Карта Вселенной. Главные идеи, которые объясняют устройство космоса

Любая планета сама по себе не излучает свет, который можно было бы заметить при сравнении со звездой. Она просто отражает свет, исходящий от родительской звезды. Кроме проблемы выявления такого слабого источника света яркое излучение звезды еще и затушевывает изображение планеты, дополнительно ухудшая ее обнаружение. По этим причинам астрономы наблюдали непосредственно лишь немногие из таких планет и редко могут отличить ее свет на фоне родительской звезды.

Для изучения экзопланет астрономы обычно используют непрямые методы исследования, основанные на гравитационных эффектах, подобных тем, что были разработаны для изучения темной материи и черных дыр. Некоторые из этих методов оказались очень эффективными и успешными. Самой распространенной стратегией поиска экзопланет — особенно типа «горячие Юпитеры» — оказалось измерение радиальной скорости, то есть колебаний звезды под воздействием притяжения планеты-компаньона с последующей проверкой астрономическими наблюдениями с Земли при помощи телескопов. Вот как этот метод работает: звезда, «приютившая» планету, будет реагировать на гравитацию планеты движением по крошечной орбите. Это приведет к обнаруживаемым малым изменениям скорости звезды, которые можно измерить по небольшим изменениям ее радиальной скорости по отношению к Земле. Такие отклонения могут быть измерены по доплеровскому сдвигу в спектре звезды. Этот метод не зависит от расстояния до звезды, но для поиска планет с меньшей массой, которые производят меньшие колебания, требуются данные более высокой точности. Поэтому описанный метод обычно применяют лишь при изучении достаточно близких к нам звездных систем, расположенных на расстояниях около 160 световых лет или меньше. В обычный телескоп нельзя одновременно следить за несколькими звездами, однако применение описанного выше метода в случае «горячих Юпитеров» позволяет проводить измерения на расстояниях в несколько тысяч световых лет. Метод удобнее использовать для обнаружения массивных планет, близких к своим звездам. Еще легче обнаружить планеты, обращающиеся вокруг звезд с небольшой массой, поскольку в этом случае гравитационные эффекты проявляются сильнее. Кроме того, звезды с небольшой массой обычно вращаются медленнее. Быстрое вращение звезды приводит к искажению спектральных линий, что осложняет их регистрацию. По данным измерений радиальной скорости можно определить массу планет. «Горячие Юпитеры» легче всего обнаружить благодаря таким колебаниям, поэтому неудивительно, что к данному классу относились все обнаруженные этим методом экзопланеты, включая упомянутые выше первые, зарегистрированные Майором и Келозом. Сейчас считается, что планеты типа «горячие Юпитеры» формируются не там, где мы их наблюдаем — около родительской звезды, а на больших расстояниях от нее и лишь позднее мигрируют внутрь системы, ближе к звезде. Обычно температура этих горячих, раздувшихся газовых планет-гигантов выше, чем на Венере, что делает их совершенно непригодными для известных нам форм жизни.

С повышением точности измерений астрономы научились регистрировать все более слабые колебания скорости звезд и постепенно выявлять экзопланеты со все меньшими массами. Первоначально такой «охотой» занимались две конкурирующие группы. В первую входили два упомянутых швейцарца, а во вторую — группа из Калифорнийского университета в Беркли, возглавляемая Джеффри Марси. Обе группы проводили мониторинг ближайших звезд, измеряя их скорости почти 20 лет. Важным достижением в этом направлении стало обнаружение группой Беркли первой многопланетной системы вокруг Ипсилон Андромеды на расстоянии около 44 световых лет от нас. К настоящему времени нашли четыре планеты, вращающиеся вокруг системы из двух звезд. Все эти планеты по размерам сравнимы с Юпитером.

Второй способ обнаружения планет — транзитный метод, и именно его использовал космический спутник НАСА Kepler для выявления тысяч кандидатов{17}. Если планета проходит по диску родительской звезды, то измеряемая яркость изменяется на очень малую долю. Мы это недавно наблюдали в нашей Солнечной системе при прохождении Венеры по диску Солнца в 2012 г. Уменьшение яркости может быть измерено, и это позволяет затем определить радиус проходящей по диску звезды планеты.

Конечно, регистрируемое затемнение зависит от относительных размеров звезды и планеты. Например, для звезды HD209458 уменьшение светимости составило менее 2 %. Недостатком описываемого метода является то, что прохождение может наблюдаться только при особом положении орбиты в системе «звезда — планета» по отношению к наблюдателю. Кроме того, звезда и планета могут наблюдаться только из космоса вследствие сильных искажений, вызываемых атмосферой Земли[34]. К счастью, камера на борту космического аппарата Kepler имеет очень высокую точность, позволяющую измерить ослабление яркости на уровне нескольких процентов.

