Няколко конкретни примера ще бъдат особено необходими, за да задълбочат разбирането ни за транзитите на Нептун, понеже е трудно да се обясни трансцендентната вибрация на планетата по някакъв логичен или систематичен начин.

Една 34 годишна жена премина през период на дълбоки лични промени когато транзитиращият Нептун нееднократно образуваше квадратура с нейното радикално Слънце в продължение на година и половина. През този период на къртене от мъка съпругът й я напусна, но не искаше да вземе решение нито за окончателен развод, нито за възможно връщане. Тя се оказа “увиснала във въздуха”, без да знае дали да започне нов живот или да чака, докато той вземе някакво решение. У нея се развиха определени интереси към астрологията, прераждането и други неща свързани с тези сфери, които й помогнаха да придобие перспектива за онова, през което минаваше. Тези занимания за пръв път й дадоха духовен поглед върху живота и всъщност й помогнаха да придобие сила, за да се реши на развод и да поеме собствен път на развитие, вместо да поддържа нездравата зависимост от бившия си съпруг. През този период тя придоби ново чувство за свобода и индивидуалност (Слънцето); и за пръв път в живота й възможностите за растеж започнаха да й се струват широко отворени и многообещаващи.

Едно 6 годишно момче, по време на съвпад на Нептун с неговото радикално Слънце бе заведено на лекцията на духовен учител от Индия, понеже майка му беше привърженица на учението на този наставник. Без предупреждение и колебание, момчето внезапно дотичало към наставника и го помолило за посвещение, за каквото обикновено никога не се дава съгласие за хора по-млади от 21 години. Но в даденият случай сигурно е дошло време за това момче да влезе в контакт с източник на духовно вдъхновение, понеже му било обещано посвещение и всъщност му било дадено вътрешно духовно изпитание, което го накарало да остане безмълвно и сияещо от радост.

Транзитите на Нептун към радикалната Венера са особено важни за развиване на по-дълбоко и изтънчено разбиране на любовта. Една жена, по време на опозиция на Нептун с нейната Венера срещнала мъж при много необикновени обстоятелства. Техните отношения имаха “вълшебно” начало, като че ли връзката беше предопределена да бъде важна. Взаимоотношенията им  бяха обкръжени от вид романтичен  ореол, илюзия, която започна да се открива, едва когато транзитът завършваше.  Мъжът беше духовно ориентиран от Риби, и чрез него тя се запозна с много хора от този тип. (Отбележете, че Венера се занимава с всевъзможни отношения, а не само с романтични връзки). По това време забележимо нарасна нейният интерес и разбиране на духовното, въпреки че тук имаше по-скоро аура на романтично очарование, отколкото истинско сериозно изучаване. Под влиянието на този човек жената похарчи значителна сума пари за курсове по автотренинг, въпреки че собствените й мотивации за посещаването им бяха неясни за нея и я объркваха (Нептун!). Все пак на занятията тя усети своите психични способности по непосредствен и удивителен начин. Едва към края на транзита, започна да се разочарова от безличния му начин на обноски с нея и да осъзнава, че беше по-влюбена в образа, отколкото в човека. И въпреки, че се чувствуваше емоционално (и до известна степен материално) “изцедена” от него, сега тя не изпитва обида  към него, понеже смята, че това изпитание е било важен урок за израстване на нейното разбиране на любовта.

Когато транзитиращият Нептун беше в съвпад с радикалната Венера, друг човек откри, че настоящите му любовни отношения започват да се разпадат. Идеализираният му поглед върху неговата любима беше – меко казано – разстроен когато разбра, че тя спи с неговия най-добър приятел. Досега той беше склонен да мисли за нея като за собственост, и чрез значителна болка, трябваше да се сблъска с ревността и интензивните собственически чувства, които винаги е усещал при всички важни отношения (с мъже или с жени). По този начин можем да видим, че това изпитание е съдържало важен урок, които би могъл да бъде отнесен към много области от живота му. (Отново нептуновата тенденция към универсализиране). Преминавайки през болката, той не само доби значителна обособеност от своите емоции и фактически усъвършенствува целия си подход към любовта, но разбра също, че чувствата му са открити и сега може да преценява възможността за отношения с друга жена.

По време на много транзити на Нептун въображението се носи с всички сили, и личността обикновено страда от липса на концентрация и от остра неефективност дори и при къртене (това качество е особено видно при транзити към Марс или Сатурн). Но, въпреки че материалните неща могат да пострадат в това отношение, това е временна намеса, докато вдъхновените и неосезаеми изпитания на това време могат да останат за много години като спомени, които във важните отношения могат да ръководят живота на личността.

Но Сатурн не е единствен показател на препятствията в картата, с които трябва да се справяме в този живот. Почти всеки прекален акцент, съществен недостатък или особено напрегната конфигурация – независимо какви планети са въвлечени в нея – може да посочва важна потребност в растежа и развитието. Основното нещо, което трябва да се осъзнае е това, че животът е изпълнен със значения, че сме длъжни да се сблъскваме с тези разнообразни трудности по позитивна причина.

Астрологът също взема под внимание тези домове, когато предсказва сексуалната несъвместимост.

Да си представим хороскопа като колело (кръг 360° раз­делен на 12 равни части, всяка от която представлява определен зодиакален знак). Земята също е разделена на 12 равни части (всяка по 30°), всяка от които пред­ставлява дом от зодиака. Всеки Дом се намира в опреде­лено отношение към съответствуващите му знаци. Влия­нието, което то оказва на човека нерядко се отчита при изучаване на съвместимостта между партньорите. Но да се търсят решения изключително само в тази област също е неправилно: трябва да се изхожда и от направляващите планети.

Първи дом. Управлява се от Овен, който на свой ред се управлява от Марс. Към този дом спадат външ­ността на човека, неговият характер, индивидуалните привички, възгледите за живота, влиянието на обстоятел­ствата, останали от детството. Физически той се управля­ва от мозъка на човека. Този дом е личното «Аз». Наблю­давайки положението на планетите, които в момента на раждането на човека се намират на кривата на Първи дом (точката на пресичане на двете криви), астрологът може да определи кой тип «Аз» ще преобладава в този човек и с кого по-добре ще общува, романтично и сексуално. С други думи, астрологът обяснява, че човек иска от своя партньор, за да оправдае или измени образа на своето «Аз».

Втори дом. Управлява се от Телец, а Телеца — от Венера. Към него спадат финансовите дела на човека, възможната изгода, загуба или крах. Често го наричат Дома на парите. Управлява гърлото и предсказва потен­циалната степен на благосъстоянието на човека. Изучавай­ки втори дом, астрологът може да помогне на човека в правилното използуване на потенциалното му щастие.

Трети дом. Управлява се от Близнаци, а Близна­ците — от Меркурий. Към него спадат семейната обстановка, кратките пътешествия, всички опити за общуване на светско равнище, степента на практичния ум, възприятието и спо­собността на човека да се приспособява към различните обстоятелства. Управлява ръцете, китките, пръстите и раме­нете. Често го наричат дом на родствениците.

Изучавайки го, астрологът може да покаже по какъв на­чин семейните обстоятелства влияят на философските (моралните и социалните) стандарти на човека, ще следва ли той убежденията си или не.

Четвърти дом. Управлява се от Рак, а Рака — от Луната. Свързан е с домашното огнище, бащата, майката и недвижимото имущество. Управлява стомаха и гърдите. Това е дома на семейната обстановка. Астролозите изу­чават четвърти дом за да разберат духовния мир на човека и как той влияе на отношенията му с външния свят. Този дом разкрива домашната хармония или конфликта доста преди това, докато направляващата планета оказва влияние на другите страни от живота на човека.

Пети дом. Управлява се от Лъв, а Лъва — от Слън­цето. Към него спадат: любовта, развлеченията, размишле­нията и децата. Той предсказва възможния успех или неуспех в любовта и възможната изгода, която по-нататък може да се получи от децата. Управлява сърцето и гърба. Често го наричат Дом на удоволствията. Изучавайки и пети дом, астрологът узнава за степента, с която човек ще гони удоволствията, включително и извънбрачните отношения.

Шести дом. Управлява се от Дева, а Дева — от Меркурий. Към него спадат: здраве, работа. Управлява потребностите на тялото и грижите за него. Управля­ва червата и слънчевия сплит. Когато на астрологът му е наужно да определи състоянието на здравето в даден мо­мент и в бъдеще, той изучава шести дом. Астрологът поз­нава също какви нещастия стават в семейството на даден човек, тъй като болният рядко изпълнява добре съпру­жеските си задължения. Човек често решава, че е по-добре да се раздели със съпруга, отколкото да бъде свързан с този, който не може да му достави сексуални удоволствия.

Седми дом. Управлява се от Везни, а Везни — от Венера. Към него спадат: женитбата, деловото партньор­ство, обществените благодетели и враговете. Управлява вените, бъбреците, а у жените — яйчниците. Наричат го дом на съпружеския живот и показва степента на възмож­ните сполуки и щастието или пък нещастието. Изу­чавайки седми дом, астрологът може да помогне на човек, да формира идеала за бъдещия си съпруг. Този дом упра­влява също отношенията на човека с деловите партньори и може да изясни, да уточни мирогледа му.

Осми дом. Управлява се от Скорпион, а Скорпион — от Марс и Плутон. Към него спадат: възможни сполуки (материални и духовни), също и наследството, завещанията и различните ценности, наследени от покойните. Не случай­но този дом е дома на смъртта. Управлява половите органи. Астролозите го изучават, за да се разкрие секрет­ния сексуален живот и да се открие каква материална изгода носи на човек съпружеството.

Девети дом. Управлява се от Стрелец, а Стрелец — от Юпитер. Към него спадат: религията и философията, пътешествията. Този дом също управлява абстрактните функции на мозъка, показвайки мечтите и идеалите на човека. Той управлява кръста и бедрата. Наричат го дома на възвишения ум. Показва степента на одухотвореност и определя типа партньор, който човек трябва да търси за духовна хармония.

Десети дом. Управлява се от Козирог, а Кози­рог — от Сатурн. Към него спадат: възможната слава на човека, честолюбието, положението в обществото, про­фесията. Управлява костите и колената. Наричат го дом на успеха. С него астролозите предсказват жени ли се човек по любов или по сметка.

Единадесети дом. Управлява се от Водолей, а Водолей — от Уран. Към него спадат: дружбата и различни­те стремежи. Той определя в каква степен приятелите ще си помагат или обратното — ще си пречат. Управлява кра­ката и глезените. Наричат го дом на дружбата. По този дом астрологът предсказва конфликтите в семейството и в сексуалните отношения.

Дванадесети дом. Управлява се от Риби, а Ри­би — от Нептун. Към него спадат: непредвидените тра­гедии в живота на човека, излиняването на чувствата, уединението и възможните заболявания. Той определя сте­пента на личната свобода и ще я пожертва ли човек за дру­го. Той управлява стъпалата. Наричат го дом на тайните врагове. По него астролозите предсказват бедите, неща­стията, извращенията, склонността към наркотици и импо­тенцията.

И трите зодии са извънредно страстни, понякога даже до крайност. Ключовата дума на тази група е взаимо­зависимост. Групата може да се възползува от някои екстравагантни черти на огнените знаци и от практичност­та на земните. От гледна точка на половите отношения принадлежат към хората е продължителна любовна страст. Обикновено са пасивни, но могат да бъдат активни, за да обладаят. Лозугът им е: обичай ме повече от всичко, направи така, за да се почувствувам нужен!

От гледна точка на половите отношения, хората от тези зодии принадлежат към групата на експериментаторите и задължително всичко пробват. Те твърдят, че чувствата им са дълбоки, но обикновено ги контролира разумът. Хората и събитията, намиращи се вън от техния свят, им се струват театрални актьори и пиеси. Лозунгът им е: можеш ли сам и ще ми помогнеш ли да забравя себе си?

Хората от тези зодии се събират за да достигнат общи цели. Всеки иска да намери в своя партньор зависимост и постоянство. В тази група се срещат двойки, които съе­диняват своите финансови и социални ресурси за да за­воюват света заедно. Техният всекидневен живот е осво­боден от емоционални крайности. Ключова особеност на групата — съвместна «бригадна» работа. Хората от тази група са сластолюбиви, но могат добре да контролират страстта си, когато работата опира до общите цели. Те са «солта на земята».

От гледна точка на половите отношения, те принадле­жат към категорията на «животинската страст», пасивност­та им е относителна. Най-важен принцип за поддържане на отношенията — какво ще получа в замяна на това, което ти искаш?

Сценарият обаче не е съвсем реалистичен поради следната трудност. Колкото по-далеч сте от звездата, толкова по-слаба става гравитацията, така че гравитационната сила върху кра­ката на дръзкия ни астронавт винаги ще бъде по-голяма от силата върху главата му. Тази разлика между силите ще разпъне нашия астронавт като макарон или ще го разкъса, преди звездата да се е свила до критичния радиус, при който се образува хоризонтът на събитията! Ние смятаме обаче, че съществуват много по-големи обекти във Вселената, като нап­ример централните области на галактиките, които също могат да претърпят гравитационен колапс и да образуват черни дупки; на някои от тях астронавтът няма да бъде разкъсан, преди да се е образувала черната дупка. Фактически той няма да почувства нищо особено, когато достигне критичния радиус, и може да премине точката, от която няма връщане назад, без да забележи. Но само за няколко часа, докато областта про­дължава да колапсира, разликата между гравитационните сили върху главата и краката му ще стане толкова голяма, че пак ще го разкъса.
Съвместната ни работа с Роджър Пенроуз в периода между 1965 и 1970г. показа, че според общата теория на относителността трябва да съществува сингулярност с безкрай­на плътност и безкрайна кривина на пространство-времето в черната дупка. Това е нещо като Големия взрив в началото на времето, но в случая ще бъде край на времето за колапсиращото тяло и астронавта. В тази сингулярност научните закони и нашите възможности да предскажем бъдещето се провалят. Но всеки наблюдател извън черната дупка остава незасегнат от провалянето на предсказуемостта, тъй като нито светлината, нито какъвто и да било друг сигнал от сингулярността ще могат да стигнат до него. Този забележителен факт накара Роджър Пенроуз да предложи хипотезата за космическата цензура, която е нещо като парафразата „Бог ненавижда гола сингуляр­ност“. С други думи, сингулярностите в резултат на гравита­ционен колапс настъпват само в места като черните дупки, където са благоприличие скрити от външен поглед чрез хори­зонта на събития. Точно казано, това е известно като хипоте­зата за слаба космическа цензура: тя защитава наблюдателите, останали извън черната дупка, от последиците от провалянето на предсказуемостта, което настъпва в сингулярността, но съвсем не помага на бедния нещастен астронавт, който пада в дупката.
Съществуват решения на уравненията от общата теория на относителността, при които е възможно нашият астронавт да види гола сингулярност: може и да успее да избегне сингу-лярността и вместо в нея да попадне в „червоядина“ и да излезе в друга част на Вселената. Това би предложило чудесни въз­можности за пътешествия в пространството и времето, но за съжаление, изглежда, че всички тези решения са твърде неус­тойчиви: и най-малкото смущение, например присъствието на астронавт, може да ги измени така, че за астронавта да стане невъзможно да види сингулярността до момента, в който се сблъска с нея и времето му свърши. С други думи, сингуляр­ността винаги ще се намира в неговото бъдеще и никога в миналото му.Силната версия на хипотезата за космическа цензура гласи, че в едно реалистично решение сингулярностите винаги ще са или изцяло в бъдещето (както сингулярностите от гравитационния колапс), или изцяло в миналото (както Големият взрив). Приятно е да се надяваме, че някоя от версиите на хипотезата е в сила, защото близо до голите сингулярности може да е възможно пътуване в миналото. Макар да е чудесно за писателите на научна фантастика, това би означавало ничий живот никога да не е в безопасност: някой може да отиде в миналото и да убие баща ви или майка ви още преди да сте заченат!
Хоризонтът на събития, границата на пространство-времевата област, от която не може да се избяга, действа като еднопосочна мембрана около черната дупка: обекти като неп­редпазливи астронавти могат да паднат през хоризонта на събития в черната дупка, но нищо не може никога да се измъкне от черната дупка през хоризонта на събитията. (Не забравяйте, че хоризонтът на събития е пътят на светлината в пространство-времето, която светлина се опитва да избяга от черната дупка, а нищо не може да се движи по-бързо от светлината.) За хоризонта на събития спокойно можем да цитираме казано­то от Данте за входа на ада: „О, вий, кои пристъпяте тоз праг, надежда всяка оставете“. Всичко или всеки, който падне през хоризонта на събития, скоро ще стигне областта с безкрайна плътност и края на времето.
Общата теория на относителността предсказва, че движе­щи се тежки обекти ще предизвикат излъчването на гравитаци­онни вълни, набръчквания в кривината на пространството, които се движат със скоростта на светлината. Те са подобни на светлинните вълни, които са набръчквания на електромагнит­ното поле, но за разлика от тях много по-трудно се регистри­рат. Подобно на светлината те отнасят енергия от обектите, които ги излъчват. Поради това може да се очаква, че една система от масивни обекти накрая достига стационарно състо­яние, тъй като при всяко движение енергията ще се отнася с излъчването на гравитационни вълни. (Както при хвърляне на корк във вода: отначало той подскача нагоре-надолу, но тъй като вълните отнемат от енергията му, накрая достига стацио­нарно състояние.) Например движението на Земята по орбита­та й около Слънцето създава гравитационни вълни. Ефектът от загубата на енергия се изразява в промяна на земната орбита така, че тя постепенно се приближава към Слънцето, докато накрая се сблъсква с него и достига до стационарно състояние. Скоростта на загуба на енергия в случая със Земята и Слънцето е твърде ниска: почти толкова, колкото е необходимата за малък електронагревател. Това означава, че Земята ще трябва да пътува до Слънцето за приблизително 1027 години, така че засега няма защо да се тревожим! Промяната в орбитата на Земята е твърде бавна, за да се наблюдава, но същият ефект е наблюдаван през последните години в системата, наречена РSR. 1913 + 16 (където РSR означава „пулсар“ — специфична неутронна звезда, която регулярно излъчва радиовълнови импул­си). Тази система съдържа две неутронни звезди, обикалящи една около друга, а енергията, която губят поради излъчване на гравитационни вълни, предизвиква движение по спирала една към друга.
При гравитационния колапс на звезда, когато се образува черна дупка, движенията ще са много по-бързи, така че ско­ростта, с която енергията се отнася, ще е много по-висока. Ето защо не след дълго тя ще достигне до стационарно състояние. Как ще изглежда този краен стадий? Може да се предположи, че той ще зависи от всички комплексни характеристики на звездата, от които е образувана — не само от нейната маса и скорост на въртене, но и от различните плътности на отделните области от звездата и от сложното движение на газовете във вътрешността й. А ако черните дупки са толкова разнообразни колкото обектите, при чийто колапс се образуват, може би ще се окаже много трудно да направим изобщо някакви предска­зания за черните дупки.
През 1967г. обаче канадският учен Вернер Израел, роден в Берлин, израснал в Южна Африка и получил докторска степен в Ирландия, направи революция в изследването на черните дупки. Израел показа, че според общата теория на относителността невъртящите се черни дупки трябва да са твърде прости; те са идеално сферични, размерът им зависи само от тяхната маса и всеки две такива черни дупки с еднаква маса са идентични. Фактически те могат да се опишат с едно частно решение на Айнщайновите уравнения, известно още от 1917г. и намерено от Карл Шварцшилд малко след откриването на общата теория на относителността. Първоначално мнозина, включително самият Израел, твърдяха, че след като черните дупки трябва да са идеално сферични, една черна дупка би могла да се образува само при колапса на идеално сферичен обект. Всяка реална звезда — която никога не би била идеално сферична — би трябвало само да колапсира, за да се образува гола сингулярност.
Има обаче и друга интерпретация на резултата на Израел, отстоявана в частност от Роджър Пенроуз и Джон Уилър. Те твърдят, че бързите движения при звездния колапс означават, че гравитационните вълни, отделяни от звездата, я правят по-сферична и когато достигне до стационарно състояние, тя трябва да е идеална сфера. Според това гледище всяка невъртяща се звезда, независимо колко сложни са формата и вът­решният й строеж, след гравитационен колапс ще завърши с идеално сферична черна дупка, чийто размер ще зависи само от нейната маса. По-нататьшните изчисления подкрепиха това гледище и скоро то бе общоприето.
Резултатът на Израел се отнася до черни дупки, образу­вани само от невъртящи се тела. През 1963г. новозеландецът Рой Кер намери множество решения на уравненията от общата теория на относителността, описващи въртящи се черни дупки. „Черните дупки на Кер“ се въртят с постоянна скорост, като размерът и формата им зависят само от тяхната маса и скорост на въртене. Ако въртенето е нулево, черната дупка е съвършено кръгла и решението е същото като решението на Шварцшилд. Когато въртенето е ненулево, черната дупка се издува около екватора си (също както Земята и Слънцето се издуват поради въртенето си) и колкото по-бързо се върти, токова повече се издува.
И така, за да се разпростре решението на Израел и за въртящи се тела, прие се, че всяко въртящо се тяло, което колапсира до образуване на черна дупка, накрая достига ста­ционарно състояние, описано от решението на Кер.
През 1970г. един колега и мой аспирант от Кеймбридж — Брандън Картър — пое първата стъпка към доказване на това предположение. Той показа, че когато една стационарна вър­тяща се черна дупка има ос на симетрия подобно на въртящ се пумпал, размерът и формата й ще зависят единствено от нейната маса и скорост на въртене. След това през 1971г. аз доказах, че всяка стационарна въртяща се черна дупка всъщ­ност има такава ос на симетрия. Накрая през 1973г. Дейвид Робинсън от Кингс Колидж в Лондон използва получените от Картър и мен резултати, за да покаже, че догадката е правилна: такава черна дупка наистина трябва да е решението на Кер. И така след гравитационен колапс една черна дупка трябва да достигне до състояние, в което да може да се върти, но не и да пулсира. Нещо повече, размерът и формата й ще зависят само от нейната маса и скорост на въртене, но не и от естеството на тялото, чийто колапс е довел до образуването й. Този резултат стана известен с максимата „черната дупка няма коса“. Теоре­мата, че черните дупки нямат коса, е с голямо практическо значение, защото тя силно ограничава възможните видове черни дупки. Това ни позволява да направим подробни модели на обекти, които могат да съдържат черни дупки, и да сравним предсказанията на моделите с наблюденията. Това означава, че при образуването на черна дупка се губи голямо количество информация за тялото, което колапсира, защото впоследствие единственото, което можем да определим за това тяло, са неговата маса и скорост на въртене. Какво значение има това, Ще видим в следващата глава.
Черните дупки са един от твърде малкия брой случаи в историята на науката, когато една теория бива развита в големи подробности като математически модел, преди да има наблю­дателни доказателства, че е правилна. Фактически това се оказа главният аргумент на опонентите на черните дупки: как може да се вярва в обекти, за които единственото доказателство са изчисления на базата на съмнителната обща теория на относи­телността?
През 1963г. обаче Мартен Шмит, астроном от Паломарската обсерватория в Калифорния, измери червеното отмества­не на един слаб звездоподобен обект в посоката на източника на радиовълни, наречен ЗС273 (т. е. източник № 273 в Третия кеймбриджски каталог на радиоизточниците). Той установи, че отместването е прекалено голямо, за да се дължи на гравита­ционно поле: ако беше гравитационно червено отместване, обектът трябваше да е толкова масивен и толкова близо до нас, че би изменил планетните орбити в Слънчевата система. Това предполагаше, че червеното отместване се дължи на разшире­нието на Вселената, което от своя страна означава, че обектът е на твърде голямо разстояние от нас. А за да е видим при такова огромно разстояние, обектът би трябвало да е твърде ярък, трябва, с други думи, да излъчва страхотно количество енергия. Единственият механизъм, който можехме да си пред­ставим, че ще даде такова огромно количество енергия, сякаш беше гравитационният колапс не просто на звезда, а на цяла централна област на галактика. Бяха открити и други подобни „квазизвездни обекти“, или квазари, всички с голямо червено отместване. Но всички те са много отдалечени и поради това твърде трудно могат да се наблюдават, за да се представят убедителни доказателства за черни дупки.
Допълнителна подкрепа за съществуването на черни дуп­ки се появи през 1967г. с откритието на аспирантката от Кеймбридж Джослин Бел на небесни обекти, които излъчват регулярни радиовълнови импулси. Първоначално Бел и ней­ният ръководител Антъни Хюиш мислели, че са установили контакт с чужда цивилизация от Галактиката! Фактически на семинара, когато обявиха своето откритие, си спомням, че нарекоха първите четири източника, които бяха открили, LGM1—4, където LGM значи „малки зелени човечета“. Накрая обаче и те, и всички останали стихнахме до не така романтич­ния извод, че тези обекти, наречени пулсари, са всъщност въртящи се неутронни звезди, които излъчват радиовълнови импулси в резултат на сложно взаимодействие между техните магнитни полета и заобикалящата ги материя. Това разочарова авторите на космически уестърни, но много обнадежди малци­ната като нас, които вярваха в черните дупки по това време; то бе първото потвърждение, че неутронни звезди съществуват. Една неутронна звезда е с радиус около 10 мили — само няколко пъти над критичния радиус, при който звездата започ­ва да става черна дупка. След като една звезда може да колапсира до такива малки размери, не бе неразумно да очакваме, че други звезди биха колапсирали до още по-малки размери и биха се превърнали в черни дупки.

