Из чего появилась Вселенная
Из одной точки. 13,7 млрд лет назад из бесконечно кривого пространства и времени образовался наш дом – Вселенная. Стивен Хокинг в книге «Кратчайшая история времени» называет молодую Вселенную «бесконечно горячей». За несколько секунд после Большого взрыва Вселенная расширилась (и делает это до сих пор) и остыла. Когда всё вещество остыло до 1 млрд градусов по Цельсию, стали образовываться первые во Вселенной молекулы – тяжёлого водорода (дейтерия) и гелия. Из этих элементов сложились более тяжёлые, а из них – звёзды и другие космические тела. Так как водород и гелий (их больше всего) лёгкие, для их синтеза условия во Вселенной сложились в первую очередь. Синтез более тяжёлых элементов происходит сложнее. Кроме того, даже человек состоит из звёздной пыли: очень тяжёлые элементы (тяжелее железа), которые входят в состав живых организмов, образовались при взрыве звёзд. Для появления таких элементов нужна колоссальная энергия.
Бесконечное расширение
Однозначного ответа, бесконечна ли Вселенная, нет, потому что она расширяется и мы не успеваем догнать её границы (даже если они есть). То, что Вселенная растёт, предположил российский учёный Александр Фридман. Из‑за постоянного расширения Вселенной телескопы с нашей планеты видят только то, что к нам успело дойти, потому что свет не распространяется мгновенно (у него тоже есть конечная скорость – 300 тыс. км/с). Кроме того, расширение происходит в любой точке. Находясь на Земле, которая располагается в галактике Млечный Путь, мы наблюдаем, как убегают от нас другие галактики. Но и из другой галактики мы бы увидели то же самое.
Астроном не звездочёт
Для многих будет шоком, что астрономы уже давно не открывают звёзды. За них это делают телескопы и компьютеры. Работа астронома заключается в том, чтобы работать с большим массивом данных, которые предоставляют ему телескопы. Из этих данных с помощью специальных программ можно выяснить, что происходит в галактиках и как они образуются. Благодаря этим наблюдениям учёные открывают законы, по которым живёт Вселенная.
Теория всего
Эта теория должна объяснить всё и соединить несоединимое – теорию относительности, которая объясняет все свойства гравитации, и квантовую теорию поля, объясняющую поведение частиц. Обе теории работают хорошо в своих масштабах: первая – в макромире (с космическими телами), вторая – в микромире (с частицами). Но если эти теории применить в одном масштабе, то возникнет противоречие. Именно разработкой масштабной теории, которая сможет устранить противоречие, занимаются передовые астрофизики.
На её место претендовала теория суперструн. На маленьких пространствах, меньше протона, есть колебания поля – эти волны и назвали струнами. Они несут энергию, которая эквивалентна массе (это и есть согласование с теорией относительности). Чтобы эта теория сошлась и с теорией квантового поля, четырёхмерного пространства было недостаточно – учёным в математической модели пришлось сделать его одиннадцатимерным. К сожалению, теория оказалась настолько гибкой, что фактически любая Вселенная может существовать в её рамках. Чересчур много вариантов не позволяет учёным предсказывать что‑либо с её помощью. Так что работа над Теорией всего продолжается.
Тёмное нечто
Это вещество, которое мы не видим, но оно повсюду. Кроме того, его больше, чем обычного вещества. Когда учёные изучали галактики, они выяснили, что на их краях, где звёзд значительно меньше, масса оставалась достаточно высокой. Это натолкнуло их на мысль, что есть какое‑то вещество, которое мы не видим. Более того, его в разы больше обычного. По современным подсчётам тёмная материя составляет 22 % всей Вселенной.
К слову, газ, звёзды и другие тела – это всего 4 %. Остальные 74 % – тёмная энергия. Это гипотетический вид энергии, благодаря которому можно объяснить ускоряющееся расширение Вселенной.
В 2011 году три астронома: Сол Перлмуттер, Брайан Шмидт и Адам Рисс – получили Нобелевскую премию за то, что математически доказали существование тёмной энергии. Её сравнивают с океаном, в котором плавает материя – галактики со звёздами, газом и другими космическими телами. Про этот океан учёные могут только сказать, что у него низкая плотность и он взаимодействует с обычной материей только посредством гравитации.
Кротовые норы
Чтобы объяснить, что это такое и как это связано с путешествием во времени и пространстве, Хокинг приводит сравнение с горой, которую надо перейти. Но вместо подъёма учёный предлагает прорыть туннель через гору. Идея кротовых нор состоит в том, что, возможно, существуют такие туннели, которые могут переместить нас из Солнечной системы, например, в Туманность Андромеды, соседнюю галактику. Существование таких мостов допускал даже Эйнштейн, но их до сих пор не обнаружили. Путешествовать по таким норам достаточно сложно: предположительно они очень маленькие и нестабильные. Но учёные предполагают, что, если их удастся найти, человечество, возможно, сможет удерживать их открытыми для перемещения во времени и пространстве.
Внеземные цивилизации
Немного самонадеянно думать, что в огромной Вселенной мы одни разумные существа. В одной нашей галактике около 300 млрд звёзд, предполагаемое количество галактик – 200 млрд. Все эти цифры здесь для того, чтобы показать, насколько мала вероятность, что мы одиноки во Вселенной. Кроме того, учёные давно ведут поиски внеземных цивилизаций. Знаменитый радиосигнал Wow, полученный Джерри Эйманом в 1977 году, сначала считался сигналом от пришельцев. Однако позже выяснили, что такие сигналы могут давать и кометы.
Ещё одна интересная история о надежде встретить инопланетян связана с космическим аппаратом «Вояджер-1». Именно на его борту прикреплена золотая пластинка, на которой записано местонахождение Земли, изображения и звуки, характеризующий наш мир. Если инопланетяне найдут этот аппарат, то смогут узнать, как связаться с нами.
Наталья Малыхина