Принцип апокалипсиса: сценарии конца света

Глава 4 Судный день сэра Исаака

«Ничто не струится так медленно и не летит так быстро, как время», – любил замечать выдающийся античный философ Сократ. Вот и со времени беседы выдающегося ученого, геофизика, математика, метеоролога, физика и демографа, Королевского астронома Эдмунда Галлея и великого физика Исаака Ньютона прошли три столетия. В Кембридже открылась юбилейная выставка рукописей Ньютона, среди которых были и те самые листки трехсотлетней давности, на которых великий ученый довольно точно предсказал дату апокалипсиса. Великий, или правильнее сказать, величайший ученый фактически заложил фундамент всей современной физики, астрономии и математики.

Однако на новой кембриджской выставке, которая впоследствии побывала во многих научных центрах мира, он был представлен, прежде всего, как смелый прорицатель будущего мироздания. Здесь он как бы временно отступил от своего гордого девиза «Гипотез не строю!» и смело высказал некоторые догадки и предсказания о грядущем конце света.

Экспонируемые на выставке документы были куплены еврейским ученым на лондонском аукционе «Сотбис» в 1936 году, переданы израильской национальной библиотеке в Иерусалиме и десятилетиями хранились в ее запасниках, будучи доступными только избранным исследователям. В одной из рукописей, датируемой 1700 годом, Ньютон зашифровал в религиозных текстах высчитанную им на основе тайной физической теории дату вселенской катастрофы – грядущего апокалипсиса, который наступит приблизительно в период с 2010 по 2030 годы. Как и в свое время Леонардо да Винчи, Ньютон тщательно зашифровал свои достижения, только, в отличие от выдающегося итальянского ученого, живописца и инженера, сэр Исаак использовал «смысловую» криптографию, скрывая тайные знания за пустопорожними церковными текстами.

Что скрыл под библейским камуфляжем великий ученый? Что он подразумевал под понятием «Иерусалимский храм»? Наконец, почему во всех своих «религиозных» текстах Ньютон настойчиво связывал космографию мира с некими сугубо земными артефактами наподобие реальных расчетов архитектуры пресловутого храма?

Исаак Ньютон родился в 1642 году в деревне Вулсторп в Линкольншире. Семья Ньютонов принадлежала к числу фермеров средней руки. По достижении двенадцатилетнего возраста мальчик начал посещать общественную школу в Грантэме, по окончании которой поступил в Кембридж и закончил учебу в 1665 году со степенью бакалавра изящных искусств.

Его первые научные опыты связаны с исследованиями света. Ньютон установил, что белый солнечный луч представляет собой комбинацию многих цветов. Ученый доказал, что с помощью призмы белый цвет можно разложить на составляющие его цвета.

В 1666 году в Кембридже началась эпидемия, которую сочли чумой, и Ньютон удалился в Вулсторп. Здесь 24-летний Ньютон предался философским размышлениям. Плодом их было гениальнейшее из его открытий – учение о всемирном тяготении. Предание сообщает, что размышления Ньютона были прерваны падением налившегося яблока. Знаменитая яблоня долго хранилась в назидание потомству, а затем ее срубили и превратили в исторический памятник в виде скамьи.

В 1669 году Ньютон уже был профессором математики. Тогда же, почти одновременно с немецким математиком Лейбницем, он создал важнейшие разделы алгебры – дифференциальное и интегральное исчисления. С 1669 по 1671 год он читал лекции, в которых излагал свои главные открытия относительно анализа световых лучей; но ни одна из его научных работ еще не была опубликована. В 60-х годах XVII века Ньютон изобрел новую оптическую схему зеркального телескопа (рефлектор Ньютона). В 1670 году он сделал доклад Лондонскому королевскому обществу (Академия наук Великобритании) о своих новых отражательных телескопах и был избран действительным членом этого Общества.

Ньютон открыл знаменитую теорему, по которой тело, находящееся под влиянием притягивающей силы, подобной силе земного тяготения, всегда описывает какое-либо коническое сечение, то есть одну из кривых, получаемых при пересечении конуса плоскостью (эллипс, гипербола, парабола и в частных случаях – круг и прямая линия). Более того, Ньютон выяснил, что центр притяжения, то есть точка, в которой сосредоточено действие всех притягивающих сил, действующих на движущуюся точку, находится в фокусе описываемой кривой. Так, центр Солнца находится (приблизительно) в общем фокусе эллипсов, описываемых планетами.

