Учитывая печальное положение дел, мне придется начать с самого начала и обрисовать в этой главе самые общие черты мироздания, поэтому глава имеет такой нетипичный номер.

Дорогие детишечки!..

В дикие времена, когда в домах не было водопровода и канализации, а собственное дерьмо и мочу люди выплескивали из горшков прямо в окна на радость случайным прохожим, миром правила христианская церковь, которая заживо сжигала людей на кострах и учила, что Солнце вращается вокруг Земли. Это были весьма печальные времена!

Как только не представляли себе Землю наши некрасивые предки! Чаще всего как плоский блин. Иногда в их воображении этот блин, или, если вы больше любите, пухлая оладушка, располагался на трех китах, а иногда – на трех слонах, и уже слоны эти, в свою очередь, стояли на спине огромной черепахи, которая плавала в бесконечном океане. Можете себе представить?

И почему звезды на небе нам кажутся такими маленькими точечками, а Солнце таким большим, хотя, как выясняется, среди звезд есть просто гиганты, в сравнении с которыми наше любимое светилко – просто козявка?

Дело в том, что Солнце находится не очень далеко от нас – всего в 150 миллионах километров, буквально рукой подать. Расстояние в 150.000.000 км в астрономии называется одной астрономической единицей (а.е.). То есть Земля удалена от Солнца на 1 а.е. А звезды находятся в тысячи, миллионы, миллиарды раз дальше. Поэтому и выглядят на небосклоне маленькими светящимися точечками без размера.

Ну, а теперь надо ответить на вопрос, что же такое небо.

Правильный вопрос! Полнолуние – это когда мы видим полную Луну. То есть круглую. Она ведь таковой бывает не всегда. Порой Луну вообще не видно (этот период называют новолунием), а в другое время Луна представляет собой месяц – серпик или рогалик, повернутый в ту или иную сторону. Почему так?

Это зависит от положения Луны относительно Земли.

А потому, что любая юла стремится сохранить свою ось вращения в пространстве, Земля ее и сохраняет. То есть она то поворачивается к звезде своей макушкой, то отворачивается от нее. Макушка – это северное полушарие. Когда оно повернуто к Солнышку, в северном полушарии лето. А когда Земля больше повернута к Солнцу своей «нижней» стороной, то есть южным полушарием, лето случается там.

Таким образом, у нас, в Северном полушарии, лето в июне, июле, августе, а в Южном полушарии лето в декабре, январе, феврале.

А, кстати, сколько звезд может увидеть на ночном небе человек невооруженным глазом?

Нам с вами, привыкшим к невероятным масштабам, миллиардам, триллионам и квинтиллионам, эта цифра, наверное, сейчас покажется смешной. Потому что невооруженным глазом на небе можно увидеть всего 3–4 тысячи звезд. Именно этот мизер и создает столь впечатляющую картину.

Вооруженный биноклем глаз может увидеть 100 или даже 200 тысяч звезд. Глаз, наблюдающий небо через небольшой телескоп, увидит уже миллионы звезд! Ну, а если под рукой ничего нет, придется, лежа на спине и закинув руку за голову, тупо моргать невооруженными глазами. Но даже невооруженный стекляшками глаз может заметить, что все звездочки разные – и по яркости, и даже по цвету. Впрочем, последнее отмечает не каждый. Мне, например, в детстве все звезды казались почему-то зелеными или зеленоватенькими. И я очень удивился, когда учительница в начальных классах поругала меня и поставила «трояк» за то, что на уроке рисования я изобразил звезды на небе зелеными:

По какой-то загадочной причине популярные книжки об астрономии и астрономические учебники в значительной своей части заполнены рассказами о созвездиях и наблюдении звездного неба с помощью телескопа. На мой же взгляд – это самое скучное, что нам нужно знать о Вселенной. Когда-то знания звездного неба были важны для мореплавателей и путешественников, чтобы ориентироваться по звездам. А нам с вами, в эпоху навигаторов и самолетов, это все без надобности. Современному горожанину нужно иметь только самое общее представление о небе – чтобы ориентироваться в женских журналах, где печатают гороскопы, поскольку там упоминаются созвездия. Гораздо важнее знать и понимать, как устроены звезды и мир в целом. Правда, это уже, скорее, астрофизика, нежели астрономия, но, ей-богу, рассказы о созвездиях всегда вызывали во мне такую скучищу, что я здесь ограничусь только самым необходимым минимумом. Я прав?