К 10 ноября 2015 г. число обнаруженных экзопланет превысило 5000, включая планеты в составе 484 зарегистрированных мультипланетных систем[35]. За пределами Солнечной системы максимальным числом точно установленных планет обладают пока звезды Kepler 90 и HD10180 (семь и четыре, соответственно). Наиболее близкой к нам мультипланетной системой является звезда Gliese 876 с четырьмя экзопланетами, расположенная на расстоянии 15 световых лет от нас. С учетом этой системы можно утверждать, что на расстояниях до 50 световых лет мы уже знаем о 20 мультипланетных системах, но большая их часть располагается гораздо дальше.

В настоящее время «охота» за планетами превратилась в настоящую индустрию. Начавшись 15 лет назад с работы всего нескольких исследователей и инженеров, она превратилась в обширный раздел большой науки. В разработке, эксплуатации и изучении данных со спутника Kepler принимали участие исследовательские команды из сотен специалистов. Опытные «охотники за планетами» отмечают, что, поскольку практически почти все звезды окружены планетами (а некоторые — большим числом планет), даже грубая оценка позволяет понять, что число планет в видимой нами Вселенной может превышать число звезд! Эти соображения повышают шансы обнаружить в космосе жизнь, особенно при увеличении числа открываемых новых планет или их спутников. Основанные на углероде формы жизни могут существовать только в определенных температурных интервалах, препятствующих разрушению органических молекул. При экстремально холодных температурах, ожидаемых в открытом космосе, скорости химических реакций существенно понижаются, что может замедлить или даже сделать невозможным протекание многих быстрых метаболических реакций, необходимых для поддержания жизнедеятельности высокоорганизованных форм мыслящей жизни. Таким образом, для основанной на углеродных молекулах формах жизни остается лишь одна удобная для существования ниша обитания, а именно планеты и их спутники, где при умеренных температурах могут жить и развиваться сложные и высокоразвитые формы жизни, которые можно сравнить с земными.

Говоря откровенно, я считаю, что, как и при обсуждении антропного принципа, земляне часто настроены излишне эгоцентрично в отношении обсуждаемой проблемы и их доводы или оценки основываются на полностью антропоцентрической точке зрения. Может быть, это просто недостаток воображения, который удерживает нас от путешествия за пределами знакомой жизни, или недостаток интеллекта, чтобы увидеть ее проявления? Вполне возможно, что разумная жизнь может возникнуть в кажущихся нам непривычными условиях существования и при необычных обстоятельствах. На Земле обнаружены некоторые виды экстремофилов, то есть форм жизни, способных длительно оставаться живыми при самых жестоких условиях среды существования. Например, можно отметить два вида термофильных бактерий, приспособившихся к очень высоким температурам: Thermus aquaticus (живущих в горячих источниках Йеллоустонского национального парка США при температуре 71 °C) и Pyrolobus fumarii (обнаруженных в так называемых «курительных трубках» геологического хребта на дне Атлантического океана с температурой 113 °C). С другой стороны, на Земле обнаружены и криофильные бактерии, способные выживать при экстремально низких температурах (например, Psychrobacter, существующие в диапазоне температур от –10 °C до 42 °C). Сам факт существования таких микроорганизмов доказывает высокую адаптивность и приспособляемость форм жизни к самым суровым условиям окружающей среды: например, Земля пережила пять ледниковых периодов и даже смену магнитных полюсов примерно 11 700 лет назад. Поэтому кто знает, какие формы жизни могут возникать на экзопланетах? Немало этих планет достаточно удалены от своих родительских звезд, чтобы вода (если она там присутствует) оставалась в жидком состоянии. Поэтому многие могли бы быть суперземлями — планетами, которые немного более массивны, чем Земля, но менее массивны, чем Уран и Нептун. Дополнительный интерес к этому направлению исследований возник после пресс-конференции 15 июля 2015 г. в Лондоне, где Стивен Хокинг и русский миллиардер Юрий Мильнер объявили о начале реализации совместного проекта под названием «Прорыв в прослушивании» (Breakthrough Listen), крупнейшей инициативы по детектированию сигналов внеземной жизни. Мильнер великодушно выделил на эти цели $100 млн. Часть из них пойдет на оплату астрономических наблюдений, которые необходимо провести с использованием двух далеко разнесенных телескопов. Одним из них будет телескоп имени Роберта С. Бёрда в Грин-Бэнк (штат Виргиния), другим — радиотелескоп обсерватории Паркса в австралийском штате Новый Южный Уэллс. Как и в случае «Телескопа горизонта событий», специально созданного для поиска черной дыры в центре нашей Галактики, комбинированное применение двух разнесенных телескопов превращает всю планету в очень большой радиотелескоп с гигантским размером, эквивалентный одному зеркалу, которое протянулось от США до Австралии, для прослушивания радиосигналов, передаваемых разумными существами в других местах. Объявляя об этом совместном проекте, Хокинг сказал: «…В бесконечной Вселенной должны существовать другие проявления жизни… или вы предпочитаете бродить по безжизненному космосу? В любом случае особых сомнений у нас нет». Мильнер заявил, что он принял участие в этой инициативе, поскольку у него внутреннее чувство того, что мы не одиноки во Вселенной. Выступая на пресс-конференции, Мильнер сказал: «Я думаю, что это маловероятное, но очень важное событие. Независимо от того, какой мы получим ответ, это будет мощный ответ. Поэтому мы должны использовать лучшие технологии и лучшие из доступных инструментов для получения ответа»{18}. Все мы с нетерпением ждем возможность подслушать переговоры инопланетян.

