ееся внутри них, отправлялось путешествовать по всей галактике.
Спустя девять миллиардов лет после рождения Вселенной в самой обыкновенной ее области, в обыкновенной галактике родилась самая обыкновенная, средняя во всех отношениях звезда – Солнце.
Как она образовалась? Тяготение медленно стянуло вместе части огромного газового облака, наполненного частицами и тяжелыми элементами, которые состоят из протонов и нейтронов.
Итак, части облака вращались друг вокруг друга и под влиянием тяготени сближались все теснее и теснее, пока не столкнулись друг с другом и не слились воедино.
Во Вселенной известно 118 элементов. Каждый из них состоит из атомов одного определенного вида. Главное различие между элементами заключается в количестве протонов, составляющих ядра их атомов. Водород, в ядре которого лишь один протон, – самый распространенный элемент во Вселенной. Если добавить к водородному ядру еще один протон, у вас появится новый элемент – гелий.
После рождения Солнца в газовом облаке все еще оставалось множество космических ингредиентов. Там было достаточно вещества, чтобы из него получилось еще несколько планет, сотни тысяч космических камней – астероидов и миллиарды комет. И даже после их образования осталось летать огромное количество неиспользованного материала, который время от времени сталкивался с другими космическими объектами.
При этих столкновениях выделялось так много энергии, что поверхность каменных планет плавилась.
По мере того как количество вещества, рассеянного по Солнечной системе, уменьшалось, такие столкновения случались все реже, и поверхности планет стали охлаждаться. Планета, которую мы называем Землей, образовалась в так называемой зоне Златовласки (зона, где возможно возникновение жизни, подобной земной) вокруг Солнца. Если помните, Златовласка не любила, когда овсянка была слишком горячей или слишком холодной – овсянка должна быть именно такой, как надо. Так и Земля образовалась как раз на правильном расстоянии от Солнца. Ведь если бы она была гораздо ближе к светилу, океаны бы испарились. А будь она дальше, океаны бы замерзли.
Глядя на Землю с высоты 700 километров, понимаешь, почему мы зовем ее «голубой планетой»
Во всяком случае, жизнь в той форме, в какой мы ее знаем, развиться не смогла бы.
И вы бы сейчас не читали эту книгу – вас бы просто не было.
Сейчас Вселенной больше девяти миллиардов лет.
Вода, связанная в камнях, из которых состояла наша юная горячая планета, превращалась в водяной пар и уходила в небо. Когда Земля остыла, эта вода выпадала в виде дождя, постепенно образуя океаны. В океанах каким-то пока нам неизвестным путем простые молекулы соединялись и трансформировались в живую материю.
Люди – аэробные, воздухолюбивые существа. Нам нужен воздух, богатый кислородом. В первичном океане доминировали простые анаэробные бактерии – микроскопические формы жизни, которые не нуждались в кислороде. К счастью, эти анаэробные бактерии выделяли кислород, обогащая воздух тем самым веществом, который нам, людям, столь необходим. Новая, богатая кислородом атмосфера позволяла развиваться все более и более сложным формам жизни.
Но жизнь хрупка. Время от времени большие кометы и астероиды врезались в нашу планету, и это приводило к большим неприятностям.
Шестьдесят пять миллионов лет назад астероид весом в десять триллионов тонн обрушился туда, где сейчас находится полуостров Юкатан в Мексике. Небесный камень пробил в земной поверхности дыру шириной сто десять и глубиной двадцать миль. Этот чудовищный удар, огромные массы пыли и обломков, взлетевшие в атмосферу, уничтожили бóльшую часть жизни на Земле, в том числе знаменитых гигантских динозавров.
Вымирание – это полное исчезновение и прекращение существования какого-либо вида живых организмов или формы жизни.
Эта катастрофа позволила расцвести нашим млекопитающим предкам, которые иначе продолжали бы служить пищей тираннозаврам. Одна ветвь этих млекопитающих, отличающаяся большим объемом мозга, – мы называем таких млекопитающих приматами – дала начало виду Homo sapiens, у которого оказалось достаточно разума, чтобы изобрести методы и инструменты науки и чтобы догадаться о происхождении и эволюции Вселенной.
Это мы.
Что же было до начала мира?
Астрофизики не имеют об этом ни малейшего понятия. Или, вернее, наши самые остроумные ответы на этот вопрос почти или совсем не имеют экспериментальных подтверждений. Другими словами, мы не можем ничего доказать. В ответ на это некоторые люди настаивают, что должно было быть что-то давшее начало всему: сила, превосходящая все другие, единый источник, из которого вытекают все остальные. Как думают эти люди, таким источником, конечно же, является Бог.
Но что, если Вселенная была всегда? Что, если она находилась в состоянии, которое нам еще предстоит определить, – например, в состоянии мультивселенной, которая непрерывно порождает все новые и новые Вселенные?
