Чаще всего нас интересует, что произойдет с нами и нашими близкими через год или два, со страной - лет через десять-двадцать, с Землей и всем человечеством - через пятьдесят-сто. Оно и понятно: редко кто рассчитывает прожить больше ста лет и увидеть далекое будущее своими глазами.
И тем не менее. Разве вы никогда не задумывались, что будет с нашей Вселенной через миллиарды лет? И что это такое вообще - наша Вселенная? Когда-то считалось, что она бесконечна в пространстве и во времени. Теперь ученые думают несколько иначе.
Вечная и неизменная?
На всякий случай уверим сразу, что несколько миллиардов лет в запасе у нас и в самом деле есть - по крайней мере, от Солнца никаких сюрпризов, скорей всего, ждать не стоит.
И уж тем более не имеют отношения к действительности периодически всплывающие в печати и в Интернете заявления, будто наше светило взорвется через пять (восемь, десять и т.д.) лет.
А если заглянуть еще дальше?
Совсем недавно (по историческим меркам - буквально вчера) сама постановка вопроса о том, что может случиться со Вселенной, выглядела нелепо. Это на Земле происходили события, народы воевали и мирились, воздвигались новые империи и рушились старые, что-то кончалось, а что-то - начиналось... На все это равнодушно взирали звезды. Вселенная казалась вечной и неизменной.
И даже редкое, но яркое появление звезд-гостий (так поэтически называли в Древнем Китае явление, известное нам сегодня как вспышка Сверхновой) и визиты комет не могли поколебать людской уверенности в устойчивости Вселенной в целом.
Как и многое другое, все изменил двадцатый век. И для начала - он сильно расширил наши знания об устройстве Вселенной.
Азбучные истины
То, что Земля не лежит, как плоский блин, на трех слонах, стало понятно уже довольно давно. Затем люди привыкли к мысли о том, что не Солнце на самом деле обращается вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца, которое представляет собой гигантский раскаленный газовый шар. Чуть попозже стало ясно, что звезды - такие же огненные шары, только очень далекие. Более того, есть звезды, больше и ярче Солнца, а наше светило по звездной классификации относится к категории карликов. Что, конечно, не делает его хоть менее ценным в наших глазах... Еще некоторое время спустя ученые пришли к выводу, что звезды, которые мы видим на ночном небе, не разбросаны по всей Вселенной, а образуют гигантский звездный остров - нашу Галактику. И удивительный Млечный Путь, который так волшебно сияет на небе ясной безлунной ночью, на самом деле - один из спиральных рукавов Галактики, отходящих от центрального ядра, и состоит из многих и многих миллиардов звезд. Солнце же находится в другом, соседнем рукаве, и со всей Солнечной системой вместе (Меркурием, Венерой, Землей, Марсом, Юпитером, Сатурном, Ураном, Нептуном, разжалованным Плутоном, астероидами и космической пылью) медленно обращается вокруг центра Галактики. Есть даже такое понятие в науке - галактический год, время полного подобного оборота, составляющее более двухсот миллионов наших 'обычных' лет.
Воображению неподвластна
А в двадцатом веке, в самом его начале, пришло понимание, что и Галактика наша - тоже не одна во Вселенной: есть другие звездные острова, их - огромное количество. И, в отличие от Солнца, занимающего столь невысокий ранг в звездной иерархии, наша Галактика, напротив, относится к категории гигантских. Хотя, разумеется, есть галактики и покрупнее.Галактика Андромеды
Например, знаменитая Туманность Андромеды, которую даже можно наблюдать невооруженным глазом. Не считая спутников нашей Галактики - Большого и Малого Магелланова облака, это самая близкая к нам галактика - 'всего-навсего' два миллиона световых лет. А световой год, напомним, это расстояние, которое световой луч, имеющий скорость около трехсот тысяч километров в секунду, проходит за промежуток времени, равный земному году.