В названии этой главы нет никакого преувеличения, это вовсе не поэтическая фраза. Это строгий научный факт – практически все химические элементы, из которых выстроено наше тело, произведены звездами. В нашей крови, например, есть железо, придающее крови красный цвет… В нас полно углерода, составляющего основу жизни… Есть фосфор, азот, хлор… На 70 % наше тело состоит из воды, то есть водорода и кислорода… Да внутри нас – почти вся таблица Менделеева!

А ведь изначально в молодой Вселенной были только простейшие вещества – водород да гелий. Откуда же взялись сложные химические элементы? Они наработаны в термоядерных реакторах, имя которым – звезды. И вот тут нам придется сделать небольшой экскурс в физику.

И как с его помощью собирать элементарные вещества из таблицы химических элементов имени старичка Менделеева?

Сейчас все расскажу, ничего не скрою… Значит, берем пинцетом из коробочки с надписью «нейтроны» 2 нейтрона, а из коробочки с надписью «протоны» 2 протона. И соединяем их вместе, в одну кучку. Эта кучка из четырех частиц называется атомным ядром. То есть ядро атома у нас уже есть, осталось дособирать «скорлупу». А «скорлупа» – это болтающиеся вокруг ядра электроны. Надень на ядро атома электронную шубу из вращающихся электронов – и будет готов атом!

Электрончик, напомню, – очень легонькая частица, он меньше и легче протона почти в две тысячи раз! Нейтрон же по величине и массе практически такой же, как протон (их массы отличаются друг от друга буквально на один электрончик). Но нейтрон не имеет электрического заряда. Зато на него действуют ядерные силы. То есть нейтроны и протоны можно слепить в комочек атомного ядра, при этом нейтроны даже не будут сопротивляться этому сближению, так как, будучи электронейтральными, совершенно индифферентны к электромагнитному воздействию.

Так вот, несмотря на мощь ядерных сил, при накоплении в ядре положительного заряда (то есть увеличении числа протонов) их отталкивающая сила могла бы преодолеть ядерные силы, и ядро бы развалилось. Вот тут и вступают в игру нейтроны. Зарядом они не обладают, то есть в отталкивании не участвуют, но свою скрепляющую лепту в ядерные силы вносят. Они как бы «разбавляют» заряд ядра.

Как рождаются звезды, мы уже поняли. Гравитация, то есть взаимное притяжение тел, имеющих массу, постепенно стягивает атомы рассеянного в космосе газа. По мере уплотнения и разогрева (из-за уплотнения) частицы начинают сталкиваться друг с другом все чаще, все энергичнее и в конце концов, в этом газовом шаре разгораются термоядерные реакции.

Кстати, а почему электронные шубы не мешают протонам сталкиваться и участвовать в живительной термоядерной реакции? Ведь, как мы знаем, ядра атомов окружены электронами. Для простоты их можно представлять себе как шарики, кружащиеся вокруг ядра, а можно – как туманные электронные облачка со всех сторон окружающие ядро. В атоме водорода, правда, всего один электрон кружится вокруг одного-единственного протона, но все равно ведь кружится! И для того, чтобы два ядра атомов водорода, то есть два протона, столкнулись, нужно, чтобы они сначала как-то сбросили с себя мешающие электронные шубы.

Еще интереснее! Середина звезды по мере выгорания очередного химического элемента начнет сжиматься под действием гравитации из-за того, что ее больше не распирает излучением. И будет сжиматься до тех пор, пока гравитация не уплотнит и не разгорячит ее вещество настолько, что включится очередная порция синтеза очередного, более тяжелого химического элемента. Затем выгорит и он, и, если массы звезды хватит для дальнейшей ступени разогрева и запуска, выработавшийся на прошлой стадии элемент сам станет топливом.

Но!

Прежде всего надо понять, что вспышка новой или сверхновой – это не внезапное рождение звезды с ее последующей молниеносной погибелью. Это просто взрыв уже существующей звезды. Просто звезда эта так тускла на ночном небе, что практически незаметна. Но при ее взрыве выделяется столь умопомрачительная энергия, что едва различимая в телескоп точечка сразу переходит в звезды первой величины и возникает полное впечатление, будто на небе зажглась новая звезда. Отсюда и название – новая и сверхновая.

