Бесплатный фрагмент - Нереальная реальность

Глава 1. Большой Взрыв

Если бы вы оказались в открытом космосе 13 миллиардов 798 миллионов лет назад, то вас ошеломила бы зияющая вокруг пустота. Тогда не было ни света, ни звука, ни движения, не было вообще ничего, даже пространства и времени.

И вдруг всё изменилось в одно мгновение. Космос ожил, засверкал самыми разными красками и оттенками.

Произошёл Большой Взрыв.

Случилось событие, положившее начало Вселенной, определяющий момент истории Мироздания, рождение всего сущего.

Конечно, такое описание — просто красивая аналогия. Большой Взрыв невозможно увидеть из «безопасного» места. Отлететь на космическом корабле подальше от эпицентра взрыва и посмотреть на происходящее со стороны не получится. Отлететь некуда, потому что нет пространства. Смотреть не на что, потому что нет материи. Думать некогда, потому что нет времени.

До момента Большого Взрыва не было даже полной пустоты. Потому что, пустота — это что-то. А за пределами Большого Взрыва не было абсолютно ничего.

Нам очень сложно вообразить картину возникновения мира. Трудно представить себя на месте стороннего зрителя в тот момент, когда ни одного зрителя не могло быть в принципе.

Большой Взрыв не являлся событием, которое произошло в уже существующей Вселенной. Он находился за рамками бытия. Это был сам акт зарождения Мироздания. Эпоху до Большого Взрыва бессмысленно рассматривать имеющимися в нашем распоряжении научными методами. У учёных просто нет необходимых инструментов, чтобы понять явления, находящиеся за пределами физики. Совершенно непонятно, как описать событие вне пространства и времени. Поэтому Большой Взрыв остаётся самой большой загадкой всех времён. Но постепенно наука приоткрывает завесу тайны.

Точно установлено, что окружающий нас мир возник из очень необычного и экстремального начального состояния. В момент зарождения Вселенной температура и плотность вещества были бесконечными. Как можно измерить бесконечность, мы пока что не понимаем.

Однако, как только случился Большой Взрыв, стартовал отсчёт времени. А рассчитать то, что произошло за конечный промежуток времени, даже если это миллиарды лет, вполне реально.

Сегодня все галактики в космосе разлетаются друг от друга с определёнными скоростями. Учёные смогли измерить скорость разлёта. Выяснилось, что если направить время вспять, то разбегание всех звёзд стартовало примерно 14 млрд. лет назад из условного единого центра. Из невообразимо плотной и горячей микроскопической точки, называемой сингулярностью. В ней была сконцентрирована вся существующая материя и энергия.

Такая точка была лишена какой-либо структуры в нашем понимании. В ней не действовали законы физики, не существовало ни пространства, ни времени. Но, как выясняется, она была удивительно организованным и упорядоченным образованием. Потому что её взрыв привёл к резкому сдвигу в сторону роста глобального беспорядка в наблюдаемой структуре Мироздания. То есть, к образованию нашей огромной Вселенной.

Теория Большого Взрыва подразумевает, что такое изначальное экстремальное состояние может быть присуще высокоэнергетическому вакууму, который внезапно потерял стабильность. То есть, всё сущее произошло из ничего. Поэтому неверно думать, что существовал микроскопический сверхплотный комочек вещества, разлетевшийся в разные стороны. Миллиарды современных звёзд никогда не помещались в крохотном объёме. Материальные частицы, из которых состоит любое вещество, включая звёзды, планеты и людей, сами были порождены особыми начальными условиями вакуумного распада.

Большой Взрыв не являлся взрывом в обычном смысле этого слова. Он произошёл везде и одновременно. Это был взрыв самого пространства, который привёл вещество в движение. Расширялась не материя. Расширялось пространство.

Очень важно понять эту разницу — отличие между расширением в пространстве и расширением самого пространства. Тогда можно интуитивно представить себе Большой Взрыв.

Корректное описание такого исходного состояния неподвластно современной науке. В тот краткий миг миросотворения время и пространство были запутаны в единую пространственно-временную пену и в нашем понимании не существовали. Все фундаментальные физические взаимодействия составляли единое целое. При такой чудовищной плотности материи и энергии законы природы просто не могли нормально работать.

Поэтому теория Большого Взрыва — это объяснение не причины самого «взрыва», не нулевого момента времени, а описание событий, произошедших в первые мгновения после него, а также реальных механизмов, запустивших дальнейшую эволюцию Космоса.

Хотя полного понимания зарождения Вселенной нет, кое-что нам известно достоверно. Наука достаточно точно понимает, что происходило в нашем мире спустя всего 0.0000000000000000000000000000000000000000001 секунды после возникновения Космоса. Мы знаем, что в эти самые первые мгновения доминирующей силой была гравитация. Но, проявлявшая себя в очень необычном состоянии.

Гравитация знакома нам, как сила притяжения. Но, оказывается, в экстраординарных условиях Большого Взрыва она способна переродиться и стать огромной силой отталкивания, направленной не вовнутрь, а наружу. В точке сингулярности гравитация проявила это своё удивительное свойство с необычайной силой. Отдельные регионы пространства за микроскопическое мгновение оказались разбросаны друг от друга c колоссальной скоростью.

При этом никакого «центра» взрыва не было.

Грубой аналогией Большого Взрыва является процесс надувания воздушного шарика. Если вы нарисуете на сдутом шарике фломастером точки, а потом надуете его, то точки начнут «разбегаться» в разные стороны. Чем дальше нарисованные точки были изначально удалены друг от друга, и чем сильнее вы надуваете шарик, тем быстрее они станут «разлетаться». Но ни одна из точек при этом не будет «центром» раздувания шарика. Они все равноценны. Каждую из них можно считать «началом» расширения.

Аналогично, и во Вселенной нет точки отсчёта. Исключительно ради удовлетворения любопытства романтиков скажу, что, зная абсолютную скорость движения нашей Галактики, можно примерно указать местоположение в небе, откуда она «прилетела», то есть где примерно располагалось галактическое протовещество в момент Большого Взрыва. Эта точка находится в районе созвездия Пегаса, желающие могут ночью посмотреть на этот участок неба в любительский телескоп, в подзорную трубу или просто в бинокль. Конечно, говорить о том, что это центр Большого Взрыва бессмысленно. Повторю, это только направление взгляда на небо, а не реальное расположение звёзд в созвездии.

Традиционная теория Большого Взрыва признаётся большинством учёных и достаточно полно объясняет физические законы Мироздания. Но такое понимание — лишь самое начало нашего познания Природы. Есть обоснованная альтернатива.

Возможно, наш мир возник из вакуумной аномалии, образовавшейся в другой вселенной. Такой подход не противоречит имеющимся научным данным. Б

Большой Взрыв, которым мы обязаны своим рождением, может произойти в любой момент в любой точке Космоса при наличии необходимых условий. Даже в нашей Вселенной не исключено образование аномалии, которая породит абсолютно новое Мироздание.

Более того, существуют теории, в которых такие дочерние вселенные возникают непрерывно, как бы отпочковываясь от своих прародительниц. В каждой из этих вселенных могут действовать физические законы, кардинально отличающиеся от известных нам. Все эти миры существуют в едином пространственно-временном континууме, но настолько далеко разнесены в нём друг от друга, что никак не взаимодействуют и даже не ощущают взаимного присутствия. Такой Космос представляет собой симбиоз самых различных, подчас поистине фантастических, альтернатив бытия.

И я обязательно в дальнейшем ещё неоднократно буду рассказывать в книге об удивительных возможностях, которые предполагает подобный сценарий.

Глава 2. Реликтовое излучение

Когда космологи рассуждают о происхождении Вселенной, то естественным является вопрос — откуда им известно о том, что случилось миллиарды лет назад? Ответ нужно искать, взглянув на звёзды.

Ваши глаза воспринимают ночное небо в чёрном цвете. Но если бы они могли различать длинные световые волны, то вы бы с удивлением обнаружили, что небо полностью заполнено слабым, однородным и постоянным фоновым излучением.

Это излучение, носящее название реликтового, единственное, что сегодня осталось от Большого Взрыва. Ежесекундно через каждый кубический метр пространства в любом месте Вселенной пролетает 400 млн. этих древних частичек первозданного света.

Раньше реликтовое излучение было невообразимо горячим. Но с момента Большого Взрыва прошло почти 14 млрд. лет. Космос за это время существенно охладился. Сегодня температура реликтового излучения всего на 2.73 градуса Кельвина выше абсолютного нуля.

Хотя ваши глаза не способны различить реликтовое излучение в космосе, вы можете обнаружить его буквально в собственном доме. Это всем известная «рябь» в телевизоре, не настроенном на конкретный канал. Только вообразите себе всю одновременную банальность и грандиозность происходящего, когда вы смотрите в пустой мерцающий экран. Конечно, обидно, что неожиданно прервалось популярное ток-шоу, но взамен вы получили возможность без какой-либо абонентской платы посмотреть в прямом эфире трансляцию зарождения бытия.

Для специалистов, конечно, важны не эти занимательные факты. Для них реликтовое излучение стало основным инструментом для космологических исследований. Благодаря этому артефакту, учёные способны реконструировать события, которые происходили во Вселенной в самом начале её существования. То, что тогда случилось, оставило свой вечный отпечаток на условной карте реликтового излучения. Поскольку в целом оно очень однородно то, выискивая необычные «следы» прошлых эпох, всякие неоднородности фоновой трансляции, искажения и мелкие необычные вкрапления в целом единый рисунок, астрофизики способны очень точно восстановить информацию о молодой Вселенной. В том числе, такие важные последствия Большого Взрыва, как образование сложных структур в космосе и появление галактик.

