Книга: Разум побеждает: Рассказывают ученые

Маяки мироздания

Маяки мироздания

Познакомимся с одной важной космологической гипотезой, которая, как кирпичик, входит в современную космологию и тоже опирается на данные непосредственных наблюдений. Ученый Ян Зельхейм исследовал в космосе 11 слабых точечных источников радиоизлучения — квазаров, удаленных от нас на миллиарды световых лет. И для каждого из них он обнаружил пару-антипод в противоположной точке неба. Что это означает?

Согласно современным научным представлениям, в основе которых лежит теория относительности А. Эйнштейна, в замкнутой Вселенной любой луч электромагнитного излучения должен вернуться в исходную точку. Следовательно, в принципе на Землю радиоволны и видимый свет от одного и того же источника излучения могут приходить двумя путями и с противоположных сторон! Если это так, то тогда 11 пар зельхеймовоких радиоисточников — просто 11 максимально удаленных от нас излучателей, испускающих радиоволны двумя путями по эйнштейновской кривизне — навстречу друг другу.

Правда, противостояние таких пар не абсолютно зеркально. Но если учесть невероятную удаленность от нас этих источников радиосигналов и чрезвычайно многочисленные местные искривления пространства, то такие небольшие отклонения легко объяснимы. На возможность фокусировки лучей в сферическом мире указывает и академик В. Л. Гинзбург. Такая фокусировка следствие положительной кривизны пространства. Это наглядно видно на двухмерной модели:

Распространяясь по большим кругам, исходящий от точки А свет соберется на другом «полюсе» — в точке В. Луч в принципе может обогнуть сферу несколько раз. Но из-за местных неоднородностей свет, идущий по разным путям, будет по-разному и отклоняться. В результате для наблюдателя изображение далекого квазара должно как бы «размножиться» — могут появиться так называемые «духи». Поиски этих «духов» — размноженных изображений одного и того же источника — это опытная проверка справедливости теоретической модели сферического мира, созданной современной наукой.

Наблюдая самый дальний квазар, мы как бы оглядываемся на бесконечно далекое прошлое. Ведь свет от такого квазара, видимый на Земле сейчас, начал свое путешествие около 8–10 миллиардов лет назад. Возраст нашей планеты определяется примерно в 5 миллиардов лет. Значит, от этого квазара свет пустился в путь задолго до того, как образовалась Земля. Именно подобные излучения позволяют ученым перекинуть мост через пропасть времени, «заглянуть» в эпоху образования Вселенной. Возраст Вселенной, повторяем, исчисляется в 10–20 миллиардов лет.

Напомним, что существуют две научные теории, пытающиеся объяснить процесс расширения Вселенной. Первая постулирует во времени некий определенный момент — «большой взрыв», «большую вспышку», положившую начало Вселенной. Эта теория так и называется «взрывной»; иногда ее именуют «эволюционной».

Другие представления исходят из того, что Вселенная по мере расширения постоянно образовывала новую материю из энергии пространства. Эта материя заполняет новыми галактиками все увеличивающиеся бездны между галактиками существующими, и таким образом Вселенная остается относительно однородной, неизменной — без начала и без конца. Такая концепция известна под названием «стационарной». Позднее в нее внесли некоторые поправки — и возникла идея пульсирующей Вселенной, которая периодически то расширяется от взрывов некоего изначального тела, то сжимается вновь, а затем опять взрывается по огромным циклам. И так до бесконечности…

Несмотря на ожесточенные споры, ученые не могли доказать явного преимущества той или другой теории. Для проверки обеих гипотез важно было, в частности, подсчитать количество галактик, расположенных по периметру Вселенной. Если бы такой подсчет показал, что там сконцентрировано больше галактик, чем в центральной части, то это подтвердило бы верность взрывной теории, утверждающей: вначале галактики находились на более близком расстоянии друг от друга. Ну а если подсчет показал бы, что галактики распределены по всей Вселенной сравнительно равномерно, то у ученых появились бы серьезные основания полагать: права теория стационарная, доказывающая, что Вселенная неизменна и ныне, и в прошлом, и в бесконечном будущем.

