Космос давно перестал быть историей только про звёзды, планеты и красивые картинки из телескопов. Сегодня это разговор о вещах куда менее простых: почему галактики тянет в непонятную сторону, из чего состоит большая часть вещества во Вселенной, где кончается пространство и можно ли вообще считать его конечным.
Российский астроном, кандидат физико-математических наук, доцент физического факультета МГУ Владимир Георгиевич Сурдин собрал эту картину без лишней мистики. В одном мире существуют чёрные дыры, у которых можно выиграть время, Великий Аттрактор, природа которого до сих пор не ясна, тёмное вещество, которое мы чувствуем, но не можем поймать, и гипотезы о бесконечной Вселенной. И мы всё равно знаем ещё поразительно мало.
Адрес будущего
Рядом с чёрной дырой время идёт медленнее. Это означает, что корабли могут столетиями и тысячелетиями летать по галактике, собирать информацию и возвращаться назад, а для тех, кто живёт у центра, пройдёт намного меньше времени. На таком фоне чёрная дыра превращается почти в идеальный штаб для цивилизации, которая научилась мыслить на очень длинной дистанции.
Маленькая чёрная дыра для такой жизни не годится. Она деформирует всё, что подходит слишком близко, и буквально вытягивает объект приливными силами. Большая сверхмассивная дыра ведёт себя иначе: рядом с ней этот эффект намного слабее, а значит, само существование около неё хотя бы можно обсуждать всерьёз. А это выиграет достаточно времени для изучения космоса.
Революция Нолана
После «Интерстеллара» чёрная дыра для массового зрителя перестала быть просто воронкой из школьного учебника. И здесь важно, что образ в фильме вырос не только из фантазии, но и из расчётов. Внешний вид чёрной дыры считали на основе сложной физики, а позже реальное изображение, полученное в 2019 году, оказалось похожим на то, что уже увидели в кино. Это сильно изменило восприятие и успокоило многих «тревожников». Чёрная дыра стала местом, где пространство, время и гравитация ведут себя непривычно, но строго по законам природы.
С белыми дырами ситуация намного сложнее. Формально такая конструкция возможна: если чёрная дыра вещество поглощает, то белая должна его выбрасывать. Но устойчивости у такого решения почти нет, и сама физика пока не показывает, что подобные объекты действительно существуют в мире, а не только в уравнениях.
Космические перемещения
Если чёрная дыра — это работа с временем, то кротовая нора — это соблазн сократить само пространство. Идея выглядит почти как космическое метро: входишь в одном месте, выходишь в другой точке, до которой обычным маршрутом добирался бы несравнимо дольше.
Расчёты допускают, что кротовая нора может давать не только короткий путь в пространстве, но и путешествие во времени. Появляется возможность говорить о движении в прошлое, а вместе с ней сразу всплывают все старые парадоксы причинности, от которых физика до сих пор не отделалась, такие как, например, «парадокс дедушки».
Связь с чёрными дырами здесь тоже важна. Вход в кротовую нору может выглядеть почти как чёрная дыра, и заранее понять, что именно перед тобой, невозможно. Разница выяснится уже после прыжка, а это, мягко говоря, неудобный способ проверки гипотез.
Великий (и ужасный?) Аттрактор
В 2025 году в интернете завирусились новости о том, что мы все неизбежно летим в огромную чёрную дыру. Кого-то это сильно смутило, кто-то остался равнодушен, но это действительно так: вселенная расширяется, галактики разлетаются, и это расширение не выглядит идеально ровным. В одном направлении картина складывается так, будто что-то массивное и невидимое слегка притормаживает общее движение.
Речь идёт о Великом Аттракторе — следе странной силы. Мы можем измерять скорости движения галактик вдоль луча зрения, но сам источник притяжения так и остаётся плохо различимым. Самая неприятная деталь в том, что избыток гравитации есть, а избытка света почти не видно. Если где-то действительно сосредоточена огромная масса, то она не спешит показываться в форме обычного вещества, например, ярких звёзд и привычных галактических структур.
Поймай меня, если сможешь
Из этих данных мы упираемся в тёмное вещество. Обычное вещество — протоны, нейтроны, электроны, звёзды, газ — даёт лишь малую часть общей картины. Остальное приходится достраивать по гравитации, будто мы пытаемся восстановить гигантский механизм по вибрации пола и шуму за стеной.
