Как всё началось на самом деле?

⇐ ПредыдущаяСтр 19 из 26Следующая ⇒

Вы помните из главы 1, что учёные работают над созданием «модели», каким может быть реальный мир? Затем они проверяют каждую модель, используя её для прогнозирования того, что мы должны увидеть – или для измерения, которые мы должны иметь возможность сделать – если модель была правильной. В середине 20–го столетия существовало две конкурирующих модели происхождения Вселенной, названные теория стационарной Вселенной и теория Большого взрыва. Модель стационарной Вселенной была очень изящна, но, в конечном счёте, оказалась неправильной – то есть, предсказания, основанные на ней, оказались ложными. Согласно модели стационарной Вселенной, начала никогда не было: Вселенная всегда существовала практически в своём нынешнем виде. Теория Большого взрыва, с другой стороны, предполагала, что Вселенная образовалась в определённый момент времени в результате странного взрыва. Предсказания, сделанные на основе модели Большого взрыва, оказались верными, и поэтому в настоящее время она общепризнана большинством учёных.

Согласно современной версии теории Большого взрыва, вся видимая Вселенная образовалась примерно 13–14 миллиардов лет назад. Почему я уточняю «видимая»? Видимая Вселенная означает все, чему у нас есть вообще какие‑либо свидетельства. Вполне вероятно, что существуют другие вселенные, которые недоступны нашим органам восприятия и нашим инструментам. Некоторые учёные предполагают, возможно, фантастично, что может существовать «мультивселенная»: пузырящаяся 'пена' вселенных, из которых наша вселенная – только один 'пузырь'. Или может быть, наблюдаемая вселенная – вселенная, в которой мы живём, и единственная вселенная, для которой у нас есть прямые доказательства – является единственной существующей вселенной. В любом случае, в данной главе я ограничусь видимой вселенной. Наблюдаемая Вселенная, похоже, возникла в результате Большого Взрыва, и это знаменательное событие произошло чуть менее 14 миллиардов лет назад.

Некоторые учёные скажут вам, что само время началось в большом взрыве, и мы более не должны спрашивать, что произошло перед большим взрывом, как не должны спрашивать, что находится к северу от Северного полюса. Вы этого не понимаете? Я тоже нет. Но я понимаю своего рода доказательства того, что Большой взрыв произошёл, и когда. Вот о чем эта глава.

Прежде всего, я должен объяснить, что такое галактика. Мы уже видели, по аналогии с футбольным мячом в 6 главе, что звёзды отстоят друг от друга на невероятно огромные расстояния по сравнению с планетами, вращающимися вокруг нашего Солнца. Однако, будучи чрезвычайно рассредоточенными в пространстве, звёзды всё же на самом деле собраны вместе в группы; и эти группы называются галактиками. Вот изображение четырёх галактик:

Каждая галактика представлена в виде белой закрученной спирали, которая на самом деле состоит из миллиардов звёзд, а также облаков пыли и газа.

Наше Солнце является лишь одной из звёзд, входящих в состав определённой галактики – Млечного Пути. Она называется так потому что в тёмные ночи мы получаем прямое представление о её части. Мы рассматриваем её как таинственную полосу или белый путь через небо, который вы могли бы принять за длинное, тонкое облако, пока не поймёте, что это в действительности – и когда вы это поймёте, эта мысль должна оглушить вас немым благоговением. Поскольку мы находимся в галактике Млечный Путь, мы никогда не сможем увидеть её в полном блеске, но вышеизложенное представляет собой художественное, как будто взгляд со стороны, с обозначенным нашим собственным местонахождением хождением. Оно отмечено как «Солнце», потому что при таком масштабе не существует заметного расстояния между Солнцем и любой из его планет.

И вот здесь представлено фото (справа) – не рисунок художника, а реальная фотография, сделанная с помощью телескопа – сотен галактик, каждая из которых – огромное скопление миллиардов звёзд, как и наш Млечный Путь. Я не могу не поражаться каждый раз, когда смотрю на неё, ведь каждое из этих небольших пятен света – целая галактика, сопоставимая с Млечным Путём. Но это голый факт. Вселенная – наша видимая вселенная – это очень большое место.

Вот следующий важный момент. Можно измерить, насколько далека от нас каждая галактика. Как? Как, собственно говоря, мы узнаем, насколько далеко все во Вселенной? Для ближайших звёзд лучший метод использует нечто называемое «параллаксом». Поднесите палец к лицу и посмотрите на него с закрытым левым глазом. Теперь откройте левый глаз и закройте правый. Поочерёдно открывая глаза, вы заметите, что видимое положение пальца прыгает из стороны в сторону. Это происходит из‑за различия между точками зрения ваших двух глаз. Переместите палец ближе, и прыжки станут больше. Переместите палец дальше, и прыжки станут меньше. Все, что вам нужно знать, это как далеко друг от друга расположены ваши глаза, и вы можете вычислить расстояние от глаз до пальца по величине прыжков. Этот метод оценки расстояния называется параллакс.

Теперь, вместо того, чтобы смотреть на палец палец, посмотрите на звезды в ночном небе, переключаясь с глазу на глаз. Звезда не будет прыгать вообще. Она слишком далека. Чтобы заставить звезду 'прыгать' из стороны в сторону, ваши глаза должны быть в миллионах километров друг от друга! Как мы можем достичь того же эффекта, что и при переключении глаз, находящихся в миллионах километров друг от друга? Мы можем использовать тот факт, что орбита Земли вокруг Солнца имеет в диаметре 300 миллионов километров. Мы измеряем положение соседней звезды, на фоне других звёзд. Затем, спустя шесть месяцев, когда Земля находится в 300 миллионов километров, на противоположной стороне своей орбиты, мы измеряем видимое положение звезды снова. Если звезда довольно близка, её видимое положение будет 'прыгать'. По длине прыжка легко рассчитать, насколько далека эта звезда.

К сожалению, метод параллакса работает только для ближайших звёзд. Для отдалённых звёзд, и конечно, для других галактик, наши два чередующихся глаза должны были бы быть расположены намного далее друг от друга, чем 300 миллионов километров. Нам надо найти другой способ. Вы можете подумать, что это можно сделать путём измерения яркости свечения галактики: наверное, более далёкая галактика должна быть тусклее, чем более близкая? Беда в том, что две галактики действительно могут быть разной яркости. Это все равно, что оценивать, насколько далеко находится зажжённая свеча. Если одна свеча ярче другой, как вы узнаете, видите ли вы яркую свечу далеко, или тусклую рядом?

К счастью, астрономы имеют доказательства того, что существуют некоторые особые разновидности звёзд, которые они называют «стандартными свечами». Они понимают достаточно из того, что происходит в этих звёздах, дах, чтобы знать, насколько они ярки – не то, какими мы их видим, а их фактическую яркость, интенсивность света (или это могут быть рентгеновские лучи или другие виды излучения, которое мы можем измерить), прежде чем он начнёт своё долгое путешествие к нашим телескопам. Они также знают, как определить эти особые свечи; и таким образом, поскольку они могут найти, по крайней мере, одну из них в галактике, астрономы могут использовать её, с помощью общепринятых математических вычислений, чтобы оценить, насколько далека эта галактика.

Таким образом, у нас есть метод параллакса для измерения очень малых расстояний; и есть 'набор' различных видов стандартных свечей, которые мы можем использовать для того, чтобы измерить диапазон все больших и больших расстояний, протянувшийся даже к очень отдалённым галактикам.