Центральной проблемой всех дискуссий — поиски следов жизни и разумной жизни, ее форм и возможностей существования во Вселенной, разработка лучших методик общения с инопланетянами — остается вопрос о том, насколько уникальны мы сами. Другими словами, нам предстоит определить и найти собственное место в окружающем мире. Стремительное развитие космологии давно выявило, что мы не уникальны. Наша планета вовсе не является центром Вселенной. Наша Солнечная система — всего лишь одна из множества ей подобных. Наша Вселенная тоже ничем не выделяется среди других, хотя природа ее главных составляющих — темной энергии и темной материи — остается неуловимой для нас. Наши глаза не настроены так, чтобы увидеть большую часть реальности. Тем не менее, хотя мы и кажемся незначительными, у нас как вида значительные возможности. Мы решали и отвечали на вопросы о Вселенной, которые казались невозможными и неразрешимыми. Мы уже добились замечательного прогресса в росте общего объема знаний и развитии методов познания. Несмотря на ограниченность наших когнитивных способностей (общие размеры нашего черепа и мозга не превышают размеров дыни), нам удалось в результате исследований разгадать многие секреты окружающего мира. Однако, с другой стороны, мы все еще остаемся готовыми к уничтожению не только своего биологического вида, единственной известной нам формы разумной жизни, но и всей вырастившей нас небольшой зеленой планеты. Наряду с любознательностью по отношению к космосу на нас возлагаются и неотложные земные обязанности, о которых нельзя забывать.

Сейчас мы с нетерпением и трепетом ждем новых открытий: синтез интересных органических молекул, выявление биомаркеров, обнаружение признаков воды на недавно открытых планетах. Поиски разумной жизни затянулись, но и в этом направлении мы продвинулись достаточно далеко. Джон Мичелл не мог и представить, что мы сможем проследить орбиты звезд вокруг черной дыры в центре Млечного Пути, а сейчас мы уже обладаем технологиями, которые всего полвека назад были за гранью самых смелых фантазий ученых.

Итак, что еще нам предстоит понять и нанести на карту? Передний край науки привел нас к изучению самых больших и самых малых масштабов. С одной стороны, мы тщательно изучаем нашу Вселенную, с другой — внимательно рассматриваем нашу Галактику и рассуждаем о собственной сущности. В обоих случаях мы ищем компаньонов в «зоопарке вселенных», соответствующих всем возможным проявлениям шести фундаментальных констант, и сообщество разумных существ, которые заставят нас задуматься, что значит быть живым.

Эпилог

Смелые идеи, неоправданные ожидания и умозрительные рассуждения — единственные средства для понимания природы… Те из нас, кто не желает подвергать свои идеи опасности опровержения, не принимают участия в научной игре.

Карл Поппер. Логика научного исследования

В этой книге я проследила путь радикальных научных идей от противостояния до принятия. Вы увидели, что сопротивление им может быть сложным и не совсем разумным. Личное соперничество, слава и догмы могут удерживать научное сообщество от достижения консенсуса. Однако мы также увидели, что в конечном счете научная победа оказывается связанной с накоплением данных и свидетельств, получаемых из многих независимых источников.

Я надеюсь, что мне удалось показать, что развитие большинства интересных научных идей напоминает составление карт, иногда даже в буквальном смысле. При каждом пересмотре имеющейся карты данных мы видим детали окружающего нас мира более ясно. Мы отбрасываем те ее части, которые оказались царствами фантазии. Если нам особенно повезет, мы сможем нанести на карту terra incognita, новые, ранее неизвестные нам земли. Для движения вперед нам требуется изобретательность в сочетании с научным складом ума, который должен быть гибким и открытым для изменений, но чтобы изменения воспринимались лишь при достаточно убедительных доказательствах их необходимости. Кроме того, нам необходимо обладать технологиями и инженерным искусством для создания все более сложных инструментов, позволяющих осуществлять все более точные измерения.

