Бесконечность вселенной: как понять и осознать космос

Поверхность последнего рассеяния

Джесси Шелтон, доцент кафедры физики и астрономии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн

«Все зависит от того, что вы подразумеваете под краем вселенной. Поскольку скорость света ограничена, чем дальше и дальше в космос мы смотрим, тем дальше и дальше назад во времени мы заглядываем — даже когда смотрим на соседнюю галактику Андромеду, мы видим не то, что происходит сейчас, а что происходило два с половиной миллиона лет назад, когда звезды Андромеды излучали свет, попавший в наши телескопы только сейчас. Самый старый свет, который мы можем увидеть, пришел из самых дальних глубин, поэтому, в некотором смысле, край вселенной — это самый древний свет, который нас достиг. В нашей вселенной это космический микроволновый фон — едва заметное, продолжительное послесвечение Большого Взрыва, которое отмечает момент, когда Вселенная остыла достаточно, чтобы позволить сформироваться атомам. Это называется поверхностью последнего рассеяния, поскольку отмечает место, где фотоны перестали прыгать между электронами в горячей, ионизированной плазме и начали вытекать через прозрачное пространство, на миллиарды световых лет в нашу сторону. Таким образом, можно сказать, что край вселенной — это поверхность последнего рассеяния.

Что находится на краю вселенной прямо сейчас? Ну, мы не знаем — и не можем узнать, нам пришлось бы ждать, пока свет, испущенный там сейчас и идущий к нам, пролетит много миллиардов лет в будущем, но поскольку вселенная расширяется все быстрее и быстрее, мы вряд ли увидим новый край вселенной. Можем лишь догадываться. На крупных масштабах наша вселенная выглядит по большей части одинаковой, куда ни глянь. Велики шансы, что если бы вы оказались на краю наблюдаемой вселенной сегодня, вы увидели бы вселенную, которая плюс-минус похожа на нашу собственную: галактики, больше и малые, во всех направлениях. Я думаю, что край вселенной сейчас это попросту еще больше вселенной: больше галактик, больше планет, больше живых существ, задающихся таким же вопросом».

Похожее

  • Как представить 10 измерений
    Как известно, человек живет в 3х измерениях — длина, ширина и высота. Исходя из «теории струн», во Вселенной существует 10 измерений, первые шесть из которых между собой связаны. На данном видео рассказывается про все эти измерения, включая 4 последних, в рамках представлений о Вселенной.

  • Темная Вселенная. Сюрприз космологии к 100-летию открытия Эйнштейна
    Ксанфомалити Л. В.
    Понадобилось несколько поколений, чтобы новые физические идеи органично впитались наукой, а затем стали плодоносить (иногда, увы, грибами термоядерных взрывов). Революционные научные и технические достижения второй половины ХХ века основывались главным образом на гигантском прогрессе в физике твердого тела, прежде всего полупроводников. Но на новом стыке веков в науке стали разворачиваться события, масштаб которых вполне сопоставим с тем, что был в начале XX века. На международных конференциях доклады о новостях космологии собирают массу народа. Нового Эйнштейна пока не видно, но дело зашло очень далеко. Речь в предлагаемой статье пойдет о новых открытиях, которые привели к небывало глубокой ревизии представлений о Вселенной, в которой мы обитаем.

  • Чёрные дыры во Всленной
    Транковский С.
  • Структура Реальности
    Дэвид Дойч

    Книга известного американского специалиста по квантовой теории и квантовым вычислениям Д.Дойча фактически представляет новую всеобъемлющую точку зрения на мир, которая основывается на четырех наиболее глубоких научных теориях: квантовой физике и ее интерпретации с точки зрения множественности миров, эволюционной теории Дарвина, теории вычислений (в том числе квантовых), теории познания.

  • Параллельные вселенные
    Макс Тегмарк
    Статья этой статье Макса Тегмарка выдвигается гипотеза о строении предполагаемой сверхвселенной, теоретически включающей в себя четыре уровня. Однако уже в ближайшее десятилетие у ученых может появиться реальная возможность получить новые данные о свойствах космического простраства и, соответственно, подтвердить или опровергнуть данную гипотезу.

  • Картина мира за один час
    Сергей Попов
    Где более выгодные условия для возникновения жизни: на Марсе или на спутниках Сатурна и Юпитера? Может ли изучение нейтронных звезд помочь разобраться в фундаментальных физических законах? Когда наконец мы получим окончательное подтверждение существования черных дыр? Астрофизик Сергей Попов рассказывает о всеволновой астрономии, современных телескопах и строении Вселенной.