Туманность Андромеды стала первой галактикой, для которой было доказано, что она и есть - галактика, гигантский звездный остров далеко-далеко от нас, а не просто облачко газа поблизости.
Вместе с Туманностью Андромеды и еще несколькими 'звездными островами' наша Галактика образует Местную группу, в свою очередь входящую в состав сверхскопления в Деве. А если бы мы могли взглянуть на нашу Вселенную 'со стороны', то мы увидели бы, что все эти скопления и сверхскопления образуют гигантскую ячеистую структуру,Галактика Кошачий глаз чем-то похожую на рыбачью сетку или пчелиные соты, в которой 'стенки' перемежаются огромными областями почти пустого пространства. Собственно, галактики и скопления и как раз образуют 'стенки сот', а сверхскопления - лежат на пересечении этих 'стенок'. В пустотах же (так называемых 'войдах') светящейся материи (звезд и галактик) практически нет. Предполагается, что они 'заполнены' очень разреженным нейтральным водородом и темной материей - опять же, сильно разреженной.
Каков же размер нашей Вселенной в целом? Хотя ответ на этот вопрос не вполне, как оказалось, однозначен, если под размером подразумевать расстояние до самых далеких объектов, доступных для наблюдения (так называемый 'размер наблюдаемой Вселенной'), то он составляет, как минимум, несколько десятков миллиардов световых лет.
Что и говорить, современная наука сильно раздвинула границы нашего мира, и масштабы пространства и времени, которыми она оперирует, вполне способны смутить и поразить воображение...
Чем дальше, тем быстрее
Как же возникла вся эта гигантская Вселенная, и что с ней будет дальше? Хотя насчет возникновения Вселенной долгое время господствовала общеизвестная религиозная точка зрения, в дальнейшей вечности и неизменности Вселенной, как мы уже сказали, сомнений до сравнительно недавнего времени не было ни у кого.
Ни у кого, включая ученых. И это несмотря на то, что некоторые предпосылки, позволяющие заподозрить, что это не совсем так, появились еще во времена Ньютона, с открытием им закона всемирного тяготения. Ведь если Вселенная заполнена телами (планетами, звездами и так далее), которые имеют, конечно же, некую массу и, следовательно, притягиваются друг к другу, - то разве не должны они в конечном итоге собраться все вместе?
Для обхода этого 'неудобства' придумывались различные более или менее остроумные доводы, пока, наконец, по отжившим свое представлениям не был нанесен решительный удар. И отрадно сказать, что первым человеком, нанесшим этот удар, был наш ученый Александр Фридман.
Он проанализировал уравнения общей теории относительности, и в своих статьях 1922-го и 1924-го года четко показал, что Вселенная не может пребывать в покое, она обязательно должна или расширяться, или сжиматься.
Интересно заметить, что даже сам творец теории относительности - прославленный Альберт Эйнштейн поначалу не поверил этому результату и настаивал на ошибке автора. Но, в конце концов, признал правоту Фридмана.
И уж совсем несомненной его правота стала после открытия факта удаления от нас других галактик - причем со скоростью тем большей, чем больше расстояние до этой галактики. Первооткрывателем тут стал американский астроном Эдвин Хаббл, и закон зависимости скорости галактики от расстояния до нее сейчас носит его имя.
Вначале была... точка
Таким образом, Вселенная наша расширяется. Если мы будем отступать назад во времени, мы увидим, что она становится все меньше и меньше (но все горячее и горячее!). Пока, наконец, не превратится почти в точку - очень, очень плотную и очень, очень горячую. И вот с этой почти точкой где-то десять с лишним миллиардов лет назад произошло событие, называемое Большим Взрывом (хотя на самом деле был не совсем взрыв в привычном нам понимании).
Вселенная 'взорвалась', и энергия этого взрыва продолжает ее расширять по сю пору.
Значит ли это, что расширение Вселенной рано или поздно сменится сжатием?