Маленькие плотные пятнышки на карте современного реликтового излучения — это отпечатки зарождения звёздных скоплений в далёком прошлом. Таким образом, исследуя карту, можно в прямом смысле слова заглянуть в очень древние эпохи. Увидеть и понять, как всё было устроено и что происходило миллиарды лет назад.

Дело в том, что световому лучу, несмотря на огромную скорость движения фотонов в межзвёздном пространстве, необходимо колоссально много времени, чтобы достичь ваших глаз из отдалённых областей космоса. Например, свет звёзд Туманности Андромеды летит до Земли около 2.5 млн. лет. Поэтому, смотря на ночное небо, вы на самом деле видите звёзды в очень-очень далёком прошлом. Некоторые из них уже давно погасли. Их свет достиг Земли только в наши дни. Поэтому анализ карты реликтового излучения — это своеобразная космологическая археология.

Не менее важно и другое обстоятельство. Единичная однородность реликтового излучения подтверждает общую однородность законов физики во всей Вселенной. Это критически важное знание для науки.

Если бы физические законы были неодинаковыми в разных частях космоса, то мы не могли бы уверенно утверждать, что наши научные знания являются точными, фундаментальными. Как следствие, разрушилась бы вся современная картина понимания Мироздания.

Например, если скорость света в нашей Галактике отличается от её значения в той же Туманности Андромеды, то знаменитая формула Е=mс2, как, впрочем, и вся теория относительности Альберта Эйнштейна, не была бы универсальной. Это бы означало, что в разных частях космоса работает разная физика. Тогда, в первую очередь, мы были бы не уверены в том, что в любой области пространства время течёт одинаково. Что сразу поставило бы под сомнение правильность нашего понимания всех физических процессов в природе.

Если время глобально не синхронно, то любой вопрос о любом событии в окружающем мире становится бессмысленным. Для вас случится одно, а для меня — совсем другое, всё запутается и любая точка отсчёта станет некорректной. Привычный нам мир просто не может существовать при таких природных законах.

Благодаря реликтовому излучению, мы уверены в том, что Вселенная появилась в результате Большого Взрыва, а базовые физические постулаты — едины в любом месте наблюдаемого пространства.

Глава 3. Фотометрический парадокс

Когда мы смотрим на тёмное ночное небо… Кстати, а почему оно тёмное?

Фотометрический парадокс, сформулированный Генрихом Ольберсом, заключается в этом, казалось бы, детском вопросе. На него можно дать такой же наивный ответ: небо тёмное, потому что Солнце не освещает его ночью. Однако, не всё так просто.

Если Вселенная бесконечна и содержит бесконечное число звёзд, значит при взгляде на небо, куда бы вы ни посмотрели, вы обязательно должны увидеть звезду. То есть, ночное небо должно быть сплошь усыпано яркими точками и светиться в ночи.

Реально мы наблюдаем тёмное небо с относительно редко расположенными на нём отдельными маленькими звёздочками. Это парадоксально. Но, только на первый взгляд.

Если бы Вселенная была вечной, статичной и имела евклидову геометрию, то ночное небо действительно было бы очень ярким. На самом деле мы знаем, что космос образовался около четырнадцати миллиардов лет назад, поэтому наблюдаемая Вселенная содержит хоть и огромное, но всё же конечное число звёзд. Их действительно очень много, но не бесконечно много для того, чтобы усыпать всё небо яркими жёлтыми точками. Поэтому, в целом в космосе достаточно пусто и темно.

Кроме того, мы знаем, что в результате Большого Взрыва пространство расширяется. Звёзды удаляются от нас с большой скоростью, интенсивность их излучения значительно снижается. Многие очень дальние звёзды или очень тусклые, или мы их вообще не видим. То есть, космосу присуща динамика и даже если бы в нём было бесконечное число звёзд, их свет не смог бы сжечь нас. Это не просто большая удача, но и важный философский вывод.

Согласно ему, в статичной Вселенной жизнь не смогла бы образоваться. Ночное небо представляло бы собой невообразимо яркое ослепительное полотно. Никто не смог бы выжить под этим испепеляющим свечением. Звёзды и планеты вначале разогрелись бы до огромных температур, а потом были уничтожены мощным потоком фонового излучения. Динамичный же Космос создал благоприятные стартовые условия для возникновения жизни.

Глава 4. Наблюдатель

В космологии термин «наблюдатель» является одним из ключевых. Без его понимания, сложно разобраться во многих вопросах, которые обсуждаются в моей книге. Поэтому важно с самого начала уяснить суть этого термина.

Мне ближе всего определение, согласно которому наблюдателем является тот, кто обладает сознанием и знаниями. То есть, разумное существо, способное независимо измерять физические законы. Именно разумное, а не просто живое, хотя критерии жизни и разумности достаточно расплывчаты.

Я исхожу из того факта, что условная собака-наблюдатель не способна передать информацию, то есть рассказать нам, что именно она видит. Тогда как человек может сообщить данные наблюдения другому человеку.

Некоторые учёные считают, что подобную функцию способно выполнить автономное записывающее устройство. Грубо говоря, хороший компьютер. Я думаю, это не так. Мне кажется, записывающее устройство не способно в полной мере заменить наблюдателя, потому что тогда некому будет прочесть и понять записанное.

Чтобы передать и принять информацию, нужен осознающий субъект, способный интерпретировать показания детектора. Важен не сам акт измерения, а факт поступления информации к наблюдателю. В этом смысле наблюдение — это не просто фактическое присутствие в мире, а способность дать оценку происходящему.

Сам факт наличия файла в компьютере, без его расшифровки, никоим образом не расширяет возможные границы познания. Совсем иное, когда кто-то способен прочесть текст, сделать на его основе адекватные выводы, и начать действовать. Тогда, и только тогда он сможет наблюдать реальность, чтобы сравнить видимое с расчётами.

Поэтому фиксация данных и их оценка — две большие разницы. Записывающее устройство не способно оценивать. Это может сделать лишь разумное существо. Между прочим, именно люди смогли создать искусственную аппаратуру, способную фиксировать измерения. Подобных естественных детекторов нет.

Сам факт нашего существования означает, что на некоторой стадии эволюции Вселенной в ней появляется наблюдатель. Соответственно, все мы объективно являемся участниками происходящих в природе физических процессов. Мир без наблюдателя некому проанализировать. Компьютер в пустом пространстве, собирающий данные, объективно никому не нужен. Представляется, что во Вселенной без разумных наблюдателей просто нет смысла.

Мы состоим из атомов, то есть являемся составной частью наблюдаемого материального мира. Наблюдателя невозможно отстранить от процесса наблюдения до момента его смерти. Но здесь возникает интересный момент.

Смерть отдельного человека не приводит к гибели Вселенной. Но что, если неожиданно исчезнет всё человечество? Останется ли существовать Вселенная и, если да, то кто сможет это подтвердить? Кто вправе сказать «Мир реален, мир существует» в ситуации, когда нет никого, кто способен произнести эти слова?

Эти рассуждения заставляют меня задать ещё ряд принципиальных вопросов.

Не приобретает ли Вселенная за счёт наблюдений то, что люди называют объективной реальностью?

Способен ли наблюдатель влиять на наблюдаемые им свойства Природы? И если да, то напрашивается вывод о том, что наблюдаемая Вселенная такова, потому что существует человек. Это крайне ответственное предположение.

В моей концепции все люди на Земле — равноправные наблюдатели, независимо от пола, возраста, вероисповедания и социального статуса, потому что являются разумными существами во Вселенной, заполненной неживой материей. Такой подход представляет собой пример абсолютной, истиной толерантности, куда более ценной, чем даже некие незыблемые «традиционные» религиозные или демократические принципы и постулаты.

Правда, здесь есть один крайне важный нюанс. Даже не нюанс, а стратегический вопрос: насколько, и с чьей точки зрения, должен быть разумен «истинный» наблюдатель?

Например, если мы посадим за пульт принимающего устройства маленького разумного человека трёх лет от роду, то, совершенно очевидно, он выступит лишь дополнительным передаточным звеном между бездушным неразумным аппаратом и «надлежаще разумным» экспериментатором зрелого возраста. То есть, передать взрослому бумажку с текстом, дискету или флешку ребёнок, конечно, способен. Но он пока что абсолютно не готов самостоятельно дешифровать смысл передаваемой информации.

Как только мы осознаём этот факт, то сразу же появляется следующий совершенно потрясающий вопрос.

А мы-то сами, отдельные люди и человечество в целом, не являемся ли просто передаточным звеном между фиксацией данных и «истинными» наблюдателями?

Более того, не исключено, что «истинный» наблюдатель вообще только один во Вселенной. И такое допущение совершенно не противоречит ни одной традиционной научной теории. Есть над чем задуматься.

Глава 5. Инфляционное расширение пространства

Сегодня не осталось сомнений, что начало нашему миру положил Большой Взрыв. Однако, традиционная теория происхождения космоса не даёт ответы на ряд принципиальных вопросов.

Вот пять главных:

1.Почему Вселенная такая большая?

2.Почему Вселенная расширяется?

3.Почему Вселенная такая однородная и её разные части столь похожи друг на друга?

4.Почему пространство во Вселенной плоское?

5.Почему в первые моменты жизни Вселенная была очень горячей?

Ответы на эти вопросы дала инфляционная космология, или, проще говоря, теория инфляции. Она была сформулирована в 1979 году Алексеем Старобинским и Аланом Гутом. Через несколько лет теория была развита в работах Андрея Линде, Андреаса Альбрехта и Пола Стейнхардта.

