Люси Хокинг - Джордж и Большой взрыв
Луна
Вопрос: Когда сформировалась Луна?
Ответ: По оценке учёных, более четырёх миллиардов лет назад.
В.: Как она сформировалась?
О.: Учёные полагают, что некое тело размером с планету врезалось в Землю, выбросив на околоземную орбиту раскалённое облако из пыли и камней. По мере остывания этого облака пылинки и камни в нём притягивались друг к другу, и так постепенно сформировалась Луна.
В.: Каковы размеры Луны?
О.: Луна гораздо меньше Земли: в земной шар могло бы уместиться 49 Лун. Притяжение Луны слабее земного притяжения. Если на Земле вы весите 45 кг, то на Луне весили бы меньше 8 кг!
В.: Есть ли у Луны атмосфера?
О.: Нет. Именно поэтому небо с Луны всегда видится чёрным, а значит, если оставаться в тени, то на небе всё время видны звёзды.
В.: Как человечество объясняло появление Луны, прежде чем учёные выяснили, как она образовалась?
О.: В древности существовало поверье, что Луна — это зеркало или же огненная чаша на ночном небе. В течение многих веков люди думали, что Луна обладает магической силой и способна влиять на жизнь на Земле. В определённом смысле они были правы: Луна действительно влияет на Землю. Но никакого волшебства тут нет. Притяжение Луны воздействует на земные океаны, вызывая приливы.
В.: Могла ли существовать жизнь на Луне?
О.: Жизнь на Луне невозможна — за исключением случаев, когда живое существо облачено в космический скафандр. Но вот вам утешительный приз: накапливаются доказательства того, что Луна содержит гораздо больше воды — главного ингредиента, необходимого для существования известных нам форм жизни, — чем полагали учёные всего несколько лет назад. Однако эта вода заморожена, так что тем, кто надумает эмигрировать с Земли на Луну, придётся изрядно потрудиться, чтобы привести воду в дружественное для жизни жидкое состояние.
В.: Посещали ли Луну представители внеземных цивилизаций?
О.: Земляне посещали Луну 6 раз. С 1969 по 1972 год на поверхности Луны побывали 12 американских астронавтов. Возможно ли, что ещё до появления на Земле человеческой цивилизации Луну, нашу ближайшую соседку, навестили инопланетяне и оставили на ней следы своего пребывания? Вероятность этого крайне, крайне мала; однако некоторые учёные на Земле вновь принялись изучать лунный грунт в поисках подтверждения этой гипотезы.
Возникновение Вселенной
Существует множество разных историй о том, как появился наш мир. Например, согласно мифам центральноафриканского народа куба, в начале были только тьма, вода и великий бог Бумба. Однажды у Бумбы заболел живот, и он изрыгнул Солнце. Солнце высушило часть воды, и появилась суша. Но живот у Бумбы так и не прошёл, и тогда он изверг из себя ещё Луну, звёзды, животных — леопарда, крокодила, черепаху — и, наконец, человека.
У других народов — другие истории. Все эти мифы — не что иное, как попытки древних ответить на самые главные вопросы:
• Почему мы здесь?
• Откуда мы взялись?
Первые научные свидетельства, необходимые для ответов на эти вопросы, обнаружились примерно 80 лет назад, когда выяснилось, что другие галактики удаляются от нашей. Оказывается, Вселенная расширяется и галактики разбегаются. А это значит, что в прошлом они были ближе друг к другу. Почти 14 миллиардов лет назад Вселенная была очень горячей и сжатой. Этот момент мы называем Большим взрывом.
Начавшись с Большого взрыва, Вселенная расширяется всё быстрее и быстрее. Это называется инфляцией — Вселенная раздувается, как цены в магазинах. Только вот инфляция Вселенной в её начале происходила гораздо быстрее рыночной инфляции. Мы называем инфляцию «высокой», когда цены за год возрастают вдвое; размеры же Вселенной за долю секунды удваивались многократно.