Да, еще совсем недавно такой сценарий вовсе не исключался. И тогда, через сколько-то миллиардов лет, галактики начали бы сбегаться - все ближе, ближе... Пока, наконец, все вещество Вселенной снова бы не слилось в одну сверхплотную и сверхгорячую точку.
А потом - кто знает? - Вселенная, быть может, вновь взорвалась и вновь возродилась бы. Как феникс из пепла. И так - вечно, по кругу.
Назад дороги нет
К сожалению, или к счастью, но сейчас от такого сценария будущего Вселенной ученые отказались. Чтобы объяснить - почему, вернемся немного назад.
Как уже было сказано, поначалу Эйнштейн не принял идею Фридмана. Ему казалось, это Вселенная просто обязана быть стационарной - неизменной и постоянной. Но, так как из его же собственных уравнений следовало обратное, он пошел даже на то, чтобы слегка их подправить в угоду своим представлениям, и добавил к ним так называемый 'лямбда-член'. Что это такое - он и сам не знал, но на больших (межгалактических и больше) расстояниях эффект от лямбда-члена, существуй он на самом деле, был бы, как от неких эффективных сил антигравитации.
То есть он противодействовал бы силам всемирного притяжения, и сохранял бы Вселенную в неизменном состоянии.
Однако после того, как с помощью наблюдений открыли разбегание галактик, стало окончательно ясно, что прав был именно Фридман, и что Вселенная действительно расширяется. Так что впоследствии Эйнштейн назвал злосчастный лямбда-член 'самой большой своей ошибкой'.
Но самая интересная часть истории началась совсем недавно, в конце 90-х годов - когда наблюдения далеких сверхновых позволили сделать вывод, что Вселенная наша не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Значит, есть неведомая сила, которая действует опять же как антигравитация, противодействуя силам притяжения и 'подталкивая' расширение!
И тогда снова вспомнили о, казалось бы, прочно позабытом лямбда-члене. Увы, что это такое - не совсем понятно и до сих пор, хотя обычно его отождествляют с энергией вакуума (по современным представлениям - это отнюдь не абсолютная пустота, а нечто гораздо более сложное). Но в самом существовании лямбда-члена, а значит и неведомой пока 'расталкивающей галактики', силы, не сомневается практически никто.
Таким вот парадоксальным образом история сделала полный круг, и предположение Эйнштейна все-таки оказалось верным. Впрочем, при всем при этом, 'нынешний' лямбда-член делает совсем обратное тому, для чего его предназначал Эйнштейн - вместо сохранения покоя, он, наоборот, усиленно расширяет Вселенную.
Причем, если при расширении Вселенной силы обычной гравитации слабеют, так как растут между звездными системами расстояния, то эффект от лямбда-члена остается неизменным (потому-то его и называют еще 'космологической постоянной'). А значит - в дальнейшем Вселенная не только не начнет сжиматься, достигнув максимального размера, но, совсем наоборот, будет расширяться все быстрее и быстрее.
Смерть Вселенной
...Через огромное количество лет погаснет последняя звезда, потом - испарится последняя черная дыра, распадется последняя неэлементарная частица. И Вселенная наша будет представлять собой чудовищно огромное и практически совершенно пустое пространство, заполненное очень-очень разреженным фотонно-электронным газом.
Безрадостная картина, не правда ли?
Но значит ли это, что тогда же настанет и конец истории человечества - невообразимо далеко ушедшего по дороге познания, и невообразимо могущественного?
Конечно же, нет. Ведь и Вселенная наша - тоже, оказывается, не одинока. И вместе с неисчислимым множеством других вселенных она образует и вовсе уж пока нам непредставимую Метавселенную. Более того, непрерывно рождаются и новые, совсем юные вселенные.
