Готовый перевод Richard Dawkins, "The Magic of Reality: How We Know What's Really True" / Ричард Докинз, "Магия реальности: откуда мы знаем что является правдой": 8. When and how did everything begin? / Когда и как все началось?

8. Когда и как всё началось?

Давайте начнем с африканского мифа племени группы Банту - Бошонго из Конго.

В начале не существовало тверди, была лишь только кромешная водная тьма и, что самое главное, бог Бумба.

Однажды у Бумбы заболел живот, и он изверг солнце.

Свет солнца рассеял тьму, а его жар испарил часть воды, обнажив сушу.

Проблемы с желудком у Бумбы на этом не закончились, и он также низверг из пучин своего брюха Луну, звезды, животных и людей.

Многие ранние китайские мифы рассказывали о личности по имени Паньгу, гигантском лохматом человеке с головой собаки.

Вот один из мифов о Паньгу.

В начале не было четкого разделения на Землю и Небеса: лишь вязкий хаос обволакивал собой большое черное яйцо.

Свернувшись калачиком, в яйце спал Паньгу.

Спал Паньгу внутри скорлупы 18 000 лет.

Когда же, в конце концов, он проснулся, ему захотелось выбраться, он схватил топор и прорубил себе путь наружу.

Часть содержимого яйца, которая была тяжелой, осела, чтобы стать Землей.

Та часть, что была легкой, поднялась вверх, чтобы превратиться в небо.

Земля и небо затем увеличивались со скоростью (эквивалентной) 3 метра в день в течение еще 18 000 лет.

В некоторых версиях этой истории Паньгу отталкивал небо и землю друг от друга, после чего он был так измучен, что умер.

Затем различные его части стали вселенной, которую мы знаем.

Его дыхание стало ветром, его голос стал громом; его два глаза стали луной и солнцем, его мышцы сельхозугодьями, а его вены дорогами.

Его пот стал дождем, и его волосы стали звездами.

Люди произошли от блох и вшей, которые когда-то жили на его теле.

Кстати, история Паньгу, расталкивающего небо и землю, очень похожа на (вероятно, не связанный) греческий миф об Атланте, который также поддерживал небо (хотя странно, обычно картины и статуи изображают его поддерживающим всю Землю на своих плечах).

Следующий на очереди один из многочисленных индийских мифов.

До начала времен был большой темный океан небытия, с гигантской змеей, свернувшейся на поверхности.

В кольцах змеи спал бог Вишну.

Однажды бог Вишну был разбужен низким гудящим звуком, доносившимся из океана небытия, и лотос вырос из его пупка.

В центре цветка сидел Брахма, слуга Вишну.

Вишну приказал Брахме сотворить мир.

И Брахма выполнил приказ.

Вот так, без проблем!

А заодно сотворил и всех живых существ.

Легко!

Что мне больше всего не нравится во всех этих мифах о происхождении мира - то, что они начинаются предположением о наличии некоего вида живого существа, которое имело место до сотворения вселенной, - Бумба либо Брахма либо Пан Гу, или Ункулукулу (создатель у племени зулусов), или Абасси (Нигерия), или Старик-в-Небе (племя коренных канадских индейцев Салиш).

Не кажется ли вам, что сначала должна появиться некоторая Вселенная, чтобы обеспечить место, где этот созидательный дух может начать работу?

Ни один из этих мифов не дает объяснения, как возник сам (обычно мужского пола) творец Вселенной.

Таким образом, с ними мы продвинулись не очень далеко.

Давайте обратимся к тому, что мы знаем из правдивых историй о происхождении Вселенной

Вы помните из главы 1, что ученые работают над созданием "модели", каким может быть реальный мир?

Затем они проверяют каждую модель, используя ее для прогнозирования того, что мы должны увидеть - или для измерения, которые мы должны иметь возможность сделать - если модель была правильной.

В середине 20-го столетия существовало две конкурирующих модели происхождения Вселенной, названные теория стационарной Вселенной и теория Большого взрыва.