Радуги и красное смещение

Хорошо. Итак, теперь мы знаем, что такое галактика и как узнать расстояние от неё до нас. Для следующего шага в наших рассуждениях мы должны воспользоваться световым спектром, который мы встретили в главе 7 о радуге. Однажды меня попросили поучаствовать в работе над главой книги, в которой учёным было предложено выделить наиболее важные изобретения человечества. Это было забавно, но я присоединился к авторам довольно поздно, и все очевидные изобретения были уже разобраны: колесо, печатный станок, телефон, компьютер и так далее. Поэтому я выбрал инструмент, который, я был уверен, никто другой не мог выбрать, и, конечно, очень важный, хотя не многие люди когда‑либо использовали его (и я должен признаться, что я никогда не пользовался им). Я выбрал спектроскоп.

Это машина радуги. Если он соединён с телескопом, то он принимает свет от какой‑либо звезды или галактики и развёртывает его в виде спектра, точно так же как Ньютон своей призмой. Но он более совершенен, чем призма Ньютона, так как позволяет производить точные измерения вдоль всего развёрнутого спектра звёздного света. Измерения чего? Что мы будем измерять в радуге? Что ж, это именно то, что начинает становиться действительно интересным. Свет от различных звёзд создаёт «радуги», несхожие в различных очень особых отношениях, и они многое могут рассказать нам о звёздах.

Означает ли это, что звёздный свет обладает полным разнообразием незнакомых новых цветов, цветов, которые мы никогда не видели на Земле? Наверняка нет. Вы уже видели на Земле все цвета, которые ваши глаза способны увидеть. Вас это разочаровывает? Меня разочаровало, когда я впервые это понял. Когда я был ребёнком, я любил книги Хью Лофтинга о Докторе Дулиттле. В одной из книг доктор летит на Луну и зачарованно наблюдает абсолютно новый диапазон цветов, никогда прежде невиданных человеческими глазами. Мне понравилась эта мысль. Для меня это обозначало захватывающую идею, что наша собственная знакомая Земля может не быть типичной для вселенной. К сожалению, хотя идея имеет смысл, история была неправдой, и не могла быть правдой. Это следует из открытия Ньютона, что все цвета, которые мы видим, содержатся в белом свете, и все они обнаружились, когда белый свет был разложен призмой. Нет никаких цветов вне диапазона, к которому мы привыкли. Художники могут встретиться с любым количеством различных красок и оттенков, но все они являются сочетаниями тех основных составляющих составляющих цветов белого света. Цвета, которые мы видим в наших головах – в действительности лишь ярлыки, созданные мозгом для идентификации света различных длин волн. Мы уже столкнулись с полным спектром длин волны здесь на Земле. Ни Луна, ни звезды не имеют каких‑либо сюрпризов в области цветов. Увы.

Итак, что я имел в виду, когда говорил о том, что разные звёзды создают различные радуги с различиями, которые мы можем измерять, используя спектроскоп? Что ж, оказывается, что когда звёздный свет разлагается спектроскопом, странные узоры тонких чёрных линий появляются в весьма определённых местах вдоль спектра. Или иногда линии не чёрные, а цветные, а фон чёрный – различие, которое я объясню чуть позже. Узор линий выглядит как штрихкод, подобно штрихкоду, который вы видите на вещах, покупаемых в магазине, чтобы идентифицировать их кассовым аппаратом. Различные звезды имеют одинаковую радугу, но разные узоры линий вдоль неё – и эти узоры действительно являются своего рода штрихкодом, потому что они рассказывают нам о звезде и из чего она сделана.

Не только свет звёзд демонстрирует линии штрихкода. Их также демонстрируют огни на Земле, поэтому мы можем исследовать в лаборатории, что их вызывает. И оказывается, что эти штрихкоды создаются различными элементами. Натрий, к примеру, имеет характерные линии в жёлтой части спектра. Свет натрия (произведённый электрической дугой в парах натрия) светится жёлтым цветом. Причина этого этого очевидна учёным – физикам, но не мне, потому что я учёный – биолог, который не понимает квантовой теории.

Когда я ходил в школу в городе Солсбери в Южной Англии, я помню, как был совершенно очарован странным видом своей ярко красной школьной шапочки в жёлтом свете уличных фонарей. Она теперь выглядела не красной, а желтовато – коричневой. Как и ярко – красные двухэтажные автобусы. И вот по какой причине. Подобно многим другим английским городам в те дни, Солсбери использовал для своего уличного освещения лампы на парах натрия. Они испускают свет только в узких областях спектра, покрываемых характерными линиями натрия, и наиболее яркие линии натрия находятся в жёлтом цвете. Как бы то ни было, натриевые огни светятся чистым жёлтым светом, очень отличающимся от белого солнечного света или неопределённо желтоватого света обычной электрической лампочки. Поскольку красного света практически нет вообще в свете, обеспечиваемом натриевыми лампами, никакой красный свет не мог отражаться от моей кепки. Если вам интересно, что делает кепку или автобус красным вообще, ответ заключается в том, что молекулы красителя или краски поглощают большую часть света всех цветов, кроме красного. Поэтому в белом свете, который содержит все длины волн, отражается главным образом красный свет. Под уличными фонарями, использующими пары натрия, нет никакого красного света, чтобы отражаться – отсюда желтовато – коричневый цвет.

Натрий – лишь один из примеров. Вы помните из главы 4, что каждый элемент имеет своё собственное уникальное «атомное число», представляющее собой число протонов в ядре (а также число электронов, вращающихся вокруг него). Что ж, по причинам, связанным с орбитами его электронов, каждый элемент также имеет свой собственный уникальный световой эффект. Уникальный, как штрихкод… фактически, штрихкод представляет собой то, чем в значительной степени является картина линий в спектре звёзд. Вы можете сказать, какие из 92 природных элементов присутствуют в звезде, разлагая свет звезды в спектроскопе и глядя на линии штрихкода в спектре.

Существует вебсайт, где вы можете выбрать любой элемент, какой захотите, и посмотреть на спектральный штрихкод: http://bit.ly/MagicofReality2. Просто перемещайте ползунок, пока не остановитесь на элементе, который вам нужен. Они расположены в порядке атомных номеров, от водорода по возрастанию.

Например, выше показан рисунок для водорода, первого элемента (так как он, как вы помните, имеет только один протон). Вы видите, что излучение водорода состоит из четырёх спектральных линий: в фиолетовой, тёмносиней, голубой и красной частях спектра (длины волн различных цветов приведены сверху).

Для того чтобы понимать картинки на этом сайте, нам нужно понять пару в остальном сбивающих с толку деталей. Прежде всего, обратите внимание на два способа, с помощью которых появляются полосы: как цветные линии на на чёрном фоне (в верхней части картинки) и как чёрные линии на цветном фоне (в нижней части картинки). Они названы спектром излучения (цветные на чёрном фоне) и спектром поглощения(чёрные на цветном фоне). Что получаете вы – зависит от того, излучает ли элемент свет (как элемент натрий, когда светится в натриевом фонаре) или становится на пути света (как это часто происходит, когда элемент присутствует в звезде). Я не буду обременять вас этим различием. Важным моментом является то, что в обоих случаях появляются полосы в одних и тех же местах спектра. Узор штрихкода один и тот же для любого конкретного элемента, будь то линии чёрные или цветные.

Другая усложняющая деталь – то, что некоторые полосы намного ярче, чем другие. Глядя на свет от звезды с помощью спектроскопа, мы обычно видим только очень яркие полосы. Но этот вебсайт даёт все линии, включая слабые, которые могут быть видны в лаборатории, но обычно не обнаруживаются в звёздном свете. Натрий является хорошим примером. Практически, свет натрия жёлтый, и его заметные полосы появляются в жёлтой части спектра: вы можете забыть о других полосах, хотя и интересно, что они там есть, поскольку они заставляют узоры выглядеть ещё более похожими на штрихкоды.

Вот спектр излучения натрия, на котором показаны только три наиболее сильные линии штрихкода. Вы можете видеть, как преобладает жёлтый.

