Reading room
Astronomy

Искры Большого Взрыва

From Sandbox
Эта статья также переведена на английский и опубликована на Medium.

Когда в Чикаго приходит лето, побережье озера Мичиган превращается в картинку с открытки. Километры волейбольных сеток, велосипедных дорожек, бейсбольных полей и песчаных пляжей. Белоснежные облака в высоком небе. Синева озера, наряженная белыми чёрточками лодок всех видов и размеров, с разноцветными огнями, весёлой музыкой и счастливыми отдыхающими. А в августе на три дня всё побережье становится сценой для Авиашоу воды и воздуха.

Photo by Thomas Campone

Будто этого недостаточно, каждую неделю, со дня памяти до дня труда, Navy Pier устраивает фейерверки. В один из таких замечательных летних вечеров мы гостили на лодке нашего друга. Как раз была суббота, и под конец вечеринки он подвёл лодку прямо к лучшему месту под фейерверками. Так что, когда наступила темнота, экзотические разноцветные огненные цветы взрывались вокруг нас по всем направлениям.

Photo by Antonio Gabola on Unsplash

Тут в мой слегка пьяный и довольный жизнью мозг пришла мысль, что где-то я уже такое видел.

Большой взрыв


Всё началось 13 миллиардов лет назад. Вспышка энергии колоссальной мощности создала пространство и сразу же плотно заполнила его излучением и горячей, непрозрачной, плазмой. Когда Вселенная расширилась и остыла, произошло разделение основных сил. Через 240 тысяч лет (по вселенским масштабам — одно мгновение) материя смогла, наконец, захватить электроны и создать первые нейтральные атомы — водород и гелий.


Космос оказался на какое-то время прозрачен, фотоны получили возможность свободно разлететься по всем направлениям, чем не преминули воспользоваться. Водород и гелий уже образовались, но звёзды ещё не появились. Этот период мы назвали «Тёмными веками», потому что какое-то время абсолютно ничего не происходило.

Сила гравитации постепенно собирала газ в облака. В некоторых местах клочья газа оказывались стянуты настолько плотно, что давление запускало термоядерную реакцию. Появились первые звёзды. Загорающиеся блестящими огнями, куда ни посмотри, первое поколение звёзд жило короткой, но чрезвычайно огненной жизнью. Яростное горение быстро сжигало всё топливо, и огромные синие гиганты начали взрываться сверхновыми, заполняя Вселенную тяжёлыми элементами.


Но гравитация не унималась. Теперь она собирала звёздную пыль в галактики. По вращающимся гигантским дискам проходили волны сжатия, собирая газ и пыль в рукава, ярко светящиеся из-за большого количества новорожденных мощных звёзд. Так появилось и наше Солнце.

CC BY 4.0 ALMA Observatory

И это тот момент, в котором сейчас живём мы. Когда придёт ночь — в безоблачную погоду уезжай от города, посмотри на небо и представь на секунду, что ты находишься внутри фейерверка, и кто-то поставил время на паузу. Будто в замедленной съёмке, куда ни глянь, светятся искорки горящего пороха. Диски и шары галактик разбросаны по всему полю зрения. Облачка и целые занавесы разноцветного дыма — туманности.

Photo by Greg Rakozy on Unsplash

Если теперь вновь запустить ход времени, через несколько миллиардов лет мы будем видеть всё меньше и меньше новорожденных звёзд. Всё больше и больше будет сгоревшего дыма и пыли. И вдруг, внезапно, представление окончено. Пара релятивистских потоков неподалёку. Куда ни посмотри, подобно уголькам в затухающем костре, тускло светятся красные карлики. Слегка тёплый космос простирается на бесконечные расстояния.


Но пока шоу продолжалось, это было лучшее шоу во Вселенной! Буквально!

Угольки жизни


Перемотаем наш фильм немного в обратную сторону, на более интересное время, сразу после того, как сверхновые и нейтронные звёзды заполнили Вселенную тяжёлыми элементами.