В 1961 г. сотрудник Кембриджского университета Мартин Райл завершил свой восьмилетний подсчет радиоисточников и подтвердил известное скопление небесных объектов у внешних краев Вселенной. Подсчитывать радиоисточники довольно трудно и столь же сложно дать им правильную интерпретацию…

Вот почему квазары стали для исследователей своеобразными маяками, постоянно фиксируемыми и достаточно удаленными ориентирами для широкого изучения относительной скорости расширения Вселенной. Сопоставляя красные смещения галактик и квазаров на все более отдаленных точках космоса, ученые получили возможность определить, ускоряется или замедляется темп расширения Вселенной. Согласно стационарной теории, этот темп должен увеличиваться с течением времени и по мере вечного движения галактик дальше от центра в расширяющейся Вселенной. Согласно взрывной теории, темп расширения должен уменьшаться, так как галактики теряют свою энергию под влиянием всемирного тяготения и отдаляются друг от друга все более медленно, чем непосредственно после взрыва. Если темп замедления достаточно резок, то, значит, в конце концов наступит момент, когда снова начнется фаза сжатия галактик.

А если Вселенная действительно начнет сжиматься, то, по некоторым расчетам, это будет все ускоряющийся во времени процесс. Галактики станут «сбегаться» быстрее и быстрее, пока не «сольются» в сравнительно небольшой шар с исключительной плотностью вещества, который в конце концов снова взорвется, и, как в популярной песне, «все опять повторится сначала»…

Современная космология утверждает, что для расширяющейся Вселенной существует «горизонт события», за которым находится ненаблюдаемый антимир. Поэтому можно сказать, что переход всей Вселенной от расширения к сжатию подобен падению ее в зазеркалье антимира. Наблюдая с Земли сжатие Вселенной, мы увидели бы как бы «провалы» галактик за «горизонт событий», в мир встречного времени.

Впрочем, проблемы «сжимающегося» мира имеют для нас скорее теоретический интерес. Наука сегодня кладет свою основную лепту на чашу весов «взрывной», «нестационарной» теории. Поэтому-то наряду с «переписью» галактик ученые и пытаются провести подсчет квазаров. В «стационарной» Вселенной квазары должны распределяться в постоянной пропорции в любой исторический отрезок времени. Подсчитав число этих сверхзвезд с небольшим красным смещением — они ближе к нам и, следовательно, представляют сравнительно недавние эпохи в жизни Вселенной — и сопоставив его с числом объектов, чье большое красное смещение указывает на удаленность от нас во времени и пространстве, можно проверить справедливость обеих теорий.

По последним данным, квазаров с большим красным смещением оказалось гораздо больше. Это свидетельство того, что Вселенная эволюционирует во времени, а не находится в стационарном состоянии. Сейчас получены спектры более сотни квазаров. Максимальное обнаруженное расстояние тут составляет около 8 миллиардов световых лет. Такой результат говорит о том, что ученым удалось заглянуть в то время, когда нашей Вселенной было «всего» 2 миллиарда лет! А это означает, что мы теперь непосредственно обозреваем уже о; коло 80 процентов необъятного мира!

Как видим, исследование квазаров стремительно раздвигает границы космологии.

Обнаружение в 1965 г. реликтового (остаточного) излучения, испущенного в начальные моменты развития Вселенной, указывает на то, что когда-то была так называемая догалактическая фаза ее развития — тогда не было ни галактик, ни квазаров. Вот почему квазары все же дают нам о Вселенной весьма ограниченные сведения. Очевидно, с их помощью ученые не сумеют заглянуть глубже чем на 8 миллиардов лет назад.

А как же все-таки тогда узнать о догалактической юности Вселенной? И есть ли вообще у человека сегодня такая возможность?