Лев Шильник

Удивительная космология

Предисловие от издательства

«Человек, впервые соприкоснувшийся с картиной мира, которую рисует современная физика, или с космологическими моделями эволюции нашей Вселенной, порой испытывает настоящий интеллектуальный шок», – так начинается одна из глав этой интереснейшей книги. Действительно, как представить себе рождение Вселенной четырнадцать миллиардов лет назад «из ничего» или «из чего угодно»? Способно ли воображение человека воспринять четырехмерное пространство? Мнимое время? Скрытую массу? Как вещество, которое мы привыкли характеризовать массой и весом, может состоять из пустоты? И каким образом знакомые нам из школьных учебников элементарные частицы становятся струнами?

Наука «космология», которой посвящена эта книга, изучает свойства и эволюцию Вселенной. Представления человечества об устройстве мира претерпели колоссальные изменения благодаря фундаментальным открытиям прошлого века в области физики и астрономии.

Автор книги, известный популяризатор науки Лев Шильник, разворачивает перед читателем широкомасштабную картину развития космологии от античности до наших дней, то есть до самых современных, новейших и порой весьма экстравагантных теорий возникновения, устройства и эволюции Вселенной. Теория Большого взрыва, инфляционная модель рождения мира, многомерное пространство, теория струн, черные дыры как коридоры в иные миры… От такого виртуального путешествия по нашей Вселенной и ее окрестностям захватывает дух. Не меньше поражает и гений тех выдающихся ученых – физиков, астрономов, математиков, – которые открыли для нас современную картину мира. Картину убедительную, теоретически обоснованную, экспериментально подтвержденную и вместе с тем завораживающую и почти недоступную человеческому разуму и воображению, сформированному в земной биологической нише.

Ранее эта книга уже выходила в свет под названием «Космос и хаос». Настоящее издание, с небольшими изменениями и дополненное иллюстрациями, адресовано в первую очередь любознательным старшеклассникам и студентам, а также тем, кто не утратил с возрастом интереса к познанию. Читателям с недостаточной подготовкой в области физики некоторые разделы книги, возможно, покажутся усложненными, но мы уверены, что и они смогут получить общие представления об основных идеях современной космологии и сформировать в своем воображении грандиозную картину мироздания.

Расстояния, версты, мили

В старину люди жили на плоской Земле. Ничего удивительного в этом нет, ибо человеческому глазу земная поверхность и впрямь видится убегающей за горизонт бескрайней плоскостью, если, конечно, пренебречь локальными перепадами рельефа по высоте. Путешествуя по долинам и по взгорьям, купцы и солдаты Древнего мира могли на собственном опыте удостовериться, что поверхность Земли представляет собой огромный плоский блин.

Однако считать наших далеких предков наивными простаками было бы опрометчиво и недальновидно. Просто наука в ту пору пока что барахталась в пеленках. Рыхлую груду фактов, где точные наблюдения и поразительные догадки перемежались с чудовищными заблуждениями, еще предстояло систематизировать. Отделение зерен от плевел – совсем не такая легкая задача, как может показаться на первый взгляд.

Но если зрение нас не обманывает и Земля действительно плоская, следовало бы выяснить, как далеко она простирается. А поскольку никому из смертных не удалось добраться до ее края и заглянуть вниз, вполне логичным казалось предположение, что этого края нету вовсе – земная поверхность нигде не кончается. Но бесконечность – весьма неуютное понятие, плохо поддающееся рациональному осмыслению, и люди всегда стремились от нее избавиться. Если же край у Земли все-таки есть, что, скажите на милость, может помешать мировым водам, со всех сторон омывающим сушу, без остатка излиться в бездонную пропасть? Положение спасал небесный свод, опрокинутый над Землей исполинской чашей и составляющий с ней единое целое. Таким образом, вечно убегающий горизонт будет тем местом, где хрустальный купол небес соединяется с земной твердью. Между прочим, библейское выражение «твердь земная и твердь небесная» является отголоском тех ветхозаветных географических представлений.

