Джордж и Большой взрыв
Шрифт:
— Премьера фильма… — мечтательно повторила Анни. — Обалдеть!
— Ага, — рассеянно отозвался Джордж. — Премьера фильма… Обалдеть…
Он не передразнивал Анни — просто машинально повторил её слова, задумавшись о том, с какой стати кто-то из этих чокнутых упомянул его имя. Наверняка, думал он, существует связь между этими демонстрантами и странным сборищем в заброшенном подвале под одной из фоксбриджских башен. Кто ещё догадался бы обозвать Эрика «злодейским учёным», как не эти безликие люди в чёрном, считающие, что из-за его опытов Вселенная может за минуту разлететься на куски? Но, с другой стороны, какое им дело до Джорджа?..
В зале несколько раз мигнул свет, и механический голос, в котором Джордж и Анни узнали голос Космоса, предложил всем рассаживаться по местам.
— Дамы и господа, — продолжил голос, — а также дети и космические путешественники, сегодня вам предстоит приключение, каких в вашей жизни ещё не бывало. Итак, дамы, господа и юные покорители космоса, готовьтесь к встрече со своей Вселенной!
И на этих словах зал погрузился во тьму.
Глава седьмая
Джордж, Анни и Винсент быстро заняли свои места в первом ряду с краю. Последнее кресло, рядом с Джорджем, оставалось пустым. Это было единственное свободное место — зал был набит битком. Наконец все расселись, и наступила тишина.
— Уважаемые космические путешественники! — прогремел над головами голос Космоса. — Нам предстоит преодолеть миллиарды лет. Вы готовы? Готовы оказаться в начале начал, готовы узнать, с чего и как всё
Над головами слушателей в кромешной тьме возникла белая светящаяся точка, до невыносимости яркая. И тут Джордж заметил, что на пустующее место рядом с ним кто-то садится. Как раз в этот момент Космос осветил зал яркой вспышкой, и Джордж успел разглядеть на соседе совершенно необыкновенные очки: стёкла у них были не прозрачные и не тёмные, а ярко-жёлтые.
Раньше Джордж видел такие очки только один раз в жизни. Когда они с Анни и Космосом вытащили Эрика из чёрной дыры, на Эрике почему-то были точно такие же жёлтые очки. Это были не его очки, и вопрос о том, как они оказались в сверхмассивной чёрной дыре, так и остался без ответа.
— А откуда у вас эти… — начал было Джордж, но слова его заглушил голос Космоса:
— Наша история начинается тринадцать целых семь десятых миллиарда лет назад. — Над залом по-прежнему висела светящаяся точка. — Именно тогда возникло всё, что мы с вами видим во Вселенной, и всё, чего мы не видим, потому что оно невидимо. Возникло оно в виде крошечной точки, гораздо меньше протона. Само пространство тоже было крошечным, поэтому всё в нём должно было быть плотно спрессовано. Если заглянуть в прошлое так далеко, что дальше уже некуда, то окажется, что физика не может в точности описать происходившее в тот момент — слишком уж необычными были условия. Но, по всей видимости, пространство, каким мы его знаем, началось с крошечной точки тринадцать целых семь десятых миллиарда лет назад и затем стало расширяться.
Точка света вдруг начала раздуваться, как воздушный шарик. Этот шарик был слегка прозрачным, по всей его поверхности кружил вихрь ярких узоров; внутри же, казалось, не было ничего.
— Этот горячий бульон, — продолжал Космос, — и станет нашей Вселенной. Заметим, что Вселенная — только поверхность шара; это двухмерная модель трёхмерного пространства. Когда шар растёт, его поверхность расширяется и всё, что на ней есть, растягивается. Вместе с пространством началось и время. Такова традиционная картина Большого взрыва, при котором всё, включая пространство и время, возникает в начале истории совершенно внезапно.
Шар над головами всё раздувался и наконец лопнул. Змеящиеся яркие узоры переплелись, потом потускнели и растаяли как облако, оставив аудиторию в полной темноте. Отовсюду неслись изумлённые ахи и охи.