Или, может, Вселенная просто вдруг возникла из ничего?
А может, все, что мы знаем и любим, – это просто компьютерная игра, созданная сверхразумной расой пришельцев-инопланетян?
Ответы на такие вопросы обычно никого не устраивают. И все же они напоминают нам, что неведение – отсутствие знания – это обычное состояние исследователя. Способные молодые люди часто не могут заставить себя произнести: «Я не знаю». Но ученые должны осознавать, что мы постоянно чего-то не знаем. Люди, которые верят, что они знают все, никогда не пытались искать границы между известным и неизвестным во Вселенной, никогда не натыкались на эту границу.
Туда-то, к этой границе, я и надеюсь подвести вас в следующих главах.
Что мы точно знаем о Вселенной, – это что у нее было начало.
Мы знаем, что Вселенная продолжает меняться и развиваться.
И мы знаем, что историю каждого атома вашего тела можно проследить назад во времени до самого Большого взрыва и до недр гигантских звезд, содержимое которых взрывами разбросало по их галактикам более пяти миллиардов лет назад.
Мы – живая звездная пыль.
Вселенная дала нам власть понять себя – и мы только начали это делать.
2Как общаться с инопланетянами
Представьте, что мы приземляемся на другую планету, на которой существует высокоразвитая цивилизация. Обитатели этой планеты могут оказаться совершенно непохожими на нас: трехногими, вообще без ног, со слизистой пурпурной кожей… Они могут быть отвратительнее, чем голые скользкие крысы. Или, возможно, они окажутся прекрасными танцорами – мы просто ничего о них не знаем. Но одно нам известно точно: в их мире действуют те же самые законы природы, что и в нашем.
На языке науки мы называем это универсальностью физических законов.
Если бы вам захотелось поговорить с инопланетянами, вы могли бы совершенно определенно предсказать, что они не смогут общаться с вами по-английски или по-французски, или даже по-китайски. И вы не смогли бы гарантировать, что рукопожатие будет ими воспринято как дружеское приветствие, а не как смертельное оскорбление. Но если их цивилизация действительно высокоразвитая, они должны знать те же физические законы, что и мы. Будь они гигантами или лилипутами, скользкими или шершавыми – они знают, что такое тяготение. Поэтому вы можете твердо надеяться, что найдете с ними общий язык – язык науки.
Законы науки, которые определяют свойства нашего мира, одни и те же во всей Вселенной, от вашего двора до Марса и гораздо дальше. Даже в фильме о звездных войнах, случившихся в одной далекой-далекой галактике, действуют те же законы – ведь и самые далекие галактики остаются частью нашего космоса.
Ученые не всегда были уверены, что физические законы универсальны. До 1666 года, когда английский джентльмен Исаак Ньютон записал закон всемирного тяготения, нечто вроде рецепта, которому следует действие гравитации, ни у кого не было причин думать, что научные законы у нас дома, на Земле, те же самые, как и где-либо еще во Вселенной. На Земле все происходит по-земному, а на небе – на звездах и планетах – все должно идти по-небесному.
Ведь в нашей ежедневной жизни правила могут меняться от места к месту. Может быть, у вас дома разрешается ходить по комнатам в уличных кроссовках. Но если вы приходите в гости к другу, правила его дома могут требовать, чтобы, войдя, вы немедленно разулись и не разносили бы грязь. Раньше ученые думали, что космос тоже устроен именно так. Но Ньютон открыл, что Вселенная не подчиняется этому правилу.
Во Вселенной повсюду действуют одни и те же законы.
В 1665 году люди стали спешно покидать Лондон, чтобы спастись от смертельного заражения чумой. Сэр Исаак Ньютон тоже бежал в свое поместье в Линкольншире. Здесь, вдали от города, у Ньютона появилось свободное время, которое он употребил на размышления. Глядя на свой сад, он стал думать о том, что за сила срывает спелое яблоко с ветки. Почему яблоки падают прямо на землю? И к 1666 году он сумел найти ответ на этот вопрос, сформулировав закон всемирного тяготения.
Гениальность работы Ньютона заключалась в том, что он понял: гравитация не только заставляет яблоки падать в траву. Он сообразил, что та же самая сила тяготения удерживает и Луну на орбите вокруг Земли.
Закон всемирного тяготения Ньютона управляет движением планет, астероидов и комет вокруг Солнца.
Он не позволяет сотням миллиардов звезд галактики Млечного Пути разлететься по всему космосу.
Но тяготение – не единственная сила, чье действие простирается так далеко.
Со времен Ньютона ученые открыли много новых физических законов, которые повсюду действуют одинаково. Эта универсальность физических законов помогла ученым сделать фантастические открытия. Мы можем изучать далекие звезды и планеты и считать, что на них природа следует тем же законам.