Почему небо темное. Как устроена Вселенная

Владимир Петрович Решетников

В книге рассказывается о том, как на протяжении нескольких столетий ученые пытались выяснить, почему ночью темно. Оказывается, этот вопрос связан с самым общим устройством нашей Вселенной – с тем, конечна она во времени и в пространстве или бесконечна, расширяется ли она на самом деле и из чего состоит. В книге подробно обсуждаются основные наблюдательные факты, лежащие в основе современной космологии, и история их открытия.

Для всех, кто интересуется астрономией и космологией – от старшеклассников до специалистов в других областях науки.

Владимир Петрович Решетников

Почему небо темное. Как устроена Вселенная

Введение

Нет ничего сложнее «детских» вопросов. Почему небо голубое, а трава зеленая? Почему у людей две ноги, а у кошек четыре?.. Ответы на такие вопросы требуют либо хорошего чувства юмора[1 - Например, «Человек раздвоен снизу, а не сверху, – для того, что две опоры надежнее одной» (Козьма Прутков).], либо детального знания предмета.

Моя книга посвящена одному из таких «детских» вопросов – почему ночное небо темное? При всей внешней наивности этот вопрос затрагивает представления о самом общем устройстве нашей Вселенной – конечна ли она в пространстве и во времени, когда во Вселенной возникли первые объекты? Темнота ночного неба, вполне очевидный и простой факт, является на самом деле важнейшим и исторически самым первым космологическим наблюдением, сыгравшим свою роль в нашем понимании окружающего мира.

Для большинства людей подобные вопросы, по-видимому, уже не очень интересны. Еще в детстве мы получаем стандартный набор ответов на стандартные детские вопросы об устройстве окружающего мира. Эти ответы являются в целом правильными, но зачастую очень скучными и малопонятными. Школьный курс астрономии, если он вообще был, очень краток и, в преддверии окончания школы и проблемы выбора будущей профессии, обычно проходит почти незамеченным. В итоге уровень астрономических, да и любых естественнонаучных знаний в обществе очень низок. Лучшее доказательство этому – ежедневные астрологические прогнозы по телевидению и в газетах, шоу экстрасенсов, шумиха, устраиваемая по поводу солнечных и лунных затмений, не говоря уже о запуске Большого адронного коллайдера… Достаточно спросить кого-либо о причине смены времен года – в лучшем случае собеседник ответит что-нибудь вроде того, что Земля то приближается к Солнцу, то удаляется. А о том, что в разных полушариях времена года наступают в разное время, люди вроде бы знают, но не задумываются о возникающем противоречии. Да что там времена года – социологические опросы показывают, что многие наши современники считают, что Солнце вращается вокруг Земли!

Впрочем, так было всегда – каждому следующему поколению кажется, что уровень образования все время падает. Конечно, это не может быть верным, так как человечество все-таки развивается. Однако, похоже, что средний уровень знаний об окружающем нас мире и о законах, им управляющих (к этим знаниям не относятся умение включить компьютер или завести машину), почти не меняется. Одним из средств борьбы с таким непреходящим невежеством являются научно-популярные книги. Желательно, конечно, чтобы они были очень хорошими и увлекательными как, например, книги Карла Сагана или Стивена Вайнберга, но и не столь блестящие книги могут быть полезными.

К сожалению, на русском языке не так уж и много популярных книг, в которых доступно и не слишком бегло объяснялись бы основные теоретические и экспериментальные факты, на которых базируется современная картина мира. Недостатком многих книг является попытка «объять необъятное», приводящая к чересчур упрощенному и схематичному изложению. В результате у читателей складывается представление о науке, как о неупорядоченном складе разрозненных фактов, разбавленных голословными утверждениями теоретиков.

Чтобы не скатиться в такое слишком популярное изложение, я расскажу лишь об одной проблеме – о том, почему ночью темно, или, другими словами, о фоне ночного неба. Даже эта, казалось бы, ча