Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Он становится ещё лучше. Спектр натрия в нижней части противоположной страницы — то, что вы увидите, если посмотрите на свет от ламп улиц Солсбери, или от звезды, находящейся не очень далеко. Большинство звёзд, которые мы видим — к примеру, звёзд из всем известных созвездий зодиака — находятся в нашей галактике. И показанная здесь картина спектра натрия — то, что вы увидите, глядя на любую из них. Но если вы посмотрите на спектр натрия от звезды из другой галактики, вы получите очаровательно несхожую картину. В верхней части этой страницы — штрихкодовые узоры свечения натрия из трёх различных мест: на Земле (или от соседней звезды), от отдалённой звезды в соседней галактике, и от очень отдалённой галактики.

Посмотрите сначала на штрихкодовый узор света натрия от отдалённой галактики (нижнее изображение) и сравните его со штрихкодом, произведённым светом натрия на Земле (верхнее изображение). Вы видите ту же схему полос, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Но вся картина смещена к красному концу спектра. Откуда мы знаем, что это все ещё натрий? Ответ содержится в одинаковом расстоянии между штрихами. Это могло показаться не совсем убедительным, если бы это происходило только с натрием. Но то же самое случается со всеми другими элементами. В каждом случае мы видим одну и ту же картину интервалов, присущих конкретному элементу, но смещённых по спектру к красному концу. Более того, для любой галактики, все штрихкоды сдвинуты на одинаковое расстояние вдоль спектра.

Если вы посмотрите на среднее изображение, показывающее штрихкод натрия в свете галактики, которая несколько ближе к нашей — ближе, чем очень отдалённые галактики, о которых я говорил в предыдущем разделе, но дальше, чем звезды в нашей собственной галактике Млечный путь — вы увидите промежуточное смещение. Вы увидите ту же картину интервалов (штрихкод), которая является признаком натрия, но смещённую не так далеко. Первая линия смещена по спектру далеко от темносинего, но не до зеленого: только до светло — голубого. И две линии в жёлтом (которые сочетаются, создавая жёлтый свет уличных фонарей Солсбери), обе смещены в том же самом направлении к красному концу спектра, но не до самого красного, как они смещены в свете от отдалённой галактики, а лишь немного в оранжевый.

Натрий — лишь один из примеров. Любой другой элемент демонстрирует одно и то же смещение вдоль спектра в красном направлении. Чем дальше галактика, тем больше смещение в сторону красного цвета. Оно было названо «смещением Хаббла», потому что было открыто великим американским астрономом Эдвином Хабблом, также давшим после смерти своё имя телескопу Хаббл, который, между прочим, использовался для того, чтобы сфотографировать очень удалённые галактики. Ещё оно называется «красным смещением», так как сдвиг происходит вдоль спектра в сторону его красного конца.

Вернёмся к Большому взрыву

Что означает красное смещение? К счастью, учёные хорошо в этом разобрались. Это пример того, что называется «смещением Доплера». Доплеровское смещение может произойти везде, где есть волны, а свет, как мы увидели в предыдущей главе, состоит из волн. Его часто называют «эффектом Доплера», и он более знаком нам по звуковым волнам. Когда ты стоишь у обочины глядя на с рёвом пролетающие автомашины, звук двигателя каждого автомобиля, кажется, снижает тон, когда он пролетает мимо вас. Вы знаете, что звук двигателя автомобиля в действительности остаётся тем же самым. Так, почему же кажется смещение что его тон, понижается? Ответ — доплеровское смещение, и объяснение его состоит в следующем.

Звук проходит через воздух, как волны изменяющегося давления воздуха. Когда вы слышите шум автомобильного двигателя, или скажем, трубы, потому что её звук более приятен, чем двигателя, звуковые волны проходят через воздух во всех направлениях от источника звука. Ваше ухо оказывается расположенным в одном из этих направлений, оно воспринимает изменения в давлении воздуха, производимые трубой, и ваш мозг слышит их как звук. Не подумайте, что достигают молекулы воздуха, исходящие из трубы, достигают ваше ухо. Это совсем не то: это был бы ветер, а ветры движутся только в одном направлении, тогда как звуковые волны исходят во всех направлениях, подобно волнам на поверхности водоёма, когда вы бросаете в него камушек.

Самая лёгкая для понимания разновидность волны — это так называемая Мексиканская Волна (рис. сверху), в котором люди на большом спортивном стадионе последовательно встают, а затем снова садятся, каждый делает это сразу же после человека по одну сторону от него (скажем, с левой стороны). Волна встающих, а затем садящихся, быстро движется вокруг стадиона. Никто фактически не движется с места, пока перемещается волна. Действительно, волна движется намного быстрее, чем кто‑либо смог бы бежать.