Такое сочетание техники и изобретательности привело к существенному сдвигу в масштабах и практическом проведении научных исследований вообще. За последние 40 лет мы стали свидетелями перехода к так называемой большой науке. Она связана с осуществлением очень крупных проектов, требующих для своей реализации масштабных вложений экономических, человеческих, технических и интеллектуальных ресурсов. Большую часть проблем на переднем крае исследований в области космологии уже нельзя решать, как прежде: блестящими достижениями работающих в одиночку ученых-индивидуалистов. Современные вызовы требуют решений крупными научными коллективами, включающими иногда сотни ярких ученых, способствующих специализированной подготовке с почти корпоративными усилиями. Описанное изменение стиля научной работы вовсе не является каким-то поверхностным и маловажным явлением, а свидетельствует о существенном сдвиге в культуре и интеллектуальном подходе. Сейчас мы нуждаемся в сложном и дорогостоящем оборудовании, включая различные типы телескопов (как наземных, так и космических), систем связи и мощных суперкомпьютеров. В то время как большинство в научном сообществе отмечает эту новую волну больших проектов, существуют дискуссии о том, как эти изменения повлияют на роль отдельного творческого ученого, движимого личным любопытством. Особое значение при этом приобретает проблема интеллектуального риска. Понятно, что ученый-одиночка может легче рисковать и воспринимать риски, чем целая группа, поскольку группе необходимо обеспечивать консенсус относительно источников финансирования и направлений исследования. При этом необходимо избегать так называемого группового мышления, так как исследователям в такой ситуации трудно сохранять уверенность, внимание и консерватизм. Решение заключается в разумной комбинации обоих стилей научной работы, то есть в сочетании усилий отдельных индивидуалистов-визионеров с высокой эффективностью и скоростью работы, характерной для коллабораций ученых.

Наряду с развитием большой науки сейчас происходит еще один важный культурный сдвиг, который дает интернет: открытый доступ к информации, быстрый, дешевый и эффективный. Новые культурные и технологические возможности позволяют создавать такие информационные ресурсы, как, например, сайт arXiv.org, где астрономы и астрофизики могут помещать свои статьи часто сразу после того, как они отправили их в журналы на рассмотрение. Такая открытость значительно улучшила доступ и предоставила ученым новый способ временно́й отметки первенства своей работы. Сначала этими возможностями воспользовались физики, однако затем, в связи с развитием и распространением социальных сетей, в эту деятельность оказались втянуты ученые практически всех специальностей. Кроме того, социальные сети позволили ученым непосредственно связываться с журналистами и общественностью и знакомить публику с новыми интересными результатами своих исследований.

Давление проблем финансирования большой науки способствовало такому стремлению к прозрачности. Если на поддержку многомиллионного современного оборудования требуются большие суммы денег налогоплательщиков, то ученые должны не только оправдывать то, что они делают, но и делиться своими результатами как можно активнее и быстрее. Именно такая оживленная гонка способствовала золотому веку космологии, и мы увидели эти впечатляющие прорывы.

Помимо обеспечения доступа к информации интернет открыл новые возможности развития самой науки, позволив общественности наблюдать за научными спорами и дискуссиями и даже принимать в них участие. Пользуясь создаваемой современными глобальными средствами связи способностью практически мгновенной передачи информации, общественность в наше время может наблюдать за процессом достижения научного консенсуса при научных встречах и конференциях в реальном масштабе времени. В этой связи вспомним о нашумевшем в 2014 г. сообщении, связанном с обнаружением и регистрацией гравитационных волн. Газеты публиковали об этом событии статьи с броскими заголовками, и это казалось совершенно справедливым, поскольку регистрация гравитационных волн доказывала состоятельность предложенной Эйнштейном еще в 1916 г. общей теории относительности, когда и началась «охота» за этими волнами. Физики из группы BICEP₂, работавшие на телескопе, установленном на Южном полюсе Земли, сообщили о регистрации гравитационных волн. Это открытие также подтверждало инфляционную модель и возникновение Вселенной в результате Большого взрыва. Перед публикацией результатов группа BICEP₂ собрала пресс-конференцию еще до получения конечного заключения экспертов. Новость быстро облетела все научные блоги, после чего научное сообщество космологов занялось проверкой, изучением и анализом результатов. После острых дискуссий эксперты обнаружили, что регистрация гравитационных волн была ошибочной, а ошибка оказалась связанной с воздействием космической пыли.

Описанный случай является интересным и показательным, поскольку публикация результатов исследований быстро получила широкую известность (и очень высокий импакт-фактор), хотя данные не обладали необходимой научной точностью. Это заставляет задуматься о необходимости тщательной проверки и анализа публикуемых данных в ситуациях с высоким риском. Описанный поворот событий стал большим несчастьем для многих ученых, работающих в данном направлении астрофизики. Я лично не отношусь к их числу, но полагаю, что рецензирование является важной частью профессиональной научной деятельности. Я также убеждена, что открытость науки очень нужное и полезное условие нашей деятельности, позволяющее публике понимать, чем занимаются ученые. Фактически сейчас у ученых нет выбора, и они должны общаться с общественностью и продолжать обсуждение и анализ получаемых результатов как с коллегами по работе, так и исследователями-любителями, рассеянными по всему миру. С учетом сказанного возникает вопрос: почему мы до сих пор иногда сталкиваемся с фактами яростного отрицания роли и важности науки вообще? Я полагаю, что необузданное отрицание вызывается не столько недостатком знаний о научных фактах, сколько непониманием того, как осуществляется исследовательская работа, обсуждение результатов. Необходимо поднять занавес, не позволяющий широкой общественности следить за процессами научной работы и понимать их суть. Мне также нравится думать, что существующи́й скептицизм по отношению к науке является частью явления, которое ученые называют гистерезисом (запаздыванием), которое затрудняет быстрое и непредсказуемое действие открытий и преобразований в цифровую эпоху.

