Приключения Мистера Томпкинса - Георгий Гамов

— Теперь вы сами можете убедиться, — заметил профессор, — что перед вами не сама записная книжка, а всего лишь ее изображение, сильно искаженное светом, которому пришлось пройти полмира. Если хотите окончательно убедиться в том, что перед вами изображение, взгляните в страницы повнимательнее и вы увидите сквозь них камни, летящие в космическом пространстве за книжкой.

Мистер Томкинс попытался было схватить записную книжку, но рука его без всякого сопротивления прошла сквозь изображение.

— Сама записная книжка, — продолжал профессор, — находится сейчас очень близко от противоположного полюса вселенной. Второе изображение книжки сейчас прямо у вас за спиной, и когда оба изображения совпадут, настоящая книжка окажется на противоположном полюсе.

Но мистер Томпкинс уже ничего не слышал. Он глубоко погрузился в размышления, пытаясь припомнить, как строятся изображения объектов в элементарной оптике с помощью вогнутых зеркал и линз. Когда мистер Томпкинс очнулся, изображения снова расходились в противоположные стороны.

— А что искривляет пространство и порождает все эти забавные эффекты? — спросил мистер Томпкинс профессора.

— Наличие тяжелой материи, — последовал ответ. — Когда Ньютон открыл закон всемирного тяготения, он видел в гравитации обычную силу, такую же, как, например, сила, порождаемая упругой нитью, натянутой между двумя телами. Однако всегда остается загадкой то обстоятельство, что все тела независимо от их массы и размера обладают одним и тем же ускорением и, если исключить сопротивление воздуха и тому подобные эффекты, под действием сил тяготения движутся одинаково. Эйнштейн первым ясно и определенно показал, что тяжелая материя прежде всего порождает кривизну пространства и что траектории всех тел, движущихся в гравитационном поле, искривлены только потому, что искривлено само пространство. Боюсь однако, что вам без достаточной математической подготовки трудно разобраться во всем этом.

— Нелегко, — согласился мистер Томпкинс. — Но скажите мне, пожалуйста, была бы у нас та геометрия, которой меня учили в школе, если бы материи вообще не было, и пересекались бы тогда параллельные прямые?

— Параллельные не пересекались бы, — подтвердил профессор, — но ни одно материальное существо не могло бы проверить это.

— Может быть, никакого Евклида в действительности не было и поэтому он не мог создать геометрию абсолютно пустого пространства?

Но профессор явно не желал вдаваться в метафизическую дискуссию.

Между тем изображение записной книжки удалилось в первоначальном направлении и начало приближаться во второй раз. Теперь оно было искажено еще больше, чем прежде, и узнать в нем «призрак» записной книжки было почти невозможно. По мнению профессора, столь сильное искажение объяснялось тем, что лучам света на этот раз приходилось обходить весь мир.

— Если вы еще раз оглянетесь, — обратился профессор к мистеру Томпкинсу, — то увидите мою записную книжку, которая, наконец, возвращается ко мне, совершив кругосветное путешествие.

Профессор протянул руку, поймал записную книжку и засунул ее в карман.

— В этой вселенной, как вы можете убедиться сами, так много пыли и камней, — сказал профессор, — что почти невозможно окинуть взглядом весь мир. Эти бесформенные тени, которые вы видите вокруг нас, скорее всего наши изображения и изображения окружающих предметов. Однако они так сильно искажены пылью и дефектами кривизны пространства, что я не берусь сказать, чему соответствует каждое такое изображение.

— А не наблюдается ли такой же эффект в большой Вселенной, где мы с вами жили раньше? — спросил мистер Томпкинс.

— Конечно, наблюдается, — последовал ответ, — но та Вселенная настолько велика, что свету требуются миллиарды лет, чтобы обойти ее. Вы могли бы, не пользуясь зеркалом, увидеть, как парикмахер постриг вас сзади, но лишь через миллиарды лет после того, как побываете у парикмахера. Кроме того, вероятнее всего межзвездная пыль полностью затемнит изображение. Кстати сказать, один английский астроном предположил даже как-то раз, скорее в шутку, чем всерьез, что видимые сейчас звезды на небе — не более чем изображения звезд, существовавших в очень далекую эпоху.

