С Днем космонавтики, друзья!
Космос — это не просто планеты, спутники, звезды. Это место, полное тайн. Искривления пространства и времени, параллельные Вселенные, черные дыры с их сингулярностью… Некоторые явления и вовсе похожи на фантастику, но открытия последнего столетия ясно показали: наш мир намного сложнее, чем мы себе представляем.
Если вы завороженно смотрите на звездное небо по вечерам, фантазируете о путешествиях во времени и межгалактических перелетах, мечтаете разгадать тайны Вселенной и понять, как же все устроено, то обязательно найдете что-нибудь интересное в наших книгах о космосе. Публикуем несколько удивительных фактов из них.
Время и гравитация
В 1912 году Эйнштейн осознал, что массивные тела, такие как Земля или черные дыры, искривляют время. Суть открытия можно описать фразой: «Все стремится существовать там, где оно медленнее всего стареет, и гравитационное притяжение направлено именно туда». Например, у поверхности черной дыры, где время почти неподвижно, гравитация просто огромна.
Черная дыра. Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром»
Эта теория подтвердилась в ходе многих экспериментов. Один из них провели ученые Боб Паунд и Глен Ребка, которые сравнили скорости течения времени в подвале 22-метровой башни Гарвардского университета со скоростью его течения на вершине этой же башни. Совсем немного, на триллионные доли секунды, но все же внизу время шло медленнее.
Многомерная Вселенная
Если вы смотрели фильм «Интерстеллар», то наверняка помните, что герои кинокартины отправляются в далекую галактику через червоточину. А еще они много говорят о четырехмерном пространстве, существование которого делает такие путешествия возможными. Поразительно, но это не просто фантазия сценариста. Эйнштейн выяснил, что пространство способно прогибаться. Вопрос: куда? Физики полагают, что наше трехмерное пространство (брана) прогибается внутрь многомерного гиперпространства (балка), которое не принадлежит нашей Вселенной!
Так изобразила черные дыры и червоточины, проникающие из нашей браны в балк, художница Лия Хэллоран. Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром»
В фильме у балка есть всего одно дополнительное измерение, «туда — обратно». Но это большое упрощение. В 1984 году ученые Майкл Грин и Джон Шварц совершили революцию в области квантовой гравитации. Их рассуждения имели смысл лишь при условии, что наша Вселенная — это брана, находящаяся в балке, у которого одно временнóе и девять (!) пространственных измерений.
Вперед в прошлое
Сколько книг написано о путешествии во времени, сколько фильмов снято на эту тему — не пересчитать! Возможны ли такие путешествия? Способен ли человек что-то изменить в прошлом или заглянуть в будущее? Эти вопросы всегда подогревали воображение людей.
Физик-теоретик Кип Торн не отвечает на них однозначно, но дает пищу для размышлений: «В 1987 году я понял кое-что потрясающее о червоточинах. Если законы физики допускают существование червоточин, тогда теория относительности допускает их преобразование в машины времени. Отличный пример этого был открыт год спустя моим близким другом Игорем Новиковым из Москвы».
Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром»
Представьте, что нижнее устье червоточины находится на орбите вокруг черной дыры, а верхнее — вдалеке от нее. Следовательно, у нижнего устья червоточины время течет медленнее, чем у верхнего. Вы покидаете верхнее устье по показаниям верхних часов в 2:00 и через внешнюю Вселенную движетесь к нижнему устью, прибыв туда в 2:05 по верхним часам и в 1:05 по нижним. Затем за одну минуту добираетесь обратно.
Вы прибудете к верхнему устью в 1:06, то есть окажетесь в начальной точке своего путешествия на 54 минуты раньше своего же отбытия в 2:00 и встретите младшую версию себя.
Много ли черных дыр во Вселенной
В центре почти каждой галактики есть огромные черные дыры. Самая тяжелая черная дыра из тех, что известны, находится в галактике NGC1277. Ее масса в 17 млрд раз больше массы Солнца, и она находится в 250 млн. световых лет от Земли. Кроме массивных, в нашей галактике существует около ста миллионов сравнительно небольших черных дыр, масса которых от трех до тридцати солнечных масс.
В Солнечной системе черных дыр нет, и это хорошая новость. Огромная гравитация черной дыры изменила бы земную орбиту и привела к катастрофе. Земля оказалась бы рядом с Солнцем и сгорела или, напротив, сместилась очень далеко и замерзла. Возможно, наша планета покинула бы Солнечную систему или ее засосала бы черная дыра. Но, к счастью, чтобы добраться до самой близкой черной дыры, нам нужно преодолеть примерно три сотни световых лет.
Галактики
В наблюдаемой Вселенной приблизительно триллион галактик. Самые большие из них содержат по несколько триллионов звезд. Самые маленькие — около 10 миллионов звезд. В центре каждой крупной галактики располагается черная дыра, которая тяжелее нашего Солнца в миллион или более раз.
Массивное скопление галактик под названием Abell 1689 и множество более отдаленных галактик; сфотографировано космическим телескопом «Хаббл». Иллюстрация из книги «Интерстеллар. Наука за кадром»
Ближайшая к нашей крупная галактика называется галактикой Андромеды, и находится она на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от Земли. В ней около триллиона звезд, ее поперечный размер — примерно 100 000 световых лет. Млечный путь и галактика Андромеды в некотором роде близнецы — они схожи по размерам, по форме и по количеству звезд.
Скорость света и межгалактические путешествия
Представьте себе жизнь на Земле в далеком будущем. Через несколько миллиардов лет Солнце уже не только не будет стабильным источником света, поддерживающим жизнь на нашей планете, но и превратится в непредсказуемого клокочущего монстра, который может поглотить Землю в своей агонии. Человечеству придется покинуть дом предков и искать счастья среди звезд.
Солнце, фотография из Обсерватории солнечной динамики NASA
Млечный Путь состоит из сотни миллиардов звезд и имеет 100 тысяч световых лет в диаметре. Это означает, что даже свету требуется 100 тысяч лет, чтобы пересечь галактику, — с точки зрения наблюдателя на Земле.
Казалось бы, вряд ли мы когда-нибудь сможем посетить удаленные уголки галактики. Но нас спасет Эйнштейн. Согласно его теории относительности если бы мы могли построить космический корабль, который бы развивал скорость, близкую к скорости света, то расстояние до звезд сократилось бы. Это очень сложная задача, но главное, что искривление пространства и времени позволяет путешествовать в отдаленные части Вселенной.
Если бы вы входили в состав первой экспедиции к туманности Андромеды, до которой добрались бы за 50 лет, то ваши дети, рожденные в космосе, могли бы захотеть вернуться в мир своих родителей, чтобы взглянуть на Землю собственными глазами. Если бы вы развернули корабль и вернулись за 50 лет на околоземную орбиту, вся продолжительность экспедиции составила бы 100 лет. Но за это время для обитателей Земли прошло бы шокирующих 6 миллионов лет.
Больше фактов и любопытных теорий вы найдете в этих книгах:
P.S. Вселенная книг МИФа — путешествуйте по нашей вселенной и открывайте для себя новые книги. Акция с 11 по 17 апреля — все книги со скидкой 20%. Уйти в книжный космос по ссылке.
