Глава семнадцатая. Масштабы пространства и времена

Каким маленьким, сколь кратковременным представлялся мир нашим отдаленным предкам!

Для дикарей пространство замыкалось видимыми очертаниями моря и гор. Счета времени у них не было. Один путешественник рассказывал, что для обозначения чисел, выходящих за пределы одного-двух десятков, дикари просто ерошили волосы, показывая этим, что предметов много. Туземцы племени Бакаири (в Бразилии) уверяли путешественника фон ден Штейнена, что их деды присутствовали при сотворении мира.

Древним грекам мир уже не представлялся столь маленьким. Они были смелыми морскими путешественниками и имели торговые и культурные связи со многими народами, населявшими берега Средиземного моря. Древнегреческому ученому Эратосфену с помощью солнечных часов удалось приблизительно определить длину земной окружности. Архимед в своей книге "Псаммит" ("Исчисление песчинок") пишет о том, что, по мнению Аристарха Самосского (III век до н.э.), звезды и Солнце неподвижны, Земля вращается вокруг Солнца по окружности, а расстояние от Земли до звезд бесконечно большое.

Впрочем, в древности эти идеи не получили развития, были оставлены и забыты.

Во II веке до н.э. Гиппарх измерил угол, под которым видна тень, отбрасываемая Землей на Луну во время лунного затмения. Зная диаметр Земли, он таким образом довольно точно определил расстояние от Земли до Луны.

Птоломей (II век до н. э.) аналогичным способом определил расстояние от Земли до Солнца, впрочем, довольно неточно: полученное им значение в 20 раз меньше современного. Птоломей считал, что Земля неподвижна и является центром мира, а Солнце и звезды вращаются вокруг нее. Эта геоцентрическая система мира служила опорой религии и просуществовала около полутора тысяч лет.

Согласно библии Вселенная состоит из круглой плоской Земли, накрытой сверху твердым куполообразным небесным сводом, под которым движутся облака и небесные светила. Идея развития Земли, Солнца и звезд, их жизни, молодости и старения совершенно чужда авторам библии. Все религии сходятся на том, что мир был некогда сотворен, и при этом называют до смешного короткий срок в 6-9 тысяч лет, якобы отделяющий нас от этого божественного акта.

Грандиозным прогрессом знаний человека о Вселенной явилась замена системы мира Птоломея системой Коперника (1543 г.). По системе Коперника Земля заняла свое скромное место во Вселенной лишь как одна из планет, вращающихся вокруг Солнца.

Горячий последователь идей Коперника Джордано Бруно (1548-1600 гг.) в своей книге "О бесконечности Вселенной в мирах" с глубоким поэтическим жаром писал: "В безмерном лоне бесконечной Вселенной возникают, развиваются, уничтожаются и снова рождаются бесчисленные миры... Существуют бесчисленные солнца, бесчисленные земли, которые кружатся вокруг своих солнц, подобно тому как наши семь планет кружатся вокруг нашего Солнца".

Еще больше расширилось представление о Вселенной после того, как в тридцатых годах XIX века удалось определить расстояния до звезд. Сначала это было сделано методом параллаксов. Таким образом удалось измерить расстояния до звезд, отстоящих от Земли не более чем на несколько десятков или сотен световых лет, В дальнейшем различными фотометрическими методами были определены расстояния до звезд, отстоящих от Земли значительно дальше.

Наше Солнце является членом большого звездного семейства, состоящего из сотен миллиардов звезд и называемого Галактикой. Наша Галактика похожа на очень плоский диск, который вращается как полужидкое тело. Период обращения Солнца вокруг ядра Галактики - галактический год - равняется 275 миллионам лет.

Наша Галактика не является единственной; на огромных расстояниях от нее расположены другие острова Вселенной, также состоящие из многих миллиардов звезд. Например, спиральная туманность в созвездии Андромеды удалена от нас на 1,5 миллиарда световых лет. Известно много других галактик, расположенных от Земли еще дальше.

Напомним, что свет за 1 сек проходит 300 000 км, а за год- 1013 км. Расстояние 150 000 000 км, отделяющее Солнце от Земли, свет проходит за 87з минуты. Размеры нашей солнечной системы таковы, что свету для того, чтобы пройти ее от одного края до другого, нужно 11 часов. Ближайшие от нас звезды (Проксима, Альфа в созвездии Центавра) находятся приблизительно на расстоянии четырех световых лет. Поперечник нашей Галактики составляет 85 000 световых лет. Ближайшая в нам галактика (Магеллановы Облака) отстоит от нас на 100 000 световых лет, а наиболее далекие из еще доступных для наблюдений на 5-метровом рефлекторе находятся от Земли на расстоянии около 3 миллиардов световых лет.

В начале шестидесятых годов были открыты квазары. Самый далекий из известных нам ныне квазаров находится от нас на расстоянии около 8 миллиардов световых лет. Таковы в настоящее время размеры доступной нашим исследованиям части Вселенной.

Масштабы времени таковы: возраст стационарной модели Вселенной бесконечен; для модели расширяющейся Вселенной с промежуточным замедлением, разработанной Леметром, он составляет около 70 миллиардов лет.

Однако по современным физическим данным стационарная модель нереальна, а для модели Леметра нет достаточных оснований. Мир, в котором мы живем, расширяется, но нет причин полагать, что в этом расширении была остановка.