Модель стационарной Вселенной была очень изящна, но, в конечном счете, оказалась неправильной - то есть, предсказания, основанные на ней, оказались ложными.

Согласно модели стационарной Вселенной, начала никогда не было: Вселенная всегда существовала практически в своем нынешнем виде.

Теория Большого взрыва, с другой стороны, предполагала, что Вселенная образовалась в определенный момент времени в результате странного взрыва.

Предсказания, сделанные на основе модели Большого взрыва, оказались верными, и поэтому в настоящее время она общепризнанна большинством ученых.

Согласно современной версии теории Большого взрыва, вся видимая Вселенная образовалась примерно 13 - 14 миллиардов лет назад.

Почему я уточняю "видимая"?

Видимая Вселенная означает все, чему у нас есть вообще какие-либо свидетельства.

Вполне вероятно, что существуют другие вселенные, которые недоступны нашим органам восприятия и нашим инструментам.

Некоторые ученые предполагают, возможно, фантастично, что может существовать "мультивселенная": пузырящаяся 'пена' вселенных, из которых наша вселенная - только один 'пузырь'.

Или может быть, наблюдаемая вселенная - вселенная, в которой мы живем, и единственная вселенная, для которой у нас есть прямые доказательства - является единственной существующей вселенной.

В любом случае, в данной главе я ограничусь видимой вселенной.

Наблюдаемая Вселенная, похоже, возникла в результате Большого Взрыва, и это знаменательное событие произошло чуть менее 14 миллиардов лет назад.

Некоторые ученые скажут вам, что само время началось в большом взрыве, и мы более не должны спрашивать, что произошло перед большим взрывом, как не должны спрашивать, что находится к северу от Северного полюса.

Вы этого не понимаете?

Я тоже нет.

Но я понимаю своего рода доказательства того, что Большой взрыв произошел, и когда.

Вот о чем эта глава.

Прежде всего, я должен объяснить, что такое галактика.

Мы уже видели, по аналогии с футбольным мячом в 6 главе, что звёзды отстоят друг от друга на невероятно огромные расстояния по сравнению с планетами, вращающимися вокруг нашего Солнца.

Однако, будучи чрезвычайно рассредоточенными в пространстве, звёзды всё же на самом деле собраны вместе в группы; и эти группы называются галактиками.

Вот изображение четырех галактик:
Каждая галактика представлена в виде белой закрученной спирали, которая на самом деле состоит из миллиардов звезд, а также облаков пыли и газа.

Наше Солнце является лишь одной из звезд, входящих в состав определенной галактики - Млечного Пути.

Она называется так потому что в темные ночи мы получаем прямое представление о ее части.

Мы рассматриваем ее как таинственную полосу или белый путь через небо, который вы могли бы принять за длинное, тонкое облако, пока не поймете, что это в действительности - и когда вы это поймете, эта мысль должна оглушить вас немым благоговением.

Поскольку мы находимся в галактике Млечный Путь, мы никогда не сможем увидеть ее в полном блеске, но вышеизложенное представляет собой художественное изображение, как будто взгляд со стороны, с обозначенным нашим собственным местонахождением.

Оно отмечено как "Солнце", потому что при таком масштабе не существует заметного расстояния между Солнцем и любой из его планет.

И вот здесь представлено фото (справа) - не рисунок художника, а реальная фотография, сделанная с помощью телескопа - сотен галактик, каждая из которых - огромное скопление миллиардов звезд, как и наш Млечный Путь.

Я не могу не поражаться каждый раз, когда смотрю на нее, ведь каждое из этих небольших пятен света - целая галактика, сопоставимая с Млечным Путем.

Но это голый факт.

Вселенная - наша видимая вселенная - это очень большое место.

Вот следующий важный момент.

Можно измерить, насколько далека от нас каждая галактика.

Как?

Как, собственно говоря, мы узнаем, насколько далеко все во Вселенной?