Эта книга посвящена картам, которые могут относиться не только к пространству, но и ко времени. Мы живем в неупорядоченной Вселенной, которая расширяется в ускоряющемся режиме. Никогда раньше в истории человечеству не приходилось столь часто задумываться о бренности и преходящем характере понимания действительности. У нас есть постоянно меняющаяся космическая карта. Научные истины по самой своей сути требуют постоянного пересмотра и уточнения, и этот факт сейчас стал неотъемлемой частью окружающей реальности. За последние 100 лет наше мировоззрение резко изменилось, переписав само ощущение того, кто мы, откуда пришли и куда движемся.

Сейчас мы осознаем, что перспективы нашего развития лишь частично связаны с внешними факторами, а в очень большой степени на них влияют другие аспекты. Когда-то считалось, что мозг и генетика являются (подобно окружающей нас Вселенной) чем-то постоянным. Сейчас мы понимаем, что они меняются. Создание карт генома человека помогает картографировать нашу химическую сущность. Развитие методов компьютерной геномики за последние десятилетия позволило точно установить, что колыбелью человечества является Африка, а дальнейшее развитие всего человечества стало результатом последующих миграций. Замечательный прогресс в нейробиологии позволяет уже сейчас приступить к разгадке тайн сознания и работы мозга. Методы функционального ядерного магнитного резонанса и визуализации наблюдаемых при этом процессов открыли возможность беспрецедентного неинвазивного их исследования. Уже обнаружены новые типы связей между нейронами и вскрыты механизмы их согласованной совместной работы. Эти исследования выявили, что работа мозга обеспечивается функционированием некоторых когерентно и синхронизированно действующих сетевых систем, располагающихся на обширных областях мозга. Эти области мозга еще не описаны и ждут подробного исследования. Человеческий мозг и гены сложны, но есть надежда, что скоро мы сможем понять, как переключение определенного нейрона или их группы может подтолкнуть наше мышление. И будет результат: карта эмоций, движения или даже новой идеи. Карты продолжают формировать представления о космосе и о нас самих.

Примечания

1. Древние карты неба

1. Детальное описание исследования Лейарда от первого лица можно найти в: Austen Henry Layard, A Popular Account of Discoveries at Nineveh (New York: Derby, 1854). Кстати, 40 000 клинописных таблиц хранятся в Йельской Вавилонской коллекции.

2. Kenneth R. Lang, The Cambridge Guide to the Solar System (Cambridge: London, 2011), 410–20. Более детальное описание Вавилонской астрономии, астрологии и космологии можно найти в: Thorkild Jacobsen, «Enuma Elish — ‘The Babylonian Genesis,’» in Theories of the Universe: From Babylonian Myth to Modern Science, ed. Milton K. Munitz (New York: Free Press, 1965), 8–21. Более подробные примеры см. в моем эссе: «Revelations from Outer Space», New York Review of Books, May 21, 2015, www.nybooks.com/articles/archives/ 2015/may/21/interstellar-revelations-outer-space/

3. «Astrology in Babylonia», in Encyclopaedia of the History of Science, Technology, and Medicine in Non-Western Cultures, 2nd ed., ed. Helaine Selin (Berlin: Springer Verlag, 2002), 251.

4. Carlo Rovelli, The First Scientist: Anaximander and His Legacy (Yardley, PA: Westholme, 2011), 57–60, 104. Additional information on the Milesians can be found in F. M. Cornford, «Pattern of Ionian Cosmogony», in Munitz, Theories of the Universe, 21–31; and G. S. Kirk, J. E. Raven, and M. Schofield, eds., The Presocratic Philosophers: A Critical History with a Selection of Texts, 2nd ed. (Cambridge: Cambridge University Press, 1983), 76–142.

5. John Vardalas, «A History of the Magnetic Compass», Institute, member newspaper of the Institute of Electrical and Electronics Engineers, November 8, 2013, http://theinstitute.ieee.org/technology-focus/technology-history/a-history-of-the-magnetic-compass. John Huth’s recent The Lost Art of Finding Our Way (Cambridge, MA: Harvard University Press, 2013).

6. R. C. Taliaferro приводит перевод Альмагеста в Great Books of the Western World, vol. 16 (Chicago: Encyclopaedia Britannica, 1952). Обзор космологии древних греков начиная от Птолемея см. в: F. M. Cornford, Plato’s Cosmology: The Timaeus of Plato (New York: Humanities Press, 1937); and of W. K. C. Guthrie, Aristotle: On the Heavens,Loeb Classical Library (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1939).

