Наука Плоского Мира - Терри Пратчетт

Это точка зрения не является чем-то новым. Августин Блаженный в «Исповеди», датированной примерно в 400 г. н. э., писал: «Если до сотворения земли и неба не было времени, как можно спрашивать, что Ты [Бог] делал раньше». Если не было времени, не было и «раньше».

Некоторые идут еще дальше. В книге «Конец времени» Джулиан Барбур доказывает, что время не существует. С его точки зрения, «настоящие» законы физики определяют статичную Вселенную безвременных «сейчас». Он также доказывает, что время, в отличие от пространства, не является физической размерностью. Кажущееся течение времени — это иллюзия, которая возникает из-за того, что множество «сейчас», составляющих человека, заставляет его воспринимать мир так, как если бы он упорядоченной последовательностью событий, следующих одно за другим. Очевидные промежутки между соседними событиями, обладающие «длительностью во времени» — это просто пустота, в которой не существует «сейчас». Довольно близкая точка зрения — только в реалиях Плоского Мира — рассматривается в романе «Вор времени». Тем не менее, в этой книге мы будем придерживаться традиционного понимания времени и считать его реально существующим аспектом физики.

Специалисты по космологии уверены, что все началось так. Вселенная появилась в виде мельчайшей частички пространства и времени. Объем пространства в этой частичке быстро увеличился, и началось течение времени, так что понятие «быстро» приобрело смысл. Все, что существует сегодня, вплоть до отдаленных глубин космоса, возникло благодаря этому удивительному «началу», которое мы также называем Большим Взрывом. Название отражает некоторые характерные особенности этого явления — например, исходная частица пространства/времени была крайне горячей и исключительно быстро выросла в размерах. Это было похоже на гигантский взрыв. Вот только не было никакого космического динамита, который мог бы висеть в не- пространстве по мере того, как горел его нематериальный шнур и некие псевдо-часы отсчитывали время до детонации. Взорвалось ничто. Пространство, время и материя — это результаты взрыва, они не играли никакой роли в том, что он случился. На самом же деле есть все основания полагать, что у этого взрыва не было никакой причины.

Существует два основных подтверждения Большого Взрыва. Во-первых, это открытие расширения Вселенной. Во-вторых, даже в настоящее время мы все еще можем обнаружить «отголоски» Большого Взрыва. Тело, движущееся в искривленном пространстве-времени, отклоняется от своей обычной прямолинейной траектории подобно шарику, который катится по искривленной поверхности. Это отклонение можно объяснить наличием некой «силы», которая притягивает тело и удаляет его с идеально прямого пути. На самом деле никакого притяжения нет — есть искривление в пространстве-времени, которое, в свою очередь, приводит к искривлению траектории тела. Но выглядит это так, как будто притяжение есть. Это кажущееся притяжение Ньютон называл гравитацией — в то время считалось, что она и в самом деле притягивает тела друг к другу. Как бы то ни было, Эйнштейн вывел ряд уравнений, описывающих поведение искривленной Вселенной. Эти уравнения было очень трудно решить, однако, после того как были приняты некоторые довольно сильные предположения — в частности, о том, что в любой момент времени пространство имеет форму сферы — специалисты по математической физике смогли получить несколько решений. И, согласно этому небольшому и весьма особенному списку решений — единственному списку, который позволили найти их слабые методы, во Вселенной существовало три варианта развития событий. Она может либо вечно сохранять свой размер, либо сжаться в точку, либо, возникнув из точки, расширяться без ограничений.

Теперь мы знаем, что существуют и другие решения уравнений Эйнштейна, описывающие самые разные и довольно странные варианты поведения Вселенной, но в то время, когда только закладывались основы современной парадигмы, все, что было известно — это три решения, упомянутые выше. Итак, было высказано предположение, что Вселенная должна вести себя в соответствии с одним из этих решений. Подсознательно наука была готова как к непрерывному творению (Вселенная всегда остается той же), так и к Большому Взрыву. «Большое Сжатие», при котором Вселенная схлопывается в бесконечно плотную и бесконечно горячую точку, психологически было не слишком приятным.

