Карл Саган – Космос (страница 4)
Сущность науки состоит в ее способности к самокоррекции. Новые экспериментальные результаты и оригинальные идеи раз за разом решают старые загадки. Например, в главе IX обсуждается тот факт, что Солнце генерирует слишком мало неуловимых частиц, называемых нейтрино. Перечисляется несколько предложенных объяснений. В главе X мы задаемся вопросом о том, достаточно ли вещества во Вселенной, чтобы в конце концов остановить разбегание далеких галактик, и является ли мироздание бесконечно старым и, значит, несотворенным. Некоторый свет на оба эти вопроса могут пролить недавно проведенные эксперименты Фредерика Рейнса из Калифорнийского университета. Он утверждает, что обнаружил: а) нейтрино могут находиться в трех различных состояниях, из которых только одно детектируется нейтринными телескопами, изучающими Солнце; б) нейтрино, в отличие от света, имеют массу, так что тяготение всех испущенных в пространство нейтрино способно предотвратить вечное расширение Космоса. Будущие эксперименты покажут, верны ли эти идеи[6]. Однако они иллюстрируют непрерывную и смелую переоценку полученного знания, которая имеет фундаментальное значение для всей науки.
В проекте такого масштаба невозможно поблагодарить каждого, кто внес в него свой вклад. Но в первую очередь я хочу выразить свою признательность Джентри Ли и всем, кто работал над производством сериала «Космос», администрации KCET, а также гарантам и сопродюсерам этого телесериала.
Моя безмерная благодарность администрации Корнеллского университета за предоставление мне двухлетнего отпуска для осуществления этого проекта, моим коллегам и студентам, а также коллегам из NASA, Лаборатории реактивного движения и группы по обработке изображений проекта «Вояджер».
Я в огромном долгу перед моими соавторами по телевизионному сериалу «Космос» Энн Друян[7] и Стивеном Сотером[8]. Ими сделано очень многое для развития основных идей, их взаимосвязей и общей интеллектуальной структуры эпизодов, а также для удачного общего стиля. Я очень благодарен им за тщательную критическую вычитку первых версий этой книги, за конструктивные и творческие предложения по исправлению многих частей рукописи и за огромный вклад в подготовку сценариев, которые во многих отношениях повлияли на содержание этой книги.
Небольшое скопление, включающее спиральную и эллиптическую галактики.
Глава 1
На берегу космического океана
Вот имена первых людей, которые были сотворены и созданы: первый человек был Балам-Кице, второй – Балам-Акаб, третий – Махукутах, а четвертый был Ики-Балам. ‹…› Они были наделены проницательностью ‹…› они преуспевали в знании всего, что имеется на свете. Когда они смотрели вокруг, они сразу же видели и созерцали от верха до низа свод небес и внутренность земли. ‹…› Но Создательница и Творец [сказали]: «Они знают все… Что же мы будем делать с ними теперь? Пусть их зрение достигает только того, что близко; пусть они видят лишь немногое на лице земли! ‹…› Разве они должны быть равными нам, своим творцам, кто может видеть далеко, кто знает все и видит все?»
Обозрел ли ты широту земли? ‹…› Где путь к жилищу света и где место тьмы?
…Владение землями не даст мне никакого преимущества. В пространстве Вселенная объемлет и поглощает меня, малую точку; мыслью я ее объемлю.
Известное – конечно, непознанное – безгранично; интеллектуально мы находимся на островке посреди беспредельного океана необъяснимого. Наша задача – с каждым новым поколением отвоевывать себе немного больше земли.
Космос – это все, что есть, что когда-либо было и когда-нибудь будет. Одно созерцание Космоса потрясает: дрожь бежит по спине, перехватывает горло и появляется чувство, слабое, как смутное воспоминание, будто падаешь с высоты. Мы сознаем, что прикасаемся к величайшей из тайн.
Более крупное скопление, включающее неправильную галактику (справа внизу).
Размеры и возраст Космоса лежат за пределами нормального человеческого понимания. Наш крошечный планетарный дом затерян где-то между вечностью и безмерностью пространства. Перед лицом Космоса большинство людских дел выглядят незначительными, даже пустячными. И все же человеческий род молод, любопытен, храбр и подает большие надежды. За последние несколько тысячелетий мы сделали множество удивительных и неожиданных открытий, касающихся устройства Космоса и нашего места в нем, открытий, осмыслять которые так увлекательно. Они напоминают нам, что человек рожден удивляться, что постижение есть радость, что знание – залог выживания. Я верю: наше будущее зависит от того, насколько хорошо мы будем знать этот Космос, где мы плывем, как пылинка в утреннем небе.
Редкая кольцеобразная галактика, одна из звезд которой взорвалась как сверхновая и сияет голубым светом.
