Вселенная. Емкие ответы на непостижимые вопросы - Брайан Грин

Моя исследовательская группа тоже снимает своего рода кино – мы сделали несколько роликов, в которых показана модель вселенной. В одном из них запечатлены наша Галактика и Андромеда. Знаете, астронавты часто говорят о том, какой крошечной Земля кажется из космоса, но если взглянуть на вселенную в целом, то можно не то что Землю, а всю нашу Галактику закрыть кончиком карандаша!

В другом ролике (мы закончили его прошлым летом) – совсем другая музыка, гораздо более вдохновляющая, хотя все еще несовершенная. Он открывается кадрами Земли – настоящими, не модельными. Мы начали с Тибета, потому что это очень красивое место и потому что там не было облаков. Чтобы скомпоновать изображения, которые вы видите в приложении Google Earth, нужно было сделать множество снимков в моменты, когда на небе не слишком много облаков. Там добавлена одна новая функция, которая мне очень нравится: мы здесь, на Земле, и мы поместили свои творения в космос. Это не вопрос о закрытии двери в космос: люди присутствуют в космосе, пусть не сами, но посредством своих аппаратов.

Сначала мы видим, что делается на орбитах Земли. Вот замечательная российская орбита «Молния», вот известная геостационарная орбита «пояс Кларка», ее мы очень активно используем. Наконец, мы достигаем Луны – всего-то одна световая секунда от нас – и с орбиты Луны мы уже едва видим Землю. В этом месте космонавт мог бы поднять большой палец и закрыть им всю нашу планету. Вот мы пролетаем мимо планет Солнечной системы. Если бы вы правда были где-то там в космической капсуле, вам наверное, было бы довольно одиноко.

Чем дальше от Земли (нашей точки зрения), тем сильнее созвездия искажаются. Дальше в фильме мы видим галактику Млечный Путь и пару соседних галактик. Здесь в кадре вы видите странное пятно, потому что этот кусок космоса еще не нанесен на карту. Не то чтобы там ничего не было, мы просто еще туда не заглядывали. Позвольте напомнить, что все эти красивые огоньки – реальные космические объекты. Каждая крохотная точка в ролике – целая настоящая галактика.

И вот мы добрались до того момента в фильме, где кончается обозримая вселенная, тут мы видим реликтовое излучение Большого взрыва – фон из начала времен в самом буквальном смысле слова. И затем наш фильм возвращает зрителя домой, чтобы он не чувствовал себя таким крохотным и незначительным.

Чтобы собрать эту видеомодель, мы использовали результаты исследований огромного количества людей. И хотя это даже не приближается по сложности к построению модели молекулы ДНК, это все равно довольно впечатляющая работа. У нас на руках так много галактик, что в нашей модели приходится делать что-то вроде импрессионистского рисунка, чтобы показать их. Позже я покажу вам иллюстрацию качеством похуже, на ней видны полмиллиарда звезд, положение которых нам точно известно. И мы не останавливаемся. По моим представлениям (они несколько отличаются от прикидок других ученых) примерно у 1 % звезд в нашей галактике есть скалистые планеты среднего размера в «обитаемой зоне». Это от двух до четырех миллиардов планет – по одной на каждую земную семью.

Конечно, нужно упомянуть, что в нашем ролике мы превысили скорость света, потому что проделали путь до края вселенной и обратно всего за три с половиной минуты. Еще стоит отметить прекрасную музыку, что звучит в нашем фильме. Брайан Мэй, присутствующий тут, скажет вам, что как бы ни была хороша картинка, правильная мелодия куда более эффективно провоцирует эмоции. Поэтому в нашем ролике музыка куда лучше, чем в фильме «Контакт». Забавно, вроде бы профессионалы должны были понимать лучше нас, как важен звук.

Так вот, когда вы видите карту, созданную моей командой, вы видите не просто карту вселенной, но карту времени и пространства, следующую по специальной штуке, которая называется «световой конус» (но на самом деле это световая сфера).

Как мы это сделали? Немалую часть своей жизни я потратил на составление карты той, самой далекой излучающей поверхности. Мне невероятно повезло, потому что на моем веку произошло научное событие, позволившее делать то, что я делаю, гораздо эффективнее. Все началось со спутника COBE, тогда мы впервые зарегистрировали флуктуации. Затем появился аппарат WMAP, а в мае 2009 года мы запустили спутник Planck.

Некоторые люди здесь, на Тенерифе, и в других частях Испании вовлечены в этот проект. И мы делаем карты, которые все лучше и лучше показывают эти не только крошки галактик и их скоплений, но и другие космические объекты. Эти карты также дают нам много информации о том, из чего сделана вселенная, какова ее структура. Чуть позже я кое-что объясню о том, как были созданы пространство и время. Вы увидите это своими глазами.

Приближается 50-я годовщина открытия фонового реликтового излучения. Почти 50 лет назад Пензиас и Вилсон случайно обнаружили избыточную шумовую температуру. Если бы тогда у них была возможность просканировать весь небосвод, у них получилась бы карта, похожая на ту, что вы видите. По большом счету вы видите только нашу Галактику (горизонтальная линия посередине), а остальное – однородное диффузное свечение самой вселенной. Дело в том, что длина волны реликтового излучения увеличивалась по мере расширения вселенной, поэтому наш Млечный Путь получился таким ярким на этой картинке.

Рис. 1. 50 лет эволюции наших представлений о вселенной – от времени обнаружения реликтового излучения до получения данных с аппарата WMAP

И вот, у нас появилась обсерватория COBE, ее разрешение и чувствительность оказались в 10 000 раз выше, чем у предшествовавших приборов. Мы увидели Галактику, рассекающую полученное изображение надвое. Увидели большие структуры – скопление теплых областей и горячих областей – эти структуры, как нам удалось доказать, появились, когда вселенная была еще очень молода. Если провести аналогию с человеческой жизнью, то это были бы фотографии, сделанные 12 часов спустя после зачатия.

Затем мы построили аппарат WMAP с куда более высоким угловым разрешением – и стали дальше наблюдать за этими устойчивыми горячими и холодными областями. Но теперь мы видим их куда лучше, это позволяет нам определить, сколько там вещества (из которого состоим и мы с вами). Вскоре мы опубликуем карту еще лучшего качества, сделанную спутником Planck. Так что у нас есть все более и более точная картина эдакого «эмбриона вселенной» – при том, что получаем мы ее из самой далекой (и, соответственно, самой большой) сферы пространства-времени.

Итак, в 1992 году у нас была очень грубая и примерная карта, в 2003-м – карта получше, и вскоре у нас будет карта Planck. У нас есть также два больших наземных телескопа: Атакамский космологический телескоп высоко в Андах и еще один на Южном полюсе; они тоже составляют изображения микроволнового излучения с очень высоким разрешением.

Зачем мы все это делаем? Потому что это дает нам очень много очень детальной информации. Мы можем понять, что происходило во вселенной в невероятно древние времена, и сейчас мы понимаем и видим это так хорошо, что можем различать не только последствия событий, но и последствия последствий. Это позволяет нам распределить явления в хронологическом порядке: посмотреть, как одно приводит к другому, подтвердить или опровергнуть наши предположения.