Представете си, че нашето Слънце е с размерите на една песъчинка.
То е само една от многото звезди.
Заобиколено е от над 200 млрд. звезди само в Млечния път.
Нашето Слънце е само песъчинка в огромния плаж от звезди.
Млечният път е само една от 100-те милиарда галактики,
разпръснати из космоса.
Изчислено е, че във вселената има повече звезди,
отколкото са всички песъчинки по всички плажове на Земята.
Само си го представете.
Размерът и мащабите на вселената са вдъхновяващи.
Като учен, за мен е забележително, че човешката раса е успяла
да разбере толкова много за вселената.
Нека обясня това постижение.
Ние живеем на една малка прашинка обикаляща около това зрънце пясък,
но въпреки това сме успели да проумеем размерите и формата
на всички тези плажове.
Според мен, това е едно от най-големите постижения
на човешката раса, и с удоволствие ще ви разкажа как сме го постигнали.
Този филм разказва удивителната история за това,
как сме погледнали нагоре от нашата изолирана и нищожна гледна точка,
и как сме започнали да възприемаме формата, размерите и произхода
на всичко, което съществува.
Това е историята за начина, по който сме проумели реалността
в най-големите й мащаби.
Това е историята на всичко.
www.kolibka.com представя
В С И Ч К О
професор Джим Ал-Халили университет Съри, Великобритания
Нека помислим върху един основен въпрос.
Ето ме тук, стоя си под нощното небе.
Над мен е атмосферата, след това Луната, а още по-далеч са звездите.
Но после какво следва?
Какъв е общия сбор на всичко, което съществува?
Всички сме си задавали този въпрос, по един или друг начин.
Спомням си, когато бях дете, в Багдад, как изкарвахме леглата си на покрива.
Помня как лежах буден през нощта и гледах звездите.
Чудех се дали космоса продължава вечно и дали вселената си има край.
Днес започваме да осъзнаваме колко сложен е този въпрос.
Преди 500 години изглеждало, че отговора е много елементарен.
Хората са вярвали, че Земята е затворена в огромна,
но тънка обвивка от въртящи се звезди,
които били неподвижни.
Когато погледнем към нощното небе,
не е трудно да разберем защо хората са смятали така.
Но през 16-и век се случило нещо,
което променило тази представа за вселената.
Това било събитие, което изпратило човешката раса на пътешествие
за откриване на истинските размери и форма на всичко.
Това е супернова от тип 1а.
Експлодираща звезда.
Това е събитие с невъобразими мащаби.
Тя е 5 млрд. пъти по-ярка от нашето Слънце.
През 1572 г. хората на Земята станали свидетели на такава супернова.
По онова време събитието е било наричано "феноменът",
и е било шокираща гледка за всеки, който го е виждал.
Тази нова светлина на нощното небе била по-ярка от Венера
и се виждала дори и през деня.
Не е изненада, че много хора потърсили религиозно обяснение
за това странно и тревожно събитие.
Едно от обясненията за новата звезда появила се през 1572 г.
което било предложено от някои интелектуалци,
е че това е звездата, която са видели мъдреците
1570 години по-рано.
Това било Витлеемската звезда, която се е завърнала.
Това означавало, че тази нова звезда може да е знак
за нещо толкова значимо, колкото е било прераждането на Исус Христос.
Феноменът очаровал и озадачил много хора в Европа.
В Англия, той разпалил въображението на един астроном
от тихото градче Уолингфорд в графство Оксфордшир.
Казвал се Томас Дигс.
Точно когато Дигс започнал да проучва тази загадъчна звезда,
тя започнала да избледнява.
Приятелят на Дигс, Джон Дий, който му бил също учител и колега,
се съгласил с него, че този феномен може да е движеща се звезда.
Нещо, което се смятало за невъзможно.
Може би е станала по-ярка, защото се е приближила до Земята
и е избледняла, когато се е отдалечила.
Въпреки че е била грешна, тази теория прокарала идеята
за истинската същност на заобикалящите ни звезди.
Представата за огромната тънка обвивка започнала да изглежда нереална.
Може би тази привидна обвивка е била само илюзия.
На Томас Дигс му трябвали още четири години,
за да публикува странната си идея.
Когато го направил, тя била под формата на проста диаграма
прибавена към превод на работата на Николай Коперник.
Коперник пръв казал, че Слънцето е в центъра на вселената.
