Через равные промежутки времени .

3. Квадрат орбитального периода планеты прямо пропорционален

к кубу (3- я степень) большой полуоси его орбиты (или,
другими словами, “ большой полуоси ” эллипса, половина
расстояния через самую широкую часть эллипса).

Эти законы, в свою очередь, легли в основу ньютоновского вывода универсального закона
тяготения почти столетие спустя. Помимо этого замечательного вклада,
Кеплер успешно защитил свою мать в колдовском суде и написал
, возможно, первый научно - фантастический рассказ о путешествии на
Луну.

В наши дни один из способов увидеть сверхновую - это просто назначить разных
аспирантов в каждую галактику на небе. В конце концов, сто лет
не слишком отличаются, по крайней мере в космическом смысле, от среднего времени, чтобы сделать
докторскую диссертацию, а аспиранты дешевы и обильны. К счастью, однако, нам
не приходится прибегать к таким крайним мерам по очень простой причине:
Вселенная велика и стара, и в результате редкие события происходят постоянно.

Выйдите как - нибудь ночью в лес или пустыню, где вы можете видеть звезды, и
поднимите руку к небу, делая крошечный круг между большим и указательным пальцами.

указательный палец размером с десятицентовик. Поднесите его к темному участку неба
, где нет видимых звезд. В этом темном пятне, с достаточно большим
телескопом типа того, что мы имеем сегодня на вооружении, вы могли бы разглядеть
, возможно, 100 000 галактик, каждая из которых содержит миллиарды звезд. Поскольку
сверхновые взрываются один раз в сто лет на 100 000 галактик в
поле зрения, вы должны ожидать, что в среднем около трех звезд взорвутся в
данную ночь.

Астрономы делают именно это. Они обращаются за временем телескопа, и иногда ночью
они могут увидеть взрыв одной звезды, иногда две, а иногда ночью может
быть облачно, и они могут не увидеть ни одной. Таким образом, несколько групп
смогли определить постоянную Хаббла с неопределенностью менее 10
процентов. Новое число, около 70 километров в секунду для галактик, разделенных в
среднем 3 миллионами световых лет, почти в 10 раз меньше, чем
полученное Хабблом и Хьюмасоном. В результате мы приходим к выводу, что возраст
Вселенной ближе к 13 миллиардам лет, а не к 1,5 миллиардам.

Как я опишу позже, это также полностью согласуется с
независимыми оценками возраста самых старых звезд в нашей галактике. От
Браге до Кеплера, от Леметра до Эйнштейна и Хаббла, от
спектров звезд до обилия световых элементов четыреста лет
современной науки создали замечательную и последовательную картину
расширяющейся Вселенной. Все держится вместе. Картина Большого взрыва находится в
хорошей форме.

ГЛАВА 2

A C

ОСМИК

M

YSTERY

S

ТОРИ:

W

ВОСЬМЕРКА

U

NIVERSE

Есть известные известные. Это то, что мы знаем, что мы знаем.
То есть есть вещи, которые мы
знаем, но не знаем. Но есть и неизвестные неизвестные. Есть
вещи, о которых мы не знаем.

— Д

ОНАЛЬД

R

УМСФЕЛЬД

Установив, что Вселенная имела начало и что это
начало было конечным и измеримым временем в прошлом, естественным следующим
вопросом будет: “ Как это закончится? ”

На самом деле, именно этот вопрос привел меня к переходу с моей родной
территории, физики элементарных частиц, в космологию. В течение 1970- х и 1980
- х годов из детальных измерений движения
звезд и газа в нашей галактике, а также из движения галактик в больших
группах галактик, называемых скоплениями, становилось все более очевидным, что во Вселенной существует гораздо больше
, чем кажется ни глазу, ни телескопу.

Гравитация - главная сила, действующая в огромном масштабе галактик, поэтому
измерение движения объектов в этих масштабах позволяет нам исследовать
гравитационное притяжение, которое управляет этим движением. Такие измерения начались
с новаторской работы американского астронома Веры Рубин и ее
коллег в начале 1970- х. Рубин получила докторскую степень в
Джорджтауне после вечерних занятий, пока ее муж ждал в машине
, потому что она не умела водить. Она подала заявление в Принстон, но
этот университет не принимал женщин в аспирантуру по астрономии
до 1975 года. Рубин поднялся и стал всего лишь второй женщиной когда либо существовавшей

награжден Золотой медалью Королевского астрономического общества.
Эта награда и многие другие заслуженные награды были получены благодаря ее новаторским измерениям скорости вращения нашей галактики.
Наблюдая за звездами и горячим
газом, которые находились все дальше от центра нашей галактики, Рубин определил
, что эти области движутся гораздо быстрее, чем они должны были бы быть, если
бы гравитационная сила, движущая их движение, была обусловлена массой всех
наблюдаемых объектов внутри галактики. Благодаря ее работе, в конце концов, это произошло.
Для космологов стало ясно, что единственный способ объяснить это движение состоит
в том, чтобы предположить существование в нашей галактике значительно большей массы, чем
можно было бы объяснить сложением массы всего этого горячего газа и звезд.

Однако с этой точкой зрения была проблема. Те же самые
вычисления, которые так прекрасно объясняют наблюдаемое обилие легких
элементов (водорода, гелия и лития) во Вселенной, также говорят нам более
или менее, сколько протонов и нейтронов, вещества нормальной материи, должно
существовать во Вселенной. Это происходит потому, что, как и любой кулинарный рецепт — в данном случае
ядерная кулинария, — количество конечного продукта зависит от того, с каким
количеством каждого ингредиента вы начинаете. Если вы удвоите рецепт —
например, четыре яйца вместо двух, — то получите больше конечного продукта.
дело в омлете. Тем не менее, начальная плотность протонов и нейтронов во
Вселенной, возникающая в результате Большого взрыва, определяемая в соответствии с
наблюдаемым обилием водорода, гелия и лития, составляет примерно
вдвое больше материала, который мы можем видеть в звездах и горячем газе. Где
эти частицы?

Легко представить себе способы спрятать протоны и нейтроны (снежки,
планеты, космологи... никто из них не светит), поэтому многие физики
предсказывали, что в темных объектах лежит столько же протонов и нейтронов, сколько в видимых
. Однако когда мы подсчитываем, сколько “ темной материи ” должно существовать, чтобы
объяснить движение материи в нашей галактике, мы обнаруживаем, что отношение общей
материи к видимой материи не 2 к 1, а ближе к 10 к 1. Если это не
ошибка, то темная материя не может состоять из протонов и нейтронов.
Их просто не хватает.

Как молодой физик элементарных частиц в начале 1980- х годов, изучение
этой возможности существования экзотической темной материи было чрезвычайно захватывающим
для меня. Это подразумевало, буквально, что доминирующими частицами во Вселенной были
не старые добрые садовые нейтроны и протоны, а, возможно
, какой - то новый вид элементарных частиц, чего - то, что не существовало на Земле.

сегодня, но что - то таинственное текло между звездами и среди
них и безмолвно управляло всем гравитационным шоу, которое мы называем галактикой.

Еще более захватывающе, по крайней мере для меня, это подразумевало три новых направления
исследований, которые могли бы фундаментально переосмыслить природу реальности.