Земля, Солнечная система, Рукав Ориона, Млечный Путь, группа Галактик, Сверхскопление. Все дальше и дальше, каждый отступ – миллиарды световых лет. А все, что я вижу на небе – это лишь белые, мерцающие точки. Как будто кто-то повесил лампочки на облака. И когда я на них смотрю, я не могу осознать, сколько пространства – огромного, пустого и темного – на самом деле вокруг меня. И все еще никто не может его ни измерить, ни увидеть целиком.
Люди начали изучать космос еще до нашей эры. Тогда и появилась астрономия – наука о Вселенной, в которой существует много разделов. Например, астрометрия изучает свойства и движение небесных тел – объектов, существующих в космосе. Астрофизика – их строение, физические свойства и химический состав. А космология рассматривает строение и развитие Вселенной как единого целого. Но, даже имея столько видов измерения космоса, люди до сих пор не знают до конца, из чего он состоит. В книге Иэна Стюарта «Математика космоса…» рассказывается, что пространство разделено на темную энергию, которая «отталкивает» космические объекты, и темную материю, которая, наоборот, сдерживает их вместе. Эти понятия ввели в физику для объяснения расширения Вселенной с ускорением. Согласно данным космической обсерватории «Планк», примерно 68% приходится именно на энергию, 27% – на темную материю, и только 5% – на наблюдаемое вещество, то есть все небесные тела и системы. Получается, все, что я могу увидеть – это такая крохотная часть от всего космоса. Больше всего меня пугает, что у него нет границ. А что такое – бесконечность? За ней ведь тоже должно что-то быть.
Наверное, не найдя ответа на этот вопрос, ученые разделили Вселенную на видимую и невидимую. В книге Стивена Хокинга «Краткая история времени» написано, что границей между ними является горизонт частиц – это то расстояние, которое успел пройти свет с момента Большого взрыва. Свету требуется время, чтобы преодолеть расстояние от одного объекта к другому. Например, от Солнца до нас он доходит за восемь минут. Соответственно, мы видим Солнце восьмиминутной давности. Некоторые объекты расположены настолько далеко, что их свет до сих пор не дошел до нашей планеты. Но недавно, в 2021 году, ученые запустили в космос телескоп «Джеймс Уэбб», который имеет самое большое, по сравнению с прошлыми, зеркало. Так он ловит больше света, то есть информации, и способен наблюдать за инфракрасным излучением. Он видит наиболее далекие космические объекты, а значит, самые ранние стадии развития Вселенной. В космосе время и расстояние будто сливаются в единое целое – чем дальше в одном, тем дальше и в другом. Поэтому все, что находится там, называется пространством-временем. Стивен Хокинг пишет, что у каждого события, происходящего во вселенной, есть своя «световая сфера». И она расширяется по двум параметрам: пространство и время. Все то, что попадает в нее, связано с этим событием. Из-за того, что ничего не может двигаться быстрее скорости света, событие может повлиять только на то, что внутри. А все остальное – это абсолютно удаленные события. Например, «если солнце прямо сейчас погаснет, то это никак не повлияет на события, происходящие в настоящий момент на Земле, потому что они будут абсолютно удаленными от «выключения» солнца. И когда свет через восемь минут преодолеет это расстояние, мы окажемся внутри светового пояса». Так что на самом деле не все, что происходит во вселенной, взаимосвязано. И если любой объект излучит фотон за горизонтом допустимых событий, мы никогда его не увидим. Даже если произойдет конец света.
Например, существует гипотеза, что Вселенная наполнена ложным вакуумом. Вакуум – это якобы «пустота», пространство, энергия которого минимальна и стабильна. К этому стремится Вселенная. Можно представить ее в виде шарика, который лежит на дне ямы. Это «ложное» устойчивое состояние, то есть ложный вакуум, потому что существует более глубокая яма, истинный вакуум, где шарик был бы еще стабильнее. В первом случае у шарика – Вселенной – есть риск упасть глубже. Гипотеза возникла на основе изучения хиггсовского поля, которое отличается метастабильностью – условной стабильностью, сохраняющейся лишь при определенных условиях, что очень похоже на свойство «ложного» состояния. Если в результате квантового туннелирования в пространстве возникнет «пузырь» истинного вакуума, то он начнет расширяться со скоростью света, поглощая ложный. При этом кардинально изменятся существующие свойства и законы, что приведет к уничтожению всего. Но все это имеет место быть только если изменения будут происходить в горизонте событий.
Пространство, в котором мы живем, необъятное, но я не могу заглянуть даже за Земной горизонт. Получается, будто весь мир – это только то, что рядом со мной, потому что ничего больше я не вижу. А космос человечеству, наверное, никогда полностью не понять. Единственное, что мы можем – это расставлять бесконечные горизонты, чтобы хоть как-то очертить границы. Люди как будто в этом нуждаются, в отличие от Вселенной, которая бесконечна. Может поэтому она и непонятна.