Вижте това. От тази страна е модела на Коперник.
Това е истинска революция.
Слънцето е в центъра, а Земята и другите планети обикалят около него.
Най-външната окръжност е обвивката от неподвижни звезди.
От другата страна е диаграмата на Дигс,
включена в английския превод на книгата.
Диаграмата е същата, но звездите от външната обвивка
са разпръснати в безкрайното пространство.
Диаграмата на Дигс описвала нова и радикална картина на космоса.
Картина, в която звездите от нощното небе
се намират в безкрайното пространство.
За разлика от Коперник, Дигс показва, че вселената е безкрайна.
Според него, звездите се намират в безкрайна сфера.
Може би това е моментът, в който европейците започнали
да приемат света като неограничен и безкраен.
Като свят без граници.
Новата представа за вселената била революционна.
До преди това сме били ограничени в малка обвивка от звезди,
а сега вече се намираме в безкрайна статична вселена.
Но тази картина създала странен парадокс.
Ако тази безкрайна вселена съдържа безброй звезди,
защо тогава, нощта е тъмна?
В старомодните виждания за вселената, тя е била безкрайна и статична.
Бързо сме осъзнали, че съществуването на статична
и в същото време безкрайна вселена е абсурдно.
В подобна вселена би имало безброй звезди
и на където и да погледнем, ще виждаме само звезди.
Една статична и безкрайна вселена не може да е тъмна.
Тя би трябвало да свети ярко като Слънцето,
а ние знаем, че нашата вселена не е такава, защото нощното небе е тъмно.
Въпреки че Томас Дигс бил първият, който задал този въпрос,
проблемът станал известен като "парадокс на Олбер".
Колкото и елементарен да звучи въпроса
"защо нощното небе не е ярко като през деня",
задоволителен отговор щял да се появи едва през 20-и век.
Разрешаването на този парадокс коствало усилията на много учени,
които не се страхували да мислят коренно различно.
Решаването на този парадокс се криело в проумяването на размерите,
формата и произхода на всичко, което съществува.
Без това знание, нямаше как да решим загадката.
Ние сме закотвени тук, на Земята
и нямаме възможност за междузвездни пътувания.
Но нашето съзнание е трябвало да направи тази крачка.
Гледайки към небето, Дигс и съмишлениците му
започнали научно пътешествие, за да разберат как изглежда всичко.
През следващите 200 години след прозрението на Томас Дигс,
бил направен много малък прогрес в опознаването
на далечните краища на космоса.
В края на 18-и век, обаче, всичко щяло да се промени.
До края на 18-и век, всичко, което се намирало отвъд Слънчевата система
било доста безинтересно за астрономите.
До тогава, астрономията проучвала само нашата система -
Земята, планетите, спътниците и кометите.
Звездите били пренебрегвани и безинтересни.
Това се променило в началото на 19-и век.
Тази малка и скромна къща в град Бат, Англия,
е била дом на астронома Уилям Хершел и неговата сестра и асистент Керълайн.
Заедно, те построили ново поколение телескопи,
с които виждали по-далеч от всеки друг астроном преди тях.
Уилям Хершел е роден в Хановер, но се преместил в Англия през 1761 г.
за да изгради кариера като музикант и композитор.
Но скоро развил страст към астрономията
и започнал да строи телескопи през свободното си време.
Хершел скоро усъвършенствал техника за създаване на телескопи
заимствана от сър Исак Нютон.
Телескопите използвали метални огледала,
които улавяли много повече звездна светлина,
отколкото стъклените лещи, които били популярни по онова време.
Тази малка стая в задната част от къщата била работилницата на Хершел.
В тази пещ разтапял различни метали за направата на огледала за телескопите.
Той експериментирал с различни комбинации от метали,
за да отразяват колкото се може по-силно.
След това, с помощта на сестра си, Керълайн,
той прекарвал буквално часове в полиране на огледалата,
за да постигне нужното качество.
Да не забравяме, че това е доста опасна обстановка.
На пода все още има следи от разтопения метал,
който се е разливал.
С помощта на мощните си телескопи, Хершел и сестра му Керълайн,
претърсвали небесата нощ след нощ и описвали звездите.
Вселената, която виждали била динамична и сложна.
Те виждали вселена на естествено органично движение.
Място с безкрайни чудеса.
Революционния дизайн на Хершеловите телескопи го направил известен.