Итак, поскольку каждый элемент имеет свой штрихкодовый рисунок, мы можем посмотреть на свет от любой звезды и увидеть, какие элементы присутствуют в этой звезде. Правда, это довольно сложно, потому что штрихкоды нескольких различных элементов, вероятно, будут путаться. Но есть способы их сортировки. Каким замечательным инструментом является спектроскоп!

Он становится ещё лучше. Спектр натрия в нижней части противоположной страницы – то, что вы увидите, если посмотрите на свет от ламп улиц Солсбери, или от звезды, находящейся не очень далеко. Большинство звёзд, которые мы видим – к примеру, звёзд из всем известных созвездий зодиака – находятся в нашей галактике. И показанная здесь картина спектра натрия – то, что вы увидите, глядя на любую из них. Но если вы посмотрите на спектр натрия от звезды из другой галактики, вы получите очаровательно несхожую картину. В верхней части этой страницы – штрихкодовые узоры свечения натрия из трёх различных мест: на Земле (или от соседней звезды), от отдалённой звезды в соседней галактике, и от очень отдалённой галактики.

Посмотрите сначала на штрихкодовый узор света натрия от отдалённой галактики (нижнее изображение) и сравните его со штрихкодом, произведённым светом натрия на Земле (верхнее изображение). Вы видите ту же схему полос, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Но вся картина смещена к красному концу спектра. Откуда мы знаем, что это все ещё натрий? Ответ содержится в одинаковом расстоянии между штрихами. Это могло показаться не совсем убедительным, если бы это происходило только с натрием. Но то же самое случается со всеми другими элементами. В каждом случае мы видим одну и ту же картину интервалов, присущих конкретному элементу, но смещённых по спектру к красному концу. Более того, для любой галактики, все штрихкоды сдвинуты на одинаковое расстояние вдоль спектра.

Если вы посмотрите на среднее изображение, показывающее штрихкод натрия в свете галактики, которая несколько ближе к нашей – ближе, чем очень отдалённые галактики, о которых я говорил в предыдущем разделе, но дальше, чем звезды в нашей собственной галактике Млечный путь – вы увидите промежуточное смещение. Вы увидите ту же картину интервалов (штрихкод), которая является признаком натрия, но смещённую не так далеко. Первая линия смещена по спектру далеко от темносинего, но не до зеленого: только до светло – голубого. И две линии в жёлтом (которые сочетаются, создавая жёлтый свет уличных фонарей Солсбери), обе смещены в том же самом направлении к красному концу спектра, но не до самого красного, как они смещены в свете от отдалённой галактики, а лишь немного в оранжевый.

Натрий – лишь один из примеров. Любой другой элемент демонстрирует одно и то же смещение вдоль спектра в красном направлении. Чем дальше галактика, тем больше смещение в сторону красного цвета. Оно было названо «смещением Хаббла», потому что было открыто великим американским астрономом Эдвином Хабблом, также давшим после смерти своё имя телескопу Хаббл, который, между прочим, использовался для того, чтобы сфотографировать очень удалённые галактики. Ещё оно называется «красным смещением», так как сдвиг происходит вдоль спектра в сторону его красного конца.

Вернёмся к Большому взрыву

Что означает красное смещение? К счастью, учёные хорошо в этом разобрались. Это пример того, что называется «смещением Доплера». Доплеровское смещение может произойти везде, где есть волны, а свет, как мы увидели в предыдущей главе, состоит из волн. Его часто называют «эффектом Доплера», и он более знаком нам по звуковым волнам. Когда ты стоишь у обочины глядя на с рёвом пролетающие автомашины, звук двигателя каждого автомобиля, кажется, снижает тон, когда он пролетает мимо вас. Вы знаете, что звук двигателя автомобиля в действительности остаётся тем же самым. Так, почему же кажется смещение что его тон, понижается? Ответ – доплеровское смещение, и объяснение его состоит в следующем.

Звук проходит через воздух, как волны изменяющегося давления воздуха. Когда вы слышите шум автомобильного двигателя, или скажем, трубы, потому что её звук более приятен, чем двигателя, звуковые волны проходят через воздух во всех направлениях от источника звука. Ваше ухо оказывается расположенным в одном из этих направлений, оно воспринимает изменения в давлении воздуха, производимые трубой, и ваш мозг слышит их как звук. Не подумайте, что достигают молекулы воздуха, исходящие из трубы, достигают ваше ухо. Это совсем не то: это был бы ветер, а ветры движутся только в одном направлении, тогда как звуковые волны исходят во всех направлениях, подобно волнам на поверхности водоёма, когда вы бросаете в него камушек.

Самая лёгкая для понимания разновидность волны – это так называемая Мексиканская Волна (рис. сверху), в котором люди на большом спортивном стадионе последовательно встают, а затем снова садятся, каждый делает это сразу же после человека по одну сторону от него (скажем, с левой стороны). Волна встающих, а затем садящихся, быстро движется вокруг стадиона. Никто фактически не движется с места, пока перемещается волна. Действительно, волна движется намного быстрее, чем кто‑либо смог бы бежать.

В водоёме перемещается волна изменений высоты поверхности воды. Её делает волной то, что сами молекулы воды не разбегаются от камушка. Молекулы воды лишь движутся вверх и вниз, подобно людям на стадионе. Ничто фактически не исходит от камушка. Так только кажется, поскольку расходятся высокие и низкие положения воды.

Звуковые волны несколько отличаются. В случае звука движется волна изменений давления воздуха. Молекулы воздуха немного перемещаются из стороны в сторону, по направлению от трубы или какого бы то ни было источника звука, и снова назад. Делая это, они наталкиваются на соседние молекулы воздуха и заставляют их тоже двигаться назад и вперёд. Те, в свою очередь, наталкиваются на своих соседей, и в результате волна соударений молекул – которая представляет собой волну изменения давления – расходится от трубы во всех направлениях. И именно волна движется от трубы к вашему уху, а не сами молекулы воздуха. Волна перемещается с постоянной скоростью, независимо от того, является ли источник звука трубой, голосом говорящего или автомобилем: около 1200 километров в час в воздухе (вчетверо быстрее под водой, и ещё быстрее в некоторых твёрдых телах). Если вы играете верхнюю ноту на трубе, скорость, с которой перемещаются волны, остаётся прежней, но расстояние между гребнями волны (длина волны) становится короче. Играйте нижнюю ноту, и гребни волны растянутся больше, но волна все ещё будет двигаться с той же скоростью. Таким образом, у высоких нот длина волны короче, чем у низких.

Это к вопросу о том, что представляют собой звуковые волны. Теперь по поводу допплеровского смещения. Представьте себе, что трубач, стоящий на заснеженном склоне, играет длинную, непрерывную ноту. Вы садитесь в сани и проноситесь мимо трубача (я выбрал сани вместо автомобиля, потому что они бесшумные, поэтому вы можете слышать трубу). Что вы услышите? Последовательные гребни волн покидают трубу на определённом расстоянии друг от друга, в зависимости от ноты, которую захотел сыграть трубач. Но когда вы несётесь по направлению к трубачу, ваше ухо будет получать последовательные гребни волн с большей скоростью, чем если бы вы неподвижно стояли стояли на вершине. Поэтому нота трубы будет звучать выше, чем она есть на самом деле. Затем, после того как вы пронеслись мимо трубача, в ваше ухо будут попадать последовательные гребни волн с меньшей скоростью (они будут казаться более растянутыми, потому что каждый гребень волны перемещается в том же направлении, что и ваши сани), поэтому кажущаяся высота ноты будет ниже, чем она есть на самом деле. То же самое происходит, если ваше ухо неподвижно, а источник звука движется. Говорят (я не знаю, насколько это правда, но это хорошая история), что Христиан Доплер, австрийский учёный, обнаруживший этот эффект, нанял духовой оркестр играть на открытой железнодорожной платформе, чтобы его продемонстрировать.