  • Одна Вселенная или множество?
    Александр Виленкин

    Как выглядит Вселенная на очень больших расстояниях, в областях, недоступных наблюдению? И есть ли предел тому, как далеко мы можем заглянуть? Наш космический горизонт определяется расстоянием до самых далеких объектов, свет которых успел прийти к нам за 14 миллиардов лет с момента Большого взрыва. Из-за ускоренного расширения Вселенной эти объекты сейчас удалены уже на 40 миллиардов световых лет. От более далеких объектов свет к нам еще не дошел. Так что же находится там, за горизонтом?

  • Вселенная немного старше, чем мы думали
    Фил Плейт

    Вселенная немного старше, чем мы думали. Более того, состав ее компонентов слегка не такой, как мы предполагали. И более того, как они перемешаны — тоже немного отличается от нашего представления. И еще более того, есть намеки, слухи и перешептывания, что там есть еще кое-что, о чем мы до этого совсем ничего не знали.

  • Краткая история времени (фильм)

    Документальный фильм «Краткая история времени» основан на одноимённом научно-популярном бестселлере британского физика-теоретика Стивена Хокинга, в котором автор затрагивает вопросы: откуда взялась Вселенная, как и почему она возникла, каков будет ее конец, если вообще будет. Но режиссёр ленты Эррол Моррис не ограничился одним лишь изложением содержания книги: в фильме много внимания уделено личности и повседневной жизни самого Хокинга.

  • Наша Вселенная — лишь один из этапов в череде вселенных
    Наша Вселенная — лишь один из этапов в череде вселенных, регулярно порождаемых Большими взрывами. Этот результат работы ученых, о котором стало известно на днях, хотя и нуждается в серьезной проверке, демонстрирует, что в науке не закончилась эпоха фундаментальных открытий.

Далее >>>

Какого размера Вселенная?

Вселенная, насколько могут увидеть самые мощные телескопы (даже в теории), огромна, массивна и велика. Включая фотоны и нейтрино, она содержит 1090 частиц, слипшихся и сгруппированных в сотни миллиардов или триллионы галактик. Каждая из этих галактик вмещает порядка триллиона звезд (в среднем) и все они разбросаны по космосу в сфере диаметром 92 миллиарда лет, если смотреть с нашей позиции. Но несмотря на то, что подсказывает нам наша интуиция, это не значит, что мы находимся в центре конечной Вселенной. На самом деле, все данные указывают на то, что все строго наоборот.

Причина, по которой Вселенная кажется конечной для нас — причина, по которой мы не можем увидеть все, что находится за пределами определенного порога, — не в том, что Вселенная конечна по размерам, а в том, что Вселенная существовала определенное время. Если мы хорошо понимаем, что такое Большой Взрыв, все было так: Вселенная не была постоянной в пространстве и времени, она эволюционировала из более однородного, горячего, плотного состояния в более разрозненное, холодное и диффузное современное состояние.

И так мы получили богатую Вселенную, изобилующую многими поколениями звезд; сверхолодный фон, послесвечение Большого Взрыва; галактики, разбегающиеся тем быстрее, чем дальше они находятся.

Пределы видимого нами устанавливаются расстоянием, которое свет пропутешествовал с момента Большого Взрыва.

Но это вовсе не означает, что не существует другой Вселенной за пределами участка, доступного для нас. На самом деле, у нас есть все основания полагать, что Вселенная может быть практически бесконечной. Наблюдательно мы можем измерить несколько различных интересных величин, включая пространственную кривизну Вселенной, насколько однородна и гладка она с позиции температуры и плотности и как развивалась с течением времени.

Оказывается, Вселенная практически плоская пространственно, однородна, а за ее пределами, вероятнее всего, будет точно такая же Вселенная, как и наша, растянутая на сотни миллиардов лет во всех направлениях, которых мы уже не увидим. Но если вернуться назад во времени, отмотать историю до Большого Взрыва, можно обнаружить нечто еще более интересное. До Большого Взрыва Вселенной был другой этап.

Этот этап, период космологической инфляции, описывает фазу Вселенной, которая была наполнена не привычной нам материей и излучением, а энергией, присущей самому пространству: и в этом состоянии Вселенная расширялась экспоненциально. То есть расширение происходило не с определенной скоростью, а скорее разворачивалось, как сложенный лист бумаги — в два, четыре, восемь, шестнадцать, тридцать два раза и так далее.