С тяхна помощ, той открил нова планета - Уран.
Това откритие го направило кралски астроном.
Тази нова работа му дала времето и ресурсите
за предприемане на много по-голямо начинание -
да картографира всички звезди във вселената
в опит да нарисува картина на всичко.
През 1785 г. Хершел публикувал този забележителен образ.
Това е картина на Млечния път с нашето Слънце в центъра.
Хершел видял, че сме част от огромен диск от звезди.
Огромна галактика от слънца, която си имала очертани граници.
Изглеждало, че изобретението на Хершел му позволило
да види границите на всичко.
Но скоро се появил дразнещ проблем
Хершел, както и други астрономи, започнали да откриват
странни облакообразни обекти пръснати из небето,
познати като мъглявини.
Някои от тези мъглявини имали характерна форма и сложна структура.
Някои астрономи предложили радикална идея.
Може би Млечния път не е всичко, което съществува.
Може би част от тези мъглявини са огромни галактики като нашата,
съществуващи в дълбокия космос.
За жалост, нямало начин да се отговори подобаващо на този въпрос.
Въпреки всичките технологични постижения на Хершел,
и въпреки всичките безсънни и студени нощи,
които е прекарал заедно с Керълайн взирайки се в небесата,
имало един проблем, който не можели да решат.
Нямало как да измерват разстоянията в открития космос.
Едва след смъртта на Хершел бил изобретен метод
за измерване на разстоянията в космоса.
Методът се наричал "звезден паралакс".
Ако гледате един обект, например вашия показалец,
от две различни гледни точки, ще изглежда, че той се мести.
Наблюдавайки с колко се премества,
може да изчислите разстоянието до него.
Показалецът ми се премества много повече, отколкото сградата отзад.
Астроном на име Фридрих Бесел открил,
че ако направим две снимки на една звезда
от две противоположни положения на Земята по нейната орбита,
ще можем да видим това преместване на звездата.
Установявайки с колко звездата се е преместила,
може да изчислим разстоянието до нея.
Бесел изчислил, че относително близката звезда Лебед-61
трябва да е на около 100 трилиона км от нас.
Но колкото и изумителна да е тази техника, тя е силно ограничена.
Диаметърът на земната орбита е 300 млн. км.
Това означава, че методът на паралакса може да измерва обекти
отдалечени на не повече от около 300 трилиона км,
което е малка част от размерите на Млечния път.
Скоро станало ясно, че съществуват много обекти,
които няма как да бъдат измерени,
включително и тези загадъчни мъглявини.
Те щели да си останат загадка до началото на 20-ти век,
когато станали тема на ожесточени дебати.
Някои астрономи вярвали, че съществува само една галактика, Млечния път,
а всичко останало, което виждаме, като кълбовидните купове и мъглявините
се намира в нашата галактика.
Имало и други астрономи, които твърдели, че тези мъглявини
са огромни островни вселени невероятно далеч от нас.
Имало е сведения в полза и на двете твърдения.
Тази загадка останала тема на жестоки спорове
до началото на 20-те години на 20-и век.
Жената, която помогнала за решаването на проблема
е един от великите, но неизвестни герои на науката.
Работела е в обсерваторията в колежа Харвард,
а името й било Хенриета Левит.
Работата на Левит била да преброи и опише звездите,
чрез образи от обсерватории по целия свят.
Била е гениален учен и си е обичала работата.
Това е една от фотографските плаки на космоса,
с които е работила Левит.
Виждат се белезите, където е отбелязвала детайли на снимката.
Откривала е стотици звезди с педантична прецизност.
Тази й способност е щяла да я вдъхнови за една гениална идея.
Идея, която е щяла да ни помогне
да проумеем истинския размер на вселената.
Идеята е свързана с установяване на реалната яркост на звездите.
Левит била очарована от определен тип звезди,
познати като "променливи цефеиди", които пулсират на нощното небе.
Откритието било, че яркостта им е пряко свързана с темпото на пулсиране.
Нека да обясня.
Тези две звезди пулсират с еднакво темпо,
което означава, че трябва да имат еднаква яркост.
Ако едната звезда изглежда по-бледа,
можем да изчислим колко по-далеч се намира тя в сравнение с другата.
Това означавало, че Левит знае действителната яркост
на променливите цефеиди.
Открила е метод за измерване разстоянията до звездите,
намиращи се отвъд пределите на паралакса.