Согласно этому представлению, через 0.00000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва Вселенная пережила стадию мгновенного расширения — инфляцию. За этот неуловимый промежуток времени космос одномоментно расширился минимум в 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз. Чтобы понять, насколько это много, представьте себе, что точка в конце предыдущего предложения мгновенно стала размером с целую галактику.

То есть, за микроскопический период времени Вселенная увеличилась больше, чем за все последующие 14 млрд. лет своей эволюции. Космос расширился с невообразимо огромной скоростью. Инфляция разнесла разные участки неба на гигантские расстояния.

На первый взгляд, кажется, что эта модель противоречит теории относительности Эйнштейна, согласно которой ничто не способно перемещаться быстрее скорости света. Но это не так. Быстрее света не могут двигаться только материальные тела. А во время инфляции расширяется пространство. Поэтому ограничение, связанное со скоростью света, не действует. При инфляции «перемещается» нематериальная граница области пространства.

Этот механизм продолжает работать и в настоящее время. Мы наблюдаем, что расстояние от Земли до далёких галактик постоянно увеличивается. Кажется, что скопления звёзд разлетаются друг от друга. На самом деле расширяется пространство между галактиками, а сами они остаются практически неподвижными.

Что же способствовало столь стремительному «разбуханию» космоса?

Ответ состоит в том, что в первые моменты своего существования Вселенная была заполнена инфлатоном, особым полем, обладающим рядом необычных свойств. Главное из них заключается в том, что, при расширении, поле инфлатона не теряет плотность своей энергии. Это ключевой момент.

Из школьной программы физики все знают, что при обычном значительном расширении, всё вокруг резко охлаждается. После стадии инфляции, наоборот, происходит разогрев. Вся потенциальная энергия расширения пространства высвобождается заново. Поэтому температура возрастает, а Вселенная повторно разогревается.

В эпоху инфляционного расширения главная роль отводится плотности энергии особого вида материи, так называемого «ложного» вакуума. «Ложный» вакуум неустойчив и быстро распадается, а его энергия обладает отрицательным давлением. Именно из-за отрицательного давления постоянно увеличивается скорость расширения пространства. От избытка энергии образуется горячий сгусток высокотемпературной плазмы, который продолжает по инерции расширяться и в итоге разделяется на обычные материю и излучение. В теории инфляции именно распад «ложного» вакуума можно назвать Большим Взрывом.

Нам сложно вообразить себе отрицательное давление. Хотя его вполне можно образно представить внутри натянутого куска резины. При растяжении куска как раз образуется сила, направленная внутрь, заставляющая резину сжиматься.

Отрицательное давление поля инфлатона обеспечило мощное гравитационное отталкивание пространства и стало причиной его невероятно быстрого расширения. В результате Вселенная моментально стала огромной. В специфических условиях зарождения Космоса отталкивающая гравитация проявилась с невообразимой силой.

Это идея многим кажется фантастической, но на самом деле полностью соответствует основным законам физики. Из них прямо следует, что любое поле, однородное в определённой области пространства, неизбежно наполнит весь его объём энергией, что приведёт к появлению отрицательного давления. Далее отрицательное давление создаст гравитационное отталкивание. В свою очередь, это вызовет расширение объёма пространства наподобие взрыва. Иначе говоря, именно инфляция обеспечивает Большой Взрыв условным «взрывом».

Поле инфлатона насыщено огромной потенциальной энергией и отрицательным давлением. С началом расширения пространства оно высвобождает эту энергию. Именно поэтому её итоговое значение становится всё более низким.

Подобным образом высвобождается энергия снежного кома. Когда небольшой снежок начинает скатываться с горы, его размер постоянно растёт. К нему прилипают новые слои снега, ветки, камешки. Скорость его движения постоянно увеличивается. В конце концов, большой ком снега ударяется о дно пропасти и его отдельные части разлетаются в разные стороны. В этот момент высвободившаяся кинетическая энергия разогревает окружающую среду.

Аналогично заканчивается эпоха инфляции, когда энергия и отрицательное давление рассеиваются в пространстве. Поле инфлатона достигает минимума энергии — дальше «падать» некуда, это «дно» пропасти.

Важно уточнить, что энергия поля инфлатона не пропадает даром. Она преобразуется в элементарные частицы, которые однородно заполняют расширившееся пространство.

Поле инфлатона «падает» с вершины на дно, отключив отталкивающее давление, практически моментально, всего за 0.00000000000000000000000000000000001 секунды. Вся сдерживаемая им энергия передаётся на производство обычных частиц. Появляется первоначальный строительный материал для сложных структур в космосе. С этого времени история Вселенной возвращается на традиционный путь теории Большого Взрыва, охлаждения пространства и постепенного формирования звёзд и планет. После эпохи инфляции космос продолжает расширяться уже по инерции.

Теория инфляции отвечает на вопросы, поставленные мной в начале этой главы.

Вселенная расширяется из-за отталкивающей гравитации. Изначально она была очень горячей в силу высокой плотности энергии «ложного» вакуума. То, что Вселенная большая и однородная объясняется невероятно быстрым растяжением пространства за очень короткий промежуток времени.

Наш мир появился в результате расширения одной, очень маленькой и причинно-связанной области, существовавшей ещё до начала инфляции. Указанный факт также помогает понять, почему Космос выглядит плоским, а не сильно искривленным, как должно было быть в соответствии с традиционным представлением о физике Большого Взрыва.

Такая плоскостность объяснима простой геометрией. Поверхность земного шара, безусловно, искривлена. Но нам она кажется плоской. Если вы сможете «набросить» футбольное поле на шар, размером с футбольный мяч, оно будет очень сильно искривлённым. Но на поверхности столь большого шара как Земля, все футбольные поля кажутся плоскими.

Ещё более плоским такое поле будет выглядеть на поверхности сферы, скажем, размером с галактику. Во время инфляции пространство растягивается настолько сильно, что вся наблюдаемая Вселенная оказывается лишь маленькой частицей безбрежного «игрового поля». И поэтому кажется нам почти идеально плоской.

Теория инфляции достаточно чётко объясняет, почему наш мир таков, какой есть.

Алекс Виленкин предложил сценарий, при котором инфляционные расширения пространства вообще являются рядовыми, постоянно происходящими событиями. Он считает, что Космос в целом содержит бесконечное множество разрозненных областей. И каждая из них прошла свою стадию мгновенного расширения.

Во Вселенной достаточно места, чтобы Большие Взрывы происходили постоянно. В такой логике получается, что наш мир — лишь один из множества миров.

Все эти предположения научны и вполне обоснованы. Однако, вопросы остаются. И вопросы принципиальные.

Один из них заключается в том, что, хотя инфляция очень хорошо объясняет реально наблюдаемые эффекты, совершенно непонятно, что её вызвало. Для реализации инфляционного сценария должны быть чрезвычайно точно созданы начальные условия.

Почему сложился столь неординарный пазл — «правильное» поле инфлатона одновременно с «нужной» энергией и отрицательным давлением?

Чётких ответов нет и это большая проблема. Теория выглядит очень надуманной и даже противоестественной, если она объясняется удивительно тонкой настройкой её начальных параметров. Тем более, когда этому нет общепринятого научного объяснения.

Куда исчезло поле инфлатона после Большого Взрыва? Теоретики считают, что никуда, что оно продолжает флуктуировать. Но только за пределами области «нашей» Вселенной, в «другой». Границы этой области не может достичь ни один сигнал с Земли, это слишком огромное расстояние даже для света.

С этими доводами, конечно, можно согласиться. Обидно только, что мы никогда не сможем даже в принципе увидеть, измерить, потрогать «вживую» поле инфлатона. Это также плохо с научной точки зрения. Теория, вероятность экспериментального подтверждения которой равна нулю, не выглядит слишком элегантной. Кроме того, меня, как философа, ужасно коробит сам факт деления вселенных на «свои» и «чужие».

Откуда взялась первоначальная энергия, вдохнувшая жизнь в Космос? Ответ может заключаться в том, что в «ложном» вакууме заложена внутренняя нестабильность. По своей природе он содержит в себе энергию, необходимую для созидания Вселенной в приемлемой конфигурации и стимулирует процессы, порождающие её возникновение. Конечно, подобное объяснение спорное, но, в принципе, приемлемое.

Главная проблема в том, что остаётся без ответа стратегический вопрос — сам факт появления поля инфлатона. Откуда оно взялось?

Мало того, что инфлатон обладает очень специфическими свойствами, которые нужны лишь для того, чтобы запустить инфляцию. Но это ещё и абсолютно уникальное поле, как будто нарочно выделенное Природой, и никак не связанное с другими известными физическими полями. Непонятно почему вообще существовала какая-то область чего-то, где инфлатон находился в начальном метастабильном состоянии. Такое допущение, по меньшей мере, не совсем соответствует принципу причинности.

Стоит сказать, что на все заданные вопросы есть универсальный ответ. Всё решается, если «наша» Вселенная не одна, если их много.

Инфляцию тогда можно объяснить, как событие, которое случилось в предыдущей вселенной, а не как событие, которое создало теперешний наблюдаемый Космос. Более того, из самой логики инфляционной теории возникает необходимость существования множества миров. Но хорошо ли это?

Ведь изначально учёные разрабатывали именно теорию «нашей» Вселенной, а на выходе получили бесконечное многообразие «чужих» экзотических миров с совершенно разной физикой. К сожалению, ничего лучшего пока что придумать не удалось.