Поскольку это расширение было не только экспоненциальным, но и стремительным, «удвоение» происходило с промежутком в 10-35 секунды. То есть, когда прошло 10-34 секунды, Вселенная стала в 1000 раз больше; прошло 10-33 секунды — Вселенная стала больше в 1030 раз (или 100010); прошло 10-32 секунды — и Вселенная стала размером в 10300 раз больше и так далее. Экспоненциальное расширение хорошо не тем, что происходит быстро, а тем, что неумолимо.

Жизнь не только на Земле?

В Солнечной системе есть еще одно небесное тело, на котором ряд ученых все-таки допускают наличие жизни. Пусть даже в самых примитивных формах. Это спутник Сатурна Титан.

На Титане находится большое количество озер. Правда, искупаться в них не получится: в отличие от земных, они наполнены жидкими метаном и этаном.

Тем не менее Титан считается похожим на Землю в самом начале ее развития. Из-за этого некоторые ученые полагают, что в подземных водоемах спутника Сатурна могут существовать простейшие формы жизни.

Видео

https://hi-news.ru/space/pochemu-kosmos-takoj-temnyj-esli-vo-vselennoj-milliardy-zvezd.html

https://www.m24.ru/articles/nauka/18052016/105261

Тысячи миров

Эта теория гласит, что космос бесконечен. Вероятно, в нем есть миллионы, миллиарды других галактик, которые вмещают в себя миллиарды других звезд. Ведь, если мыслить обширно, все в нашей жизни начинается снова и снова — фильмы следуют один за другим, жизнь, заканчиваясь в одном человеке, начинается в другом.

В мировой науке на сегодняшний день считается общепринятой концепция о многокомпонентной Вселенной. Но сколько Вселенных существует? Никто из нас этого не знает. В других галактиках могут находиться совсем иные небесные тела. В этих мирах господствуют совершенно другие законы физики. Но как доказать их наличие экспериментальным способом?

Сделать это можно лишь обнаружив взаимодействие между нашей Вселенной и другими. Это взаимодействие происходит через некие кротовые норы. Но как найти их? Одно из последних предположений ученых гласит, что такая нора есть прямо в центре нашей Солнечной системы.

Ученые предполагают, что в том случае, если космос бесконечен, где-то на его просторах находится двойник нашей планеты, а, возможно, и всей Солнечной системы.

Граница безграничного

Первый вопрос, который приходит в голову обычному человеку – как Вселенная вообще не может быть бесконечной? Казалось бы, бесспорным является то, что вместилище всего сущего вокруг нас не должно иметь границ. Если эти границы и существуют, то что они вообще собой представляют?

Допустим, какой-нибудь астронавт долетел до границ Вселенной. Что он увидит перед собой? Твёрдую стену? Огненный барьер? А что за ней – пустота? Другая Вселенная? Но разве пустота или другая Вселенная могут означать, что мы на границе мироздания? Ведь это не означает, что там находится «ничего». Пустота и другая Вселенная – это тоже «что-то». А ведь Вселенная – это то, что содержит абсолютно всё «что-то».

Мы приходим к абсолютному противоречию. Получается, граница Вселенной должна скрывать от нас что-то, чего не должно быть. Или граница Вселенной должна отгораживать «всё» от «чего-то», но ведь это «что-то» должно быть также частью «всего». В общем, полный абсурд. Тогда как учёные могут заявлять о граничном размере, массе и даже возрасте нашей Вселенной? Эти значения хоть и невообразимо велики, но всё же конечны. Наука спорит с очевидным? Чтобы разобраться с этим, давайте для начала проследим, как люди пришли к современному понимаю Вселенной.

Расширяя границы

Инфографика «Вселенная» Посмотреть в большом разрешении

Человек с незапамятных времён интересовался тем, что представляет собой окружающий их мир. Можно не приводить примеры о трёх китах и прочие попытки древних объяснить мироздание. Как правило, в конечном итоге все сводилось к тому, что основой всего сущего является земная твердь. Даже во времена античности и средневековья, когда астрономы имели обширные познания в закономерностях движения планет по «неподвижной» небесной сфере, Земля оставалась центром Вселенной.

Естественно, ещё в Древней Греции существовали те, кто считал что Земля вращается вокруг Солнца. Были те, кто говорил о множестве миров и бесконечности Вселенной. Но конструктивные обоснования этим теориям возникли только на рубеже научной революции.