Но без достъп до телескоп, тя не можела да продължи работата си.
Било й забранено да работи в доминираните от мъже обсерватории.
Но нейното откритие дало на учените инструмент,
с който да измерят разстоянието до загадъчните мъглявини.
Представата, че Млечния път е всичко, което съществува,
била на път да рухне.
Ние сме проумели истинския мащаб на вселената доста скоро.
През 20-те години на 20-и век се смятало,
че вселената се състои само от една галактика.
Някои от най-добрите астрономи в света и в САЩ
наистина вярвали в това и имали сведения подкрепящи това твърдение.
Но са грешали.
Доказателството, което разрешило великия спор
дошло благодарение на новия мощен телескоп Хукър,
построен в обсерваторията Маунт Уилсън до Лос Анджелис.
С помощта на тази невероятна технология
и методът на Хенриета Левит за измерване на разстояния,
един млад астроном е щял да направи откритие,
което променило завинаги възгледите ни за вселената
и увековечило името му.
Астрономът се казвал Едуин Хъбъл.
Хъбъл бил много различен тип учен в сравнение с Левит.
Той е бил харизматична личност със силно его.
Освен това е бил изключително талантлив и прозорлив учен.
Той е роден и израснал в САЩ, но е прекарал известен период в Англия,
който му е оказал силно влияние.
Доста често са го чували да говори в обсерваторията
с доста силен британски акцент.
Талантливият, всеотдаен и ексцентричен Хъбъл,
бързо си спечелил популярност в света на астрономията.
Но през 1923 г. той открил нещо, познато като мъглявината Андромеда,
което разкрило истинския мащаб на вселената.
Дойдох в обсерваторията на университета в Лондон,
за да се срещна с астронома д-р Стив Фоси
и да видя какво е било просветлението на Хъбъл.
Ще нанеса координатите на Андромеда в компютъра.
Нула часа, 43 минути...
За Хъбъл и асистента му, Милтън Хамасон,
изучаването на Андромеда било дълъг и мъчителен процес.
Но днес, можем бързо да я открием и заснемем доста подробно.
Това е снимка, която направихме преди две седмици.
Ако увелича образа, ще видим цефеидата Хъбъл -
първата цефеида, която е открил.
Това бил ключът към целия проблем.
Тогава е можел да използва метода на Левит и да изчисли разстоянието.
Точно така. След като е открил тази цефеида,
той е имал нужния инструмент, за да установи и яркостта й.
И така установил, че тя не може да се намира в нашата галактика,
а много по-далеч.
Виждаме ядрото на галактиката, но ако настроя контраста,
ще видим и други части от нея.
Това са спираловидните ръкави.
Виждаме ръкавите от прах на фона на милиардите звезди в Андромеда.
Откривайки една от променливите звезди в Андромеда
и измервайки прецизно темпото й на пулсиране,
Хъбъл използвал метода на Левит и установил точното разстояние.
Това е фотографската плака,
на която Хъбъл отбелязал новооткритата променлива цефеида.
С нейна помощ, той изчислил, че Андромеда е много по-далеч
от най-далечните краища на Млечния път.
Андромеда наистина била островна вселена.
Огромна галактика от звезди.
Вече знаем, че Андромеда е на повече от 2,5 млн. светлинни години от нас.
Това означава, че днес виждаме Андромеда такава,
каквато е била още преди хората да еволюират.
Това е нашият съсед.
Да, това е най-близката до нас голяма галактика.
Не трябва да забравям, че това, което виждам сега е истинско.
Това са фотони, пътували милиони години, за да достигнат до окото ми.
Точно така.
Това са фотони директно от Андромеда, които попадат в окото ми.
Днес можем да видим Андромеда така, както Хъбъл само си е мечтал.
Изчислили сме, че Андромеда съдържа повече от трилион звезди,
и е само една от огромното множество галактики
разпръснати из вселената.
До 1923 г. вселената е била с размерите на Млечния път.
От 1924 г. насам, космосът е придобил милиарди пъти по-големи мащаби,
и се е превърнал в дом на почти невъобразима сложност.
Хъбъл показал, че има много други галактики освен нашата
и разширил границите на вселената.
Но не е видял края на космоса. Не е видял всичко.
Все още не се е знаело колко голяма е вселената и каква форма заема.