Познакомимся теперь с американским астрономом Эдвином Хабблом. Наблюдая за отдаленными звездами, Хаббл сделал любопытное открытие. Чем дальше находились звезды, тем быстрее они двигались. На эту мысль его навели косвенные, хотя и с научной точки зрения безупречные, соображения. Звезды излучают свет, а свет содержит в себе множество цветов, в том числе и такие «цвета», которые человеческий глаз не воспринимает: инфракрасные, ультрафиолетовые, радиоволны, рентгеновское излучение. Свет — это электромагнитная волна, и у каждой возможной длины волны есть соответствующий «цвет» — расстояние между пиками двух соседних волн. Для красного света это расстояние составляет 2,8 стотысячных долей дюйма (или 0,7 миллионных долей метра).

Хаббл заметил, что свет звезд испытывает забавные превращения: цвета сдвигались в сторону красной части спектра. Чем дальше находилась звезда, тем большим было смещение. Это «красное смещение» он расценил, как признак того, что звезды удаляются от нас, поскольку для звуковых волн похожее явление, «эффект Допплера» было связано с перемещением источника звука. Значит, чем больше звезды удалены от нас, тем быстрее они движутся. Это означает, что звезды удаляются не только от нас — они удаляются и друг от друга тоже, как стая птиц, разлетающихся во все стороны.

Вселенная, — сообщил Хаббл — расширяется.

Разумеется, это не означает, что Вселенная стремится заполнить собой что-нибудь. Просто пространство внутри нее увеличивается[18]. Физики навострили уши, поскольку этот результат соответствовал одному из трех сценариев относительно размера Вселенной: остается без изменений, растет или уменьшается. Они «знали», что один из вариантов должен быть правильным, и теперь им стало известно, какой именно. Если мы согласимся с тем, что Вселенная расширяется, то, прокрутив время назад, мы могли бы понять, откуда она появилась — ведь если время течет назад, Вселенная должна сжаться в одну точку. Вернувшись к нормальному течению времени, мы заключаем, что Вселенная возникла из одной точки — вот вам и Большой Взрыв. Оценив скорость расширения Вселенной, мы смогли определить, что Большой Взрыв произошел примерно 15 миллиардов лет назад.

Есть и другое подтверждение теории Большого Взрыва: этот взрыв оставил после себя «отголоски». В результате Большого Взрыва возникло колоссальное количество излучения, которое пронизало всю Вселенную. Спустя миллиарды лет, остатки излучения Большого Взрыва размазались по пространству и образовали «реликтовое излучение» — что-то вроде бурления лучистой энергии — светового аналога отражающегося эха. Как если бы Бог в момент творения прокричал «Привет!», а мы до сих пор слышим из-за отдаленных гор слабое эхо «иветиветиветивет…». В Плоском Мире это действительно так: в своих удаленных монастырях Слушающие Монахи тратят целую жизнь на то, чтобы среди звуков Вселенной обнаружить слабые отголоски Слов, положивших ей начало.

Согласно более подробным описаниям Большого Взрыва, реликтовое излучение должно иметь «температуру» (аналог громкости) около 3 Кельвинов (0 Кельвинов — это минимально возможная температура, равная примерно −273 по Цельсию). Измерения, сделанные астрономами, показывают, что эта температура действительно равна 3 Кельвинам. Так что Большой Взрыв — это не просто домыслы. Не так давно большинство ученых отказывалось верить в реальность Большого Взрыва и изменили свое мнение только после открытого Хабблом расширения Вселенной и впечатляюще точной оценки (3 Кельвина) температуры реликтового излучения.

Это и правда был очень громкий и горячий взрыв.

Наше отношение к точкам отсчета является противоречивым — с одной стороны «миф о творении» привлекает к себе наше чувство повествовательного императива, но в то же время иногда мы обнаруживаем, что объяснение типа «сначала этого не было, а потом он появилось» — это всего лишь горькая «ложь для детей». С превращениями мы испытываем еще большие трудности. Наш разум навешивает ярлыки на окружающие нас объекты, и эти ярлыки мы воспринимаем как границы. Если объекты имеют различные ярлыки, мы ожидаем, что между ними есть четкая разделительная линия. Однако в основе Вселенной лежат не объекты, а процессы. Процесс же начинается как что-то одно и превращается во что-то другое, не переходя при этом через какую-либо четкую грань. Хуже того, если обнаруживается какая-нибудь очевидная грань, то мы, скорее всего, сразу же укажем на нее, воскликнув: «Вот она!» просто потому, что никакого другого достойного объяснения мы увидеть не можем.