Космос - неподходящее место для разговоров о любви. Как, впрочем, для любых разговоров. Это все равно что громко смеяться в огромном соборе или пытаться вальсировать под гимны.
Рэй Брэдбери.
Запечатленная на сетчатках жителей больших городов неоновая иллюминация вуалью приобретенной слепоты скрывает от них сияние звезд с ночного небосвода. Кому-то повезло больше, и в детстве родители отправляли их на летнике каникулы к бабушке в деревню, подышать свежим воздухом да попить парного молока. Но прожившие всю жизнь в за городом, утомленные по вечерам многочасовой работой в огороде или свинарнике старшие родственники, присаживаясь вечером передохнуть на завалинку с цыгаркой в зубах и кружкой чая в руке, нет-нет, да и смотрят вверх. В этих взглядах отражается смесь восхищения красотой, пытливости нереализованной детской мечты о полетах к Марсу (или хотя бы к Луне) и тонкого, едва различимого ужаса. Потому что Космос отвечает на этот взгляд, смотрит на них мириадами сияющих глаз. Может, эволюция потому и лишила свиней возможности поднимать голову вверх и смотреть на звезды, чтобы нервные трепетные создания в тюрьме неповоротливой туши не мучились страхом чего-то гораздо большего, чем они сами.
По ночам звезды сияют с небес гораздо дольше, чем существует человечество в частности и жизнь вообще. Они наблюдали за ней с самого раннего этапа ее развития - первичного бульона. Космические светила следили за его бульканьем с почтительного расстояния, не вмешиваясь в развитие своего отпрыска, состоящего из тех же молекул, напрямую, но влияя на его становление одним своим видом. Поэтому неудивительно, что только научившись думать, человек стал с любопытством, являющимся одним из его фундаментальных свойств, разглядывать созвездия. Идя по лестнице развития, постепенно человек узнавал о небесных светилах все больше и больше при помощи наблюдений через постепенно усложняющиеся приборы, а в середине XX века смог, наконец, преодолеть земное притяжение и отправить на орбиту вначале спутники, потом ракеты, и потом и самого себя. Сегодня разработки инженерной мысли бороздят пространства на расстоянии многих световых лет от нас, а особо предприимчивые люди Земли готовят первую экспансию на соседнюю планету - Марс.
С первых минут своего существования человек задавался вопросами кто он и откуда пришел. Первые тысячелетия его сознание было мифологизировано и объясняло все непонятное божественным вмешательством. Однако природная любознательность заставляла человека изучать пространство, в котором он живет, и мышление приобретало все более и более научные формы. Однако окончательных ответов на первоначальные вопросы нет до сих пор. Пытаясь разобраться в природе всего сущего, физики-теоретики и практики пришли к Теории Большого Взрыва, объясняющую рождение и развитие Вселенной, из звездной пыли которой мы все состоим.
С чего же начинается история всего? Наблюдаемая сейчас Вселенная возникла приблизительно 13,8 миллиардов лет назад из изначального сингулярного состояния, и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Представьте, что готовите мясной суп-пюре в обратном порядке. Сингулярность - это готовое блюдо в крошечной кастрюльке размером в несколько миллиметров, обладающее бесконечными плотностью и температурой в конечный момент времени. Общая теории относительности и классическая физика неприменимы для описания этого состояния Вселенной, однако не исключают, что до возникновения готового супа было что-то еще.
Первая эпоха развития Вселенной носит название Планковской. Она носит имя немецкого физика-теоретика конца XIX-первой половины XXвека Макса Планка, основоположника квантовой физики. Продлился этот период по планковскому времени от нуля до 10−43 секунд. В это время суп-пюре обладал однородной изотопной структурой и высокими плотностью и температурой, а фундаментальные взаимодействия - электромагнитизм, гравитация, сильные и слабые взаимодействия - тоже были слиты в гастрономическом единстве. Но такое состояние варева было очень неустойчивым из-за своих свойств, и эта эпоха завершилась отделением гравитации (взаимодействие между телами, обладающими массой) от остальных трех главных ингридиентов.