Однако, и в модели мира многих миров есть свои нестыковки. Например, она допускает возможность абсолютно всех вакуумных состояний и законов элементарных частиц, разрешённых основной теорией, то есть ею самой. Это принципиальный момент. Получается, что теория разрешает то, что разрешено этой теорией. То есть, нам предлагают выбрать один мир, вписывающийся в теорию, которая описывает все возможные в её рамках миры. Это не совсем корректно. Поэтому теория инфляции может постулировать хоть бесконечное число вселенных в своих рамках. Однако, это не значит, что наша свобода выбора ограничена лишь этой теорией при познании фундаментальных законов Мироздания.

Глава 6. Фундаментальные взаимодействия

В нашем мире есть некоторые параметры, которые никогда не меняются, ни в пространстве, ни во времени. Именно они определяют строение Вселенной и являются основой физики. Все механизмы сущего приводят в действие всего четыре силы: гравитационная, электромагнитная, слабая и сильная.

Природа этих сил различна, они отличаются друг от друга и обладают собственными свойствами. Гравитационное и электромагнитное взаимодействия проявляются в повседневной жизни. Сильное и слабое — исключительно на микроскопическом уровне.

Механизм взаимодействий заключается в обмене частицами (квантами), несущими минимальную энергию. Квантом тяготения является гравитон. Электромагнитные взаимодействия осуществляются фотонами, сильные — глюонами, слабые — мезонами. Каждая из этих частиц представляет собой своеобразный минимальный пучок соответствующего взаимодействия. Механизм достаточно прост — вещество испускает частицу, которая переносит фундаментальное взаимодействие и поглощается другим веществом.

По своей интенсивности все взаимодействия значительно отличаются друг от друга. Наиболее мощное — сильное, превышает электромагнитное в 100 раз. Слабое взаимодействие в тысячу раз меньше электромагнитного. Самая «малозаметная» сила — гравитация. Она слабее остальных взаимодействий более чем на три порядка.

В первые мгновения после Большого Взрыва четыре фундаментальных взаимодействия не отличались друг от друга и представляли собой одну величественную силу. Но затем они разделились, чтобы каждое выполняло свою особую функцию в существующем Мироздании.

В электромагнитном взаимодействии участвуют все частицы, имеющие электрический заряд. Эта сила является ключевой во всех химических реакциях. Именно электромагнитное взаимодействие в конечном итоге отвечает за строение атомов и молекул.

Слабое ядерное взаимодействие отвечает за радиоактивный распад нейтронов на протоны и электроны, запускает цепочку реакций, при которых водород превращается в гелий, поэтому оно является ключевым для свечения звёзд. Слабое взаимодействие начинает работать, когда частицы находятся совсем рядом друг с другом. Радиус его действия составляет расстояние меньше размера атомного ядра.

Роль слабого взаимодействия существенно возрастёт по мере старения Вселенной. Вещество в основном состоит из слабо взаимодействующих частиц. Но сегодня они неактивны и имеют тенденцию взаимодействовать друг с другом лишь по прошествии больших промежутков времени.

Сильное ядерное взаимодействие удерживает протоны и нейтроны в ядре атома. Без него распалась бы вся существующая реальность. Между положительно заряженными протонами действует сила электростатического отталкивания. Для удержания их рядом, необходима превосходящая сила притяжения. Эту функцию выполняет сильное ядерное взаимодействие. Оно сосредоточено на сверхмалых расстояниях.

Сильное взаимодействие связывает в единое целое отдельные части протона, которые никогда не разъединяются. Именно поэтому ядерные реакции в миллион раз мощнее химических.

Стоит также сказать, что вся энергия в звёздах образуется благодаря ядерному синтезу. А управляет этим процессом сильное взаимодействие.

Гравитационное взаимодействие наиболее знакомо нам. Именно гравитация отвечает за образование сложных структур во Вселенной. Она поддерживает существование галактик, звёзд и планет. Благодаря ей Земля удерживается на орбите вокруг Солнца, а люди твёрдо стоят на поверхности планеты.

Гравитационное взаимодействие самое слабое из четырёх фундаментальных. Зато его область действия безгранична. Поэтому на больших масштабах гравитация доминирует над всеми остальными силами. Гравитационное взаимодействие отвечает за всемирное тяготение. Два любых объекта, имеющих массу, притягиваются друг к другу. Поэтому гравитационное взаимодействие универсально. Все элементарные частицы и любые материальные объекты участвуют в нём.

Глава 7. Элементарные частицы

Сейчас, когда я пишу эту книгу, то не сижу на стуле, а, строго говоря, завис над ним. Твёрдость окружающих нас предметов — иллюзия. Всё вещество состоит из атомов, а те, в свою очередь, из положительно заряженного центрального ядра и отрицательно заряженных электронов. Поскольку все электроны имеют идентичный заряд, они всегда отталкиваются друг от друга. Соответственно, между моим телом и стулом остаётся микроскопический зазор в одну стомиллионную долю сантиметра. Это физически непреодолимый барьер.

Вам только кажется, что, здороваясь с кем-то, вы пожимаете руку друг другу. Реального контакта материальных тел никогда не происходит. Всегда остаётся микроскопический зазор между отталкивающимися электронами. Увы, вам никогда не суждено по-настоящему прикоснуться к любимому человеку.

Как правило, электрон представляют себе в виде миниатюрной вращающейся по атомной орбите сферы. Это совершенно не так. Электроны не имеют ширины. Они одновременно заполняют всё пространство своей орбиты, находясь «сразу везде». Для нас это очень необычно. Но электрон не подчиняется привычным для людей законам макромира. В мире элементарных частиц действуют свои правила.

Мы редко задумываемся на тем, что всё вокруг нас создано из элементарных частиц. Не только твердые стул, стол и эта книга, но и вы сами, и кажущийся пустым воздух.

Все материальные объекты сотканы из атомов, которые за счёт химических процессов объединяются в молекулы. Сам атом состоит из трёх типов элементарных частиц: отрицательно заряженных электронов, положительно заряженных протонов и не несущих заряда нейтронов. Протоны и нейтроны очень плотно расположены в ядре, а электроны обращаются вокруг него.

Количество протонов и электронов определяет индивидуальность атома. Самый простейший атом состоит из одного протона и одного электрона — это водород; второй по сложности — гелий; и так далее в соответствии с периодической таблицей химических элементов Дмитрия Менделеева. Функционал нейтронов состоит в том, что они увеличивают массу атома. Вне атомного ядра нейтрон неустойчив и примерно через 900 секунд распадается на электрон, протон и нейтрино.

Радиус атома равен всего 0.00000000001 метра. Но он огромен по сравнению с собственным крошечным ядром, располагающимся в центре. Размер ядра составляет всего лишь 0.000000000000001 часть от размера атома. Для наглядности поясню, что ядро атома меньше всего атома примерно настолько же, насколько воздушный шар меньше шара под названием планета Земля. Этот факт необходимо осмыслить. Ведь он означает, что весь мир состоит практически из пустоты.

Несмотря на малый размер, в ядре сосредоточено 99.95% всей массы атома. Оставшуюся пять сотых процента составляют электроны. Хотя в вашем теле они встречаются так же часто, как протоны и нейтроны, их общая масса не превышает 10—15 грамм, если, конечно, у вас нет проблем с лишним весом.

Электроны — фундаментально неделимые частицы. Но не они играют заглавную роль в обеспечении стабильности Мироздания. Главная частица Вселенной — протон. До сих пор не установлено, распадается ли он, несмотря на многочисленные и весьма затратные эксперименты. В любом случае, время его жизни если не бесконечно, то во много-много раз превышает возраст Вселенной.

Если протон вечен, то никогда не погибнет наш мир. Если он распадается, пусть даже через сотни миллиардов лет, то рано или поздно исчезнут любые материальные объекты. Наступит абсолютная тепловая смерть Вселенной, и ничто в Природе не сможет воспрепятствовать разрушению существующей реальности. Даже самая развитая сверхцивилизация погибнет, если нет способа воспрепятствовать распаду составной части ядра атома.

У протонов и нейтронов имеются части. Это кварки. Известно шесть типов кварков, каждый из них может находиться в трёх состояниях. Каждый протон и каждый нейтрон состоят из трёх кварков, которые взаимодействуют между собой путём обмена безмассовыми и электрически нейтральными частицами — глюонами, выполняющими внутри вещества функцию своеобразного клея, удерживая кварки вместе. Кварки — это самая элементарная и фундаментальная составляющая в структуре материи. Их невозможно «разбить» на части.

Как я уже говорил, электроны и протоны обладают противоположными электрическими зарядами. Поскольку и тех и других частиц в атоме одинаковое количество, то атом в целом электрически нейтрален. А раз все вещи созданы из атомов, то электрически нейтральна вся Вселенная, потому что электронов и протонов в ней поровну.

Твёрдые тела состоят из практически пустых атомов. Но частицы не стационарны, а постоянно взаимодействуют между собой, создавая устойчивые связи. Благодаря этому люди не разваливаются на части. Вы состоите из атомов, и наша планета тоже состоит из атомов. Но вы не проваливайтесь сквозь Землю. Это происходит из-за постоянного электрического взаимодействия и взаимного отталкивания атомов.

Всё вещество создано из электронов, протонов и нейтронов. Остальные типы элементарных частиц не входят в структуру материи. Но они выполняют другие значимые функции.

