Parallel worlds ajourney through / creation, higher dimensions, and the future of the cosmos
Скачать 5.16 Mb.
|
| ГЛАВА 2 Парадоксальная Вселенная Присутствуй я при сотворении мира, дал бы пару советов, как получше обустроить Вселенную. Альфонс Мудрый Черт бы побрал эту Солнечную систему! Плохое освещение, планеты слишком далеко, полно комет, задумка слабовата. Я бы сотворил [Вселенную] получше. Лорд Джеффри В пьесе «Как вам это понравится» Шекспир написал бессмертные слова: Весь мир — лишь сцена, Где женщины, мужчины — лишь актеры. У них свои есть выходы, уходы*. В Средние века мир был поистине сценой, но сценой маленькой, статичной, состоящей из крошечной плоской Земли, вокруг кото- рой небесные тела следовали по своим совершенным орбитам. На кометы смотрели как на недобрые знамения, предвещающие смерть королей. Когда в 1066 году яркая комета появилась над Англией, она В классическом переводе Т. Гцепкиной-Куперник эти слова звучат следующим образом: «Весь мир — театр. В нем женщины, мужчины — все актеры. У них свои есть выходы, уходы», но, поскольку слово stage означает не только «театр», но и «сцену», а автор на протяжении книги проводит аналогию Вселенной именно со сценой, мы дали именно такой перевод. привела в ужас саксонскую армию короля Гарольда, и саксы стреми- тельно отступили, проиграв сражение наступающей победоносной армии Вильгельма Завоевателя, тем самым подготовив сцену и все декорации для становления современной Англии. Та же комета проплыла над Англией во второй раз в 1682 году, вновь став причиной восторга и ужаса в Европе. Казалось, каждый человек, от короля до крестьянина, был зачарован этой нежданной небесной гостьей, пронесшейся в небесах. Откуда появилась комета? Куда она направлялась и предвестием каких событий служила? Один богатый джентльмен, астроном-любитель Эдмунд Галлей, был настолько заинтригован кометой, что решил поинтересоваться мнением одного из величайших ученых того времени, сэра Исаака Ньютона. Когда он спросил Ньютона, какая сила управляет движе- нием кометы, ученый спокойно ответил, что комета двигалась по эллипсообразной орбите согласно закону обратных квадратов (то есть сила притяжения, действующая на комету, менялась обратно пропорционально квадрату ее расстояния от Солнца). Ньютон объ- яснил, что на самом деле он давно наблюдал за кометой при помощи изобретенного им телескопа (того самого телескопа-рефлектора, которым в наше время пользуются астрономы всего мира) и та дви- галась в полном соответствии с законом всемирного тяготения, кото- рый он, Ньютон, открыл еще 20 лет назад. Галлей был невероятно поражен.
Галлей даже не подозревал, что тайну небесных тел, волновавшую еще первых людей, обративших взор к небесам, можно разъяснить с помощью нового закона всемирного тяготения. Пораженный значительностью этого монументального прорыва, Галлей предложил щедро финансировать публикацию новой теории. В 1687 году с помощью Галлея и при его финансовой поддержке Ньютон опубликовал свою грандиозную работу «Математические начала натуральной философии» (Philosophiae Naturalis Principia Mathematical). Эта работа была провозглашена тогда (и признается сейчас) одной из самых важных из когда-либо опубликованных в мире. Разом все ученые, не имеющие понятия о других законах Солнечной системы, оказались в состоянии самостоятельно пред- сказывать с величайшей точностью траекторию движения небесных тел. «Начала» стали настолько популярны в салонах и при королев- ских дворах Европы, что поэт Александр Поуп писал: Был этот мир глубокой тьмой окутан. Да будет свет! И вот явился Ньютон*. (Галлей понял, что, поскольку орбита кометы представляет со- бой эллипс, то можно вычислить, когда она снова появится над Лондоном. Просмотрев старые записи, он обнаружил, что кометы 1531,1607 и 1682 годов были на самом деле одной и тойже кометой. Комету, оказавшую столь сильное влияние на становление современ- ной Англии в 1066 году, на протяжении всей истории видели многие люди, в том числе Юлий Цезарь. Галлей предсказал, что комета вновь вернется в 1758 году. Когда же комета уже через годы после кончины Галлея и Ньютона действительно вернулась в предсказанный год на Рождество, ее назвали кометой Галлея.) Ньютон