Секунду спустя на чёрном потолке начали проявляться и приходить в движение бледные пятна света; принимая форму галактик, эти пятна расширялись и удалялись друг от друга, пока не исчезли все до одного — и зал опять поглотила тьма.
— Но так ли всё это было на самом деле? — вновь раздался голос Космоса. — Некоторые учёные сомневаются, что Большой взрыв действительно был началом истории. Мы не знаем наверняка, но давайте попробуем включиться в историю Вселенной всего лишь через крошечную долю секунды после того, как вся наблюдаемая Вселенная была сжата в невероятно малом, меньше протона, пространстве.
— Представьте… — произнёс другой голос, и полоса света выхватила из тьмы Эрика, который стоял на сцене и широко улыбался. Зал разразился аплодисментами. — Представьте, что в тот самый момент, в начале, вы сидите внутри Вселенной…
Глава восьмая
Когда Эрик закончил лекцию и в зале зажёгся свет, слушатели вскочили на ноги и бешено зааплодировали. Овация длилась долго. Смущённый Эрик отвесил несколько поклонов и неуклюже спрыгнул со сцены в зал, где сразу оказался в кольце восторженных поклонников, а фото- и телекамеры фиксировали каждый его шаг. Кольцо вокруг него было таким плотным, что Анни и Джордж даже не надеялись прорваться к Эрику. Наоборот, толпа оттесняла их всё дальше от него.
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
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.
Потом начинаются фейерверки, которые длятся несколько секунд: это происходит взаимное уничтожение большей части произведённой ранее материи и антиматерии, порождающее потоки новых фотонов. Туман теперь состоит в основном из протонов, нейтронов, электронов, тёмной материи и фотонов (их больше всего), но заряженные протоны и электроны не позволяют фотонам разлетаться слишком далеко, поэтому видимость в этом расплывающемся и остывающем тумане остаётся очень слабой.
Когда Вселенной уже несколько минут, уцелевшие протоны и нейтроны объединяются и образуют атомные ядра — преимущественно это ядра атомов водорода и гелия. Они тоже заряжены, поэтому туман по-прежнему густой и сквозь него ничего не видно. На этом этапе вещество, из которого состоит туман, напоминает то, что в наше время находится внутри звёзд, — только это вещество заполняет всю Вселенную.
После бешеной активности первых минут жизни Вселенная в течение нескольких сотен тысяч лет остаётся практически прежней — продолжает расширяться и остывать, горячий туман постоянно разрежается, тускнеет и краснеет, по мере того как длины световых волн увеличиваются за счёт расширения пространства. Затем, через 380 тысяч лет, когда та часть Вселенной, которая впоследствии будет видна с Земли, расширяется до миллионов световых лет, туман наконец-то рассеивается: электроны захватываются ядрами водорода и гелия, и формируются целые атомы. Поскольку электрические заряды электронов и ядра взаимно компенсируются, эти атомы не несут электрического заряда, так что фотоны уже могут перемещаться без препятствий — Вселенная стала прозрачной.
Что же вы видите теперь, прождав сотни тысяч лет, пока туман рассеется? Только тускнеющее красное свечение во всех направлениях. Пространство продолжает расширяться, длины волн фотонов — растягиваться, и это свечение становится всё краснее и всё тусклее. Наконец этот свет вообще перестаёт быть видимым. Повсюду, куда ни глянь, только тьма. Мы вступили в космические Тёмные века.
Фотоны от этого последнего свечения с тех пор так и путешествуют по Вселенной, постоянно становясь даже ещё краснее; сегодня их можно обнаружить в виде реликтового космического микроволнового фонового излучения; они и сейчас отовсюду долетают до Земли.
Эти Тёмные века Вселенной длятся несколько сотен миллионов лет, и на протяжении всего этого времени смотреть в буквальном смысле не на что. Вселенная по-прежнему заполнена материей, но почти вся она — тёмная материя, а остальное — газы, водород и гелий, и ничто из этого не порождает новый свет. Однако в полной темноте потихоньку происходят перемены.
