Как появилась Вселенная? Большие и маленькие вопросы о космосе

Герайнт Фрэнсис Льюис

Крис Ферри

Космос на ладони. Лучшие книги про Вселенную

Кванты – это сверхмалые частицы, кирпичики «всего», космос – это триллионы звёзд и постоянно расширяющихся галактик. Жизнь на необъятных просторах Вселенной неотделима от взаимодействий в масштабах кварков. Объединяя эти измерения, авторы книги – ученые-физики, ведут диалог в поисках ответов на самые фундаментальные вопросы науки:

– Откуда во Вселенной вещество?

– Вечна ли материя?

– Как разгадать «химию» небес?

– Почему умирая, звезды взрываются?

– Как выглядит «теория всего»?

С авторами этой книги, учеными-физиками, мы погрузимся в глубокое прошлое Вселенной и заглянем в ее далекое будущее сквозь «оптику» квантового мира, а более понятным это изучение сделают иллюстрации этой книги.

В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.

Крис Ферри, Герайнт Фрэнсис Льюис

Как появилась Вселенная

Большие и маленькие вопросы о космосе

© Масленников К. Л., перевод на русский язык, 2024

© Оформление. ООО «Издательство «Эксмо», 2024

Предисловие

Несколько последних десятилетий подарили миру великолепную плеяду учёных (одно перечисление их имён заняло бы слишком много места), которые много рассказывают о своих исследованиях и открытиях широкому кругу людей, не принадлежащих к научному сообществу. Всех этих учёных, кроме дара покорять слушателей всех возрастов и вкусов, объединяет одно: у них всегда наготове великолепные космические фото. При этом, как ни странно, если вы попробуете сравнить области научной деятельности многих из этих блестящих публичных людей, окажется, что далеко не все они занимаются астрономией. Выходит, что даже те учёные, которые, может, и к телескопу-то никогда близко не подходили, стараются привлечь наше внимание фотографиями далёких галактик и светящихся облаков межзвёздной пыли.

Людей всегда зачаровывает ночное небо, так что нет ничего странного в том, что мы в восхищении замираем перед этими снимками. Упорядоченная красота звёзд вызвала к жизни само слово космос. Сегодня «космос» и «Вселенная» – синонимы. И если слово «Вселенная» буквально означает «всё сущее», то на практике оно подразумевает «всё сущее там» – за пределами Земли. Космологи – учёные, которые изучают космос – всегда обращают свои телескопы именно к звёздам.

Вселенная невероятно огромна, и поэтому слово «космос» вызывает представление о гигантских масштабах. И, хотя космос по определению включает в себя всё вплоть до муравьёв, песчинок и отдельных атомов, при его изучении эти мелочи не принимаются во внимание. А если смотреть на мир через объектив, оставляющий в поле зрения только гигантские объекты вроде планет, звёзд и чёрных дыр, то наука о космосе сводится к упорядоченной системе физических теорий и законов. С такой точки зрения Вселенная предстаёт идеально отрегулированной машиной, предсказуемой и постоянной. И в целом мы хорошо представляем себе, как эта машина работает.

Но одной из величайших неожиданностей в истории науки оказалось то, что кажущаяся упорядоченность космоса проявляется не на любом его масштабе. Казалось бы, можно ожидать, что нечто огромное, но далёкое будет вести себя так же, как маленькое, но очень близкое. Телескоп увеличивает крохотные изображения далёких объектов, микроскоп – изображения мельчайших объектов, расположенных вблизи. Но когда мы глубоко заглядываем в мир очень малых тел, мы обнаруживаем, что он устроен совершенно иным, незнакомым нам образом, непредсказуемым и контринтуитивным, и законы его во многом абсолютно непохожи на те, что действуют в космосе. На очень малых масштабах нам открывается квантовый мир.

Слово квант возникло при разработке новой ветви современной физики, когда в начале XX века понадобилось объяснить результаты экспериментов с объектами гораздо меньшими, чем ещё можно разглядеть в самые мощные микроскопы. Это был новый мир – мир атомов, квантовый мир. Он оказался недоступен прямому наблюдению, он привёл нас к пониманию происхождения и взаимодействия химических элементов, а в конечном счёте и самих звёзд.

Квантовая физика