Некоторые из этих других вселенных совершенно непохожи на нашу - там другие физические законы, другое количество пространственных и даже временных измерений. Но найдутся, обязательно найдутся похожие и привычные - и далекие наши потомки непременно изыщут способ туда перебраться, когда настанет пора.
Но это уже - совсем-совсем другая история...
Вечная и неизменная?
На всякий случай уверим сразу, что несколько миллиардов лет в запасе у нас и в самом деле есть - по крайней мере, от Солнца никаких сюрпризов, скорей всего, ждать не стоит.
И уж тем более не имеют отношения к действительности периодически всплывающие в печати и в Интернете заявления, будто наше светило взорвется через пять (восемь, десять и т.д.) лет.
А если заглянуть еще дальше?
Совсем недавно (по историческим меркам - буквально вчера) сама постановка вопроса о том, что может случиться со Вселенной, выглядела нелепо. Это на Земле происходили события, народы воевали и мирились, воздвигались новые империи и рушились старые, что-то кончалось, а что-то - начиналось... На все это равнодушно взирали звезды. Вселенная казалась вечной и неизменной.
И даже редкое, но яркое появление звезд-гостий (так поэтически называли в Древнем Китае явление, известное нам сегодня как вспышка Сверхновой) и визиты комет не могли поколебать людской уверенности в устойчивости Вселенной в целом.
Как и многое другое, все изменил двадцатый век. И для начала - он сильно расширил наши знания об устройстве Вселенной.
Азбучные истины
То, что Земля не лежит, как плоский блин, на трех слонах, стало понятно уже довольно давно. Затем люди привыкли к мысли о том, что не Солнце на самом деле обращается вокруг Земли, а Земля вокруг Солнца, которое представляет собой гигантский раскаленный газовый шар. Чуть попозже стало ясно, что звезды - такие же огненные шары, только очень далекие. Более того, есть звезды, больше и ярче Солнца, а наше светило по звездной классификации относится к категории карликов. Что, конечно, не делает его хоть менее ценным в наших глазах... Еще некоторое время спустя ученые пришли к выводу, что звезды, которые мы видим на ночном небе, не разбросаны по всей Вселенной, а образуют гигантский звездный остров - нашу Галактику. И удивительный Млечный Путь, который так волшебно сияет на небе ясной безлунной ночью, на самом деле - один из спиральных рукавов Галактики, отходящих от центрального ядра, и состоит из многих и многих миллиардов звезд. Солнце же находится в другом, соседнем рукаве, и со всей Солнечной системой вместе (Меркурием, Венерой, Землей, Марсом, Юпитером, Сатурном, Ураном, Нептуном, разжалованным Плутоном, астероидами и космической пылью) медленно обращается вокруг центра Галактики. Есть даже такое понятие в науке - галактический год, время полного подобного оборота, составляющее более двухсот миллионов наших 'обычных' лет.
Воображению неподвластна
А в двадцатом веке, в самом его начале, пришло понимание, что и Галактика наша - тоже не одна во Вселенной: есть другие звездные острова, их - огромное количество. И, в отличие от Солнца, занимающего столь невысокий ранг в звездной иерархии, наша Галактика, напротив, относится к категории гигантских. Хотя, разумеется, есть галактики и покрупнее.Галактика Андромеды
Например, знаменитая Туманность Андромеды, которую даже можно наблюдать невооруженным глазом. Не считая спутников нашей Галактики - Большого и Малого Магелланова облака, это самая близкая к нам галактика - 'всего-навсего' два миллиона световых лет. А световой год, напомним, это расстояние, которое световой луч, имеющий скорость около трехсот тысяч километров в секунду, проходит за промежуток времени, равный земному году.
Туманность Андромеды стала первой галактикой, для которой было доказано, что она и есть - галактика, гигантский звездный остров далеко-далеко от нас, а не просто облачко газа поблизости.