Элементарные частицы разделяются по трём признакам: массе, стабильному или нестабильному времени жизни, а также спину — собственному моменту вращения. В микромире частицы постоянно сталкиваются друг с другом. Хотя электрон стабилен, но, если он сталкивается со своей античастицей — позитроном, то обе частицы взаимно уничтожаются. Этот процесс называется аннигиляцией. Такое столкновение — не бесцельная гибель. При аннигиляции постоянно рождаются новые частицы. Например, фотон — квант света — появляется при столкновении электрона и позитрона. Если бы все частицы при столкновениях взаимно аннигилировали, то космос был бы пуст. К счастью, взаимодействие частиц приводит не только к взаимоуничтожению старого, но и к зарождению нового.

Самая распространенная частица во Вселенной — нейтрино. У нейтрино очень малая масса, всего около одной десятимиллионной части от массы электрона. На каждую «рядовую» тяжёлую частицу приходится миллиард нейтрино. Это поистине частица-фантом, которая практически неуловима. Дело в том, что нейтрино очень редко взаимодействует с другими видами материи. Через каждый квадратный сантиметр вашего тела ежесекундно проникает 60 миллиардов этих частиц, испущенных Солнцем. Но вы этого совершенно не замечаете. Что не удивительно, ведь для того, чтобы «затормозить» нейтрино понадобится металлическая пластина толщиной в 80 триллионов километров. Расстояние от Солнца до ближайшей звезды меньше в два раза.

Не будет преувеличением сказать, что наш мир — нейтринный, а вовсе не материальный. Вы, возможно, удивлены, но это неоспоримый факт. Вселенная — море нейтрино, в которых очень-очень-очень редко встречаются атомы.

Главный плюс атомов в том, что они — удивительно устойчивые и долгоживущие элементы структуры Мироздания. Можно уверенно утверждать, что практически каждый атом вашего тела раньше был частью миллионов живых организмов и даже давно погасших звёзд. Учитывая, что человеческий организм состоит из невероятно огромного числа атомов, вы почти наверняка содержите в себе частичку любой исторической личности. И это не красивая фраза. Когда человек умирает, составлявшие его атомы не гибнут, а продолжают свое существование в капле дождя, лепестке цветка или в другом живом организме. После смерти атомы тела подвергаются очень интенсивному перераспределению в природном кругообороте. Поэтому почти все они когда-то в прошлом принадлежали другим людям. Я вряд ли ошибусь, если предположу, что в вашем организме есть не только частица средневекового крестьянина, но и Клеопатры, и Чингисхана.

Интересные математические вычисления показывают, что теоретически вся Вселенная может выглядеть для внешнего наблюдателя как микроскопический объект, подобный атому. Такая гипотетическая частица была названа фридмоном в память об Александре Фридмане. Учёные рассчитали, что если средняя плотность вселенной превышает критическое значение, то она становится замкнутой. То есть, пребывает в необычном состоянии, когда вселенная безгранична, но её объём конечен.

Подобную структуру проще всего понять по аналогии с шаром. По его сферической плоской поверхности можно перемещаться куда угодно. У неё нет границы, как нет «края» горизонта у Земли. Вы можете вечно ходить по кругу и всегда вернётесь в начальную точку отправления. В этом смысле для двумерного существа шар представляется бесконечным. Данное рассуждение применимо и к трёхмерному пространству.

Причём, подобная воображаемая бесконечность — не самое удивительное свойство такого гипотетического мира. Внешний наблюдатель воспринимает замкнутую систему как объект очень малого размера и массы. Но, на самом деле, фридмон может быть настолько огромным, что будет содержать в себе целую вселенную. Такой объект обладает внешними микроскопическими параметрами, но внутренней макроскопической структурой. Конечно, это только гипотеза, однако, математически выверенная и соответствующая теории относительности Эйнштейна.

Еще более смелым является предположение о том, что все окружающие нас элементарные частицы являются не более чем различными видами фридмонов. Такая идея основана на достаточно мистическом, но вполне научном допущении. Если представить себе, что некто всемогущий стал бы осознанно создавать вселенные с критической плотностью, разнообразные по внутренней структуре, со своими особыми галактиками, законами и даже разумными цивилизациями, то спустя некоторое время, он с удивлением обнаружил бы, что все его творения выглядят со стороны как одинаковые микроскопические частицы — фридмоны.

Глава 8. Расстояния в космосе

Вселенная огромная. И чтобы её изучать, необходимо уметь измерять расстояния в космосе.

Точная скорость света составляет 299 792 458 метров в секунду или 1 079 252 849 километров в час. Обычно её округляют до 300 тыс. километров в секунду. В течение одного года свет преодолевает гигантское расстояние, равное 9 460 730 472 580 820 метров. Это примерно 10 триллионов километров.

Учитывая масштабы Вселенной, считать космические расстояния в километрах, а тем более в метрах, неудобно. Поэтому в астрофизике используется понятие «световой год», то есть расстояние, которое свет преодолевает в течение года.

Поясню сказанное на конкретных примерах.

1.Расстояние до Луны составляет около 385 тыс. километров, что равно 1.28 световой секунды. То есть, за это время (чуть больше секунды) свет преодолевает расстояние от Луны до Земли.

2.Ближайшая к нам планета — Венера. Расстояние до неё составляет около 40 млн. километров. Это равно 2.23 световой минуты.

3.Расстояние от Земли до Солнца составляет 149 597 870 691 метр. Это равно 8.3 световой минуты. То есть, если Солнце внезапно погаснет, мы узнаем об этом лишь через восемь минут.

4.Солнечная система в поперечнике насчитывает 17 млрд. 600 млн. километров. Это равно 16.4 светового часа. Следовательно, свету, испущенному с Земли, понадобится меньше земных суток, чтобы покинуть Солнечную систему. Однако, указанное расстояние равно всего лишь 0.00187 светового года.

5.Ближайшая к нам звезда — Проксима Центавра. До неё 4.22 световых года. То есть, свет «мчится» со своей огромной скоростью до нашей соседки больше четырёх лет. Этот пример наглядно демонстрирует масштабы космоса, который впечатляюще огромен. В нашей галактике Млечный Путь может быть от 200-х до 400-х миллиардов звёзд. И самая близкая к нам оказывается по человеческим меркам невообразимо далёкой. Расстояние до неё составляет 40 680 271 163 000 километра. Если бы вы попытались достичь Проксимы Центавра привычными нам способами, то пешком, без сна и отдыха, шли бы к ней 900 млн. лет, на машине ехали бы 45 млн. лет, а на самолёте летели бы 5 млн. лет.

6.Млечный Путь свет пересекает примерно за 100 тыс. лет. На самолёте вы пролетели бы эту дистанцию за 120 млрд. лет, что в 10 раз больше возраста жизни современной Вселенной.

7.Наша Галактика состоит в Местной группе, в которой насчитывается 50 галактик-спутников. Свет преодолевает это расстояние за 10 млн. лет. От ближайшего скопления галактик, скопления Девы, нас отделяет 59 млн. световых лет. Для таких космических просторов, бессмысленно рассчитывать километраж, присущий земному транспорту. Эта дистанция просто невообразимо огромна с человеческой точки зрения. Но, в масштабах космоса, Местная группа галактик — песчинка, не более того.

В специализированной литературе также встречается ещё одна единица измерения — парсек, сложносоставное слово, состоящее из двух — параллакс и секунда. Один парсек равен 3.26 светового года. Ближайшая к Солнцу звезда, Проксима Центавра, удалена от нас на расстояние 4.22 светового года или 1.295 парсек. Центр галактики Млечный Путь расположен на расстоянии в 26 тыс. световых лет от Солнца или примерно в 8 тыс. парсек. Ближайшая к нам соседняя галактика — Туманность Андромеды, удалена от нас на 2.5 млн. световых лет или на 772 000 парсек.

Многие люди, впервые осознав масштабы Космоса, чувствуют себя неуютно. Вселенная пугает, кажется враждебной, а человек на её фоне ничтожным. Конечно, это заблуждение. Ведь это наш родной дом, где мы появились на свет и по законам которого живём. И чем этот дом больше и разнообразнее, тем лучше. Наша Вселенная по-настоящему величественна и огромна. Тем интереснее её изучать.

Глава 9. Вселенная

Космос состоит из галактик, звёзд и планет. На первый взгляд, Вселенная кажется стационарной, не расширяющейся и не сжимающейся, бесконечной и вечной. Так считало большинство учёных вплоть до XX века.

Но в 1929 году Эдвин Хаббл сделал потрясающее открытие. Он обнаружил, что Вселенная не стационарна. Она расширяется. Все галактики удаляются друг от друга. Это открытие перевернуло всё тогдашнее представление о Мироздании. Ведь в расширяющейся Вселенной не может быть ничего вечного. Казавшийся застывшим Космос вдруг неожиданно предстал очень изменчивым и динамичным.

Ещё за десять лет до открытия Хаббла Александр Фридман создал модели расширяющейся и сжимающейся вселенной. В них ответ на вопрос, каким именно путём пойдёт эволюция Космоса, зависит от средней плотности материи в мире. Если она низкая, то есть общего количества вещества недостаточно, чтобы воспрепятствовать силе растяжения пространства — Вселенная будет расширяться вечно. Если плотность материи высокая — расширение рано или поздно прекратится, всё обернётся вспять, сила гравитации начнёт стягивать вещество, расширение сменится сжатием и Вселенная «схлопнется» в микроскопически плотную точку, уже известную нам как сингулярность.

Какой вариант развития событий применим к наблюдаемому миру: вечное расширение или обратное сжатие материи к состоянию до Большого Взрыва?

Для ответа на этот вопрос необходимо рассчитать кривизну пространства Вселенной. Вселенная высокой плотности будет иметь положительную кривизну, а низкой — отрицательную. Тогда выяснится, какая судьба нас ждёт.

