Возможно, ограничения того, что мы можем наблюдать, просто искусственные; возможно, нет предела тому, что находится по ту сторону наблюдаемого. 13,8 миллиарда лет назад Вселенная началась с Большого Взрыва. С тех пор она расширяется и остывает, так было вчера, сегодня и будет завтра. С нашей точки зрения, мы можем наблюдать ее в 46 миллиардах световых лет во всех направлениях, благодаря скорости света и расширению пространства. Хотя это большое расстояние, оно конечно. Но ведь это лишь часть того, что предлагает нам Вселенная. Что находится за этой частью? Может ли Вселенная быть бесконечной?
Каждый день мы принимаем как должное то, что считаем «реальным». Но на деле же эта «реальность» — отражение некой объективной реальности, ее пропущенное через наши фильтры искажение. Что это за реальность? Атомы и молекулы, составляющие наши тела, действительно существуют; фотоны, взаимодействующие с нами, обладают энергией и импульсом; нейтроны, проходящие через нас ежесекундно, — это квантовые частицы. Но Вселенная, от крошечных субатомных частиц до крупнейших собраний галактик, может не существовать как физическое целое, а быть симуляцией в другой реальности, «истинной».
Как вы помните, на этой неделе в мире физики и астрономии кто-то выстрелил из пушки: возможно, расширение Вселенной не ускоряется. В научных отчетах журнала Nature появилась статья, частично опровергающая фундаментальные наблюдения, которые привели к современной точке зрения о том, что темная энергия приводит к ускорению Вселенной. Конечно же, мы сразу решили отказаться от этой странной, непонятной и неуловимой идеи. И поспешили.
Астрономам, как и фотографам, иногда везет, и они становятся свидетелями очень редких космических явлений. Явлений, происходящих раз не то что в сотни, а в сотни тысяч и даже миллионы лет. И это не только солнечные затмения или северное сияние, интересных явлений гораздо больше. Возможно, мы с вами никогда их не увидим. О таких редчайших явлениях, отмеченных учеными совсем недавно, сегодня и поговорим.
Пять лет назад Нобелевскую премию по физике присудили трем астрономам за их открытие, совершенное в конце 90-х годов прошлого века. Они обнаружили, что Вселенная расширяется все быстрее и быстрее. Выводы ученых были основаны на анализе сверхновых типа Iа — впечатляющих термоядерных взрывах умирающих звезд — которые наблюдал космический телескоп Хаббл и наземные телескопы. Все это привело к широкому принятию идеи, что Вселенная наполнена загадочной субстанцией, темной энергией, которая приводит к ускорению расширения.
Как пишет Vanity Fair, за последний год одной из самых обсуждаемых тем в Кремниевой долине были не часы Apple Watch, не дорогущие и крутые дроны компании DJI и даже не высокотехнологичные беспилотные автомобили компании Uber. Вместо этого боссы самых больших технологических компаний на полном серьезе обсуждали вопрос о том, является ли наше существование как человеческого вида на самом деле компьютерным алгоритмом и не живем ли мы в компьютерной симуляции.
С помощью космического телескопа «Хаббл» и данных, собранных другими обсерваториями, ученые наконец завершили наиболее точный на данный момент подсчет галактик в наблюдаемой Вселенной. Даже если не вдаваться в конкретные цифры, можно сделать вывод, что человечество очень сильно заблуждалось в количестве этих самых галактик.
Писатели-фантасты и режиссеры-фантасты давным-давно потчуют нас представлениями человечества, разбросанного по Вселенной, так что если вы или ваши родственники думали, что мы давно уже стали звездным видом, вам можно это простить. К сожалению, нам предстоит преодолеть еще немало технических ограничений, чтобы сделать эту сказку былью. К примеру, законы физики.
Если убрать все из части Вселенной, что останется? Можно подумать, что «ничего», но это не так. Можно убрать все частицы и античастицы подальше, все возможные типы излучения, всю кривизну пространства и рябь гравитационных волн — и остаться в совершенно пустом пространстве, где не с чем иметь дело. Действительно ли перед вами будет «ничего»? Или что-то все-таки будет?
Нет, Вселенная не вращается и не вытягивается в каком-то определенном направлении, как показывает недавно проведенное исследование. Вглядываясь в ночное небо, мы видим нечто невообразимое: планеты вращаются вокруг звезд в солнечных системах, звезды сбиваются в галактики, которые, в свою очередь, образуют гигантские скопления. Но космологи думают, что этот эффект исключительно локален: если смотреть на Вселенную в достаточно крупных масштабах, она будет по большей части однородна. Подавляющее большинство расчетов, которые ученые делают на тему нашей Вселенной, начинаются с допущения, что Вселенная в основном одна и та же, куда бы и откуда вы ни взглянули.
