99 секретов астрономии - Наталья Сердцева

Момент появления нашей Вселенной ученые называют Большим взрывом, хотя на самом деле это был не совсем взрыв. Взрыв или, например, фейерверк случается в пространстве. А до Большого взрыва никакого пространства не существовало вовсе, так же как времени и материи. Не было ничего.

Вселенная представляла собой бесконечно малую точку (ее размер равнялся нулю) бесконечной плотности и температуры. И вот в определенный момент она начала стремительно расширяться, за долю секунды на свет появилась вся материя и вся энергия. Это невероятно быстрое расширение пространства и называют Большим взрывом. Впоследствии из микроскопических частиц вещества образовалось все, что сейчас есть в космосе: звезды и планеты, галактики и туманности, кометы и газовые облака. Этот процесс занял более 13 миллиардов лет.

Почему ученые уверены в том, что Большой взрыв действительно имел место? Главное доказательство — Вселенная расширяется. Это значит, что когда-то она была меньше, а очень-очень давно она была настолько маленькой, что представляла собой микроскопическую точку. Еще одно доказательство — это присутствие в космическом пространстве реликтового излучения, оставшегося с момента Большого взрыва. И, наконец, последнее из важнейших доказательств — во Вселенной очень много гелия, который образуется в результате ядерных реакций. Физики подсчитали: его как раз столько, сколько должно было остаться после Большого взрыва.

Несмотря на то, что аргументов в пользу Большого взрыва предостаточно и ученые не сомневаются в правильности этой теории, они пока не могут ответить на вопрос, что же стало его причиной и почему возникла наша Вселенная.

Ученые уже не одно десятилетие пытаются объединить математику с физикой и описать все мироздание в нескольких формулах, то есть создать Единую теорию всего. Первый претендент на это звание — теория струн, которая предполагает, что самые малые элементарные частицы, находящиеся внутри нейтронов и протонов атомного ядра, представляют собой микроскопические струны. То, что традиционная физика считает колебаниями частиц, в теории струн рассматривается как колебание струн.

Математические расчеты показали, что теория струн верна лишь в том случае, если вместо уже известных нам четырех измерений существует десять — одно временное и девять пространственных. При этом шесть «лишних» измерений присутствуют лишь на квантовом уровне, они свернуты в микроскопических масштабах, поэтому мы о них ничего не знаем. Это уже более продвинутая версия теории струн — теория суперструн.

Главной альтернативой теориям струн и суперструн является теория бран, или М-теория. В качестве мельчайшего элемента мироздания она рассматривает не одномерную струну, а многомерную мембрану, называемую браной. Сторонники этой теории подсчитали, что во Вселенной не десять, а одиннадцать измерений.

Сегодня физики всего мира активно работают над теорией струн и М-теорией, надеясь создать грандиозную Единую теорию всего, которая объяснит все виды взаимодействий, существующие во Вселенной. Основная проблема — описываемые явления происходят на таких малых масштабах, что наблюдать их просто невозможно. Но есть вероятность, что построенный в 2013 году Большой адронный коллайдер (ускоритель заряженных частиц) поможет найти ответы хотя бы на некоторые вопросы новых теорий.

Наша Вселенная может быть не единственной. Вполне вероятно, что существуют и другие. Как же в них попасть? Воротами в соседнюю Вселенную может быть кротовая нора — туннель в пространстве и времени. Эта концепция разрабатывается астрофизиками еще с 30-х годов XX века, практических доказательств ее существования пока нет, но в теории все логично и аргументировано.

Общая теория относительности, лежащая в основе современной физики и астрономии, допускает существование пространственно-временных туннелей, называемых кротовыми норами. Они возникают и исчезают внезапно, соединяя между собой отдаленные участки Вселенной или соседние вселенные. Если бы люди их нашли и научились ими пользоваться, то путешествия на невообразимые расстояния со скоростью света стали бы реальностью. Кроме того, гипотетически эти туннели могут связывать прошлое и будущее, то есть с их помощью можно путешествовать во времени.

Древние люди считали Землю плоской, покоящейся на четырех слонах, которые, в свою очередь, стоят на спине огромной черепахи. Черепаха плавает по бескрайнему мировому океану, а над ней возвышается подобие шатра, к которому прикреплены звезды. Это одна из многочисленных теорий строения Земли, созданных за тысячи лет.

Но уже в древние времена человечество совершало настоящие научные открытия. Так, жрецы государства Вавилон во II–I тысячелетиях до нашей эры умели составлять астрономические таблицы, дали названия большинству созвездий, создали лунный календарь. Астрономы Древнего Китая так хорошо изучили движение Солнца и Луны, что могли предсказывать затмения.

Впервые о том, что Земля является не плоским диском, а шаром, заговорили древние греки. Они же создали гелиоцентрическую систему мира, забытую в Средневековье и возрожденную Коперником.

Чем интересно созвездие Большой Медведицы, почему его знали все древние народы, хоть и называли по-разному? Дело в том, что с его помощью можно найти Полярную звезду — указатель северного направления. Если соединить две крайних звезды «ковша», которые находятся на противоположной стороне от его «ручки», и продолжить прямую линию, то она дойдет до яркой звезды, которая и будет Полярной.

Полярную звезду называют полюсом вращения, потому что только она остается на своем месте, а все остальные звезды в течение суток вращаются вокруг нее. На самом деле вращаются не звезды, а наша планета, и воображаемая ось, вокруг которой происходит это вращение, упирается в Полярную звезду. Нетрудно догадаться, что эта ось проходит через полюса Земли, а Полярная звезда расположена как раз над Северным полюсом.