Към фигурата: По-ярката от двете звезди почти в центъра на фотографията е Лебед  Х — 1, за която се предполага, че се състои от черна дупка и нормална звезда, кои­то обикалят една около друга

Но как да очакваме да открием черна дупка, след като по дефиниция тя не излъчва никаква светлина? Може да ви се стори, че е все едно да търсим черна котка в мазе с въглища. За щастие, начин има. Както Джон Мичъл бе отбелязал в своята пионерска работа от 1783г., черната дупка продължава да упражнява гравитационно действие върху съседните й обек­ти. Астрономите са наблюдавали много системи, в които две звезди обикалят една около друга, привличани помежду си от гравитацията. Освен това те наблюдават и системи, в които има само една видима звезда, обикаляща около някакъв неви­дим спътник. Разбира се, не можем веднага да решим, че спътникът е черна дупка: той може просто да е звезда, твърде слаба, за да е видима. Някои от тези системи обаче, като наречената Лебед Х-1 (фиг. 6.2) са освен това силни източници на рентгенови лъчи. Най-доброто обяснение за това явление е, че от повърхността на видимата звезда се отнася материя. С падането си към невидимия спътник тя има спирално движение (подобно на вода, изтичаща от вана), става много гореща и започва да излъчва рентгенови лъчи . За да работи този механизъм, невидимият обект трябва да е много малък, например да е бяло джудже, неутронна звезда или черна дупка. От наблюдаваната орбита на видимата звезда може да се определи най-ниската възможна маса на невидимия обект. В случая с Лебед Х-1 тя е около 6 пъти масата на Слънцето, която според резултата на Чандрасекар е твърде голяма, за да може видимият обект да е бяло джудже. Масата е твърде голяма и за неутронна звезда. Оттук следва, че вероятно е черна дупка.

Съществуват и други модели за обясняване на Лебед Х-1, които не включват черна дупка, но всички те са прекалено умозрителни. Изглежда, че черната дупка е единственото наис­тина реално обяснение на наблюденията. И въпреки това аз се хванах на бас с Кип Торн от Калифорнийския технологичен институт, че фактически Лебед Х-1 не съдържа черна дупка! Това е нещо като застрахователна полица за мен. Хвърлил съм много труд по черните дупки и всичко би било напразно, ако се окаже, че черните дупки не съществуват. А в такъв случай бих имал утехата, че съм спечелил баса, който щеше да ми осигури четиригодишен абонамент за списанието „Прайвит ай“. Ако черните дупки съществуват, Кип щеше да спечели едногодишен абонамент за „Пентхауз“. Когато се обзаложихме през 1975г., бяхме сигурни 80%, че Лебед е черна дупка. Засега бих казал, че вече сме сигурни 95%, но басът си остава.
Вече имаме доказателство за няколко черни дупки в сис­теми като Лебед Х-1 в нашата Галактика и в двете съседни галактики, наречени Магеланови облаци. Броят на черните дупки обаче е почти сигурно много по-голям; в продължителната история на Вселената много са звездите, които трябва да са изразходвали ядреното си гориво и трябва да колапсират. Броят на черните дупки може би е дори по-голям от броя на видимите звезди, които само в нашата Галактика са общо 1011. Допълнителното гравитационно привличане от такъв голям брой черни дупки би могло да обясни скоростта на въртене на нашата Галактика: само масата на видимите звезди е недоста­тъчна за това. Имаме и известни доказателства, че съществува една много по-голяма черна дупка с маса около 100 000 пъти масата на Слънцето в центъра на нашата Галактика. Ако някои звезди в Галактиката се приближат твърде близо до тази черна дупка, ще бъдат разкъсани от разликата между гравитацион­ните сили за близките и далечните им страни. Техните останки и газът, изхвърлен от други звезди, ще падат към черната дупка. Както при Лебед Х-1 газът ще се движи навътре по спирала и ще се загрява, макар и не в такава степен. Той няма да стане достатъчно горещ, за да излъчва рентгенови лъчи, но би могъл да обясни твърде компактния източник на радиовълни и инф­рачервени лъчи, наблюдаван в галактическия център.
Предполага се, че в центъра на квазарите съществуват подобни, но много по-големи черни дупки с маси около 108 слънчеви маси. Веществото, попаднало в такава свръхмасивна черна дупка, осигурява единствения източник на мощност, достатъчно голям, за да обясни невероятното количество енер­гия, излъчвано от тези обекти. С движението си по спирала към черната дупка веществото ще накара черната дупка да се върти в същата посока, с което ще създаде магнитно поле, твърде подобно на земното. Падащата навътре материя ще породи близо до черната дупка частици с много висока енергия. Магнитното поле ще е толкова силно, че ще фокусира тези частици в струи, изхвърляни навън по оста на въртене на черната дупка, т. е. в направление на нейния северен и южен полюс. Такива струи наистина са наблюдавани в някои галак­тики и квазари.
Съществува и възможността да има черни дупки с маса, много по-малка от слънчевата. Такива черни дупки не биха могли да се образуват при гравитационен колапс, понеже техните маси са под границата на Чандрасекар: звездите с такава малка маса успяват да устоят на гравитационната сила Дори след като са изразходвали ядреното си гориво. Черни Дупки с малка маса могат да се образуват само ако материята бъде свита до невероятна плътност под въздействие на много голямо външно налягане. Такива условия могат да настъпят в една много голяма водородна бомба: физикът Джон Уилър бе пресметнал, че ако вземем цялата тежка вода от световните океани, можем да направим водородна бомба, която така да свие материята в центъра, че да образува черна дупка. (Разбира се, никой няма да оцелее; за да я види!) Една по-реална възможност е такива черни дупки с малка маса да са били образувани при високите температури и налягания на съвсем ранната Вселена.Черните дупки биха се образували само ако ранната Вселена не е била идеално гладка и еднородна, защото само една малка област, по-плътна от средното, би могла да се свие, за да образува черна дупка. Но ние знаем, че вероятно е имало някои неправилности, тъй като в противен случай материята във Вселената щеше и сега да е идеално равномерно разпределена, а нямаше да е групирана в звезди и галактики.
Дали неправилностите, изисквани за обясняване на звез­дите и галактиките, биха довели до образуването на значителен брой „първични“ черни дупки, несъмнено зависи от детайлите в състоянието на ранната Вселена. Така че, ако бихме могли да определим колко първични черни дупки има сега, ще научим доста за съвсем ранните стадии на Вселената. Първични черни дупки с маса повече от 109 тона (масата на голяма планина) могат да се открият само по гравитационното им влияние върху друга, видима материя или върху разширението на Вселената. Но както ще научим в следващата глава, черните дупки всъщност не са наистина черни, те светят като горещо тяло и колкото по-малки са, толкова по-силно светят. Колкото и парадоксално да е , фактически ще се окаже, че е по-лесно да откриеш малка, отколкото по-голяма черна дупка!

Струнната теория има интересна история. Първоначално тя е изобретена в края на 60-те години при опит да се намери теория за описване на силното взаимодействие. Идеята е, че частици като протона и неутрона могат да се разглеждат като вълни по струна. Силните взаимодействия между частиците биха отговаряли на части от струна, които се вплитат между други нейни участъци подобно на паяжина. За да може тази теория да даде наблюдаваната стойност на силното взаимо­действие между частиците, струните би трябвало да са като каучукови ремъци, с спъване около десет тона. През 1974 г. Жоел Шерк от Париж и Джон Шварц от Калифорнийския технологичен институт публикуваха работа, в която показаха, че струнната теория може да опише гравитационната сила, но само ако разтягането на струната е много по-голямо – прибли­зително 1039 тона. Предсказанията на струнната теория при нормални по мащаб дължини са точно същите както при общата теория на относителността, но при съвсем малки разстояния, по-малки от 1033 см, те ще се различават. На работата им обаче не бе обърнато особено внимание, защото почти по същото време първоначалната струнна теория при силното взаимодействие бе изоставена и бе предпочетена тео­рията, основана върху кварки и глуони, която сякаш много по-добре се съгласуваше с наблюденията. Шерк загина при трагични обстоятелства (той страдаше от диабет и изпадна в кома, когато нямаше никой край него, за да му постави инжекция инсулин). Така Шварц остана почти единственият поддръжник на струнната теория, но вече при много по-висока предложена стойност за разтягане на струната.
През 1984 г. интересът към струните внезапно се възроди, очевидно по две причини. Едната, че всъщност не беше постиг­нат особен напредък в доказването на крайния характер на супергравитацията, нито че с нейна помощ могат да се обяснят различните видове частици, които наблюдаваме. Другата бе публикацията.на Джон Шварц и Майк Грийн от колежа „Куин Мери“ в Лондон, която показа, че може би теорията на стру­ните ще успее да обясни съществуването на частици, притежа­ващи присъща лява ориентация като някои от частиците, които наблюдаваме. Независимо от причината голям брой учени скоро започнаха да работят по струнната теория и бе развит нов вариант – т. нар. хетеротична струна, който сякаш щеше да обясни видовете частици, които наблюдаваме.

Струнните теории също водят до безкрайности, но се смята, че всички те се унищожават при варианти като хетеротичната струна (макар че все още не е съвсем сигурно). Струнните теории обаче се сблъскват с голям проблем: те са състоятелни само ако пространство-времето е с 10 или 26 измерения, а не с обикновените четири! Разбира се, допълнителните измерения на пространство-времето са нещо обичайно за научната фантасти­ка; всъщност те са почти наложителни, защото иначе фактът, че относителността налага да не можем да се движим по-бързо от светлината, означава, че пътешествията до звезди и галак­тики ще отнемат много повече време. Научнофантастичната идея се крие в предположението, че е възможно да преминем напряко през по-високо измерение. Това може да се представи по следния начин. Приемете, че пространството, в което жи­веем, има само две измерения и е изкривено като повърхността на спасителен пояс или тор (фиг. 10.7). Ако сте от вътрешната страна на пръстена и искате да стигнете до точка от отсрещната страна, трябва да се движите по вътрешната обиколка на пръстена. Но ако можете да пътувате в третото измерение, просто ще пресечете.
Защо не забелязваме всички тези допълнителни измере­ния, ако те наистина съществуват? Защо виждаме само три пространствени и едно времево измерение? Предположението е, че останалите измерения са изкривени в пространство с много малък размер, нещо като 1030 част от инча.То е толкова малко, че просто не го забелязваме; ние виждаме само едно времево измерение и три пространствени измерения, в които пространство-времето е почти плоско. Нещо като повърхност­та на портокал: ако я гледате отблизо, тя е обла и набръчкана, но от разстояние няма да виждате грапавините и тя ще изглеж­да гладка. Така е и с пространство-времето: в съвсем малки мащаби то е десетмерно и силно изкривено, но в по-големи мащаби няма да виждате кривината или допълнителните изме­рения. Ако тази картина е вярна, тя носи лоши новини за бъдещите космически пътешественици: допълнителните изме­рения ще бъдат прекалено малки, за да пропуснат космическия кораб. Тук обаче възниква друг голям проблем. Защо само някои, а не всички измерения да са свити до малка топка? Вероятно в съвсем ранната Вселена всички измерения са били изкривени. Защо едното измерение време и трите пространст­вени са се изгладили, докато другите са останали плътно навити?
Един възможен отговор е антропният принцип. Изглежда, че две пространствени измерения не са достатъчни за развити­ето на такива сложни организми като нас. Ако на едномерна земя живеят двумерни същества, те ще трябва да се прескачат, за да се разминат. Когато двумерното същество се храни, то няма да може да смели храната си напълно и ще трябва да изхвърля остатъците по същия път, по които е приело храната, защото, ако имаше канал през тялото му, той би разцепил съществото на две отделни части: нашето двумерно същество ще се раздели наполовина (фиг. 10.8). По същия начин трудно бихме си представили някакво кръвообращение в едно двумер­но същество.
Ще срещнем проблеми и при пространство с повече от три измерения. Гравитационната сила между две тела ще намалява по-бързо с разстоянието, отколкото при три измерения. (При три измерения гравитационната сила спада до 1/4 с увеличаване на разстоянието два пъти. При четири измерения тя ще спадне до 1/8, при пет до 1/16 и т. н. ) В резултат на това орбитите около Слънцето на планети като Земята ще станат нестабилни: и най-малкото отклонение от кръгова орбита, причинено от гравитационно привличане на други планети, ще застави Земя­та да се движи по спирала към Слънцето или в обратна посока. Тогава или ще изгорим, или ще замръзнем. Всъщност зависи­мостта на гравитацията от разстоянието при пространство с повече от три измерения означава, че Слънцето няма да може да съществува в стабилно състояние с равновесие между наля­гане и гравитация. То или ще се разпадне, или ще колапсира и ще образува черна дупка. И в двата случая то вече няма да е особено полезно като източник на топлина и светлина за живота на Земята. В по-малки мащаби електрическите сили, на които се дължи обикалянето на електроните по орбити около ядрото на атома, ще имат същото поведение както гравитаци­онните сили. Така електроните или съвсем ще се откъснат от атома, или ще се придвижат по спирала към ядрото. И в двата случая това няма да са атомите, които познаваме.

