Маркус Чаун - Твиты о вселенной Страница 26

Конечно, это могут быть пространственные кривые, замыкающиеся сами на себя, подобно многомерной версии поверхности шара Снова нет «внешнего», чтобы расшириться в него.

Если ваш мозг не может осознать это, то помните: Большой взрыв — 4-мерное явление (3 пространственных координаты и 1 временная) и поэтому принципиально непостижим для 3D-существ, таких как мы.

Все, что мы можем сделать, — это поймать отблески Большого взрыва, но никогда не сможем постичь его во всей полноте. Только общая теории относительности может это сделать.

99. Откуда мы знаем, что был Большой взрыв?

Вселенная расширяется, значит, должна в прошлом быть меньше. Наличие вселенского гелия (10 % атомов) можно объяснить, только если считать его произведенным в печи Большого взрыва.

Повседневные доказательства: 1 % от помех или «шума» в телевизоре, настроенном между станциями, идет непосредственно от Большого взрыва.

Огненный шар Большого взрыва подобен огненному шару Н-бомбы (водородной). Но в то время, как тепло бомбы рассеивается в окружающее пространство, это невозможно для Большого взрыва.

Теплу Большого взрыва некуда идти. Оно было закупорено во Вселенной — которая, по определению, и есть все это.

Тепло Большого взрыва, сильно уменьшившееся из-за расширения Вселенной за истекшие 13,7 млрд лет, все еще здесь. Теперь это всего 3 градуса выше абсолютного нуля (-270 °C).

Вместо того чтобы проявиться, как видимый свет, «послесвечение» Большого взрыва проявляется как микроволны (и миллиметровые волны) — невидимый свет, который попал в ваш телевизор.

Прежде чем ударить по вашей ТВ-антенне, микроволны Большого взрыва путешествовали 13,7 млрд лет, и последнее, чего они касались, был огненный шар Большого взрыва.

Колоссальное количество (99,9 %) всех фотонов (частиц света) во Вселенной не от звезд и галактик, но от послесвечения Большого взрыва.

Если бы мы могли увидеть Вселенную извне, то были бы потрясены «послесвечением создания». Все пространство светилось бы как внутренность лампочки.

Атмосфера и все холодные объекты (даже вы) испускают реликтовые микроволны, но, как это ни парадоксально, преобладающее излучение во Вселенной является невидимым.

«Космическое фоновое излучение» (реликтовое излучение) обнаружили только в 1965, и то случайно, два радиоастронома из «Белл телефон» (Bell Labs), в Холмделе, шт. Нью Джерси.

Несмотря на то что им удалось обнаружить микроволновое свечение, они думали, что это помехи от голубиного помета (птиц, гнездящихся в рупоре антенны радиотелескопа); Арно Пензиас и Роберт Уилсон получили Нобелевскую премию.

Космическое фоновое излучение несет в себе бесценную «детскую фотографию» Вселенной, когда она была всего лишь в возрасте 380 000 лет.

В местах, где послесвечение теплее/холоднее, чем в среднем, выявились первые сгустки материи после Большого взрыва — «зародыши» галактик.

За участие в поиске «зародышей» первых космических структур Джон Мазер и Джордж Смут в 2006 также получили Нобелевскую премию по физике.

100. Что было до Большого взрыва?

Вначале был «ложный вакуум», как гласит стандартная история. Это было необычное свойство — отталкивающая гравитация — так это «раздувалось».

Чем больше вакуума, который был создан, тем сильнее отталкивающая гравитация, и тем быстрее вакуум расширялся. Все быстрее и быстрее.

Чем больше вакуума создано, тем больше энергии накапливается. Энергия из ничего — еще одно удивительное свойство. «Основной бесплатный завтрак».

Но ложный вакуум был нестабилен. Его части распались случайным образом до «истинного» вакуума — нашего вакуума. Представьте себе пузыри, образующиеся в безбрежном океане.

Энергии ложного вакуума надо было куда-то идти. Это привело к возникновению материи в пузырях-вселенных и нагреванию ее до огромных температур. Произошел горячий Большой взрыв!

В этой «инфляционной» картине наша Вселенная является лишь одной из огромного числа, навсегда разделенных постоянно растущими пространствами ложного вакуума.