Мелодия, которую играл оркестр, внезапно опустилась на более низкий тон, когда поезд пропыхтел мимо поражённой публики.

Световые волны опять же отличаются – совсем не похожи на Мексиканскую волну и совсем не похожи на звуковые волны. Но они создают свой собственный вариант доплеровского эффекта. Вспомните, что красный конец спектра имеет большую длину волны, чем синий, с зелёным посередине. Предположим, все оркестранты на железнодорожной платформе Христиана Доплера одеты в жёлтую униформу. Когда поезд мчится по направлению к вам, ваши глаза получают гребни волн с более высокой скоростью, чем они получали бы, если бы поезд стоял. Поэтому есть небольшое смещение в цвете униформы по направлению к зеленой части спектра. Теперь, когда поезд прошёл мимо вас вас и мчится от вас, происходит обратное, и униформа оркестра становится чуть краснее.

Лишь одно неправильно в этом примере. Для того, чтобы вы заметили синее или красное смещение, поезда должны перемещаться со скоростью в миллионы километров в час. Поезда нигде не мчатся со скоростью, достаточной, чтобы стал заметён цветовой эффект Доплера. Но галактики мчатся. Смещение спектра к красному концу, которое вы можете ясно видеть в положениях линий штрихкода натрия на рисунке на странице 172, показывает, что очень отдалённые галактики удаляются от нас со скоростью в сотни миллионов километров в час. И чем они дальше (если измерять в «стандартных свечах», о которых я упоминал выше), тем быстрее они мчатся от нас (тем больше красное смещение).

Все галактики во Вселенной стремительно удаляются друг от друга, что также означает, что они стремительно удаляются и от нас. Не имеет значения, в какую сторону вы направляете свой телескоп – более удалённые галактики движутся прочь от нас (и друг от друга) со всё увеличивающейся скоростью. Вся Вселенная – сам космос – расширяется с грандиозной скоростью.

Раз такое дело, мы можем спросить, почему только на уровне галактик космос выглядит расширяющимся? Почему звёзды внутри галактики не разбегаются прочь друг от друга? Почему ни вы, ни я не разбегаемся друг от друга? Ответ в том, что группы предметов, близких друг к другу, как все в галактике, испытывают сильнейшее притяжение своих соседей. Это держит их вместе, в то время как удалённые объекты – другие галактики – удаляются вместе с расширением Вселенной.

А теперь кое‑что поистине удивительное. Астрономы посмотрели на расширение и отработали его назад во времени. Это, как будто они создали фильм о расширяющейся вселенной, с разбегающимися галактиками, а затем прокрутили фильм назад. Вместо того, чтобы разбегаться друг от друга, в обратном фильме галактики сходятся. И по этому фильму астрономы могут рассчитать тот момент в прошлом, когда расширение вселенной должно было начаться. Они даже могут рассчитать, когда был этот момент. Так они узнали, что это было где‑то от 13 до 14 миллиардов лет тому назад. Это был момент, когда возникла сама Вселенная – момент, называемый ‘большой взрыв’

Нынешние «модели» Вселенной предполагают, что не только Вселенная возникла с большим взрывом: также с ним возникло само время и само пространство. Не просите меня объяснить это, потому что, не будучи космологом, я не понимаю этого сам. Но, возможно, теперь вы можете понять, почему я выбрал спектроскоп одним из самых важных изобретений всех времён и народов. Радуги прекрасны не только чтобы ими любоваться. В некотором смысле, они говорят нам, когда все началось, включая время и пространство. Я думаю, что это делает радугу ещё красивее.

Одни ли мы?

НАСКОЛЬКО я знаю, существует немного древних мифов, если есть вообще, о внеземной жизни где‑либо ещё во Вселенной, возможно потому, что сама идея Вселенной, значительно большей, чем наш собственный мир, существует не так уж долго. Это продолжалось до 1500–х годов, когда учёным стало ясно, что Земля вращается вокруг Солнца, и что существуют другие планеты, которые делают то же самое. Но расстояние и количество звёзд, не говоря уже о других галактиках, было неизвестно и не поддавалось поддавалось воображению до относительно недавнего времени. И ещё совсем недавно люди впервые поняли, что направление, которое мы называем вверх в одной части мира (например, на Борнео), будет вниз в другой части мира (в данном случае в Бразилии). До этого времени люди думали, что «вверх» было одним и тем же направлением везде, и указывало на место, где жили боги, «выше» неба.

Долгое время существовали многочисленные легенды и верования о странных чуждых существах, живущих рядом: демонах, духах, джиннах, призраках… список можно продолжить. Но в этой главе, когда я спрашиваю «Одни ли мы?» Я буду иметь в виду «Существуют ли инопланетные формы жизни в других мирах, в других местах во Вселенной?» Как я уже сказал, мифы об инопланетянах в этом смысле редки среди первобытных племён. Тем не менее, все они очень распространены среди современных городских жителей. Эти современные мифы интересны потому что, в отличии от древних мифов, мы можем фактически наблюдать, как они возникают. Мы видим мифы, выдуманные на наших глазах. Итак, мифы в этой главе будут современными.

В марте 1997 года в Калифорнии религиозный культ, названный «Райские Врата» подошёл к своему печальному концу, когда все его 39 последователей приняли яд. Они покончили с собой, потому что верили, что НЛО из открытого космоса заберёт их души в иной мир. В то время в небе была видна яркая комета, названная кометой Хейла – Боппа, и в секте считали – поскольку так сказал их духовный лидер, – что инопланетный космический корабль сопровождал комету в её путешествии.

Они купили телескоп, чтобы следить за кораблём, но затем отправили его обратно в магазин, потому что он «не работал». Как они узнали, что он не работает? Потому что они не могли увидеть в него космический корабль!

Верил ли лидер сектантов, человек по имени Маршалл Эпплуайт, в ерунду, которой он учил своих последователей? Вероятно, да, потому что он был одним из тех, кто принял яд, поэтому, похоже, что он был искренен! Многие лидеры религиозных сект занимаются этим делом только для того, чтобы властвовать над своими последователями женского пола, но Маршалл Эпплуайт был одним из нескольких членов секты, которые ранее сами себя кастрировали, поэтому, возможно, секс не занимал его воображение.

Большинство таких людей, похоже, объединяет одно – любовь к научной фантастике. Члены секты «Райские Врата» были одержимы сериалом «Звёздный Путь». Конечно, нет недостатка в научно – фантастических историях о пришельцах с других планет, но большинство из нас знает, что именно они собой представляют: фантастические, воображаемые, выдуманные истории, не происходившие на самом деле. Но есть немало людей, которые твёрдо, искренне и непоколебимо верят, что они лично были захвачены («похищены») пришельцами из космоса. Они так хотят в это поверить, что полагаются на неубедительные «доказательства». Один мужчина, например, полагал, что был похищен, лишь по той простой причине, что у него часто случались кровотечения из носа. Его теория состояла в том, что пришельцы поместили радиопередатчик в его нос, чтобы шпионить за ним. Он также думал, что сам может быть отчасти пришельцем, на том основании, что был немного темнее, чем его родители. Удивительно большое число американцев, многие из которых в остальном нормальны, искренне верят, что они лично были взяты на борт летающих тарелок и стали жертвами ужасных экспериментов, проводимых маленькими серыми человечками с большими головами и огромными глазами. Существует целая мифология «похищения инопланетнми», которая столь же богата, столь же красочна и подробна, как мифология древней Греции и богов Олимпа. Но эти мифы о похищении пришельцами недавние, и вы фактически можете пойти и поговорить с людьми, считающими, что они были похищены: на вид вменяемыми, нормальными, уравновешенными людьми, которые расскажут вам, что они видели пришельцев лицом к лицу, даже расскажут, как выглядят инопланетяне, и что они говорят, когда проводят свои мерзкие эксперименты и втыкают иглы в людей (пришельцы, конечно, говорят по – английски!).