За последние несколько лет — не десятилетий, как можно было подумать, а лет — идея того, что мы живем в виртуальном мире, приобрела неслыханную популярность. Да, на этой идее фильмы вроде «Матрицы» снискали себе славу в свое время, но широкая общественность начала задумываться о глубине этой мысли только с широким распространением Интернета, игр, плодов квантовой механики и, опять же, фильмов на эту тему. Несколько месяцев назад к этой теме даже обратился один из самых громких голосов современности, «миллиардер, филантроп и плейбой» Элон Маск. Для меня же тема жизни в виртуальной вселенной стала практически религией — и вы не могли этого не заметить. Самое смешное, что мы с Маском, вероятнее всего, правы.
Сбор средств, необходимых для производства подарочного набора записей Voyager, уже запущен на Kickstarter. В итоге мы получим все аудиозаписи с оригинального золотого диска на трёх золотых же виниловых пластинках, уложенных в шикарную подарочную коробку с модной наклейкой из золотой фольги, на которой будет изображена инструкция для инопланетян. Ещё в коробку положат альбом в твёрдом переплёте, содержащий фотографии и информацию о миссии Voyager.
Вселенная представляет собой огромное пространство, заполненное туманностями, звездными скоплениями, отдельными звездами, планетами с их спутниками, различными кометами, астероидами и, в конце концов, вакуумом, а также темной материей. Она настолько огромна, что полнота ответа на вопрос о том, насколько именно она большая, к сожалению, ограничена нашим нынешним уровнем развития технологий. Как бы там ни было, понимание размера Вселенной подразумевает понимание нескольких ключевых факторов. Одним из этих факторов, например, является понимание того, как ведет себя космос, а также понимание того, что то, что мы видим, является всего лишь так называемой «наблюдаемой Вселенной». Выяснить истинные размеры Вселенной мы не можем, потому что наши возможности не позволяют нам увидеть ее «край».
Некоторые астрономы уверены, что во Вселенной так много планет, что среди них есть не только потенциально пригодные для жизни места, но и обитаемые миры, поэтому с конца 50-х годов 20 века учёные постоянно заняты поиском внеземных цивилизаций в рамках проекта SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence). Не только учёные и астрономы, но и многие любители принимают участие в этих трудных поисках, периодически натыкаясь на что-то необычное и интересное. Например, в 1977 году астрономы зафиксировали необычный сигнал, очень похожий на тот, что учёные ожидали когда-либо получить. Доктор Джерри Эйман, зарегистрировавший этот сигнал, обвёл группу символов на бумаге ручкой и подписал «Wow!», выразив таким образом своё удивление находке.
В те времена, когда люди думали, что Земля плоская, было ересью предполагать, что долгое путешествие по прямой линии в конечном счете приведет вас обратно в исходную точку. Но это правда: пройдите, пролетите, проплывите 40 000 километров в одном направлении — и вы вернетесь туда, откуда начинали. И тогда вы задумаетесь: можно ли проделать такой же трюк в космосе? Если взять ракету, которая сможет лететь достаточно быстро и достаточно долго, не сталкиваясь с далекими звездами или галактиками, можно ли в конечном итоге вернуться в пункт отправки?
Согласно статье, опубликованной в научном журнале «Ежемесячные заметки Королевского астрономического общества» (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), астрономы обнаружили самую крупную космическую структуру в наблюдаемой Вселенной. Она состоит из девяти вспышек гамма-излучения, формирующих гигантское кольцо диаметром 5 миллиардов световых лет.
Одна из самых больших загадок в физике: почему Вселенная наполнена материей, а не антиматерией. Японский эксперимент теперь предложил возможное объяснение: субатомные частицы, которые называются нейтрино, могут вести себя по-разному в своих материальных и антиматериальных формах. Об этом несоответствии заговорили на Международной конференции по физике высоких энергий (ICHEP), которая прошла на прошлой неделе в Чикаго, Иллинойс, и оно может оказаться далеким от истины: чтобы заявить о нем во всеуслышание, нужно добыть еще данных. «Я бы мог поспорить, что у нейтрино действительно будет это несоответствие, но было бы преждевременно утверждать, что мы сможем это увидеть», говорит Андре де Гувеа, физик-теоретик из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс.
В следующем году Департамент энергетики США начинает строительство удивительного инструмента, носящего название Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). С его помощью учёные планируют создать подробную трёхмерную карту вселенной, на которую будут нанесены миллионы галактик. Проект носит кодовое название Critical Decision 3 и над ним работали сотни исследователей в течение нескольких лет. Наконец, все необходимые расчёты были произведены, а деньги на строительство прибора найдены. Первые детали будущего инструмента уже находятся в производстве. А уже в 2019 году DESI начнёт улавливать свет от далёких миров.
Задумываясь о том, что такое Вселенная, большинство людей представляют себе безграничные глубины космоса, ограниченные нашими возможностями наблюдения, и все, что когда-либо было или будет. Но даже с такой Вселенной, которая:
Учёные изучили атмосферы экзопланет TRAPPIST-1c и TRAPPIST-1b, схожих по размерам с Землёй, после чего пришли к выводу, что обе планеты можно считать «умеренными», а это значит, что на них вполне может поддерживаться жизнь.