Читаем без скачивания Наука плоского мира IV: Судный день - Терри Пратчетт

С точки зрения Плоского Мира, Круглый Мир это загадка. Он занимает скромное место на полке в кабинете Ринсвинда, хотя волшебникам известно, что снаружи он должен быть намного меньше, чем внутри, ведь Ринсвинд (как и многие другие) лично побывал внутри него. Это действительно так изнутри Круглый мир достигает поистине колоссальных размеров. У волшебников есть теория, которая объясняет, как такое могло произойти. Основу Круглого Мира составляют некие таинственные правила, а его форма, размер и даже происхождение, по всей видимости, являются их следствием. Но правила действуют только внутри. Снаружи правит магия.

В главе 16 мы поговорили о том, как правила Круглого Мира затрагивают не только ответ на вопрос о его форме, но и смысл самого вопроса. Теперь мы обратимся к его истокам.

Когда Архканцлер рассказал Марджори о происхождении Круглого Мира, он естественно придерживался точки зрения волшебников, согласно которой вся человеческая Вселенная каким-то образом умещается внутри маленькой сферы, размером примерно с футбольный мяч. А сотворили ее ГЕКС, который спас Плоский Мир от уничтожения и в итоге создал сдерживающее магическое поле, и Декан, который решил потыкать в это поле своим исследовательским пальцем.

А как же точка зрения обитателей самого Круглого Мира? С самой древности их умы занимал вопрос о том, как возник окружающий мир (и было ли у него начало), но до недавнего времени их ответы были целиком сосредоточены на самих людях: в основном это были истории о богах-творцах. Современные научные теории, касающиеся происхождения Вселенной, напротив (вот сюрприз!), ориентированы на Вселенную. В их основе лежат не рассказы о богах, а правила, которым, по-видимому, подчиняется Вселенная.

В вопросах происхождения Вселенной машина времени оказалась бы как нельзя кстати. Несмотря на кое-какие намеки из области передовой физики, затронутые во второй и третьей частях «Науки Плоского Мира», действующая машина времени не построена до сих пор, да и сама возможность ее существования находится под вопросом. Но это вовсе не отменяет нашего желания узнать, как именно началась Вселенная, или попытаться выяснить это, исходя из оставленных ею следов.

Происхождение Вселенной это трудный философский вопрос, который влечет за собой фундаментальные идеи в естественных науках и математике. Как-никак, математика самая проработанная и мощная из когда-либо созданных человеком систем логических умозаключений, так что если мы не можем отправиться в прошлое, чтобы увидеть его собственными глазами, нам придется остаться в настоящим и заняться этими самыми умозаключениями.

Мы уже видели, что вопросы формы и происхождения нередко идут рука об руку. Это особенно верно в отношении Вселенной, так как она обладает динамикой: ее теперешний вид зависит от того, что произошло в прошлом. А значит, космология и космогония неразрывно связаны друг с другом точно так же, как и в древней мифологии. Современная теория происхождения Вселенной речь, конечно же, идет о Большом взрыве стала неожиданным следствием астрономических наблюдений, целью которых было выяснение ее размеров и формы. Поэтому прежде чем разбираться с происхождением Вселенной, мы в общих чертах познакомимся с этими наблюдениями и последствиями, к которым они привели.

В древности мир и Вселенная были практически тождественны друг другу. Солнце, Луна, планеты и звезды мало чем отличались от развешанных по небу украшений; мир, в котором мы жили, преобладал над всем остальным. Теперь мы осознаем, что наша планета всего лишь едва заметный кусок камня, а окружающая ее Вселенная настолько огромна, что с трудом поддается нашему пониманию.

Первое представление о колоссальных масштабах Вселенной человечество получило в 1838 году, когда астроном Фридрих Бессель измерил расстояние до звезды 61 Лебедя. До этого момента люди, не верившие в то, что Земля вращается вокруг Солнца, могли предложить вполне убедительный довод в пользу стационарного положения нашей планеты. Если бы Земля двигалась вокруг Солнца, то мы бы заметили, что более близкие звезды движутся по отношению к более далеким это явление называется параллаксом. Но этого не происходит. Бессель нашел причину: даже ближайшие звезды удалены от нас на гигантское расстояние, поэтому видимое смещение слишком мало, чтобы его можно было обнаружить. Он воспользовался новым чувствительным телескопом для наблюдения 61 Лебедя. В 1804 году Джузеппе Пиацци дал ей прозвище «летящая звезда», так как ее видимое движение на фоне неба, пусть и довольно слабое, было на удивление большим по сравнению с большинством других звезд. Это говорило о том, что звезда, вероятно, находится необычно близко к Земле. Бессель выяснил, что расстояние до 61 Лебедя составляет 11,4 световых лет, или около 1014 (100 триллионов) километров. По современным оценкам оно равно 11,403, так что Бессель был абсолютно прав.