Рябь, некогда мельчайшая, но усиленная инфляцией, означает, что в некоторых областях Вселенной масса немножко больше среднего. Следовательно, притяжение этих областей усиливается, привлекая ещё больше массы, и тёмная материя, водород и гелий притягиваются ближе друг к другу. Медленно, за миллионы лет, в результате этого усиливающегося притяжения появляются сгустки тёмной материи и газа, которые постепенно растут, втягивая в себя всё больше материи. Иногда их рост ускоряется — когда они сталкиваются и сливаются с другими сгустками. Когда газ попадает в эти сгустки, его атомы ускоряются и нагреваются. То и дело этот газ становится таким горячим, что перестаёт сжиматься; остыть он может, только испуская фотоны, а сжаться — только столкнувшись с другим облаком материи.
Если облако газа сжимается слишком сильно, оно распадается на шарообразные капли, такие плотные, что тепло из них уже не может вырваться наружу. В конечном счёте достигается точка, когда ядра водорода в центре этих капель так сильно нагреваются и притягиваются друг к другу, что начинают слипаться (объединяться) в ядра гелия и излучать ядерную энергию. Вы сидите в одном из этих сжимающихся сгустков тёмной материи и газа (потому что именно там через много-много лет возникнет наша Галактика); и каково же ваше удивление, когда тьма вокруг вас вдруг озаряется ярким светом — это вспыхнула первая из ближних к вам капель. Так рождаются первые звёзды. Это конец Тёмных веков.
Первые звёзды быстро сжигают свой водород и на последних стадиях своей жизни соединяют воедино все ядра, какие только могут найти, чтобы создать атомы потяжелее, чем атомы гелия: атомы углерода, азота, кислорода и другие более тяжёлые атомы, которые сегодня находятся вокруг (а также внутри) нас с вами. Эти атомы, подобно пеплу, рассеиваются обратно в ближние газовые облака при колоссальных взрывах и вновь сметаются в кучу при образовании, нового поколения звёзд. Процесс продолжается: из накапливающегося газа и пепла формируются новые звёзды, потом они умирают и снова рассыпаются пеплом. По мере рождения новых звёзд наша Галактика — Млечный Путь — принимает спиралевидную форму. То же происходит и в других сгустках тёмной материи и газа, рассеянных по видимой Вселенной.
Проходит девять миллиардов лет после Большого взрыва — и вот из водорода, гелия и пепла умерших сгоревших звёзд образуется новая, молодая звезда, окружённая планетами.
Ещё через четыре с половиной миллиарда лет третья планета от этой звезды становится единственным местом в известной нам Вселенной, где смогут жить и прекрасно себя чувствовать представители рода человеческого. Они — то есть мы с вами — будут видеть в небесах звёзды, облака газа и пыли, галактики и реликтовое излучение — но не тёмную материю, составляющую большую часть материи Вселенной. Не увидим мы и те части Вселенной, которые настолько далеки от нас, что даже фотоны их реликтового излучения ещё не долетели до Земли; а есть, вероятно, и такие части Вселенной, свет от которых вообще никогда не достигнет нашей планеты.
Анни, раскрасневшаяся от волнения, то и дело повторяла в пространство: «Обалдеть!»
— Это было обалденно! — в очередной раз выдала она, обращаясь к Винсенту.
Вид у того был ошалелый, будто он заглянул в самую сердцевину сгорающей звезды и теперь никак не может вернуться в реальность, на планету Земля.
Джордж услышал у себя за спиной вежливое, но твёрдое покашливание и, обернувшись, обнаружил человека, сидевшего рядом с ним на лекции. Теперь он заметил, что это старик, совсем седой, с длинными обвислыми усами. На старике был твидовый костюм-тройка, из жилетного кармана свисала цепочка от часов.
Старик схватил Джорджа за руку.
— Ты сидел рядом с дочкой Эрика, — жарким шёпотом проговорил он. — Ты знаком с Эриком?
— Да… — Джордж отшатнулся: длинные седые усы почти касались его лица.
— Как тебя зовут?
— Джордж, — ответил Джордж, продолжая пятиться.
— Он мне нужен! — потребовал старик. — Я должен срочно с ним поговорить! Это очень важно.
На старике теперь были самые обычные очки. Джордж даже подумал, уж не померещились ли ему жёлтые стёкла.