Когда инфляция практически исчерпала себя, началось нормальное расширение. Сравните взрыв динамитной шашки с расширением при взрыве водородной бомбы.

Откуда появился высокоэнергетический ложный вакуум? Квантовая теория допускает появление энергии из ничего (неопределенность Гейзенберга)[29].

Возможно, когда появилась малая часть ложного вакуума, то началось расширение. Инфляция непобедима, поскольку вакуум расширяется быстрее, чем съедается.

Очевиден следующий вопрос: каковы же законы физики (квантовая теория), которые позволяют энергии спонтанно рождаться из ничего?

Бесконечный регресс. Может быть, это не лучше, чем заявлять, что Вселенная покоится на спине черепахи. Тогда возникает вопрос: а на чем стоит черепаха?

Как сказала дама на лекции Бертрана Рассела по космологии: «Вы очень умны, молодой человек. Но эта черепаха все время падает!»

101. Как быстро расширяется Вселенная?

Степень расширения Вселенной количественно определяется постоянной Хаббла. Лучшая современная оценка: 73 (км/с)/мегапарсек (1 Мпк = 3,26 млн световых лет).

Это означает, что галактики, расположенные в 3,26 млн световых лет друг от друга, удаляются со скоростью 73 км/с из-за расширения от Большого взрыва.

Однако Вселенная не всегда расширялась с такой скоростью, с какой она расширяется сегодня. Фактически у скорости расширения была пестрая история.

Наивно было думать, что Вселенная быстро расширилась от Большого взрыва и замедлялась с этого момента, поскольку расширение заканчивается конденсацией. Все гораздо сложнее.

Первоначально был только вакуум. Он «раздулся» с феноменальной скоростью, удвоив размер Вселенной по крайней мере в 60 раз в первые доли секунды.

Когда «инфляция» закончилась, огромная энергия вакуума была вброшена в создание материи и нагревание ее до огромных температур. Это был горячий Большой взрыв.

После инфляции Вселенная расширялась с гораздо меньшей скоростью, постепенно уменьшающейся из-за тормозящего действия галактик, придерживающих друг друга.

Но в последнее время — в течение последних нескольких млрд лет — налицо большой сюрприз. Расширение Вселенной, которое было замедлено, ускорилось снова.

Астрономы полагают, что пустое пространство содержит странный вид энергии. Отталкивающая гравитация этой «темной энергии» ускоряет расширение Вселенной.

Очевидный вопрос: есть ли связь между растущей инфляцией и увеличением темной энергии? Никто не знает.

Если управляемое темной энергией расширение продолжится, то оно раздвинет галактики. К 100-млрдному году н. э. в наблюдаемой Вселенной останется только галактика Млечный Путь.

102. Почему небо ночью темное?

Первым человеком, который задал этот вопрос, в 1610 был Йохан Кеплер, главный математик императора Священной Римской империи.

В Падуе Галилео с помощью новомодного телескопа показал звезды, невидимые невооруженным глазом. Он задался вопросом: Что, если звезды движутся всегда?

Так же как если бы вы изучали густой сосновый лес и увидели бы только деревья, при изучении Вселенной вы должны видеть только звезды.

Кеплер заключил: вопреки ожиданиям, ночное небо должно быть не черным, а столь же ярким, как поверхность типичной звезды. Таким же ярким, как Солнце!

Фактически, типичные звезды — «красные карлики» — составляют 70 % всех звезд; таким образом, ночное небо должно быть как кровь, красным от горизонта до горизонта.

Загадка, почему ночное небо темное, а не яркое, стала известной как парадокс Ольберса, в честь немецкого астронома XIX в., который популяризировал этот факт.

Эдгар Аллан По предложил наиболее правдоподобное объяснение. Вероятно, небо темное потому, что свет от самых далеких звезд еще не прибыл на Землю.

Идея Эдгара По поддерживается открытием конечного возраста Вселенной. Мы видим только те объекты, свет от которых идет менее 13,7 млрд лет, чтобы добраться сюда.

Но не Большой взрыв объясняет парадокс, потому что — ну, нет никакого парадокса! Даже в бесконечно старой Вселенной ночное небо не будет ярким.

Кеплер молчаливо предположил, что звезда может гореть вечно и может отдавать неограниченное количество света в пространство. А это неправильно.