Изглежда, е ясно, че животът, поне какъвто го познаваме, може да съществува само в такива области от пространство-времето, в които времето и трите пространствени измерения не са свити до малки размери. Това значи, че можем да се обърнем към слабия антропен принцип, при условие че покажем, че струнната теория поне позволява съществуването на такива области от Вселената, а, изглежда, тя наистина позволява. Може би има и други области от Вселената или други вселени (каквото и да значи това), в които всички измерения са свити до малки размери или където повече от четири измерения са почти плоски, но в такива области не би имало разумни същества, които да наблюдават различния брой действителни измерения.
Извън въпроса за броя измерения, които, изглежда, пространство-времето има, струнната теория поставя и някои други проблеми, които трябва да се решат, преди да можем да я провъзгласим за окончателна единна теория на физиката. Все още не знаем дали всички безкрайности се унищожават взаим­но, нито как точно да свържем вълните по струната с конкрет­ния вид частици, които наблюдаваме. Въпреки това е възможно през следващите няколко години да намерим отговор на тези въпроси и към края на века да знаем дали струнната теория е наистина отдавна търсената обединена теория на физиката.
Но може ли наистина да има такава единна теория? Или просто гоним един мираж? Съществуват три възможности:
1)   Действително има завършена единна теория, която някой ден ще открием, ако сме достатъчно находчиви.
2)  Окончателна теория на Вселената няма. Съществува просто безкрайна поредица от теории, които все по-точно и по-точно описват Вселената.
3)  Теория на Вселената няма; събитията не могат да се предскажат  отвъд някаква степен,  а настъпват случайно  и произволно.
Някои биха пледирали в полза на третата възможност на основанието, че ако имаше една пълна система закони, това би попречило на Бог да промени решението си и да се намеси в света. Нещо като стария парадокс: може ли Бог да направи толкова тежък камък, че да не е в състояние да го вдигне? Но идеята, че Бог би желал да промени мнението си, е един пример за заблудата, отбелязана от св. Августин, представяйки Бог съществуващ във времето: времето е свойство само на Вселе­ната, създадена от Бог. Вероятно е знаел какво има предвид, когато го е казал!
С появата на квантовата механика ние започнахме да осъзнаваме, че събитията не могат да се предвидят с абсолютна точност, а винаги има известна степен на неопределеност. Ако ви харесва, можете да припишете този случаен характер на намесата на Бог, но това би била една твърде странна намеса: няма доказателства тя да е преднамерена. И наистина, ако беше преднамерена, по дефиниция не би била случайна. Днес ние на практика сме премахнали третата възможност и сме дефинира­ли целта на науката: нашата задача е да формулираме група закони, която да ни позволи да предсказваме събитията само до границата, поставена от принципа на неопределеността.
Втората възможност, че съществува безкрайна поредица от все по-точни теории, се съгласува с целия ни досегашен опит. В много случаи ние сме увеличили чувствителността на нашите измервания или сме провели нови наблюдения само за да открием нови явления, които не се предсказват от съществува­щата теория, и за да ги отчетем, е трябвало да развием по-съвършена теория. Тогава няма нищо чудно, ако сегашното поколение от теории на Великото обединение се окаже погреш­но в твърдението си, че нищо принципно ново няма да се случи между енергията на обединеното електрослабо взаимодействие около 100 GeV и енергията на Великото обединение от около 1015 GeV. Бихме могли да очакваме да открием няколко нови пласта на структура, по-основна от кварките и електроните, които сега разглеждаме като „елементарни“ частици.
Но възможно е гравитацията да постави граница върху тази поредица от „кутии в кутии“. Ако има частица с енергия над т. нар. Планкова енергия от 1019 GeV, масата й ще бъде така концентрирана, че тя ще се откъсне от останалата Вселена и ще образува малка черна дупка. Следователно е възможно поредицата от все по-точни теории да има известна граница, когато се приближаваме към все по-високи енергии, така че би трябвало да има някаква окончателна теория на Вселената. Разбира се, Планковата енергия е много далеч от енергиите 100 ОеУ, които са максимумът, достижим в момента лабораторно. В обозримото бъдеще надали ще достигнем Планковата енер­гия! Най-ранните стадии на Вселената обаче са арена, където такива енергии трябва да се появяват. Според мен изследвани­ята на ранната Вселена и изискванията на математическа със­тоятелност предоставят добър шанс да стигнем до завършена единна теория още приживе, при условие че преди това сами не се взривим.
Какво би значело, ако наистина открием окончателната теория на Вселената? Както беше обяснено в глава I, ние не можем никога да сме съвсем сигурни, че наистина сме открили правилната теория, тъй като теориите не могат да бъдат доказани. Но ако теорията е математически издържана и вина­ги дава предсказвания, които се съгласуват с наблюденията, можем да сме почти сигурни, че тя е вярна. Това би довело до края на една дълга и славна глава в историята на интелектуал­ната битка на човека да разбере Вселената. Но ще доведе и до революция в разбиранията на обикновения човек за законите, които управляват Вселената. По времето на Нютон бе възмож­но един образован човек да има представа от цялото човешко познание, поне в общи линии. Но развитието на науката оттогава насам направи това невъзможно. Тъй като теориите постоянно се променят, за да отчитат новите наблюдения, те никога не са напълно „смляни“ или опростени, така че да са разбираеми за обикновения човек. Трябва да сте специалист, а дори и тогава можете само да се надявате истински да разберете малка част от научните теории. Освен това темпът на прогрес е така бърз, че това, което учим в училище или в университета, е винаги малко остаряло. Малцина са тези в крак с бързо напредващия фронт на познанието и те трябва да отдават цялото си време на това да специализират в тясна област. Останалите имат малка представа за постигнатите успехи и радостта от тях. Преди 70 години ако трябва да вярваме на Едингтън, общата теория на относителността е била разбира­ема само за двама. Сега се разбира от десетки хиляди висшисти, а милиони хора са поне запознати с основната идея. Ако бъде открита една завършена единна теория, само въпрос на време е тя да бъде „смляна“ и опростена по същия начин и да се преподава в училищата поне в общи линии. Тогава ще получим известна представа за законите, които управляват Вселената и на които дължим своето съществуване.
Но дори и да открием една завършена единна теория, това няма да значи, че ще можем да предсказваме всички събития изобщо поради две причини. Първата е ограничението, нало­жено от принципа на неопределеността от квантовата механика върху възможностите ни да предсказваме. Няма как да го избегнем. На практика обаче това първо ограничение не е така силно като второто. То идва от факта, че не можем да решим уравненията на теорията точно, освен за някои прости случаи. (Ние дори не можем да решим точно уравнението за движение на три тела в Нютоновата теория на гравитацията, като труд­ността нараства с броя на телата и със сложността на теорията.)
Вече знаем законите, на които се подчинява материята при всички случаи с изключение на екстремните. По-конкретно, ние познаваме основните закони, залегнали в химията и биологи­ята. И въпреки това съвсем не сме свели проблемите до равнището на решими задачи; все още успехите ни в предвиж­дане на човешкото поведение с математически уравнения са малки! Така че дори и да намерим завършена група основни закони, за следващите години пак ще остане предизвикателната за интелекта задача да разработим по-добри методи за апрок-симиране, така че да можем да правим полезни предсказания за вероятния изход при сложни реални ситуации. Завършената, състоятелна единна теория е първата крачка: нашата цел е пълно разбиране на събитията, които ни заобикалят, както и на самото ни съществуване.

Всяка траектория в сумата по траектории ще описва не само пространство-времето, но и всичко в него, включително сложни организми като човешките същества, които могат да наблюдават траекторията на Вселената. Това е може би още едно оправдание за антропния принцип, защото, ако всички траектории са възможни, то след като ние съществуваме в една от траекториите, можем да си послужим с антропния принцип, за да обясним защо Вселената е такава, каквато е. Точно какъв смисъл можем да придадем на другите траектории, в които ние не съществуваме, не е ясно. Това гледище на квантовата теория на гравитацията би било много по-задоволително обаче, ако можехме да покажем, че като използваме сумата по траекто­рии, нашата Вселена е не само една от възможните, но и една от най-вероятните траектории. За да направим това, трябва да извършим сумиране по траекториите за всички възможни Евклидови пространства-време, които нямат граница.
От идеята за никаква граница научаваме, че да установим коя от повече възможни траектории ще следва Вселената, има пренебрежимо малък шанс, но че има една особена фамилия от траектории, които са много по-вероятни от другите. Тези траектории можем да оприличим на земната повърхност, като разстоянието от Северния полюс представлява имагинерното време, а размерът на кръга на постоянно разстояние от Север­ния полюс представлява пространствената големина на Вселе­ната. Вселената започва като точка в Северния полюс. Когато се движим на юг, кръговете на географската широчина при постоянно отстояние от Северния полюс стават по-големи, което отговаря на вселена с разширяване в имагинерно време (фиг. 8.1). Вселената достига максимален размер при екватора и би се свила с нарастване на имагинерното време до точка в Южния полюс. Макар че Вселената ще има нулев размер в Северния и Южния полюс, тези точки са сингулярности не повече, отколкото самите Северен и Южен полюс върху земна­та повърхност са сингулярности. Научните закони ще са в сила и в тях, също както и в Северния и Южния полюс на Земята.
Траекторията на Вселената в реално време обаче ще изглежда съвсем различно. Преди около 10 — 20 млрд. години тя ще има минимален размер, равен на максималния радиус при траекторията в имагинерно време. В по-късно реално време Вселената ще се разширява като хаотичния инфлационен мо­дел, предложен от Линде (но сега няма да се налага да приемаме, че Вселената е била сътворена по някакъв начин в правилно състояние). Вселената ще се разшири до много голям размер и накрая отново ще колапсира до нещо, подобно на сингулярност в реално време. Така, в известен смисъл, всички ще бъдем пак орисани, макар и да се пазим от черни дупки. Само ако успеем да представим Вселената чрез имагинерно време, ще избегнем сингулярностите.
Ако Вселената действително е в такова квантово състоя­ние, няма да съществуват сингулярности в историята й в имагинерно време. Оттук следва, изглежда, че по-новите ми работи напълно са обезсилили резултатите от предишните ми работи върху сингулярностите. Но, както посочих по-горе, действителното значение на теоремите за сингулярност е, че според тях гравитационното поле трябва да стане толкова силно, че да не може да се пренебрегнат квантовите гравитаци­онни ефекти. Това от своя страна води до идеята, че Вселената Може да е крайна в имагинерно време, но без граници или сингулярности. Когато се върнем в реалното време, в което живеем, обаче, пак ще се натъкнем на сингулярности. Бедният астронавт, който пада в черна дупка, пак ще стигне до задънена улица; само ако живееше в имагинерно време, той нямаше да срещне сингулярности.
Това би предположило т. нар. имагинерно време всъщ­ност да е реално време, а това, което наричаме реално време, да е просто фикция на въображението ни. В реално време Вселената има начало и край в сингулярностите, които обра­зуват граница за пространство-времето и в които научните закони не важат. Но в имагинерно време няма нито сингуляр­ности, нито граници. Така че може би това, което наричаме имагинерно време, е всъщност по-основното, а това, което наричаме реално, е просто една идея, която сме си измислили, за да ни помогне да опишем как си представяме Вселената. Но според подхода, който изложих в глава 1, научната теория е просто математически модел, който изграждаме, за да опишем нашите наблюдения: той съществува само в нашето съзнание. Така че е безсмислено да питаме: Кое е реално — „реалното“ или „имагинерното“ време? Въпросът е просто кое е по-подхо­дящо за описанието.
Можем да използваме и сумата по траектории в съчетание с условието „без никаква граница“, за да определим кои от свойствата на Вселената могат да се проявят съвместно. Така например можем да изчислим вероятността Вселената да се разширява с почти една и съща скорост във всички различни посоки в момента, когато плътността на Вселената има сегаш­ната стойност. В опростените модели, изследвани досега, тази вероятност се оказва висока; т. е. предложеното условие „без никаква граница“ води до предсказването, че е изключително възможно сегашната скорост на разширение на Вселената да е почти една и съща във всички посоки. Това е в съгласие с наблюденията върху микровълновото фоново лъчение, които показват, че интензитетът му е почти точно един и същ във всички посоки. Ако Вселената се разширяваше по-бързо в някои посоки, отколкото в други, интензитетът на лъчението в тези посоки би станал по-малък поради допълнителното чер­вено отместване.
Другите предсказвания от условието „без никаква грани­ца“ са в процес на уточняване. Един особено интересен проблем е големината на малките отклонения от еднородната плътност в ранната Вселена, които са причина за образуването първо на галактиките, след това на звездите и накрая на самите на.с, Според принципа на неопределеността ранната Вселена не би могла да е напълно еднородна, защото трябва да е имало някои неопределености или флуктуации в положенията и скоростите на частиците. С помощта на условието „без никаква граница“ ние установяваме, че фактически Вселената трябва да е започ­нала с минималната възможна нееднородност, допустима от принципа на неопределеността. След това тя е преминала през период на рязко разширение както при инфлационните модели. През този период началните нееднородности трябва да са се усилвали, докато са станали достатъчно големи, за да обяснят произхода на структурите, които наблюдаваме около нас. В една разширяваща се Вселена, където плътността на материята леко се променя от място към място, гравитацията би причи­нила по-плътните области да забавят разширението си и да започнат да се свиват. Това води до образуването на галактики, звезди и най-сетне даже на такива нищожни същества като нас. Така всички сложни образувания, които виждаме във Вселена­та, могат да се обяснят чрез условието „без никаква граница“ за Вселената в съчетание с принципа на неопределеността от квантовата механика.
Идеята, че пространството и времето могат да образуват затворена повърхнина без граница, също има съществени след­ствия за ролята на Бог в работите на Вселената. Успешното описание на събитията с помощта на научни теории накара повечето да вярват, че Бог разрешава на Вселената да се развива според група закони и не се намесва във Вселената, за да нарушава тези закони. Законите обаче не ни казват как би изглеждала Вселената в началото. От Бог зависи да навие часовника и да избере началото й. Доколкото Вселената има начало, можем да предполагаме, че има създател. Но ако Вселената е напълно самостоятелна, без граница или край, тя няма нито начало, нито край: тя просто съществува. Къде тогава е мястото на създателя?

След като светлинните лъчи, образуващи хоризонта на събития, границата на черната дупка, не могат никога да се сближат, вероятно площта на хоризонта на събития остава една и съща или нараства с времето, но никога не може да намалява, защото това би означавало поне някои от светлин­ните лъчи на границата да се сближават. Всъщност площта ще нараства във всички случаи, когато в черната дупка попадне материя или излъчване. Или пък, ако две черни дупки се сблъскат и се слеят в една, площта на хоризонта на събития за получената черна дупка ще бъде по-голяма или равна на сумата от площите на хоризонтите на събития на първоначал­ните черни дупки. Това ненамаляващо свойство на площта на хоризонта на събития поставя едно съществено ограничение върху възможното поведение на черните дупки. Бях толкова развълнуван от своето откритие, че не ме хвана сън. На следната сутрин звъннах на Роджър Пенроуз. Той се съгласи с мен. Струва ми се, че той всъщност се досещаше за това свойство на площта. Но той работеше с малко по-различ­на дефиниция за черните дупки. Не разбираше, че границите на черната дупка според двете дефиниции ще са едни и същи, а оттам и техните площи, при условие че черната дупка е стигнала до състояние, в което не се променя с времето.
Свойството на площта на черната дупка да не намалява много напомня поведението на една физична величина, наре­чена ентропия, която е мярка за степента на безредие в една система. От опит знаем, че хаосът нараства, ако оставим нещата сами на себе си. (Достатъчно е да престанете да се занимавате с ремонт вкъщи, за да се убедите!) Можем да създадем ред от хаоса (например да боядисваме), но това изисква усилия, разход на енергия и затова намалява количес­твото налична енергия на реда.
Точната формулировка на тази идея се нарича втори закон на термодинамиката. Според него ентропията на една изоли­рана система винаги нараства, а когато съберем две системи в една, ентропията на обединената система става по-голяма от сумата от ентропиите на отделните системи. Да разгледаме например система от газови молекули в една кутия. Можем да си представим молекулите като малки билярдни топки, които непрекъснато се сблъскват помежду си и отскачат от стените на кутията. Колкото по-висока е температурата на газа, толко­ва по-бързо се движат молекулите и поради това толкова по-чести и по-силни са ударите им върху стените на кутията и толкова по-високо налягането им върху стените. Да предполо­жим, че първоначално всички молекули са затворени с помощ­та на преграда в лявата част на кутията. Ако след това махнем преградата, молекулите ще се стремят да се разстелят и да заемат и двете половини на кутията. На някакъв по-късен етап всички те могат случайно да се окажат в дясната половина или в задната лява половина, но е несравнимо по-вероятно броят им в двете половини да е почти еднакъв. Такова състояние е с по-малък ред или с по-голямо безредие в сравнение с първона­чалното състояние, при което всички молекули са в едната половина. Поради това казваме, че ентропията на газа е нарас­нала. Да започнем от две кутии — едната с молекули кислород, а другата с молекули азот. Ако съберем двете кутии и махнем междинната стена, молекулите кислород и азот ще започнат да се смесват. След известно време най-вероятното състояние ще бъде една сравнително еднородна смес от кислородни и азотни молекули в двете кутии. Това състояние е по-малко подредено, а следователно има по-висока ентропия в сравнение с първо­началното състояние на двете отделни кутии.
Вторият закон на термодинамиката заема твърде различ­но място в сравнение с останалите научни закони като закона на Нютон за гравитацията, тъй като той не важи във всички случаи, а само в огромното болшинство случаи.
Вероятността всички газови молекули от първата кутия да се окажат в едната половина на кутията в по-късен момент е едно на милиони, но все пак съществува. Ако наоколо има черна дупка обаче, изглежда, ще е много по-лесно да се наруши вторият закон: достатъчно е да хвърлим някакво вещество с голяма ентропия, например кутията с газ, в черната дупка. Общата ентропия на материята извън черната дупка ще стане по-малка. Въпреки това пак можем да кажем, че общата ентропия, включително ентропията вътре в черната дупка, не е станала по-малка, но тъй като няма как да погледнем в черната дупка, не можем да видим колко е ентропията на материята в нея. Значи няма да е зле, ако черната дупка има някаква характеристика, но която наблюдателите извън нея да могат да определят нейната ентропия и която да нараства винаги когато в черната дупка попада материя, носеща ентропия. След отк­ритието, описано по-горе, че площта на хоризонта на събития нараства винаги когато в черната дупка попадне материя, аспирантът в Принстън Джейкьб Бекенстейн предположи, че площта на хоризонта на събития е мярка за ентропията на черната дупка. С попадането на материя, носеща ентропия в черната дупка, площта на нейния хоризонт на събития нараст­ва, така че сумата от ентропията на материята извън черната дупка и площта на хоризонтите никога не може да стане по-малка.
Това предположение, изглежда, в повечето случаи не допуска нарушаването на втория закон на термодинамиката. Но има един фатален недостатък. Ако черната дупка има ентропия, то тя трябва да има и температура. А тяло с опреде­лена температура би трябвало в някаква степен да излъчва. Всеизвестно е, че когато пъхнем ръжена в огнището, той се нажежава до червено и започва да излъчва, но и телата с по-ниска температура също излъчват; човек просто не забеляз­ва това, защото количеството е сравнително малко. Това излъчване се изисква с оглед да не се нарушава вторият закон на термодинамиката. Следователно черните дупки би трябвало да излъчват. Но по дефиниция черните дупки са обекти, за които не се предполага да излъчват каквото и да било. Ето защо не можем да разглеждаме площта на хоризонта на събития на една черна дупка като ентропия. През 1971г. заедно с Брандън Картър и американския колега Джим Бардийн написахме един труд, в който посочихме, че макар да има голямо сходство между ентропията и площта на хоризонта на събития, съществува тази очевидно фатална трудност. Трябва да призная, че при писането на този труд мотивацията ми отчасти бе обусловена от раздразнението ми от Бекенстейн, който според мен беше приложил погрешно моето откритие за нарастването на площта на хоризонта на събития. Оказа се обаче, че той е бил принципно прав, макар и по начин, който сигурно не е очаквал.
През 1973г., докато бях на посещение в Москва, обсъж­дахме въпроса за черните дупки с двама водещи съветски специалисти — Яков Зелдович и Александър Старобински. Те ме убедиха, че съгласно принципа на неопределеността от квантовата механика въртящите се черни дупки би трябвало да създават и излъчват частици. Повярвах на физическите им аргументи, но не ми хареса математическият път, по който изчисляват излъчването. Затова се заех да намеря по-подходя­ща математическа трактовка, която описах на един неформален семинар в Оксфорд в края на ноември 1973г. По това време още не бях направил изчисленията, за да намеря какво ще бъде излъчването. Очаквах да открия точно това излъчване, предс­казано от Зелдович и Старобински за въртящи се черни дупки. Но когато направих изчислението, установих с учудване и яд, че даже невъртящи се черни дупки очевидно трябва да създават и излъчват частици с постоянна скорост. Първоначално смет­нах, че това излъчване показва невалидността на едно от използваните от мен приближения. Уплаших се, че ако Бекенстейн разбере, ще го използва като още един аргумент в полза на своята идея за ентропията на черните дупки, която продъл­жавах да не харесвам. Но колкото повече размишлявах, толко­ва повече се убеждавах, че приближенията наистина трябва да важат. Това, което окончателно ме убеди, че излъчването е действително, бе спектърът на излъчените частици — той беше точно такъв, какъвто се излъчва от горещо тяло — и че черната дупка излъчва частици точно така, за да предотврати наруша­ването на втория закон. По-късно и други повториха по раз­лични начини изчисленията. Всички потвърдиха, че една черна дупка трябва да излъчва частици и лъчение, както ако беше горещо тяло с температура, зависеща само от масата на чер­ната дупка: колкото по-голяма е масата, толкова по-ниска ще е температурата.
Как е възможно черна дупка да излъчва частици, когато знаем, че нищо не може да избяга от нейния хоризонт на събития? Отговорът, казва квантовата теория, е, че частиците не идват от вътрешността на черната дупка, а от „празното“ пространство извън хоризонта на събития на черната дупка! Можем да разберем това по следния начин: пространството, което приемаме като „празно“, не е съвсем празно, защото това ще значи, че всички полета, например гравитационното и електромагнитното, ще трябва да са точно нулеви. Но стой­ността на едно поле и неговата скорост на изменение с времето
са като скоростта и положението на една частица: принципът на неопределеността твърди, че колкото по-точно знаем едната от тези две величини, толкова по-неточно ще знаем другата. Така че в празното пространство полето не може да бъде фиксирано точно на нулата, защото тогава би имало точна стойност (нула) и точна скорост на изменение (също нула). Трябва да има някакво минимално количество на неопределеност или квантови флуктуации в стойността на полето. Бихме могли да си представим тези флуктуации като двойка частици светлина или гравитация, които се явяват едновременно в някакьв момент, раздалечават се и после отново се сближават и анихилират една друга. Тези частици са виртуални, подобно на частиците, носещи гравитационното действие на Слънцето: за разлика от реалните частици те не могат да се наблюдават директно с детектор на частици. Но техните косвени влияния, като например малките изменения в енергията на електронните орбити в атома, могат да се измерят и се съгласуват изключи­телно точно с теоретичните предсказвания. Освен това принци­път на неопределеността предсказва съществуването на подобни виртуални двойки от материални частици като елект­роните и кварките. В този случай обаче единият член на двойката ще е частица, а другият античастица (античастиците на светлината и гравитацията са еднакви с частиците).
Понеже енергията не може да се създава от нищо, единият от партньорите в двойката частица/античастица ще има поло­жителна енергия, а другият — отрицателна. Този с отрицателна енергия е обречен да бъде краткоживееща виртуална частица, тъй като в нормални условия реалните частици имат винаги положителна енергия. Поради това той ще търси партньора си и ще анихилира с него. Но близо до едно масивно тяло една реална частица има по-малка енергия, отколкото ако е по-далече, защото ще е необходимо да поеме енергия, за да се отдалечи, преодолявайки гравитационното привличане на тялото. Обикновено енергията на частиците остава положителна, но гравитационното поле във вътрешността на една черна дупка е толкова силно, че там дори и реалната частица може да има отрицателна енергия. Поради това е възможно, ако съществува черна дупка, виртуалната частица с отрицателна енергия да падне в нея и да се превърне в реална частица или античастица. Тогава вече няма да анихилира със своя партньор. Нейният изоставен партньор също може да падне в черната дупка. Или пък, притежавайки положителна енергия, може да избяга от околността на черната дупка във вид на реална частица или античастица. На далечен наблюдател ще му се стори, че тя е била излъчена от черната дупка. Колкото по-малка е черната дупка, толкова по-късо ще е разстоянието, което частицата с отрицателна енергия ще трябва да измине, преди да се превърне в реална частица, а следователно толкова по-голямо ще е излъчването и видимата температура на черна­та дупка.