С 10−42 по 10−36 секунды после Взрыва проистекает Космическая инфляция. Этот процесс можно описать печальной ситуацией, известной каждой домохозяйке: суп сбежал из кастрюльки. То есть Вселенная начинает свое экспоненциальное расширение, сопровождаемое понижением температуры. После окончания этого периода суп из строительного материала Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму, то есть бульон, состоящий из заряженных элементарных частиц и безмассовых частиц, переносящих сильное взаимодействие, соответственно. Когда температура Вселенной упала достаточно, начался следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в известные всем по школьной программе протоны и нейтроны, одновременно с превалирующей и известной нам материей образуя и антиматерию, которые взаимно аннигилировали и родили электромагнитоное излучение. Одним словом, суп-пюре продолжил возвращаться к изначальному агрегатному состоянию своих составных частей. Дальнейшее остывания супа привело к образованию физических сил и элементарных частиц в современным их виде, за которым последовал нуклеосинтез - объединение протонов и нейтронов в дейтерий, гелий-4 и еще нескольких легких элементов. В остывающем и расширяющимся по плоскости плиты вареве происходят процессы ионизации (образование заряженных ионов нейтральными ядрами путем прощания с электронами) и рекомбинации (обратный процесс), которые до этого находились в равновесии, но благодаря падающей температуре смогли образовать атомы водорода. В этот момент материя супа делает еще один шаг назад и становится прозрачным для излучения бульоном. Оно дошло до нас в виде реликтового излучения (остаточного теплового излучения), являющегося одним из главных доказательств Теории. Это случилось приблизительно через 380 тысяч лет после Взрыва.
Все эти этапы развития молодой Вселенной подчинялись так называемому космологическому принципу - в любой данный момент времени она выглядит одинаковой для наблюдения в любой точке пространства. В любой момент времени плотность супа в каждой точке одинакова. Его Взрыв не похож на взрыв динамитной шашки, который характеризуется наличием эпицентра и четкими фронтами расширения, за пределами которых - вакуум. Взрыв происходил во всех точках пространства одновременно и синхронно, не имея какой-то центральной точки. Так, как происходит варка супа матушкой, пока ее отпрыски взрывают петарды во дворе. Но одна из них хлопнула прямо под окном, кормилица отвлеклась и убежала проведать отпрысков, а суп успел сбежать. Когда, неубранный с плиты, он остыл достаточно для отделения гравитации, стали образовываться более плотные участки материи - облака газа, в дальнейшем звезды, еще позже галактики и их скопления. Эти проистекающие в настоящий момент процессы описывает модель Лямбда-CDM.
Вот к каким выводам можно прийти, с должным любопытством и внимательностью наблюдая за небосводом. Но человеку свойственно еще одно фундаментальное свойство - привычка заглядывать в будущее. Иногда это выражается в красивых, но беспочвенных метах, иногда - в более прагматичном планировании завтрашнего дня. Поэтому ученые, объединив эти два подхода для преодоления ужаса перед безразличием безграничного черного ничто, строят теории о дальнейшем развитии Вселенной, а писатели-фантасты предлагают варианты нашего в нем участия. Этой кипучей деятельности на грани слышимости аккомпанирует тревожная мелодия страха смерти, также свойственного каждому из людей. Как сказал Карл Саган, "Космос есть внутри нас, мы сделаны из звёздного вещества, мы - это способ, которым Космос познаёт себя". Возможно, из физических теорий о конце Вселенной, которые мы рассмотрим в следующий раз, стоит ориентироваться на те, которые свойственны и типичны для человека. Ведь мы со Вселенной "сделаны из одного текста", "сотворены по образу и подобию" и прочие высказывания про единую природу ингредиентов одного и того же супа - кому какое больше нравится.