Вместе с Туманностью Андромеды и еще несколькими 'звездными островами' наша Галактика образует Местную группу, в свою очередь входящую в состав сверхскопления в Деве. А если бы мы могли взглянуть на нашу Вселенную 'со стороны', то мы увидели бы, что все эти скопления и сверхскопления образуют гигантскую ячеистую структуру,Галактика Кошачий глаз чем-то похожую на рыбачью сетку или пчелиные соты, в которой 'стенки' перемежаются огромными областями почти пустого пространства. Собственно, галактики и скопления и как раз образуют 'стенки сот', а сверхскопления - лежат на пересечении этих 'стенок'. В пустотах же (так называемых 'войдах') светящейся материи (звезд и галактик) практически нет. Предполагается, что они 'заполнены' очень разреженным нейтральным водородом и темной материей - опять же, сильно разреженной.
Каков же размер нашей Вселенной в целом? Хотя ответ на этот вопрос не вполне, как оказалось, однозначен, если под размером подразумевать расстояние до самых далеких объектов, доступных для наблюдения (так называемый 'размер наблюдаемой Вселенной'), то он составляет, как минимум, несколько десятков миллиардов световых лет.
Что и говорить, современная наука сильно раздвинула границы нашего мира, и масштабы пространства и времени, которыми она оперирует, вполне способны смутить и поразить воображение...
Чем дальше, тем быстрее
Как же возникла вся эта гигантская Вселенная, и что с ней будет дальше? Хотя насчет возникновения Вселенной долгое время господствовала общеизвестная религиозная точка зрения, в дальнейшей вечности и неизменности Вселенной, как мы уже сказали, сомнений до сравнительно недавнего времени не было ни у кого.
Ни у кого, включая ученых. И это несмотря на то, что некоторые предпосылки, позволяющие заподозрить, что это не совсем так, появились еще во времена Ньютона, с открытием им закона всемирного тяготения. Ведь если Вселенная заполнена телами (планетами, звездами и так далее), которые имеют, конечно же, некую массу и, следовательно, притягиваются друг к другу, - то разве не должны они в конечном итоге собраться все вместе?
Для обхода этого 'неудобства' придумывались различные более или менее остроумные доводы, пока, наконец, по отжившим свое представлениям не был нанесен решительный удар. И отрадно сказать, что первым человеком, нанесшим этот удар, был наш ученый Александр Фридман.
Он проанализировал уравнения общей теории относительности, и в своих статьях 1922-го и 1924-го года четко показал, что Вселенная не может пребывать в покое, она обязательно должна или расширяться, или сжиматься.
Интересно заметить, что даже сам творец теории относительности - прославленный Альберт Эйнштейн поначалу не поверил этому результату и настаивал на ошибке автора. Но, в конце концов, признал правоту Фридмана.
И уж совсем несомненной его правота стала после открытия факта удаления от нас других галактик - причем со скоростью тем большей, чем больше расстояние до этой галактики. Первооткрывателем тут стал американский астроном Эдвин Хаббл, и закон зависимости скорости галактики от расстояния до нее сейчас носит его имя.
Вначале была... точка
Таким образом, Вселенная наша расширяется. Если мы будем отступать назад во времени, мы увидим, что она становится все меньше и меньше (но все горячее и горячее!). Пока, наконец, не превратится почти в точку - очень, очень плотную и очень, очень горячую. И вот с этой почти точкой где-то десять с лишним миллиардов лет назад произошло событие, называемое Большим Взрывом (хотя на самом деле был не совсем взрыв в привычном нам понимании).
Вселенная 'взорвалась', и энергия этого взрыва продолжает ее расширять по сю пору.
Значит ли это, что расширение Вселенной рано или поздно сменится сжатием?
Да, еще совсем недавно такой сценарий вовсе не исключался. И тогда, через сколько-то миллиардов лет, галактики начали бы сбегаться - все ближе, ближе... Пока, наконец, все вещество Вселенной снова бы не слилось в одну сверхплотную и сверхгорячую точку.