Взрывающаяся радиогалактика с двумя симметричными выбросами – джетами.
Эти исследования требуют одновременно и скептицизма, и воображения. Воображение часто уносит нас в небывалые миры. Но без него мы вообще никуда не попадем. Скептицизм позволяет нам отличать фантазии от фактов, проверять наши предположения. Космос богат без меры: изящные факты, изысканные взаимосвязи, тончайшая организация, внушающая благоговейный трепет.
Поверхность Земли – это берег космического океана. Почти все наши знания мы получили, не покидая его. Совсем недавно мы вступили в море, зашли по щиколотку, самое большее – по колено. Вода манит. Океан зовет нас. Какая-то часть нашего существа знает, что мы пришли оттуда. Нас тянет вернуться. Эта тяга, я думаю, не таит в себе ничего кощунственного, хотя и способна потревожить всех богов, какие только могут существовать.
Космос настолько велик, что для его описания нет смысла прибегать к таким удобным на Земле единицам длины, как метры и километры. Вместо этого мы измеряем расстояния скоростью света. За одну секунду луч света проходит 300 000 км, что равняется примерно семи оборотам вокруг Земли. Приблизительно за восемь минут он преодолевает путь от Солнца до Земли. Мы можем сказать, что Солнце находится в восьми световых минутах от нас. За год свет покрывает почти 10 трлн км мирового пространства. Единица длины, равная пути, который свет проходит за год, называется световым годом. Ею измеряют не время, но расстояния – гигантские расстояния.
Крупномасштабная текстура Космоса: небольшой фрагмент карты, охватывающей миллионы ярчайших галактик на расстоянии до миллиарда световых лет от Земли. Каждый маленький квадратик – это галактика, содержащая миллиарды звезд. Карта построена по результатам телескопического обзора, который Дональд Шейн и Карл Виртанен из Ликской обсерватории Калифорнийского университета составляли 12 лет.
Земля – особое место. Безусловно, не единственное в своем роде. Но, конечно, и не типичное. Никакая планета, звезда или галактика не может быть типичной, потому что Космос в основном пуст. Единственное, что типично для него, – безмерный, ледяной, вселенский вакуум, вечная ночь межгалактического пространства, места, настолько странного и пустынного, что в сравнении с ним планеты, звезды и галактики кажутся восхитительными исключениями. Если бы нас вдруг случайным образом выбросило где-то в Космосе, то шансы оказаться на поверхности планеты или вблизи нее не превысили бы одного к миллиарду триллионов триллионов[11] (1033, единица с 33 нулями). В повседневной жизни такие числа называют астрономическими. Планеты поистине бесценны.
Заняв наблюдательный пост в межгалактическом пространстве, мы увидели бы россыпь бесчисленных слабых волокон света, напоминающих морскую пену на волнах Космоса. Это галактики. Некоторые из них одинокие странники, но большинство обретается в составе общин – звездных скоплений и, сбившись в кучу, бесконечно дрейфуют среди величественной темноты Космоса. Перед нами Космос в самом крупном из известных масштабов. Мы в царстве туманностей, в 8 млрд световых лет от Земли, на полпути к границам известной нам Вселенной.
Любая галактика состоит из газа, пыли и звезд – миллиардов и миллиардов звезд. И каждая звезда может быть чьим-то солнцем. Внутри галактики есть звезды, и планеты, и, возможно, жизнь, разумные существа, космические цивилизации. Но издали галактики напоминают мне коллекцию любовно подобранных вещиц – ракушек, а может быть, кораллов, творений, над которыми Природа трудилась в космическом океане целые эоны.
Спиральная галактика с перемычкой, своим названием она обязана перемычке из звезд и пыли, которая проходит через ее ядро.
Типичная спиральная галактика.
Существует несколько сотен миллиардов (1011) галактик, каждая из которых состоит в среднем из 100 млрд звезд. Во всех галактиках вместе взятых планет, по-видимому, примерно столько же, сколько звезд: 1011 × 1011 = 1022, 10 млрд трлн[12]. Перед лицом таких ошеломляющих чисел какова, вы думаете, вероятность, что лишь одна, самая обыкновенная звезда, наше Солнце, имеет обитаемую планету? Почему это счастье выпало только нам, затерянным в глухом углу Космоса? Мне кажется гораздо более вероятным, что Космос до краев наполнен жизнью. Просто мы, люди, еще не знаем этого. Мы только начинаем свои исследования. С расстояния 8 млрд световых лет нам трудно обнаружить даже то скопление, в котором находится наша Галактика, Млечный Путь, не говоря уж о Солнце и Земле. Та единственная планета, в населенности которой мы можем быть уверены, – это лишь крохотная каменно-металлическая песчинка, слабо отблескивающая отраженным солнечным светом, и на таком расстоянии она наверняка потеряется из виду.