Сьюзен Клэнси – одна из нескольких психологов, проводивших детальные исследования людей, которые утверждают, что были похищены. Не все они имеют чёткие воспоминания об этом событии или даже какие‑либо воспоминания вообще. Они объясняют это тем, что, очевидно, пришельцы, должно быть, использовали некоторую дьявольскую технику, чтобы начисто стереть их воспоминания, после того как они закончили экспериментировать на их телах. Иногда они идут к какому‑либо гипнотизёру или психотерапевту, который помогает им 'вернуть свои потерянные воспоминания'.

Восстановление 'потерянной' памяти, между прочим – другая самостоятельная история, которая интересна сама по себе. Когда мы думаем, что вспоминаем реальные события, мы, возможно, лишь вспоминаем другое воспоминание… и так далее назад к тому событию, которое могло быть, или могло не быть, изначально реальным. Воспоминания о воспоминаниях о воспоминаниях могут становиться все более искажёнными. Есть достоверные свидетельства, что некоторые наши самые яркие воспоминания – фактически ложные воспоминания. И ложные воспоминания могут быть преднамеренно насажены недобросовестными 'врачами'.

Синдром ложной памяти помогает нам понять, почему по крайней мере некоторые из людей, которые думают, что были похищены пришельцами, утверждают, что имели такие яркие воспоминания об этом событии. Обычно случается, что человек становится одержим пришельцами из‑за чтения историй в газетах о других предполагаемых похищениях.

Часто, как я уже говорил, эти люди – поклонники «Звёздного пути» или других научно – фантастических рассказов. Это поразительный факт, что пришельцы, которых они обычно встречают, очень похожи на тех, что описывались в самой последней телевизионной фантастике о пришельцах, и они обычно проводят такие же «эксперименты», как недавно показывали по телевидению.

Следующее, что может оказаться – что человек страдает пугающими ощущениями под названием сонный паралич. Это не редкость. Вы, возможно, даже испытали его сами, в таком случае, я надеюсь, он будет несколько менее страшен, когда произойдёт в следующий раз, если я объясню его вам сейчас. Обычно, когда вы спите и видите сны, ваше тело парализовано. Я полагаю, это происходит для того, чтобы не давать вашим мускулам работать в соответствии с вашими снами и не делать вас лунатиком (хотя это, конечно, иногда случается). И обычно, когда вы просыпаетесь, и ваши сны стираются, паралич проходит, и вы можете управлять своими мышцами.

Но иногда существует некий промежуток между вашим возвращением из забытья и возвращением ваших мышц к жизни, который называется сонным параличом. Это страшно, как вы можете себе представить. Вы вроде бы проснулись и можете видеть вашу спальню и все в ней, но не можете пошевелиться. Сонный паралич часто сопровождается ужасающими галлюцинациями. Люди чувствуют себя окружёнными чудовищной опасностью, которую они не могут назвать. Иногда они даже видят вещи, которые не существуют. И так же как во сне, для спящего они кажутся абсолютно реальными.

Вообразите, если вы видите галлюцинацию во время, когда вы страдаете сонным параличом, что она будет из себя представлять? Современный любитель научной фантастики, по – видимому, может увидеть маленьких серых людей с большими головами и выпученными глазами. В предыдущих столетиях, до появления научной фантастики, видения людей были другими: домовыми, возможно, оборотнями; кровососущими вампирами или (если им повезёт) крылатыми ангелами.

Суть в том, что образы, которые видят люди, переживающие сонный паралич, в действительности не существуют, а формируются в сознании из прошлых страхов, легенд или фантастики. Даже если они не испытывают галлюцинации, ощущения настолько страшны, что просыпаясь, жертвы сонного паралича часто верят, что это случилось на самом деле. Если вы действительно верите в вампиров, вы просыпаетесь с верой в то, что на вас напал вампир. Если я склонён верить в похищение пришельцами, я могу проснуться с уверенностью уверенностью, что был похищен, и моя память была ими стёрта.

Следующее, что происходит с жертвами сонного паралича, даже если в этот раз они не видели пришельцев и ужасные эксперименты – их пугающие представления о том, что, как они предполагают, могло случиться, утверждаются в виде ложной памяти. Этому процессу часто способствуют друзья и родственники, которые добавляют ещё более детальные описания случившегося, и даже подталкивают их вопросами: «Были ли там пришельцы? Какого они были цвета? Они были серыми? Были ли у них большие, широкие глаза, как в фильмах?» Даже вопросов может быть достаточно, чтобы внедрить или укрепить ложные воспоминания. Когда вы смотрите на это подобным образом, не так удивительно, что опрос 1992 года привёл к заключению, что приблизительно четыре миллиона американцев думали, что их похитили инопланетяне.

Мой друг психолог Сью Блэкмор подчёркивает, что сонный паралич, по всей вероятности, и раньше был причиной воображаемых ужасов, до того как стала популярной идея космических пришельцев. В средневековые времена люди утверждали, что их среди ночи посещал «демон» (демон – мужчина посещал жертву – женщину, чтобы заняться сексом с ней) или «суккуб» (демон в женском обличии, посещал жертву – мужчину, чтобы заняться сексом с ним). Один из эффектов сонного паралича – это то, что, если вы пробуете двигаться, то чувствуете, как будто что‑то давит вам на тело.

Напуганная жертва могла бы запросто это истолковать как сексуальное насилие. Ньюфаундлендская легенда рассказывает о «Старой ведьме», посещающей людей ночью и давящей им на грудь. А в Индокитае есть легенда о «Сером Призраке», который приходит к людям в темноте и парализует их.

Поэтому у нас есть хорошее понимание того, почему люди полагают, что были похищены пришельцами, и мы можем связать современные мифы похищения пришельцами с более ранними мифами о хищных инкубах и суккубах или вампирах с длинными клыками, которые по ночам сосут нашу кровь. Вообще не существует убедительных доказательств того, что эту планету никогда не посещали пришельцы из космоса (или, если на то пошло, различные инкубы, или суккубы, или демоны). Но для нас по – прежнему остаётся открытым вопрос – существуют ли живые существа на других планетах. Лишь то, что они не посетили нас, не означает, что их не существует. Может ли один и тот же процесс эволюции, или даже совсем другой процесс, который, возможно, лишь слегка напоминает нашу разновидность эволюции, происходить на других планетах так же как на нашей?

Существует ли жизнь на других планетах?

НИКТО НЕ ЗНАЕТ. Если бы вы вынудили меня высказать своё мнение, тем или иным способом, то я сказал бы, да, и, вероятно, на миллионах планет. Но кого заботит мнение? Прямых доказательств не существует. Одно из великих достоинств науки заключается в том, что учёные знают, когда они не знают ответа на что‑либо. Они охотно признают, что они не знают. Охотно, поскольку незнание ответа является заманчивым стимулом, чтобы попытаться его найти.

Однажды мы, возможно, получим ясные свидетельства о жизни на других планетах, и тогда мы будем знать это наверняка. На данный момент лучшее, что может сделать учёный – записать такую информацию, которая может снизить степень неопределённости, продвинув нас от догадок к оценке вероятности. И это само по себе является интересным и сложным делом.

Первое, что мы могли бы спросить, сколько существует планет. До недавнего времени считалось, что планеты, вращающиеся вокруг нашего Солнца, были единственными, потому что иные планеты не могли быть обнаружены даже самыми большими телескопами. В настоящее время у нас есть достоверные свидетельства, что у многих звёзд есть планеты, и новые «внесолнечные» планеты открывают почти каждый день. Внесолнечная планета – планета, вращающаяся вокруг другой звезды, не Солнца (sol по – латински солнце, а extra – за пределами).

