Всё, что движется. Прогулки по беспокойной Вселенной от космических орбит до квантовых полей

Мы хотим, чтобы у них было все как у нас, только оживленнее и нагляднее. Пусть буква a в их метрике меняется со временем так, что за год каждое расстояние в 1 см увеличивается на 1 мм. Ключевое слово – «каждое». Это значит, что через год Боря окажется от Ани на расстоянии 1,1 см, но то же самое верно для расстояния от Бори до Веры: оно тоже станет равным 1,1 см:

Это, конечно, означает, что от Ани до Веры теперь 2,2 см. А от Ани до Гриши – 3,3 см. Как мы видим, никакой единой скорости нет: Боря в среднем в течение года удалялся от Ани со скоростью 0,1 см/год, но Вера удалялась от Ани со скоростью 0,2 см/год. А Эдик, Юля и Яша уже буквально бежали от Ани со скоростями около 3 см/год. Темп расширения тем не менее для всех один: 1 мм в год на сантиметр, т. е. где можно, конечно, сократить сантиметры, получив Еще через год, если темп расширения останется примерно тем же, расстояния между соседями станут равными 1,21 см:

Не без доли высокомерия я позволяю себе смотреть на эту игрушечную вселенную со стороны – просто потому, что я ее нарисовал. Но моя настоящая Вселенная ни на чем не «нарисована» и не имеет никакой «стороны», откуда на нее можно было бы смотреть. Единственный возможный взгляд – это взгляд наблюдателя изнутри. А что видят наши персонажи? Каждый видит одно и то же: все убегают от него. Например, по наблюдениям Пети, в одну сторону от него удаляется Оля, а в противоположную – Рита. И те, кто расположен подальше от Пети, отдаляются от него быстрее. Точно таким же образом Коля наблюдает, что все разбегаются именно от него: Ира в одну сторону, а Люда в другую, а если смотреть мимо Люды, то будет виден Миша, который удаляется в два раза быстрее, и т. д. И, конечно, увеличение расстояний происходит не только вдоль выбранной линии, на которой поселились наши персонажи. Bill и Caren удаляются от Ани точно в том же темпе,

и вообще все расстояния вдоль всех направлений увеличиваются в одинаковом темпе, так что если мы начали с листа тетради в клетку, то форма клеток в этой двумерной клеточной вселенной не изменяется, только их размер увеличивается. При этом – вот ведь фокус! – вся клеточная вселенная остается «внутри себя»: ей не нужно никакого места вовне, чтобы растянуться. Точно так же, взяв все (для простоты – целые) числа (…, –3, –2, –1, 0, 1, 2, 3, …), мы можем умножать их все по своему желанию на два, на три, на десять или на сто, и полученные числа все равно останутся среди тех же исходно взятых целых чисел. Таким же образом наша реальная физическая Вселенная расширяется, «не высовываясь сама из себя», вообще без всякого «снаружи», а каждый наблюдатель в ней видит, что все убегают от него, причем все более далекие объекты убегают все быстрее.

Вселенная расширяется, оставаясь внутри себя

Большой взрыв – это момент времени

Темп расширения – те самые для наших персонажей – называется постоянной Хаббла. В реальной Вселенной постоянная Хаббла имеет величину около 70 (км/с)/Мпк. Это читается как «70 километров в секунду на мегапарсек» и означает, что объекты, разделенные расстоянием в один мегапарсек, удаляются друг от друга со скоростью 70 км/с. Мегапарсек – это расстояние, которое любят астрономы; если избавиться от него, то постоянную Хаббла можно выразить как [140] Обратная величина – единица-деленная-на-постоянную-Хаббла – измеряется в годах и дает примерную оценку возраста Вселенной. Если бы темп расширения не менялся с самого начала, то это «начало» должно было случиться именно столько времени назад: около 10 лет назад для нашей тетради в клетку и без малого 14 млрд лет назад для нашей Вселенной. (В действительности уравнения Фридмана сообщают, что сам темп расширения несколько изменяется с течением времени, и оценку возраста Вселенной надо поэтому уточнить.) В момент этого «начала» (определенный, конечно, лишь с известной точностью) вся наблюдаемая ныне Вселенная умещалась в объеме величиной примерно с яблоко, была заполнена горячим плотным веществом и уже находилась в состоянии разбегания всех от всех (буква a увеличивалась). Этот момент не очень удачно назвали Большим взрывом, хотя это не взрыв где-то в пространстве, а момент или короткая стадия определенного состояния пространства и материи[141]. Про него неинтересно спрашивать «где?» (потому что ответ – «везде»), но интересно спрашивать «когда?». Потренируемся еще раз на наших клеточных персонажах, сконцентрировавшись на Пете. По одну сторону от него Оля, а много дальше Аня; по другую – Рита, и где-то вдали Яков. Большой взрыв – это момент времени, когда все «насечки» ^А|^Б|…|^П|…|^Ю|^Я| умещались на длине меньше микрона[142]. Эта «микронная» область и расширилась до современной вселенной от А до Я, которую наблюдает сейчас Петя. Здесь, правда, хочется спросить, а что же слева от Ани и справа от Якова? Это у меня буквы кончились, а на самом-то деле?