Почему небо темное. Как устроена Вселенная
Шрифт:
Рис. 12. Дагерротип Эдгара Аллана По (1809–1849), изготовленный незадолго до смерти поэта.
Парадоксально, что именно этот парадоксальный человек предложил первое правильное, хотя и качественное, решение загадки темноты ночного неба. Даже более — Эдгара По можно назвать, пусть и с некоторой натяжкой, одним из идейных предшественников современной космологии в целом. Это не было случайностью — он очень интересовался наукой и, в особенности, астрономией, изучал книги классиков физики и астрономии (например, Ньютона, Лапласа, Вильяма и Джона Гершелей, Гумбольдта). Когда Эдгару было 16 лет, опекун подарил ему маленький телескоп и Эдгар
Рассказ «Необыкновенное приключение некоего Ганса Пфааля» (опубликован в 1835 году) по признанию самого Эдгара По был вдохновлен «Курсом астрономии» Джона Гершеля, американское издание которого вышло лишь годом ранее. Открываем это рассказ и находим в нем массу научной информации — параметры лунной орбиты, детальное описание вида Земли из космоса, сведения о кометах и зодиакальном свете, ссылки на великих ученых прошлого. Эдгар По так старался убедить читателей в подлинности фантастического путешествия на воздушном шаре на Луну, что превратил свой рассказ почти в научно-популярный астрономический очерк.
3 февраля 1848 года Эдгар По выступил в Общественной библиотеке Нью-Йорка с лекцией «О космогонии Вселенной». Аншлага не было — на лекцию пришло около 60 слушателей, большинству из которых лекция показалась скучной, затянутой и малопонятной. Затем По переработал лекцию и в том же году тиражом в 500 экземпляров выпустил ее расширенную версию под названием «Эврика. Поэма в прозе» (По хотел напечатать 50 000 экземпляров, издатель уменьшил тираж в сто раз). Эдгар По считал, что этой поэмой он «революционизирует мир физических и метафизических наук». Революции не произошло — «Эврика» на многие годы оказалась забытой и на развитие науки она уж точно никакого влияния не оказала. По словам Эдварда Харрисона, «ее наука была слишком метафизической, а ее метафизика — слишком научной».
Среди немногочисленных читателей «Эврики», высоко оценивших ее содержание, были в основном поэты — например, Шарль Бодлер (автор французского перевода), Поль Валери, Константин Бальмонт, переведший поэму на русский язык. Дочь знаменитого французского поэта Теофиля Готье — Юдит Готье — в 1864 году (ей было тогда только 15 лет!) написала о только что вышедшей на французском языке «Эврике»: «Было бы ошибочно думать, что Эдгар По, создавая „Эврику“, ставил своей целью только написать поэму; он был абсолютно убежден, что открыл великий секрет Вселенной, и он использовал всю мощь своего таланта для развития своей идеи».
Рассмотрим нарисованную в «Эврике» картину Вселенной (все последующие цитаты взяты из перевода К. Бальмонта). Согласно По, пространство бесконечно, а «звездная Вселенная» или «Вселенная звезд», то есть заполненная материей часть бесконечного пространства, конечна во времени и в пространстве. В этой бесконечной «метавселенной» наша Вселенная не единственна — «существует некая беспредельная последовательность Вселенных, более или менее подобных той, о которой мы имеем осведомленность…» Каждая из этих Вселенных имеет свои собственные законы, и эти Вселенные никак друг с другом не взаимодействуют — «не имея доли в нашем происхождении, они не имеют доли в наших законах. Ни они не притягивают нас, ни мы их… Между ними и нами… нет влияний взаимных…» (Нарисованная Эдгаром По картина очень напоминает современную концепцию Мультивселенной (Multiverse) — см. следующую главу.)