Для ближайших звезд лучший метод использует нечто называемое "параллаксом".

Поднесите палец к лицу и посмотрите на него с закрытым левым глазом.

Теперь откройте левый глаз и закройте правый.

Поочередно открывая глаза, вы заметите, что видимое положение пальца прыгает из стороны в сторону.

Это происходит из-за различия между точками зрения ваших двух глаз.

Переместите палец ближе, и прыжки станут больше.

Переместите палец дальше, и прыжки станут меньше.

Все, что вам нужно знать, это как далеко друг от друга расположены ваши глаза, и вы можете вычислить расстояние от глаз до пальца по величине прыжков.

Этот метод оценки расстояния называется параллакс.

Теперь, вместо того, чтобы смотреть на палец, посмотрите на звезды в ночном небе, переключаясь с глазу на глаз.

Звезда не будет прыгать вообще.

Она слишком далека.

Чтобы заставить звезду 'прыгать' из стороны в сторону, ваши глаза должны быть в миллионах километров друг от друга!

Как мы можем достичь того же эффекта, что и при переключении глаз, находящихся в миллионах километров друг от друга?

Мы можем использовать тот факт, что орбита Земли вокруг Солнца имеет в диаметре 300 миллионов километров.

Мы измеряем положение соседней звезды, на фоне других звезд.

Затем, спустя шесть месяцев, когда Земля находится в 300 миллионов километров, на противоположной стороне своей орбиты, мы измеряем видимое положение звезды снова.

Если звезда довольно близка, ее видимое положение будет 'прыгать'.

По длине прыжка легко рассчитать, насколько далека эта звезда.

К сожалению, метод параллакса работает только для ближайших звезд.

Для отдаленных звезд, и конечно, для других галактик, наши два чередующихся глаза должны были бы быть расположены намного далее друг от друга, чем 300 миллионов километров.

Нам надо найти другой способ.

Вы можете подумать, что это можно сделать путем измерения яркости свечения галактики: наверное, более далекая галактика должна быть тусклее, чем более близкая?

Беда в том, что две галактики действительно могут быть разной яркости.

Это все равно что оценивать, насколько далеко находится зажженная свеча.

Если одна свеча ярче другой, как вы узнаете, видите ли вы яркую свечу далеко, или тусклую рядом?

К счастью, астрономы имеют доказательства того, что существуют некоторые особые разновидности звезд, которые они называют «стандартными свечами».

Они понимают достаточно из того, что происходит в этих звездах, чтобы знать, насколько они ярки - не то, какими мы их видим, а их фактическую яркость, интенсивность света (или это могут быть рентгеновские лучи или другие виды излучения, которое мы можем измерить), прежде чем он начнет свое долгое путешествие к нашим телескопам.

Они также знают, как определить эти особые свечи; и таким образом, поскольку они могут найти по крайней мере одну из них в галактике, астрономы могут использовать ее, с помощью общепринятых математических вычислений, чтобы оценить, насколько далека эта галактика.

Таким образом, у нас есть метод параллакса для измерения очень малых расстояний; и есть 'набор' различных видов стандартных свечей, которые мы можем использовать для того, чтобы измерить диапазон все больших и больших расстояний, протянувшийся даже к очень отдаленным галактикам.

Радуги и красное смещение.

Хорошо. Итак, теперь мы знаем, что такое галактика и как узнать расстояние от неё до нас.

Для следующего шага в наших рассуждениях мы должны воспользоваться световым спектром, который мы встретили в Главе 7 о радуге.

Однажды меня попросили поучаствовать в работе над главой книги, в которой ученым было предложено выделить наиболее важные изобретения человечества.

Это было забавно, но я присоединился к авторам довольно поздно, и все очевидные изобретения были уже разобраны: колесо, печатный станок, телефон, компьютер и так далее.