В 16 веке польский астроном Николай Коперник совершил первый серьёзный прорыв в познании Вселенной. Он твёрдо доказал, что Земля является лишь одной из планет, обращающихся вокруг Солнца. Такая система значительно упрощала объяснение столь сложного и запутанного движения планет по небесной сфере. В случае неподвижной Земли астрономам приходилось выдумывать всевозможные хитроумные теории, объясняющие такое поведение планет. С другой стороны, если Землю принять подвижной, то объяснение столь замысловатым движениям приходит, само собой. Так в астрономии укрепилась новая парадигма под названием «гелиоцентризм».

Джордано Бруно и переворот европейского сознания

Главной темой, которой вдохновлялся итальянский поэт, философ и мистик Джордано Бруно, была тема бесконечности, ставшая после первой научной революции неотъемлемой частью европейского сознания.

До «коперниканского поворота» западный научный мир жил в уютной аристотелевско-птолемеевской космологии. Считалось, что Земля — это покоящийся центр Вселенной, а Солнце, Луна и все остальные светила вращаются вокруг нее. Коперник же разработал гелиоцентрическую космологию, согласно которой центром мироздания оказалось Солнце, а не Земля. Последствия этого переворота оказались оглушительными.

Иллюстрация геоцентрической системы мира (португальский картограф и космограф Бартоломеу Велью, 1568 г.)

(Фото: wikipedia.org)

Речь шла не только о радикальной смене взгляда на космос, но о фундаментальном сломе привычного мировоззрения, где Земля — это главный объект принципиально ограниченной Вселенной, о котором неустанно заботится бог. Слом этого мира, осуществленный Коперником, привел к тому, что известный культуролог Карен Свасьян описал как «уход из отчего дома».

Когда человек осознал, что Земля — лишь крохотный объект в бескрайнем пространстве Вселенной, то ощутил и ужас, и восхищение.

Второе ощущение — опьянение бесконечностью и ее поэтизация — было прожито Джордано Бруно. С одной стороны, опираясь на пантеизм (учение о том, что все в мире есть бог и им пронизано), итальянский поэт заявил, что раз Вселенная по своей сути божественна, значит, помимо того, что она одушевлена и разумна, — еще и бесконечна. «Сама природа… есть не что иное, как бог в вещах», — пишет Бруно. С другой стороны, если Вселенная бесконечна, значит у нее нет и центра, следовательно, ничто не мешает предположить, что миров в этой Вселенной бесконечное множество: «Другие миры так же обитаемы, как и этот».

Потому и призвание человека столь же беспредельно, полагал Бруно. Через любовь к миру он должен соединить божественное в себе с божественным во всем (Плотин), двигаясь с «героическим энтузиазмом» навстречу бесконечности Вселенной. По сути, Бруно одним из первых формулирует важнейшую тему нового западноевропейского мира, для которого тяга к бесконечности становится неотъемлемой.

Что находится на краю света

Шон Кэрролл, профессор физики Калифорнийского технологического института

«Насколько мы знаем, у Вселенной нет границ. У наблюдаемой Вселенной есть край — предел того, что мы можем увидеть. Это связано с тем, что свет движется с конечной скоростью (один световой год в год), поэтому, когда мы смотрим на далекие вещи, мы вглядываемся назад во времени. В самом конце мы видим, что происходило почти 14 миллиардов лет, остаточное излучение Большого Взрыва. Это космический микроволновый фон, который окружает нас со всех стороны. Но это не физическая «граница», если уж так посудить.

Поскольку мы можем видеть лишь настолько далеко, мы не знаем, на что похожи вещи за пределами нашей наблюдаемой Вселенной. Та вселенная, которую мы видим, довольно однородна в больших масштабах и, возможно, так будет продолжаться буквально всегда. В качестве альтернативы вселенная могла бы свернуться в сферу или тор. Если это так, вселенная будет ограничена по общему размеру, но все равно не будет иметь границы, точно так же, как круг не имеет начала или конца.

Также возможно, что вселенная неоднородна за пределами того, что мы можем видеть, и что условия сильно отличаются от места к месту. Эту возможность представляет космологическая мультивселенная. Мы не знаем, существует ли мультивселенная в принципе, но поскольку не видим ни то, ни другое, разумно было бы сохранять непредвзятость».

