«Открылась бездна звезд полна; звездам числа нет, бездне дна.» Вечернее размышление о Божием величестве при случае великого северного сияния. Ломоносов Михаил Васильевич.
Сначала - предыдущий этюд.
Большинство образованного человечества знает — наша вселенная расширяется. Учёные же знают (уже знали), что судьба Вселенной зависит от её плотности: если она достаточно велика, то Вселенная замедлит своё расширение, ибо верх возьмут гравитационные силы. Один из них — британский астрофизик Мартин Рис описал эту гипотезу в своих «Эсхатологических штудиях». Он предполагал, что Вселенная прекратит расширяться через 50 миллиардов лет. Следом она начнёт сжиматься и всё вещество разогреется так сильно, что вся твердь расплавится. Затем произойдёт грандиозный взрыв, и вся материя снова сожмётся воедино.
«Как бы глубоко мы ни зарылись в землю, чтобы защититься от космического пламени, нас это не спасет; мы лишь отсрочим наш жалкий конец всего на несколько миллионов лет» - писал Фриман Дайсон (американцы очень любят смаковать апокалиптические сценарии), американский коллега Мартина Риса. Подобный же сценарий описывает в своей «Краткой истории времени» Стивен Хоукинг. Теория относительности оставляет нам лишь две перспективы, равно безутешные: либо пространство, время и материя скроются в недрах чёрных дыр, либо Вселенная сожмётся и исчезнет, уничтоженная «Последним взрывом»
Но всё не так просто. Астрономы подсчитали, что масса Вселенной оказалась в три раза меньше, чем нужно для того, чтобы в конце времён её испепелил огненный смерч. Это воодушивило сторонников другой теории — теории «открытой Вселенной». Это теория отстаивала идею того, что наш мир будет неудержимо расширяться. Сторонником этой идеи был и вышеупомянутый Ф.Дайсон. На страницах своего труда «Время без конца», вышедшей в 1979-м году, он рисует картину бесконечного космоса, переживающего один эон (совокупность нескольких геологических эр) за другим.
Некоторые астрономические открытия, засветившиеся на страницах научно-популярных изданий (ведущим из них был конечно «Science» ) в 1998 году, подтвердили теорию «открытой Вселенной». Стивен Хоукинг был посрамлён.
Новые вводные.
Внимание астрофизиков привлекли сверхновые звёзды особого типа — 1а. Это - белые карлики, поглощающие материю соседних с ними звезд до тех пор, пока не следует коллапс. Светимость таких сверхновых всегда одинакова, где бы они ни находились. Потому они являются надежным «мерилом» космического пространства. По их видимой яркости можно судить, насколько удалены эти звезды. Наблюдая за ними на протяжении ряда лет, можно оценить, с какой скоростью удаляются от нас галактики, которым принадлежат эти сверхновые звезды. Сверхновые типа 1а встречаются очень редко. В крупных галактиках подобные звезды вспыхивают раз в 300 лет. Чтобы отыскать хоть одну из них, нужно обследовать множество галактик. И все же перечень взорвавшихся «белых карликов» насчитывает сейчас уже более ста звезд, причем большую часть их ученые наблюдают уже не первый год. Этого достаточно, чтобы сделать важнейшие выводы.
Сверхновые типа 1а встречаются очень редко. В крупных галактиках подобные звезды вспыхивают раз в 300 лет. Чтобы отыскать хоть одну из них, нужно обследовать множество галактик. И все же перечень взорвавшихся «белых карликов» насчитывает сейчас уже более ста звезд, причем большую часть их ученые наблюдают уже не первый год. Этого достаточно, чтобы сделать важнейшие выводы. Как выяснилось, галактики столь стремительно удаляются друг от друга, что никакая сила гравитации не заставит их повернуть назад. Материя никогда не сожмется воедино. Для этого ее плотность слишком мала. Наша Вселенная возникла 15 миллиардов лет назад в пламени Большого Взрыва и будет расширяться вечно. Она напоминает огромный шар, повисший посреди Пустоты. Шар этот стремительно пухнет, раздувается. Скорость, с которой он увеличивается в объеме, в последние миллиарды лет все возрастает.