Поэтому я выбрал инструмент, который, я был уверен, никто другой не мог выбрать, и, конечно, очень важный, хотя немногие люди когда-либо использовали его (и я должен признаться, что я никогда не пользовался им).

Я выбрал спектроскоп.

Это машина радуги.

Если он соединен с телескопом, то он принимает свет от какой-либо звезды или галактики и развёртывает его в виде спектра, точно так же как Ньютон своей призмой.

Но он более совершенен, чем призма Ньютона, так как позволяет производить точные измерения вдоль всего развернутого спектра звёздного света.

Измерения чего?

Что мы будем измерять в радуге?

Что ж, это именно то, что начинает становиться действительно интересным.

Свет от различных звёзд создаёт "радуги", несхожие в различных очень особых отношениях, и они многое могут рассказать нам о звёздах.

Означает ли это, что звёздный свет обладает полным разнообразием незнакомых новых цветов, цветов, которые мы никогда не видели на Земле ?

Наверняка нет.

Вы уже видели на Земле все цвета, которые ваши глаза способны увидеть.

Вас это разочаровывает?

Меня разочаровало, когда я впервые это понял.

Когда я был ребенком, я любил книги Хью Лофтинга о Докторе Дулиттле.

В одной из книг доктор летит на Луну и зачарованно наблюдает абсолютно новый диапазон цветов, никогда прежде невиданных человеческими глазами.

Мне понравилась эта мысль.

Для меня это обозначало захватывающую идею, что наша собственная знакомая Земля может не быть типичной для вселенной.

К сожалению, хотя идея имеет смысл, история была неправдой, и не могла быть правдой.

Это следует из открытия Ньютона, что все цвета, которые мы видим, содержатся в белом свете, и все они обнаружились, когда белый свет был разложен призмой.

Нет никаких цветов вне диапазона, к которому мы привыкли.

Художники могут встретиться с любым количеством различных красок и оттенков, но все они являются сочетаниями тех основных составляющих цветов белого света.

Цвета, которые мы видим в наших головах - в действительности лишь ярлыки, созданные мозгом для идентификации света различных длин волн.

Мы уже столкнулись с полным спектром длин волны здесь на Земле.

Ни Луна, ни звезды не имеют каких-либо сюрпризов в области цветов.

Увы.

Итак, что я имел в виду, когда говорил о том, что разные звёзды создают различные радуги с различиями, которые мы можем измерять, используя спектроскоп?

Что ж, оказывается, что когда звездный свет разлагается спектроскопом, странные узоры тонких черных линий появляются в весьма определенных местах вдоль спектра.

Или иногда линии не черные, а цветные, а фон черный - различие, которое я объясню чуть позже.

Узор линий выглядит как штрих-код, подобно штрих-коду, который вы видите на вещах, покупаемых в магазине, чтобы идентифицировать их кассовым аппаратом.

Различные звезды имеют одинаковую радугу, но разные узоры линий вдоль нее - и эти узоры действительно являются своего рода штрих-кодом, потому что они рассказывают нам о звезде и из чего она сделана.

Не только свет звезд демонстрирует линии штрих-кода.

Их также демонстрируют огни на Земле, поэтому мы можем исследовать в лаборатории, что их вызывает.

И оказывается, что эти штрих-коды создаются различными элементами.

Натрий, к примеру, имеет характерные линии в желтой части спектра.

Свет натрия (произведенный электрической дугой в парах натрия) светится желтым цветом.

Причина этого очевидна учёным-физикам, но не мне, потому что я учёный-биолог, который не понимает квантовой теории.

Когда я ходил в школу в городе Солсбери в Южной Англии, я помню, как был совершенно очарован странным видом своей ярко красной школьной шапочки в жёлтом свете уличных фонарей.

Она теперь выглядела не красной, а желтовато-коричневой.

Как и ярко-красные двухэтажные автобусы.

И вот по какой причине.

Подобно многим другим английским городам в те дни, Солсбери использовал для своего уличного освещения лампы на парах натрия.

