Full transcript of “Почему космос чёрный, если вокруг миллиарды ярких звёзд”. Click a timestamp to open the video at that moment. Need another video? Use the YouTube transcript generator.
0:00 Ночное небо чёрное. В глухую полночь, вдали от городских огней, где нет ни луны, ни облаков, вы увидите звёзды, тысячи звёзд. Дугу Млечного пути, проливающегося через пол неба. И всё же между этими сияющими точками темнота. бесконечная непроглядная чернильная темнота, будто кто-то натянул над миром чёрную ткань и проколол её иглой в нескольких тысячах мест. Это кажется настолько привычным, настолько само собой разумеющимся, что мы почти никогда не задаём себе вопрос. А ведь этот вопрос - один из самых глубоких, какие
0:47 вообще может задать разум. Почему космос чёрный? Почему, если вокруг нас во все стороны простирается вселенная, наполненная сотнями миллиардов галактик, а в каждой из них сотнями миллиардов звёзд? Ночное небо не пылает ослепительным белым светом. Почему, когда мы смотрим в бездну, бездна не отвечает нам сиянием, равным поверхности солнца? Вопрос звучит наивно, но за ним скрывается одна из самых красивых загадок науки. Загадка, которая четыре столетия сводила с ума лучших астрономов, физиков и философов Европы. И ответ на неё оказался таким, что перевернул наше представление о
1:34 самой природе Вселенной, о её возрасте, о её судьбе и самое главное о том, что значит просто смотреть в небо. Всё начинается в конце X века. Английский астроном Томас Дигис, сын знаменитого землемера, друг Джона Ди, одним из первых в Европе публично поддержал систему Коперника, но Дигис пошёл дальше своего польского учителя. Коперник ещё представлял звёзды как крохотные светящиеся точки на внешней сфере, окружающие солнечную систему, подобно расписанному куполу. Дигис же в 1576 году сделал шаг, требовавший невероятной смелости. Он предположил, что никакой сферы нет.
2:21 Звёзды рассыпаны в пространстве беспредельно во все стороны, до самых пределов, которых нет вовсе. Вселенная бесконечна. И тут возникает первая ещё смутная тень будущей загадки. Дигис пишет: "Если звёзды простираются бесконечно, то почему мы не видим их все одновременно во всём их числе, во всём их свете?" И сам же отвечает: "Очевидно, потому что дальние звёзды слишком тусклы для человеческого глаза". Ответ казался разумным, но он был неверен. 34 года спустя за перо берётся Иаган Кеплер, уже открывший законы движения планет, уже
3:06 переписывающийся с Галилеем, уже увидевший спутники Юпитера через новорождённые телескопы. И Кеплер, человек, чей ум охватывал вселенную с редкой ясностью, вдруг замечает то, что Дигис почти проглотил. В своём труде разговор со звёздным вестником. Отвечая Галилею, Кеппер формулирует парадокс с математической строгостью. Если вселенная бесконечна и звёзды распределены в ней равномерно, то любой луч зрения, какой бы вы не выпустили из своего глаза, рано или поздно упрётся в поверхность какой-нибудь звезды. Куда бы вы ни посмотрели, там будет звезда. Всё небо должно светиться как единая
3:53 сплошная поверхность, ослепительно яркая, без единого тёмного участка. Небо должно быть, Кеплер прямо это пишет, таким же ярким, как солнце в полдень. Ночи не должно быть вообще. И раз ночь всё-таки существует, раз небо всё-таки чёрное, значит, вселенная не бесконечна. Значит, есть где-то стена. Оболочка - край, за которым звёзд больше нет. Для Кеплера тёмное небо стало доказательством конечности мира, и это выглядело непровержимо. Логика была железной. Простая геометрия. Чем дальше звезда, тем она тусклее. По
4:39 закону обратных квадратов свет ослабевает пропорционально квадрату расстояния. Но количество звёзд, находящихся на данном расстоянии от нас, растёт как квадрат этого расстояния, потому что растёт объём сферической оболочки, где они помещаются. Эти два множителя точно компенсируют друг друга. Каждая сферическая оболочка вокруг Земли, независимо от её радиуса, приносит одинаковое количество света. Тонкий слой звёзд в тысячи световых лет от нас даёт столько же света, сколько тонкий слой звёзд в миллионе световых лет, и столько же в миллиарде. А если таких оболочек бесконечно много, то
5:24 суммарный свет бесконечен. Небо должно гореть. Прошло ещё столетие. Эстафету принял швейцарский астроном Жан Филипп Лоашезо. В 174 году, наблюдая великую комету, названную позже его именем, он в приложении к своему трактату впервые попытался решить парадокс. Шезо предположил, что межзвёздное пространство не пусто. В нём разлит тонкий поглощающий флюид. Некая тёмная материя. Совсем не та, о которой мы говорим сегодня, а просто пыль, туман, среда, которая по чуть-чуть съедает свет далёких звёзд. Если такое поглощение существует, - рассуждал он, -
