Расплетая радугу: наука, заблуждения и тяга к чудесам

Расплетая более широкую радугу, двигаясь в другие части электромагнитного спектра, мы отличаем станцию от станции на шкале радиоприемника, мы отделяем разговор от разговора в мобильной телефонной сети. Без точного расплетания электромагнитной радуги мы услышали бы все разговоры одновременно и все частоты на шкале радиоприемника в галдеже белого шума. Другим способом, благодаря специальным компьютерам, расплетание радуги лежит в основе магнитно-резонансной томографии, блистательной технологии, с помощью которой врачи сегодня могут разглядеть трехмерную структуру наших внутренних органов.

Когда источник волн сам движется относительно детектора, случается нечто особое. Существует доплеровское смещение длин волн при их детектировании. Его легко заметить в случае звуковых волн, потому что они распространяются медленно. Звук автомобильного двигателя отчетливо выше, когда приближается, чем когда удаляется. Именно поэтому мы слышим характерный двухтональный звук eee-aaa, когда автомобиль проноситься мимо. Голландский ученый Бейс-Баллот в 1845 году впервые проверил предсказание Доплера, наняв духовой оркестр играть в открытом железнодорожном вагоне, мчавшемся мимо публики. Световые волны распространяются настолько быстро, что мы замечаем доплеровское смещение, только если движемся очень быстро к источнику света (в этом случае свет сдвигается к синему концу спектра), или удаляемся от него (при этом свет смещается к красному). Это верно для отдаленных галактик. Факт, что они быстро удаляются от нас, был впервые обнаружен благодаря доплеровскому смещению их света. Он более красный, чем должен быть, последовательно смещенный к длинноволновому, красному концу спектра.

Откуда мы знаем, что свет, пришедший от далёкой галактики, сдвинут к красному? Откуда мы знаем что он не был изначально красным? Это можно сказать, используя Фраунгоферовы линии в качестве маркеров. Помните, каждый элемент подписывается своим уникальным штрих-кодом линий. Расстояния между линиями индивидуальны, как отпечатки пальцев, но также определена точная позиция каждой линии вдоль радуги. Свет от далёкой галактики демонстрирует штрих-коды, для которых имеются узнаваемые картины расстояний. Именно эта узнаваемость и говорит нам, что другие галактики сделаны из тех же веществ, что и наша. Но вся картина полос сдвинута на определённое расстояние к длинноволновому концу спектра: он краснее чем должен быть. В 1920, американский астроном Эдвин Хаббл (в честь которого назван Космический Телескоп Хаббл) открыл, что удалённые галактики обладают спектрами, сдвинутыми к красному. Галактики с наиболее выраженным смещением к красному, также наиболее удалены, судя по слабости их света. Известное заключение Хаббла (хотя такие предположения делались ранее другими) было то, что вселенная расширяется, и с любой точки, галактики наблюдаются удаляющимися с ускорением.

Когда мы смотрим на далёкую галактику, мы смотрим в далёкое прошлое, так как свету требуются миллиарды лет, чтобы достигнуть нас. Он становится тусклым, от чего мы знаем, что он пришёл с большого расстояния. Скорость с которой наша галактика удаляется от другой галактики приводит к эффекту смещения спектра в сторону красного. Отношение между расстоянием и скоростью отдаления подчинено законам (это называется «закон Хаббла»). Экстраполируя эти количественные отношения в обратную сторону, мы можем предположить, когда вселенная начала расширяться. Используя язык превалирующей сейчас теории «Большого взрыва», вселенная началась в гигантском взрыве между 10 и 20 миллиардами лет назад. Всё это мы заключили, расплетая радугу. Дальнейшее развитие теории, поддерживаемое всеми доступными доказательствами, предполагает, что само время началось в этом величайшем катаклизме. Вы, вероятно, не понимаете, и я, конечно, тоже, что это может значить, что время само началось в какой-то конкретный момент. Но, ещё раз, это ограничение нашего разума, который был создан ладить с медленными, достаточно крупными объектами в Африканских саваннах, где события происходят последовательно, и для каждого очередного есть предыдущее. Событие, которое не имеет предыдущего, пугает наш бедный разум. Может быть, мы можем принять это только через поэзию. Китс, ты должен был жить в этот час.