Возраст мира, определенный по наблюдаемой ныне скорости разбегания галактик, составляет около 13 миллиардов лет. Однако нет уверенности в том, что и в прошлом скорость расширения была такой же, как и сейчас, а от этого существенно зависит величина вычисленного таким образом возраста мира.

Реликтовое излучение позволило заглянуть в ранний этап существования сверхплотной и горячей Вселенной, а определение длительности странствования этого излучения по Вселенной дало возможность судить о возрасте нашего мира. По соответствующим расчетам этот возраст составляет около 10 миллиардов лет.

Возраст нашей Галактики, определенный из отношения изотопов урана и скорости звездной эволюции, равняется 15-20 миллиардам лет. Однако лишь та часть этой величины, которая найдена радиоактивными методами, определена достаточно надежно. Другая же ее часть, вычисленная по скорости звездной эволюции, определена довольно приближенно.

Таким образом, возраст мира, в котором мы живем, составляет 10-20 миллиардов лет, а столь большой разброс значений объясняется тем, что разные методы дают различные результаты.

Возраст Земли известен нам значительно точнее и достовернее. Он определен уран-свинцовым методом и равен 4,6±0,1 миллиарда лет. Поскольку мы - земляне, то нас интересует более подробная хронология Земли, Ученые этому вопросу уделили много внимания и установили, что в первые несколько миллиардов лет ее существования произошла кристаллизация минералов и образовалась земная кора. Затем сформировался современный лик Земли с его материками, горными цепями, океанами и морями. Приблизительно 1 миллиард лет назад на Земле возникла жизнь. Сначала появились простейшие ее формы, потом развились более сложные. Около 2-3 миллионов лет назад на Земле появились обезьянолюди, у которых мозг был чуть больше, чем у обезьян, и которые делали примитивные орудия. Археологи нашли останки этих существ и эти их орудия, а физики радиоактивными методами абсолютной хронологии определили возраст этих находок.

Теми же методами удалось установить, что несколько сот тысяч лет назад на Земле уже были люди, у которых мозг был значительно больше обезьяннего, и что они делали орудия чуть лучше своих предшественников, В эти времена прогресс человеческой культуры шел крайне медленно. Лишь около 100 тысяч лет назад люди научились делать простейшие деревянные орудия; около 25-50 тысяч лет назад - обрабатывать камень и около 6 тысяч лет назад - обрабатывать металл.

Потом прогресс человеческой культуры пошел все более быстрым темпом, подобно внезапно распрямляющейся туго скрученной пружине. Лишь около 3006 лет назад люди научились обрабатывать железо, а за последние несколько сотен лет создали мощную науку и технику. Астрономией люди начали заниматься лишь около 5000 лет назад. Первые телескопы были построены в начале XVII века в Голландии Гансом Липперсгеймом и другими. В 1610 г. Галилей опубликовал результаты исследований Луны, полученные с помощью разработанного и построенного им телескопа. Таким образом, лишь 360 лет отделяет нас от начала телескопической астрономии, а ныне, вырвавшись за пределы Земли, люди уже осваивают космос.

Хронологическая таблица

Всего несколько сотен солнечных лет, меньше одной галактической минуты, принадлежит астрономической науке в длинной истории Земли и Вселенной, но за это время люди проникли в сокровенные тайны природы. Находясь на маленькой планете, принадлежащей средней звезде - Солнцу, люди сумели исследовать звезды не только своей Галактики, но и многих других островов Вселенной.

Недавно обнаружен и исследован квазар, у которого красное смещение его спектра составляет 222,3%. Луч света, вышедший из этого квазара, прежде чем достигнуть Земли, двигался 8 миллиардов лет. Когда он начал свое движение к нам, еще не было ни Земли, ни солнечной системы. Когда этот луч уже прошел более 0,999 части своего пути к Земле, на ней только появились первые люди. Пока свет от далекого квазара совершал оставшуюся тысячную часть своего пути, успело смениться около ста тысяч поколений людей, появился современный человек, который построил тот мощный телескоп изготовил ту фотопластинку, с помощью которых этот сигнал от квазара был отмечен, изучен и понят.

В приводимой здесь хронологической таблице для наглядности параллельно даны три вида летоисчисления: в солнечных годах, в галактических годах и по числу человеческих поколений, считая, что галактический год равен 275 миллионам лет, а в среднем на одно человеческое поколение приходится 30 лет. Эта хронологическая таблица показывает, насколько широки ныне наши представления о мире. Ведь наше время, быть может, больше чем какое-либо другое насыщено фундаментальными научными открытиями и достижениями в области техники. Доступный исследованиям мир стал шире и границы знаний продолжают раздвигаться на наших глазах. Выясняются тончайшие свойства элементарных частиц; становится яснее строение небесных тел. механизм их образования, история развития.

Измерение времени прямо или косвенно участвует в решении этих проблем, причем особенности техники измерения времени таковы, что прогресс целого ряда областей знания в некоторой мере способствует ее совершенствованию, а отдельные этапы ее развития переплетаются с величайшими открытиями, на которых основаны наши представления о строении вещества и строении Вселенной.

Между тем ученым достаточно ясно, что нерешенных загадок природы много больше, чем решенных, и, быть может, в исследовании протяженности и длительности вещей сделан только первый шаг. Каким будет следующий?...