6:11 то самые далёкие звёзды до нас просто не долетят. Их свет угаснет по дороге. Идея казалась спасительной, но она была ошибочной, и ошибку эту вскроют позже. А в 1823 году за загадку взялся немецкий врач и астроном-лебитель по имени Генрих Вильгельм Ольберс. Днём он лечил жителей Бремена, был одним из лучших врачей города. Ночами уходил в маленькую обсерваторию на чердаке и всматривался в небо. Он открыл астероиды Палда и Веста, вычислил орбиты десятков комет, стал одной из фигур немецкой астрономии. И вот именно Ольберс сформулировал парадокс так его имя приросло к нему
6:57 навсегда. Ольберс повторил идею Шеза о поглощении, но сформулировал вопрос настолько чётко, настолько остро, что почти 200 лет космологи будут возвращаться к нему снова и снова. Почему ночью темно? Не как поэтический вопрос, а как строгая задача физики. Парадокс Ольберса. Но с идеей поглощающей среды была проблема, и очень скоро её нашли. Проблема эта следовала из простого закона природы, открытого в XIX веке, из термодинамики. Если пыль поглощает свет звёзд, она нагревается. Она не может поглощать бесконечно, не отдавая ничего обратно. В конце концов, пыль разогреется до той же
7:43 температуры, что и поверхность звёзд, и сама засветится с той же яркости. Поглощающая среда не спасает, она сама превращается в источник света. Тёмное небо не объясняется тем, что где-то по пути свет теряется, он не теряется, энергия сохраняется. Куда же тогда девается сияние всех этих звёзд? И здесь на сцену выходит человек, которого никто не ждал. Ни астроном, ни физик, а писатель. Эдгар Алан По, тот самый, что писал о падении дома Ашеров, о Вороне и Анабелли. В 1848 году, за год до своей загадочной смерти, поп публикует странное огромное местами
8:29 безумное сочинение под названием Эврика. Он называет его паемый в прозе и посвящает нимного-нимало устройству вселенной. В Эврике много ошибочного, много поэтических вольностей, но в одном месте почти между строк. По формулирует мысль такой пронзительной точности, что она обгоняет науку своего времени на 80 лет. По пишет: "Ественный способ понять пустоту, которую наши телескопы находят в бесчисленных направлениях, предположить, что невидимый фон находится на таком огромном расстоянии, что ни один луч оттуда ещё не успел до
9:14 нас добраться. Свет от самых далёких звёзд ещё не дошёл, просто не хватило времени". Это был ответ не полный, не научный, в строгом смысле, поэтический, но именно тот ответ, которому наука будет пробираться ещё целый век. Скорость света конечна, она огромна, чудовищно по человеческим меркам, почти 300.000 км в секунду, но не бесконечно, и это меняет всё. Когда вы смотрите на звезду, вы видите не её нынешнее состояние, а её прошлое. Свет от солнца идёт до нас 8 минут. Свет от Проксима Центавра- 4 года. Свет от центра нашей
10:01 галактики 26.000 лет. Свет от галактики Андромеды- 2,5 млн лет. А свет от самых далёких галактик, которые мы вообще способны увидеть, шёл к нам 13 млрд лет. Наш собственный Млечный путь - это спиральный диск 100-200 млрд звёзд, простирающийся на 100.000 световых лет Поперечники. И это только одна галактика из тех двух триллионов, которые, по современным оценкам, помещаются в наблюдаемой части Вселенной. Если бы каждая из этих галактик была пищим их хватило бы, чтобы наполнить огромный морской пляж. И всё это громадное войско
10:47 звёздных систем светит нам в лицо, и всё равно небо остаётся чёрным. Это значит, что мы никогда не видим космос сейчас. Мы всегда смотрим в его прошлое. И если у Вселенной есть возраст, а он есть, то есть и предел, за которым просто ещё нет истории, свет которой мог бы до нас дойти. Но и это ещё не всё. Настоящее полное объяснение пришло только в XX веке, и связано оно с открытием, перевернувшим космологию. В 1929 году американский астроном Эдвин Хабл, работая на телескопе Хукера в обсерватории Маунт Уилсон, обнаружил
11:33 вещь настолько странную, что её было трудно осмыслить. Оказалось, что почти все далёкие галактики удаляются от нас, и чем дальше галактика, тем быстрее она убегает. Это открытие означало только одно: вселенная расширяется. Пространство между галактиками растягивается как поверхность надуваемого шара. И если сейчас оно расширяется, значит, когда-то давно оно было сжато в невероятно малый, невероятно горячий объём. Возникла теория большого взрыва. У Вселенной есть начало, у неё есть возраст. И этот возраст, по самым точным современным измерениям, составляет около 13 млрд 800
12:19 млн лет. Это цифра, которая рушит парадокс Ольберса окончательно. Свет самых далёких объектов не мог пройти путь длиннее, чем позволил ему пройти возраст вселенной. Есть горизонт, есть край видимого. Не край самой Вселенной, а край того, что мы вообще можем увидеть. И за этим горизонтом, если там даже сияют звёзды, их свет к нам не дойдёт никогда или дойдёт только через миллиарды лет. Значит, бесконечно многих оболочек, светящих на нас, попросту нет. Их свет ещё в пути или его никогда и не будет. Но и это только половина ответа. Есть вторая, ещё более удивительная.