Вы можете подумать, что очевидный способ обнаружить планету – это увидеть её в телескоп. К сожалению, планеты слишком тусклы, чтобы быть видимыми на таком огромном расстоянии – они светятся не своим собственным светом, а лишь отражённым светом своих звёзд – таким образом, мы не можем видеть их непосредственно. Мы полагаемся на непрямые методы, и лучшим способом снова становится использование спектроскопа, прибора, с которым мы познакомились в главе 8. Вот как это делается

Когда одно небесное тело вращается вокруг другого, примерно равного размера, они вращаются друг вокруг друга, потому что оказывают примерно одинаковое гравитационное воздействие друг на друга. Некоторые из ярких звёзд, которые мы видим, глядя на небо, являются на самом деле двумя звёздами – так называемыми двойными звёздами – они вращаются друг вокруг друга, словно два конца гантели, соединённые невидимым стержнем. Когда одно тело гораздо меньше другого, как в случае с планетой и её звездой, меньшее быстро проносится вокруг большего, тогда как большее совершает лишь слабые, символические движения в ответ на притяжение меньшего. Мы говорим, что Земля вращается вокруг Солнца, но на самом деле Солнце также делает слабые движения в ответ на гравитацию тацию Земли. А такая большая планета как Юпитер может оказывать существенное влияние на положение её звезды. Эти символические движения звезды слишком малы, чтобы считаться вращением' вокруг планеты, но они достаточно большие, чтобы быть обнаруженными нашими инструментами, даже при том, что мы не можем видеть планету вообще.

То, как мы обнаруживаем эти движения, интересно само по себе. Любая звезда слишком далеко от нас, чтобы иметь возможность увидеть её фактическое движение, даже с помощью мощного телескопа. Но удивительно, что хотя мы не можем видеть перемещение звезды, мы можем измерить скорость, с которой она это делает. Это звучит странно, но именно здесь вступает в работу спектроскоп. Помните допплеровское смещение в главе 8? При движении звезды от нас, свет от неё будет иметь красное смещение. Когда звезда движется по направлению к нам, в её свете будет обнаружено синее смещение. Так, если вокруг звезды вращается планета, спектроскоп покажет нам картину ритмичной пульсации красное – синее – красное – синее смещение, и время этих регулярных смещений расскажет нам о продолжительности года планеты. Конечно, задача усложняется, когда имеется более одной планеты. Но астрономы сильны в математике, и они могут справиться с этим затруднением. На момент написания (январь 2011 года) таким способом было выявлено 484 планеты, вращающихся вокруг 408 звёзд. Конечно, их будет гораздо больше к тому времени, когда вы будете это читать.

Есть другие методы обнаружения планет. Например, когда планета проходит перед своей звездой, небольшая доля поверхности звезды затемняется или заслоняется – как тогда, когда мы видим Луну, заслоняющую Солнце, за исключением того, что Луна выглядит намного большей, поскольку она намного ближе. Когда планета приходит приходит между нами и своей звездой, звезда становится чутьчуть тусклее, и иногда наши инструменты достаточно чувствительны, чтобы обнаружить это потускнение. На настоящий момент, таким способом, были обнаружены 110 планет. И также есть несколько других методов, которые обнаружили ещё 35 планет. Некоторые планеты были обнаружены более чем одним из этих методов, и нынешний общий итог составляет 519 планет, вращающихся вокруг звёзд в нашей галактике, помимо Солнца.

В нашей галактике у значительного большинства звёзд, у которых мы искали планеты, оказалось, они были. Поэтому предположив, что наша галактика типична, мы можем, вероятно, сделать вывод, что у большинства звёзд во Вселенной есть планеты, вращающиеся вокруг них. Число звёзд в нашей галактике составляет около 100 миллиардов, и число галактик во вселенной примерно такое же. Это означает, что всего существует около 10 000 миллиардов миллиардов звёзд. Приблизительно 10 процентов известных звёзд астрономы описывают как «подобные Солнцу». Звезды, которые очень отличаются от Солнца, даже если у них есть планеты, вряд ли поддерживает жизнь на этих планетах, по различным причинам: например, звезды намного большие, чем Солнце, имеют тенденцию существовать недостаточно долго, прежде чем взорвутся. Но даже если мы ограничимся планетами, вращающимися вокруг подобной Солнцу звезды, мы, по – видимому, будем иметь дело с миллиардами миллиардов, – и это, вероятно, все же будет преуменьшением.

Ладно, но сколько этих планет, вращающихся вокруг «подходящей звезды», могут быть пригодны для поддержания жизни? Большинство экзопланет, обнаруженных к настоящему времени – «Юпитеры». Это означает, что они – «газовые гиганты», в основном состоящие из газа под высоком давлением. Это не удивительно, так как наши методы обнаружения планет обычно недостаточно чувствительны, чтобы заметить что‑либо меньшее, чем Юпитер. А Юпитеры – газовые гиганты – как известно, не годятся для жизни. Конечно, это не означает, что жизнь как мы её знаем – единственно возможный вид жизни. Возможно, могла бы существовать жизнь даже на самом Юпитере, хотя я в этом сомневаюсь. Мы не знаем, какая доля этих миллиардов миллиардов планет представляют собой скалистые планеты, подобные Земле, в отличие от газовых гигантов, подобных Юпитеру. Но даже если их доля весьма мала, абсолютное количество все ещё будет высоким, потому что общее количество столь огромно.

Поиск обитаемых планет

Поиски жизни какой мы её знаем в зоне обитания полагаются на воду. Опять же, мы должны остерегаться фиксировать наше внимание на жизни в привычном нам виде, но на данный момент экзобиологи (учёные, ищущие внеземную жизнь) расценивают воду как главное условие – до такой степени, что значительная часть их усилий направлена на обследование неба в поисках её признаков. Воду обнаружить легче, чем саму жизнь. Если мы находим воду, это, конечно, не означает, что там должна быть жизнь, но это шаг в правильном направлении.

Для жизни в привычном нам виде, по меньшей мере часть воды должна быть в жидкой форме. Она не должна быть ни льдом, ни паром. Внимательный осмотр Марса демонстрирует факт жидкой воды в прошлом, если не сегодня. И на нескольких других планетах есть, по крайней мере, некоторое количество воды, даже если она не в жидкой форме. Европа, одна из лун Юпитера, покрыта льдом, и оправдано предполагалось, что подо льдом есть море жидкой воды. Люди когда‑то считали, что Марс был лучшим кандидатом для внеземной жизни в пределах солнечной системы, и знаменитый астроном астроном по имени Персиваль Лоуэлл даже нарисовал то, что, как он утверждал, было каналами, пересекающими его поверхность. Космические аппараты сейчас получили подробные фотографии Марса, и даже приземлились на его поверхности, и каналы оказались плодом воображения Лоуэлла. В настоящее время Европа заняла место Марса как главного объекта, где предполагается внеземная жизнь в нашей собственной солнечной системе, но большинство учёных считают, что нам придётся искать дальше. Факты свидетельствуют, что вода не особенно редка на экзопланетах.

А что с температурой? Насколько тонко должна быть настроена температура планеты, чтобы поддерживать жизнь? Учёные говорят о так называемой «зоне Златовласки», «подходящей в самый раз» (подобно каше медвежат), находящейся как раз между двумя неприемлемыми крайностями: слишком горячей (подобно каше медведя – отца) и слишком холодной (подобно каше медведицы – матери). Орбита Земли «в самый раз подходит» для жизни: не слишком близко к Солнцу, где вода бы кипела, и не слишком далеко от него, где вся вода бы замёрзла, и было бы недостаточно солнечного света для питания растений. Хотя есть миллиарды и миллиарды планет, мы можем ожидать, что подходящими в самый раз будут лишь меньшинство из них, с соответствующей температурой и расстоянием до их звезды.