Тут следует упомянуть тех, кто сделал это открытие. Над ним работало сразу две группы учёных. Первая группа — американские астрофизики из Lawrence Berkeley National Laboratory. Руководил ими Сол Перлматтер. Они начали наблюдать за этими сверхновыми еще в 1988 году. Вторая группа занялась подобным проектом через семь лет. Это были учёные из Australian National Observatory во главе с Брайаном Шмидтом.
Лучше «тёмное нечто» чем простое «ничто».
Всё же наша Вселенная расширяется все быстрее. Что же является причиной ускоряющей её движение? Альберт Эйнштейн задумывался о существовании энергии, которая в любом уголке Вселенной воздействует на пространство. Согласно его теории, гравитационные поля, создаваемые материей, искажают пространство и замедляют время. В 1917 году Эйнштейн попытался с помощью математического уравнения описать Универсум. В результате этих исследований он пришёл к выводу, что пространство либо неудержимо расширялось, либо неумолимо сжималось. Полный покой Вселенной был исключён. Тогда просто никто не знал, что вселенная расширяется. Эйнштейн, забавляясь, преобразовал уравнение, добавив в него дополнительный член, удерживающий мироздание в равновесии, посредством сведения на нет гравитационных сил. Он окрестил эту пресловутую величину «космологической константой», обозначив ее греческой буквой «лямбда». Но обосновать ее появление так и не сумел. Константа эта была чересчур слабой. Мельчайшая причина могла обречь Вселенную на коллапс или расширение. Это показали расчеты, проделанные советским математиком Александром Фридманом, нидерландским астрономом Виллемом де Ситтером, бельгийским астрономом и священником Жоржем Леметром. Очевидно, теория относительности не допускает самого существования стационарной Вселенной.
В 1929-м году американский астроном Эдвин П. Хаббл открыл, что галактики удаляются от нас и скорость их разлета тем выше, чем дальше от нас они пребывают. Что же было делать с эйнштейновской константой, изобретенной на кончике пера? Много лет её значение было равно нулю. Однако, в свете последних открытий она вдруг обрела научный вес. Из забавы учёного она превратилась в физическую реальность. Эта константа описывает силу, которая во время расширения Универсума все время противодействует мощным гравитационным силам, стремящимся сжать его, то есть силам взаимного притяжения звезд и галактик. Поэтому мы вправе назвать данную константу «антигравитационной». Она выражает силу отталкивания, порожденную остаточной энергией Большого Взрыва, наполняющую космическую пустоту. Получается, что антигравитация — это энергия присущая вакууму. Ее действие проявляется на огромных, воистину космических расстояниях, и механизм этот науке пока непонятен.
Именно вакуум распирает пространство, расширяет его. Результаты последних наблюдений показывают, что почти три четверти всей суммарной энергии Вселенной приходится на долю этой таинственной силы, возникающей буквально из ничего. И лишь жалкая часть энергии достается всей материи, рассеянной во Вселенной: будь то видимой или невидимой.
То есть вакуум — пустота между космическими телами — сам по себе наделён энергией, и эта энергия заставляет его расширять область пустотности в мировом пространстве. Сравнительный образ: природа не терпит пустоты, но изгоняемая ею пустота порождает природу.
Это загадочная метафора никак не объясняет суть феномена. Это маскировка облика непознанного. Попытка воткнуть в физическую Вселенную «нечто» которое космологи ещё не в силах объяснить. Но это уже не «ничто»; и, чтобы оно стало «нечто» её окрестили «тёмной энергией». На основе новых знаний возникли новые пророчества будущей судьбы Вселенной.
Новый космологический этюд.
