Апокалипсис, обусловленный космологической постоянной, представляет собой медленный и мучительный процесс, сопровождающийся усугубляющейся изоляцией, неумолимым распадом и растянутым на века погружением во тьму. В некотором смысле речь идет не об уничтожении Вселенной, а, скорее, об уничтожении всего, что в ней находится, и ее превращении в абсолютную пустыню.

Причина, по которой космологическая постоянная оказывается столь гибельной для Вселенной, заключается в том, что, раз начавшись, процесс ускоренного расширения пространства никогда не прекращается.

Размер современной наблюдаемой Вселенной гораздо больше, чем вы, вероятно, думаете. «Наблюдаемой» называется область, находящаяся в пределах нашего горизонта частиц. Этим термином обозначается максимальное расстояние, на которое мы можем заглянуть, учитывая конечную скорость света и возраст Вселенной. Поскольку свету требуется время, чтобы достичь наблюдателя, а более отдаленные объекты находятся в более далеком прошлом относительно нас, некоторое расстояние должно соответствовать самому началу времен. Лучу света, испущенному из точки, находящейся на таком расстоянии в момент зарождения Вселенной, потребовалось бы все время ее существования, чтобы добраться до нас. Это и есть горизонт частиц – предельное расстояние, дальше которого мы принципиально неспособны заглянуть. Учитывая, что возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиарда лет, логично предположить, что горизонт частиц должен представлять собой сферу радиусом 13,8 миллиардов световых лет. В случае статичной Вселенной это предположение было бы верным. На самом же деле, поскольку Вселенная все это время расширялась, точка, испустившая видимый нами свет 13,8 миллиарда лет назад, теперь находится намного дальше – на расстоянии примерно в 45 миллиарда световых лет. Таким образом, мы можем определить наблюдаемую Вселенную как окружающую нас сферу радиусом около 45 миллиардов световых лет.

Ближе всего к этому «краю» мы можем подобраться, наблюдая космическое микроволновое фоновое излучение, пришедшее к нам практически от самого горизонта частиц. Мы также можем увидеть древние галактики, которые сейчас находятся на расстоянии более 30 миллиардов световых лет. Однако дошедший до нас свет этих галактик начал путешествовать по Вселенной задолго до того, как они удалились от нас на такие невероятные расстояния. В противном случае мы вообще не смогли бы их увидеть, поскольку свет, испускаемый ими сейчас, уже никогда не сможет нас достигнуть. Оказывается, что в равномерно расширяющейся Вселенной, где более отдаленные объекты удаляются быстрее расположенных вблизи, существует некий предел, за которым скорость удаления превышает скорость света, поэтому свет от удаляющегося объекта уже не может до нас добраться.

Здесь вы можете сказать: «Минуточку! Ничто не может путешествовать быстрее света!» Это справедливо, однако на самом деле никакого противоречия здесь нет. Хотя ничто не может двигаться сквозь пространство быстрее, чем свет, нет никакого правила, которое ограничивало бы скорость удаления друг от друга неподвижных объектов вследствие расширения самого пространства.

Галактики, которые в настоящее время удаляются от нас со скоростью, превышающей скорость света, находятся на удивление близко, учитывая то, насколько далеко мы можем заглянуть. Это расстояние ограничено так называемым радиусом Хаббла и составляет около 14 миллиардов световых лет. В главе 3 говорилось о том, что для описания расстояния до объектов можно использовать значение их красного смещения – величину, на которую их свет сместился в сторону красной (низкочастотной/длинноволновой) части спектра вследствие расширения Вселенной. Объект, находящийся на границе сферы Хаббла, будет иметь красное смещение около 1,5. Это означает, что с момента испускания света световая волна и пространство самой Вселенной растянулись в два с половиной раза. Однако даже такие невообразимые расстояния незначительны по космологическим меркам. Мы наблюдали сверхновые со значением красного смещения около 4. Самые отдаленные из виденных нами галактик имеют значения красного смещения порядка 11, а красное смещение космического микроволнового фонового излучения составляет примерно 1100.

Так как же мы можем увидеть объекты, которые удаляются и фактически всегда удалялись от нас со сверхсветовой скоростью? Если объект движется со скоростью, превышающей скорость света, то излучаемый им световой луч не может достичь нас. Хитрость в том, что свет, который мы наблюдаем, покинул источник еще тогда, когда Вселенная была меньше, а расширение пространства фактически замедлялось. Поэтому луч света, который поначалу удалялся от нас за счет расширения пространства (хотя и был испущен в нашем направлении), в конце концов, «догнал» нас, когда расширение замедлилось, благодаря чему свету удалось достичь ближайшей к нам части Вселенной, где скорость удаления не превышает скорость света. То есть этот свет попал в нашу сферу Хаббла снаружи.