Джо Данкли, профессор физики и астрофизических наук в Принстонском университете

«Да все то же самое!

Окей, на самом деле мы не считаем, что у вселенной есть граница или край. Мы думаем, что она либо продолжается бесконечно во всех направлениях, либо оборачивается вокруг себя, так что она не является бесконечно большой, но все равно не имеет краев. Представьте поверхность пончика: у нее нет границ. Может быть, вся вселенная такая (но в трех измерениях — у поверхности пончика всего два измерения). Это значит, что вы можете отправиться на космическом корабле в любом направлении, и если будете путешествовать достаточно долго, вернетесь туда, откуда начали. Нет края.

Но есть также то, что мы называем наблюдаемой вселенной, которая является частью пространства, которую мы можем реально видеть. Край этого места находится там, откуда свету не хватило времени, чтобы добраться до нас с начала существования вселенной. Мы можем увидеть только такой край, а за ним, вероятно, будет все то же самое, что мы видим вокруг: сверхскопления галактик, в каждой из которых миллиарды звезд и планет».

Дальнейшее развитие космологии

По мере того, как учёные пытались решить этот вопрос, были открыты многие другие важнейшие составляющие Вселенной и разработаны различные её модели. Так в 1948 году Георгий Гамов ввёл гипотезу «о горячей Вселенной», которая в последствие превратится в теорию Большого взрыва. Открытие в 1965 году реликтового излучения подтвердило его догадки. Теперь астрономы могли наблюдать свет, дошедший с того момента, когда Вселенная стала прозрачна.

Тёмная материя, предсказанная в 1932 году Фрицом Цвикки, получила своё подтверждение в 1975 году. Тёмная материя фактически объясняет само существование галактик, галактических скоплений и самой Вселенской структуры в целом. Так учёные узнали, что большая часть массы Вселенной и вовсе невидима.

Из чего состоит Вселенная

Наконец, в 1998 году в ходе исследования расстояния до сверхновых типа Ia было открыто, что Вселенная расширяется с ускорением. Этот очередной поворотный момент в науке породил современное понимание о природе Вселенной. Введённый Эйнштейном и опровергнутый Фридманом космологический коэффициент снова нашёл своё место в модели Вселенной. Наличие космологического коэффициента (космологической постоянной) объясняет её ускоренное расширение. Для объяснения наличия космологической постоянной было введено понятия тёмной энергии – гипотетическое поле, содержащее большую часть массы Вселенной.

А как насчет ненаблюдаемой Вселенной?

Если Вы заметили, все приведенные выше числа и факты относятся к наблюдаемой части Вселенной. Или той шарообразной части космоса, которую можно каким-то образом увидеть с Земли. Или обнаружить с помощью космических телескопов и зондов. Но как насчет частей Вселенной, которые мы не видим? Ведь некоторые из них могут находиться слишком далеко от нас, чтобы свет, излученный после Большого взрыва, успел достичь Земли!

Исследование, проведенное группой британских ученых, показало, что фактический размер Вселенной может быть как минимум в 250 раз больше того, что мы наблюдаем. Исследователи рассчитали, что замкнутая и конечная Вселенная будет содержать примерно от 250 до 400 объемов наблюдаемой нами ее части.

Другая гипотеза, озвученная такими учеными, как лауреат Нобелевской премии Роджер Пенроуз, заключается в том, что Большой взрыв был лишь одним из эпизодов космической эволюции, которая происходит с нашей Вселенной. И на самом деле могло быть несколько Больших взрывов, за которыми следовали так называемые Большие сжатия. То есть существуют периоды, когда Вселенная перестает расширяться и схлопывается, чтобы потом взорваться снова.

Количество звезд

Однако каждый раз ночью небо упрямо темнеет. Значит, теория плоха.

Но чем? Диггс, Ольберс и другие допускали, что в бесконечно большой Вселенной находится бесчисленное множество звезд. К сожалению, они ошибались.

Астроном Эдвард Гаррисон из Массачусетского университета в Амхерсте написал книгу: «Ночная тьма: загадка Вселенной». Он утверждает, что количество звезд явно недостаточно для того, чтобы небо ночью было светлым. Ночное небо не освещено, потому что звезды так же, как и Вселенная, не продолжаются до бесконечности.

Интересный факт: небосвод Луны черен даже днем, потому что на Луне нет атмосферы, которая отражает и рассеивает солнечный свет.