Проумяването на странната истина за "всичко"
е изисквало нещо повече от наблюдения.
Изисквало е математика.
Нов мощен вид математика,
способен да опише странните свойства на пространството.
Когато се опитваме да проумеем вселената е по-лесно да си представим,
че ще направим множество наблюдения и ще ги съберем в една голяма картина.
Проблемът е, че ако нямаме никаква представа
как трябва да изглежда картината, не знаем какво да наблюдаваме.
В историята на науката се е налагало все някой да излиза
с нова математическа идея.
Новите математически идеи за пространството били толкова странни
и отдалечени от здравия разум, че са били нужни 2000 години
и геният на Алберт Айнщайн, за да бъдат формулирани.
Когато била завършена, тази нова и странна математика
довела до революция в разбиранията за заобикалящото ни пространство.
Така. Въпросът е "какво е пространството?"
Смятаме, че знаем отговора.
Мога да кажа, че в тази стая има много пространство,
но мога да кажа, и че пространството е малко.
Дали пространството съществува само когато в него има материя?
Дали то придобива смисъл само когато е обградено от стени?
Представете си разстоянието между два обекта.
Дали тази празнина ще продължи да съществува, ако махнем обектите?
Какъв смисъл има разстоянието, ако нямаме отправна и крайна точка?
Крайният въпрос е следния: "има ли пространството граници?"
Има ли структура и форма?
Или е просто мястото, където се случват нещата?
Свойствата на пространството били описани за пръв път
от математика Евклид, преди повече от 2000 години,
в легендарната му книга "Елементите".
В нея, той описал поредица от прости логически правила за пространството,
които днес се наричат Евклидова геометрия.
Това е геометрията, която виждаме около нас всеки ден.
Ако стоите в една стандартна правоъгълна стая,
ще виждане прави линии и прави ъгли.
Ще виждате и успоредни линии, например двете страни на прозореца.
Ако продължите двете успоредни линии, те никога няма да се докоснат.
Друго нещо, което ще забележите е,
че сборът от ъглите на всеки триъгълник е точно 180°.
Това са характеристиките на Евклидовата геометрия.
Хората са мислели, че това е всичко, и нищо друго не е възможно.
За Евклид и за всички математици през следващите 2000 години,
тези правила не били само математически зависимости,
но и реални твърдения за физичната реалност.
Те мислели, че две успоредни линии ще си останат успоредни завинаги.
Мислели, че триъгълниците в пространството винаги ще имат
сбор от ъглите равен на 180°.
Но колкото и странно да звучи, тези твърдения не винаги са верни.
Преди почти 150 години, в малко градче в северна Германия,
се родил математик, който имал способността
да разплете Евклидовата геометрия
и да промени представите ни за пространството.
Казвал се Карл Фридрих Гаус.
Гаус се занимавал с множество сериозни проблеми,
но още от младини започнал да твърди, че правилата на Евклид
може да не са толкова безусловни, за каквито всички ги смятали.
Гаус започнал да съзрява, че в изкривени пространства
може да съществува друг вид геометрия с различни правила.
Например, сборът от ъглите на триъгълник намиращ се върху сфера,
може да надвишава 180°.
Много други математици приели и развили идеите на Гаус.
Едно от най-големите му постижения, е че е създал хитър метод
за точно измерване на кривини.
Методът станал известен като "необикновената теорема".
Нека да обясня с помощта на този глобус.
Ние виждаме, че глобусът е триизмерен, защото го гледаме от страни,
но ако на повърхността има една мравка,
как тя ще разбере, че повърхността е изкривена?
Представете си, че вие сте мравката и започвате от северния полюс.
Тръгвате на юг и се придвижвате към екватора.
Когато стигате до екватора, се измествате на страни,
по посока на екватора.
Достигате до определена точка и започвате да вървите назад.
Все още гледате на юг, но се движите назад към северния полюс.
Вижте какво се случи.
Гледали сте на юг през цялото време, но връщайки се в отправната точка
вече гледате в различна посока.
Това знание ни дава възможност да изчислим извивката на повърхността
без да се отделяме от нея.
Това било удивително прозрение,
но важи само за извити повърхности, които са двуизмерни.
Един гениален студент на Гаус, на име Бърнард Рийман,
развил тези идеи по начин, приложим за триизмерното пространство,
което ни заобикаля.
Това било смело, необичайно и за обикновените хора,
абсурдно звучащо понятие.