Они испускают свет только в узких областях спектра, покрываемых характерными линиями натрия, и наиболее яркие линии натрия находятся в желтом цвете.

Как бы то ни было, натриевые огни светятся чистым желтым светом, очень отличающимся от белого солнечного света или неопределенно желтоватого света обычной электрической лампочки.

Поскольку красного света практически нет вообще в свете, обеспечиваемом натриевыми лампами, никакой красный свет не мог отражаться от моей кепки.

Если вам интересно, что делает кепку или автобус красным вообще, ответ заключается в том, что молекулы красителя или краски поглощают большую часть света всех цветов, кроме красного.

Поэтому в белом свете, который содержит все длины волн, отражается главным образом красный свет.

Под уличными фонарями, использующими пары натрия, нет никакого красного света, чтобы отражаться - отсюда желтовато-коричневый цвет.

Натрий - лишь один из примеров.

Вы помните из главы 4, что каждый элемент имеет свое собственное уникальное "атомное число", представляющее собой число протонов в ядре (а также число электронов, вращающихся вокруг него).

Что ж, по причинам, связанным с орбитами его электронов, каждый элемент также имеет свой собственный уникальный световой эффект.

Уникальный, как штрих-код... фактически, штрих-код представляет собой то, чем в значительной степени является картина линий в спектре звезд.

Вы можете сказать, какие из 92 природных элементов присутствуют в звезде, разлагая свет звезды в спектроскопе и глядя на линии штрих-кода в спектре.

Существует веб-сайт, где вы можете выбрать любой элемент, какой захотите, и посмотреть на спектральный штрих-код: http://bit.ly/MagicofReality2

Просто перемещайте ползунок, пока не остановитесь на элементе, который вам нужен.

Они расположены в порядке атомных номеров, от водорода по возрастанию.

Например, выше показан рисунок для водорода, первого элемента (так как он, как вы помните, имеет только один протон).

Вы видите, что излучение водорода состоит из четырёх спектральных линий: в фиолетовой, тёмно-синей, голубой и красной частях спектра (длины волн различных цветов приведены сверху).

Для того чтобы понимать картинки на этом сайте, нам нужно понять пару в остальном сбивающих с толку деталей.

Прежде всего, обратите внимание на два способа, с помощью которых появляются полосы: как цветные линии на чёрном фоне(в верхней части картинки) и как чёрные линии на цветном фоне (в нижней части картинки).

Они названы спектром излучения (цветные на чёрном фоне) и спектром поглощения(чёрные на цветном фоне).

Что получаете вы - зависит от того, излучает ли элемент свет (как элемент натрий, когда светится в натриевом фонаре) или становится на пути света (как это часто происходит, когда элемент присутствует в звезде).

Я не буду обременять вас этим различием.

Важным моментом является то, что в обоих случаях появляются полосы в одних и тех же местах спектра.

Узор штрих-кода один и тот же для любого конкретного элемента, будь то линии черные или цветные.

Другая усложняющая деталь - то, что некоторые полосы намного ярче, чем другие.

Глядя на свет от звезды с помощью спектроскопа, мы обычно видим только очень яркие полосы.

Но этот веб-сайт дает все линии, включая слабые, которые могут быть видны в лаборатории, но обычно не обнаруживаются в звездном свете.

Натрий является хорошим примером.

Практически, свет натрия желтый, и его заметные полосы появляются в желтой части спектра: вы можете забыть о других полосах, хотя и интересно, что они там есть, поскольку они заставляют узоры выглядеть еще более похожими на штрих-коды.

Вот спектр излучения натрия, на котором показаны только три наиболее сильные линии штрих-кода.

Вы можете видеть, как преобладает желтый.

Итак, поскольку каждый элемент имеет свой штрих-кодовый рисунок, мы можем посмотреть на свет от любой звезды и увидеть, какие элементы присутствуют в этой звезде.

Правда, это довольно сложно, потому что штрих-коды нескольких различных элементов, вероятно, будут путаться.