Положителната енергия на освобождаваното излъчване ще се балансира от поток частици с отрицателна енергия към черната дупка. От уравнението на Айнщайн Е = тс2 (където Е е енергията, т е масата, а с е скоростта на светлината) енергията е пропорционална на масата. Ето защо потокът от отрицателна енергия към черната дупка ще намали масата й. Когато черната дупка губи маса, площта на хоризонта й на събития става по-малка, но това намаление в ентропията на черната дупка е повече от компенсирано от ентропията на освободеното излъч­ване, така че вторият закон никога не се нарушава.
Освен това, колкото по-малка е масата на черната дупка, толкова по-висока е нейната температура. Така че, когато черната дупка губи маса, нейната температура и скорост на излъчване нарастват и тя започва по-бързо да губи маса. Какво става, когато масата на черната дупка стане изключително малка, не е съвсем ясно, но най-разумното предположение е, че тя напълно ще изчезне в един гигантски последен взрив, равностоен на експлозията на милиони водородни бомби.
Температурата на една черна дупка с маса няколко пъти слънчевата би трябвало да е само с десет милионни от градуса по-висока от абсолютната нула. Тя е много по-ниска от темпе­ратурата на микровълновото лъчение, изпълващо Вселената (около 2,7° над абсолютната нула), така че черните дупки винаги излъчват по-малко, отколкото поглъщат. Ако съдбата на Вселената е да продължава да се разширява вечно, темпера­турата на микровълновото лъчение накрая ще спадне под температурата на такава черна дупка и тя ще започне да губи маса. Но дори и тогава нейната температура ще бъде толкова ниска, че ще са необходими приблизително 1066 години, за да се изпари напълно. Този срок е много по-дълъг от възрастта на Вселената, която е едва 1.1010 — 2.1010 години. От друга страна, както се спомена в глава 6, би трябвало да съществуват първични черни дупки с много по-малка маса, образувани от колапс на неправилностите в съвсем началните стадии на Вселената. Температурата на такива черни дупки би трябвало да е много по-висока и излъчването им да е много по-енергич­но. Животът на една първична черна дупка с начална маса 109 тона е приблизително равен на възрастта на Вселената. Пър­вичните черни дупки с начални маси под тази стойност би трябвало вече да са напълно изпарени, но малко по-масивните от тях продължават да освобождават излъчване под формата на рентгенови и гама-лъчи. Тези рентгенови и гама-лъчи са като светлинните вълни, но дължината им е много по-малка. Такива дупки едва ли заслужават прилагателното „черни“: всъщност те са нажежени до бяло и излъчват енергия около 10 000 мегавата.
Една такава черна дупка е в състояние да поддържа десет големи електроцентрали, само ако можем да впрегнем енерги­ята й. Това ще е много трудно обаче: масата на черната дупка Ще е като планина, пресована в по-малко от 1012 инча — размерът на атомното ядро! Ако на земната повърхност има една от тези черни дупки, по никакъв начин не можем да й попречим да стигне центъра на Земята. Тя ще трепти около центъра на Земята дотогава, докато накрая достигне центъра. Следователно единственото място, където трябва да се постави такава черна дупка, за да можем да оползотворим излъчваната от нея енергия, ще е на орбита около Земята, а единственият начин да я накараме да се движи в орбита около Земята ще е да я примамим там, като струпаме огромна маса пред нея — нещо като морков пред магаре. Предложението не изглежда особено практично, поне за близкото бъдеще.

Но дори да не можем да впрегнем излъчването от тези първични черни дупки, какви са шансовете ни да ги наблюда­ваме? Можем да търсим гама-лъчите, които първичните черни дупки излъчват през по-голямата част от живота си. Макар лъчението от повечето от тях да е много слабо, защото са твърде далеч, може би общото количество от всички тях ще е откриваемо. Всъщност ние наблюдаваме такъв фон от гама-лъчи: (броят вълни в секунда). Но този фон би могъл да е и вероятно е генериран от процеси, различни от първичните черни дупки. Поради това може да се каже, че наблюдаването на гама-льчевия фон не представлява някакво положително доказателство за първични черни дупки, но сочи, че средно те не могат да са повече от 300 на кубична светлинна година във Вселената. Тази граница означава, че първичните черни дупки вероятно представляват най-много една милионна от материята във Вселената.
След като първичните черни дупки са такава рядкост, изглежда неправдоподобно да има някоя, достатъчно близо до нас, за да я наблюдаваме като отделен източник на гама-лъчи. А след като гравитацията би притеглила първичните черни дупки към всяка материя, те би трябвало да са по-разпростра­нени във и около галактиките. Така че, макар фонът на гама-лъчите да ни казва, че не може да има средно повече от 300 първични черни дупки на кубична светлинна година, той не говори нищо за това, колко разпространени могат да са те в нашата собствена Галактика. Ако, да кажем, те са милион пъти по-разпространени, то най-близката до нас черна дупка веро­ятно ще е на около 109 км или приблизително на колкото е Плутон — най-отдалечената позната планета. Но и за това разстояние ще е много трудно да се регистрира постоянното лъчение от една черна дупка, дори ако е от 10 000 мегавата. За да наблюдаваме една първична черна дупка, трябва да регист­рираме няколко кванта, гама-льчи, идващи от една и съща посока за разумно продължително време, например една сед­мица. В противен случай те може да са просто част от фона. Но квантовият принцип на Планк ни казва, че всеки квант гама-лъчи е с много висока енергия, тъй като честотата им е много висока, така че за излъчването дори на 10 000 мегавата няма да са нужни много кванти. А за наблюдаването на този малък брой кванти, идващи от разстоянието на Плутон, ще е необходим по-голям детектор за гама-лъчи, отколкото всички, построени досега. Нещо повече, детекторът ще трябва да е в Космоса, тъй като гама-лъчите не могат да проникват през атмосферата.
Разбира се, ако една черна дупка, толкова близка като Плутон, е към края на живота си и й предстои да изчезне, лесно Ще можем да установим последното избухване на излъчването. Но ако черната дупка е излъчвала в продължение на 10 — 20 млрд. години, шансът да достигне края на живота си през следващите няколко години, за разлика от няколко милиона години в миналото или бъдещето, е наистина твърде малък! Така че, за да имате шанса да наблюдавате една експлозия, преди да изтече срокът на изследванията ви, ще трябва да намерите начин да уловите всички импулси в границите на едно разстояние от около една светлинна година. И пак ще се сблъскате с проблема да разполагате с голям детектор за гама-лъчи, за да наблюдавате няколко кванта гама-лъчи от експлозията. В този случай обаче няма да е необходимо да определяте дали квантите идват от една и съща посока: доста­тъчно е да се установи, че всички те пристигат в кратък интервал от време, за да сме сигурни, че са от едно и също избухване.
Един детектор за гама-лъчи, годен да разпознае първични черни дупки, е цялата земна атмосфера. (Във всеки случай едва ли ще можем да построим по-голям!) Когато високоенергетичен квант гама-лъчи срещне атоми в нашата атмосфера, той създава двойки електрони и позитрони (антиелектрони). При сблъскването им с други атоми те от своя страна създават още двойки електрони и позитрони и се получава така нареченият електронен порой. Резултатът е вид светлина, наречена Черенковско лъчение. Поради това можем да открием избухвания на гама-лъчи, като търсим просветвания в нощното небе. Разбира се, има множество други явления, като например светкавиците и отражението на слънчевата светлина от падащи спътници или отломки, които също могат да дават просветвания по небето. Гама-лъчевите избухвания могат да се разграничават от такива ефекти, като наблюдаваме просветванията едновременно от две или повече сравнително отдалечени места. Такова търсене бе проведено от двама учени от Дъблин — Нийл Портър и Тревър Уийкс — с помощта на телескопи в Аризона. Те установиха множество просветвания, но не и такива, които могат опреде­лено да се припишат на гама-лъчеви избухвания от първични черни дупки.
Макар търсенето на първични черни дупки да дава отри­цателен резултат, както изглежда, то пак ще ни предостави важна информация за съвсем ранните стадии на Вселената. Ако ранната Вселена е била хаотична и неправилна или ако наля­гането на материята е било ниско, бихме могли да очакваме да се образуват много повече първични черни дупки от границата, вече поставена чрез нашите наблюдения на фона от гама-лъчи. Само ако ранната Вселена е била много изгладена и еднородна, с високо налягане, може да се обясни липсата на наблюдаем брой първични черни дупки.
Идеята за излъчването от черните дупки бе първият при­мер за едно предсказание, което съществено зависи и от двете големи теории на нашия век: общата теория на относителност­та и квантовата механика.
Първоначално тя срещна голяма съпротива, защото пре­обърна съществуващата представа: „Как е възможно една черна дупка изобщо да излъчва?“ Когато за първи път изложих резултатите от своите изчисления на конференция в лаборато­рията „Рьдьрфорд — Апьлтьн“ близо до Оксфорд, срещнах всеобщо недоверие. В края на изложението ми председателят на сесията Джон Дж. Тейльр от Кингс Колидж — Лондон, заяви, че всичко това са безсмислици. Той дори написа работа за това. Но в крайна сметка повечето, включително и Джон Тейлър, стигнаха до извода, че черните дупки трябва да излъч­ват подобно на горещи тела, ако останалите ни представи за общата теория на относителността и квантовата механика са правилни. Така че, макар още да не сме успели да намерим първична черна дупка, почти всички са съгласни, че ако успеем, тя ще трябва обилно да излъчва гама- и рентгенови лъчи.
Съществуването на излъчване от черните дупки предпола­га гравитационният колапс да не е така окончателен и безвъз­вратен, както някога мислехме. Ако един астронавт падне в черна дупка, нейната маса ще се увеличи, но енергийният еквивалент на тази допълнителна маса ще се върне на Вселената под формата на излъчване. Така в известен смисъл астронавтът ще бъде „възстановен“. Това обаче ще е неприятен вид безс­мъртие, защото всяка лична представа на астронавта за време почти неизбежно ще свърши с разкъсването му във вътрешност­та на черната дупка! Дори видовете частици, които вероятно ще се излъчат от черната дупка, ще бъдат в общия случай различни от тези, изграждащи астронавта: единственото свойс­тво на астронавта, което ще оцелее, ще бъде неговата маса или енергия.
Приближенията, с които си послужих при извеждането на излъчването от черните дупки, би трябвало да работят и когато масата на черната дупка е по-голяма от частица от грама. Но те ще се провалят в края на живота на черната дупка, когато нейната маса става твърде малка. Най-вероятния завършек, изглежда, е черната дупка просто да изчезне, поне в нашата област от Вселената, отнасяйки със себе си астронавта и всяка евентуална сингулярност в себе си, ако наистина има такава. Това бе първото указание, че квантовата механика вероятно премахва сингулярностите, предсказани от общата теория на относителността. Но методите, които и аз, и другите използ­вахме през 1974г., не бяха годни да отговорят на такива въпроси като ще се появят ли сингулярности в квантовата гравитация. Ето защо след 1975г. започнах да разработвам един по-мощен подход към квантовата гравитация, базиран на идеята на Ричард Файнман за сумата по траектории. В следващите две глави ще опиша отговорите, които предполага този подход за произхода и съдбата на Вселената и за нейния състав, като например астронавта. Ще видим, че макар принципът на неопределеността да поставя ограничения върху точността на всич­ки наши предсказания, същевременно той може да отстрани основната непредсказуемост, която съществува в сингулярността пространство-време.

