Эти и другие наблюдения показали, что светящееся вещество — звезды и облака горячего газа, которые мы наблюдаем в небе невооруженным глазом и с помощью телескопа, — составляет всего 0,5% от общей массы Вселенной. Еще 4,5% приходится на долю несветящегося вещества: планет и потухших звезд, которые также состоят из хорошо знакомых нам атомов. Еще 26% вещества имеет в своей основе нечто отличное от атомов и составляющих их элементарных частиц. Это до сих пор не найденное вещество получило название «темная материя». Оставшиеся 69% представлены загадочной темной энергией, под действием которой Вселенная расширяется все быстрее, и этот процесс будет продолжаться бесконечно, разрежая ее все сильнее.
В современном мире термином «атом» традиционно обозначают элементы периодической таблицы Менделеева. Однако, если использовать это слово применительно к основному «неделимому» веществу Вселенной, чем бы оно ни было, вспомнив значение, которое ему придавали древние греки, мы вернемся к определению, которым они описывали материальный мир: «Всё есть атомы и пустота». Пустота, в свою очередь, — это пространство между атомами.
Заметьте, что темная энергия полностью материальна, на нее действуют гравитация и инерция, что характеризует ее как материю. Энергия — это одно из свойств материи, а не что-то отдельное от нее.
Но эта книга — больше чем просто история космологии, рассказанная специалистом по физике элементарных частиц. С древних времен, созерцая окружающий мир, люди искали объяснение увиденному. До недавних пор им катастрофически не хватало инструментов, как материальных, так и интеллектуальных, чтобы создать достоверную картину мира, свободную от мистики и суеверий. Не будучи в состоянии увидеть настоящие силы, вызывающие многие явления, они придумали мифы, объясняющие эти явления с точки зрения знакомых, но более могущественных сил, чем те, которые они видели или, как в случае с ветром, чувствовали.
Что касается космоса, то небо представлялось им небесным сводом, а резкий контраст между точными движениями небесных тел и непредсказуемым поведением Земли наводил на мысль о том, что ими управляют боги или даже что они сами являются богами. Большую часть истории человечества астрономия и астрология были связаны. При этом астрономия предоставляла точный часовой механизм, позволявший эффективно предсказывать события, подобные разливу Нила. Астрология же давала бессмысленные предсказания, например в какой день лучше начать войну.
Благодаря Копернику, Галилею и Ньютону у нас появилась менее антропоцентрическая модель мира. Но на протяжении веков, вплоть до недавнего времени, большинство ученых все же считали, что за любым явлением должен стоять Божий промысел.
В этой книге будут описаны события, которые привели к значительным успехам современной космологии и появлению современной картины Вселенной, включающей также изумительную возможность существования множества других вселенных. Подавляющее большинство людей не осознает истинной ценности этих открытий. Надеюсь, мне удастся сделать их хоть немного более простыми для понимания.
Мы увидим, что при описании Вселенной, доступной нашим органам чувств и наблюдательным приборам, можно обойтись без каких бы то ни было сверхъестественных сил. Это утверждение оспаривают люди, заявляющие, что не могут понять, как настолько сложные структуры, которые мы видим повсюду вокруг себя на Земле и в космосе, могли появиться без вмешательства сверхъестественной Божественной силы. Из этого они делают вывод, что Бог-создатель обязан существовать.
Как мы увидим в этой книге на множестве примеров, этот аргумент к сложности представляет собой не более чем доказательство, основанное на пробелах в научных и естественных данных, менее вежливо его еще называют «аргументом к невежеству». То, что отдельный автор не может понять, как тот или иной феномен объясняется с научной точки зрения, не означает, что единственно возможное объяснение — сверхъестественное.
Наука ищет естественные объяснения всех явлений, поскольку эти объяснения зачастую оказываются полезными для всего человечества. Что бы делали современные подростки без смартфонов, в основе работы которых лежит теория электромагнетизма? В самом деле, представьте себе мир без электричества. В общем-то его и представлять не нужно — взгляните на историю.
У науки есть и еще одно применение, вероятно даже более важное, чем ее прикладная функция. Чем больше у нее появляется возможностей продемонстрировать несостоятельность мистического мировосприятия — неотъемлемой части любой религии, тем меньше людей будут полагаться на этот бесполезный и опасный жизненный ориентир. От преодоления мистического восприятия действительности зависит выживание человечества в будущем.
Современные представления о материальном мире хорошо описываются стандартной моделью элементарных частиц и множеством космологических моделей. Разумеется, отнюдь не каждый феномен имеет доказанное объяснение в рамках этой концепции. Мы познали далеко не все, да и никогда всего не познаем. Будьте уверены, все то множество информации, которое вы найдете в этой книге, в конце концов тоже устареет. Все, что нам остается, — это разрабатывать правдоподобные модели на основании результатов наблюдений, имеющихся на сегодняшний день. Поскольку эти естественные модели более экономны, что значит основаны на меньшем количестве предположений, чем их сверхъестественные альтернативы, они достаточно жизнеспособны для того, чтобы опровергнуть любые заявления о том, что наука якобы подтверждает существование каких бы то ни было богов или духов.
В этой книге основной упор будет сделан на науку, причем больше на экспериментальную и эмпирическую часть, нежели на теорию. До ухода на пенсию я работал профессором университета, на протяжении 40 лет учил студентов и проводил исследования в области физики элементарных частиц и астрофизики. Этим я отличаюсь от большинства профессиональных физиков и космологов, авторов научно-популярных книг, в которых основной упор делается на теорию. Многие из этих книг очень хороши, и я часто ссылаюсь на них. Однако обычно стараюсь избегать многочисленных теоретических спекуляций, которые можно встретить в их книгах, и без того занимательных, и строго придерживаться объективных данных.
Разумеется, мне не удастся совсем избежать теоретической интерпретации, так как между экспериментальной и теоретической наукой существует тесная связь. Но в случаях, когда все же приходится это делать, я стараюсь выбирать самые простые модели, согласующиеся со всеми имеющимися результатами наблюдений, и выдвигать как можно меньше гипотез, в которых нет объективной нужды. В частности, я не трачу время на теории, содержащие проблемы логического или математического характера, которые вынуждают их сторонников выпускать одну за другой работы, в которых они пытаются эти проблемы решить. Это их дело, не мое. Если какое-то из уравнений стремится к бесконечности, значит, оно ошибочно, поскольку, как мы с вами увидим, в эмпирическом мире места бесконечности нет. Сюда же относится так называемая сингулярность, которую столь многие все еще считают ответственной за появление нашей Вселенной на свет.
Понятен восторг математиков и физиков-теоретиков, вызываемый математическими чудесами и тем, как неожиданно, а иногда даже вопреки всякому здравому смыслу им находится удачное практическое применение. Из-за этого они (за некоторыми заслуживающими внимания исключениями, о которых я упомяну) начинают рассматривать уравнения и другие объекты математики как элементы реальности. Они придерживаются идеи, впервые высказанной Платоном (438–427 годы до н. а), согласно которой все то, что мы видим, — это всего лишь тени или отражения истинной реальности, которая существует в мире идей.