Таким образом, Ньютон вывел теоретически, то есть исходя из начал рациональной механики, один из законов Кеплера, гласящий, что центры планет описывают эллипсы и что в фокусе их орбит находится центр Солнца. Как только Ньютон узнал об измерении меридиана, произведенном Пикаром, он сразу произвел новые вычисления и убедился, что его давнишние взгляды подтвердились. Сила, заставляющая тела падать на Землю, оказалась равной той, которая управляет движением Луны.

В конце 1683 года Ньютон сообщил Королевскому обществу основные начала своей системы. Главные выводы Ньютон представил в труде «Математические начала натуральной философии». Открытие Ньютона привело к созданию новой картины мира, согласно которой все планеты, находящиеся на огромных расстояниях друг от друга, оказываются связанными в одну систему. Дальнейшие исследования Ньютона позволили ему определить массу и плотность планет и Солнца. Он установил, что расположенные близко к Солнцу планеты отличаются наибольшей плотностью. Ньютон доказал, что Земля представляет собой шар, расширенный у экватора и сплюснутый у полюсов, а также подтвердил зависимость приливов и отливов от действия Луны и Солнца на воды морей и океанов.

В 1695 году Ньютон, заняв пост управляющего Монетным двором, занялся улучшением денежного обращения в Англии и решил перечеканить всю монету. Вскоре, в 1701 году, Ньютон был избран членом парламента, а в 1703 году стал президентом английского Королевского общества. В 1705 году английский король посвятил Ньютона в рыцари.

В 1725 году здоровье Ньютона резко ухудшилось, и в ночь на 20 марта 1727 года великого ученого не стало. В день его похорон был объявлен национальный траур. Его прах покоится в Вестминстерском аббатстве рядом с другими выдающимися людьми Англии.

Чтобы подойти к разгадке тайны великого физика, нужно освежить школьные знания и вспомнить, что количественная формулировка закона тяготения позволила с большой точностью рассчитать орбиты планет и создать первую математическую модель Вселенной. Триумфальное вхождение закона всемирного тяготения в науку началось с публикации Ньютоном своего труда «Математические начала натуральной философии». В этой самой знаменитой научной книге всех времен и народов гениальный физик раскрыл изумленному человечеству великую тайну гравитации, связывающую земные и космические явления в теории падения тел и движения планет. Закон всемирного тяготения Ньютона, который стал первым научным законом, описывающим действие наиболее универсальной силы во всей Вселенной, гласил: каждые две частицы материи взаимно притягивают друг друга или тяготеют друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

«Кажущаяся нам сегодня такой естественной идея всемирного тяготения выглядела в свое время необычайно смелой и поражала воображение: выходило так, что в каждом теле, даже в самой маленькой пылинке, было скрыто нечто таинственное, что-то такое, что заставляло ее «чувствовать» присутствие других тел и с возрастающей скоростью устремляться им навстречу» (Дж. Трефил. Природа науки).

Чтобы в полной мере оценить гениальность прозрения великого физика, давайте вернемся к предыстории. Когда предшественники Ньютона, в частности Г. Галилей, изучали равноускоренное движение тел, падающих на поверхность Земли, они были уверены, что наблюдают явление чисто земной природы, существующее только недалеко от поверхности нашей планеты. Когда же другие ученые, например Кеплер, изучали движение небесных тел, они полагали, что в небесных сферах действуют совсем другие законы движения, нежели законы, управляющие движением здесь, на Земле.

На склоне лет Ньютон рассказывал о предыстории своего гениального прозрения так. Однажды он гулял по яблоневому саду в поместье своих родителей и вдруг в дневном небе увидел Луну. Тут же на его глазах с ветки сорвалось яблоко и упало на землю. В это время Ньютон работал над законами движения, поэтому уже знал, что яблоко движется под действием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, и следовательно, на нее воздействует какая-то сила, которая удерживает ее от того, чтобы сорваться с орбиты и улететь по прямой в открытый космос. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите.