Эйнштейновская космологическая константа все стремительнее раздувает наш космический шар. Так будет продолжаться нескончаемо долго. Постепенно Вселенная станет все темнее и пустыннее, погаснут и исчезнут звезды, распадутся галактики. Однако, Вселенная никуда не денется. Её конец никогда не наступит. Пространство и время вечны. А что же жизнь на планете Земля? Если не будет Земли, значит, по всей логике, тогда не будет и жизни.
Итак, всего за год, картина мира изменилась. «Конец света» отменяется, но это ещё не повод для безудержного оптимизма. Учёные никогда не тешат человечество сказками о предстоящем вечном существовании жизни во Вселенной. Особенно американские учёные. Двое из них: космологи Фред Адаме из
Мичиганского университета и Грегори Лофлин из Калифорнийского университета тут же попытались описать историю Вселенной с позиций новых знаний о её природе. Название этой работы звучит как название триллера (что для американцев типично) - «Умирающая Вселенная».
По их мнению Вселенная переживёт шесть эпох (это при вечной-то жизни!). Кратко пробежимся по ним.
1. Эпоха инфляции.Длилась одно мгновение. За это мгновение наша Вселенная родилась в результате Большого взрыва и неимоверно расширилась. Возникают элементарные частицы.
2. Эпоха излучения. Следующий этап, содержащий два происшествия, следующих один за другим. Первый: от точки рождения до трёх минут - наблюдается массовая аннигиляция материи и антиматерии. Образуются легкие элементы (дейтерий, гелий,литий). Вселенная, заполненная густой, раскаленной смесью протонов и электронов остыла до 3000 градусов по Цельсию. Бурлившие в ней элементарные частицы соединились в атомы. Вселенная стала прозрачна. Свет залил ее. Длилась эта эпоха почти 300 тысяч лет.
3. Эпоха звёзд. Прошло еще несколько миллионов лет. Из равномерного рассеянного газообразного вещества сформировались звезды, галактики и даже целые скопления галактик. Сегодня мы живем в середине данной эпохи. Солнце светит вот уже четыре с половиной миллиарда лет и будет светить еще столько же. Потом запасы его топлива иссякнут. Зато диаметр Солнца резко возрастет. Солнце превращается в красного гиганта и поглощает Венеру и Меркурий. Мантия и кора Земли плавятся, остается лишь ее железоникелевое ядро. Затем Солнце сжимается до размеров белого карлика и постепенно остывает. Ещё через несколько миллиардов лет галактики сольются, образовав супергалактики. Через триллионы лет та же катастрофа повторится, но уже в глобальном масштабе. Скопления галактик распадутся, образуя громадные аморфные сгустки материи. В конце концов, останутся лишь такие долгоживущие объекты, как красные карлики. Все остальные звезды взорвутся, превратившись в сверхновые звезды, или же погаснут, став белыми карликами. Именно это и суждено нашему Солнцу: из красного гиганта оно превратится в карлика, мрачно повисшего среди испепеленных им же планет. Со временем его температура опустится ниже точки замерзания. Солнце перейдет в категорию крохотных звезд, которые именуют черными карликами. Что же касается красных карликов, то даже в самом конце своего существования они будут излучать свет так же ярко, как излучает его сейчас Солнце. Именно в окрестностях красных карликов могут сохраниться последние островки жизни в нашей Вселенной. Впрочем, по прошествии ста триллионов лет «сгорят» последние звезды. Их эпоха прекратится.