открыл закон всемирного тяготения тогда, когда в связи с эпидемией чумы закрылся Кембриджский университет и ученый был вынужден уехать в свое поместье в Вульсторп. Ньютон с нежностью вспоминал прогулку в тамошнем парке, когда увидел, как упало ябло- ко. Тут он задал себе вопрос, которому в конечном счете суждено было изменить ход человеческой истории: если падает яблоко, падает ли также и Луна? В момент гениального озарения Ньютон понял, что яблоки, Луна, вообще все планеты подчиняются одному и тому же закону всемирного тяготения, что их падение (точнее, их движение) связано с законом обратных квадратов. Когда Ньютон обнаружил^ что математика XVII века слишком примитивна, чтобы описать этот закон, он изобрел новое направление в математике — вычислитель- ную математику, — чтобы определить скорость падения яблок и лун. * Пер. С. Маршака. В «Началах» Ньютон изложил также законы механики, которые определяют траектории всех земных и небесных тел. Эти «Начала» легли в основу теории конструирования машин, использования энер- гии пара, а также создания локомотивов, которые, в свою очередь, способствовали промышленной революции и развитию современ- ной цивилизации. В наши дни все небоскребы, мосты и ракеты стро- ятся с учетом ньютоновских законов механики. Ньютон не только дал нам вечные законы механики; он также перевернул наше видение мира, представил совершенно новую кар- тину Вселенной, где таинственные законы, управляющие движением небесных тел, были идентичны законам, действующим на Земле. Сцена жизни отныне уже не была окружена наводящими ужас не- бесными знамениями; актеры подчинялись тем же законам, что и декорации. Парадокс Бентли Поскольку «Начала» были работой революционной, они вызвали к жизни первые парадоксы в теориях о строении Вселенной. Если весь мир — сцена, то насколько она велика? Конечен мир или бес- конечен? Это извечный вопрос, которым задавался еще римский философ Лукреций Кар. «Вселенная не ограничена ни в одном на- правлении, — говорил он. — Ведь совершенно ясно, что вещь может иметь предел лишь в том случае, если вне ее существует что-либо. Поэтому во всех измерениях, будь то вперед или назад, вверх или вниз, Вселенной нет конца». Но теория Ньютона раскрыла и парадоксы, присущие любой те- ории конечной или бесконечной Вселенной. Простейшие вопросы ведут к целой бездне противоречий. Еще греясь в лучах славы, кото- рую принесла ему публикация «Начал», Ньютон обнаружил, что его теория гравитации изобилует парадоксами. В 1692 году священник, преподобный отец Ричард Бентли, написал обезоруживающе про- стое, но огорчительное для Ньютона письмо. Тот факт, что гравита- ция всегда притягивала и никогда не отталкивала, написал Бентли, означает, что звезды, входящие в какое-либо скопление, естествен- ным образом столкнутся друг с другом. Если Вселенная конечна, то ночное небо вместо того, чтобы быть неизменным и статичным, должно было бы представлять собой сцену невероятного побоища, поскольку звезды при столкновении друг с другом сливались бы в огненные суперзвезды. Но Бентли также обратил внимание на то, что если бы Вселенная была бесконечна, то сила, действующая на любой предмет, также была бы бесконечной и тянула бы и вправо, и влево, что стало бы причиной того, что звезды разорвало бы в клочья в результате огненных катаклизмов. Поначалу казалось, что Бентли разгромил теорию Ньютона в пух и прах. Либо Вселенная конечна (и слилась в огненный шар), либо она бесконечна (в таком случае все звезды должны разлететься в сто- роны). Оба варианта разрушали новую теорию Ньютона. Эта про- блема впервые в истории обнаружила едва различимые внутренние парадоксы, свойственные любой теории гравитации при примене- нии ее ко всей Вселенной. Поразмыслив, Ньютон написал Бентли, что обнаружил слабое место в его аргументации. Ученый писал, что считает Вселенную бес- конечной, но совершенно однородной. Таким образом, если звезду тянет в какую-то сторону бесконечное количество звезд, то эту силу уравновешивает тяготение в противоположном направлении дру- гого бесконечного количества звезд. Все силы во всех направлениях сбалансированы, и это создает статичную Вселенную. Таким обра- зом, если сила гравитации всегда