Но есть способы их сортировки.

Каким замечательным инструментом является спектроскоп !

Он становится еще лучше.

Спектр натрия в нижней части противоположной страницы - то, что вы увидите, если посмотрите на свет от ламп улиц Солсбери, или от звезды, находящейся не очень далеко.

Большинство звёзд, которые мы видим - к примеру, звёзд из всем известных созвездий зодиака - находятся в нашей галактике.

И показанная здесь картина спектра натрия - то, что вы увидите, глядя на любую из них.

Но если вы посмотрите на спектр натрия от звезды из другой галактики, вы получите очаровательно несхожую картину.

В верхней части этой страницы - штрих-кодовые узоры свечения натрия из трех различных мест: на Земле (или от соседней звезды), от отдаленной звезды в соседней галактике, и от очень отдаленной галактики.

Посмотрите сначала на штрих-кодовый узор света натрия от отдаленной галактики (нижнее изображение) и сравните его со штрих-кодом, произведенным светом натрия на Земле (верхнее изображение).

Вы видите ту же схему полос, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга.

Но вся картина смещена к красному концу спектра.

Откуда мы знаем, что это все еще натрий?

Ответ содержится в одинаковом расстоянии между штрихами.

Это могло показаться не совсем убедительным, если бы это происходило только с натрием.

Но то же самое случается со всеми другими элементами.

В каждом случае мы видим одну и ту же картину интервалов, присущих конкретному элементу, но смещенных по спектру к красному концу.

Более того, для любой галактики, все штрих-коды сдвинуты на одинаковое расстояние вдоль спектра.

Если вы посмотрите на среднее изображение, показывающее штрих-код натрия в свете галактики, которая несколько ближе к нашей - ближе, чем очень отдаленные галактики, о которых я говорил в предыдущем разделе, но дальше, чем звезды в нашей собственной галактике Млечный путь - вы увидите промежуточное смещение.

Вы увидите ту же картину интервалов (штрих-код), которая является признаком натрия, но смещенную не так далеко.

Первая линия смещена по спектру далеко от темно-синего, но не до зеленого: только до светло-голубого.

И две линии в желтом (которые сочетаются, создавая желтый свет уличных фонарей Солсбери), обе смещены в том же самом направлении к красному концу спектра, но не до самого красного, как они смещены в свете от отдаленной галактики, а лишь немного в оранжевый.

Натрий - лишь один из примеров.

Любой другой элемент демонстрирует одно и то же смещение вдоль спектра в красном направлении.

Чем дальше галактика, тем больше смещение в сторону красного цвета.

Оно было названо "смещением Хаббла", потому что было открыто великим американским астрономом Эдвином Хабблом, также давшим после смерти своё имя телескопу Хаббл, который, между прочим, использовался для того, чтобы сфотографировать очень удалённые галактики, показанные на странице 167.

Ещё оно называется "красным смещением", так как сдвиг происходит вдоль спектра в сторону его красного конца.

Вернёмся к Большому взрыву.

Что означает красное смещение ?

К счастью, ученые хорошо в этом разобрались.

Это пример того, что называется "смещением Доплера".

Доплеровское смещение может произойти везде, где есть волны, а свет, как мы увидели в предыдущей главе, состоит из волн.

Его часто называют "эффектом Доплера", и он более знаком нам по звуковым волнам.

Когда ты стоишь у обочины глядя на с ревом пролетающие автомашины, звук двигателя каждого автомобиля, кажется, снижает тон, когда он пролетает мимо вас.

Вы знаете, что звук двигателя автомобиля в действительности остается тем же самым. Так, почему же кажется что его тон, понижается?

Ответ - доплеровское смещение, и объяснение его состоит в следующем.

Звук проходит через воздух, как волны изменяющегося давления воздуха.

Когда вы слышите шум автомобильного двигателя, или скажем, трубы, потому что ее звук более приятен, чем двигателя, звуковые волны проходят через воздух во всех направлениях от источника звука.

