Следующий этап в жизни Вселенной действительно грандиозен, и здесь снова центральную роль играет большая шкала времен, на которой уже необходимо учитывать тесные сближения звезд. При таких сближениях одна звезда может передать свою кинетическую энергию другой. В результате такого «обмена» возможен вылет одного из партнеров за пределы Галактики, в то время как другая звезда, потеряв часть своей энергии, приблизится к центру Галактики. Если каждую звезду уподобить молекуле газа, то процесс вылета аналогичен испарению, в связи с чем этот этап в жизни Вселенной был назван испарением галактик.
После «испарения» приблизительно 90 процентов массы Галактики гравитационное поле начнет «подгребать» к центру мертвые звезды и вещество с малой кинетической энергией. Дело кончится тем, что в результате может образоваться сверхмассивная черная дыра в центре Галактики. Этот период можно назвать периодом уборки Вселенной — все «лишнее» уходит в черные дыры.
Часы показывают 1018 лет. Далее на авансцену опять выступают законы микромира. Мы помним, что теории Великого объединения предсказывают нестабильность протона, его распад. Правда, возможное время этого распада очень велико: все протоны во Вселенной должны исчезнуть через 1030–1032 лет.
Если протон действительно нестабилен, то вещество звезд, не проглоченных сверхмассивными черными дырами в центрах галактик, будет слегка подогреваться при протонных распадах. Самые массивные мертвые звезды будут иметь температуру примерно 100 K, а менее массивные — всего около 3 K.
Итак, через 1031–1032 лет во Вселенной не останется протонов. Если на время забыть о существовании черных дыр, то вся Вселенная будет заполнена электрон-позитронным газом, нейтрино и фотонами. Их концентрация будет убывать по мере расширения Вселенной. Никаких особенных изменений не будет происходить еще примерно 10100 лет.
Заключительный, финальный аккорд в жизни нашего мира связан с квантовым испарением черных дыр. Более подробно мы будем об этом говорить позже, а сейчас напомним читателю, что в 1974 году появилась историческая работа С. Хокинга, в которой было показано, что гравитационная могила, черная дыра не вечна, она очень медленно «испаряется», теряя свою массу в виде квантов света. Но это будет происходить, когда космические часы покажут 10100 лет. Столь огромный срок трудно себе представить.
Неопределенность наших сегодняшних знаний о значении средней плотности не позволяет сделать точный выбор между двумя вариантами будущей судьбы нашего мира. Остается открытым и вопрос о том, что будет после возможного коллапса Вселенной, произойдут ли повторные Большие Взрывы с последующими повторными Большими Коллапсами?
На этом мы прервем краткое описание космологических проблем, связанных с происхождением и эволюцией нашего мира.
Мы говорили здесь об огромных масштабах расстояний в нашей Вселенной, о смерти звезд, о галактиках, упоминали о черных дырах. Но не было сказано ни слова о том, как люди научились исследовать объекты, находящиеся от Земли на расстояниях многих тысяч световых лет, какими средствами человечество в течение своей истории получало и накапливало сведения об этих объектах. Ведь только гигантский труд многих тысяч астрономов-наблюдателей позволяет, с одной стороны, понять свойства «внеземного» мира, а с другой — использовать данные наблюдательной астрономии для создания непротиворечивой космологической системы мира. И наконец, зачастую именно с помощью этих наблюдений утверждается или отрицается истинность сложнейших теоретических построений.
Астрономы наблюдают
Ян Гевелий (1611–1687) — польский астроном, механик, оптик, художник — и его жена Эльжбета — первая женщина-астроном нового времени — наблюдают звездное небо.
Астрономия древности
Таинственное звездное небо издавна привлекает внимание людей. Нам кажется, что все небесные тела расположены как бы на поверхности огромной сферы, в центре которой находится Земля, и в какой бы точке земной поверхности мы ни оказались, все они расположены одинаково далеко от нас. Если мы внимательно будем смотреть на небо в течение нескольких ночей, то заметим, что в расположении звезд наблюдается определенный порядок и закономерность и этот порядок сохраняется в течение всего времени наших наблюдений.
Наверное, через какое-то время нам захотелось бы отождествить определенные группы звезд на небе с очертаниями знакомых фигур — треугольники, квадраты, буквы. Наши предки давным-давно проделали эту операцию, объединив группы наиболее ярких звезд в созвездия.
Некоторым созвездиям давали названия предметов, которые напоминали человеку очертания фигур, образованных яркими точками на небе (Северная Корона, Треугольник, Стрела, Весы и т. д.).
Значительное число созвездий было названо именами сказочных героев греческих легенд. Например, название шести близких друг другу созвездий — Цефей, Кассиопея, Андромеда, Персей, Пегас, Кит — иллюстрируют известную легенду о Персее и Андромеде. Другие созвездия получили названия животных — Большая Медведица, Лев, Дракон, Малый Пес, Заяц и т. д.
Название по крайней мере одного созвездия связано с исторической реальностью. Жена египетского царя Птолемея III славилась своими удивительно красивыми волосами. Во время военного похода своего мужа в Сирию она была очень обеспокоена и поклялась, что, если Птолемей III вернется живым и невредимым, срежет волосы и поместит их в храме. После удачного окончания похода царица сдержала клятву, но… вызвала тем самым гнев мужа: короткая стрижка царицы с точки зрения моды была несколько преждевременна.
К счастью, ей на помощь пришел придворный астроном Конон Самосский. Он сказал царю, что волосы Вероники уже на небе, чтобы каждый человек мог созерцать их красоту. Царь потребовал доказательств, и находчивый астроном указал ему на группу слабых звезд, которая действительно несколько напоминала волосы. Царь успокоился, а в небе с тех пор рядом с созвездием Гончих Псов появилось созвездие Волосы Вероники.
Сегодня ночное небо разделено на 88 отдельных созвездий.
Созвездия Персея. Возничего. Рыси. Фрагмент «Звездного атласа» Яна Гевелия.
Не только созвездия, но и отдельные звезды (как правило, наиболее яркие) имеют свои названия: Сириус, Вега, Бетельгейзе и др.
Многие тысячелетия истории человечества тесно связаны с наблюдениями небесных светил. Астрономию можно смело считать самой древней наукой, которая возникла отнюдь не на основе абстрактного стремления к познанию. Такие чисто астрономические процессы, как смена дня и ночи, смена времен года, определяли распорядок жизни первобытных племен на самых ранних стадиях развития человечества как вида. Наверное, можно считать, что потребность ориентироваться во времени и пространстве возникла в самые отдаленные эпохи, одновременно с развитием охоты, рыболовства, смены территорий кочевыми племенами.
В дальнейшем без астрономических данных невозможно было бы развитие сельского хозяйства и мореплавания. Итак, движущей причиной астрономических наблюдений были материальные потребности общества. Подтверждением этой мысли является хорошо известный факт независимого возникновения древней астрономии в разных частях света и в разных странах. Здесь и астрономия в Вавилоне, Китае, астрономия древних майя и многих других народов.
Конечно, все это было лишь на самых ранних стадиях развития человечества. Кто скажет сегодня, что исследование красных смещений у квазаров необходимо для путешествия из Европы в Америку или для запуска спутника? Но в древние времена астрономия самым прямым образом влияла на жизнь общества. В частности, необходимость измерять промежутки времени привела к тому, что тщательным образом стал измеряться так называемый синодический период в 29,5 дня, через который повторяются фазы Луны. Луна стала элементом культа у многих древних народов, ей приносились жертвы, первое ее появление и особенно полнолуние отмечалось специальными церемониями. Лунный период стал таким образом самой древней календарной единицей.