История науки свидетельствует, что практически все аргументы, касающиеся движения небесных тел, до Ньютона сводились, в основном, к тому, что небесные тела, будучи совершенными, движутся по круговым орбитам в силу своего совершенства, поскольку окружность – суть идеальная геометрическая фигура.

Таким образом, выражаясь современным языком, считалось, что существует два типа гравитации, и это представление устойчиво закрепилось в сознании людей того времени. Все считали, что есть земная гравитация, действующая на несовершенной Земле, и гравитация небесная, действующая на совершенных небесах.

Триумфальному шествию закона всемирного тяготения в немалой степени способствовали бурные споры между Гуком и Ньютоном о приоритете открытия. Громогласность дискуссии и нешуточный накал страстей (ученые того времени не слишком затруднялись в выборе выражений) привлекли пристальное внимание мировой научной общественности.

Следует отметить, что, в отличие от высказываний Гука, Ньютон разработал математическую теорию гравитации и доказал численными методами действие закона тяготения. Взгляды своих предшественников на тяготение Ньютон выразил одной формулой, которая является математической моделью гравитационного взаимодействия двух материальных тел. Прозрение Ньютона как раз заключалось в том, что он объединил два типа гравитации.

С этого исторического момента искусственное и ложное разделение Земли и остальной Вселенной прекратило свое существование. Действие закона всемирного тяготения в явной форме распространяется на все без исключения физические материальные тела во Вселенной. В частности, сейчас вы и эта книга испытываете равные по величине и противоположные по направлению силы взаимного гравитационного притяжения. Конечно, эти силы настолько малы, что их не зафиксируют даже самые точные современные приборы, но они реально существуют и их можно рассчитать. Точно так же вы испытываете взаимное притяжение и с далеким квазаром, удаленным от вас на десятки миллиардов световых лет. Опять же, силы этого притяжения слишком малы, чтобы их инструментально зарегистрировать и измерить.

Сила тяготения у поверхности Земли в равной степени воздействует на все материальные тела, находящиеся в любой точке земного шара. Прямо сейчас на нас действует сила земного притяжения, рассчитываемая по закону Ньютона, и мы реально ощущаем ее как свой вес. Если вы что-нибудь уроните, под действием все той же силы этот предмет равноускоренно устремится к земле. Галилею первому удалось экспериментально измерить приблизительную величину ускорения свободного падения вблизи поверхности Земли. Для Галилея данный физический параметр был просто экспериментально измеряемой константой. По Ньютону же ускорение свободного падения можно вычислить, подставив в формулу закона всемирного тяготения массу и радиус Земли, помня при этом, что согласно второму закону механики Ньютона сила, действующая на тело, равна его массе, умноженной на ускорение. Тем самым то, что для Галилея было просто предметом измерения, для Ньютона становится предметом математических расчетов и прогнозов.

Наконец, закон всемирного тяготения объясняет механическое устройство Солнечной системы и из него можно вывести законы Кеплера, описывающие траектории движения планет. Для Кеплера его законы носили чисто описательный характер; в них ученый просто обобщил свои наблюдения в математической форме, не подводя их под формулы каких-либо теоретических оснований.

В великой же системе мироустройства по Ньютону законы Кеплера становятся прямым следствием универсальных законов механики и закона всемирного тяготения, то есть мы опять наблюдаем, как эмпирические заключения, полученные на одном уровне, превращаются в четко обоснованные логические выводы при переходе на следующую ступень углубления знаний о мире.

Устройство Солнечной системы по уравнениям Ньютона, объединяющим земную и небесную гравитацию, можно понять на следующем примере. Предположим, вы находитесь у края бетонного пускового колодца на космодроме Байконур и у вас в руках – макет первого искусственного спутника земли. Если сбросить спутник в шахту по вертикали, он начнет равноускоренное падение, описываемое законами Ньютона для движения тела с ускорением свободного падения. Теперь катапультируем спутник в направлении горизонта по дуге параболы. В этом случае его движение будет также описываться законами Ньютона применительно к телу, движущемуся с начальной скоростью под действием силы тяжести. Вспомним запуск первого спутника Земли. Скорости ракетоносителя достаточно, чтобы спутник облетел вокруг земного шара. Если пренебречь сопротивлением стратосферы, спутник, облетев Землю, вернется в исходную точку с первоначальной скоростью и будет продолжать орбитальный полет подобно естественному спутнику – Луне. Так мы перешли от описания падения тела в земных условиях (яблока Ньютона) к описанию движения спутника Земли (Луны), пользуясь одними и теми же законами небесной механики. Именно здесь и ясна вся глубина прозрения Ньютона, соединившего считавшиеся ранее различными по своей природе две силы гравитационного притяжения.