Ваше ухо оказывается расположенным в одном из этих направлений, оно воспринимает изменения в давлении воздуха, производимые трубой, и ваш мозг слышит их как звук.

Не подумайте, что молекулы воздуха, исходящие из трубы, достигают ваше ухо.

Это совсем не то: это был бы ветер, а ветры движутся только в одном направлении, тогда как звуковые волны исходят во всех направлениях, подобно волнам на поверхности водоема, когда вы бросаете в него камушек.

Самая легкая для понимания разновидность волны - это так называемая Мексиканская Волна (рис. сверху), в котором люди на большом спортивном стадионе последовательно встают, а затем снова садятся, каждый делает это сразу же после человека по одну сторону от него (скажем, с левой стороны).

Волна встающих, а затем садящихся быстро движется вокруг стадиона.

Никто фактически не движется с места, пока перемещается волна.

Действительно, волна движется намного быстрее, чем кто-либо смог бы бежать.

В водоеме перемещается волна изменений высоты поверхности воды.

Ее делает волной то, что сами молекулы воды не разбегаются от камушка.

Молекулы воды лишь движутся вверх и вниз, подобно людям на стадионе.

Ничто фактически не исходит от камушка.

Так только кажется, поскольку расходятся высокие и низкие положения воды.

Звуковые волны несколько отличаются.

В случае звука движется волна изменений давления воздуха.

Молекулы воздуха немного перемещаются из стороны в сторону, по направлению от трубы или какого бы то ни было источника звука, и снова назад.

Делая это, они наталкиваются на соседние молекулы воздуха и заставляют их тоже двигаться назад и вперед.

Те, в свою очередь, наталкиваются на своих соседей, и в результате волна соударений молекул - которая представляет собой волну изменения давления - расходится от трубы во всех направлениях.

И именно волна движется от трубы к вашему уху, а не сами молекулы воздуха.

Волна перемещается с постоянной скоростью, независимо от того, является ли источник звука трубой, голосом говорящего или автомобилем: около 1200 километров в час в воздухе (вчетверо быстрее под водой, и еще быстрее в некоторых твердых телах).

Если вы играете верхнюю ноту на трубе, скорость, с которой перемещаются волны, остается прежней, но расстояние между гребнями волны (длина волны) становится короче.

Играйте нижнюю ноту, и гребни волны растянутся больше, но волна все еще будет двигаться с той же скоростью.

Таким образом, у высоких нот длина волны короче, чем у низких.

Это к вопросу о том, что представляют собой звуковые волны.

Теперь по поводу допплеровского смещения.

Представьте себе, что трубач, стоящий на заснеженном склоне, играет длинную, непрерывную ноту.

Вы садитесь в сани и проноситесь мимо трубача (я выбрал сани вместо автомобиля, потому что они бесшумные, поэтому вы можете слышать трубу).

Что вы услышите?

Последовательные гребни волн покидают трубу на определенном расстоянии друг от друга, в зависимости от ноты, которую захотел сыграть трубач.

Но когда вы несетесь по направлению к трубачу, ваше ухо будет получать последовательные гребни волн с большей скоростью, чем если бы вы неподвижно стояли на вершине.

Поэтому нота трубы будет звучать выше, чем она есть на самом деле.

Затем, после того как вы пронеслись мимо трубача, в ваше ухо будут попадать последовательные гребни волн с меньшей скоростью (они будут казаться более растянутыми, потому что каждый гребень волны перемещается в том же направлении, что и ваши сани), поэтому кажущаяся высота ноты будет ниже, чем она есть на самом деле.

То же самое происходит, если ваше ухо неподвижно, а источник звука движется.

Говорят (я не знаю, насколько это правда, но это хорошая история), что Христиан Доплер, австрийский ученый, обнаруживший этот эффект, нанял духовой оркестр играть на открытой железнодорожной платформе, чтобы его продемонстрировать.