Едва на 26 години, Рийман представил странните си идеи за геометрията
в една лекция, която станала легендарна сред математиците.
През юни 1854 г. Рийман изнесъл лекциите си пред възхитената публика.
В тези лекции той описал как е приложил идеите на Гаус
върху извити повърхности и ги обобщил така,
че да са приложими не само при извити двуизмерни повърхности,
но и при изкривени пространства във всички измерения.
Добре, признавам, че това звучи малко сложно.
Какво означава "изкривени пространства във всички измерения"?
Ще се опитам да обясня.
Гаус говорил за изкривени двуизмерни повърхности.
Този лист хартия е с две измерения, но ако го огъна,
ще можем да видим тази извивка, само защото тя се вписва в три измерения.
Ако огънем обект с три измерения, ще ни трябва четвърто измерение.
Но как да стигнем до това четириизмерно пространство?
Невъзможно е да се откъснем от нашия триизмерен свят.
Където и да отидем във вселената, независимо колко далеч,
ние винаги ще сме затворени в три измерения.
Гениалният Рийман ни показал,
че не е нужно да се намираме в четвъртото измерение,
за да разберем, че пространството е изкривено.
Можем да го разберем и отвътре.
Но за Рийман, това си останало само математическа концепция.
Трябвало е Алберт Айнщайн да навърже тези идеи заедно
и да приложи изкривената не-Евклидова геометрия
към истинското пространство, което ни заобикаля.
Смятам, че най-важната част от историята за не-Евклидовата геометрия,
е че тя показва как математиката е свързана с истинския свят.
Историята е започнала с математици, които се чудели дали може да има
друга геометрия, различна от Евклидовата.
Ако някой ги попитал "защо изучавате тази геометрия",
те казвали "не знаем, просто ни е интересна".
Но те продължавали да търсят и открили изненадващ отговор.
Наистина съществувала различна геометрия,
но въпреки това, никой не знаел къде е приложима тази идея.
Когато настъпил точния момент, Айнщайн се появил и казал:
"от това имам нужда, това е истинска физика".
Изведнъж, тази езотерична математика станала ключова за научното общество.
Айнщайн разкрил, че не живеем в плоския свят на Евклид,
а в странния изкривен свят на Гаус и Рийман.
Само за няколко години, Айнщайн преминал
от борбата с някои от най-трудните и абстрактни математически идеи,
до изискани вечери с Чарли Чаплин.
И всичко това благодарение на върховото му постижение -
общата теория на относителността.
В общата теория на относителността,
Айнщайн използвал математиката на Гаус и Рийман,
за да нарисува революционна картина на физичния свят.
Той доказал, че точно както Гаус очаквал,
геометрията на заобикалящото ни пространство
не винаги е от плоския Евклидов вариант.
Но ако пространството около нас е изкривено,
би трябвало да можем да го видим.
Наистина го виждаме, но не по начина, който очаквате.
Това било голямото прозрение на Айнщайн.
Той доказал, че способността на пространството да се огъва
и да променя формата и геометрията си, е дала живот на една сила,
която наричаме гравитация.
Така, още от времето на Нютон се е смятало, че гравитацията е сила,
която привлича всички обекти един към друг.
Ако пусна тази ябълка, тя пада, защото има сила, която я дърпа надолу.
Но общата теория на относителността ни показва друга картина
и съвсем нова перспектива.
Въпреки че гравитацията прилича на сила,
тя не е нищо повече от извивки в пространството.
Когато даден предмет пада, той не е придърпван от гравитацията,
а просто следва най-краткия път през изкривеното пространство.
Но уравненията на общата относителност не приключили до тук.
Те разкрили, че присъствието на материя изкривява пространството.
Ние имаме гравитация на Земята,
защото тя изкривява пространството около себе си.
В теорията за вселената на Айнщайн, пространството е динамично.
То реагира на съдържанието си.
Пространството знае за наличието на обекти с маса и променя геометрията си
по доста интересен начин.
През вековете от 16-и до 19-и пространството е било скучен
и неподвижен обект.
Изведнъж, в айнщайновата теория, то става динамично и почти оживява.
Теорията на Айнщайн разкрила, че пространството и цялата вселена
са не само невъобразимо големи,
а имат форма и структура.
Пространството е гъвкаво и може да бъде изкривявано.
