Карта Вселенной. Главные идеи, которые объясняют устройство космоса

Посвящается Амме и Аппе  

YALE UNIVERSITY PRESS

New Haven & London

MAPPING THE HEAVENS

T R S I T R 
 C

Priyamvada Natarajan

Москва
2019

Перевод с английского

КАРТА 

ВСЕЛЕННОЙ

ПРИЯМВАДА НАТАРАДЖАН

ГЛАВНЫЕ ИДЕИ, КОТОРЫЕ ОБЪЯСНЯЮТ 
УСТРОЙСТВО КОСМОСА

© Priyamvada Natarajan, 2016
 
Originally published by Yale University Press
© Издание на русском языке, перевод, 
оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2019
ISBN 978-5-00139-052-7 (рус.)
ISBN 978-0-300-20441-4 (англ.)

УДК 
524.8
ББК 
22.632
 
Н33
Переводчики Арсен Хачоян, 
Инна Черкашина (предисловие, главы 1, 2, 4) 
Научный редактор Олег Верходанов, д-р физ.-мат. наук
Редактор Антон Никольский

Натараджан П.
Карта Вселенной. Главные идеи, которые объясняют устройство космоса / 
Приямвада Натараджан ; Пер. с англ. —  М.: Альпина нон-фикшн, 2019. — 318 с. +
+ 8 c. вкл.

ISBN 978-5-00139-052-7

Веками люди воспринимали космос как статичное холодное пространство. 
Совсем иным он предстает перед нами сегодня в свете новейших знаний в области 
космологии. Образование и рост черных дыр, облака темной материи, ускоряющееся 
расширение Вселенной, эхо Большого взрыва, открытие экзопланет и возможность 
существования других вселенных — вот некоторые из космологических головоломок 
начала XXI в. Астрофизик Приямвада Натараджан находится на переднем крае иссле-
дований, она в буквальном смысле создает карты Вселенной — схемы распределения 
темной материи. В своей книге Натараджан рассказывает об открытиях, изменив-
ших наши представления о Вселенной в прошедшем веке, о науке, стоящей за ними, 
и о пути признания радикальных научных теорий; размышляет о том, почему новые 
идеи о Вселенной и нашем месте в ней часто встречают в штыки даже в научном со-
обществе. Ведь наука, всегда меняющаяся и неполная, какой она и должна быть, — это 
лучший способ понять нашу чудесную, таинственную Вселенную.
УДК 524.8
ББК 22.632

Н33

Все права защищены. Никакая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме 
и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети интернет и в корпоративных сетях, а также 
запись в память ЭВМ для частного или пуб личного использования, без письменного разрешения владельца авторских 
прав. По вопросу организации доступа к электронной библиотеке издательства обращайтесь по адресу 
mylib@alpina.ru.

Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив 
«Траектория» (при финансовой поддержке Н.В. Каторжнова).

Фонд поддержки научных, образовательных и культурных инициатив «Траектория» (www.
traektoriafdn.ru) создан в 2015 году. Программы фонда направлены на стимулирование инте-
реса к науке и научным исследованиям, реализацию образовательных программ, повышение 
интеллектуального уровня и творческого потенциала молодежи, повышение конкурентоспо-
собности отечественных науки и образования, популяризацию науки и культуры, продвижение 
идей сохранения культурного наследия. Фонд организует образовательные и научно-популяр-
ные мероприятия по всей России, способствует созданию успешных практик взаимодействия 
внутри образовательного и научного сообщества.
В рамках издательского проекта Фонд «Траектория» поддерживает издание лучших образ-
цов российской и зарубежной научно-популярной литературы.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ........................................................................... 

. Древние карты неба ..................................................... 

. Границы отодвигаются ................................................ 

. Черная сердцевина .......................................................

. Невидимая решетка ....................................................

. Меняем масштабы ...................................................... 

. Следующий рубеж .....................................................

. Новая реальность и поиски иных миров ................. 

Эпилог ............................................................................

Примечания ......................................................................... 

Рекомендуемая литература .................................................

Благодарности ......................................................................

Предметно-именной указатель ............................................ 

