враждебной, а человек на её фоне ничтожным. Конечно, это заблуждение. Ведь это наш родной дом, где мы появились на свет и по законам которого живём. И чем этот дом больше и разнообразнее, тем лучше. Наша Вселенная по-настоящему величественна и огромна. Тем интереснее её изучать.
Глава 9. Вселенная
Космос состоит из галактик, звёзд и планет. На первый взгляд, Вселенная кажется стационарной, не расширяющейся и не сжимающейся, бесконечной и вечной. Так считало большинство учёных вплоть до XX века.
Но в 1929 году Эдвин Хаббл 11 сделал потрясающее открытие. Он обнаружил, что Вселенная не стационарна. Она расширяется. Все галактики удаляются друг от друга. Это открытие перевернуло всё тогдашнее представление о Мироздании. Ведь в расширяющейся Вселенной не может быть ничего вечного. Казавшийся застывшим Космос вдруг неожиданно предстал очень изменчивым и динамичным.
Ещё за десять лет до открытия Хаббла Александр Фридман создал модели расширяющейся и сжимающейся вселенной. В них ответ на вопрос, каким именно путём пойдёт эволюция Космоса, зависит от средней плотности материи в мире. Если она низкая, то есть общего количества вещества недостаточно, чтобы воспрепятствовать силе растяжения пространства – Вселенная будет расширяться вечно. Если плотность материи высокая – расширение рано или поздно прекратится, всё обернётся вспять, сила гравитации начнёт стягивать вещество, расширение сменится сжатием и Вселенная «схлопнется» в микроскопически плотную точку, уже известную нам как сингулярность.
Какой вариант развития событий применим к наблюдаемому миру: вечное расширение или обратное сжатие материи к состоянию до Большого Взрыва?
Для ответа на этот вопрос необходимо рассчитать кривизну пространства Вселенной. Вселенная высокой плотности будет иметь положительную кривизну, а низкой – отрицательную. Тогда выяснится, какая судьба нас ждёт.
Впрочем, мы забыли о третьем сценарии. Существует крайне маловероятная, фактически нереальная возможность того, что кривизна пространства Вселенной является критической, то есть ни положительной и не отрицательной, а равной или практически равной нулю. В таком случае Космос будет расширяться вечно, но с постоянно уменьшающейся скоростью. В геометрическом смысле такая Вселенная должна выглядеть плоской.
Конечно, это самый маловероятный вариант. Ведь «ноль» – это единственное и выделенное число в бесконечном ряду положительных и отрицательных значений. Поэтому неудивительно, что астрофизики были поражены, когда неоднократно перепроверенные подсчёты показали – наша Вселенная практически плоская с нулевой кривизной пространства.
Не успели специалисты до конца осознать столь необычный факт, как выяснилось, что полученный результат автоматически приводит к ещё более странным последствиям. Из-за того, что пространственная геометрия нашего мира плоская, напрямую следует, что плотность Вселенной очень близка к определённому значению. Так вот, нулевая кривизна пространства означает, что плотность энергии в Космосе должна находится в интервале, очень близком к единице. Однако, согласно базовым уравнениям Эйнштейна, сегодня это значение должно быть приближено к нулю. Но мы наблюдаем совершенно иное. Как это понимать?
Поразительно, но единственное правдоподобное научное объяснение состоит в достаточно фантастическом допущении. Чтобы требуемые цифры сходились сейчас, в самом начале времён значение плотности Вселенной должно было быть «задано» с точностью до единицы с шестьюдесятью нолями после запятой. Именно так и никак иначе. В том то и суть, что изначально необходимо было именно такое, а никакое иное точное число. То есть, допустим, если бы его значение в момент Большого Взрыва было 1.0001, или 1.00000000000001, или 1.000000000000000000000000001, то сегодня плотность энергии Космоса резко отличалась от наблюдаемой.
Совершенно непонятно почему в ранней Вселенной было такое уникально точное значение плотности, с шестьюдесятью нулями после запятой, критично необходимое для того, чтобы сегодня оно приближалось к единице. Это выглядит противоестественным и подозрительно напоминает искусственную «подгонку» оптимальной цифры.
Почему из трёх допустимых вариантов кривизны пространства, в нашем случае сработал самый маловероятный?
Почему Большой Взрыв начался практически без отклонения от плоской геометрии пространства?
Большинство специалистов считают, что к началу XXI века ответ удалось найти. Плоскостность Вселенной достаточно корректно объясняется теорией инфляции. А если всё же гипотеза неверна? Некоторые свои сомнения на сей счёт я уже высказывал в 5 главе. Здесь надо чётко понимать, что всего один-единственный необъяснимый факт может напрочь разрушить самую правдоподобную теорию.
Впрочем, вернёмся к открытию Хаббла. С 20-х годов прошлого века учёные значительно продвинулись вперёд в своих исследованиях эволюции Вселенной. В настоящее время мы хорошо понимаем, каким образом возник наш мир. Для того, чтобы представить себе эволюцию Космоса, совершим путешествие в прошлое.
13 миллиардов 798 миллионов лет назад произошёл Большой Взрыв. Появились пространство и время как свойства нашей Вселенной. Заработали понимаемые нами законы физики. Изначально все четыре фундаментальных взаимодействия были объединены в единую «сверхсилу».
Прошло 0.0000000000000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва. Разрушилась полная симметрия мира. Гравитация отделилась от остальных трёх фундаментальных взаимодействий.
Прошло 0.00000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва. Началась эпоха инфляции. Пространство невообразимо быстро расширилось. Вселенная увеличила свой радиус на несколько порядков.
Прошло 0.00000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва. Произошёл повторный разогрев Космоса. Температура составляла 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000°С. С этого момента Вселенная начала охлаждаться и расширяться стандартным способом. Великое объединение трёх фундаментальных взаимодействий разрушилось – сильное взаимодействие отделилось от двух других сил. Вселенная в основном была заполнена излучением.
Прошло 0.000000000001 секунды после Большого Взрыва. Температура Вселенной остаётся очень высокой. Образуются бозоны.
Прошло 0.000001 секунды после Большого Взрыва. Электромагнитное и слабое взаимодействие разделились. Существующие фундаментальные силы сформировались в их современном состоянии. Вселенная заполнена кварк-глюонной плазмой.
Прошла 1 секунда после Большого Взрыва. Вселенная достаточно охладилась для того, чтобы кварки стали группироваться в элементарные частицы. Плотность материи снизилась до уровня, чтобы нейтрино начали свободно перемещаться в пространстве. Начался процесс нуклеосинтеза, то есть формирование простейших ядер из протонов и нейтронов.
Прошло 3 минуты после Большого Взрыва. Вселенная остыла и уже не представляла собой сплошной огненный шар. Водород частично преобразовался в гелий, создав сегодняшнюю пропорцию этих веществ в космосе: 75% водорода и 25% гелия. Появился третий химический элемент – литий. Свет рассеивался свободными электронами, поэтому Вселенная оставалась непрозрачной. Но это условное представление. Гипотетический наблюдатель видел бы вокруг себя однородное излучение, как будто всё небо сплошь заполнено Солнцем. Но его цвет периодически менялся, приобретая причудливые оттенки от бардового до чёрного.