Что представляет собой наша «Вселенная звезд»? «Телескопические наблюдения, руководимые законами перспективы, дозволяют нам установить, что постижимая Вселенная существует как гроздь гроздей, неправильно расположенных. „Гроздья“, из которых эта вселенская „гроздь гроздей“ состоит, суть просто то, что мы обычно определяем как „звездные туманности“ — и из этих звездотуманностей одна есть верховнейшей завлекательности для человечества. Я разумею Светомлечность, или Млечный Путь». (Слово «гроздь», использованное Бальмонтом при переводе, отчасти сбивает с толку. В оригинале Эдгар По использует слова «cluster» и «cluster of clusters», что более правильно перевести словами «скопление» и «скопление скоплений».) Сам Млечный Путь — это «чечевицеобразный звездоостров, или собрание звезд». В качестве оценки расстояний до ближайших галактик По, ссылаясь на Вильяма Гершеля, приводит величину 3 миллиона световых лет (~1 Мпк). Кроме того, он упоминает о галактиках, свет от которых идет до нас «миллион веков», то есть расстояние до них составляет ~30 Мпк. Следовательно, доступная наблюдениям «звездная Вселенная» по Эдгару По представляет собой гигантское скопление подобных Млечному Пути галактик.
«Звездная Вселенная» конечна. Обосновывая это, Эдгар По пишет: «Если бы непрерывность звезд была бесконечна, тогда бы заднее поле неба являло нам единообразную светящесть, подобную исходящей от Млечного Пути, — ибо безусловно не было бы точки, на всем этом заднем поле, где не существовало бы звезды. Единственный способ поэтому, при таком положении вещей, понять пустоты, что открывают наши телескопы в бесчисленных направлениях, предположить, что рассеяние от незримого заднего фона так несметно, что ни один его луч доселе совершенно не мог нас достигнуть». Первая фраза из этой цитаты — это краткая формулировка фотометрического парадокса для бесконечной и вечной Вселенной. Вторая фраза искажена переводом Бальмонта: в оригинале написано не «рассеяние», a «distance», то есть «расстояние». С учетом поправки, это предложение дает возможное решение парадокса — Вселенная конечна во времени и поэтому свет от самых далеких звезд до нас еще не дошел.
Как возникла и как эволюционирует «звездная Вселенная»? Здесь Эдгар По вступает в область метафизики. Основной принцип, вводимый По, — это первичное «Единство» вещества. Гравитационное притяжение — это проявление универсальной тенденции материи к возвращению в Единство: «каждый атом притягивает всякий другой атом». В состоянии Единства вещество находится в виде созданной Богом «Первичной Частицы». «Из одной частицы, как из центра, предположим, сферически излучается по всем направлениям — на безмерные, но еще определенные расстояния в первоначально пустом пространстве — известное, невыразимо большое, однако же ограниченное число невообразимых, однако же не бесконечно малых атомов». Причиной «излучения» вещества из Первичной Частицы является вводимая Эдгаром По сила отталкивания. Сила отталкивания действует лишь конечное время — после завершения фазы разлета Вселенная начинает сжиматься под влиянием универсального стремления вещества к Единству, то есть под действием гравитации.
Притяжение и отталкивание — единственные силы, действующие во Вселенной Эдгара По: «Не существует других основ. Все явления сводимы к одному или другому или к сочетанию обоих». Именно наличие двух противоборствующих сил позволяет Вселенной эволюционировать. Без отталкивания вещество замкнулось бы в первичном Единстве, в первочастице, а без притяжения вещество рассеялось бы в бесконечном пространстве. Как отмечает известный итальянский астроном Альберто Каппи, две силы Эдгара По заставляют вспомнить о космологии Эмпедокла (V век до н. э.) — о силах «любви» и «вражды», управляющих Вселенной, однако у Эдгара По эти силы — физические, описываемые математическими законами.
Эдгар По пишет, что в больших масштабах распределение вещества во Вселенной однородно. Эта однородность противоречит представлению об однородном «излучении» вещества, поскольку тогда вблизи центра этого излучения плотность вещества должна быть выше, чем вдали. Далее По ставит вопрос о том, каким должен быть закон «излучения» для того, чтобы сохранялась крупномасштабная однородность в расширяющейся Вселенной и находит ответ — «сила излучения была прямо пропорциональна квадратам расстояний» (F r2), где под расстоянием понимается расстояние до конкретного слоя в момент максимального разлета. Таким образом, вещество выбрасывалось из Первичной Частицы последовательными сферическими слоями, причем каждый следующий слой содержал все меньше и меньше атомов, был выброшен под действием меньшей силы («число атомов каждого слоя суть мера силы, с которой они были устремлены») и, соответственно, удалился на меньшее расстояние. Эдгар По также приводит связь между силой, с которой был выброшен слой (F), и числом атомов в нем (N): F N . (Как было показано Альберто Каппи, механизм «Большого взрыва» Эдгара По неточен — однородное распределение может быть получено лишь при F N ).