Недавно (в мае 2011) была обнаружена «планета в зоне обитания», вращающаяся вокруг вокруг звезды под названием Глизе 581 на расстоянии около 20 световых лет от нас (не очень далеко по звёздным меркам, но все же на огромном расстоянии по человеческим стандартам). Эта звезда – «красный карлик», намного меньшая, чем Солнце, и её зона обитания расположена соответственно ближе. Она имеет по меньшей мере шесть планет, названных Глизе 58le, b, c, g, d и f. Некоторые из них – маленькие, скалистые планеты, вроде Земли, и одна из них, Gliese 58Id, считается, находится в зоне Златовласки с жидкой водой. Неизвестно, есть ли на самом деле на Глизе 581d вода, но если есть, она, вероятно, жидкая, а не в виде льда или пара. Никто не высказывает мнение, что на планете Глизе 581d действительно есть жизнь, но факт, что она была обнаружена так скоро после того, как мы начали искать, вынуждает думать, что существует, вероятно, множество планет в зонах обитания.

А как же размер планеты? Есть ли размер Златовласки – не слишком большой и не слишком маленький, но в самый раз? Размер планеты – точнее её масса – оказывает большое влияние на жизнь по причине гравитации. У планеты с таким же диаметром, как у Земли, но состоящей в основном из твёрдого золота, была бы более чем втрое большая масса. Гравитационное притяжение планеты было бы втрое сильнее, чем мы привыкли на Земле. Всё весило бы более чем втрое больше, включая все живые тела на планете. Каждый шаг давался бы с большим трудом. Животному размером с мышь нужно было бы иметь толстые кости для поддержания тела, и оно бы переваливалось подобно миниатюрному носорогу, в то время как животное размером с носорога, вероятно, задохнулось бы под своим собственным весом.

Точно так же, как золото тяжелее, чем железо, никель и все остальное, из чего в основном сделана Земля, уголь намного легче. Планета размером с Землю, но в основном состоящая из угля, обладала бы гравитационным притяжением приблизительно в пять раз меньшим, чем мы привыкли. Животное размером с носорога рога могло бы носиться на тонких, длинных ногах, подобно пауку. А животные намного большие, чем самые крупные динозавры, могли бы успешно эволюционировать, если другие условия на планете были бы подходящими. Гравитация на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. Вот почему астронавты на Луне двигались странной скачкообразной походкой, которая выглядела весьма смешной из‑за их больших размеров в космических скафандрах. Животное, которое фактически эволюционировало бы на планете с такой слабой гравитацией, было бы построено совсем по – другому – естественный отбор следил бы за этим.

Если бы гравитационное притяжение было бы слишком сильными, как на нейтронной звезде, не могло бы быть никакой жизни вообще. Нейтронная звезда – можно сказать, коллапсировавшая звезда. Как мы узнали в главе 4, вещество обычно почти полностью состоит из пустого пространства. Расстояние между ядрами атомов огромно по сравнению с размерами самих ядер. Но в нейтронной звезде коллапс означает, что все это пустое пространство уничтожается. Нейтронная звезда может обладать такой же массой, как Солнце, однако быть лишь размером с город, поэтому её гравитационное притяжение разрушительно сильно. Если бы вы свалились на нейтронную звезду, вы весили бы в сотни миллиардов раз больше, чем вы весите на Земле. Вас бы раздавило. Вы не смогли бы двигаться. Планета должна обладать лишь крошечной долей гравитационного притяжения нейтронной звезды, чтобы помещаться за пределами зоны обитания – не только для жизни, какой мы её знаем, но и для жизни, какую мы могли бы себе представить.

Приветствуем вас

Если есть живые существа на других планетах, как они могут выглядеть? Есть широко распространённое ощущение, что авторы научной фантастики немного ленятся, заставляя их быть похожими на людей с лишь несколькими изменёнными чертами – с большой головой, или дополнительными глазами, или, возможно, с крыльями. Даже когда они – не гуманоиды, наиболее фантастические инопланетяне, весьма очевидно, представляют собой лишь изменённые версии знакомых существ, как например пауки, осьминоги или грибы. Но, возможно, это не только лень, не только отсутствие воображения. Возможно, есть действительно веская причина полагать, что инопланетяне, если они вообще есть (а я думаю, они, вероятно, есть), не могли бы выглядеть для нас слишком непривычно. Вымышленных инопланетян общепризнанно изображают как пучеглазых монстров, поэтому я возьму глаза в качестве своего примера. Я мог бы взять ноги, или крылья, или уши (или даже задаться вопросом, почему у животных нет колёс!). Но я буду придерживаться глаз и буду стараться показать, что в действительности не лениво считать, что у инопланетян, если они существуют, вполне вероятно, есть глаза.

Иметь глаза довольно здорово, и это должно быть верным на большинстве планет. Свет распространяется практически по прямой линии. Где бы ни был свет, как например, при непосредственной близости от звезды, технически легко пп использовать лучи света, чтобы ориентироваться в пространстве, для навигации, чтобы определять местоположение объектов. Любая планета, на которой есть жизнь, наверняка находится поблизости от звезды, потому что звезда – очевидный источник энергии, необходимой для всего живого. Поэтому высока вероятность, что свет будет везде, где бы ни присутствовала жизнь; а где есть свет, весьма вероятно, будут эволюционировать глаза, потому что они столь полезны. Не вызывает удивления, что глаза эволюционировали на нашей планете независимо десятки раз.

Есть несколько способов сделать глаз, и я думаю, каждый из них эволюционировал где‑нибудь в нашем животном мире. Существует камерный глаз (слева вверху), который, подобно самой камере, представляет собой затемнённую полость с маленьким отверстием спереди, пропускающим свет, через линзу, которая фокусирует перевёрнутое изображение на экране – «сетчатке» – в задней части. Даже без линзы можно обойтись. Её функции выполнит обычное отверстие, если оно достаточно маленькое, но это означает, что будет проходить очень мало света, поэтому изображение изображение будет очень тусклым – кроме тех случаев, когда планета, окажется, получает намного больше света от своей звезды, чем мы получаем от Солнца. Такое, конечно, возможно, в этом случае у инопланетян действительно могли бы быть глаза с крошечными отверстиями. В человеческих глазах (справа напротив) есть линзы, чтобы увеличить количество света, фокусирующегося на сетчатке. Сетчатка в задней части покрыта клетками, чувствительными к свету, и сообщающими о нем мозгу через нервы. Все позвоночные обладают такими глазами, и камерный глаз независимо эволюционировал у множества других видов животных, в том числе у осьминогов. И конечно, также был изобретён человеческими конструкторами.

Пауки – скакуны (слева ниже) обладают причудливыми, как будто сканирующими глазами. Это что‑то вроде камерного глаза, за исключением того, что сетчатка, вместо того чтобы быть покрытой светочувствительными клетками ками, представляет собой узкую полосу. Полоса сетчатки прикреплена к мускулам, которые вертят ею, так чтобы «сканировать» картину перед пауком. Интересно, что это немного напоминает то, что делает телевизионная камера, поскольку у неё также есть лишь один канал, чтобы послать целое изображение. Она сканирует поперёк и вниз по прямой, но делает это так быстро, что картина, которую мы получаем, выглядит как единое изображение. Глаза паука – скакуна сканируют не так быстро, и они как правило концентрируются на «интересных» частях сцены, таких как мухи, но принцип тот же.