Свету необходимо миллионы лет, чтобы добраться до нас от дальних звезд. Отсюда ясно, что когда мы смотрим в небо, мы заглядываем в далекое прошлое. Мощнейшие телескопы позволяют увидеть свет, который начал свой путь к нам около 10 миллиардов лет назад.

Чем мощнее становятся телескопы, тем в более далекое прошлое можем мы заглянуть. Знаменитый американский автор фантастических стихов и рассказов Эдгар Аллан По заинтересовался чернотой ночного неба. В 1848 году он опубликовал философскую поэму в прозе «Эврика».

Он писал, что в черноте космоса мы видим ничто, которое существует, прежде чем стать звездой. Гаррисон считает, что в основе рассуждения По, лежит верная идея. Сквозь черные провалы между звездами мы всматриваемся в начало Вселенной.

Карл Саган в поисках внеземных существ

«Какова бы ни была причина того, что вы находитесь на Марсе, я рад, что вы здесь, и желал бы быть с вами».

Такая надпись нанесена на памятник, который можно найти на красной планете, если, оказавшись на ней, вбить координаты 19°20′ с. ш., 33°33′ з. д.

Мемориальная станция Карла Сагана на Марсе. Фото сделано марсоходом Соджорнер

(Фото: nasa.gov)

Собственно, само это место известно под названием «Мемориальная станция Карла Сагана», то есть посвящена человеку, который всю жизнь соблазнял человечество на масштабные космические миссии для поисках внеземной жизни и дальнейшей экспансии

Карл Саган сумел удачно совместить в себе рассудочную строгость ученого с романтическим стремлением донести как можно большему количеству людей богатство научного мира и важность исследований космоса

С одной стороны, когда он оказался частью проектов NАSА по исследованию планет Солнечной системы, то сумел решить загадку высокой температуры на Венере. Также ученый объяснил цвет Титана и понял, с чем связаны сезонные изменения на поверхности Марса.

С другой стороны, Саган со страстью отдавался и проектам, граничащими с визионерством. В частности, вместе с советским астрономом Иосифом Шкловским ученый создал программу SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) — масштабный проект, посвященный поиску радиосигналов внеземных цивилизаций. И если Шкловский уже в 70-е годы в проекте разочаровался (см. его статью «О возможной уникальности разумной жизни во Вселенной»), то Саган до конца жизни продолжал верить, что внеземной сигнал будет пойман.

Но, пожалуй, самой значимой деятельностью в жизни ученого, которая в какой-то момент заслонила собой все остальное, стала популяризация науки. Сам Саган в книге «Мозг Брока» так объяснял свой поворот в эту область: «У людей есть огромный неудовлетворенный интерес к глубоким научным вопросам. Популярность псевдонауки — это укор школам, прессе и коммерческому телевидению за скудость, сухость и неэффективность научного образования , и нам, ученым, за то, что мы не стремимся популяризовать нашу сферу деятельности».

Для научной проповеди (современники часто критиковали его за то, что науку он превратил едва ли не в религиозный культ) Саган использовал любые доступные на тот момент средства. Он часто выступал на телевидении. Чуть ли каждый год выпускал новую книгу. Писал бесчисленные статьи и давал столь же бесчисленные интервью.

Но главным его детищем стал телесериал «Космос: персональное путешествие», снятый киностудией Wаrner Brothers по одноименной книге, написанной Саганом в 1985 году.

Эпизод из сериала «Космос» Карла Сагана

Этот проект не только принес ученому еще большую известность, но и перевернул само представление о том, как можно снимать научно-популярные фильмы о космосе — так, чтобы они привлекали многомиллионную аудиторию по всему миру.

4 июля 1997 года на Марсе высадился самоходный ровер «Sojourner». На протяжении трех месяцев он передавал на Землю изображения с поверхности красной планеты, превратив эти снимки в едва ли не главный инфоповод того лета. Одним из главных инициаторов этой миссии вновь оказался Карл Саган. Правда, до самой высадки дожить ему было не суждено. Самый страстный космический мечтатель XX века умер в декабре 1996 года, удостоившись памятной таблички, которая стоит теперь на Марсе.