Земля представлялась нашим предкам плоской

Итак, мы худо-бедно разобрались с устройством Вселенной. Получилось корыто с плоским дном, прихлопнутое крышкой небесного свода. Осталось определиться с формой и размерами этой конструкции. Однако у разных народов порой бытовали диаметрально противоположные мнения на этот счет.

Скажем, древние египтяне, жившие в долине Нила, и шумеры, населявшие междуречье Тигра и Евфрата, полагали, что Земля гораздо протяженнее с востока на запад, чем с севера на юг. В силу ряда исторических причин они были довольно неплохо знакомы с обитателями сопредельных стран, лежавших у восточных и западных границ их царств, а вот южные и северные земли долго были для них почти полной terra incognita. Поэтому шумерам и египтянам Земля рисовалась в виде прямоугольного ящика, вытянутого в широтном направлении. У греков же чувство геометрических пропорций было, по-видимому, развито лучше: по их мнению, Земля представляла собой круглую плиту, разумеется, с Грецией в центре. Сушу со всех сторон омывали воды могучей реки под названием Океан, а Средиземное море являлось ее худосочным ответвлением, своего рода аппендиксом, протянувшимся к центру мира.

Древнегреческий историк и географ Гекатей Милетский, живший за пять веков до начала христианской эры, автор фундаментального труда «Землеописание», который дошел до наших дней в отрывках, попытался даже вычислить размеры этой плиты. Он пришел к выводу, что ее диаметр не должен превышать 8 тысяч километров; таким образом, площадь плоской Земли будет равняться 50 миллионам квадратных километров. И хотя истинная площадь нашей планеты в 10 раз больше, смеем полагать, что цифры, полученные отважным уроженцем Милета, представлялись современникам чудовищными. Конечно, круг – более совершенная фигура по сравнению с неуклюжим прямоугольником, однако сакраментальный вопрос, что удерживает земной диск на месте, по-прежнему оставался без ответа. Древние греки были не лыком шиты и прекрасно знали, что все тяжелые тела имеют тенденцию падать вниз.

– Если плоский земной диск действительно столь велик, – говорили скептики, радостно потирая сухие ладошки, – то пусть уважаемый Гекатей объяснит нам, неразумным, какие силы заставляют его висеть неподвижно. Если же он все-таки со свистом проваливается в пустоту, подобно всем остальным телам, то почему мы не замечаем этого стремительного падения?

Мы не знаем, как отвечал первый античный географ на неудобные вопросы оппонентов. Проще всего было сказать, что земная твердь простирается вниз неограниченно, но это сразу же приводило на память проклятую бесконечность, от которой только что удалось отделаться. Куда разумнее было предположить, что земной диск покоится на чем-нибудь прочном. Индусы помещали Землю на четыре столпа.

– Очень хорошо, – язвительно цедили через губу скептики, – а на чем стоят столпы?

– На гигантских слонах, это даже малые дети знают.

– А слоны?

– А слоны, да будет вам известно, попирают своими ногами панцирь исполинской черепахи.

– А черепаха?..

Дурная бесконечность раз за разом упорно вылезала изо всех дыр, и представление о плоской Земле загоняло мыслителя в безнадежный тупик.

Давайте вспомним веселую сказку Лазаря Лагина о могущественном джинне Гассане Абдуррахмане ибн Хоттабе родом из древней Аравии, волею судеб очутившемся в современной Москве. Говорят, он был весьма влиятельной фигурой при дворе мудрого царя Соломона, который правил 3000 лет тому назад в Палестине, но чем-то не потрафил кесарю. Любвеобильный царь (по преданию, у Соломона было 700 жен и 300 наложниц) не стал церемониться с ослушником и без долгих разговоров повелел заточить его в глиняный сосуд, каковой надлежало утопить в морской пучине. А 3000 лет спустя московский школьник Волька Костыльков случайно наткнулся на замшелую керамическую посудину во время утреннего купания. Сколько живут джинны, в точности никто не знает, но Хоттабыч оказался на редкость бодрым и покладистым стариком, а потому сразу же предложил своему спасителю массу услуг. Вольке предстоял экзамен по географии, в которой он довольно мелко плавал, так что после нескольких сугубо формальных телодвижений правильный пионер и действительный член астрономического кружка при Московском планетарии подмахнул взаимовыгодную сделку.