Гаус, Рийман и Айнщайн са сътворили описание
на това как пространството и времето могат да бъдат изкривявани.
Те показали, че времето и пространството
не са фиксирана непроменлива сцена,
на която се случват събитията във вселената.
Те всъщност са част от представлението.
Скоро станало ясно,
че тъй като общата теория на относителността важала за всичко,
тя позволявала на физиците да разберат вселената,
и да си представят какво би било нейното цялостно поведение.
Но когато го направили, видели нещо силно обезпокоително.
Уравненията представяли описание на вселената, което изглеждало абсурдно.
Те описвали нещо, което се разширявало.
Изглеждало абсурдно, че цялата вселена е някакво движещо се,
органично и разширяващо се същество.
Това било толкова странно, че дори Айнщайн отказал да повярва.
Айнщайн преобърнал общоприетите възприятия за пространство и време,
които съществували от хиляди години.
Но въпреки това, той не можел да приеме,
че цялата вселена е динамична и променяща се.
Всъщност, той бил твърдо убеден, че вселената е статична
и бил готов да промени първоначалните си уравнения
чрез добавяне на допълнителна единица,
наречена "космологична константа".
Но Айнщайн се опитвал да коригира нещо, което нямало нужда от корекция.
В този момент, нашата история се връща към Едуин Хъбъл.
Въоръжен с телескопа Хукър, Хъбъл щял да разкрие истината,
в която Айнщайн отказал да повярва.
След откритието, че нашата галактика е само една от многото,
Хъбъл започвал да изучава как се движат другите галактики.
Хъбъл знаел, че когато даден светлинен източник се приближава към нас,
светлинните вълни се свиват и изглеждат сини.
Ако обектът се отдалечава, вълните се разтеглят
и изглеждат червени.
Това, което видял, било поразително.
Всички далечни галактики имали червено отместване,
което означавало, че се отдалечават от нас.
Освен това, колкото по-далечна била дадена галактика,
толкова по-бързо се отдалечавала.
Наблюденията на Хъбъл потвърдили общата теория на относителността.
Но ключовият момент е, че самите галактики не се отдалечават,
а тъканта на времепространството между тях се разширява.
Самата вселена се уголемява.
Това е изводът от работата на Хъбъл и Айнщайн.
Скоро, Айнщайн посетил Хъбъл, за да се увери сам.
Той се принудил да признае,
че космологичната константа е най-голямата му научна грешка.
Защо пространството се разширявало по този начин?
Хъбъл и Айнщайн бързо постигнали съгласие,
че щом тъканта на времепространството се разширява,
това означава, че някога вселената е била по-малка.
Ако върнем часовника достатъчно назад,
би трябвало да стигнем до момент, в който цялата вселена се е родила.
Данните сочели съществуването на момент на сътворение.
Но много учени не били убедени в този привиден "голям взрив".
Идеята изглеждала твърде далечна.
Но се появило едно доказателство, което убедило всички.
Изглеждало, че ако Големият взрив се е случил,
то известно време след момента на сътворението,
трябва да е било излъчено мощно светлинно лъчение из вселената.
Всяка част от космоса би трябвало да е изпълнена с тази светлина.
Оказа се, че наистина е така.
Просто е под малко необичайна форма.
Колкото и невероятно да звучи, остатъка от Големия взрив
се вижда на телевизора.
Нека да обясня.
Представете си, че този балон е нашата вселена.
Сега тя е едва на няколкостотин хиляди години.
В този момент се случва нещо много странно,
защото когато атомите са се появили,
вселената е станала проходима за видимата светлина.
Все едно, мъглата се е вдигнала
и светлината вече е можела да се движи свободно.
Фотоните започнали да достигат до всяка точка от пространството
и цялата вселена се изпълнила с ослепителна светлина.
Но тази светлина, освободена в кипящия хаос на младата вселена,
не останала ярка завинаги.
С разширяването на пространството, тя променила спектъра си
от видима светлина, до микровълнови лъчи.
Точно тези микровълнови лъчи биват улавяни от телевизионните приемници.
Звучи невероятно, но почти 1% от този статичен шум
представлява ехото на самото сътворение.
Това е видоизменения остатък на първата светлина във вселената.
Днес, с помощта на сателитите,
е възможно да се направи изумително точна карта на вселената
от момента, в който е била осветена.
Това е светлината от първата зора във вселената.
Убедително доказателство, че вселената е имала начало.