Впрочем, мы забыли о третьем сценарии. Существует крайне маловероятная, фактически нереальная возможность того, что кривизна пространства Вселенной является критической, то есть ни положительной и не отрицательной, а равной или практически равной нулю. В таком случае Космос будет расширяться вечно, но с постоянно уменьшающейся скоростью. В геометрическом смысле такая Вселенная должна выглядеть плоской.

Конечно, это самый маловероятный вариант. Ведь «ноль» — это единственное и выделенное число в бесконечном ряду положительных и отрицательных значений. Поэтому неудивительно, что астрофизики были поражены, когда неоднократно перепроверенные подсчёты показали — наша Вселенная практически плоская с нулевой кривизной пространства.

Не успели специалисты до конца осознать столь необычный факт, как выяснилось, что полученный результат автоматически приводит к ещё более странным последствиям. Из-за того, что пространственная геометрия нашего мира плоская, напрямую следует, что плотность Вселенной очень близка к определённому значению. Так вот, нулевая кривизна пространства означает, что плотность энергии в Космосе должна находится в интервале, очень близком к единице. Однако, согласно базовым уравнениям Эйнштейна, сегодня это значение должно быть приближено к нулю. Но мы наблюдаем совершенно иное. Как это понимать?

Поразительно, но единственное правдоподобное научное объяснение состоит в достаточно фантастическом допущении. Чтобы требуемые цифры сходились сейчас, в самом начале времён значение плотности Вселенной должно было быть «задано» с точностью до единицы с шестьюдесятью нолями после запятой. Именно так и никак иначе. В том то и суть, что изначально необходимо было именно такое, а никакое иное точное число. То есть, допустим, если бы его значение в момент Большого Взрыва было 1.0001, или 1.00000000000001, или 1.000000000000000000000000001, то сегодня плотность энергии Космоса резко отличалась от наблюдаемой.

Совершенно непонятно почему в ранней Вселенной было такое уникально точное значение плотности, с шестьюдесятью нулями после запятой, критично необходимое для того, чтобы сегодня оно приближалось к единице. Это выглядит противоестественным и подозрительно напоминает искусственную «подгонку» оптимальной цифры.

Почему из трёх допустимых вариантов кривизны пространства, в нашем случае сработал самый маловероятный?

Почему Большой Взрыв начался практически без отклонения от плоской геометрии пространства?

Большинство специалистов считают, что к началу XXI века ответ удалось найти. Плоскостность Вселенной достаточно корректно объясняется теорией инфляции. А если всё же гипотеза неверна? Некоторые свои сомнения на сей счёт я уже высказывал в 5 главе. Здесь надо чётко понимать, что всего один-единственный необъяснимый факт может напрочь разрушить самую правдоподобную теорию.

Впрочем, вернёмся к открытию Хаббла. С 20-х годов прошлого века учёные значительно продвинулись вперёд в своих исследованиях эволюции Вселенной. В настоящее время мы хорошо понимаем, каким образом возник наш мир. Для того, чтобы представить себе эволюцию Космоса, совершим путешествие в прошлое.

13 миллиардов 798 миллионов лет назад произошёл Большой Взрыв. Появились пространство и время как свойства нашей Вселенной. Заработали понимаемые нами законы физики. Изначально все четыре фундаментальных взаимодействия были объединены в единую «сверхсилу».

Прошло 0.0000000000000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва. Разрушилась полная симметрия мира. Гравитация отделилась от остальных трёх фундаментальных взаимодействий.

Прошло 0.00000000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва. Началась эпоха инфляции. Пространство невообразимо быстро расширилось. Вселенная увеличила свой радиус на несколько порядков.

Прошло 0.00000000000000000000000000000001 секунды после Большого Взрыва. Произошёл повторный разогрев Космоса. Температура составляла 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000°С. С этого момента Вселенная начала охлаждаться и расширяться стандартным способом. Великое объединение трёх фундаментальных взаимодействий разрушилось — сильное взаимодействие отделилось от двух других сил. Вселенная в основном была заполнена излучением.

Прошло 0.000000000001 секунды после Большого Взрыва. Температура Вселенной остаётся очень высокой. Образуются бозоны.

Прошло 0.000001 секунды после Большого Взрыва. Электромагнитное и слабое взаимодействие разделились. Существующие фундаментальные силы сформировались в их современном состоянии. Вселенная заполнена кварк-глюонной плазмой.

Прошла 1 секунда после Большого Взрыва. Вселенная достаточно охладилась для того, чтобы кварки стали группироваться в элементарные частицы. Плотность материи снизилась до уровня, чтобы нейтрино начали свободно перемещаться в пространстве. Начался процесс нуклеосинтеза, то есть формирование простейших ядер из протонов и нейтронов.

Прошло 3 минуты после Большого Взрыва. Вселенная остыла и уже не представляла собой сплошной огненный шар. Водород частично преобразовался в гелий, создав сегодняшнюю пропорцию этих веществ в космосе: 75% водорода и 25% гелия. Появился третий химический элемент — литий. Свет рассеивался свободными электронами, поэтому Вселенная оставалась непрозрачной. Но это условное представление. Гипотетический наблюдатель видел бы вокруг себя однородное излучение, как будто всё небо сплошь заполнено Солнцем. Но его цвет периодически менялся, приобретая причудливые оттенки от бардового до чёрного.

Прошло 20 минут после Большого Взрыва. Вещество начинает наполнять Вселенную. Помимо водорода и гелия образуются следы первичных тяжёлых металлов, вплоть до бора.

Прошло 70 тысяч лет после Большого Взрыва. Материя начинает доминировать над излучением. Вселенная существенно охладилась и перешла в газообразное состояние. Именно эту крайнюю для нас эпоху мы различаем в виде реликтового излучения.

Прошло 380 тысяч лет после Большого Взрыва. Температура упала до 3 000 градусов Кельвина. Интенсивно формируются атомы. Вселенная стала прозрачной.

Прошло 150 миллионов лет после Большого Взрыва. Во Вселенной доминирует реликтовое излучение, водород и гелий. Однако, сложных структур и источников света пока что нет. Космос выглядит тёмным.

Прошёл миллиард лет после Большого Взрыва. Вещество сгруппировалось в протогалактики. Появляются первые плотные и яркие объекты — квазары. Образуются звёзды, происходит постоянный синтез элементов тяжелее гелия — углерода, кислорода и азота. Температура Вселенной составляет 18 градусов Кельвина. Начали взрываться сверхновые, обогащая окружающее пространство элементами с атомным весом выше железа. С этого момента Вселенная приобретает современный вид. Она продолжает расширяться и охлаждаться.

Прошло 13.7 миллиарда лет после Большого Взрыва — наша эпоха. Вселенная включает в себя весь окружающий мир, со всем разнообразием форм материи и энергии. Та её часть, которую можно изучать, называется наблюдаемой Вселенной. В настоящий момент космическое пространство окончательно охладилось, и его температура составляет 2.7 градуса Кельвина, то есть всего на три градуса выше абсолютного нуля. Учёные убеждены, что во всей Вселенной работают одинаковые фундаментальные физические законы.

С момента Большого Взрыва в космосе сформировалась своя иерархия. Отдельные звёзды сгруппированы в галактики, галактики в скопления, а те — в сверхскопления галактик.

Наблюдаемая Вселенная содержит около 100 млрд. галактик. Общее число звёзд в космосе — 1 000 000 000 000 000 000 000. Число огромное, хотя, смотря с чем сравнивать. Примерно такое же количество молекул содержится в глотке воды.

В целом Вселенная очень пустая. В среднем в четырёх кубических метрах пространства содержится всего один атом водорода.

Соседние галактики разделяет около 3 млн. световых лет. На первый взгляд, кажется, что максимально удалённый от нас объект находится примерно на расстоянии в 14 млрд. световых лет. Эта дистанция, которую свет был способен преодолеть с момента Большого Взрыва. На самом деле, такие расчёты неверны.

Дело в том, что Вселенная расширяется. Следовательно, многие объекты располагаются значительно дальше обозначенного выше предела. С момента эпохи свободного испускания фотонов реликтового излучения Вселенная расширилась в 1 292 раза. Расстояние от Земли до «края» наблюдаемой Вселенной сегодня составляет 46.5 млрд. световых лет во всех направлениях. Соответственно, если представить наш мир в виде огромной сферы, то её современный диаметр составляет около 93 млрд. световых лет. Поэтому, иногда встречающееся даже в научной литературе, утверждение, что расстояние до самой далёкой галактики чуть больше 13 млрд. световых лет — ошибочно.

Самым значимым фактом, описывающим природу Мироздания, является именно тот, что Вселенная расширяется. Он означает, что пространство не является жёсткой, неподвижной сущностью. Оно эластично и как бы растягивает космические объекты друг от друга. Расширение Вселенной не является разлётом галактик в пустом пространстве. Это динамическое изменение самой структуры пространства. В рассматриваемом случае отсутствует движение «чего-то в чём-то».

Кстати, сей факт также подразумавает, что удалённые галактики могут двигаться от нас быстрее скорости света. Но сказанное не противоречит специальной теории относительности Эйнштейна. В нашем случае двигаются не галактики. Расширяется само пространство, подобно резине. И скорость этого расширения может быть сверхсветовой.

Свет от какой-либо очень далёкой галактики может вообще никогда не долететь до Земли. Это происходит, когда расширение пространства увеличивает расстояние, которое свету ещё предстоит пролететь до нас, быстрее, чем сама скорость света. Именно тогда, несмотря на то, что галактика реально существует во Вселенной, у нас нет никакой возможности когда-либо её увидеть.

