#физика

У пространства есть три больших измерения: слева направо, вперёд-назад и вверх-вниз.

Мы редко воспринимаем это как примечательный факт. Три измерения кажутся не одним из множества свойств Вселенной, а основным форматом, в котором вообще могут существовать какие-либо свойства.

У стола есть длина, ширина и высота. Птица может пролететь над дорогой, пока под ней проезжает автомобиль. Ваша рука может обойти препятствие, а не только приблизиться к нему или отдалиться от него. Обычные предметы занимают объём, имеют внутреннюю часть, и к ним можно приблизиться с разных направлений.

Ничто в этом не кажется экзотическим. Наши тела освоили геометрию трёхмерного пространства раньше, чем наш разум обрёл слова для её описания.

И всё же физика даёт веские основания считать размерность чем-то большим, чем нейтральный фон.

Измените число пространственных измерений — и силы начнут распространяться иначе. Изменится устойчивость орбит. Изменятся связанные состояния атомов. Изменятся топологические возможности, включая существование обычных узлов. Вселенная с другим числом измерений не просто предоставила бы той же самой физике больше или меньше направлений. Она могла бы поддерживать совершенно иной набор долговечных структур.

Отсюда возникают два связанных вопроса:

1. Почему у нашей Вселенной три больших пространственных измерения?
2. Что зависит от этого факта?

На первый вопрос у физики пока нет общепринятого ответа.

Вселенная расширяется.

Это утверждение словно само напрашивается на очевидный следующий вопрос: откуда она расширяется?

Когда взрывается фейерверк, его частицы разлетаются от места взрыва. Если пятно растекается по листу бумаги, можно проследить его назад до точки, куда упала первая капля. Если когда-то Вселенная была гораздо меньше, горячее и плотнее, чем сегодня, естественно представить, что где-то в пространстве должно существовать центральное место, откуда всё началось.

Возможно, существует некая середина космоса — одна особая координата в самом сердце творения.

Возможно, находиться там было бы всё равно что стоять на Северном полюсе, где привычные направления начинают вести себя странно. Быть может, галактики удалялись бы оттуда с идеальной симметрией. Быть может, расширение выглядело бы иначе. Быть может, Вселенная наконец открыла бы, где находится её нулевая точка.

Но согласно стандартной космологии такого географического центра не существует.

Вселенная может расширяться, не расширяясь наружу из какого-либо места. У неё может быть возраст, но не быть места рождения. И хотя каждый наблюдатель вправе считать себя находящимся в центре наблюдаемой Вселенной, никто не занимает центр Вселенной в целом.

Чтобы понять, как все эти утверждения могут одновременно быть верными, сначала нужно разделить несколько идей, которые звучат почти одинаково.

Центр наблюдаемой Вселенной

В одном смысле вы действительно находитесь в центре Вселенной.

Солнце восходит на востоке, пересекает небо и заходит на западе.

Звёзды делают то же самое. И Луна тоже. Даже планеты, хотя они блуждают по небу менее предсказуемо, кажутся движущимися по небосводу, устроенному вокруг нас.

А земля под ногами тем временем кажется совершенно неподвижной.

Если бы у вас не было космических аппаратов, современной физики и унаследованных знаний о Солнечной системе, какой вывод показался бы вам более естественным?

Что Земля вращается со скоростью более тысячи километров в час вблизи экватора и одновременно несётся вокруг Солнца почти со скоростью тридцать километров в секунду?

Или что Земля остаётся неподвижной, пока небеса движутся над ней?

На протяжении большей части человеческой истории второй ответ вовсе не был глупым. Именно его подсказывал повседневный опыт.

Великая загадка заключалась не только в том, почему астрономы предпочли схему с Солнцем в центре. Она состояла в том, как им удалось узнать, что движется сама Земля.

Это важное различие. В центре схемы можно поместить любой объект. Можно нарисовать Солнечную систему с неподвижной Землёй посередине, если заставить всё остальное двигаться вокруг неё по достаточно сложным траекториям.

Более трудный вопрос относится уже к физике:

Какое тело в действительности ускоряется и какие наблюдения позволяют обнаружить его движение?

Не было одной-единственной ночи, когда астроном посмотрел в небо и разом разрешил этот вопрос. Доказательства появлялись постепенно. Каждое открытие лишало старую картину мира ещё одного укрытия, пока движение Земли не стало не просто правдоподобным, но и измеримым.