Впрочем, уничижение человеческого рода только начиналось. Небо может похвастаться не только своими сверкающими огоньками, но и сияющей рекой света под названием Млечный Путь. В действительности это диск, состоящий из звезд, большая часть которых слишком удалены от нас, чтобы их можно было рассмотреть по отдельности, а мы сами находимся внутри этого диска. Теперь мы называем такой диск галактикой. Первые намеки на возможное существование других галактик появились после того, как астрономы обнаружили отдаленные туманности нечто вроде размытой световой дымки. В 1755 году философ Иммануил Кант назвал эти туманности «островными вселенными»; впоследствии их стали называть галактиками от латинского слова, означающего «молоко». Шарль Мессье составил первый систематический каталог туманностей (среди них оказалось несколько настоящих туманностей, отличающихся от галактик) в 1774 году. Одна из наиболее заметных галактик, расположенная в созвездии Андромеды, занимала в списке 31-е место и поэтому получила наименование M31. Она не показывала признаков параллакса, а значит, предположительно находилась на большом расстоянии от Земли. За этим встал большой вопрос: насколько велико это расстояние?

В 1924 году Эдвин Хаббл доказал, что M31 находится далеко за пределами Млечного Пути, а помогла ему в этом блестящая работа Генриетты Ливитт, которая по роду деятельности была живым «компьютером» и занималась однообразными задачами по измерению и каталогизации яркости звезд. В те годы астрономы были заняты поисками «стандартной свечи» разновидности звезд, собственную яркость которых можно было бы вывести, опираясь на результаты других наблюдений. Тогда, сравнив их с видимой яркостью и приняв во внимание характер уменьшения яркости звезд с увеличением расстояния, можно бы вычислить расстояние до звезды. Ливитт вела наблюдение за цефеидами переменными звездами, светоотдача которых меняется согласно периодическому циклу и в 1908 году нашла взаимосвязь между светоотдачей цефеиды и периодом соответствующего цикла. Это означало, что собственную яркость такой звезды можно было рассчитать, исходя из наблюдений, а значит, использовать в качестве стандартной свечи. В 1924 году Хаббл обнаружил цефеиды в M31 и вычислил, что расстояние до этой галактики составляет один миллион световых лет. По современным оценкам оно равно 2,5 миллионам.

Большинство галактик находятся гораздо дальше; расстояние до них настолько велико, что мы не в состоянии рассмотреть отдельные звезды не говоря уже о том, чтобы различить среди них цефеиды. Тем не менее, Хаббл сумел преодолеть и это препятствие. Весто Слайфер и Милтон Хьюмасон обнаружили, что излучение многих галактик смещено в красную сторону спектра. Наиболее вероятным объяснением был эффект Доплера, при котором частота волны меняется из-за движения ее источника. Лучше всего мы знакомы с ним на примере звуковых волн: тон полицейской сирены понижается, когда машина проезжает мимо то есть движение в нашу сторону сменяется движением от нас. Из эффекта Доплера следует, что соответствующие галактики должны удаляться от нас с приличной скоростью. Хаббл построил график зависимости между величиной красного смещения и оценкой расстояний до сорока шести галактик, в которых были замечены цефеиды. Результат приблизительно соответствовал прямой линии это указывало на то, что скорость удаления (вычисленная по красному смещению) пропорциональна расстоянию. В 1929 году он выразил это соотношение в виде формулы, которая теперь называется законом Хаббла. Коэффициент пропорциональности, или постоянная Хаббла, по современным оценкам составляет около 21 км/с на миллион световых лет. Первоначальная оценка, предложенная Хабблом, была в семь раз больше.

Как теперь известно, та же идея посетила шведского астронома Кнута Лундмарка в 1924 году, за пять лет до Хаббла. Чтобы определить расстояние до галактик, он использовал их видимые размеры, а его оценка постоянной «Хаббла» отличается от современной не более, чем на 1 %, что значительно превосходит результат самого Хаббла. Тем не менее, его работа прошла незамеченной, так как его методы не были сверены с результатами независимых измерений.