7. Ali Abdullah al-Daffa, The Muslim Contribution to Mathematics (London: Croom, 1977).

8. Petra G. Schmidl, «Two Early Arabic Sources on the Magnetic Compass», Journal of Arabic and Islamic Studies 1 (1997–98): 85.

9. Catalan Atlas and by Andreas Cellarius, Giovanni Battista Riccioli, and Bernard Picart — are included in Michael Benson’s comprehensive compendium of images Cosmigraphics: Picturing Space Through Time (New York: Abrams, 2014), which I reviewed in «Revelations from Outer Space».

10. Owen Gingerich, The Book Nobody Read (New York: Penguin, 2005), 146.

11. В действительности Аристарху (310–230 до н. э.) приписывают открытие гелиоцентрической модели. Хотя его работа не сохранилась, на нее ссылается Архимед в своих вычислениях.

12. Gingerich, Book Nobody Read, 170–85.

13. Детали плодотворного сотрудничества Браге и Кеплера можно найти в: Kitty Ferguson’s Tycho and Kepler: The Unlikely Partnership That Forever Changed Our Understanding of the Heavens (New York: Walker, 2002).

2. Границы отодвигаются

1. Walter B. Clausen, Associated Press release, February 4, 1931, цит. по: Gale E. Christianson, Edwin Hubble: Mariner of the Nebulae (Chicago, University of Chicago Press, 1995), 210.

2. Jordan Holliday, «Before Revolutionizing Astronomy, Hubble Helped Rewrite Record Books», Chicago Maroon, April 10, 2009, http://chicagomaroon.com/2009/04/10/ before-revolutionizing-astronomy-hubble-helped-rewrite-record-books/; Alan Lightman, The Discoveries: Great Breakthroughs in 20th-Century Science, Including the Original Papers (New York: Pantheon, 2005), 230; Marcia Bartusiak, The Day We Found the Universe (New York: Vintage, 2009), 170; and «Rhodes Scholars: Complete List, 1903–2015», www.rhodeshouse.ox.ac.uk/about/rhodes-scholars/rhodes-scholars-complete-list. Bartusiak, Archives of the Universe: 100 Discoveries That Transformed Our Understanding of the Cosmos (New York: Vintage, 2004), 414–24.

3. Bartusiak, Day We Found the Universe, 174; and Christianson, Edwin Hubble, 86–87.

4. Aristotle, On the Heavens, book 1, chapter 3, translated by W. K. C. Guthrie, Loeb Classical Library (Cambridge, MA: Harvard University Press, 1971), 25. Неподвижные звезды имеют параллакс, который представляет собой изменение видимого положения, вызванное орбитальным движением Земли. Этот эффект достаточно мал, и его не могли заметить до наших дней. С его помощью можно найти расстояние до ближайших звезд.

5. Liber Hermetis, Part I, translated by Robert Zoller, edited by Robert Hand (Berkeley Springs, WV: Golden Hind, 1993).

6. Шекспир У. Полное собрание сочинений. Т. 8. — М.: Искусство, 1960.

7. Percy Bysshe Shelley, Queen Mab; a Philosophical Poem (New York: William Baldwin, 1821), 46.

8. Robert Mitchell, «‘Here Is Thy Fitting Temple’: Science, Technology and Fiction in Shelley’s Queen Mab», in «Romanticism on the Net», special issue, Romanticism and Science Fiction 21 (February 2001): www.erudit.org/revue/ron/2001/v/n21/ 005964ar.html

9. Эйнштейн А. Собрание научных трудов в четырех томах. — М.: Наука, 1965–1967.

10. Позже Эйнштейн утверждал, что космологическая константа была его «самой большой ошибкой». См.: Mario Livio, Brilliant Blunders: From Darwin to Einstein — Colossal Mistakes by Great Scientists That Changed Our Understanding of Life and the Universe (New York: Simon and Schuster, 2013), 233.

11. Lightman, Discoveries, 230–32.

12. Georges Lemaître, «Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extragalactiques», Annales de la Société scientifique de Bruxelles 47A (1927): 49–59, translated as «A Homogeneous Universe of Constant Mass and Increasing Radius Accounting for the Radial Velocity of Extra-galactic Nebulae», Monthly Notices of the Astronomical Society 91 (1931): 483–90, quote on 489.

13. Charles Darwin to W. D. Fox, February 15, 1851, available at Darwin Correspondence Project, accessed August 12, 2014, www.darwinproject.ac.uk/entry-94

14. Immanuel Kant, Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels (Königsberg: Petersen, 1755), part 1, translated by Hubble himself in his Realm of the Nebulae (New Haven: Yale University Press, 1982), 23–25.