4. Эпоха распада. Бессчетные поколения звезд исчерпают все запасы своего топлива - водорода и гелия. Исключения составят лишь коричневые карлики, чья масса была слишком мала, чтобы поддерживать термоядерную реакцию в звездной «топке». Они-то свое топливо сохранят, и потому при случайном слиянии двух звезд подобного типа образуется красный карлик. Впрочем, событие это будет очень редким. За весь огромный период времени - начиная с десяти в четырнадцатой степени лет от нашего времени (не могу здесь прописать число со степенью, потому пишу прописью) и заканчивая десятью в двадцатой степени годами - в любом из шаровых звездных скоплений размером в нашу Галактику образуется всего-навсего от десяти до ста новых звезд. Кроме того, раз в триллион лет два столкнувшихся белых карлика будут порождать сверхновую звезду. Среди почти беспросветного мрака, что окутает нашу Вселенную, вспышка сверхновой звезды станет на редкость красочным событием. В ту же эпоху плотность материи снизится так сильно, что распадутся
галактики. Одни погасшие звезды, случайно сближаясь, будут сливаться друг с другом. Другие от соударений вылетят далеко за положенные им пределы и затеряются в межгалактическом пространстве. Все прочие глыбы, бывшие некогда звездами, провалятся в черные дыры, что образуются в центре прежних галактик. В этой кромешной тьме канет каждая десятая звезда. Планеты, выжженные дотла, будут еще
долго с монотонностью волчка кружиться возле своих звезд, но круги эти, постепенно сжимаясь, когда-нибудь ввергнут планеты в звездное чрево. По прошествии десяти в двадцатой степени лет не останется и их, свершивших свой путь по «спирали смерти». Последний эпитет принадлежит астроному Полу Дэвису из Аделаидского университета (Австралия). Как не странно, но англосаксонские учёные всегда употребляют подобные эпитеты. Уж очень они любят патетичную мрачность.
Что там — за горизонтом событий? Сценарий первый.
После этой эпохи наше мироздание «окажется на перепутье». Вернее было бы сказать, что это учёные, в своих предсказаниях, оказались на перепутье. По одним теориям, описывающим судьбу Вселенной, протоны - основные элементы атомных ядер - со временем утратят стабильность и по прошествии десяти в тридцатой степени или в сорок первой степени лет распадутся. Если это так, то вся материя превратится в электроны, позитроны, пи-мезоны, нейтрино и гамма-излучение. «Эпоха распада» окончится, облик нашей Вселенной радикально изменится.
Теперь единственными массивными образованиями в ней останутся черные дыры. Начнется их эпоха. Одни из них станут сродни крохотным кляксам, расплесканным во Вселенной. Другие окажутся огромными безднами, ненасытно истребляющими мироздание. Их масса будет во много миллионов раз больше массы Солнца. Но и они не вечны. Они тоже теряют свое содержимое. За счет квантовых эффектов они испарятся, превратившись в так называемое излучение Хоукинга. Сжавшись до размеров атома, черные дыры исчезнут из нашей Вселенной, выдав напоследок вспышку лучистой энергии. Последние из них, некогда обретавшиеся посредине галактик, рассеются, словно морок, по прошествии десяти в сотой степени лет. Тут я вновь вставлю художественную вставку, изречённую Полом Дэвисом. Без неё данное предсказание потеряет свой англо-саксонский дух. Вот оно: «лишь резкий отсверк гамма-лучей станет эпитафией миллиардам почивших звезд, галактик и черных дыр». Ещё раз прочитаю. Эту фразу можно было бы водрузить на могилу мирозданию.
Но пойдём далее. Итак, во Вселенной не останется даже мало-мальски заметных скоплений материи. Исчезнут все миллиарды миллиардов тонн материи, заполняющей наше мироздание сегодня. Лишь пары из позитронов и электронов будут кружиться по своим орбитам, чей радиус, возможно, окажется больше размеров всей нашей теперешней Вселенной. Размеры мироздания за это время увеличаться в десять в сороковой степени раз. Это событие будет длиться десять в сто шестнадцатой степени лет. Со временем, частицы, составившие электронно-позитронные пары, будут сталкиваться друг с другом и аннигилировать. По прошествии означенного срока исчезнут и они. Что же останется? Фотоны, но длина их волны увеличится до неимоверной цифры. Сохранится также и некоторое количество нейтрино. Эту эпоху исследователи окрестили «вечной тьмой».
Что там — за горизонтом событий? Сценарий второй.