Нам повезло, что на небольших, человеческих масштабах ядерные, электромагнитные и гравитационные силы легко побеждают глобальную силу пространственного расширения. Поэтому разбегаются только удалённые друг от друга галактики, а не отдельные звёзды, планеты и атомы в вашем теле.

Через 100 млрд. лет галактики разбегутся настолько далеко друг от друга, что астрономы будущего изрядно поломают себе голову над вопросом о том, почему космос столь компактен и пустынен. Ведь на их небе можно будет наблюдать всего одну огромную галактику в абсолютно тёмном пространстве.

Мы с вами живём в особую эпоху эволюции Вселенной, в период её наибольшего расцвета и красоты.

Может сложиться обманчивое впечатление, что поскольку все галактики однонаправленно разлетаются от нас, то мы находимся в «центре мира». Это не так. Если бы мы занимали особое положение в космосе, то физические условия в удалённых областях пространства отличались бы от окружающих нас. Но космос очень однороден и выглядит одинаково во всех направлениях. В нём каждая галактика может считаться «центром». Справедливости ради стоит сказать, что если бы мы действительно жили в некоем избранном космическом регионе, то никак не смогли бы распознать этот факт.

Глава 10. Галактики

Логично предположить, что первые звёзды, зародившиеся в космосе, под воздействием сил гравитации стали объединяться в скопления — галактики. Удивительно, но это совершенно не так. Современные астрономические данные показывают, что первые протогалактики сформировались не позднее 400 тыс. лет после Большого Взрыва, то есть раньше, чем появились первые звёзды. Прообразы звёздных скоплений возникли в самом начале существования Вселенной. Как ни парадоксально это звучит, галактики старше самих звёзд, их образующих.

Наилучшим образом процесс формирования галактик объясняет теория инфляции. Их появление было предопределено ещё изначальными квантовыми возмущениями в процессе инфляционного расширения. Можно сказать, что именно тогда обозначился базовый каркас крупномасштабной структуры космоса.

Много позже в тех областях Вселенной, где плотность вещества была немного выше средней, гравитация начала стягивать избытки материи в локальные регионы. Изменение плотности в ограниченной области зарождающегося пространства неизбежно приводило к образованию микроскопических комочков материи. Внутри этих сгустков по мере их охлаждения начал конденсироваться газ. Вокруг этих мизерных неоднородностей происходил процесс гравитационного сжатия и образования газовых туманностей. Потом возникли звёзды, а туманности стали галактиками.

Когда под воздействием сил гравитации вещество концентрировалось в ограниченных областях, оно изначально немного вращалось, поскольку обладало небольшой величиной кинетического момента. Поэтому, самым естественным образом сформировались вращающиеся дискообразные структуры. Сегодня это огромные звёздные семейства.

Типичная галактика в миллиард раз массивнее и в миллиард раз ярче Солнца.

Исходя из этого объяснения, следует вывод о том, что все звёздные скопления должны быть примерно похожи друг на друга. Но это совсем не так. До сих пор остаётся загадкой, почему многообразие галактических структур настолько велико.

Все галактики можно условно разделить по геометрической форме на три вида: спиральные, эллиптические и «неправильные». В наблюдаемой Вселенной 77% составляют спиральные галактики, 20% — эллиптические и всего 3% — «неправильные».

По времени образования эллиптические галактики относятся к ранним, а спиральные и «неправильные» к поздним. Однако, самыми первыми галактиками во Вселенной были именно спиральные и «неправильные». Потом в процессе своей эволюции они постепенно слились в эллиптические.

Наблюдаемые сегодня молодые спиральные и «неправильные» галактики образовались позже старых эллиптических. В спиральных и «неправильных» галактиках много молодых звёзд, а также областей, где они только формируются. В эллиптических галактиках преобладают старые звёзды.

Спиральные галактики представляют собой форму диска с круговым и плоским распределением звёзд. Они достаточно тонкие, в космическом масштабе, конечно. Удивительно, что именно галактик этого вида большинство в наблюдаемой Вселенной. Это странно, потому что их диски очень хрупкие по своей структуре. При слиянии галактик они легко разрушаются. Но почему-то, именно спиральные галактики, к которым, кстати, относится и наш Млечный Путь, удивительно «живучи».

Как правило, самые массивные галактики формируются в форме эллипса. Отсюда их название. Эллиптические галактики не имеют диска, поэтому они не вращаются. Звёзды внутри них перемещаются по случайным орбитам. Большинство эллиптических галактик находится в плотных областях Вселенной, образуя сверхскопления. Эллиптические галактики представляют собой наиболее эволюционно развитые макрокосмические объекты. Многие из них сформировались за счёт поглощения меньших по размеру галактик. При слиянии двух дисковых галактик упорядоченное движение звёзд по орбитам меняется на хаотическое. Именно это свойство присуще эллиптическим галактикам.

Все галактики под воздействием силы гравитации стремятся к слиянию. Например, в настоящий момент Млечный Путь поглощает небольшую эллиптическую галактику в созвездии Стрельца. При слиянии галактик их гигантские молекулярные облака сталкиваются и конденсируются в новые звёзды.

Несмотря на то, что Млечный Путь в настоящий момент мало взаимодействует с другими галактиками, ежегодно в нём образуется около десяти новых звёзд.

Сколько галактик видно невооружённым глазом с Земли? Ответ обескураживает.

Только четыре из сотни миллиардов.

Причём в Северном полушарии, помимо Млечного Пути, можно увидеть лишь Туманность Андромеды. В Южном полушарии человеческому глазу доступны Большое и Малое Магеллановы Облака.

Глава 11. Млечный Путь

Наш дом — Солнечная система — находится в большом звёздном городе под названием Млечный Путь.

Это спиральная галактика, представляющая собой огромный диск. Её диаметр составляет 100 тыс. световых лет. Толщина Млечного Пути около тысячи световых лет. Наша Галактика может содержать до 400 млрд. звёзд. Но придётся вновь разочаровать романтиков — для наблюдений доступна лишь микроскопическая часть. Невооруженным взглядом с Земли можно увидеть только 6 тыс. звёзд, а из них — всего две тысячи одновременно. Это составляет ничтожные 0.0001% от всех звёзд Млечного Пути.

Проблема в том, что Солнечная система расположена в галактической плоскости, то есть в самом неудачном месте для астрономических наблюдений. Именно здесь сконцентрировано вещество, из которого образуются звёзды — газ и пыль. Газ прозрачен, а вот пылевые облака закрывают от нас центр Галактики. Как ни странно, дальний космос более открыт для исследователей, чем ближний. Поэтому мы не можем в полной мере насладиться грандиозностью и красотой нашего звёздного дома. Если бы не было этой межзвёздной пыли, то каждую ночь с Земли мы наблюдали огромный огненный шар в созвездии Стрельца. Центр Млечного Пути затмил бы Луну и был бы самым ярким объектом ночного неба.

Центральная часть галактического диска утолщена и образует шарообразное ядро. Плотность вещества там во много раз больше, чем вблизи Солнца. По мере удаления от ядра концентрация звёзд уменьшается. В нашем регионе в шестнадцати кубических парсек располагается всего одна звезда. Тогда как в центре Млечного Пути в одном кубическом парсеке содержится 10 тыс. звёзд. То есть, мы живём на пустынной окраине огромного мегаполиса.

От центра Галактики отходят четыре спиральных рукава. Солнечная система находится вблизи рукава Ориона, но не в нём самом.

Звёзды в галактическом диске вращаются по круговым орбитам, то есть можно сказать, что Млечный Путь вращается вокруг своей оси. Солнечная система совершает один оборот вокруг центра Галактики за 250 млн. лет.

Расстояние от Солнца до центра Млечного Пути составляет 25 000 световых лет, то есть Солнечная система находится примерно на одном расстоянии от центра Галактики и от её края.

Солнце — одиночная звезда. Таких в Галактике не более 30%. Остальные системы кратные, то есть состоящие из двух и более звёзд-партнёров. Большинство из них двойные, но встречаются даже шестикратные звёздные системы.

Возраст большинства звёзд Галактики составляет от 7 до 10 млрд. лет. Наше Солнце — молодая звезда. А самая старая в Млечном Пути образовалась 13.2 млрд. лет назад. То есть, она моложе Большого Взрыва всего на 500 млн. лет.

Млечный Путь с большой скоростью сближается с галактикой Туманность Андромеды. Примерно через 2 млрд. лет две галактики столкнутся. Однако, никакой катастрофы не произойдёт. Пройдя сквозь друг друга, они на время разойдутся, и, вызвав мощнейшее гравитационное взаимодействие, выделят огромное количество вещества в межзвёздное пространство. А затем окончательно сольются, образовав гигантскую эллиптическую галактику.

Глава 12. Крупномасштабная структура космоса

Млечный Путь относится к гравитационно связанному галактическому скоплению, называемому Местной группой. В её состав входит около 50 галактик.

Самая крупная в Местной группе — галактика М31, известная как Туманность Андромеды. Это наша ближайшая соседка. Расстояние до неё — 2.52 млн. световых лет. Млечный Путь и Туманность Андромеды — две гигантские спиральные галактики. М31 больше нашей примерно на треть.

В состав Местной группы входят также галактики среднего размера. Самые известные — М33 галактика Треугольника, а также Большое и Малое Магеллановы Облака.

Кроме того, к Местной группе относятся отдельные карликовые галактики. У нашего Млечного Пути есть 14 маленьких спутников. У Туманности Андромеды 18 карликовых соседей. Есть несколько небольших отдельных галактик, которые прямо не связаны с Млечным Путём, Туманностью Андромеды и Треугольником.