15. Hubble, Realm of the Nebulae, 23.

16. Barbara L. Welther, «Pickering’s Harem», Isis 73 (1982): 94.

17. Lightman, Discoveries, 111–26; and Henrietta Leavitt, «Periods of 25 Variable Stars in the Small Magellanic Cloud», article signed by Edward C. Pickering, Harvard College Observatory Circular 173 (March 3, 1912): 3.

18. Harlow Shapley, «Globular Clusters and the Structure of the Galactic System», Publications of the Astronomical Society of the Pacific 30, no. 173 (1918): 42–54.

19. Robert W. Smith, «Edwin P. Hubble and the Transformation of Cosmology», Physics Today, April 1990, 52–58.

20. Bartusiak, Day We Found the Universe, 169–250; and Lightman, Discoveries, 236–40. Hubble’s account of his research work is in his Realm of the Nebulae.

21. Световой год — это расстояние, которое проходит свет за год со скоростью примерно 300 000 км/с, приблизительно соответствует расстоянию в 9,7 трлн км.

22. Hubble, Realm of the Nebulae, 23.

23. Smith, «Edwin P. Hubble», 57.

24. George W. Gray, «Invisible Stuff», Atlantic Monthly, July 1931, 47–56.

25. James Stokley, «Eddington Pictures Expanding Universe», New York Times, September 7, 1932, available at http://timesmachine.nytimes.com/times machine/1932/09/08/100802822.html

26. Edwin Hubble, «Effects of Red Shifts on the Distribution of Nebulae», Astrophysical Journal 84 (1936): 517–54, quote on 517.

27. Cormac O’Raifeartaigh, Brendan McCann, Werner Nahm, and Simon Mitton, «Einstein’s Steady State Theory: An Abandoned Model of the Cosmos», accepted for publication in European Physics Journal H, last revised May 22, 2014, http://arxiv.org/abs/1402.0132

28. Fred Hoyle, BBC radio broadcast, March 28, 1949, reprinted in Listener 41 (April 7, 1949): 568. See www.joh.cam.ac.uk/library/special_ collections/hoyle/exhibition/radio

29. Fred Hoyle, «Steady State Cosmology Revisited», in Cosmology and Astrophysics: Essays in Honor of Thomas Gold, ed. Yervant Terzian and Elizabeth M. Bilson (Ithaca: Cornell University Press, 1982), 51.

30. Helge Kragh, Cosmology and Controversy: The Historical Development of Two Theories of the Universe (Princeton: Princeton University Press, 1996).

3. Черная сердцевина

1. Rumiko Takahashi, Inuyasha, originally serialized in Weekly Shōnen Sunday from 1996 to 2008. Miroku also appears in season 1, episode 16 of the Inuyasha anime, which first aired on February 19, 2001. See also Rupert W. Anderson, The Cosmic Compendium: Black Holes (self-published through Lulu.com, 2015), 57.

2. Stanley Wolpert, A New History of India, 8th ed. (New York: Oxford University Press, 2009), 185; J. H. Little, «The Black Hole — the Question of Holwell’s Veracity», in Bengal, Past and Present: Journal of the Calcutta Historical Society 12 (1916), part 1, serial 23: 32–42, 136–71; and «Only One Topic in Paris», New York Times, May 29, 1887, accessed September 15, 2015, http://query.nytimes.com/mem/archive-free/pdf?res=9C04E0DB1730E633A257 5AC2A9639C94669FD7CF.

3. Edgar A. Poe, «The Premature Burial», Philadelphia Dollar Newspaper, July 31, 1844, available at www.eapoe.org/works/info/pt048.htm#text02

4. Бартусяк в деталях исследовал этот вопрос в: Black Hole: How an Idea Abandoned by Newtonians, Hated by Einstein, and Gambled On by HawkingBecame Loved (New Haven: Yale University Press, 2015), глава 7.

5. Michael Sanderson, Education, Economic Change and Society in England 1780–1870 (Cambridge: Cambridge University Press, 1995), 40.

6. «Case Study: John Michell and Black Holes», excerpt from Cosmic Horizons: Astronomy at the Cutting Edge, ed. Steven Soter and Neil deGrasse Tyson (New York: New Press, 2000), на сайте Американского музея национальной истории: www.amnh.org/education/resources/rfl/ web/essaybooks/cosmic/cs_michell.html

7. John Michell, «On the Means of Discovering the Distance, Magnitude, andc. of the Fixed Stars, in Consequence of the Diminution of the Velocity of Their Light, in Case Such a Diminution Should Be Found to Take Place in Any of Them, and Such Other Data Should Be Procured from Observations, as Would Be Farther Necessary for That Purpose. By the Rev. John Michell, B. D. F. R. S. In a Letter to Henry Cavendish, Esq. F. R. S. and A. S»., Philosophical Transactions of the Royal Society of London 74 (1784): 35–57; and Charles Coulston Gillispie, Pierre-Simon Laplace, 1749–1827: A Life in Exact Science, with the collaboration of Robert Fox and Ivor Grattan-Guinness (Princeton: Princeton University Press, 2002), 175.