Кроме того, есть фасеточный глаз (справа внизу), который встречается у насекомых, креветок и различных других групп животных. Фасеточный глаз состоит из сотен трубочек, расходящихся от центра полусферы, все трубочки смотрят в немного разных направлениях. Каждая трубочка увенчана маленькой линзой, поэтому вы можете представить её как миниатюрный глаз. Но линза не формирует пригодное изображение: она только фокусирует свет в трубочке. Поскольку все трубочки воспринимают свет из разных направлений, мозг может комбинировать информацию от всех них, чтобы воссоздать изображение: изображение довольно грубое, но достаточно хорошее, чтобы позволить стрекозам, например, ловить на лету движущуюся добычу.

Наши наибольшие телескопы используют вместо линзы искривлённое зеркало, и этот принцип также применяется в глазах животных, особенно у морских гребешков. Глаз морского гребешка использует искривлённое зеркало, чтобы сфокусировать на сетчатке изображение того, что находится перед зеркалом. Это неизбежно загораживает часть света, как в аналогичных отражающих телескопах, но это не имеет слишком большого значения, так как большая часть света доходит до зеркала.

Этим списком практически исчерпываются способы создания глаза, которые учёные могут себе представить, и все они эволюционировали у животных на этой планете, большинство из них несколько раз. Держу пари, что, если есть существа на других планетах, которые могут видеть, они будут пользоваться разновидностью глаз, которые мы сочли бы знакомыми.

Давайте напряжём наше воображение На планете наших гипотетических инопланетян излучаемая от их звезды энергия, вероятно, будет будет простираться от радиоволн в длинноволновом конце до рентгеновских лучей в коротковолновом. Почему инопланетяне должны ограничиваться узкой группой частот, которые мы называем «светом»? Может быть, у них радио – глаза? Или рентгеновские глаза?

Хорошее изображение зависит от высокого разрешения. Что это означает? Наибольшее разрешение, при котором две точки могут быть ближе всего друг к другу, все ещё оставаясь отдельными друг от друга. Не удивительно, что длинные волны не годятся для хорошего разрешения. Длины световых волн измеряются в крошечных долях миллиметра и дают превосходное разрешение, но длины радиоволн измеряются в метрах. Поэтому радиоволны были бы непригодны для формирования изображений, хотя они весьма полезны для коммутации, поскольку могут быть модулированы. Модулированы – значит преобразованы, чрезвычайно быстро, контролируемым способом.

Как известно, ни у одного живого существа на нашей планете не эволюционировала естественная система передачи, модулирования или получения радиоволн: ей пришлось дожидаться человеческих технологий. Но, возможно, на других планетах есть инопланетяне, у которых естественным образом эволюционировала радиокоммуникация.

А как насчёт волн более коротких, чем световые волны – например, рентгеновских лучей? Рентгеновские лучи трудно сфокусировать, поэтому наши рентгеновские аппараты формируют скорее тени, а не истинные изображения, но не исключено, что какая‑нибудь форма жизни на других планетах обладает рентгеновским зрением.

Любое зрение зависит от распространения лучей по прямой, или хотя бы предсказуемой, линии. Бесполезно, если они разбросаны каждый каждый в своём направлении, как лучи света в тумане. Планета, постоянно окутанная плотным туманом, не способствовала бы эволюции глаз. Вместо этого, она могла бы благоприятствовать использованию некоторого вида эхолокационных систем, подобно «сонару», который применяется летучими мышами, дельфинами и подводными лодками, созданными человеком. Речные дельфины чрезвычайно искусны в использовании гидролокатора, потому что их вода полна грязи, которая в воде является аналогом тумана. Сонар эволюционировал по меньшей мере четырежды у животных на нашей планете (у летучих мышей, китов, и двух отдельных видов пещерных птиц). Было бы не удивительно обнаружить сонар, эволюционировавший на другой планете, особенно на той, что окутана постоянным туманом.

Или, если у инопланетян эволюционировали органы, которые могут обращаться с радиоволнами в целях коммуникации, у них, возможно, также эволюционировал бы настоящий радар, чтобы ориентироваться в пространстве, а радар работает в тумане. На нашей планете есть рыбы, развившие способность ориентироваться, используя искажения электрического поля, которое сами они и создают. Фактически этот приём эволюционировал дважды независимо, у группы африканских рыб и у совершенно отдельной группы южноамериканских рыб. У утконосов в клювах есть электрические датчики, которые ловят электрические возмущения в воде, вызванные мускульной активностью их добычи. Легко представить себе форму инопланетной жизни, развившую электрическую чувствительность, аналогичную рыбе и утконосу, но на более передовом уровне.

Эта глава довольно сильно отличается от остальных в этой книге, потому что она особо подчёркивает то, что мы не знаем, а не то, что знаем. Все же, хоть мы ещё не обнаружили жизнь жизнь на других планетах (и более того, возможно, никогда её не обнаружим), я надеюсь, что вы увидели и вас вдохновило то, как многое наука может рассказать нам о Вселенной. Наши поиски жизни в других местах не случайны: наше знание физики, химии и биологии даёт нам возможность искать важную информацию о звёздах и планетах, находящихся на огромных расстояниях от нас, и определять планеты, которые являются как минимум вероятными кандидатами на то, что на них содержится жизнь. Остаётся много таинственного, и маловероятно, что мы когда‑либо раскроем все тайны Вселенной, такой огромной как наша: но, вооружённые наукой, мы можем, по крайней мере, задавать разумные, значимые вопросы о ней, и распознавать достоверные ответы, когда мы их находим. Мы не должны придумывать дико неправдоподобные истории: нас радуют и волнуют реальные научные исследования и открытия, обуздывающие наше воображение. И, в конечном счёте, более захватывающие, чем фантазия.

Что такое землетрясение?

ПРЕДСТАВЬТЕ СЕБЕ, что вы спокойно сидите в вашей комнате, скажем, читая книгу, или смотря телевизор, или играя в компьютерную игру. Внезапно раздаётся ужасный, грохочущий звук, и вся комната начинает трястись. Люстра на потолке дико раскачивается, сыплются с полок украшения, мебель кругом падает на пол, вы сваливаетесь со стула. Примерно через две минуты все снова стихает, и воцаряется блаженная тишина, нарушаемая лишь криком испуганного ребёнка и лаем собаки. Вы поднимаетесь и думаете, как вам повезло, что не разрушился весь дом. При очень сильном землетрясении это могло бы произойти.

В то время как я начинал писать эту книгу, Карибский остров Гаити поразило разрушительное землетрясение, и столичный город Порт – о–Пренс был почти совершенно разрушен. Двести тридцать тысяч человек считались погибшими, а многие другие, в том числе бедные осиротелые дети, все ещё бродят по улицам, бомжуя, или живя во временных лагерях.

Позже, когда я пересматривал эту книгу, другое землетрясение, ещё более сильное, произошло в море поблизости от северо – восточного побережья Японии. Оно вызвало гигантскую волну – «цунами» – которая принесла невообразимые разрушения, когда обрушилась на берег, снося целые города, убивая тысячи человек и оставляя миллионы бездомных, произведя опасные взрывы на атомной электростанции, уже повреждённой землетрясением.

Землетрясения и цунами, которые они вызывают, обычны в Японии (само слово «цунами» было первоначально японским), но эта страна не переживала ничего подобного на памяти живущего поколения. Премьерминистр охарактеризовал его как тяжелейшее испытание страны со времён Второй Мировой Войны, когда атомные бомбы уничтожили японские города Хиросиму и Нагасаки. Действительно, землетрясения обычны по всему кольцу вокруг вокруг Тихого океана – городу Крайстчерч в Новой Зеландии был нанесён сильный ущерб с человеческими жертвами при землетрясении, произошедшем лишь за один месяц перед тем, которое ударило по Японии. Это так называемое «огненное кольцо» включает большую часть Калифорнии и западных Соединённых Штатов, где произошло знаменитое землетрясение 1906 года в городе Сан – Франциско. Крупный город Лос – Анджелес также уязвим.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 186; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 14 15 16 17 181920 21 22 23 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!