Image by NASA

Это эпоха царствования второго поколения звёзд. Благодаря целой палитре элементов в звёздных детских, в этот раз мы видим рождения не только мощных сверхгигантов. Огромные, закручивающиеся облака газа и плотной пыли вокруг протозвезд в этот раз собираются в твёрдые частички, в булыжники, в каменистые планеты.

IMAGE CREDIT: NASA/FUSE/LYNNETTE COOK

В начале жизни такая новорожденная звёздная система полна астероидов, летящих во всех направлениях. Они сливаются, врезаются друг в друга на орбитальных скоростях, создают планеты и луны. Но стоит подождать пару сотен миллионов лет — и вот уже почти всё, что могло пересечься — встретилось, солнечная система чиста, как после генеральной уборки. Сияющая, свежая звезда в центре системы поливает поверхности планет тёплыми лучами. Магнитные поля, генерируемые ядрами и мантией планет, защищают их от жёсткого излучения. В результате химических реакций появляются сложные органические соединения.

И, в принципе, наша история могла бы на этом и закончиться. Химические реакции используют все доступные элементы. В течение вечности планеты будут нагреваться днём и остывать ночью. Смена времён года будет испарять озёра летом и замораживать зимой. Пример такой вечности есть у нас в Солнечной системе — это Титан.

Image by NASA

Но этого не произошло на Земле. Самоподдерживающаяся химическая реакция однажды создала прото-жизнь, а эволюция приняла эстафету. И вскоре вся планета была покрыта живыми существами.

В начале для поддержания жизни были необходимы сложные органические элементы, предоставленные неживой природой. Жизнь, подобно речной мельнице, использовала приготовленные для неё «пакеты низкой энтропии», сложные молекулы, расщепляя их, высвобождая потенциальную энергию. Небольшой начальный стимул, подобно первым разожжённым веточкам в приготовленном костре, рождает целый огненный шторм.

Photo by Debora Tingley on Unsplash

Но вот растения научились черпать энергию напрямую от Солнца. Появились сложные экосистемы. А чем сложнее становится жизнь, тем больше источников энергии она умеет использовать. Тем большую роль начинает играть, тем более эффективно создаёт энтропию. Каждый этап развития, каждая смена источников энергии преображает планету. Дальше — звёздную систему. А потом — саму Вселенную.

Если бы у нас был особый телескоп, который умеет определять жизнь, и мы обратили бы его на нашу вселенную, мы бы увидели, как рождается человечество. От тлеющей крапинки, как от горящей щепки, разжигается всё более и более яркое пламя. От тонкого слоя бактерий к Кембрийскому взрыву. От динозавров к антропоцену.

Photo by sasha set on Unsplash


В шоу с фейерверками размером со Вселенную интеллект играет особую роль. Он зажигает свои собственные огни. Интеллект изменяет облик вселенной своим гением и изобретательностью. Это — новый вид фейерверков. Фейерверк сигналов в нейронных сетях. Фейерверк личностей. Фейерверк сложных сообществ. Вселенная будто оживает, просыпается и начинает осознавать сама себя.

Но в самом начале была ослепительная вспышка. И ты и я, и каждое живое существо вокруг нас. Мы все — лишь сияющие искры фейерверка Большого Взрыва.

Photo by m wrona on Unsplash



[1] www.chicago.gov/city/en/depts/dca/supp_info/chicago_air_and_watershow.html
[2] www.sciencemag.org/news/2015/06/astronomers-spot-first-generation-stars-made-big-bang
[3] www.youtube.com/watch?v=Aj6Kc1mvsdo
[4] www.scientificamerican.com/article/what-process-creates-and
[5] www.amazon.com/Restaurant-Universe-Hitchhikers-Guide-Galaxy-ebook/dp/B001ODEQCU
[6] en.wikipedia.org/wiki/Titan_(moon)
[7] www.quantamagazine.org/a-new-thermodynamics-theory-of-the-origin-of-life-20140122
[8] www.smithsonianmag.com/videos/category/science/what-is-the-anthropocene

+12
4.5k 22
Comments 3
Top of the day