8. A. Einstein, «Ist die Tragheit eines Korpers von seinem Energieinhalt abhangig?» [Does the inertia of a body depend on its energy content?], Annalen der Physik, 4th ser., vol. 18 (1905): 639–41; and Einstein, «Erklarung der Perihelbewegung des Merkur aus der allgemeinen Relativitatstheorie» [Explanation of the perihelion motion of Mercury from the general theory of relativity], Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften 2 (November 18, 1915): 831–39.

9. Mitchell Begelman and Martin Rees, Gravity’s Fatal Attraction: Black Holes in the Universe, 2nd ed. (Cambridge: Cambridge University Press, 2005), это полное введение в теорию черных дыр с большим количеством иллюстраций и диаграмм.

10. Einstein, «Tragheit eines Korpers».

11. Michael White and John Gribbin, Einstein: A Life in Science (London: Simon and Schuster, 1993), 115–16; and Frank Watson Dyson, Arthur Stanley Eddington, and Charles Davidson, «A Determination of the Deflection of Light by the Sun’s Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of 29 May 1919», Philosophical Transactions of the Royal Society 220A (1920): 291–333.

12. A. Einstein, Relativity: The Special and General Theory, translated by Robert W. Lawson, introduction by Roger Penrose (New York: Pi, 2005); and Mario Livio, Brilliant Blunders: From Darwin to Einstein — Colossal Mistakes by Great Scientists That Changed Our Understanding of Life and the Universe (New York: Simon and Schuster, 2013), 269. I discuss more generally the provisional nature of science, for instance how new theories displace older ones, in my review essay «What Scientists Really Do», New York Review of Books, October 23, 2014, www.nybooks.com/articles/archives/ 2014/oct/23/what-scientists-really-do/

13. Karl Schwarzschild, «Uber das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie», Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften 7 (1916): 189–96, translated by Salvatore Antoci and Angelo Loinger as «On the Gravitational Field of a Mass Point According to Einstein’s Theory», submitted May 12, 1999, http://arxiv.org/abs/physics/9905030; and Roy P. Kerr, «Gravitational Field of a Spinning Mass as an Example of Algebraically Special Metrics», Physical Review Letters 11, no. 5 (1963): 237.

14. The conflict between Chandra and Eddington is described in Kameshwar C. Wali, Chandra: A Biography of S. Chandrasekhar (Chicago: University of Chicago Press, 1992), 123–46. Arthur I. Miller’s Empire of the Stars: Obsession, Friendship, and Betrayal in the Quest for Black Holes (Boston: Houghton Mifflin, 2005) is entirely about the controversy surrounding black holes.

15. Miller, Empire of the Stars, 3–15, 96–119, 135.

16. Ibid., 125–50.

17. Max Planck, Scientific Autobiography and Other Papers, translated by F. Gaynor (New York: Philosophical Library, 1949), 33–34.

18. 1 нанометр — 1 миллиардная часть метра, или 10–9 м.

19. «Riccardo Giacconi — Facts», fact sheet for the Nobel Prize in Physics 2002, www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/ laureates/2002/giacconi-facts.html

4. Невидимая решетка

1. Richard Panek, The 4 % Universe: Dark Matter, Dark Energy, and the Race to Discover the Rest of Reality (New York: Mariner Books, 2011), chapters 1–6.

2. For Fraunhofer’s biography see T. Hockey, ed., The Biographical Encyclopedia of Astronomers (Heidelberg: Springer, 2009), 388.

3. American Institute of Physics, «Spectroscopy and the Birth of Astrophysics», Center for History of Physics, www.aip.org/history/cosmology/ tools/tools-spectroscopy.htm

4. F. Zwicky, «Die Rotverschiebung von extragalaktischen Nebeln» [The redshift of extragalactic nebulae], translated by Friedemann Brauer, Helvetica Physica Acta 6 (1933): 110–27. For these translations, I have relied on Sidney van den Bergh, «The Early History of Dark Matter», Publications of the Astronomical Society of the Pacific 111, no. 760 (June 1999): 657.

5. Sinclair Smith, «The Mass of the Virgo Cluster», Astrophysical Journal 83 (1936): 23–31.

6. Tricia Close, «Lunatic on a Mountain: Fritz Zwicky and the Early History of Dark Matter» (master’s thesis, Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, 2001), http://library2.smu.ca/bitstream/handle/ 01/22390/close_tricia_masters_2001. PDF

7. «Kent Ford & Vera Rubin’s Image Tube Spectrograph Named in Smithsonian’s ‘101 Objects That Made America,’» Department of Terrestrial Magnetism, Carnegie Institution for Science, https://dtm.carnegiescience.edu/news/ kent-ford-vera-rubins-image-tube-spectrograph-named-smithsonians-101-objects-made-america; and Derek J. de Solla Price, Little Science, Big Science (New York: Columbia University Press, 1963), 70.