ПРЕДИСЛОВИЕ

Карта космоса за последние  лет претерпела существен-
ные изменения. В  г. наша Галактика Млечный  Путь пред-
ставлялась целой Вселенной — маленькой, статичной , оди-
нокой. Космологические исследования в те времена все 
еще опирались на классические принципы гравитации , раз-
работанные в XVII в. Современная физика и триумфаль-
ные шаги общей теории относительности (ОТО ) полностью 
изменили представление человечества о пространстве и вре-
мени. Сегодня мы знаем, что Вселенная динамична, тем-
пы ее расширения только ускоряются, в то время как таин-
ственные ключевые компоненты — темную материю и тем-
ную энергию — увидеть пока не удается. Остальная материя, 
из которой состоят звезды и само человечество, представле-
на в виде таблицы Менделеева, но это всего лишь % от всей 
массы Вселенной. Мы удостоверились в существовании пла-
нет на орбитах других звезд. Мы подозреваем наличие дру-
гих Вселенных. Все это говорит о невероятном научном про-
грессе.
Из всех научных дисциплин космология , вероятно, ока-
зала наиболее существенное влияние не только на нашу 
концепцию Вселенной, но и на наше понимание своего 
места в ней. Потребность в поиске собственной точки опо-
ры и попытки объяснить природные явления уходят свои-
ми корнями в первобытные времена. Мы находим удиви-
тельное сходство в древних мифах о сотворении мира, кото-
рые помогали людям придать смысл изменчивым и суровым 
природным явлениям. Сверхъестественные объяснения про-
буждают веру в невидимую и все же куда более могуще-
ственную реальность. Кроме того, они в значительной сте-
пени базируются на нашем ощущении чуда в мире природы. 

КАРТА ВСЕЛЕННОЙ

Изобретательное человеческое воображение позволяло 
древним цивилизациям представлять силы, которые напря-
мую не присутствовали в мире, но воспринимались как впол-
не реальные.
Возьмем, к примеру, Энки, шумерского бога воды, гнев 
которого мог стать причиной наводнений. Или Индру  — 
бога дождя и грозы в индуизме. Радуга, вытянувшаяся 
на небе, служила ему луком, молнии — стрелами. Самые 
сильные мифы — это мифы, которые требуют большой доли 
воображения и в то же время помогают нам почувствовать 
опору под ногами.
Я выросла в Индии  и всегда ощущала потребность найти 
свое место в мире. Энциклопедия «Британника» стала моим 
первым путеводителем.  тома -й редакции, помещав-
шиеся на книжных полках моих родителей, стали для меня 
воплощением всех знаний человечества того времени. Слов-
но заколдованная, я погружалась в древние атласы, карты, 
которые вели путешественников к новым открытиям, и кар-
ты звездного неба. Я была очарована звездами. Мои соб-
ственные картографическое изыскания позволили мне впер-
вые ощутить на собственном опыте, что такое научное иссле-
дование. Занявшись программированием на компьютере 
Commodore , для национальной газеты я написала про-
грамму, с помощью которой можно было составлять ежеме-
сячные карты звездного неба над Дели. С той поры я была 
захвачена открытиями и исследованиями. Во времена учебы 
в бакалавриате Массачусетского технологического институ-
та (MIT) я изучала физику, математику и философию. Затем 
любопытство привело меня в магистратуру MIT на програм-
му «Наука, технологии и общество», после чего я отправи-
лась за океан в докторантуру по астрофизике в Кембридж-
ском университете. Я стала ученым и продолжаю постигать 
новые знания, связанные с историей и философией науки, 
чтобы лучше узнать, как совершаются научные открытия 
и формируются наши знания. По сути, в основе моей работы 
как астрофизика-теоретика, связанной с составлением карты 

ПРЕДИСЛОВИЕ

темной материи  и исследованием процесса формирования 
черных дыр, лежит ощущение чуда и стремление раскрыть 
тайны Вселенной — чувство, похожее на то, что испытыва-
ли люди древности. Меня все еще увлекает изучение карт, 
которые помогают нам ориентироваться, — все то, что впер-
вые возбудило мой интерес, когда я была ребенком и жила 
в Дели. Я исследую отклонение света, идущего из отдален-
ных галактик, гравитационное линзирование , чтобы опре-
делить местоположение темной материи, которая является 
причиной таких отклонений. Я также исследую формирова-
ние и рост черных дыр, самых удивительных и загадочных 
объектов во Вселенной. В настоящее время участвую в одном 
из самых крупных и новаторских проектов картографиро-
вания Вселенной, когда-либо предпринимаемых человече-
ством, — программе Hubble Frontier Fields. Цель проекта — 
глубже проникнуть в отдаленные уголки Вселенной и более 
точно, чем когда-либо, отметить местоположение темной 
материи. В период с  по  г. камеры на борту косми-
ческого телескопа  «Хаббл » расходовали значительную долю 
времени на данный проект. Конечно, я лишь одна из многих 
исследователей, использующих эти уникальные наблюде-
ния и отдающих свои силы работе по созданию масштабной 
карты Вселенной. Впереди нас ждет множество новых уди-
вительных открытий. Мы, как и поколения наших предше-
ственников-ученых, можем столкнуться с необходимостью 
полностью пересмотреть нынешний статус-кво.
Существует немало книг, посвященных истории космо-
логических открытий, однако в данной работе я постави-
ла цель по-иному взглянуть на процесс развития научных 
идей, то, как их оспаривали и в конце концов принимали. 
Чтобы следить за развитием событий, не обязательно быть 
астрофизиком. Примеры из области космологии , которые 
я привожу в работе, предназначены для иллюстрирования 
гораздо более обширных тенденций в сфере научных иссле-
дований и открытий. В частности, я прослеживаю разви-
тие радикальных научных идей, которые постоянно меня-