Астрофизики считают, что черные дыры чаще всего образуются в результате коллапса нейтронных звезд, когда при сжатии их гравитационное поле все больше и больше уплотняется, и наконец звезда сжимается до такой степени, что свет уже не может преодолеть ее притяжения. Радиус, до которого должна сжаться звезда, чтобы превратиться в черную дыру, называется гравитационным радиусом. Для массивных звезд он составляет несколько десятков километров. Есть ли реальные подтверждения существования черных дыр? Пока астрономы осторожно говорят о «кандидатах в застывшие звезды». Под черными дырами понимаются массивные и компактные сгустки вещества, для преодоления притяжения которых уже не хватает скорости света, поэтому коллапсары не могут светить ни своим, ни отраженным светом.

Теперь понятно, что логика экстремальных построений великого физика могла привести только к одной модели дальнейшего развития части или даже всего окружающего мира. Это была проективная схема роста силы тяготения по мере стягивания всех окружающих тел в одну точку. Эта космическая потенциальная яма в виде гравитационного провала и должна была, по мысли Ньютона, через несколько столетий поглотить человеческую цивилизацию. Однако «гравитационный провал пространства» – это что-то знакомое… Действительно, это, пожалуй, одно из самых популярных сегодня небесных тел – гравитационный коллапсар, или черная дыра!

В 1783 году английский математик Дж. Мичелл, а спустя 13 лет французский астроном и математик П. С. Лаплас рассмотрели условия, при которых свет не сможет покинуть звезду. Логика ученых была проста. Для любой планеты или звезды можно вычислить вторую космическую скорость убегания, позволяющую любому телу навсегда ее покинуть. В физике того времени господствовала ньютоновская теория света как потока частиц. Скорость убегания частиц можно рассчитать, исходя из равенства потенциальной энергии на поверхности планеты и кинетической энергии тела, улетевшего на бесконечно большое расстояние. Отсюда легко получить радиус тела заданной массы (позднее названный гравитационным радиусом), при котором скорость убегания равна скорости света. Это означает, что звезда, сжатая в сферу с гравитационным радиусом, перестанет излучать – свет не сможет покинуть ее. Во Вселенной возникнет черная дыра.

Сегодня трудно найти образованного человека, который бы не слышал о черных дырах. При этом не проще отыскать того, кто мог бы внятно рассказать об этих таинственных провалах Вселенной. Разумеется, для астрофизиков черные дыры давно являются привычными объектами исследования и астрономы могут предложить большой выбор небесных кандидатов на это звание. Среди них можно встретить и карликовые экземпляры массой порядка солнечной, которые образовались в результате гравитационного сжатия звезд, и сверхмассивные объекты в сотни солнечных масс, которые родились при сжатии целых звездных скоплений в центрах галактик. Кроме этого, физики-теоретики настойчиво предсказывают существование микроскопических черных дыр, которые физики-экспериментаторы не менее настойчиво ищут в потоках космических лучей сверхвысоких энергий.

Физики-теоретики описывают коллапсары как самоподдержи-вающиеся гравитационные поля, сконцентрированные в сильно искривленных областях пространства-времени. Несложно рассчитать, что Солнце превратится в черную дыру, если сожмется до объекта с радиусом примерно три километра. Плотность его вещества при этом достигнет невообразимой величины. Радиус Земли, сжатой до состояния черной дыры, уменьшился бы примерно до одного сантиметра.

Сам по себе термин «черная дыра» появился в конце 60-х годов прошлого века. Его появление связывают с научно-популярными статьями знаменитого американского физика Дж. Уилера. Термин мгновенно прижился, вытеснив ранее использовавшиеся выражения «темные звезды», «замерзшие звезды», «коллапсары» и «застывшие звезды».