С помощта на микровълновото лъчение,
космолозите могат да определят възрастта й.
Нашата вселена е на 13,7 млрд. години.
Това начало на всичко, е последната информация
необходима за отговор на въпроса, който Томас Дигс е задал
преди повече от 400 години.
Най-накрая получаваме задоволително обяснение
на въпроса "защо се стъмва през нощта".
Ето го отговорът, който се надявам, че обяснява всичко.
Колкото по-далеч се намира една звезда, толкова повече време
е необходимо на светлината й, за да достигне Земята.
Ако вселената е съществувала вечно,
то всичката светлина е щяла да има време, за да ни достигне,
и нощното небе щеше да блести.
Но това не е така.
Ето защо.
Представете си времето, когато вселената е била много по-малка.
Един светлинен лъч от другата страна на вселената
започва пътешествието си към нас.
Но с разширяването на пространството,
разстоянието, което лъча трябва да измине става все по-голямо.
И така, до ден днешен, тази светлина все още не е стигнала до нас.
Независимо колко усърдно се взираме в небето,
просто няма да можем да я видим.
Можем да видим само тези звезди чиято светлина е имала време
да достигне до нас през тези 13,7 млрд. години.
Тази сфера е позната като "видимата вселена".
В нея няма достатъчно звезди, които да осветят нощното небе.
Ние можем да видим само тези звезди и галактики,
чиято светлина е успяла да стигне до нас.
Това е причината да е тъмно през нощта.
Най-простият факт, който приемаме за даденост -
че нощното небе е тъмно - всъщност е невероятно значимо събитие.
Трябваха ни 200 години в размишления и теории,
трябваше ни и общата относителност,
за да разберем защо нощното небе е тъмно.
Чрез разсъждения, наблюдения и въображение,
ние откривахме все по-добри начини да напускаме пределите
на нашата малка, скитаща се из космоса скала.
Ставахме все по-добри в създаването на картини на всичко.
Това е компютърна симулация показваща младата вселена.
С нейна помощ, виждаме как гравитацията е оформила вселената
в продължение на милиарди години.
Ярките жълти и бели области в тази картина
показват къде се формират галактики и галактически купове.
Виждаме как с развитието на вселената се получава
странна и скрита структура.
Това е космическата мрежа.
Тя е най-добрата ни представа към момента относно това,
как изглежда "всичко" в най-големите мащаби.
Виждаме масивни галактически купове, свързани с огромни нишки,
съдържащи трилиони звезди.
Мащабът й е труден за възприемане,
но на светлината ще й трябват почти 10 млрд. години,
за да прекоси разстоянието в тази снимка.
Но тази невероятна картина на всичко, е обречена да се променя.
Започваме да осъзнаваме, че в далечното бъдеще
вселената ще стане ужасяващо мрачно и пусто място.
През 1998 г. група астрономи публикуваха статия,
в която разглеждаха суперновите в далечни галактики.
Надяваха се да измерят с голяма точност
колко бързо се разширява вселената.
Те очакваха да открият, че темпото на разширение са забавя,
поради наличието на всичката материя и нейната гравитация.
Но ги очакваше голяма изненада.
Вселената се разширява все по-бързо.
Темпото на разширение се ускорява.
Изглежда, че има някаква загадъчна сила, която раздалечава всичко.
Все още не знаем какво представлява, но я наричаме "тъмна енергия".
Това води до едно пленително, но и обезпокоително последствие.
Ако разширяването на вселената продължава да се ускорява,
нашата видима вселена ще става все по-празна.
Представете си, че аз се намирам в далечна галактика, видима от Земята.
Тъй като пространството между нас се разширява,
ще дойде момент, в който то ще се уголемява толкова бързо,
че светлината няма да може да го изпревари.
Така, галактиката ще изчезне от погледа ви.
Това означава, че в далечното бъдеще, след около 100 млрд. години,
ако все още има интелигентен живот в нашата галактика,
те ще виждат само звездите в Млечния път.
Всички други галактики ще са изчезнали,
и те ще са сами в огромното, тъмно и пусто пространство.
в следващия епизод:
"НИЩО"
Какво ще стане, ако извадя абсолютно всичко,
което се намира в тази кутия?
Какво ще съществува тогава във вътрешността й?
Наистина ли е "нищо"?
Превод и субтитри: FoxMulder www.kolibka.com © 2011