только притягивает, то единствен- ным решением парадокса Бентли будет существование однородной бесконечной Вселенной. Ньютон действительно нашел слабое место в аргументации Бентли. Однако он был достаточно умен, чтобы сознавать неубеди- тельность своего ответа. Он признал в письме, что предлагаемое им решение, несмотря на техническую правильность, было нестабиль- ным внутренне. Однородная, но бесконечная Вселенная Ньютона была похожа на карточный домик: на вид устойчивая, она могла рас- сыпаться, стоило ее чуть потревожить. Можно рассчитать, что, даже если одна-единственная звезда чуть-чуть качнется, это станет нача- лом цепной реакции и скопления звезд начнут разрушаться. Своим ответом Ньютон отсылал к «божественной силе», которая якобы не дает развалиться его карточному домику. «Необходимо воздействие непрерывного чуда, чтобы Солнце и звезды, находящиеся в покое, не устремились друг к другу под дей- ствием силы тяготения», — писал он. Ньютону Вселенная представлялась как гигантские часы, запу- щенные Господом в начале времен и идущие с тех пор, повинуясь трем законам механики и не требуя божественного вмешательства. Но временами Господу все же приходилось вмешиваться и слег- ка настраивать механизм Вселенной, чтобы она не разрушилась. (Иными словами, иногда Господу приходилось вмешиваться, чтобы декорации на сцене творения не развалились и не рухнули на головы актеров.) Парадокс Ольберса Кроме парадокса Бентли, существовал еще более интересный парадокс, который не могла обойти ни одна теория бесконечной Вселенной. Ольберс задался вопросом, почему ночное небо черное. Еще во времена Иоганна Кеплера астрономы знали, что если бы Вселенная была однородной и бесконечной, то, куда бы мы ни броси- ли взгляд, мы видели бы небо, освещенное бесконечным количеством звезд. В какую бы точку ночного неба ни был устремлен наш взгляд, он в конце концов натыкался бы на бесконечное количество звезд и мы видели бы небо, залитое бесконечным количеством звездного све- та. Тот факт, Что ночное небо — черное, а не яркое, веками считался глубоким космическим парадоксом. Парадокс Ольберса, подобно парадоксу Бентли, обманчиво прост, но он терзал душу многим поколениям философов и астро- номов. И один парадокс, и второй опираются на наблюдении, что в бесконечной Вселенной гравитационные силы и световое излучение могут слагаться, что приведет к бесконечным значениям и того, и другого. За сотни лет было предложено множество неверных объ- яснений. Кеплер был настолько обеспокоен этим парадоксом, что просто постулировал: Вселенная конечна, находится в оболочке, а потому лишь ограниченное количество звездного света достигает наших глаз. Замешательство, вызванное этим парадоксом, было столь массо- вым (если массой считать ученое сообщество), что, согласно резуль- татам исследования, проведенного в 1987 году, 70% учебников по астрономии давали неверный ответ на этот вопрос, 30.% от ответа воздержались. Можно было попытаться решить парадокс Ольберса, предпо- ложив, что звездный свет поглощается пылевыми облаками. Именно такой ответ в 1823 году дал сам Генрих Вильгельм Ольберс, когда впервые точно сформулировал парадокс. Ольберс написал: «Очень удачно, что Земля не получает свет из каждой точки небесного свода! Однако при такой невообразимой яркости и температуре, которые в 90 000 раз выше тех, каким мы подвергаемся сейчас, Всевышний легко мог создать организмы, способные адаптироваться и к таким экстремальным условиям». В объяснение того "факта, что Землю не заливает «свет столь же яркий, как и солнечный диск», Ольберс предположил, что, должно быть, пылевые облака поглощают силь- ный жар, делая жизнь на Земле возможной. Например, огненный центр нашей Галактики Млечный Путь, который по справедливости должен «сжигать» все небо, в действительности скрыт пылевыми об- лаками. Если мы посмотрим в направлении созвездия Стрельца, где находится центр Млечного Пути, вместо ослепительного огненного шара нашим глазам предстанет лишь темное пятно. Но и пылевые облака не могут служить убедительным объясне- нием парадокса Ольберса. За достаточно длительное (чтобы не ска- зать — бесконечное) время пылевые облака поглотят свет бесконеч- ного количества звезд и в