Из-за инфляции Вселенная стала очень большой и очень плоской и гладкой. Но не полностью гладкой: в некоторых её местах были крошечные отклонения. Из-за этих отклонений возникли крошечные различия в температуре ранней Вселенной; мы обнаруживаем их в космическом микроволновом фоновом излучении. Эти отклонения означают, что некоторые участки Вселенной расширяются чуть менее быстро. Постепенно эти медленные участки перестают расширяться и сжимаются снова, образуя галактики и звёзды. Этим отклонениям мы и обязаны своим существованием. Если бы ранняя Вселенная была полностью гладкой, то не было бы ни звёзд, ни галактик, а значит, не могла бы возникнуть жизнь.
Стивен
Большой взрыв — лекция
Представьте, что в тот самый момент, в начале, вы сидите внутри Вселенной (очевидно, впрочем, что сидеть снаружи Вселенной вам бы не удалось). При этом вы, надо сказать, крепкий орешек, потому что температура и давление в этом бульоне Большого взрыва — немыслимо, невероятно высоки. Вся материя, которую мы сегодня видим вокруг, тогда была спрессована в пространстве размером гораздо меньше атома.
Прошла всего лишь крошечная доля секунды после Большого взрыва, но во всех направлениях, куда ни посмотри, всё выглядит совершенно одинаково: не раздувающийся огненный шар, а море раскалённой материи, заполняющее всё пространство. Что это за материя? Мы не знаем. Может быть, частицы, каких в наше время уже нет, может быть, даже петельки «струн»; но это наверняка экзотическая материя, которую нам с вами вряд ли дано увидеть даже в самых больших ускорителях частиц.
Этот бесконечно малый океан очень горячей экзотической материи расширяется по мере того, как растёт заполняемое им пространство. Материя растекается во все стороны от вас, и океан становится не таким густым. Чем дальше она утекает, тем больше расширяется пространство между вами и ею — тем быстрее она удаляется. А материя, которая дальше всего от вас, удаляется со скоростью, превышающей скорость света.
И очень быстро — в ту же первую секунду после Большого взрыва — происходит множество сложных изменений. Из-за расширения крошечной Вселенной горячая экзотическая жидкость в малюсеньком океане остывает. При этом во Вселенной происходят резкие изменения вроде тех, что происходят с водой, когда она замерзает и превращается в лёд.
Когда новенькая Вселенная всё ещё гораздо меньше атома, одно из этих изменений в жидкости вызывает колоссальное увеличение скорости расширения, называемое инфляцией. Вселенная увеличивается вдвое, затем ещё вдвое, затем ещё и ещё — и так её размеры удваиваются примерно 90 раз, и происходит переход от масштабов элементарной частицы к масштабам человека. Как мы, застилая постель, расправляем простыню, так и при растяжении Вселенной распрямляются все неровности и выпуклости материи. В конечном счёте наблюдаемая нами Вселенная становится очень гладкой и почти одинаковой во всех направлениях.
С другой стороны, мельчайшая рябь в жидкости тоже растягивается и удлиняется, что позже даст толчок формированию звёзд и галактик.
Инфляция резко прекращается. При этом выделяется огромное количество энергии, отчего возникает множество новых частиц. Экзотическая материя исчезла, её сменили более известные нам частицы: кварки (это кирпичики для построения протонов и нейтронов — которые сформируются позже, когда будет не так жарко), антикварки, глюоны (летающие между кварками и антикварками), фотоны (частицы, из которых состоит свет), электроны и другие частицы, хорошо знакомые физикам. Среди них могут быть и частицы тёмной материи, но, хотя они по идее должны возникнуть, мы пока ещё не понимаем, что они собой представляют.
Куда же делась экзотическая материя? Часть её во время инфляции улетела от вас в те области Вселенной, которых мы, возможно, никогда не увидим; другая часть по мере снижения температуры распалась на менее экзотические частицы. Материя вокруг вас уже совсем не такая горячая и густая, как раньше, хотя пока ещё горячее и гуще, чем сегодня где бы то ни было, в том числе и внутри звёзд. Вселенная теперь наполнена плазмой — горячим светящимся туманом, состоящим преимущественно из кварков, антикварков и глюонов.
Расширение продолжается (гораздо медленнее, чем при инфляции), и постепенно температура снижается настолько, что кварки и антикварки уже способны связываться в группы по два-три, образуя протоны, нейтроны и другие частицы, известные как адроны; а также антипротоны, антинейтроны и прочие антиадроны. Через светящуюся туманную плазму мало что можно разглядеть, а Вселенной тем временем уже исполнилась одна секунда.