Представьте, что вы стоите в середине очень длинной беговой дорожки, которая движется быстрее, чем вы бежите. Даже если вы будете бежать на максимальной скорости, вы будете смещаться назад. Однако если вас не снесет слишком далеко и беговая дорожка достаточно замедлится, вы сможете избежать падения с заднего конца дорожки, наверстать упущенное и даже немного продвинуться вперед. Таким образом, если вы находитесь во Вселенной, процесс расширения которой замедляется, с течением времени вы сможете наблюдать все больше и больше удаленных объектов по мере того, как их свет будет наверстывать упущенное вследствие расширения пространства. «Безопасная зона», в которой скорость расширения пространства не превышает скорости света, ограниченная радиусом Хаббла, со временем увеличивается, захватывая объекты, ранее находившиеся за ее пределами. Можно сказать, что наши горизонты расширяются.

Однако темная энергия все портит. Из-за нее процесс расширения пространства больше не замедляется, а наоборот, ускоряется на протяжении последних пяти миллиардов лет. И, несмотря на то что сфера Хаббла по-прежнему увеличивается, это происходит настолько медленно, что расширение пространства заставляет ранее видимые объекты покидать ее пределы. Мы можем увидеть чрезвычайно далекие объекты, свет которых сумел проникнуть в сферу Хаббла до начала ускорения, но объекты, чей свет находится за пределами безопасной зоны в настоящий момент, навсегда останутся невидимыми. (Подробнее об этом чуть позже.)

Однако даже без сложностей, связанных с темной энергией, концепция расширяющейся Вселенной с трудом укладывается в голове.

Тот факт, что Вселенная расширяется, означает, что в прошлом она была меньше: хорошо.

Тот факт, что в прошлом она была меньше, говорит о том, что объекты, в настоящее время находящиеся далеко, в прошлом находились ближе: допустим.

Это, в свою очередь, означает, что одна из далеких видимых в настоящее время галактик миллиарды лет назад находилась поблизости: ладно.

И давным-давно эта галактика испустила луч света, который поначалу удалялся от нас, хотя и был направлен в нашу сторону, но потом как бы остановился, развернулся и достиг нас только сейчас: ну, с определенной точки зрения, это имеет смысл.

Прошу прощения за крик. Я действительно кричу и совершенно не собираюсь ничего приукрашивать. Вселенная – очень странная штука, и во многом ее странность обусловлена этой историей с радиусом Хаббла, с которым связаны очень необычные явления. И сейчас я расскажу вам об одной из самых потрясающих космологических странностей, о которых мне известно. Вы ведь знаете, что вдали объекты кажутся более компактными, чем вблизи? Это абсолютно нормально. Чем дальше находится объект, тем меньше его видимый размер. С самолета люди кажутся крошечными. Отдаленные здания можно закрыть большим пальцем. Все это знают.

В случае Вселенной все не так однозначно.

В ближайшей части космоса более удаленные объекты действительно кажутся более мелкими. Солнце и Луна на первый взгляд имеют одинаковые размеры, поскольку Солнце, несмотря на значительно превосходящий размер, удалено от нас гораздо сильнее, чем Луна. И на протяжении многих миллиардов световых лет данная закономерность сохраняется, – чем дальше галактика, тем меньше ее кажущийся размер. Как и следовало ожидать. Однако где-то у границы сферы Хаббла начинает работать противоположная закономерность: чем дальше объект, тем более крупным он кажется! Это, конечно, очень удобно для нас, астрономов, поскольку позволяет рассмотреть структуру и детали очень далеких галактик, которые по идее должны были бы казаться бесконечно малыми точками. Однако, если подумать, это явление все равно выглядит очень странно.

Такое происходит по той же причине, по какой мы можем видеть объекты, которые в настоящее время удаляются от нас со сверхсветовой скоростью. В то время, когда они испустили свой свет, они были гораздо ближе и занимали на небе больше места. Несмотря на то что сейчас они находятся намного дальше, «снимок», который они нам послали, путешествовал все это время и лишь сейчас достиг нас, показав призрачное изображение гораздо более близкого объекта. И чем дальше в прошлое мы заглядываем, тем более компактную Вселенную наблюдаем. Таким образом, после достижения некоторого предела сочетание фактов «в прошлом Вселенная была меньше» и «свету требуется время, чтобы добраться до нас» заставляет нас допустить мысль о том, что галактика, которая в данный момент находится дальше, чем другая галактика, в момент испускания света могла находиться ближе.

Я предупреждала, что будет странно.

Во всяком случае, если описанное выше ошеломляет и сбивает вас с толку, это совершенно нормально. Попробуйте нарисовать несколько набросков на салфетках, а затем растяните эти салфетки во всех направлениях, одновременно бегая по бесконечной беговой дорожке с предельной скоростью на протяжении миллиардов лет. Возможно, тогда вам станет более понятно. Теперь нам следует поговорить о последствиях всего этого для будущего Вселенной, которые, надо признать, не очень хороши.