«Мы вошли, почти не заметив этого, в эпоху самых беспрецедентных исследований и открытий со времен Ренессанса, — писал Карл Саган в «Мозге Брока». — Мне кажется, что практическая польза сравнительной планетологии для наук, изучающих Землю, ощущение приключения, которое вызывает исследование других миров у общества, почти лишенного возможности приключений, философский смысл поиска космической перспективы — вот чем запомнится наше время в конечном итоге. Спустя столетия, когда наши насущные политические и социальные проблемы будут казаться такими же далекими, какими кажутся нам сейчас проблемы войны за австрийское наследство, наше время, возможно, будут вспоминать главным образом за один факт: это была эпоха, когда население Земли впервые вступило в контакт с окружающим космосом».

Тепловая смерть Вселенной

Десятилетия наблюдений только подтвердили выводы исследователей. Все признаки указывали на долгую и одинокую смерть, уходящую по времени в бесконечность. Научный термин для этой судьбы — «тепловая смерть».

Но еще задолго до того, как это произойдет, радоваться тоже будет особо нечему.

«Всего» через пару триллионов лет Вселенная расширится настолько, что из нашего Млечного Пути, который уже давно к этому времени сольется со своими соседями, все остальные галактики уже будут не видны. А еще через 100 триллионов лет окончательно прекратится звездообразование. Этот положит конец звездной эре, которая началась почти сразу после рождения Вселенной.

Что, если Большого взрыва на самом деле не было?

В академических кругах не раз высказывалась идея о том, что Большого взрыва… не было. Так, Эрик Лернер, автор одноименной книги, которую он написал еще в 1992 году, представил результаты исследования, согласно которым, как пишет издание Invers, существует несоответствие между теорией Большого взрыва и наблюдаемыми фактическими данными. «Для развития космологии необходимо отказаться от основной гипотезы Большого взрыва», — говорится в заявлении Лернера. «Настоящий кризис в космологии заключается в том, что Большого взрыва никогда не было».

Речь идет о несоответствии доказательств присутствия лития в космосе, о чем астрономам, по словам Лернера, уже давно известно. Сегодня ученые считают, что точное количество гелия, дейтерия и лития было получено в результате реакций синтеза в плотном, очень горячем облаке химических элементов, появившемся после Большого взрыва. Однако Лернер, который провел десятилетия детально наблюдая за такими реакциями говорит, что результаты его и других ученых не совпадают с давними теориями, основанными на наблюдениях более старых звезд. Он обнаружил, что в старых звездах наблюдается менее половины гелия и менее одной десятой лития, чем предсказывает теория нуклеосинтеза Большого взрыва, согласно которой четверть всей массы Вселенной состоит из гелия. Лернер убежден, что ни литий, ни гелий не были созданы до появления первых звезд в нашей галактике.

Могла ли наша Вселенная возникнуть из ничего?

Однако далеко не все ученые согласны с теорией Лернера. По мнению профессора астрономии из университета Южной Калифорнии Ваэ Перумяна, Лернер редко ссылается на рецензируемые статьи, а многие его аргументы не выдерживают критики. Так, Перумиан считает, что микроволновое космическое фоновое излучение (или реликтовое излучение), которое свидетельствует о радиации, исходящей от Большого взрыва, является опорой космологической теории, которую Лернер не может оспорить. Кроме того, если бы в теории Большого взрыва были настолько серьезные недостатки, Лернер не был бы единственным критиком этой теории.

Но Лернер не одинок. Лауреат Нобелевской премии космолог Джеймс Пиблз считает, что необходимо прекратить называть самые ранние моменты нашей Вселенной «Большим взрывом». Как передает агентство Франс Пресс, Пиблз полагает, что нет хорошего способа проверить, действительно ли такое событие как Большой взрыв имело место — у космологов есть доказательства быстрого расширения вовне, но нет ничего более дискретного, чем особая точка, которая взорвалась, чтобы создать все во Вселенной. У Пиблза нет альтернативы теории Большого взрыва, при этом он убежден, что без достаточных данных ученые не должны полагать, что эта удобная гипотеза верна. При этом ученый признает, что в отсутствие лучшего способа описания начала Вселенной Большой взрыв прекрасно работает. В своих расчетах Пиблз также придерживается общепринятой теории, хотя она ему очень не нравится.

Бесконечный космос

Есть ли вероятность того, что при сложении двух одинаковых чисел получится то же число? На первый взгляд это кажется абсолютно невозможным, но если речь идет о Вселенной. Согласно расчетам ученых, при отнимании от бесконечности единицы получается бесконечность. При сложении двух бесконечностей вновь выходит бесконечность. А вот если вычесть бесконечность из бесконечности, вероятнее всего, получится единица.