Устав от усилий понять все эти объяснения, мистер Томпкинс оглянулся и к своему большому удивлению заметил, что картина неба значительно изменилась. Пыли стало заметно меньше, и он снял с лица маску, которую смастерил из носового платка. Небольшие камешки пролетали значительно реже и стукались о поверхность скалы с гораздо меньшей энергией. Что же касается нескольких больших скал, наподобие той, на которой нашли приют и он сам, мистер Томпкинс, и старый профессор, то теперь большие скалы не маячили поблизости, как в самом начале, а удалились на большие расстояния друг от друга и стали едва различимыми.

— Жизнь явно идет на лад, — подумал мистер Томпкинс, — а то я все опасался, как бы один из этих блуждающих камней не врезался в меня.

— Можете ли вы объяснить изменения, происходящие вокруг нас? — спросил он, повернувшись к профессору.

— Очень даже просто, — с готовностью ответил тот. — Наша маленькая вселенная очень быстро расширяется и с тех пор, как мы здесь оказались, ее размеры увеличились с десяти до примерно сотни километров. Как только я здесь очутился, расширение было мне заметно по покраснению далеких объектов.

— Я тоже заметил, что на большом расстоянии все становится розовым, — подтвердил мистер Томпкинс, — но почему это свидетельствует о расширении вселенной?

— Должно быть, вы замечали, — начал профессор, — что гудок приближающегося поезда звучит высоко, но значительно понижается, когда поезд проносится мимо вас? Это так называемый эффект Доплера: зависимость высоты звука от скорости источника. Когда расширяется все пространство, каждый объект, расположенный в нем, удаляется со скоростью, пропорциональной расстоянию от наблюдателя до объекта. Свет, испускаемый такими объектами, краснеет, что в акустике соответствует понижению высоты тона. Чем дальше объект, тем быстрее он движется и тем краснее кажется нам. В нашей доброй старой Вселенной, которая также расширяется, это покраснение, или, как мы его называем, красное смещение, позволяет астрономам оценивать расстояния до очень далеких звездных облаков. Например, одно из таких ближайших облаков — так называемая Туманность Андромеды — обнаруживает 0,05 %-ное покраснение, что соответствует расстоянию, проходимому светом за восемьсот тысяч лет. Но существуют также туманности на пределе разрешающей способности современных телескопов, которые обнаруживают 15 %-ное покраснение, что соответствует расстоянию в несколько сотен миллионов световых лет. Предполагается, что эти туманности расположены почти на середине экватора нашей большой Вселенной и весь объем космического пространства, известного земным астрономам, составляет значительную часть полного объема Вселенной. Современная скорость ее расширения составляет 0,00000001 % в год, каждую секунду радиус Вселенной возрастает примерно на десять миллионов километров. Наша малая вселенная растет (по сравнению с большой) гораздо быстрее, и ее размеры увеличиваются примерно на 1 % в минуту.

— И такое расширение никогда не прекратится? — спросил мистер Томпкинс.

— Разумеется, прекратится, — сказал профессор, — а затем начнется сжатие. Каждая вселенная пульсирует между наименьшим и наибольшим радиусом. Для большой Вселенной период колебаний очень велик и составляет что-нибудь около нескольких тысяч миллионов лет, но для нашей маленькой вселенной период колебаний составляет всего лишь каких-нибудь два часа. Думаю, что сейчас мы наблюдали состояние ее наибольшего расширения. Вы заметили, как похолодало?

Действительно, тепловое излучение, заполняющее вселенную и теперь распределенное по очень большому объему, отдавало маленькой планете, на которой находились мистер Томпкинс и старый профессор, лишь небольшую толику тепла и температура была близка к точке замерзания.

— Хорошо еще, — сказал профессор, — что когда мы здесь оказались, теплового излучения было столько, что немного тепла оно отдавало даже на стадии расширения. В противном случае в нашей маленькой вселенной было бы настолько холодно, что воздух вокруг нашей скалы сконденсировался бы в жидкость и мы бы насмерть замерзли. Но сжатие уже началось и скоро снова будет тепло.

Взглянув на небо, мистер Томпкинс заметил, что все далекие объекты изменили свой цвет с розового на фиолетовый. По мнению профессора, это означало, что все небесные тела начали приближаться к ним. Мистер Томпкинс вспомнил приведенную профессором аналогию с высотой звучания гудка приближающегося поезда и содрогнулся от страха.

— Если все теперь сжимается, не следует ли ожидать, что вскоре огромные скалы, заполняющие вселенную, сблизятся и раздавят нас? — с беспокойством спросил он профессора.