– Разве я только что не отдала тебе вазу? – удивляется она, не видя ее в ваших руках.
– Какую вазу?
– Пустяки, дорогой, не обращай внимания.
– Но… что ты здесь делаешь? – спрашиваете вы.
– Меня вызвали твои друзья. Сказали, что у тебя галлюцинации. О гравитации. Когда доживешь до моего возраста, поймешь, что ее сила – тяжелая ноша. Но ты молод и не должен слишком о ней беспокоиться. А теперь взгляни на мои вазы. Разве они не прекрасны?
– Гравитационной силы не бывает, существуют только склоны, – довольно хмуро отвечаете ей вы, молча проклиная друзей-предателей.
– Ах, склоны, да, я знаю, – неожиданно произносит она, занимаясь распаковкой ваз.
И, к вашему большому удивлению, она даже парирует, что с точки зрения гравитации понятия «сила», «склон» или что-либо еще никогда не имели для нее никакой разницы. Разве мы обычно не слышим крики: «Помогите! Я падаю!» – вместо: «Помогите! Меня притягивает!»? Глупо устраивать шумиху по такому идиотскому поводу.
И потом она начинает украшать вашу до сих пор со вкусом обустроенную виллу дюжиной привезенных ваз, а вы молча наблюдаете за ней, думая про себя, что жизнь все-таки жестокая штука.
В ту же ночь, когда вам все же удается удрать, чтобы побыть некоторое время в одиночестве, вы отказываетесь от относительной цивилизованности виллы в пользу того, чтобы прогуляться по пляжу и посмотреть на звезды.
Комментарий двоюродной бабушки по поводу гравитации не дает вам покоя, и вы пытаетесь суммировать все, что только что узнали.
В ткани Вселенной существуют наклонные складки.
Все создает склон в любом направлении, невидимый склон, называемый нами гравитацией, и чем плотнее создающий его объект, тем круче склон. Но если все крупные объекты искривляют ткань Вселенной, значит, то же делает и свет, думаете вы, потому что энергия – это масса, а масса – энергия, в соответствии с формулой E = mc2.
Но так ли на самом деле?
Действительно ли все искривляет эту ткань, включая свет? И, черт побери, из чего она состоит?
Ощущали ли вы ее когда-нибудь на своей вилле или где-либо еще? Чувствовали ли вы когда-нибудь невидимый склон, созданный стеной? Диваном? Потолком? Или небом? Или исходящим от лампы светом? Нет, не чувствовали. Вы ощущали только того, кто был создан нашей планетой целиком и полностью, чьи мышцы и кости по утрам борются с необходимостью вставать. Если бы вы были созданы из одной воды, вы бы выплеснулись и растеклись по полу, а не по стене.
На самом деле, независимо от ощущаемой вами прямо сейчас гравитации, на самом деле, она является суммой всех склонов, созданных всем окружающим, включая стены, потолок и даже птиц или самолет, пролетающий в данный момент высоко над вашей головой.
Но все, что находится сейчас под вами, гораздо значимее того, что располагается над вами. Земля под вашими ногами содержит больше материи и скрытой энергии, чем небо над головой. Таким образом, она создает более крутой склон. Следовательно, вы скользите вниз быстрее и ощущаете ее сильнее. Такова гравитация Земли.
А как насчет ткани Вселенной? Что это за ткань? Что ее изгибает?
На самом деле это как раз то, что выяснил Эйнштейн.
Через E = mc2 он доказал, что различие между массой и энергией излишне, что масса и энергия – лишь два аспекта одного и того же. Это случилось в 1905 году. В 1915 году Эйнштейн показал, что очертания Вселенной в любом месте определяются массой и энергией, присутствующими там. Попутно он избавился от идеи о том, что гравитация является силой. Гравитация лишь геометрия. Кривые и склоны, созданные материей и энергией. Но геометрия чего? Ясно, что нет такого понятия, как космическая, растягивающаяся, покрытая мылом прорезиненная ткань, по которой движется все, но вспомните: то, что мы не видим чего-то, еще не означает, что оно не существует. До того как человечество поняло, что невидимый воздух вокруг состоит из атомов и молекул, все думали, что в нем ничего нет.
Здесь тот же вид концептуального расхождения во взглядах: космическое пространство, несмотря на кажущуюся пустоту, не пусто. И не статично.
То, что делает его перемещающимся и изменяющимся геометрическим объектом, есть именно то, что я до сих пор называл «тканью Вселенной».
Эйнштейн обнаружил, что эта ткань представляет собой смесь пространства и времени, двух величин, которые, как мы поняли в течение прошлого столетия, нельзя разделить.
Ткань Вселенной, таким образом, теперь более известна под именем пространство-время или пространственно-временной континуум, и общая теория относительности Эйнштейна говорит, каким образом искривляется это пространство-время, что оно содержит и наоборот. Энергия и материя, с одной стороны, и пространственно-временная геометрия, с другой стороны, являются в отношении гравитации идентичными понятиями.