конце концов засверкают сами подобно звездной поверхности. Таким образом, даже пылевые облака должны бы сиять в ночном небе. По этой логике можно предположить, что чем дальше находится звезда, тем слабее ее свет. Факт по сути своей верен, но он не может служить ответом. Если мы взглянем на участок ночного неба, то увидим, что самые далекие звезды действительно тусклые, но чем дальше мы устремляем взгляд, тем больше звезд мы видим. Такого в однородной Вселенной не должно было бы быть — там небо каза- лось бы белым. (Это объясняется тем, что интенсивность звездного света, обратно пропорциональная квадрату расстояния до звезды, компенсировалась бы количеством звезд, прямо пропорциональным квадрату расстояния.) Как ни странно, первым в истории человеком, решившим пара- докс Ольберса, стал американский автор детективов Эдгар Аллан По, который увлекался астрономией. Перед самой смертью он опубли- ковал многие из своих наблюдений в неоднозначной философской поэме под названием «Эврика: Прозаическая поэма». Вот замеча- тельный отрывок: Будь множество звезд бесконечным, небесный свод был бы полностью залит светом, таким же, как мы видим в Галактике, — поскольку не было бы ни единой точки на всем этом фоне, где не было бы звезды. Единственным способом, с помощью которого мы могли бы объяснить пустоты, которые в большом количестве наблюдаем при помощи телескопов, было бы предположение, что расстояние до невидимой части небесного свода настолько велико, что еще ни один луч света оттуда не был в состоянии достичь нас. В заключение По писал о том, что эта мысль «слишком прекрасна, чтобы не содержать в себе Истину как неотъемлемую свою состав- ляющую». Это и есть ключ к верному ответу. Возраст Вселенной не бесконе- чен. Рождение мира было. Нашему взгляду доступна лишь некая часть звездного света. Свету наиболее отдаленных от нас звезд не хватило времени, чтобы достичь наших взоров. Космолог Эдвард Харрисон, впервые обнаруживший, что По разрешил парадокс Ольберса, на- писал: «Когда я впервые прочел слова По, я был поражен: как мог поэт, в лучшем случае ученый-любитель, 140 лет назад уловить верное объяснение, в то время как в наших колледжах до сих пор преподают объяснение неправильное?» В 1901 году шотландский физик лорд Кельвин также нашел верное решение. Он осознал, что, глядя на ночное небо, мы видим его в про- шлом, а не таким, каково оно сейчас, поскольку скорость света, хоть и гигантская по земным меркам (299 792458 м/с), все же конечна и свету отдаленных звезд необходимо время, чтобы достичь Земли. По подсчетам Кельвина, для того, чтобы ночное небо 6ь1ло белым, Вселенная должна бы растянуться на сотни триллионов световых лет. Но поскольку Вселенной не триллионы лет, небо будет только черным. (Существует также второй фактор, который способствует решению вопроса, почему ночное небо черное; и этот фактор — ко- нечный жизненный цикл звезд, измеряющийся миллиардами лет.) Недавно появилась возможность экспериментально проверить правильность этого решения при помощи таких спутников, как кос- мический телескоп Хаббла. Эти телескопы, в свою очередь, позволя- ют нам ответить на вопрос, который задают даже дети: «Как далеко от нас самая далекая звезда? И что лежит за самой далекой звездой?» Чтобы ответить на эти вопросы, астрономы запрограммировали космический телескоп Хаббла для решения исторической задачи — заснять самую отдаленную точку Вселенной. Для того чтобы уловить чрезвычайно слабые сигналы из отдаленнейших уголков Космоса, телескопу предстояло выполнить беспрецедентную работу: быть на- правленным в одну и ту же точку в небе рядом с созвездием Ориона на протяжении нескольких сотен часов, что требовало точнейшей настройки телескопа на протяжении четырех сотен оборотов Земли. Проект был столь сложен, что его выполнение растянулось более чем на четыре месяца. В 2004 году на первых полосах газет всего мира была опубликова- на ошеломляющая фотография. На ней — скопление десяти тысяч ранних галактик, возникших из хаоса Большого Взрыва. «Возможно, нам довелось увидеть конец начала», — заявил Антон Коукемоур из Научного института космического телескопа. На фотографии изображено беспорядочное скопление рождающихся галактик на