13:05 Расширение Вселенной делает с уходящим от нас светом одну странную вещь. Оно растягивает его. Волны света, которые мчатся к нам через расширяющееся пространство, растягиваются вместе с этим пространством. Красный цвет становится краснее, инфракрасный уходит в микроволновый диапазон, а самый далёкий свет, свет, испущенный в первые сотни тысяч лет после Большого взрыва, растянулся настолько, что перестал быть видимым для глаза. Явление называется космологическим красным смещением. И оно означает, что даже те лучи, которые всё-таки до нас доходят от самых далёких источников, приходят уже не как свет, а как невидимое излучение. Мы их не видим.
13:54 Они не вписываются в узкое окошко, которое эволюция надела названием видимый спектр. И вот здесь, в этом месте истории, вас должен обнять один невероятный факт. Небо на самом деле светится. Оно горит равномерно во все стороны с очень точной яркостью и температурой. Просто наш глаз этого не видит. В 1964 году два инженера из лаборатории Белла в Нью-Джерси, Арно Пензиас и Роберт Уилсон настраивали большую рупорную антенну, построенную для приёма спутниковых сигналов, и постоянно ловили шум.
14:40 Странный, ровный, одинаковый со всех направлений неба шум. Они чистили антенну от голубиного помёта, они меняли электронику. Они пытались найти неисправность. Шум не уходил. Он шёл отовсюду: из Зенита, из-под горизонта, из-за Солнца, из-за Луны, из-за галактического центра. Одинаковый везде. Оказалось, они случайно поймали свет самой ранней вселенной. Реликтовое излучение. Свет, испущенный когда Вселенной, было всего 380.000 лет. момент, когда горячая плазма впервые остыла настолько, что смогла стать прозрачной для фотонов. Эти фотоны с тех пор летят к нам. Растянувшись в
15:26 тысячу с лишним раз, они добрались до нас в виде микроволнового излучения с температурой около 2,7гра выше абсолютного нуля. И это фон всей вселенной. Небо действительно светится равномерно во все стороны, как и предсказывал Ольберс. Только светится оно в невидимом свете. За открытие реликтового излучения Пензиас и Уилсон в 1978 году получили Нобелевскую премию. Самое случайное и самое важное открытие в истории космологии. И это только начало. В девяностые годы американский спутник Кобе впервые нарисовал карту неба в микроволновом диапазоне и обнаружил, что
16:12 фон не абсолютно однороден. В нём есть крошечные ничтожные пятна, где температура отличается от средней на сотую долю процента. Эти пятна - семена будущих галактик. Отпечатки первых уплотнений вещества в раскалённой ранней вселенной. Потом спутник ВМАП в двухтысячные, потом европейский Планк в 2009. Каждый следующий инструмент видел ту же картину, всё точнее и точнее. Из тонкой ряби на реликтовом фоне удалось вычислить возраст вселенной, её геометрию, долю обычной материи, тёмной материи, тёмной энергии. Целая космология выросла из этого невидимого сияния, встречающего наши антенны со
17:00 всех сторон неба. Если бы наши глаза были настроены на приём микроволн, ночного неба вообще не существовало бы. Мы жили бы в постоянно светящемся мире, где, куда не посмотри, везде тусклое свечение, идущее из самой первой вспышки вселенной. Это, если хотите, окаменевший отсвет рождения мира, разлитый по всему космосу. и обнимающий нас со всех сторон. Ольберс был прав, но небо горит не сиянием звёзд, а гораздо более древним, гораздо более фундаментальным светом. И теперь, зная всё это, можно наконец собрать полный ответ на вопрос, с которого мы начали. Почему космос чёрный? Он чёрный, во-первых, потому что вселенная не бесконечна во времени. У