Общий поперечник Местной группы составляет около трёх миллионов световых лет.

По движению Земли сквозь фоновое излучение астрономы установили, что Местная группа движется в сторону созвездия Гидры со скоростью 635 км/с. Следовательно, наша Земля всего за один день пролетает в просторах безбрежного космоса расстояние в 51 840 000 километров, а за год — 18 900 000 000 километров. И мы этого даже не замечаем.

Местная группа является частью более масштабного образования — галактического сверхскопления Девы, насчитывающего 30 тыс. галактик. Его размер составляет 110 млн. световых лет. Общий вес входящих в сверхскопление Девы звёзд равен 247килограмм. Нам очень сложно, если не невозможно, представить себе какой-нибудь объект с подобным гигантским весом.

Однако, в космических масштабах это ничтожная масса. Подобных сверхскоплений в наблюдаемой Вселенной — миллионы. Они являются типичными примерами крупномасштабных космических структур. Сверхскопления не связаны между собой гравитацией, и, удаляясь друг от друга, принимают участие в общем расширении Вселенной.

В свою очередь, Сверхскопление Девы притягивается к Великому аттрактору. Это гравитационная аномалия, находящаяся от нас на расстоянии в 250 млн. световых лет. Великий аттрактор — очень древний регион Вселенной, состоящий из массивных, старых галактик. Он оказывает огромное гравитационное воздействие на окружающее пространство.

Самой крупномасштабной структурой космоса является Великая стена Слоуна. Она представляет собой группу галактик, визуально напоминающую огромную стену, и простирается на 1.37 млрд. световых лет. Расстояние от Земли до Великой стены Слоуна составляет один миллиард световых лет.

Глава 13. Звёзды

Наиболее распространёнными объектами во Вселенной являются звёзды. Более 98% массы всего космического вещества сосредоточено именно в них.

Первые звёзды образовались в протогалактиках не позднее чем через 200 млн. лет после Большого Взрыва. Под воздействием силы гравитации в разрежённых водородно-гелиевых газовых облаках конденсировались сгустки вещества. Постепенно они преобразовывались в плотные вращающиеся плазменные шары — протозвёзды.

По мере возрастания температуры из-за сильного сжатия внутри этих сферических объектов начиналась реакция термоядерного синтеза, то есть превращения водорода в гелий. Ядро протозвезды разогревалось до температуры 10 млн. градусов. В этот момент происходил нуклеосинтез водорода с образованием гелия, и звезда начинала светиться. Термоядерные реакции устанавливали внутреннее равновесие. Ядро прекращало гравитационное сжатие, и звезда становилась стабильной.

Солнце принадлежит к третьему поколению звёзд со времени Большого Взрыва.

Звёзды первого поколения были чрезвычайно массивными, состояли из водорода, гелия и следов лития и практически не содержали металлов. Они быстро исчерпали свой запас топлива и погибли в результате катастрофических взрывов, рассеивая синтезированные тяжёлые элементы в космосе. Второе поколение звёзд сформировалось из этого вещества. Оно было более богато металлами. Самые молодые звёзды, такие как наше Солнце, содержат самое большое количество тяжёлых элементов.

Когда мы смотрим на небо, все звёзды выглядят примерно одинаково. На самом деле, во Вселенной существует несколько видов звёзд.

Красные гиганты. Это самые большие звёзды в космосе. Их радиус может составлять 800 радиусов Солнца, а светимость превышать солнечную в миллион раз. Звёзды становятся красными гигантами на поздней стадии своей эволюции, когда в них полностью выгорел весь водород и началось горение гелия. Красные гиганты имеют плотное горячее ядро и огромную внешнюю оболочку, температура которой относительно невысокая.

Коричневые карлики. Самые маленькие по массе разновидности звёзд. Можно даже сказать, что это неудавшиеся звёзды. Они состоят только из водорода. У них нет внутреннего источника собственной энергии в виде термоядерного синтеза из-за низкой температуры. Это очень тусклые объекты, постоянно остывающие на протяжении всей своей жизни. По своему размеру коричневый карлик всего лишь в десять раз больше Земли. В галактике содержатся миллиарды коричневых карликов. Сейчас их роль невелика, но когда Вселенная значительно состарится, именно в коричневых карликах будет содержаться большая часть всего оставшегося вещества. Ближайшие к Земле коричневые карлики находятся всего в 12 световых годах от нас. Это компоненты кратной звезды ε Индейца.

Белые карлики. Многие звёзды в конце свой жизни превращаются в белых карликов. Такая судьба ждёт, в частности, наше Солнце. Белые карлики состоят из вырожденного вещества и не имеют собственного источника термоядерной энергии. В таком состоянии звезда уже не излучает энергию в силу отсутствия топлива. Однако, остывая, продолжает светиться ещё очень значительное время. Белый карлик, по массе равный Солнцу, имеет радиус примерно, как у Земли. Его светимость в 10 000 раз меньше солнечной. В конце эволюции нашей Галактики в ней будет содержаться триллион белых карликов.

Квазары. Это самые яркие объекты во Вселенной, они видны на огромных расстояниях. Поэтому часто квазары называют маяками космоса. С их помощью удобно изучать эволюцию и структуру нашего мира. Квазары расположены практически на границе видимой части Вселенной. Они удалены от Земли на огромные расстояния. Ближайший к Солнцу квазар 3С273 находится в 2-х млрд. световых лет. Самый далёкий из известных, расположен в 28-и млрд. световых лет. Типичная яркость квазара составляет 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 ватт. Это соответствует светимости ста галактик одновременно. Если расположить квазар 3С273 на расстоянии в 33 световых года от Земли, то он будет сиять в небе так же ярко, как Солнце. Его светимость в 100 раз больше светимости всего Млечного Пути, а мощность излучения превышает мощность излучения триллиона солнц. Квазары горят примерно 100 млн. лет, а потом угасают. Размер типичного квазара примерно равен Солнечной системе. В нём каждую минуту поглощается масса, составляющая шестьсот Земель. Квазары — очень старые объекты. Они были чрезвычайно распространены в ранней Вселенной. Мы видим их такими, какими они были миллиарды лет назад. На самом деле, в режиме реального времени, все они уже погасли. Большинство галактик, включая Млечный Путь, изначально родились как квазар, но давно миновали эту активную стадию своей эволюции.

Нейтронные звёзды. Если сжать звезду до колоссальной плотности, то её вещество примет стабильную, хотя и очень экзотическую структуру. Оно будет находиться исключительно в форме нейтронов. Поэтому нейтронная звезда напоминает атомное ядро огромного размера. Такие сверхплотные объекты порождаются от одной из четырёхсот звёзд Млечного Пути. Их намного меньше, чем звёзд-карликов, но в масштабах Галактики — миллионы. Типичная нейтронная звезда в полтора раза массивнее Солнца. При этом её радиус составляет всего от 10-и до 30-и километров. Ядро нейтронной звезды столь плотное, что одна ложка её вещества весит 90 млрд. килограмм.

Пульсары. Это нейтронные звёзды, которые испускают узконаправленные потоки радиоизлучения и вращаются с огромной скоростью. Со стороны кажется будто они пульсируют. Отсюда появилось название таких космических объектов. Первый открытый пульсар показался астрономам настолько необычным, что была высказана гипотеза об искусственности его периодических импульсов. Поэтому он получил наименование LGM-1 (в переводе с англ. «маленький зеленый человечек» -1). В настоящий момент природа пульсаров хорошо изучена. Их естественность не вызывает сомнений.

Магнитары. Сверхплотная нейтронная звезда, обладающая очень сильным магнитным полем, называется магнитар. Продолжительность жизни магнитара незначительна и составляет всего 10 тыс. лет. Вещество внутри магнитара предельно плотно сжато. Масса подобного объекта больше массы звезды типа Солнца, но его диаметр составляет всего 20 километров. Магнитар очень быстро вращается, совершая несколько оборотов вокруг своей оси в течение одной секунды. Он сильно излучает в рентгеновском диапазоне. В крупной галактике типа Млечного Пути содержится несколько миллионов магнитаров.

Сверхновые звёзды. Термоядерный синтез со временем приводит к образованию внутри звезды большого количества тяжёлых элементов, в первую очередь, железа и никеля. При этом звезда постепенно сжимается, а плотность её центральной области необратимо возрастает. Из-за огромного давления протоны ядер железа начинают поглощать электроны, превращаясь в нейтроны. При столь огромном давлении электроны начинают буквально вталкиваться в ядра атомов металла. Железное ядро массивной звезды коллапсирует. Температура повышается до нескольких триллионов градусов. Затем следует взрывное расширение при ядерной плотности. Происходит чудовищный по силе взрыв. Взрывная волна настолько мощна, что разрывает наружные оболочки звезды. Вещество распыляется в окружающем пространстве со скоростью до 30 тыс. километров в секунду. Это и есть взрыв сверхновой.

По большому счету, сверхновая — это не звёздный объект, а процесс, последний из возможных этапов эволюции звезды.

Взрыв сверхновой — ярчайшее космическое событие.

Современная аппаратура позволяет фиксировать во всей Вселенной около 300 взрывов сверхновых ежегодно. Но, применительно к отдельной галактике, это нечастое явление. Например, в Млечном Пути сверхновая взрывается в среднем один раз в пятьдесят лет.

Большинство взрывов происходят в других концах Галактики, и они невидимы для нас. Лишь несколько раз в истории человечества сверхновые вспыхивали достаточно близко, чтобы их можно было наблюдать невооруженным глазом.