А что если протоны окажутся стабильными? Ведь до сих пор науке не известен ни один случай распада протонов. Если крепость их и впрямь незыблема, то судьба мироздания окажется совершенно иной. Аннигилируют черные дыры, но еще долго после этого события по Вселенной будут существовать остатки звезд и планет. Пройдёт уйма времени, пока их атомы вследствие реакций распада или холодных термоядерных реакций не превратятся в железо - элемент с самой благоприятной конфигурацией энергии. По мнению Ф. Дайсона, пройдёт десять в полуторатысячной (Бог ты мой!) степени лет и все звёзды превратятся в ледяные металлические шары.
Они по-прежнему будут излучать какое-то количество энергии. Со временем они уменьшатся в размерах и превратятся в нейтронные звезды или черные дыры. Пройдёт ещё десять в тысячу шестнадцатой степени лет и самые крупные железные звезды породят черные дыры. Более мелкие звезды, те, чья масса в три с лишним раза меньше массы нашего Солнца, взорвутся, образуя нейтронные звезды. Этот период будет длиться десять в тысяча семьдесят шестой степени лет (такое количество времени и помыслить невозможно только как бездушной цифрой). Но пройдёт и он.
Междутем исчезнут последние железные шары, сновавшие по просторам нашего Универсума. Все пространство заполонит космическая пыль. Под действием силы тяжести отдельные пылинки время от времени будут сливаться друг с другом. Эти сгустки, коллапсируя, вновь превратятся в черные дыры, которые вслед за тем снова аннигилируют. Вселенная будет долго повторять один и тот же сценарий своей жизни: сгущение, коллапс, аннигиляция, сгущение, коллапс, аннигиляция... Но когда- нибудь уничтожатся и эти остатки материи. Что останется? Что впереди? Холодно, (холодно, холодно. Пусто, пусто, пусто. Страшно, страшно, страшно. И течет бесконечное Время.
Так будет?
«Мы, возводя соборы космогонии, не внешний в них отображаем мир, а только грани нашего незнанья». М. Волошин. «Космос».
Отвечая на вопрос, являющийся заголовком этой заключительной части, можно смело сказать: «нет, так не будет». Тёмная материя, на которую возлагались такие надежды, так и не найдена. Пока это только умозрительный мираж. А потому человеческий разум продолжает создавать новые космологические модели. Это в журнальной статье, рассчитанной на впечатлительных обывателей, зыбкие предсказания преподносятся как доказанные истины. В учёной же среде такой незыблемостью, подобные космологические модели, не обладают.
Интересно, что в англо-саксонской интерпретации, основной упор делается на инфернальность Вселенской эволюции. Торопясь преподнести публике факты остывания Вселенной, упиваясь картинами расплавленной Земли и остывающих светил, вышеупомянутые учёные забывают об одном — о человеческом разуме.
«Дарвин забыл про ум —это так по-английски!» Эта цитата Ницше из «Сумерек идолов» очень хорошо описывает способность англо-саксонских учёных делать обширные выводы. Я специально начал с предыдущей теории, чтобы показать всю недолговечность космологических теорий. Как гремела «Краткая история времени»! Как превозносился Хоукинг! И вот она оказалась резко отброшенной.
Что касается разума, то следует осторожно относиться к его выводам, ибо он ещё довольно несовершенный. Это не повод для того, чтобы прекратить выдвигать гипотезы, вовсе нет. Надо. И надо постоянно поверять их фактами и феноменами действительности. Но не надо опираться на них как на последние истины, на то, что может стать основой человеческого мировоззрения и мироощущения. Сама среда, благодаря которой эти модели создаются, она сама порождение нашего некрепкого разума. Я про физику. Достаточно вынуть из неё математику и логику — эти порождения спекулятивного ума, как она превратится в кучу наблюдаемых фактов.
Ну и последний раз о разуме. Я, как старый космист, всё же считаю разум во вселенной решаюшим фактором. Что бы без него была Вселенная? Потому я уверен в том, что он ещё скажет своё решающее слово в судьбе мироздания.