расстоянии более 13 млрд световых лет от Земли — то есть пона- добилось более 13 млрд световых лет для того, чтобы их свет достиг Земли. Поскольку самой Вселенной лишь 13,7 млрд лет, это означает, что галактики сформировались примерно через полмиллиарда лет после возникновения Вселенной, когда первые звезды и галакти- ки рождались из «кипящего бульона» газов, оставшихся после Большого Взрыва. «Хаббл переносит нас на расстояние, откуда кам- нем докинуть до Большого Взрыва», — заявил астроном Массимо Стивавелли из того же института. Но тут возникает вопрос: что лежит за пределами самой далекой галактики? При внимательном рассмотрении этой замечательной фотографии становится понятно, что между галактиками — лишь тьма. Именно эта тьма является причиной того, что ночное небо — черное. Это последняя граница, за которой мы не видим света даль- них звезд. Однако эта «тьма» и сама является реликтовым микровол- новым излучением. Таким образом, окончательный ответ на вопрос, почему ночное небо черное, таков: на самом деле ночное небо совсем не черное. (Если бы наши глаза каким1™ образом могли восприни- мать микроволновое излучение, а не только видимый спектр, мы бы увидели излучение, порожденное Большим Взрывом и наполняющее ночное небо. В каком-то смысле, излучение Большого Взрыва по- является каждую ночь. Если бы наши глаза могли улавливать микро- волны, мы бы увидели, что за самой далекой звездой обретается само творение.) |
Похожие:
 | Parallel worlds ajourney through / creation, higher dimensions, and the future of the cosmos Список лиц, имеющих право на участие в годовом общем собрании акционеров, составлен по данным реестра владельцев именных ценных бумаг... | | Для того чтобы правильно выполнить задание 2, необходимо усвоить... Видо-временные формы глагола: а) активный залог – формы Indefinite (Present, Past, Future); формы Continuous (Present, Past, Future);... |
 | Lesson 20 ( period 133) Т: Today you will learn how to say that you will be doing something at a certain time in the future. You will share your plans for... | | Курс, 2 семестр (все специальности университета) Раскройте скобки,... Раскройте скобки, употребляя глаголы в Future Simple, а затем напишите к предложениям вопросительную и отрицательную форму |
| Margarita bershadskaya, research university higher school of economics | | Forms of realization and legal adjusting of constitutional freedom of creation «философские проблемы конкретных дисциплин» Часть I. федерального комплекса цикла дс |
| Historical digression creation of mmwt kovert technology Программа отборочного этапа конкурса на получение подрядов на выполнение проектных и строительных работ | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Выставка «yves saint laurent – 40 ans de création». Petit Palais, Musée des Beaux-Arts de Paris |
| Psychological mechanisms of rolegram of the professor of a higher... В статье предпринята попытка определить и раскрыть механизмы формирования ролевого репертуара преподавателя высшей педагогической... | | Тема: Future Муниципальное общеобразовательное учреждение — основная общеобразовательная школа №3 города Асино |
| Проблемы интеллектуального развития The Higher academic education... Гость классного часа доцент Нина Антоновна Арнаутова, по образованию и роду занятий теплофизик, теперь преподающий экологию | | Professional Education "National Research University Higher School of Economics" Оп – образовательная программа (совокупность всех дисциплин учебного плана и текущего и итогового контроля и других видов учебной... |
| National Research University Higher School of Economics Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика... | | 1. Раскройте скобки, употребляя глаголы в Future Simple, а затем... Раскройте скобки, употребляя глаголы в Future Simple, а затем напишите к предложениям вопросительную и отрицательную форму |
| Урока : практическая : систематизировать лексику по теме «There are a lot of things I can be». What do you think we’ll speak about? Yes, it’s about your future jobs. It’s very important... | | 1. Future Способы выражения будущего времени Будущее действие, процесс или состояние, можно пере дать следующими временными формами |