Новая звезда отличается от сверхновой только мощностью взрыва. Это примерно как атомная бомба и водородная. Атомная – это страшно. А водородная – вообще пипец!.. Новая звезда увеличивает при взрыве свою яркость в тысячи раз и сотни тысяч раз. А сверхновая – в миллионы и миллиарды раз!

Как уже говорилось, судьба звезды зависит от ее массы. Если масса звезды меньше предела Чандрасекара, то… Как!? Вы не знаете что такое «предел Чандрасекара»? Неужели мама не пела вам про это колыбельных? Тогда придется объяснить. Слушайте сюда…

Субраманьян Чандрасекар – американский астроном индийского происхождения, который еще в прошлом веке провел расчеты, показавшие, что существует некий предел массы звезды, который кардинально влияет на ее судьбу. Предел этот назвали именем астронома, и равен он 1,38 солнечной массы. То есть если масса звезды не превышает 1,38 массы нашего Солнца, то в конце жизни она превратится в скучного белого карлика из так называемого вырожденного газа, представляющего собой плотно сбитую тяготением смесь ядер атомов и электронов. Белые карлики мы с вами проходили. Это такие угасающие заморыши, выработавшие свое топливо и остывающие медленно и печально. То есть Солнце наше, поначалу раздувшись и сбросив верхние слои, останется белым карликом. А сейчас оно – желтый карлик.

Надо сказать, что понятие размера или диаметра для черной дыры достаточно условно, ведь она стремится схлопнуться в ноль, в точку (правда, как мы уже знаем, внешний наблюдатель этого никогда не дождется). Поэтому применительно к черным дырам используют два синонимичных понятия – «сфера Шварцшильда» и чуть более поэтичное «горизонт событий». Вот они и считаются размерами черной дыры.

Сфера Шварцшильда, названная по имени немецкого астронома, – это воображаемая сфера, окружающая коллапсирующую звезду, при попадании вовнутрь которой ничто, даже квант света, уже не может вырваться обратно, удерживаемый колоссальным тяготением. Так сказать, точка невозврата или, вернее, сфера невозврата, поскольку окружает черную дыру со всех сторон.

Мы как-то увлеклись большими масштабами и совсем забыли о том, что находится у нас под носом. Это очень по-русски – думать о вечном и глобальном, не замечая разбросанных игрушек под самым носом.

Давайте же скосим глаза на кончик носа и посмотрим, что находится вот буквально рядом, вокруг нас. К родному дому присмотримся. К любимой нашей Солнечной системе. Пробежимся, так сказать, галопом по планетам. А то Вселенную познали, а что в хозяйстве делается, не знаем. Однако не беспокойтесь за масштаб! После наведения порядка внутри собственного дома, мы вновь, раскинув руки, отправимся в полет по Вселенной и поговорим о том, откуда она вообще взялась. Но сейчас все же придется на время отвыкнуть от галактических просторов, взять в руки лупу и изучить то, чем намусорено вокруг.

Предупрежу сразу – все то, о чем будет говориться в этом разделе, касается именно ближайшего космоса, максимум – Солнечной системы. О том, чтобы на каких-то чудесных звездолетах полететь к другим звездам, даже речи нет. До этого мы еще не доросли и не скоро дорастем, если вообще дорастем…

Но с тех пор, как наукой были открыты каналы на Марсе (позже наукой же и закрытые), человечество задумалось: а как туда попасть, к нашим братьям по разуму? Ну или хотя бы до Луны долететь – посмотреть, живут там лунатики или нет?

Французский писатель XIX века Жюль Верн на волне этого интереса даже написал роман, в котором герои улетают на Луну при помощи пушки. Идея проста: сделать длинный ствол, способный разогнать большой снаряд до нужной скорости, направить ствол на Луну, самим сесть в этот снаряд, выстрелить – и вперед заре навстречу!

Это придуманное давным-давно безракетное устройство могло бы нам помочь расшить самое узкое и проблемное место – вывод грузов с Земли.