КАРТА ВСЕЛЕННОЙ

ли карту космоса. Эволюция идеи, возникающей из мрака, 
получающей популярность, а затем и всеобщее признание, 
кажется мне крайне захватывающей. В космологии создание 
и уточнение карт часто отражает данный процесс, выходя 
за рамки картографии. Тектонические сдвиги в понимании 
мира в прошлом веке потребовали пересмотреть привычные 
«карты знаний». Но утверждение новых идей не происходит 
в одно мгновение, оно всегда становится предметом дебатов. 
По мере оспаривания учеными господствующих представле-
ний о Вселенной наше мировоззрение и символическая кар-
та продолжали непрерывно меняться, требуя от нас адапти-
роваться и быть готовыми к изменениям.
Это история необычайного полета фантазии, появления 
радикальных идей, подпитываемых новыми открытиями. 
Процесс принятия идеи раскрывает различные стороны 
как всей науки, так и отдельных ученых — эмоциональные, 
психологические, личные и социальные, выходящие за рамки 
чисто интеллектуального стремления к знаниям. Это видение 
противоречит популярной точке зрения, что наука состоит 
лишь из исследований с целью получения фактических дан-
ных об устройстве мира. Дело в том, что наукой занимаются 
люди и она строится из переплетения субъективных мнений.
Споры и разногласия в научном сообществе являют-
ся неотъемлемой его частью, и мы заостряем на них вни-
мание именно потому, что они демонстрируют, как новые 
идеи борются за право на существование. Именно поэто-
му мне интересно, почему возникают споры в сообществе 
космологов и как разрешаются. Эти споры не прекращают-
ся, поскольку свойственны самой природе научных поис-
ков. Научный ум совершенствуется и приобретает гиб-
кость в процессе дискуссий, которая ежедневно подвергает-
ся проверке и позволяет ученым преодолевать потрясения 
от новых открытий, подвергающих сомнению основы зна-
ний. Я показываю, как космологи справляются с этими пере-
менами и уточняют свои «карты знаний», творчески исполь-
зуя энергию любознательности.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Это мощное слияние новых идей и новых техноло-
гий, меняющее наше знание о космосе. Возьмем, напри-
мер, изобретение спектрографа, который раскладывает свет 
на составные части, позволяя дистанционно изучать хими-
ческий состав далеких звезд; мощные телескопы  и чувстви-
тельные камеры, обладающие невероятно высоким разре-
шением; или компьютеры, способные хранить и обрабаты-
вать огромные массивы данных — все это породило новые 
идеи и позволило ученым их подтвердить или опровергнуть.
В последние несколько десятилетий исследователи про-
никли еще дальше вглубь пространства и времени, исполь-
зуя сложные детекторы и спутники. Мы описали реликтовое  
излучение, исследование которого приближает нас к момен-
ту творения — Большому взрыву. На нашем собственном 
«заднем дворе» мы обнаружили тысячи планет, враща-
ющихся вокруг звезд за пределами Солнечной системы. 
Тем не менее осталось много тайн.
С древних времен мы наслаждаемся величием ночно-
го неба, состоящего из тысяч неподвижных точек света — 
звезд, восходивших и заходивших в одно и то же время. 
Однако в  г. британский астроном Эдмунд Галлей , вто-
рой по значимости астроном Королевства Великобритании, 
обнаружил, что координаты звезд постепенно меняются. 
Например, звезды Сириус, Арктур и Альдебаран смести-
лись далеко от тех мест, которые описаны древнегреческим 
астрономом Гиппархом около  лет назад. По-видимому, 
«неподвижные» звезды блуждали.
Такие неожиданные, дезориентирующие открытия рас-
пространены в космологии , и нынешнее понимание расши-
ряющейся с ускорением  Вселенной аналогично переверну-
ло наши привычные представления. Все началось в  г., 
когда Николай Коперник  переместил ось вращения мира 
с Земли  на Солнце, вокруг которого мы «с тех пор» обра-
щаемся. Теперь общеизвестно, что речь идет о Солнечной 
системе, но в то время считалось, что Солнце — центр Все-
ленной. Открытие движения звезд привело к еще большим