Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки - Карл Саббаг

Я мог бы и дальше описывать подобные ошеломляющие серии событий, имевших место между первой секундой и первой минутой, первой минутой и первым часом и так далее, пока не дошел бы до примерно миллиарда лет со времени Большого взрыва, когда Вселенная наконец приобрела сходство с тем местом, где живем мы с вами.

Но в данном случае никто не ожидает, чтобы мы разобрались во всех этих стадиях и запомнили их назубок, — важно осознать, что математики и физики взывают к иному, параллельному типу понимания, нежели тот, к которому большинство из нас прибегает в повседневной жизни. Как часто мы, пытаясь понять ученых, заставляем их переводить свои слова на «простой язык». Но если бы научные истины поддавались изложению на простом языке, ученые, безусловно, им бы и пользовались. Вот как можно выразить события «простым языком»: Вселенная образовалась из бесконечно малой точки с бесконечно высокой температурой, — звучит туманно или даже бессмысленно. Лучшая из известных мне попыток объяснить суть этого процесса такова: предположительно в начале времен все пространство было наполнено энергией и благодаря расширению бесконечно малой, бесконечно плотной и бесконечно горячей точки произошла наша, наблюдаемая Вселенная, однако это была всего лишь одна точка в огромном количестве энергии, и мы не знаем и не в состоянии определить, что произошло со всем остальным пространством, — быть может, каждая точка в нем точно так же расширилась, приведя к образованию других Вселенных, недоступных нашему восприятию.

Подведем итог: единственные термины, адекватно передающие то, что происходило при возникновении Вселенной, — это математические категории, и, чтобы понять этот процесс, мы должны выучить иной язык — математический. Или можно обратиться за помощью к «переводчику», то есть к ученому, чем мы зачастую с радостью и пользуемся.

Полное солнечное затмение — одно из самых красивых зрелищ. Большинство очевидцев никогда не забудет тот миг, когда темный диск Луны оказывается точнехонько поверх светящегося диска Солнца и на минуту или две становится видна окружающая Солнце газообразная оболочка, которую в обычных условиях затмевает гораздо более яркая солнечная поверхность. Этот небесный спектакль можно наблюдать раз или два в год то в одной точке Земли, то в другой. А вот чтобы увидеть его в том же месте во второй раз, придется ждать около 400 лет. Тем не менее это явление было известно еще представителям самых разных древних цивилизаций: от древних греков до индейцев Центральной Америки — и входило в их картину мира как редкое, волнующее и значительное событие.

А ведь ничего этого не было бы, если бы не космическая соразмерность. Если бы Луна была чуть поменьше или располагалась бы чуть подальше, никто не смог бы насладиться красотой затмения. (А если бы Солнце было крупнее или ближе, мы, скорее всего, вообще не смогли бы ничем наслаждаться.) Точное наложение Луны на Солнце целиком завязано на число 400. Диаметр Солнца в 400 раз больше диаметра Луны, однако наше светило находится от Земли в 400 раз дальше, чем Луна, то есть видимые нам диаметры этих двух небесных тел — Солнца и Луны — одинаковы, хотя к тому нет никаких физических или астрономических предпосылок. Луна, вероятнее всего, возникла в результате грандиозного столкновения Земли и другого небесного тела, и ее формирование никак не связано с расстоянием до Солнца и его размерами, а окончательные габариты Луны сложились под влиянием силы тяжести и движения в околоземном пространстве обломков, оставшихся после столкновения.

Один американский астроном по имени Гильермо Гонсалес (р. 1963), исповедующий антропный принцип[4] (см. главу «Могли разум породить Вселенную?»), не побоявшись насмешек со стороны коллег, заявил, что возникновение на Земле разумной формы жизни и феномен полного затмения тесно связаны, и указал на тот факт, что Луна за миллионы лет постепенно отдалялась от Земли и достигла той точки, которая обеспечила полные затмения, одновременно с зарождением разумной жизни. Затем он пришел к еще более поразительному умозаключению: по его мнению, при всем множестве солнечных систем и планет разумные формы жизни могут появиться только там, где происходят полные солнечные затмения.

Кстати, это совпадение размеров — штука не вечная. Наши потомки, которые будут жить на Земле через 200 миллионов лет, не смогут наблюдать полное затмение во всем его великолепии, поскольку Луна отодвинется от Земли слишком далеко. Максимум, на что им придется рассчитывать, — это кольцеобразное затмение, которое выглядит как яркий бублик солнечного цвета с темным кругом в центре. Если бы Марс был обитаем, его жители тоже лицезрели бы лишь кольцеобразные затмения. Одна из марсианских лун, Фобос, по своим размерам на четверть меньше, чем видимый с Марса диск Солнца.

И вот вам напоследок одна интересная особенность наших суждений о видимых размерах небесных тел. Спросите своих знакомых, какая часть Солнца окажется скрыта, если заслонить его большим пальцем вытянутой руки. Большинство без колебаний ответит, что диаметр Солнца примерно равен ширине пальца. На самом деле видимый размер Солнца раза в четыре меньше, и вы можете с легкостью убедиться в этом сами. (Если у вас миниатюрные пальчики, не бойтесь, что ваш результат получится другим, нежели у приятеля с крупными ладонями: у вас ведь и рука короче, чем у него.)

Во времена аналогового телевидения, которое сейчас стремительно исчезает, уступая место своему цифровому преемнику, у некоторых моделей телевизоров (тех, что постарше) не было ни пультов дистанционного управления, ни даже кнопок переключения каналов, а только вращающаяся ручка, которую надо было крутить, настраиваясь на разные ультравысокие частоты, пока не найдешь искомый канал. Если прервешь настройку до того, как попадется какой-нибудь канал, то увидишь на экране «снег» — хаотично движущиеся белые точки. Некоторые из этих «снежинок» — следы Большого взрыва (см. главу «Вселенная — это вам не сарай»), однако до 1960-х годов об этом никто не догадывался. Да и тогда одному из самых важных научных открытий XX века чуть было не помешала кучка птичьего помета.

Когда два физика, работавшие в американской компании «Лаборатории Белла», попытались найти применение списанной рупорной антенне для приема радиосигналов, они засекли помехи, которые возникали всякий раз, когда антенну направляли в небо. Ученые надеялись при помощи этой антенны поймать радиоволны далеких звезд, но, ясное дело, прежде чем начать измерения межзвездного радиоизлучения, уровень которого очень низок, им нужно было избавиться от всех источников помех.

Эти самые ученые, Арно Пензиас и Роберт Вильсон, забрались на крышу, где располагалась антенна, и, как им казалось, выяснили, в чем проблема, — в рупоре антенны поселились голуби, а сама антенна была покрыта слоем птичьих испражнений. Помет был теплым, а поскольку при определенной температуре возникает излучение, вызывающее помехи, Пензиас и Вильсон решили, что нашли корень всех бед.