Вселенная внутри вас - Брайан Клег

Однако в данный момент нас больше интересует не сама Кассиопея.

Если мысленно отнять от «W» правую «V» и представить ее себе в виде наконечника стрелы, то острие укажет на объект, находящийся на расстоянии, примерно равном ширине самой Кассиопеи. Это значительно менее известное созвездие – Андромеда. В той точке, куда сейчас устремлен ваш взгляд, находится маленькое размытое пятнышко света, едва видимое невооруженным глазом. Если вы посмотрите на него в сильный бинокль, то заметите, что это не обычная звезда.

Расположение галактики Андромеда

Если вы видите это крохотное пятнышко, значит, способны разглядеть самый маленький объект, доступный человеческому глазу без увеличения. Это туманность Андромеды – ближайшая к нашему Млечному Пути крупная галактика. Конечно, ее близость относительна. Галактика Андромеда находится от нас в 2,5 миллиона световых лет. Когда фотоны от ее звезд, попадающие в ваши глаза, начали свое путешествие, людей еще не существовало. Нам только предстояло появиться на Земле. Вы способны видеть невероятно далекий объект.

Ваши глаза – прекрасные детекторы света. Достаточно лишь нескольких фотонов, чтобы сигнал от них поступил в мозг. И все же зрение имеет ограничения. Вы можете увидеть лишь малую часть света, который посылает Андромеда.

У животных диапазон зрения несколько шире. Многие птицы, к примеру, имеют колбочки, чувствительные к ультрафиолетовым лучам. Это особенно помогает ястребам, кружащимся высоко в небе и выслеживающим мелких млекопитающих. Ястребы охотятся на мышей, полевок и землероек, окраска которых помогает им хорошо маскироваться в траве. Но эти мелкие грызуны часто оставляют на земле следы мочи, которые ярко светятся в ультрафиолетовом диапазоне. Поэтому ястреб выслеживает не мышей как таковых, а, скорее, следы их жизнедеятельности.

Вы тоже можете видеть ультрафиолетовый свет, но лишь опосредованно. Когда вы смотрите на флюоресцирующий предмет, вам кажется, что он светится сам по себе. Если мы что-то видим, то обычно это означает, что предмет испускает фотоны той же энергии, что и те, которые до этого были им поглощены. Однако при флюоресценции объект поглощает ультрафиолетовые лучи, а испускает фотоны видимого спектра света. Поэтому вы видите в данном случае как бы лишний свет, образующийся за счет первоначально невидимого излучения. То же самое происходит и во флюоресцентных лампах. Внутри лампы излучается ультрафиолетовый свет, а попадая на ее стенки, покрытые изнутри специальным составом, он трансформируется в видимый.

Эксперимент: флюоресценция в действии

Найдите источник ультрафиолетового света: ультрафиолетовую лампу или телевизор с плоским экраном, который при отсутствии сигнала дает синее свечение.

Понаблюдайте за тем, как ведут себя в этом освещении потенциальные источники флюоресценции. Как правило, это предметы, на которые нанесены флюоресцентные краски. Попробуйте взять недавно постиранную белую рубашку, поскольку отбеливающие и моющие средства содержат вещества, обладающие флюоресцентными свойствами, чтобы белье казалось еще белее. Вы можете также обнаружить, что обложки глянцевых журналов и упаковки продуктов часто демонстрируют флюоресценцию, чтобы бросаться в глаза.

Ультрафиолетовые лучи и видимый свет представляют собой лишь часть светового спектра. Стоя у себя в саду и глядя на звезды, вы подвергаетесь бомбардировке фотонами самых разных энергий, невидимыми для глаза. Самой низкой энергией обладают радиоволны, источниками которых являются радиостанции, Wi-Fi и мобильные телефоны. Далее следуют микроволны, используемые в ближней связи, радарах и микроволновых печах. А непосредственно перед видимым светом есть еще инфракрасное излучение, которое мы воспринимаем как тепло.

Спектр электромагнитного излучения

За ультрафиолетовым излучением следуют рентгеновские и гамма-лучи, обладающие еще большей энергией. Разница между ними заключается в способе их образования. Источ ником рентгеновских лучей, как и обычного света, являются электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов и отдающие свою энергию. Гамма-лучи образуются в ядрах атомов. Диапазоны этих двух видов излучения в значительной степени перекрывают друг друга. В силу исторических обстоятельств и то и другое мы по привычке называем лучами, хотя это, по сути, те же самые фотоны, но только с более высоким уровнем энергии.

Все эти фотоны различных видов, включая и видимый свет, поступают к нам со звезд. Чем больше времени им для этого требуется, тем дальше в прошлое вы можете заглянуть. Фотоны, которые прошли самый длинный путь, иногда называют эхом Большого взрыва, и для этого есть все основания. Они идут отовсюду и ниоткуда.

Хотя телевизоры с ручной настройкой, улавливающие аналоговый сигнал (в отличие от современного цифрового вещания), встречаются в наше время сравнительно редко, вам, вероятно, доводилось их видеть, и вы могли наблюдать на экране «снег» из белых точек, когда телевизор не настроен на какой-то определенный канал. Часть этих помех имеет земное происхождение, а часть – космическое. Такой телевизор фактически является грубой моделью радиотелескопа, улавливающего фотоны, которые отправились в путешествие примерно через 300 тысяч лет после Большого взрыва, то есть более 13 миллиардов лет назад.

Радиотелескопы вы, скорее всего, тоже видели, по крайней мере на фотографиях. Как правило, это огромные тарелки, порой достигающие сотен метров в поперечнике. Они играют роль зеркал в оптических телескопах, собирая радиосигналы из отдаленных источников и фокусируя их на принимающую аппаратуру. Правда, если для улавливания фотонов, образовавшихся в результате Большого взрыва, вы используете телевизор, вам не надо направлять антенну в ту точку, где он произошел. И тут возникает важный вопрос: если Вселенная, согласно теории Большого взрыва, образовалась в одной точке, то где же эта точка находится?

Поднимите вверх палец одной руки примерно в 30 сантиметрах от кончика носа. Теперь поднесите к нему почти вплотную палец другой руки. Как раз между пальцами и находится то место, где произошел Большой взрыв.

Вы удивлены? Откуда я могу знать, что сейчас вы стоите именно на том месте, где родилась Вселенная?

Чтобы дать ответ на этот вопрос, необходимо сначала объяснить еще одну странность Вселенной. Почти все галактики удаляются от нас. Исключение составляют лишь очень близкие галактики вроде Андромеды (а она действительно очень близка по космическим меркам – всего каких-то 2,5 миллиона световых лет!). Как ни удивительно, но мы, кажется, оказались в самом центре Вселенной, где и произошел Большой взрыв. Это даже слишком удивительно.