Проблема в том, что тёмное вещество ведёт себя почти издевательски. Оно проявляет себя через притяжение, но не хочет нормально взаимодействовать ни со светом, ни с приборами, ни с нашими ожиданиями. За десятилетия накопилось много идей о том, чем оно может быть: новыми частицами, стерильными нейтрино, аксионами. Но в руках у науки до сих пор нет ничего, что можно было бы уверенно внести хотя бы в таблицу химических элементов. А вместе с тёмным веществом, возможно, начнёт проясняться и природа Великого Аттрактора. Пока же учёные видят только последствия и вынуждены работать почти вслепую.
Загадка антигравитации
Есть ещё одна вещь, которая много лет выглядела как приём фантастов, а теперь звучит вполне серьёзно. Когда астрономы увидели, что в далёком прошлом расширение Вселенной замедлялось, это укладывалось в привычную логику: гравитация тормозила разлёт. Но дальше обнаружилось, что на определённом этапе Вселенная начала расширяться намного быстрее.
Для такого ускорения нужно нечто, что работает в противоположную сторону и расталкивает галактики. Это и назвали тёмной энергией. Самое странное в ней: чем дальше объекты друг от друга, тем заметнее эффект. Пространство словно не просто существует между ними, а добавляет свою силу в общий разгон.
Понять эту историю быстро вряд ли получится. Для тёмной энергии у физиков нет удобной лаборатории, а астрономия требует времени, длинных серий наблюдений и очень большого терпения. Поэтому одна загадка выглядит как вопрос ближайших лет, а подобная не разрешится даже в ближайшее столетие.
Где кончается Вселенная и сколько в ней измерений
Когда речь заходит о размере Вселенной, почти всегда имеется в виду только её наблюдаемая часть. Мы получаем свет, который шёл к нам около возраста самой Вселенной, но за это время пространство успело расшириться, и расстояния уже выросли гораздо сильнее, чем подсказывает простая интуиция.
При этом край Вселенной совсем не обязан выглядеть как стена. Гораздо ближе другой образ: поверхность глобуса, по которой можно двигаться бесконечно долго и так и не встретить бортик. Пространство может иметь конечный объём и при этом оставаться безграничным для любого наблюдателя внутри него.
С числом измерений ситуация строже, чем кажется любителям эффектных гипотез. Всё, что мы реально измеряем и на что опирается движение планет, указывает на три обычных пространственных измерения. Дополнительные измерения могут существовать только в свёрнутом, компактном виде. Эта идея красива, даёт простор математике и теории струн, но пока слишком плохо соединяется с проверяемым опытом.
Если Вселенная бесконечна…
Допустим, что пространство не имеет конца, а число возможных комбинаций материи не бесконечно. Это значит, где-то очень далеко повторения становятся неизбежными. Тогда могут повторяться не только отдельные структуры, но и целые галактики, системы, ситуации.
То есть, не секрет, что где-то могут существовать и наши копии, собранные из тех же комбинаций вещества. Дотянуться до них не получится, связаться с ними тоже. Но сама возможность меняет масштаб мышления.
Тут же возникает и другой вопрос — о начале мира. Возможно, всё началось один раз. Возможно, до расширения было сжатие. Возможно, Вселенная живёт циклом, в котором один этап сменяет другой. Проверить это крайне трудно, потому что почти вся информация о предыдущих состояниях должна была исчезнуть. Надежда остаётся на нейтрино и гравитационные волны — на те редкие носители, которые теоретически способны пронести следы очень ранних эпох сквозь самый плотный и яркий участок космической истории.
Мы пока живём внутри маленького освещённого круга. В нём уже есть чёрные дыры, тёмное вещество, антигравитация, кротовые норы как математическая возможность и бесконечность как рабочая гипотеза. За пределами этого круга начинается пространство, где у нас ещё мало ответов, но всё больше хороших вопросов.
И именно это делает космологию такой интересной: она заставляет точнее почувствовать масштаб мира, в котором оказался человек.
Полный подкаст можно посмотреть по ссылке
Следите за нами в социальных сетях:
Наши каналы в дзене:
- Про науку
- Про бизнес
- Про здоровье