Простая сложная Вселенная - Кристоф Гальфар

На самом деле, есть много указаний на правильность первого постулата, по крайней мере в пределах видимой в телескопы Вселенной.

Возьмем Солнце.

Мы знаем, какие частицы, какие частоты излучения, какие виды энергии исходят от него. Мы обнаруживаем их, когда они выстреливают с его поверхности и приземляются на Земле. А как насчет прочих далеких звезд? Они светят благодаря той же термоядерной реакции или реакции совершенно разные? Они похожи на брошенное в костер бревно или состоят из плазмы, как Солнце? В нашем распоряжении не так много инструментов для исследования таких вопросов. А на самом деле только один: полученный от этих звезд свет. В нем зашифровано много секретов, и один из них, который нам удалось расшифровать, гласит, что законы физики одинаковы везде. И поскольку свет является ключом к пониманию космоса, давайте посмотрим, что он из себя представляет.

Свет, также известный как электромагнитное излучение, можно рассматривать одновременно и как частицу (фотон), и как волну. Как вы увидите позже, оба определения не только работают, но и должны учитываться, если мы хотим понять наш мир. На данный момент, однако, достаточно рассмотреть его просто как волну.

Для описания океанских волн необходимо определить две вещи: их высоту и расстояние между двумя следующими друг за другом гребнями. Эта высота имеет очевидное значение: естественно, вы не будете реагировать одинаково, скажем, на приближающиеся волны высотой 50 метров и 2 миллиметра. Такая же мысль и по поводу света, а высота его волны связана с тем, что мы называем интенсивностью излучения.

Точно так же существует разница между морскими волнами, находящимися за сотни метров и очень близкими друг к другу. Это расстояние, соответственно, называется длиной волны. Чем больше длина волны, тем меньше возникающих в течение заданного периода времени волн, то есть цифра, связанная с частотой волны. Для того чтобы на уровне интуиции почувствовать, что чем короче длина волны (или чем выше частота), тем выше задействованная энергия, представьте себя перед плотиной. Если пятиметровая волна один раз в месяц будет биться об нее, это не станет поводом для беспокойства, в отличие от такой же волны, ударяющей по ней десять раз в секунду. То же самое происходит с излучением: чем короче длина волны (или чем выше частота), тем больше переносимая его волной энергия.

Теперь утверждение вопреки тому, что думали наши предки: наши глаза – приемники, а не источники света. И они не созданы для обнаружения всех существующих видов излучения ни по интенсивности, ни по длине волн. Слишком мощный источник излучения легко и просто разрушает сетчатку глаз, ослепляя вас в считаные секунды. Это то, что произойдет, если вы посмотрите на Солнце, лазер или другой чересчур интенсивный источник света. Мы можем видеть только не слишком интенсивные и не слишком слабые световые волны.

Ограничение длин волн для нашего зрения трудноуловимо. На протяжении тысячелетий, в течение которых наши предки (а в нас сохранились гены тех, кто существовал задолго до того, как получил человеческий облик) эволюционировали, их органы обнаружения света адаптировались к тому, чтобы видеть то, что больше всего необходимо для выживания. Чтобы сорвать фрукт или узнать о присутствии саблезубого тигра, гораздо полезнее распознавать зеленый, красный или желтый, чем рентгеновские лучи, испускаемые падающими звездами вблизи далеких черных дыр. Короче говоря, наши глаза адаптированы к свету наиболее необходимым в повседневной жизни образом. Если бы мы могли обнаруживать только рентгеновские лучи, мы бы давно вымерли.

В итоге то, что в состоянии увидеть наши глаза сегодня, весьма ограничено по сравнению со всеми существующими видами излучения. Но Вселенную это не волнует. Она наполнена всеми ими. И снова мы метко назвали видимым светом видимый нам спектр и присвоили его отдельным частям собственные названия – цвета. Различие между двумя цветами иногда может показаться весьма условным, но существует весьма точное математическое определение, основанное на расстоянии, на длине волн.

Это правда, что глаза некоторых животных развивались по-разному и что некоторые из них способны видеть свет, выходящий за рамки воспринимаемого людьми. Змеи, например, имеют инфракрасное зрение, а некоторые птицы могут обнаруживать ультрафиолетовые лучи, все это лежит за пределами наших человеческих визуальных возможностей.[15] Но ни одно животное никогда не построило аппаратов для их обнаружения. Кроме нас. И мы заметно преуспели в этом.

В соответствии с количеством переносимой волнами энергии окружающий свет подразделяется на микроволны, радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские и гамма-лучи. Радиоволны очень длинные: от 1 до 100 000 и более километров между каждой волной, в то время как длина волн гамма-лучей короче миллиардной доли миллиметра, – но все они являются светом. И все когда-либо созданные телескопы были разработаны для обнаружения световых волн, откуда бы они ни приходили, независимо от их интенсивности, чтобы получить возможность взглянуть на Вселенную через все возможные окна имеющихся у нас технологий. Смотря на небо невооруженным глазом или в телескоп, вы ловите и обрабатываете излученные каким-то далеким источником в космическом пространстве световые волны. Как я уже упоминал, ваше путешествие в первой части состоялось благодаря трехмерной реконструкции всех имеющихся фото– и видеоизображений. Но возможно, тогда вы не заметили, что, хотя путешествие было космическим, оно одновременно являлось путешествием по прошлому, потому что свет не распространяется мгновенно.

Теперь настало время для интересного, но довольно пессимистичного вопроса от друзей по тропическому острову: разве все мы не слышали где-нибудь на званом обеде или в другом месте, как кто-то хвастает познаниями, что видимые нами в небе звезды на самом деле давно погибли?

Это правда? Действительно ли все звезды умерли?

Ну не совсем. По крайней мере не все.

Давайте посмотрим.

Предположим, что ваша двоюродная бабушка, дальняя родственница, обожающая раздаривать всем уродливые хрустальные вазы на Рождество, живет в австралийском Сиднее. Будучи слегка старомодной, она никогда не отправляет никому писем, за исключением ее дня рождения в январе, когда она рассылает всем открытки со своей фотографией на фоне почтового ящика, в который она как раз собирается опустить эту самую открытку. На обратной стороне всегда написано:

Проблема заключается в том, что даже если вы каждый год обещаете себе вспоминать о бабуле, то все равно это не делаете, и, как всегда, к тому времени, как вы получаете очередную открытку, для нее это давно не «сегодня». Январь не может длиться вечно. И как обычно, вы надеетесь, что она не просидела весь месяц у телефона в ожидании звонка…