17:47 неё есть возраст 13 млрд 800 млн лет. И, значит, есть горизонт, за которым свет к нам ещё не долетел. Он чёрный. Во-вторых, потому что вселенная расширяется, и это расширение уносит от нас далёкие галактики со скоростью растягивающий их свет, превращающий видимое в невидимое. Он чёрный в третьих, потому что звёзды невечны. Они рождаются, живут. Самые массивные всего несколько миллионов лет. Самые скромные красные карлики протянут триллионы, но и им придёт конец, и гаснут. В любой данный момент времени большая часть вселенной уже прошла эпоху звёздного пылания или ещё не вошла в неё. Он
18:33 чёрный в четвёртых, потому что даже те звёзды, которые сейчас горят, распределены неравномерно в пустоте, а собраны в галактике, разделённые огромными безднами. Расстояния между галактиками таковы, что их свет, размазанный по этим безднам, не может создать сплошной поверхности. И, наконец, он чёрный в пятых, потому что наши глаза очень узкий инструмент. Они настроены на приём излучения от объектов с температурой в 1.000°со, таких как солнце. А фон Вселенной остыл до температуры, лежащей далеко за пределами их чувствительности. Каждая из этих причин по-своему прекрасна. Каждая говорит нам что-то невероятное. Возраст вселенной, её расширение, её история,
19:21 конечность жизни звёзд, устройство наших собственных глаз. И всё это вместе сходится в одной простой картинке. Чёрное небо ночью. Оно кажется нам скучным, пустым, обыкновенным. Мы выросли с ним, и оно перестало нас удивлять. А на самом деле это одно из самых сложных, самых информативных зрелищ, доступных человеку. В темноте между звёздами закодированы законы физики, история мироздания, будущее галактик и странная изящная связь между временем, пространством и светом. Есть ещё один тревожный и одновременно завораживающий поворот у этой истории. Если вселенная
20:08 продолжит расширяться, а всё указывает на то, что она не только расширяется, но и делает это со всё большим ускорением, то будущее звёздного неба будет становиться ещё темнее. Через сотни миллиардов лет далёкие галактики удалятся от нас настолько быстро, что их свет вообще перестанет до нас доходить. Они уйдут за горизонт, за который ничего не выберется. Разумные наблюдатели, живущие в тот далёкий-далёкий момент внутри своего скопления галактик, будут видеть только собственную звёздную семью, а вокруг, во все стороны будет простираться настоящая абсолютная чернота. Не такая, как у нас, где
20:53 всё-таки светится микроволновый фон, а полная, глухая, окончательная. Они не смогут догадаться о существовании других галактик. Они, возможно, никогда не откроют расширение Вселенной. Само знание о большом взрыве станет для них недоступным. Космология превратится в древнюю легенду, у которой не будет доказательств. И в этом смысле мы живём в счастливую короткую эпоху. Эпоху, когда небо ещё говорит с нами, когда его чёрное покрывало ещё пронизано светом далёких миров, когда сама история вселенной ещё читается по небу, как открытая книга. Так что в следующий раз, оказавшись где-нибудь далеко от городских огней, на берегу озера, на
21:39 горном перевале, в степи, поднимите голову. Посмотрите на эту темноту между звёздами, не как на пустоту, а как на сообщение. Это чёрное небо не отсутствие света, это присутствие времени. Это возраст вселенной, отпечатанный на самом устройстве нашего зрения. Это следы большого взрыва, растянутые расширяющимся пространством в невидимую нам радугу. Это космос, разговаривающий с нами языком тишины. Кеплер думал, что тьма ночи - знак конечности мира. Он ошибся насчёт причины, но что-то важное всё-таки уловил. Тёмное небо действительно
22:26 говорит о границах, только границы эти проходят не в пространстве, а во времени. Это граница между тем, что мы можем увидеть, и тем, что от нас скрыто самой природой света, между настоящим и прошлым, между вселенной, которая была, и вселенной, которая ещё дойдёт до нас, быть может, никогда. И в этой темноте между тонкими лучами звёзд начинается самое честное занятие, доступное разумному существу. просто смотреть и понимать, что там за чернотой не пустота, там всё.