Поради дуалистичните представи, въведени от квантовата механика, интерференция може да настъпи и при частици. Известен пример в това отношение е експериментът с два процепа (фиг. 4.2). Да разгледаме една преграда с два тесни успоредни процепа. От едната страна на преградата е поставен източник на светлина с определен цвят (т. е. с определена дължина на вълната). По-голямата част от светлината ще попадне в преградата, но малка част ще премине през проце­пите. Да приемем сега, че сме поставили екран зад преградата. До всяка точка от екрана ще достигат вълни от двата процепа. В общия случай обаче разстоянието, което светлината трябва да измине от източника до екрана през двата процепа, ще бъде различно. Това означава, че фазите на вълните от двата процепа няма да са еднакви, когато стигнат до екрана: в някои места вълните ще се унищожават, а в други взаимно ще се усилват. В резултат ще се получи характерно изображение от светли и тъмни ивици.
Забележителното в случая е, че ако заменим източника на светлина с източник на частици, например електрони с опреде­лена скорост (което означава, че съответните вълни са с опре­делена дължина), ще получим пак същия тип ивици. Още по-странно е, че ако имаме само един процеп, няма изобщо да получим ивици, а просто равномерно разпределение на елект­роните върху екрана. Поради това можем да приемем, че с отварянето на още един процеп просто се увеличава броят електрони, достигащи всяка точка от екрана, а в резултат на интерференция той фактически намалява на някои места. Ако пускаме електроните един по един към процепите, можем да очакваме всеки електрон да премине през единия или другия процеп, така че поведението му да е точно такова, каквото би било, ако имаше само един процеп — да се получи равномерно разпределение върху екрана. В действителност обаче дори когато пускаме електроните един по един, ивиците пак се наблюдават. Излиза, че всеки електрон минава и през двата процепа едновременно!
Явлението интерференция между частици бе от решаващо . значение за изясняване на строежа на атома — този основен градивен елемент в химията и биологията, градивната тухличка за самите нас и за всичко около нас.
В началото на нашия век се смяташе, че подобно на планетите, които обикалят около Слънцето, електроните (час­тици с отрицателен електричен заряд) в атома обикалят около едно централно ядро, което носи положителен електричен заряд. Предполагаше се, че привличането между положителния и отрицателния заряд задържа електроните по техните орбити, също както гравитационното привличане между Слънцето и планетите задържа планетите по техните орбити. Трудното тук е, че според законите на механиката и електричеството, пред­хождащи квантовата механика, електроните биха губили енер­гия и биха се движили по спирала, докато се сблъскат с ядрото. Това значи, че атомът, а фактически цялата материя, бързо биха колапсирали до състояние с много висока плътност. Едно частно решение на този проблем бе намерено от датския учен Нилс Бор през 1913г. Според него електроните не могат да се движат по орбити на всякакво разстояние от ядрото, а само на определени характерни разстояния. Ако предположим, че на всяко от тези разстояния могат да се движат по орбита само един или два електрона, това би решило проблема за свиването на атома, тъй като електроните няма да могат при движението си по спирала да проникнат по-навътре и ще запълнят орбитите с най-малки разстояния и енергии.
Този модел обясни съвсем задоволително строежа на най-простия атом — водородния, който има само един елект­рон, обикалящ около ядрото. Но не стана ясно как да го приложим към по-сложни атоми. Освен това идеята за ограни­чен брой разрешени орбити изглеждаше твърде произволна. Новата теория квантова механика реши този проблем. Тя разкри, че електронът, обикалящ около ядрото, може да се разглежда като вълна, чиято дължина зависи от неговата скорост. За някои орбити дължината ще отговаря на цяло (а не дробно) число дължини на вълната на електрона. За тези орбити гребенът на вълната ще бъде на едно и също място при всяка обиколка, така че вълните ще се сумират: тези орбити ще отговарят на разрешените орбити на Бор. При орбитите, дължините на които не са цяло число дължини на вълната, всеки гребен в крайна сметка ще се унищожи от падина при движението на електроните; тези орбити не са разрешени.
Един изискан начин да се онагледи дуализмът вълна/час­тица е така нареченото сумиране по траектории, въведено от американския учен Ричард Файнман. При този подход не се предполага частицата да има една единствена история или път в пространство-времето, както е според класическата неквантова теория, а се предполага да минава от А в Б по всички възможни пътища. С всеки от тези пътища са свързани две числа: едното представлява размера на вълната, а другото представлява положението в цикъла (т. е. дали е в гребен или в падина). Вероятността за минаване от А в Б се намира, като се сумират вълните по всички пътища. Въобще, ако сравним множество от съседни пътища, фазите или положенията в цикъла значително ще се различават. Това значи, че вълните, свързани с тези пътища, почти точно ще се унищожават помеж­ду си. За някои множества по съседни пътища обаче фазите няма да се менят значително за различните пътища. Вълните за тези пътища няма да се унищожават. Такива пътища отго­варят на разрешените орбити на Бор.
С тези представи, изразени в конкретен математически вид, можем сравнително просто да изчислим разрешените орбити в по-сложни атоми, а дори и в молекули, които са изградени от известен брой атоми, свързани заедно чрез елек­трони, обикалящи около повече от едно ядро. Понеже строе­жът на молекулите и техните взаимодействия са в основата на цялата химия и биология, квантовата механика ни позволява по принцип да предскажем почти всичко, което виждаме около себе си, в границите, наложени от принципа на неопределеност-та. (На практика обаче изчисленията за системи с повече от няколко електрона са толкова сложни, че не можем да ги осъществим.)
Едромащабният строеж на Вселената, изглежда, се управ­лява от общата теория на относителността на Айнщайн. Това е една класическа теория, т. е. тя не взима предвид принципа на неопределеността от квантовата механика, както би трябва­ло, за да се съгласува с другите теории. Причината това да не води до каквото и да е несъгласие с наблюденията е, че всички гравитационни полета, с които обикновено се сблъскваме, са твърде слаби. Но теоремите за сингулярност, които вече разг­ледахме, показват, че гравитационните полета стават много силни поне в два случая: черните дупки и Големия взрив. В такива силни полета ефектите на квантовата механика са съ­ществени. И така в известен смисъл класическата обща теория на относителността предсказва точки с безкрайна плътност, предсказва собствения си провал, също както класическата (т. е. неквантовата) механика предсказва провала си с предполо­жението, че атомите трябва да колапсират до безкрайна плът­ност. Досега нямаме завършена стройна теория, която да обединява общата теория на относителността и квантовата механика, но знаем някои от свойствата, които тя трябва да притежава. Следствията, които биха имали върху черните дупки и Големия взрив, ще бъдат описани в следващите глави. За момента обаче ще се обърнем към съвременните опити да се обобщят нашите представи за останалите природни сили в една-единствена, единна квантова теория.

Като използваме дуализма вълна/частица, разгледан в последната глава, можем да опишем всички във Вселената, включително светлината и гравитацията, с помощта на части­ци. Те притежават едно свойство, наречено спин. Един възмо­жен начин да си представим спина е да мислим за частиците като за пумпалчета, които се въртят около една ос. Това обаче би ни заблудило, тъй като квантовата механика ни казва, че частиците нямат добре дефинирана ос. Това, което спинът действително ни казва, е как изглежда частицата от различни посоки. Частица със спин 0 е като точица: тя изглежда еднаква от всички посоки (фиг. 5.1-1). А частица със спин 1 е като стрелкичка: тя изглежда различно от различни посоки (фиг. 5.1-2). Частицата изглежда една и съща само ако я завъртим на пълен оборот (360°). Частица със спин 2 е като двупосочна стрелка (фиг. 5.1-3): тя изглежда по същия начин, ако я завър­тим на половин оборот (180°). Подобно частиците с по-голям спин изглеждат по същия начин, ако ги завъртим на по-малки части от един пълен оборот. Всичко това сякаш е много просто, но забележителен факт е, че има частици, които не изглеждат по същия начин, ако ги завъртим само на един пълен оборот: с тях трябва да направим два пълни оборота! За такива частици казваме, че имат спин 1/2.
Всички познати частици във Вселената могат да се разде­лят на две групи: частици със спин 1/2, които съставляват веществото във Вселената, и частици със спин 0, 1 и 2, които, както ще видим, пораждат взаимодействия между материални­те частици.
Материалните частици се подчиняват на т. нар. принцип за забраната на Паули. Той е открит през 1925г. от австрийския физик Волфганг Паули, за което му бе присъдена Нобелова награда за 1945г. Паули е прототипът на физика-теоретик: говори се, че дори самото му присъствие в някой град е достатъчно да провали експериментите! Според принципа за забраната на Паули две еднакви частици не могат да същест­вуват в едно и също състояние, т. е. те не могат едновременно да заемат едно и също място и да имат една и съща скорост в границите, наложени от принципа на неопределеността. Прин­ципът за забраната има решаващо значение, тъй като той обяснява защо материалните частици не колапсират до състо­яние на твърде голяма плътност под влияние на силите, пораж­дани от частиците със спин 0, 1 и 2: ако положенията на материалните частици са много близки, техните скорости тряб­ва да се различават, което значи, че те няма дълго да се задържат на едно и също място. Ако светът бе създаден без принципа на Паули, кварките не биха образували отделни, добре дефинирани протони и неутрони. Нито пък те биха образували заедно с електроните отделни, добре дефинирани атоми. Те щяха да колапсират и да се получи една приблизи­телно еднородна, гъста „супа“.
Изясняването на представата за електрона и останалите частици със спин 1/2 стана едва през 1928г., когато Пол Дирак, който впоследствие бе избран за Лукасова професура по мате­матика в Кеймбридж (същата професура, заемана някога от Нютон, а сега и от мен), предложи една теория. Теорията на Дирак беше първата, която е в съгласие както с квантовата механика, така и със специалната теория на относителността. Тя обясни по математически път защо електронът има спин 1/2, т. е. защо не изглежда по един и същ начин, когато го завъртим на един пълен оборот, а трябва да го завъртим на два пълни оборота. Освен това тя предсказа, че електронът трябва да има партньор: антиелектрон или позитрон. Откриването на позитрона през 1932г. потвърди теорията на Дирак и му донесе Нобелова награда за физика за 1933г. Ние вече знаем, че всяка частица има своя античастица, с която може да анихилира. (В случая с частици, пренасящи взаимодействие, античастиците са същите като самите частици.) Възможно е да съществуват цели антисветове и антихора от античастици. Но ако срещнете своя анти-аз, не му подавайте ръка! И двамата ще изчезнете в огромно огнено кълбо!
Въпросът, защо частиците са толкова повече от античас­тиците около нас, е изключително важен и аз ще се върна на него по-нататък в тази глава.
В квантовата механика силите или взаимодействията меж­ду материалните частици се носят от частиците с цял спин — 0, 1 или 2. Всъщност материалната частица — например електрон или кварк — излъчва частица, пренасяща взаимодейс­твие. Отскокът в резултат на това излъчване променя скоростта на материалната частица. Тогава частицата, пренасяща взаи­модействие, се сблъсква с друга материална частица и бива погълната. Това сблъскване променя скоростта на втората частица, също както ако между двете материални частици действаше сила.
Съществено свойство на частиците, пренасящи взаимо­действие, е, че те не се подчиняват на принципа за забраната на Паули. Това значи, че техният брой, който може да бъде обменян, не е ограничен и поради това те могат да породят силно взаимодействие. Ако обаче частиците, пренасящи взаи­модействие, имат голяма маса, това ще затрудни образуването и обмена им на голямо разстояние. Поради това взаимодейс­твията, които те носят, ще са само с малък обсег. От друга страна, ако частиците, пренасящи взаимодействие, нямат соб­ствена маса, взаимодействията ще бъдат с голям обсег. Части­ците, носещи взаимодействие, обменяни между материални частици, се наричат виртуални, тъй като за разлика от „реал­ните“ те не могат да бъдат непосредствено регистрирани с Детектор на частици. Но ние знаем, че те съществуват, защото имат  измеряем ефект:  те пораждат  взаимодействия между материалните частици.
Частиците със спин 0,1 или 2 понякога съществуват и като реални частици и могат да бъдат директно регистрирани с детектор. Тогава те се явяват във вид на нещо, което класикът-физик би нарекъл вълна — например като светлините или гравитационните вълни. Понякога те се излъчват при взаимо­действието между материални частици, при обмен на виртуални частици, пренасящи взаимодействие. (Например електрическата сила на отблъскване между два електрона се дължи на обмен на виртуални фотони, които никога не могат да бъдат непосредс­твено регистрирани с детектор; но когато един електрон пре­лита край друг, могат да се освободят реални фотони, които регистрираме като светлинни вълни.)
Частиците, пренасящи взаимодействие, могат да се групи­рат в четири категории в зависимост от големината на взаимо­действието, което носят, и частиците, с които взаимодействат. Трябва да отбележим, че това деление на четири групи е изкуствено: то е удобно при разработването на частни теории, но може и да не отговаря на нещо по-сериозно. В крайна сметка повечето физици се надяват да открият една единна теория, която да обясни четирите сили като различни прояви на една-единствена сила. Всъщност мнозина биха казали, че това е главна цел на физиката днес. Наскоро бяха направени успешни опити да се обединят три от четирите групи взаимодействия и аз ще ги опиша в тази глава. Въпросът за обединяването на останалата категория — гравитацията — ще оставим за по-нататък.
Първата категория е гравитационната сила. Тази сила е универсална, т. е. всяка частица изпитва силата на гравитация в зависимост от своята маса или енергия. Гравитацията е най-слабата от четирите сили; тя е толкова слаба, че ако не притежаваше две характерни свойства, изобщо не бихме я забелязали: тя може да действа на големи разстояния и е винаги притегляща. Това означава, че твърде малките гравитационни сили между отделните частици в две големи тела като Земята и Слънцето могат да се сумират и да породят една значителна сила. Другите три сили са или с малък обсег, или в някои случаи — сили на привличане, а в други на отблъскване, така че проявяват тенденция да се унищожават. При разглеждане на гравитационното поле от гледище на квантовата механика взаимодействието между две материални частици се представя
чрез частица със спин 2, наречен гравитон. Гравитонът няма собствена маса и поради това носи взаимодействие с голям обсег. Гравитационната сила между Слънцето и Земята се обяснява с обмен на гравитони между частиците, от които са изградени тези две тела. Макар обменяните частици да са виртуални, ефектът им без съмнение е измерим: те заставят Земята да се върти около Слънцето! Реалните гравитони обра­зуват това, което класикът-физик би нарекъл гравитационни вълни. Те са толкова слаби и така трудни за регистриране, че никога не са били наблюдавани.
Следващата категорията е електромагнитната сила, която взаимодейства с електрически заредените частици, каквито са електроните и кварките, но не и с незаредените, каквито са гравитоните. Тя е много по-голяма от гравитационната: елек­тромагнитната сила между два електрона е почти 1042 пъти по-голяма от гравитационната. Съществуват обаче два вида електричен заряд — положителен и отрицателен. Силата между два положителни заряда е на отблъскване, каквато е и между два отрицателни заряда, докато силата между един положите­лен и един отрицателен заряд е на привличане. Едно толкова голямо тяло като Земята или Слънцето съдържа почти равен брой положителни и отрицателни заряди. Поради това силите на привличане и на отблъскване между отделните частици почти се унищожават и остатъчната електромагнитна сила е малка. Но при малките мащаби на атома и молекулата преоб­ладават електромагнитните сили. Електромагнитното привли­чане между отрицателно заредените електрони и положително заредените протони в ядрото карат електроните да обикалят по орбити около ядрото на атома, също както гравитационно­то привличане заставя Земята да обикаля около Слънцето. Електромагнитното привличане се обяснява с обмена на голям брой виртуални безмасови частици със спин 1, наречени фото­ни. И в този случай фотоните, които се обменят, са виртуални частици. Но когато един електрон премине от една разрешена орбита към друга, по-близка до ядрото, се освобождава енер­гия и се излъчва реален фотон, който, ако е със съответната Дължина на вълната, може да се наблюдава като видима за човешкото око светлина или да се регистрира от фотонен приемник, какъвто е например фотографският филм. По-същия начин, когато един реален фотон се сблъска с атом, той може Да придвижи един електрон от орбита, по-близка до ядрото, на друга, по-отдалечена. Това изразходва енергията на фотона, така че той се поглъща.
Третата категория се нарича слабо ядрено взаимодейст­вие, на което се дължи радиоактивността и което действа върху всички материални частици със спин 1/2, но не и върху частици със спин 0, 1 или 2 като фотоните и гравитоните. Слабото ядрено взаимодействие не бе съвсем ясно до 1967г., когато Абдус Салам от Импириъл Колидж в Лондон и Стивън Уайнбърг от Харвард предложиха свои теории, които обединяват това взаимодействие с електромагнитната сила, също както Максуел бе обединил електричеството и магнетизма стотина години по-рано. Те предположиха, че освен фотона има три други частици със спин 1, познати общо като тежки векторни бозони, носители на слабото взаимодействие. Те се наричат W+, W“и Z° и всеки от тях е с маса приблизително 100 GeV (1 GeV = 109 еV). Теорията на Уайнбърг — Салам показва едно свойство, известно като спонтанно нарушаване на симетрията. Това значи, че ако при ниски енергии възприемаме няколко частици като напълно различни една от друга, в действителност те са един и същи тип, но в различни състояния. При високи енергии тези частици се отнасят като подобни. Ефектът е подобен на поведението на топчето за рулетка върху диска на рулетката. При високи енергии (когато завъртим диска бързо) топчето се държи само по един и същ начин — то продължава да се върти. Но когато движението на диска се забави, енерги­ята на топчето намалява и накрая то пада в един от тридесет и седемте процепа на диска. С други думи, при ниски енергии има 37 различни състояния, в които топчето може да бъде. Ако по някакъв начин можем да наблюдаваме топчето само при ниски енергии, бихме сметнали, че има 37 различни вида топчета!
В теорията на Уайнбърг — Салам при енергии, много по-високи от 100 GeV, трите нови частици и фотонът биха имали подобно поведение. Но при по-ниски енергии на части­ците, което е по-честият случай, тази симетрия между частиците ще се наруши. W+, W’ и Z° ще придобият големи маси, с което взаимодействията, които носят, ще станат с много малък обсег. По времето, когато Салам и Уайнбърг предложиха своята теория, малцина им повярваха, а ускорителите на частици не бяха достатъчно мощни, та да развият енергии от 100 ОеУ, необходими за получаването на реални W+, W’ и Z° частици. През следващите десетина години обаче останалите предсказания на теорията за ниските енергии така добре се съгласуваха с експеримента, че през 1979г. Салам и Уайнбърг получиха Нобелова награда за физика заедно с Шелдън Глашоу, също от Харвард, който бе предложил подобни обединени теории за електомагнитното и слабото ядрено взаимодействие. На Нобе­ловата комисия бе спестено неудобството да е допуснала грешка, когато през 1983г. в ЦЕРН (Европейския център за ядрени изследвания) бяха открити трите тежки партньора на фотона с точно предсказани маси и други свойства. Карло Рубиа, който ръководеше колектива от неколкостотин физици, автори на това откритие, получи Нобелова награда за 1984г. заедно със Симон ван дер Меер — инженер от ЦЕРН, който бе автор на използваната система за натрупване на антиматерията. (Днес е много трудно да бъдеш забелязан в експериментал­ната физика, ако вече не си по върховете!)
Четвъртата категория е силното ядрено взаимодействие, което задържа кварките в протона и неутрона, а протоните и неутроните — в ядрото на атома. Смята се, че носител на това взаимодействие е друга частица със спин 1, наречен глуон, който взаимодейства само със себе си и с кварките. Силното ядрено взаимодействие има едно любопитно свойство, нарече­но затваряне (конфайнмънт): то винаги свързва частиците в комбинации, които нямат цвят. Не може да има един-единствен кварк, защото той би бил с цвят (червен, зелен или син). В замяна един червен кварк трябва да се присъедини към един зелен и един син кварк чрез „струна“ от глуони (червен + син + зелен = бял). Такъв триплет представлява протон или неутрон. Друга възможност е да се образува двойка, съставена от кварк и антикварк (червен + античервен, или зелен + антизелен, или син + антисин = бял). Такива комбинации изграждат частиците, известни като мезони, които са нестабил­ни, понеже кваркът и антикваркът могат да анихилират, при което се получават електрони и други частици. По същия начин затварянето предотвратява съществуването на самостоятелен глуон, тъй като глуоните също имат цвят. Вместо това има колекция от глуони, чиито цветове се сумират до бял. Тази колекция образува една нестабилна частица, наречена глуонна топка.