Космический лифт представляет собой лифт в самом прямом смысле этого слова. Представьте себе геостационарный спутник, то есть такой спутник, который вращается вокруг Земли с той же скоростью, с которой вращается вокруг своей оси сама наша планета, поэтому все время висит над одной точкой планеты, например над Тамбовом. Вы были в Тамбове? Нет? Ну, тогда мысленно подвесьте спутник над тем местом, которое вам знакомо. Там мы устроим космопорт!

Вопрос, конечно, интересный. Обладая ярким умом и крепкой памятью, вы, конечно же, помните, что на начальных стадиях Вселенная была наполнена водородом и немного гелием (эти газы до сих пор составляют основу всех звезд, а также дальних планет Солнечной системы – наших знаменитых газовых гигантов – Юпитера и пр.). И что было потом, мы знаем – наполнявший молодую Вселенную газ начал под действием сил притяжения постепенно собираться, концентрируясь вокруг случайных сгущений, затем эти сгущения превратились в первые огромные и быстро прогоревшие звезды, ну а самые массивные сгущения, сразу, минуя стадию звезд, начали схлопываться в гигантские черные дыры. Которые стали центрами будущих галактик – сначала в виде огнедышащих квазаров, потом в виде так называемых активных ядер галактик, а затем просто в виде молчащих черных дыр, сожравших все окружающее вещество и затаившихся. И сейчас вокруг этих мощных гравитирующих центров вращаются остальные звезды галактик. Припомнили?

Примерно через 200 миллионов лет после Большого взрыва. Дальнейшее мы уже знаем: первые поколения звезд стали топками для производства более сложных структур – больших и сложносоставных ядер атомов из таблицы Менделеева.

Следующий шаг эволюционного усложнения – появление жизни – происходил уже на относительно холодных планетах. И заключался в том, что стали формироваться все более и более сложные структуры, конкурирующие между собой за энергию. Когда (в ранней Вселенной) энергии было море, нечему было за нее конкурировать, и был хаос. Но как только в холодеющем космосе возник «дефицит» энергии, начали возникать структуры, за эту энергию борющиеся. Одной из таких структур является человек. А в более широком смысле и вся биосфера. Но это уже предмет для другой книжки. А мы возвращаемся в космос…

Время мы всегда определяем по каким-либо событиям, то есть по движению и взаиморасположению материи в пространстве. Если нет никаких событий, нет материи, нет и времени. Иными словами, собственно времени, то есть времени в отрыве от событий, нет. А события всегда происходят в пространстве, поскольку должно быть место, в котором частицы меняются местами, место, где материя меняет конфигурацию.

Но до сингулярности не было никаких событий. Потому что не было пространства и частиц материи. А стало быть, не было времени. Время и пространство возникли вместе с материей, они – неотъемлемая часть существования материи.

Теперь так… Есть во Вселенной одна грандиозная загадка, над которой ломают голову физики: почему Вселенная именно такая? Великий Эйнштейн, который сам в бога не верил, но иногда использовал термин «бог» в качестве метафоры, сформулировал этот вопрос следующим образом: «А мог ли бог вообще создать Вселенную как-то иначе?»

Я поясню недоумение Эйнштейна. Это недоумение впервые возникло у физиков в первой половине ХХ века, когда родилась квантовая механика со всеми ее странностями, и окончательно окуклилось к концу прошлого века, когда о Вселенной стало известно довольно много. Дело в том, что мир оказался устроенным не просто странно, а очень странно. И очень тонко. Настолько тонко настроенным он оказался, будто пианино, что это вызвало немалое удивление ученых: оказывается, малейший сбой в этих многочисленных тонких настройках мира привел бы не только к невозможности жизни во Вселенной, но и к невозможности существования любых более-менее сложных структур. Неужели этот мир специально кто-то так тонко настраивал, подгоняя задачу под результат?

Не думаю, что эта заключительная глава будет большой. Но зато она будет очень важной и крышесносной – не столько в смысле сложности, сколько в смысле заключенных в ней идей.

Ученые XIX века жили в правильном механистическом мире. Несколько наивном, но прямом и красивом. Вселенная в их понимании была вечной, бесконечной, предопределенной, а также стационарной. Атомы – неделимыми частицами. Пространство – просто ареной действия, сценой, где происходят события. А время… Что такое время? Сплошная череда перемен!