Древние ученые также задавались вопросом о том, существует ли граница у космоса. Их логика была простой и одновременно гениальной. Их теория выражается в следующем. Представьте себе, что вы достигли края Вселенной. Протянули руку за ее границу. Однако рамки мира раздвинулись. И так бесконечно. Представить это очень трудно. Но еще труднее представить, что же существует за ее границей, если она действительно есть.

Что случилось после Большого Взрыва?

Глядя на нашу Вселенную сегодня, на равномерное послесвечение Большого Взрыва, на плоскость Вселенной и на флуктуации, которые растянулись по Вселенной на всех масштабах, мы можем извлечь кое-какую информацию. Мы можем определить верхний предел энергетических масштабов, в которых протекала инфляция; мы можем узнать, сколько Вселенной должно было пройти через инфляцию; мы можем узнать нижний предел того, как долго должна была продолжаться инфляция.

Но карман с инфляционной Вселенной, которая породила нас, может быть намного больше этого нижнего предела! Он может быть в сотни, миллионы или гугол раз больше, чем мы наблюдаем, либо воистину бесконечным. И все же, не имея возможности наблюдать большую часть Вселенной, мы не имеем достаточно информации для принятия решения.

Множество Солнц

Вега, снимок ESO

Однако даже после этого астрономы продолжали ограничивать Вселенную «сферой неподвижных звёзд». Вплоть до 19 века им не удавалось оценить расстояние до светил. Несколько веков астрономы безрезультатно пытались обнаружить отклонения положения звёзд относительно движения Земли по орбите (годичные параллаксы). Инструменты тех времён не позволяли проводить столь точные измерения.

Наконец, в 1837 году русско-немецкий астроном Василий Струве измерил параллакс α Лиры. Это ознаменовало новый шаг в понимании масштабов космоса. Теперь учёные могли смело говорить о том, что звезды являют собой далекие подобия Солнца. И наше светило отныне не центр всего, а равноправный «житель» бескрайнего звёздного скопления.

Астрономы ещё больше приблизились к пониманию масштабов Вселенной, ведь расстояния до звёзд оказались воистину чудовищными. Даже размеры орбит планет казались по сравнению с этим чем-то ничтожным. Дальше нужно было понять, каким образом звёзды сосредоточены во Вселенной.

Темная материя и темная энергия

Темная материя — это гипотетическое вещество. Она не производит энергию и свет, но занимает 80% пространства. О наличии этого неуловимого вещества в космосе ученые догадывались еще в 50 годах прошлого века. Хотя прямых доказательств ее существования не было, сторонников этой теории с каждым днем становилось все больше. Возможно, в ее составе присутствуют неизвестные нам вещества.

Как появилась теория о темной материи? Дело в том, что галактические скопления давно бы разрушились, если бы их массу составляли только видимые нам материалы. В итоге получается, что большая часть нашего мира представлена неуловимым, неизвестным пока нам веществом.

В 1990 году была обнаружена так называемая темная энергия. Ведь раньше физики думали, что сила притяжения работает на замедление, однажды расширение Вселенной прекратится. Но обе команды, которые взялись за изучение этой теории, неожиданно выявили ускорение расширения. Представьте себе, что вы подбрасываете в воздух яблоко и ждете, когда она упадет, но вместо этого оно начинает удаляться от вас. Это говорит о том, что на расширение влияет некая сила, которая была названа темной энергией.

Сегодня ученые устали спорить о том, бесконечен космос или нет. Они пытаются понять, как выглядела Вселенная до Большого взрыва. Однако этот вопрос не имеет смысла. Ведь время и пространство сами по себе так же бесконечны. Итак, рассмотрим несколько теорий ученых о космосе и его границах.

Критика и выводы

В завершении следует сказать, что когда кто-то говорит о теории мультивселенной, это может звучать и дерзко и смиренно одновременно. Но у многих физиков совершенно иная реакция: по их мнению, идея мультивселенной ненаучна и, возможно, даже «опасна» тем, что может привести к неверно направленным научным усилиям.

Сегодня современная наука пока не может ни доказать, ни опровергнуть существование Мультивселенной.

Так или иначе, несмотря на критику теории множественности миров, данные научных исследований (о некоторых из которых рассказано в этой статье) позволяют выдвигать даже такие, кажущиеся на первый взгляд, безумными теории. В конце концов, возвращаясь к аналогии с муравейником, что мы знаем о мире, в котором живем?