Фактът, че свойството затваряне не позволява да се наб­людава отделен кварк или глуон, сякаш създава представата за кварките и глуоните като метафизични частици. Съществува обаче едно друго свойство на силното ядрено взаимодействие, Високоенергетично сблъскване между протон и антипротон, при което се получават няколко почти свободни кварка наречено асимптотична свобода, с което концепцията за кварки и глуони се дефинира точно. При нормални енергии силното ядрено взаимодействие е наистина силно и свързва здраво кварките помежду им. Но експериментите с големи ускорители на частици показват, че при високи енергии силното взаимо­действие значително намалява и поведението на кварките и глуоните става почти като на свободни частици. На фиг. 5.2 е показана фотография на сблъскване между високоенергетичен протон и антипротон. Получават се няколко почти свободни кварка и се дава начало на „струя“ от трекове.
Успешното обединяване на електромагнитното и слабото ядрено взаимодействие доведе до множество опити да се съче­таят тези две взаимодействия със силното ядрено взаимодейс­твие в т. нар. теория на Великото обединение. Названието е малко пресилено: получените теории не са нито толкова велики, нито напълно обединени, тъй като не включват гравитацията. Те не са и в действителност завършени теории, защото съдър­жат някои параметри, чиито стойности не могат да се предска­жат от теорията, а трябва така да се подберат, че да се съгласуват с експеримента. Въпреки всичко те са вероятно стъпка към една завършена, напълно обединена теория.
Основната идея на теорията на Великото обединение е следната: както споменахме по-горе, силното ядрено взаимо­действие отслабва при високи енергии. От друга страна, елек­тромагнитното и слабото взаимодействие, които не са асимптотично свободни, стават силни при високи енергии. При някаква много висока енергия, наречена енергия на Великото обединение, тези три взаимодействия биха имали една и съща сила и би се оказало, че са просто различни прояви на едно-единствено взаимодействие. Теориите на Великото обединение предсказват също, че при тази енергия различните материални частици със спин 1/2, като кварки и електрони, биха били също почти едни и същи, с което би се постигнало още едно обеди­нение.
Стойността на енергията на Великото обединение не е много добре известна, но вероятно би трябвало да е поне 1015 GeV. Сегашното поколение ускорители на частици позволява сблъскването на частици с енергия от порядъка на 100 GeV, а се проектират машини, които ще достигнат до няколко хиляди GeV. Но една машина, достатъчно мощна да ускори частици до енергиите на Велико обединение, ще трябва да е с размерите на Слънчевата система и би било невероятно да се финансира при сегашния икономически климат. Поради това е невъзмож­но теориите на Великото обединение да се проверят непосред­ствено в лабораторията. Но както и при теорията, обединяваща електромагнитното и слабото взаимодействие, и в този случай има нискоенергетични следствия от теорията, които могат да бъдат проверени.
Най-интересното от тях е предсказването, че протоните, от които е изградена повечето от масата на обикновената материя, могат спонтанно да се разпадат на по-леки частици, каквито са антиелектроните. Причината това да е възможно е, че при енергията на Велико обединение няма съществена раз­лика между антикварк и антиелектрон. Трите кварка в протона обикновено нямат достатъчно енергия, за да се превърнат в антиелектрони, но много често един от тях може да придобие Достатъчно енергия, за да направи прехода, тъй като според принципа на неопределеността енергията на кварките в протона не може точно да се фиксира. Тогава протонът би се разпаднал. Вероятността един кварк да придобие достатъчна енергия е толкова малка, че ще се наложи да чакаме поне 1030 години. Това е време, много по-дълго от времето, изминало след големия взрив, което е едва 1010 години. Човек би си помислил, че възможността за спонтанно протонно разпадане не би могла да се провери експериментално. Но шансовете ни да открием разпадането ще нараснат, ако наблюдаваме голямо количество вещество, съдържащо голям брой протони. (Ако например наблюдаваме 1031 протони в продължение на една година, според най-простата теория на Великото обединение можем да очакваме да видим разпадането на повече от един протон.)
Проведени са няколко такива експеримента, но никой от тях не доведе до определено доказателство за разпадане на протон или неутрон. При един от експериментите бяха изпол­звани 8000 тона вода и той бе проведен в солната мина „Мортън“ в Охайо (за да се избегне настъпването на други събития, причинени от космическите лъчи, които погрешно да сметнем за разпадане на протон). Тъй като никакво спонтанно разпадане на протони не бе наблюдавано по време на експери­мента, може да се пресметне, че вероятният живот на протона трябва да е по-дълъг от 1031 години. Това е по-продължително от времето, предсказано по най-простата от теориите на Вели­кото обединение, но има по-съвършени теории, предсказващи по-дълъг живот. За да ги проверим, ще са необходими още по-чувствителни експерименти с още по-голямо количество вещество.
Макар че наблюдаването на спонтанно разпадане на про­тона е много трудно, не е изключено самото ни съществуване да е следствие от обратния процес — образуване на протони, или по-просто — на кварки от едно начално състояние, при което кварките не са повече от антикварките, а това е естестве­ният начин да си представим началото на Вселената. Матери­ята на Земята е изградена главно от протони и неутрони, които от своя страна са съставени от кварки. Антипротони и антинеутрони, изградени от антикварки, няма освен няколкото, получе­ни от физиците в големите ускорители на частици. Космическите лъчи са доказателство, че същото се отнася за цялата материя в нашата Галактика: няма антипротони, нито антинеутрони, с изключение на малкия брой, получени като двойка частица/античастица при високоенергетични сблъсквания. Ако в нашата Галактика съществуваха големи области от антиматерия, бих­ме могли да очакваме, че ще наблюдаваме големи количества лъчения от границите между областите от материя и антима­терия, където много частици биха се сблъскали със своите античастици и биха анихилирали с освобождаване на високо-енергетично излъчване.
Ние не разполагаме с директно доказателство дали мате­рията в другите галактики е изградена от протони и неутрони, или от антипротони и антинеутрони, но вероятно е или едното, или другото: не може да има смес от двете в една галактика, защото в такъв случай пак бихме наблюдавали силно лъчение от анихилации. Ето защо се предполага всички галактики да са съставени от кварки, а не от антикварки; представата някои галактики да са от материя, а други от антиматерия изглежда неправдоподобна.
А защо кварките са много повече от антикварките? Защо не са поравно? Несъмнено имаме късмет, че броят им не е равен, защото иначе почти всички кварки и антикварки биха анихили-рали още в ранната Вселена и биха оставили Вселена, изпъл­нена с лъчение, но едва ли с някакво вещество. Тогава вероятно нямаше да има галактики, звезди или планети, на които да се развие човешки живот. За щастие теориите на Великото обеди­нение може би ни дават обяснение защо Вселената сега съдържа повече кварки, отколкото антикварки, даже и в началото броят им да е бил равен. Както видяхме, теориите на Великото обединение позволяват при високи енергии кварките да се превръщат в антикварки. Освен това те позволяват и обратните процеси — превръщане на антикварки в електрони и на елект­рони и антиелектрони в антикварки и кварки. Някога, в съвсем ранната Вселена, тя е била толкова гореща, че енергиите на частиците вероятно са били достатъчно високи за настъпването на тези превръщания. Но защо това е довело до повече кварки, отколкото антикварки? Причината е, че физичните закони не са съвсем същите за частиците и античастиците.
До 1956г. се смяташе, че физичните закони се подчиняват на всяка от трите отделни симетрии, наречени С, Р и Т.
Симетрията С означава, че законите са едни и същи за частици и античастици. Симетрията Р означава, че законите са едни и същи за всяка ситуация и нейното огледално изображе­ние (огледалното изображение на една частица с дясно въртене е това на частица с ляво въртене). Симетрията Т означава, че ако обърнем посоката на движение на всички частици и анти­частици, системата трябва да се върне в предишни състояния: с други думи, законите са еднакви както напред, така и назад във времето.
През 1956г. двама американски физици — Дзун-Дао Ли и Чженин Янг, предположиха, че слабото взаимодействие фак­тически не се подчинява на Р симетрията. С други думи, слабото взаимодействие би принудило Вселената да се развива различно от начина, но който би се развило нейното огледално , изображение. Същата година тяхната колежка Цзин Сян Ву! доказа, че предсказанието им е правилно. Тя направи това, като ориентира ядрата на радиоактивни атоми в магнитно поле така, че всички те да се въртят в една и съща посока, и показа, че в една посока се освобождават повече електрони, отколкото в друга. Следващата година Ли и Янг получиха Нобелова награда за своята идея. Освен това беше установено, че слабото взаимодействие не се подчинява на Р симетрията, т. е. поведе­нието на вселена, съставена от античастици, ще бъде различно от това на нашата Вселена. Въпреки това, изглежда, слабото взаимодействие спазва комбинираната СР симетрия, т. е. Все­лената би се развивала по същия начин, както огледалното си изображение, дори ако всяка частица бъде заместена от своята античастица! През 1964г. обаче други двама американци — Дж. У. Кронин и Вал Фич, откриха, че СР симетрията не се спазва дори при разпадането на определени частици, наречени К-ме-зони.
Накрая през 1980г. Кронин и Фич получиха Нобелова награда за труда си. (Много са наградите, раздадени за посоч­ването на факта, че Вселената не е така проста, както си я представяме!)
Има една математическа теорема, която твърди, че всяка теория, която се подчинява на квантовата механика и на относи­телността, трябва винаги да съблюдава и комбинираната СРТ симетрия. С други думи, поведението на Вселената би трябвало да е едно и също, дори да заменим частиците с античастици, да вземем огледално изображение и да обърнем посоката на време­то. Но Кронин и Фич показаха, че ако заменим частиците с античастици и вземем огледално изображение, а не обърнем посоката на времето, поведението на Вселената не е същото. Ето защо, ако обърнем посоката на времето, физичните закони трябва да се променят; те не спазват Т симетрията.
Ранната Вселена положително не се е подчинявала на Т симетрия: с хода на времето напред Вселената се разширява; ако тече назад, Вселената би трябвало да се свива. А след като има сили, които не спазват Т симетрията, следва, че с разши­рението на Вселената тези сили могат да предизвикат превръ­щането на повече антиелектрони в кварки, отколкото на електрони в антикварки. След това, когато Вселената се разши­рява и изстива, антикварките ще анихилират с кварките, но тъй като ще има повече кварки, отколкото антикварки, ще остане малък излишък от кварки. Именно те съставят материята, която виждаме днес и от която ние самите сме направени. Така самото ни съществуване може да се разглежда като потвърж­дение на теориите на Великото обединение, макар и само в качествено отношение; неопределеностите са такива, че не само не можем да предскажем броя на кварките, които ще останат след анихилацията, а дори това, дали ще са кварки или антик­варки. (Ако излишъкът е от антикварки обаче, просто ще трябва да наречем антикварките кварки, а кварките антиквар­ки.)
Теориите на Великото обединение не включват гравита­ционното взаимодействие. Това няма особено значение, тъй като гравитацията е толкова слаба, че когато става дума за елементарни частици или атоми, обикновено можем да пренеб­регнем нейните ефекти. Но фактът, че тя е едновременно с голям обсег и винаги привличаща, означава, че всички нейни ефекти се сумират. Поради това за достатъчно голям брой материални частици гравитационните сили могат да надделеят над останалите. Именно това е причината гравитацията да определя еволюцията на Вселената. Дори за обекти с размерите на звезда гравитационното привличане може да надделее над всички останали сили и да накара звездата да колапсира. Моята работа през 70-те години бе съсредоточена върху черните дупки, които могат да се получават от такъв звезден колапс, и върху силните гравитационни полета около тях. Именно те подсказаха за първи път как теориите на квантовата механика и общата теория на относителността могат да си оказват взаимно влияние — една бегла представа за предстоящата квантова теория на гравитацията.

Звездите са толкова далеч, че ни се струват като светли точици. Ние не можем да видим нито размера, нито формата им. Тогава как да разграничим различните звезди? За огром­ната част от звездите има само едно характерно свойство, което можем да наблюдаваме — цветът на светлината им. Нютон открил, че когато слънчевата светлина премине през триъгълно парче стъкло, наречено призма, тя се разлага на съставните си цветове (нейния спектър) също както при дъгата. Фокусирайки телескопа върху една отделна звезда или галактика, можем по същия начин да наблюдаваме спектъра на светлината от тази звезда или галактика. Различните звезди имат различни спект­ри, но относителната яркост на различните цветове е винаги точно такава, каквато очакваме за светлината, излъчена от обект, нагорещен до червено. (Фактически светлината, излъче­на от непрозрачен обект, нагорещен до червено, има характеристичен спектър, който зависи само от температурата му — топлинен спектър. Това значи, че по спектъра на светлината можем да определим каква е температурата на тази звезда.) Освен това ние установяваме, че в спектрите на звездите липс­ват някои много характерни цветове и тези липсващи цветове Могат да се различават от звезда към звезда. Тъй като знаем, че всеки химически елемент поглъща характерна част от опре­делени цветове, като съпоставим тези цветове с липсващите от звездния спектър, можем да определим точно кои елементи присъстват в звездната атмосфера.
През двадесетте години, когато астрономите започнаха да разглеждат спектрите на звезди от други галактики, те устано­виха нещо много странно: забелязваха се същите характеристични   липсващи   цветове,   както   при   звездите   от   нашата Галактика, но всички те бяха отместени в една и съща относи­телна степен към червения край на спектъра. За да разберем следствията от това, трябва първо да си изясним Доплеровия ефект.   Както  вече знаем,  видимата светлина се състои  от флуктуации или вълни в електромагнитното поле. Честотата (или броят на вълни за секунда) на светлината е изключително висока — от 400.1012 до 700.1012 вълни за секунда. Човешкото око вижда като различни цветове именно различните честоти на светлината, като най-ниските честоти са в червения край на спектъра, а най-високите — в синия. Сега да си представим един източник на светлина на постоянно разстояние от нас, например звезда, излъчваща светлинни вълни с постоянна честота. Очевидно честотата на вълните, която ние възприемаме, ще бъде същата като честотата, с която са излъчени (гравитационното поле на галактиката няма да е достатъчно силно, за да оказва значително влияние). Да предположим сега, че източни­кът започва да се движи към нас. Когато излъчи следващия гребен на вълна, той ще бъде по-близо до нас, така че времето,  необходимо на гребена на вълната да стигне до нас, ще бъде по-малко,   отколкото   ако  звездата  беше  неподвижна.   Това значи, че времето между два достигащи до нас гребена на вълни ще е по-малко, а оттам броят вълни, които получаваме всяка секунда (т. е. честотата), ще е по-голям, отколкото при неподвижна звезда. Съответно ако източникът на светлина се отдалечава от нас, честотата на вълните, която получаваме, ще бъде} по-ниска. Когато става дума за светлина, това ще означава, че: спектрите на звезди, отдалечаващи се от нас, ще бъдат отместени към червения край (червено отместване), а на тези, приб­лижаващи се към нас  — синьо отместени. Тази зависимост между честота и скорост, наречена Доплеров ефект, е нещо, с което се сблъскваме всекидневно. Вслушайте се в колата на пътя: когато приближава, двигателят й звучи по-високо (което отговаря на по-висока честота на звуковите вълни), а когато минава и се отдалечава, звукът е по-нисък. Поведението на светлинните или радиовълните е същото. На практика полици­ята използва Доплеровия ефект за определяне на скоростта на колите, като измерва честотата на радиовълните, отразени от тях.
В годините след като доказал съществуването на други галактики, Хъбъл прекарвал времето си, като съставял каталог на техните разстояния и наблюдавал спектрите им. По това време повечето очаквали галактиките да се движат съвсем случайно и предполагали да намерят толкова синьо отместени спектри, колкото и червено отместени. Поради това били твърде изненадани да установят, че повечето галактики са червено отместени: почти всички се отдалечавали от нас! Още по-изненадващо било откритието, което Хъбъл публикувал през 1929г.: дори големината на червеното отместване на галактиките не било случайно, а правопропорционално на разстоянието до нас. Или с други думи, колкото по-отдалечена е една галактика, толкова по-бързо тя се отдалечава! А това означава, че Вселената не би могла да е статична, както всички мислели дотогава, а в действителност се разширява; разстоя­нието между различните галактики нараства с времето.
Откритието, че Вселената се разширява, е една от големите интелектуални революции на XX в. Като се обърнем назад, ни е лесно да се чудим защо никой не е помислил за това по-рано. Нютон и други вероятно са разбирали, че една статична Все­лена скоро би започнала да се свива под действие на гравита­цията. Но да предположим, че Вселената се разширява. Ако се е разширявала сравнително бавно, гравитационната сила би я накарала в крайна сметка да спре разширяването и да започне свиване. Ако обаче тя се разширява със скорост над определена критична стойност, гравитацията никога не би била достатъчно мощна, че да я спре, и Вселената би продължила вечно да се разширява. Това е нещо подобно на изстрелването на ракета от Земята. Ако тя се движи сравнително бавно, гравитацията ще я спре и тя ще започне да пада обратно към Земята. Но ако ракетата се движи със скорост над критичната (около седем мили в секунда), гравитацията няма да е достатъчно мощна да я притегли към Земята и ракетата ще продължи вечно да се отдалечава. Това поведение на Вселената се е предсказвало от Нютоновата теория през целия XIX, XVIII, а дори и в края на XVII в. Също толкова упорита била и вярата в статичната Вселена, която се запазила и в началото на XX в. Когато през 1915г. формулирал общата теория на относителността, самият Айнщайн бил толкова сигурен, че Вселената трябва да е ста­тична, щото видоизменил теорията си, за да стане това възможно, като въвел в своите уравнения т. нар. космологична константа. Айнщайн въвел една нова „антигравитационна“ сила, която за разлика от другите нямала конкретен източник, а била встроена в самата тъкан на пространство-времето. Той твърдял, че пространство-времето има свойствената тенденция да се разширява, а това точно би уравновесило привличането от цялата материя на Вселената и би довело до статична Вселена. Изглежда, само един човек пожелал да приеме общата теория на относителността за истина и докато Айнщайн и останалите физици търсели начин да избегнат предсказването на нестатична Вселена според общата теория, руският физик и математик Александър Фридман се опитал да го обясни.
Фридман направил две много прости предположения: че Вселената изглежда еднаква накъдето и да гледаме и че това ще е вярно, ако я наблюдаваме от което и да било друго място. Само с тези две идеи Фридман показал, че не можем да очакваме Вселената да е статична. Фактически през 1922г., няколко години преди откритието на Едуин Хъбъл, Фридман предсказал точно това, което Хъбъл установил!
Предположението, че Вселената изглежда еднаква във всички посоки, разбира се, в действителност не е вярно. Както вече видяхме, останалите звезди в нашата Галактика образуват една отчетлива светла ивица по нощното небе, наречена Млечен път. Но ако погледнем далечните галактики, изглежда, че броят им е почти един и същ. Така че Вселената изглежда приблизи­телно една и съща във всички посоки, при условие че я разглеждаме в едър мащаб в сравнение с разстоянията между галактиките и че пренебрегваме различията в малък мащаб. Дълго време това беше достатъчно оправдание за предположе­нието на Фридман — като грубо приближение към реалната Вселена. Но една щастлива случайност от по-ново време разкри факта, че предположението на Фридман е наистина забележи­телно точно описание на нашата Вселена.
През 1965г. двама американски физици от лабораториите „Бел телефон“ в Ню Джърси — Арно Пензиас и Робърт Уилсън — изпробвали един много чувствителен микровълнов прием­ник. (Микровълните са като светлинните вълни, но честотата им е от порядъка само на 10.1010 вълни в секунда.) Пензиас и Уилсън се смутили, когато установили, че техният приемник улавя повече шум от очакваното. Шумът сякаш не идвал от някоя определена посока. Първоначално открили птичи тор в приемника си и проверили за евентуални други неизправности, но скоро ги изключили. Знаели, че всеки атмосферен шум се усилва, когато приемникът не е насочен право нагоре, тъй като светлинните лъчи преминават през много по-дебел атмосферен слой, когато се приемат от около хоризонта, отколкото когато се приемат точно отгоре. Но допълнителният шум бил един и същ независимо накъде е насочен приемникът, така че би трябвало да идва извън атмосферата. Той бил еднакъв ден и нощ и през цялата година, макар Земята да се върти около оста си и да обикаля около Слънцето. Това показвало, че излъчва­нето трябва да идва извън Слънчевата система, даже извън Галактиката, защото в против случай би се изменяло, когато при движението на Земята приемникът е насочен в различни посоки. Фактически ние знаем, че излъчването трябва да е минало през по-голямата част от наблюдаемата Вселена, а след като изглежда едно и също в различните посоки, Вселената би трябвало също да е една и съща във всички посоки, ако я разглеждаме в големи мащаби. Вече знаем, че в която и посока да гледаме, този шум никога не се изменя с повече от 1/10 000. Така Пензиас и Уилсън неволно попаднали на забележително точно потвърждение на Фридмановото предположение.
Почти по същото време двама американски физици от съседния университет в Принстън — Боб Дике и Джим Пийбълс — също се интересували от микровълните. Те работели по едно предположение на Джордж Гамов (бивш студент на Александър Фридман), според което ранната Вселена трябва да е била много гореща и плътна, нажежена до бяло. Според Дике и Пийбълс ние и сега би трябвало да виждаме светенето на ранната Вселена, защото светлината от твърде отдалечените й участъци едва сега стига до нас. Но разширението на Вселе­ната означава тази светлина да е с такова голямо червено отместване, че сега да я възприемаме като микровълново излъчване. Дике и Пийбълс се готвели да потърсят такова излъчване, когато Пензиас и Уилсън чули за тяхната работа и разбрали, че вече са го открили. За откритието си Пензиас и Уилсън получиха Нобелова награда за 1978г. (което беше малко тежичък удар за Дике и Пийбълс, да не говорим за Гамов!).
На пръв поглед доказателството, че Вселената изглежда еднаква накъдето и да погледнем, като че предполага мястото ни в нея да е малко по-специално. По-конкретно, ако наблю­даваме всички останали галактики да се разбягват от нас, би трябвало ние да сме в центъра на Вселената. Има обаче и друго обяснение: Вселената също изглежда една и съща във всички посоки и ако се гледа от друга галактика. Това, както видяхме, е второто предположение на Фридман. Доказателство в полза или против това предположение все още няма. Ние вярваме в него само от съображения за скромност: би било изключително странно Вселената да изглежда една и съща във всички посоки около нас, а да не е така и за други места от нея! В модела на Фридман всички галактики се отдалечават една от друга. Ситуацията напомня балон с множество нарисувани върху него петънца, който постоянно се надува. При разширението на балона разстоянието между всеки две петънца се увеличава, но не можем да кажем, че някое от петънцата е център на разши­рението. Нещо повече, колкото по-отдалечени са петънцата помежду си, толкова по-бързо ще се раздалечават. По същия начин в модела на Фридман скоростта, с която две галактики се раздалечават, е пропорционална на разстоянието между тях. Ето защо той предсказва червеното отместване на една галак­тика да е пропорционално на разстоянието й от нас — точно това, което установи Хъбьл. Независимо от успеха на модела си и от предсказването на наблюденията на Хъбъл трудът на Фридман остана в голяма степен неизвестен на Запад до откриването на подобни модели от американския физик Хауърд Робъртсън и английския математик Артър Уокър през 1935г. в отговор на откритото от Хъбъл еднородно разширение на Вселената.
Макар че Фридман установи само един модел, съществу­ват три различни модела, които удовлетворяват двете фунда­ментални предположения на Фридман. В първия модел (установен от Фридман) Вселената се разширява достатъчно бавно, което позволява на гравитационното привличане между различните галактики да забави разширението и накрая да го спре. След това галактиките започват да се приближават една към друга и Вселената се свива. На фиг. 3.2 е показано как разстоянието между две съседни галактики се променя с вре­мето. Започва от нула, увеличава се до един максимум и отново намалява до нула. При втория вид решение разширяването на Вселената е толкова бързо, че гравитационното привличане никога не може да го спре, макар че малко го забавя. На фиг. 3.3 е показано разстоянието между съседни галактики по този модел. То започва от нула и накрая галактиките се раздалеча­ват с постоянна скорост. Има и трети вид решение, при което Вселената се разширява точно с такава скорост, която позволява да се избегне повторно свиване. При това раздалечаването, показано на фиг. 3.4, започва от нула и непрестанно расте. Скоростта на раздалечаване на галактиките обаче става все по-малка и по-малка, макар че никога не достига нула.