А потом - кто знает? - Вселенная, быть может, вновь взорвалась и вновь возродилась бы. Как феникс из пепла. И так - вечно, по кругу.
Назад дороги нет
К сожалению, или к счастью, но сейчас от такого сценария будущего Вселенной ученые отказались. Чтобы объяснить - почему, вернемся немного назад.
Как уже было сказано, поначалу Эйнштейн не принял идею Фридмана. Ему казалось, это Вселенная просто обязана быть стационарной - неизменной и постоянной. Но, так как из его же собственных уравнений следовало обратное, он пошел даже на то, чтобы слегка их подправить в угоду своим представлениям, и добавил к ним так называемый 'лямбда-член'. Что это такое - он и сам не знал, но на больших (межгалактических и больше) расстояниях эффект от лямбда-члена, существуй он на самом деле, был бы, как от неких эффективных сил антигравитации.
То есть он противодействовал бы силам всемирного притяжения, и сохранял бы Вселенную в неизменном состоянии.
Однако после того, как с помощью наблюдений открыли разбегание галактик, стало окончательно ясно, что прав был именно Фридман, и что Вселенная действительно расширяется. Так что впоследствии Эйнштейн назвал злосчастный лямбда-член 'самой большой своей ошибкой'.
Но самая интересная часть истории началась совсем недавно, в конце 90-х годов - когда наблюдения далеких сверхновых позволили сделать вывод, что Вселенная наша не просто расширяется, а расширяется с ускорением. Значит, есть неведомая сила, которая действует опять же как антигравитация, противодействуя силам притяжения и 'подталкивая' расширение!
И тогда снова вспомнили о, казалось бы, прочно позабытом лямбда-члене. Увы, что это такое - не совсем понятно и до сих пор, хотя обычно его отождествляют с энергией вакуума (по современным представлениям - это отнюдь не абсолютная пустота, а нечто гораздо более сложное). Но в самом существовании лямбда-члена, а значит и неведомой пока 'расталкивающей галактики', силы, не сомневается практически никто.
Таким вот парадоксальным образом история сделала полный круг, и предположение Эйнштейна все-таки оказалось верным. Впрочем, при всем при этом, 'нынешний' лямбда-член делает совсем обратное тому, для чего его предназначал Эйнштейн - вместо сохранения покоя, он, наоборот, усиленно расширяет Вселенную.
Причем, если при расширении Вселенной силы обычной гравитации слабеют, так как растут между звездными системами расстояния, то эффект от лямбда-члена остается неизменным (потому-то его и называют еще 'космологической постоянной'). А значит - в дальнейшем Вселенная не только не начнет сжиматься, достигнув максимального размера, но, совсем наоборот, будет расширяться все быстрее и быстрее.
Смерть Вселенной
...Через огромное количество лет погаснет последняя звезда, потом - испарится последняя черная дыра, распадется последняя неэлементарная частица. И Вселенная наша будет представлять собой чудовищно огромное и практически совершенно пустое пространство, заполненное очень-очень разреженным фотонно-электронным газом.
Безрадостная картина, не правда ли?
Но значит ли это, что тогда же настанет и конец истории человечества - невообразимо далеко ушедшего по дороге познания, и невообразимо могущественного?
Конечно же, нет. Ведь и Вселенная наша - тоже, оказывается, не одинока. И вместе с неисчислимым множеством других вселенных она образует и вовсе уж пока нам непредставимую Метавселенную. Более того, непрерывно рождаются и новые, совсем юные вселенные.
Некоторые из этих других вселенных совершенно непохожи на нашу - там другие физические законы, другое количество пространственных и даже временных измерений. Но найдутся, обязательно найдутся похожие и привычные - и далекие наши потомки непременно изыщут способ туда перебраться, когда настанет пора.
Но это уже - совсем-совсем другая история...
Обсуждения Увидеть будущее