Бесконечный как звезды
Сегодня не будет ничего о компьютерах.
Недавно умер Мартин Гарднер (Martin Gardner) – писатель, философ, гуру занимательной математики. Будучи подростком, я часто рылся в задней комнате магазина Casablanca Books в поисках интересных статей из раздела занимательной математики в старых выпусках журнала Scientific American. Мартин Гарднер является одним из тех людей, чьи труды привили мою любовь к математике, науке и компьютерам, поэтому сегодняшнюю статью я хочу посвятить его светлой памяти.
****************
Как-то на днях поздно вечером я возвращался домой после ужина у моего друга. Дождя не было; небо было ясным, что так отвечало моему настроению. Когда я свернул на хайвей, взглянул на небо и увидел там Вегу и невероятно обрадовался этому. Еще бы. Любой бы обрадовался при виде одной из звезд Летнего Треугольника. Я вспомнил безлунные ночи на пляже во времена своей юности, когда мы вместе с моим другом Джоном и нашими единомышленниками наблюдали метеориты и спутники.
Вега находится всего в 25 световых годах от нас, по меркам Вселенной – это совсем рядом. А мы видим лишь точку в звездном небе. И какой бы бинокль или телескоп мы бы ни взяли, Вега не превратится в диск. Потому что она слишком мала.
Или нет?
Возвращаясь домой, я стал в уме рисовать картину Веги. Как она выглядит на самом деле? И я хотел представить ее себе не только как плотную, быстро вращающуюся массу раскаленного газа, а то, чем она была, есть и будет.
Вега – это молодая звезда. Ей всего 455 миллионов лет, плюс минус десять миллионов. На нашей планете в океанах плавали позвоночные рыбы, когда огромный шар газа и космической пыли достиг критической массы и давления для начала термоядерной реакции. В момент вспышки невесомые фотоны различной длины волны начали расходиться от центра новой звезды в разные стороны вместе с заряженными электронами и нейтральными нейтрино.
Набор фотонов и других частиц после этой вспышки образовали сферу. В момент вспышки эта сфера была относительно небольшой, но, конечно же, сразу после первых фотонов, появлялись новые и новые фотоны. Так образовалась постоянно расширяющаяся (и невероятно тонкая) сфера из частиц.
Через каких-то двадцать пять лет свет новой звезды озарил палеозойское ночное небо нашей планеты. Сфера из фотонов достигла радиуса в 25 световых лет с объемом в 4 * 10^50 кубических метров. Конечно же, некоторые из этих фотонов столкнулись с атомами в межзвездном пространстве, и чем дальше фотон отлетал от места своего создания, тем дальше и дальше он улетал от своего ближайшего соседа.
Диаметр этой сферы неумолимо рос на 36 миллиардов метров каждую минуту на протяжении последних 455 миллионов лет. Теперь диаметр этой сферы составляет 910 миллионов световых лет, что полностью включает не только нашу галактику и ее локальную группу галактик, но и все сверхскопление. Эта сфера сейчас чрезвычайно тонка, но хотя бы некоторые фотоны и нейтрино все еще продолжают свое движение. Мы можем легко наблюдать свет галактик, расположенных на расстоянии миллиардов световых лет от нас с помощью космического телескопа Хаббл; эти фотоны являются светом звезд, таких же, как Вега, светом, который мчится через межзвездное пространство миллиарды лет только для того, чтобы попасть на зеркало телескопа.
Сейчас Земля находится практически в центре этой сферы, всего на расстоянии в каких-то 25 световых лет от центра сферы, диаметром почти в миллиард световых лет. Вега не маленькая звезда; количество света, выпущенного Вегой просто огромно. Угловой размер поверхности звезды прямо сейчас очень мал, но угловая протяженность всех частиц с момента вспышки просто огромна. Причина, по которой она кажется маленькой для меня, кроется в ограничении моего восприятия. Я могу вычислить некоторые характеристики этой огромной сферы с диаметром в миллиард световых лет, но я могу видеть только бесконечно малую ее часть. Если бы я мог расположить датчики по всей Галактике с возможностью объединить их данные в единое целое за огромный промежуток времени, то тогда бы мое понимание Веги было бы совсем другим.
Одним словом, Вега не выглядит точкой с моей точки зрения; Вега выглядит точкой, поскольку я всего лишь точка по сравнению с нею.