Едно забележително свойство на първия Фридманов мо­дел е това, че Вселената не е безкрайна в пространството, но самото пространство няма граници. Гравитацията е толкова силна, че пространството е огънато около себе си и става нещо като земната повърхност. Ако тръгнем в дадена посока по земната повърхност, никога не достигаме някаква непреодоли­ма бариера, нито падаме от ръба, а пак се връщаме там, откъдето сме тръгнали. В първия Фридманов модел простран­ството е точно такова, но за разлика от земната повърхност е тримерно. Четвъртото измерение, времето, е също крайно, но е като права с две гранични точки — начало и край. По-късно ще видим, че когато обединим общата теория на относител­ността с принципа за неопределеността от квантовата механи­ка, това ще ни позволи пространството и времето да са крайни, но без граници.
Идеята, че можем да обиколим Вселената и да достигнем там, откъдето сме тръгнали, е добра тема за научна фантастика, но няма кой знае каква практическа стойност, защото можем да докажем, че преди да сме я обиколили, Вселената ще се е свила отново до нулев размер. За да стигнем там, откъдето сме тръгнали, преди Вселената да е загинала, ще трябва да се движим по-бързо от светлината, а това не е позволено!
В първия, Фридманов модел, при който Вселената се разширява и отново се свива, пространството е огънато около себе си подобно на земната повърхност. Поради това то е с крайни размери. При втория модел, който вечно се разширява, пространството е огънато по друг начин — като повърхност на седло. Така в този случай пространството е безкрайно. И накрая в третия Фридманов модел, с точно критична скорост на разширяване, пространството е плоско (и следователно също безкрайно).
Но кой Фридманов модел описва нашата Вселена? Ще спре ли някога Вселената да се разширява и ще започне ли да се свива, или ще продължи вечно да се разширява? За да отговорим на този въпрос, трябва да знаем сегашната скорост на разширение на Вселената и сегашната й средна плътност. Ако плътността е по-малка от определена критична стойност, зависеща от скоростта на разширение, гравитационното привличане ще бъде твърде слабо, за да спре разширението. Ако плътността е над критичната стойност, гравитацията ще спре разширението в някой бъдещ момент и ще накара Вселената да се свие отново.
Сегашната скорост на разширение можем да определим, като измерим скоростите, с които другите галактики се разбягват от нас, използвайки Доплеровия ефект. Това може много точно да се направи. Разстоянията до галактиките обаче не са много добре известни, защото можем да ги измерим само косвено. Всичко, което знаем, е, че за всеки милиард години Вселената се разширява от 5 до 10%. Неувереността ни по отношение сегашната средна плътност на Вселената е още по-голяма. Ако сумираме масите на всички звезди, които можем да видим в нашата Галактика и в другите галактики, сумата е по-малка от една стотна от величината, необходима да спре разширението на Вселената даже за най-ниската оценка на скоростта на разширение. В нашата, а и в другите галактики обаче се съдържа голямо количество „тъмна материя“, която непосредствено не можем да видим, но знаем, че трябва да съществува, от влиянието на нейното гравитационно привли­чане върху орбитите на звездите в галактиките. Освен това повечето галактики са в купове и по същия начин можем да заключим за наличието на още тъмна материя в пространство­то между галактиките в тези купове чрез нейното влияние върху движението на галактиките. Когато съберем цялата тази тъмна материя, все още стигаме едва до една десета от количеството, изискващо спиране на разширението. Не можем да изключим обаче вероятността да съществува някаква друга форма на материята, разпределена приблизително равномерно във Все­лената, която още не сме открили и която да увеличи средната плътност на Вселената до критичната стойност, нужна да спре разширението. Следователно сегашните данни предполагат, че Вселената вероятно ще се разширява вечно, но единственото, в което можем да сме сигурни, е, че дори и да предстои повторно свиване на Вселената, това няма да стане по-рано от 10 млрд. години, след като тя вече се е разширявала поне толкова време. Не бива обаче излишно да се тревожим: по това време, ако пространството извън Слънчевата система не е колонизирано, човечеството отдавна ще е измряло, загинало заедно с нашето Слънце!
Всички Фридманови решения имат свойството, че в няка­къв момент от миналото (преди 10 — 20 млрд. години) разстоянието между съседните галактики трябва да е било нула. В този момент, който ние наричаме Големия взрив, плътността на Вселената и кривината на пространство-времето би трябва­ло да са безкрайни. Понеже математиката не може да борави с безкрайни числа, това значи, че общата теория на относител­ността (на която се базират решенията на Фридман) предвижда съществуването на една точка във Вселената, където самата теория не важи. Тази точка е пример за това, което математи­ците наричат сингулярност. В действителност всички наши теории са формулирани при предположението, че пространст­во-времето е гладко и почти плоско, така че те не важат при сингулярността на Големия взрив, където кривината на прос­транство-времето е безкрайна. Това значи, че дори да е имало някакви събития преди Големия взрив, не можем да ги изпол­зваме, за да определим какво ще стане по-нататък, защото предсказуемостта ще изчезне в момента на Големия взрив. Съответно, ако както в този случай знаем само какво е станало след момента на Големия взрив, не можем да определим какво се е случило преди него. Колкото до самите нас, събитията преди Големия взрив не могат да имат последици, така че не биха представлявали част от научен модел за Вселената. Пора­ди това можем да кажем, че времето започва от Големия взрив. На мнозина не им харесва идеята времето да има начало, вероятно защото напомня за божествена намеса. (От друга страна, Католическата църква възприе модела за Големия взрив и през 1951г. официално обяви, че той е в съгласие с Библията.) Поради това бяха направени опити да се избегне изводът, че е имало Голям взрив. Най-широка подкрепа получи т. нар. теория за стационарната Вселена. Тя е предложена през 1948г. от двамата бежанци от окупираната от нацистите Авст­рия — Херман Бонди и Томас Голд, заедно с англичанина Фред Хойл, работил с тях по развитието на радара по време на войната. Идеята й е, че с разбягването на галактиките една от друга в пространството между тях непрестанно се образуват нови галактики от материя, която непрекъснато се създава. Поради това Вселената трябва да изглежда приблизително една и съща по всяко време и от всички точки от пространст­вото. Теорията за стационарната Вселена изисква видоизменя­не на общата теория на относителността, за да позволи непрекъснато създаване на материя, но с много малка скорост (приблизително по една частица на кубичен километър за една година), така че да не противоречи на експеримента. Това е една добра научна теория в смисъла на описаното в глава 1: проста е и прави конкретни предсказания, които могат да се проверят чрез наблюдения. Едно от тези предсказания е, че броят на галактиките или на подобните на тях обекти в който и да е пространствен обем трябва да е един и същ накъдето и когато и да погледнем във Вселената. В края на петдесетте години и началото на шестдесетте група астрономи от Кеймб­ридж под ръководството на Мартин Райл (който също бе работил с Бонди, Голд и Хойл върху радара по време на войната) проведе изследване на източниците на радиовьлни. Групата от Кеймбридж показа, че повечето от тези радиоизточници трябва да са извън нашата Галактика (наистина много от тях могат да се отъждествяват с други галактики), както и че слабите източници са много повече от мощните. Астроно­мите интерпретираха слабите източници като по-далечни, а мощните — като по-близки. Освен това се оказа, че за единица обем от пространството близките източници са по-малко от далечните. Това би могло да значи, че се намираме в центъра на голяма област от Вселената, където източниците са по-мал­ко от другаде. Но би могло и да значи, че източниците са били по-малобройни в миналото, по времето, когато радиовълните са тръгнали към нас, отколкото сега. И двете обяснения про­тиворечат на предсказанията на теорията за стационарната Вселена. Нещо повече, откриването на микровълновото излъч­ване от Пензиас и Уилсън през 1965 г. също показа, че Вселената трябва да е била много по-плътна в миналото. Ето защо теорията за стационарната Вселена трябваше да бъде изоставена.
Друг опит да се избегне изводът, че трябва да е имало Голям взрив, а оттам и начало във времето, бе предприет от двама руски учени — Евгени Лифшиц и Исак Халатников през 1963г. Те предположиха, че Големият взрив може би е особе­ност само за моделите на Фридман, които в крайна сметка представляват само едно приближение към реалната Вселена. Може би сред всички модели, грубо приближени към действи­телната Вселена, само тези на Фридман могат да съдържат сингулярността на Големия взрив. В моделите на Фридман всички галактики се раздалечават една от друга, така че не е чудно по някое време в миналото всички те да са били на едно и също място. В действителната Вселена обаче галактиките не само се раздалечават директно една от друга, а те имат и малки странични скорости. Така че в действителност не се налага изобщо в миналото да са заемали точно едно и също място, а да са били много близо една до друга. Може би в такъв случай сегашната разширяваща се Вселена е резултат не от сингуляр-ността на Големия взрив, а от една по-ранна фаза на свиване; когато Вселената е колапсирала, не всички нейни частици са се сблъскали, а са минали една край друга и след това са се раздалечили помежду си, водейки до сегашното разширение на Вселената. Как да кажем тогава дали реалната Вселена е започнала от Големия взрив? Лифшиц и Халатников просто изследваха моделите на Вселената, които са приблизително като моделите на Фридман, но взеха предвид неправилните и случайни скорости на галактиките в реалната Вселена. Те показаха, че такива модели могат да започнат с Голям взрив, макар галактиките вече да не се раздалечават директно една от друга, но те твърдят, че това е възможно само в някои изключителни модели, в които галактиките се движат подредено. Според тях, след като, изглежда, съществуват безкрайно повече Фридманови модели без сингулярност в Големия взрив, откол­кото със сингулярност, би трябвало да заключим, че в дейст­вителност не е имало Голям взрив. Впоследствие те осъзнаха, че съществува един много по-общ клас Фридманови модели, които имат сингулярност и в които галактиките не е задължи­телно да се движат по някакъв особен начин. Поради това през 1970г. те оттеглиха изискването си.
Трудът на Лифшиц и Халатников беше ценен, защото показа, че Вселената би могла да има сингулярност, Голям взрив, ако общата теория на относителността е коректна. Това обаче не реши ключовия въпрос: предсказва ли общата теория на относителността, че нашата Вселена би трябвало да има Голям взрив, начало във времето? Отговорът дойде от съвсем различен подход, въведен от английския математик и физик Роджър Пенроуз през 1965г. Като използва поведението на светлинните конуси в общата теория на относителността, заед­но с факта, че гравитацията е винаги привличаща, той показа, че когато една звезда колапсира под действие на собствената си гравитация, тя попада в област, чиято повърхнина в крайна сметка се свива до нулев размер. А понеже повърхнината на областта се свива до нула, това трябва да се отнася и за обема й. Цялата материя на звездата ще бъде пресована в област с нулев обем, така че плътността на материята и кривината на пространство-времето ще станат безкрайни. С други думи, ще се получи сингулярност, съдържаща се в една област от прос­транство-времето, известна като черна дупка.
На пръв поглед резултатът на Пенроуз е приложим само за звезди; той не казва нищо по въпроса, дали цялата Вселена е имала сингулярност в Големия взрив от своето минало.
По времето, когато Пенроуз изведе своята теорема, аз бях аспирант, който безнадеждно търси проблем за дисертацията си. Две години по-рано ми бяха поставили диагноза на болен от болестта на Лу Гериг — заболяване на двигателния нерв, и ми беше дадено да разбера, че ми остават още една-две години. При тези обстоятелства едва ли беше особено смислено да работя по дисертацията си — не очаквах да оцелея толкова дълго. И въпреки това вече бяха минали две години, а аз не бях много по-зле. Всъщност нещата се развиха твърде добре за мен и се бях сгодил за едно много симпатично момиче, Джейн Уайлд. Но за да се оженя, се нуждаех от работа, а за да получа работа, се нуждаех от дисертация.
През 1965г. прочетох за теоремата на Пенроуз, че всяко тяло, което претърпява гравитационен колапс, трябва накрая да образува сингулярност. Скоро ми стана ясно, че ако обърнем посоката на времето в теоремата на Пенроуз, така че колапсът да стане разширение, условията на тази теорема ще останат в сила, в случай че Вселената сега грубо наподобява Фридманов модел в едри мащаби. Теоремата на Пенроуз показа, че всяка колапсираща звезда трябва да завърши в сингулярност; аргу­ментът с обърнатото време показа, че всяка фридманоподобна разширяваща се Вселена трябва да е започнала от сингуляр­ност. По технически причини теоремата на Пенроуз изискваше Вселената да е безкрайна в пространството. Така че фактически аз можех да използвам теоремата, за да докажа, че би трябвало да има сингулярност само ако Вселената се разширява доста­тъчно бързо, за да избегне отново колапс (защото само тези Фридманови модели бяха безкрайни в пространството).
През следващите няколко години развих нова математи­ческа техника, за да избегна това и други технически условия в теоремите, доказващи, че трябва да настъпят сингулярности. Окончателният резултат беше един труд, съвместен с Пенроуз през 1970г., който накрая доказа, че трябва да е имало сингу­лярност в Големия взрив, но при условие че общата теория на относителността е коректна и Вселената съдържа толкова ма­терия, колкото наблюдаваме. Нашият труд срещна доста опо­ненти, отчасти сред руснаците поради тяхното марксистко схващане за научния детерминизъм, отчасти сред хора, според които цялата идея за сингулярностите е отблъскваща и опорочава красотата на Айнщайновата теория. И все пак никой не може да спори с една математическа теорема. Накрая нашият труд бе всеобщо приет и днес почти всички приемат, че Вселе­ната е започнала със сингулярност в Големия взрив. Може би е комично, че след като промених мнението си, сега се опитвам да убедя другите физици, че фактически не е имало сингуляр­ност в началото на Вселената, но, както ще видим по-късно, тя може да изчезне, ако вземем предвид квантовите ефекти.
В тази глава видяхме как за ио-малко от половин век представата ни за Вселената, формирана в продължение на хилядолетия, се е променяла. Изходна точка за това бяха откритието на Хъбъл, че Вселената се разширява, и осъзнава­нето на незначителността на нашата собствена планета в безк­рая на Вселената. С натрупването на експериментални и теоретични доказателства ставаше все по-ясно, че Вселената трябва да е имала начало във времето, докато най-сетне през 1970г. двамата с Пенроуз го доказахме на базата на общата теория на относителността на Айнщайн. Това доказателство показа, че общата теория на относителността е просто една непълна теория: тя не може да ни каже какво е началото на Вселената, защото предвижда, че всички физични теории, вклю­чително и самата тя, са неприложими за началото на Вселената. Но общата теория на относителността твърди да е само една частна теория, така че това, което теоремите за сингулярност наистина показват, е, че в твърде ранната Вселена е имало период, когато Вселената е била толкова малка, че повече не бихме могли да пренебрегнем дребномащабните ефекти от друга важна частна теория на двадесетото столетие — кванто­вата механика. В началото на осемдесетте години бяхме при­нудени да се насочим към разбирането на Вселената, преминавайки от теорията за изключително голямото към теорията за нищожно малкото. Тази теория, квантовата меха­ника, ще опишем по-нататък, преди да се обърнем към усили­ята за обединяване на двете частни теории в една-единствена квантова теория за гравитацията.

