Подкрутим контраст во Вселенной
Вселенная — очень простое место . Да, она действительно содержит сложные
вещи, такие как галактики, выдры и федеральные правительства, однако если
исключить всевозможные локальные особенности, то на очень больших мас-
штабах Вселенная практически везде одинакова . Ничто не иллюстрирует этот
факт лучше космического реликтового излучения . В каком бы направлении мы
ни посмотрели на небо, мы увидим микроволновое фоновое излучение, которое
выглядит абсолютно так же, как излучение объекта, невозмутимо сияющего
при некоторой фиксированной температуре — физики называют это излуче-
нием абсолютно черного тела . Однако в разных точках неба температура не-
много различается; в зависимости от направления разница может составлять
до 0,001 % . Такие изменения температуры называются анизотропиями — это
крохотные отклонения от температуры фонового излучения, которая в целом
почти одинакова по всем направлениям .
Эти отклонения температуры от среднего значения отражают небольшие
различия в плотности материи в разных местах ранней Вселенной . Заявление
о том, что ранняя Вселенная была однородной, — это не просто упрощающее
допущение; это поддающаяся проверке гипотеза, правильность которой 
Глава 3 . Начало и конец времени
75
Рис . 3 .2 . Температурные анизотропии реликтового излучения, измеренные космическим
аппаратом NASA под названием Wilkinson Microwave Anisotropy Probe («Детектор анизо-
тропии реликтового излучения Вилкинсона») . В темных областях температура чуть ниже
средней, а в светлых — чуть выше . Для того чтобы разница была более очевидной, контраст-
ность этого рисунка пришлось сильно повысить
подтверждается реальными данными . В крупном масштабе Вселенная и сегод-
ня однородна . Однако для того чтобы утверждать это, необходимо взять дей-
ствительно очень большой масштаб — 300 миллионов световых лет или около
того . На более мелких масштабах, таких как размер галактики, или Солнечной
системы, или вашей кухни, Вселенная, конечно же, состоит из сплошных не-
ровностей . Но так было не всегда . В начале времен даже на самых мелких
масштабах наблюдалась поразительная однородность . Куда же она делась?
Ответ кроется в гравитационной силе, которая выкручивает ручку регули-
ровки контраста нашей Вселенной . В областях, где материи чуть больше, чем
в среднем по Вселенной, действуют силы гравитации, притягивающие объекты
друг к другу; из более разреженных областей материя растекается, стремясь
к более плотным . Благодаря этому процессу — эволюции структур во Вселен-
ной — крохотные изначальные флуктуации в реликтовом излучении превра-
щаются в галактики и структуры, которые мы наблюдаем сегодня .
Представьте себе, что мы живем во Вселенной, очень похожей на нашу и с та-
ким же распределением галактик и кластеров, только эта Вселенная не расширя-
ется, а, наоборот, сжимается . Можно ли утверждать, что по ходу сжатия этой
воображаемой Вселенной галактики в ней станут сглаживаться, создавая одно-
родную плазму, которую можно наблюдать в прошлом нашей настоящей (рас-
ширяющейся) Вселенной? Вовсе нет . Ручка регулировки контраста все равно
будет поворачиваться в сторону увеличения, несмотря на сжатие Вселенной,
а черные дыры и другие массивные объекты будут втягивать в себя вещество из
окружающих регионов . Рост структур — это необратимый процесс, который
естественным образом происходит по мере того, как мы двигаемся в будущее,
|
76
Часть I . Время, опыт и Вселенная
и не зависит от того, расширяется Вселенная или сжимается; он соответствует
увеличению энтропии . Таким образом, относительная однородность ранней
Вселенной, которую превосходно иллюстрирует изображение реликтового из-
лучения, отражает низкую энтропию тех далеких времен .