Однако до сих пор вы испытали только искривление пространства. Но не времени. По крайней мере вы так думаете. На самом деле искривление времени происходило всегда. Оно происходит вокруг прямо сейчас, пока вы читаете. Его эффект слишком слаб, чтобы восприниматься чувствами, но скоро вы окажетесь в таких местах, где искривление времени будет очевидно и весьма запутанно. Это произойдет в самолете, в третьей части, а затем, когда вы в конце концов нырнете в черную дыру в шестой части.
Но сейчас вы вернулись на свой пляж и наблюдаете за звездами. Уже поздно, но вас это не волнует. Вы смотрите на небо и, конечно же, отдаетесь на волю замечательных идей, кажущихся совершенно сумасшедшими, но по какой-то чудесной причине довольно хорошо описывающих нашу космическую реальность.
Благодаря искривлению нашей планетой пространства-времени все, оказывающееся достаточно близко, падает по направлению к ее поверхности, преумножая искривление. Вследствие этого на протяжении многих миллиардов лет, с тех пор как Земля родилась из облака космической пыли, было достигнуто равновесие: наша планета получила атмосферу, в настоящее время защищающую нас от безвоздушного космического пространства, позволяющую нам существовать за счет вдыхаемого воздуха и дающую нам возможность иногда смотреть на небо.
Вне атмосферы, вдали от Земли находится Луна, вращающаяся вокруг нашей планеты, как мраморный шарик в миске, с той лишь разницей, что сама Луна также создает искривление пространственно-временного континуума. Искривление Луной пространства-времени заставляет воду, находящуюся на поверхности Земли, падать по отношению к Луне. Именно поэтому вода следует за вращающейся вокруг нашего мира Луной, создавая приливы.[22]
Далее существует еще и Солнце с крутым пространственно-временным склоном, по которому скользят вниз и вращаются с разными скоростями и на разной высоте все планеты, кометы и астероиды Солнечной системы, подобно мраморным шарикам по стенкам уже упомянутой миски.
И еще существует конкуренция с соседними звездами. Еще дальше искривление другими звездами пространства-времени становится более выраженным, чем у Солнца; и находящиеся недалеко от границ их влияния далекие кометы иногда могут достигать вершины параболы и переходить из царства одной звезды в царство другой, подобно тому как выброшенный из одной миски мраморный шарик может очутиться в другой поблизости. А в космосе всегда есть что-то поблизости.
И все искривление пространства-времени всеми звездами галактики Млечный Путь складывается вместе, создавая гравитационное поле Галактики, конкурирующей с соседними галактиками, а затем и сама Местная группа конкурирует с общим искривлением другими группами и т. д. А Эйнштейн придумал способ объединить все в одну-единственную формулу. Молодец, Эйнштейн!
Вам почти уже хочется, чтобы он сейчас возник перед вами и вы могли пожать ему руку, но вас не покидает ощущение, что осталось выяснить кое-что еще. Лежащее еще глубже. Но что? Разве вы не читали, что Эйнштейн открыл дверь теории, что наша Вселенная может иметь историю? К тому, что Вселенная в прошлом была меньше?
Вы садитесь на пляже и, сосредоточившись, закрываете глаза, готовясь представить себе, чем бы это могло быть.
Глава 7Космология
В жизни существуют некоторые вопросы, на которые можно дать единственный и бесспорный ответ. К сожалению, несмотря на виденное вами только что, однозначного ответа, как выглядит Вселенная в целом, не существует. Уравнения Эйнштейна допускают множество различных глобальных форм Вселенной, и, как вы увидите в шестой части, мы до сих пор точно не знаем, из чего она состоит.
Сказав это, возможно стоит напомнить, что физика, какой бы могущественной она ни стала сейчас, никогда не отражает реальность абсолютно точно. Она даже не стремится к такой цели, потому что это означало бы, что реальность, какой бы она ни была, можно познать абсолютно. Что невозможно. Наблюдения и эксперименты, несмотря на их точность, всегда дают приблизительный ответ: существует вероятность погрешности, даже самой ничтожной.
Кроме того, оглядываясь назад, мы знаем, что на протяжении всей истории человечества технологии, с помощью которых мы, люди, осваивали природу, весьма редко совпадали с уровнем возможных прогнозов физики того времени, что иногда приводило к ложным убеждениям. Если бы пару веков назад вашему предшественнику каким-то образом удалось бы узнать о существовании некоторых бактерий, размер которых не превышает одной тысячной толщины человеческого волоса, ни один из его современников не смог бы проверить это. Так что ученому, возможно, пришлось бы провести остаток своих дней в сумасшедшем доме за непозволительное запугивание людей. То же самое относится и к далеким галактикам. Если бы ваш предок еще и настаивал на их существовании, его бы и не стали никуда запирать, а просто сожгли заживо. Как Джордано Бруно. Необходимых технологий, чтобы заглянуть достаточно далеко в космос и представить себе его теорию, не существовало даже сто лет назад. Точно так же как не придумана еще технология, позволяющая проверить описанные мной в конце книги теории.