Мелодия, которую играл оркестр, внезапно опустилась на более низкий тон, когда поезд пропыхтел мимо пораженной публики.

Световые волны опять же отличаются - совсем не похожи на Мексиканскую волну и совсем не похожи на звуковые волны.

Но они создают свой собственный вариант доплеровского эффекта.

Вспомните, что красный конец спектра имеет большую длину волны, чем синий, с зеленым посередине.

Предположим, все оркестранты на железнодорожной платформе Христиана Доплера одеты в желтую униформу.

Когда поезд мчится по направлению к вам, ваши глаза получают гребни волн с более высокой скоростью, чем они получали бы, если бы поезд стоял.

Поэтому есть небольшое смещение в цвете униформы по направлению к зеленой части спектра.

Теперь, когда поезд прошел мимо вас и мчится от вас, происходит обратное, и униформа оркестра становится чуть краснее.

Лишь одно неправильно в этом примере.

Для того, чтобы вы заметили синее или красное смещение, поезда должны перемещаться со скоростью в миллионы километров в час.

Поезда нигде не мчатся со скоростью, достаточной, чтобы стал заметен цветовой эффект Доплера.

Но галактики мчатся.

Смещение спектра к красному концу, которое вы можете ясно видеть в положениях линий штрих-кода натрия на рисунке на странице 172, показывает, что очень отдаленные галактики удаляются от нас со скоростью в сотни миллионов километров в час.

И чем они дальше (если измерять в "стандартных свечах", о которых я упоминал выше), тем быстрее они мчатся от нас (тем больше красное смещение).

Все галактики во Вселенной стремительно удаляются друг от друга, что также означает, что они стремительно удаляются и от нас.

Не имеет значения, в какую сторону вы направляете свой телескоп - более удалённые галактики движутся прочь от нас (и друг от друга) со всё увеличивающейся скоростью.

Вся Вселенная - сам космос - расширяется с грандиозной скоростью.

Раз такое дело, мы можем спросить, почему только на уровне галактик космос выглядит расширяющимся ?

Почему звёзды внутри галактики не разбегаются прочь друг от друга ?

Почему ни вы, ни я не разбегаемся друг от друга ?

Ответ в том, что группы предметов, близких друг к другу, как все в галактике, испытывают сильнейшее притяжение своих соседей.

Это держит их вместе, в то время как удалённые объекты - другие галактики - удаляются вместе с расширением Вселенной.

А теперь кое-что поистине удивительное !

Астрономы посмотрели на расширение и отработали его назад во времени.

Это, как будто они создали фильм о расширяющейся вселенной, с разбегающимися галактиками, а затем прокрутили фильм назад.

Вместо того, чтобы разбегаться друг от друга, в обратном фильме галактики сходятся.

И по этому фильму астрономы могут рассчитать тот момент в прошлом, когда расширение вселенной должно было начаться.

Они даже могут рассчитать, когда был этот момент.

Так они узнали, что это было где-то от 13 до 14 миллиардов лет тому назад.

Это был момент, когда возникла сама Вселенная - момент, названный 'большим взрывом'.

Нынешние "модели" Вселенной предполагают, что не только Вселенная возникла с большим взрывом: также с ним возникло само время и само пространство.

Не просите меня объяснить это, потому что, не будучи космологом, я не понимаю этого сам.

Но, возможно, теперь вы можете понять, почему я выбрал спектроскоп одним из самых важных изобретений всех времен и народов.

Радуги прекрасны не только чтобы ими любоваться.

В некотором смысле, они говорят нам, когда все началось, включая время и пространство.

Я думаю, что это делает радугу еще красивее ..

Внимание! Этот перевод, возможно, ещё не готов.
Его статус: перевод редактируется

Переведено на Нотабеноиде
http://notabenoid.org/book/24992/83959

Переводчики: Irina73, cosinus, kabanchik, Anjelika9

Zmicieras, diyarl, tuovi