Към фигурата: Времето се измерва   вертикално, а разстоянието от наблюдателя се измерва
хоризонтално. Пътят на наблюдателя през пространството и времето
е показан с вертикалната линия отляво. Пътят на светлинните лъчи към   и
от събитието представляват диагоналите

В наши дни прилагаме именно този метод за точно измерване на разстояния, защото измерваме много по-точно времето, отколкото дължината. Фактически дефиницията за метър е разстоянието, изминато от светлината за 3,335640952.10 9 секунди, измерени с цезиев часовник. (Причи­ната числото да е точно такова е, че то съответствува на историческата дефиниция на метъра — разстоянието между две чертички върху пръчка от платиново-иридиева сплав, която се съхранява в Париж.) Можем да използваме и по-удобната нова единица за дължина, наречена светлинна секунда. Нейната дефиниция е просто разстоянието, изминато от светлината за една секунда. В теорията на относителността вече определяме разстоянието чрез времето и скоростта на светлината, откъдето следва автоматично, че за всеки наблюдател измерената ско­рост на светлината ще е една и съща (по дефиниция 1 метър за 3,335640952.109 секунди). Няма нужда да въвеждаме предста­вата за етер, чието присъствие така или иначе не може да се установи, както показа експериментът на Майкелсън — Морли. Теорията на относителността обаче ни принуждава да изменим коренно нашите представи за пространство и време. Трябва да приемем, че времето не е напълно отделно и независимо от пространството, а е обединено с него и образува тъй наречено­то пространство-време.
Както знаем, положението на точка в пространството се описва с помощта на три числа или координати. Така например можем да кажем, че точка в стаята е на седем фута от едната стена, на три от другата и на пет над пода. Или да посочим, че една точка е на определена географска ширина и дължина и на определена височина над морското равнище. Човек е свободен да използва кои да са три подходящи координати, макар те да имат само ограничена валидност. Положението на Луната не може да се даде в термини мили северно или мили западно от „Пикадили съркъс“ и футове над морското равнище. Вместо това трябва да го опишем в термини разстояние от Слънцето, разстояние от орбиталната равнина на планетите и ъгъл между правата, свързваща Луната и Слънцето, и правата между Слънцето и една съседна звезда, например Алфа от Центавър. Но дори и тези координати няма много да ни помогнат да опишем положението на Слънцето в нашата Галактика или положението на нашата Галактика в местната група галактики. На практика човек може да опише цялата Вселена с помощта на колекция от припокриващи се кръпки. Във всяка от тях можем да използваме различно множество от три координати, за да зададем положението на една точка.
Събитието е нещо, което се случва в конкретна точка в пространството в конкретен момент. Поради това можем да го зададем с четири числа или координати. И в този случай изборът на координати пак е произволен; можем да използваме кои да са три добре дефинирани пространствени координати и каква да е мярка за време. В теорията на относителността няма фактическо разграничение между пространствените и времевите координати, също както няма фактическа разлика между кои да са две пространствени координати. Можем да изберем и друга координатна система, в която, да кажем, първата прос­транствена координата е комбинация от старите първа и втора пространствени координати. Например вместо да измерваме положението на една точка върху Земята в мили северно от „Пикадили“ и мили западно от „Пикадили“, да използваме мили североизточно от „Пикадили“ и мили северозападно от „Пикадили“. По същия начин в теорията на относителността можем да използваме нова времева координата, която да е старата (в секунди) плюс разстоянието (в светлинни секунди) северно от „Пикадили“.
Добре е да си представяме четирите координати на едно събитие като координати, задаващи положението му в четири-мерно пространство, наречено пространство-време. Невъзмож­но е да си представим едно четиримерно пространство. На мен самия ми е достатъчно трудно да си представя дори тримерно-то! Но можем лесно да начертаем схеми на двумерни прост­ранства — например на земната повърхност. (Земната повърхност е двумерна, понеже положението на една точка може да се зададе с две координати — географска ширина и дължина.) Аз ще използвам схеми, в които времето нараства нагоре, а едно от пространствените измерения е показано хоризонтално. Другите две пространствени измерения са пре­небрегнати или понякога едното от тях е дадено в перспектива. (Те се наричат пространствено-времеви диаграми, каквато е например фиг. 2.1). На фиг. 2.2 например времето се измерва нагоре в години, а разстоянието по правата от Слънцето до Алфа от Центавър се измерва хоризонтално в мили. Пътят на Слънцето и на Алфа от Центавър през пространство-времето е показан с вертикални линии отляво и отдясно на диаграмата. Един светлинен лъч от Слънцето се движи по диагонала и за да стигне от Слънцето до Алфа от Центавър, са му необходими четири години.

Както видяхме, уравненията на Максуел предсказват ско­ростта на светлината да е една и съща независимо от скоростта на източника и това е потвърдено с точни измервания. Оттук следва, че ако в-определен момент от определена точка в пространството се изпрати светлинен импулс, с течение на времето той ще се разстеле като сфера от светлина, чийто размер и положение ще бъдат независими от скоростта на източника. След милионна част от секундата светлината ще се е разстлала и ще образува сфера с радиус 300 метра; след две милионни от секундата радиусът ще е 600 метра и т. н. — също както набръчкването по повърхността на езеро, когато хвърлим камък. Вълните се разпространяват в кръг, който става все по-голям с течение на времето. Ако си представим един тримерен модел, съставен от двумерната повърхност на езерото и като трето измерение времето, разширяващият се кръг вълни ще образува конус, чийто връх е в мястото и времето, в което камъкът е докоснал водата (фиг. 2.3). По същия начин светли­ната, която се разпространява от едно събитие, образува три-мерен конус в четиримерното пространство-време. Този конус се нарича бъдещ светлинен конус на събитието. Пак по този начин можем да начертаем един втори конус, наречен минал светлинен конус, представляващ множеството от събития, свет­линният импулс ‘от които е в състояние да стигне до дадено събитие (фиг. 2.4).
Миналият и бъдещият светлинен конус на едно събитие Р разделят пространство-времето на три области (фиг. 2.5). Абсолютното бъдеще на събитието е областта във вътрешността на бъдещия светлинен конус на Р. То е множеството от всички събития, които могат евентуално да се повлияят от това, което става в Р. Събитията извън светлинния конус на Р не могат да бъдат достигнати със сигнали от Р, защото нищо не може да се движи по-бързо от светлината. Следователно те не могат да се повлияят от това, което се случва в Р. Абсолютното минало на Р е областта вътре в миналия светлинен конус. То е множес­твото от всички събития, от които сигналите, движещи се със или под светлинната скорост, могат да достигнат Р. Поради това то е множеството от всички събития, които могат евенту­ално да влияят на това, което става в Р. Ако знаем какво става в един конкретен момент навсякъде в областта от пространст­вото, която лежи вътре в миналия светлинен конус Р, ще можем да предвидим какво ще стане в Р. Навсякъде другаде е областта от пространство-времето, която не лежи нито в бъдещия, нито в миналия светлинен конус на Р. Събитията в областта нався­къде другаде не могат да оказват влияние върху или да се влияят от събитията в Р. Ако например Слънцето престане да свети точно в този момент, това няма да окаже влияние върху събитията на Земята в настоящето, защото те ще са в областта навсякъде другаде за събитието, когато Слънцето изчезне (фиг. 2.6). Ние ще узнаем за това едва след осем минути, което представлява времето, необходимо светлината да стигне от Слънцето до нае. Едва тогава събитията на Земята ще попаднат в бъдещия светлинен конус на събитието, при което Слънцето изчезва. По същия начин ние не знаем какво става в този момент надалеч във Вселената: светлината, която виждаме от далечните галактики, ги е напуснала преди милиони години, а за най-отдалечените обекти, които виждаме, светлината ги е напуснала преди около 8 млрд. години. Ето защо, когато гледаме Вселената, ние я виждаме такава, каквато е била в миналото.

Ако пренебрегнем гравитационните ефекти, както са нап­равили Айнщайн и Поанкаре през 1905г., ще стигнем до т. нар. специална теория на относителността. За всяко събитие в пространство-времето можем да построим светлинен конус (множеството от всички възможни пътища на светлината в пространство-времето, излъчена от това събитие), а тъй като скоростта на светлината е една и съща при всяко събитие и за всяка посока, всички светлинни конуси ще са идентични и ще са насочени в една и съща посока. Теорията ни казва също, че нищо не може да се движи по-бързо от светлината. Това значи, че пътят на който и да е обект в пространството и времето трябва да се представи с права, която лежи в границите на светлинния конус за всяко събитие върху него (фиг. 2.7).
Специалната теория на относителността много успешно обясни факта, че скоростта на светлината е една и съща за всички наблюдатели (както показа експериментът на Майкелсън — Морли), и да опише какво става, когато обектите се движат със скорост, близка до скоростта на светлината. Тя обаче не се съгласуваше с Нютоновата теория за гравитацията, според която телата се привличат помежду си със сила, зави­сеща от разстоянието между тях. Това значи, че ако преместим едно от телата, силата върху другото тяло веднага ще се промени. Или с други думи, гравитационните ефекти би тряб­вало да се движат с безкрайна скорост, а не със скоростта на светлината или по-малка от нея, както изисква специалната теория на относителността. Между 1908г. и 1914г. Айнщайн на няколко пъти се опитва безуспешно да намери теория на гравитацията, която да се съгласува със специалната теория на относителността. Накрая, през 1915г., той предложи това, което сега наричаме теория на относителността.

Айнщайн направи революционното предположение, че гравитацията не е сила като другите, а е следствие от факта, че пространство-времето не е плоско, както се смяташе дотогава: то е изкривено или „извито“ от разпределението на масата и енергията в него. Тела като Земята не са създадени за движение по изкривени орбити под въздействието на силата, наречена гравитация; вместо това те следват най-близкия прав път в изкривеното пространство, който се нарича геодезична линия. Геодезичната линия е най-късото (или най-дългото) разстояние между две съседни точки. Така например повърхността на Земята представлява двумерно изкривено пространство. Гео­дезичната линия върху земната повърхност се нарича голям кръг и е най-късото разстояние между две точки (фиг. 2.8). Тъй като геодезичната линия е най-късият път между две летища, това е маршрутът, който навигаторът ще покаже на пилота. В общата теория на относителността телата винаги се движат по прави линии в четиримерното пространство-време, но на нас винаги ни се струва, че се движат по криволинеен път в нашето тримерно пространство. (Също както ако наблюдаваме само­лет, който лети над хълмиста местност. Въпреки че той се движи по права в тримерното пространство, неговата сянка описва изкривен път върху двумерната земна повърхност.)
Масата на Слънцето изкривява пространство-времето та­па, че макар Земята да се движи по права в четиримерното пространство-време, струва ни се, че се движи по кръгова орбита в тримерното пространство. На практика орбитите на планетите, предсказани от общата теория на относителността, са почти съвсем същите като тези от Нютоновата теория за гравитацията. Но Меркурий, тази най-близка до Слънцето планета, изпитва най-силни гравитационни ефекти; орбитата му е твърде удължена и според общата теория на относител­ността голямата ос на елипсата трябва да се завърта около Слънцето с около един градус за десет хиляди години. Макар и слаб, този ефект е забелязан преди 1915г. и е послужил като едно от първите потвърждения на Айнщайновата теория. В последните години с радар бяха измерени и още по-малки отклонения в орбитите на другите планети от Нютоновите предсказания и се установи, че те се съгласуват с предвиждани­ята на общата теория на относителността.
Светлинните лъчи също трябва да следват геодезичните линии в пространство-времето. И в този случай фактът, че пространството е изкривено, означава, че привидно светлината не се движи по права в пространството. Общата теория на относителността предсказва сгъване на светлината от гравита­ционните полета. Така например теорията предсказва, че свет­линните конуси на точки, близки до Слънцето, трябва да са леко огънати навътре поради масата на Слънцето. Това значи, че ако минава близо до Слънцето, светлината от една далечна звезда ще се изкриви на малък ъгъл и звездата ще заеме друго положение за земен наблюдател (фиг. 2.9). Разбира се, ако светлината от звездата минава винаги близо до Слънцето, ние не бихме могли да кажем дали светлината се отклонява, или звездата е наистина там, където я виждаме. С обикалянето на Земята около Слънцето обаче различни звезди попадат зад Слънцето й светлината им се отклонява. Поради това те променят видимото си положение относно другите звезди.

Обикновено този ефект много трудно се забелязва, тъй като светлината на Слънцето не позволява да се наблюдават звезди, които се явяват близо до Слънцето. Но това става възможно по време на слънчево затъмнение, когато Луната закрие светлината от Слънцето. Предсказаното от Айнщайн отклонение на светлината не можа да бъде проверено още през 1915г., защото започна Първата световна война, и едва през 1919г., наблюдавайки затъмнение от Западна Африка, една английска експедиция показа, че светлината наистина се откло­нява точно по предвижданията на теорията. Това потвържде­ние на една немска теория от английски учени бе приветствано като важен акт на помирение между двете страни след войната. За зла участ по-късните изследвания на тези фотографии, направени по време на експедицията, показаха, че грешките са толкова големи, колкото и ефектът, който са се стремили да измерят. Техните измервания се оказаха просто късмет или пък случай, когато знаем предварително резултата, който искаме да получим — нещо, което не е необичайно в науката. Лекото изкривяване обаче бе точно потвърдено впоследствие от някол­ко наблюдения.
Друго предвиждане на общата теория на относителността е, че близо до такова масивно тяло като Земята времето се забавя. Това се обяснява с връзката между енергията на свет­лината и нейната честота (т. е. броят светлинни вълни за секунда): колкото по-голяма е енергията, толкова по-висока е честотата. Когато светлината се движи нагоре в земното гра­витационно поле, тя губи енергия и честотата й намалява. (Това значи, че интервалът от време между гребена на една вълна и следващата се увеличава.) На някой, разположен отгоре, ще му се стори, че за всичко, което се случва отдолу, ще е необходимо повече време. Това предсказване бе проверено през 1962г. с помощта на два много точни часовника, монтирани на върха и в основата на една водна кула. Беше установено, че за часовника, който е в основата и е по-близко до Земята, времето тече по-бавно, в точно съответствие с общата теория на отно­сителността. С въвеждането на много точните навигационни системи, основани върху сигнали от спътници, разликата в хода на часовниците при различна височина над земната повърхност придоби голямо практическо значение. Защото, ако пренебрег­нем предвижданията на общата теория на относителността, изчисленото положение може да се окаже сгрешено с няколко мили!
Нютоновите закони за движение сложиха край на идеята за абсолютно положение в пространството. Теорията на отно­сителността се освободи от абсолютното време. Да разгледаме двама близнаци. Да предположим, че единият отиде да живее на някой планински връх, докато другият остане на морското равнище. Първият ще остарява по-бързо от втория. И така, когато се срещнат отново, единият ще бъде по-стар от другия. В този случай разликата между възрастите ще бъде много малка, но би била много по-голяма, ако единият предприеме дълго пътешествие с космически кораб с почти светлинна скорост. Когато се върне, той ще е много по-млад от близнака, останал на Земята. Това е известният парадокс на близнаците, но той е парадокс само ако подсъзнателно се водим от идеята за абсолютно време. В теорията на относителността няма едно-единствено абсолютно време, а всеки индивид си има собствена мярка за времето, която зависи от това, къде се намира и как се движи.
През 1915г. за пространството и времето се мислеше като за фиксирана арена, на която стават събития, но която не се влияе от това, което става на нея. Това е вярно дори за специалната теория на относителността. Телата се движат, силите са привличащи и отблъскващи, а времето и пространс­твото просто продължават неповлияни. Естествено било да се смята, че пространството и времето отиват до безкрайност.
В общата теория на относителността обаче ситуацията е съвсем различна. Сега пространството и времето са динамични величини: когато едно тяло се движи или една сила действа, това оказва влияние на кривината на пространството и времето, а от своя страна структурата на пространство-времето влияе върху начина, по който телата се движат и силите действат. Пространството и времето не само повлияват, но и се повлия­ват от всичко, което става във Вселената. Също както не можем да говорим за събития във Вселената без представите за прос­транство и време, така и в общата теория на относителността е безсмислено да говорим за пространство и време извън границите на Вселената.
В следващите десетилетия това ново разбиране за прост­ранството и времето направи революция в представите ни за Вселената. Старата идея за принципно неизменна Вселена, която е съществувала и ще продължи да съществува, бе зави­наги изместена от представата за една динамична, разширява­ща се Вселена, която вероятно се е появила в определен момент в миналото и вероятно ще завърши съществуването си в определен момент в бъдещето. Тази революция е предмет на следващата глава. А години по-късно тя щеше да стане изход­ният пункт за моята работа по теоретична физика. Роджър Пенроуз и аз показахме, че Айнщайновата обща теория на относителността налага Вселената да е имала начало, а веро­ятно и да има край.

За разкика от астероидите, сега става въпрос за летяща към Слънчевата система планета с размерите на Юпитер. а той е 318 пъти по-голям от нашата Земя!
Въпросната Планета Х е открита през 1982г. по математически път. Телескопите не могат да я уловят, но присъствието вече се усеща в близкия космос.

Шокиращата теза твърди, че въпросната огромна, но невидима планета е тъмния двойник на Слънцето…във Вселената много от звездите са по двойки. Преди 12 г. тя вече е засечена на 70 светлинни години от Земята. Математиците успяха да очертаят орбитатат и. така по закона на Кеплер бе доказано, че Планетата Х ще профучи между Марс и Юпитер. Но огромната и маса ще предизвика катаклизми и на Земята. Предишното и минаване най-близо до нас е било преди 3600 г.

Спешен преглед на събитията от древната история оттогава води до смаразяващи открития. В древния вавилонски текст “Енума Елиш” се описва потоп, залял сушата. Епосът започва с: “Енума елиш ла набу шамашу – когато във висините небето не бе именувано”.
После се изреждат боговете, родени от Слънцето. описанието удивително съвпада с реда на планетите от Слънчевата система.
“Тогава в сърцето на дълбините се появи нов, по-силен бог – Мардук”, съобщава древният епос. Експертът по езиците на Близкия изток Закария Сътчин смята, че под описанието “богове” всъщност се подразбират планети, а “ветрове” днес да се чете като спътниците им.
Ролята на върховния бог на шумерите Мардук е сходна с тази на Планетата Х.

В древния Шумер тя е наричана Нирибу. Проучванията в ледовете на Антарктида от 1600г.пр.Хр. са фиксирали резки промени в климата към застудяване, но само за година-две.

Неотдавна Норвегия закопа в контейнери семена за посев на 100 м дълбочина на остров Шпицберген. Този семенен Ноев ковчег трябва да ги пази непокътнати при страшни природни катаклизми.

Проф.Лъчезар Филипов – Зам.Директор на Института за космически изследвания към БАН: “Половин година ще има урагани и цунами”
/интервю/:

Планетата Нирибу известна ли е на астрономите, или е просто древен мит?

Позната е като Планетата Х и е открита, мисля през 1986г. когато възниква Слънчевата система, част от веществото се изхвърля в т.н. Външен облак на Орт. Повечето планети,които ние знаем. лежат почти в една плоскост, наричана екваториална. но някои от тях под въздействие на резонанс се изхвърлят и в други плоскости.
Те са под наклон, както е случаят с тази Планета Х. която е под 33 градуса спрямо плоскостта на екватора /на Сл.с-ма/. Такава изхвърлена планета е и Плутон. повечето от тези планети под наклон обикалят Слънцето за 300-400 години като тази, защото са във външните краища на Слънчевата система.

Колко близо до Земята ще мине тя?

Орбитата и пресича Слънчевата система между Марс и Юпитер. Може би при предишно преминаване именно тя е разрушила съществувала в това пространство планета – между Марс и Юпитер.
Масата на тази планета е доста голяма, колкото тази на Юпитер, и идването и няма да мине безболезнено за нас. тя винаги е предизвиквала катаклизми.

Кога ще мине край Земята?

През 2013-2014г. и ще предизвика доста сериозни природни катаклизми на планетата ни. Ще повлияе на приливния ефект на течната и газовата обвивка на Земята. Това ще предизвика климатични и морски проблеми – доста урагани, тайфуни, вълни цунами в океаните.

Колко време ще минава край нас?

Преходът ще е около 100-тина дни. Ефектът обаче ще е от порядъка на половин година, което хич не е приятно.
Тя е открита, наблюдавана, намерена е орбитата и и по закона на Кеплер е доказано кога е минавала покрай Земята, точният период на обиколката и.

Какво предприемат учените за този наближаващ проблем?

Изучава се какво се е случило преди 3600г. при предишното и преминаване близо до Земята. По находките се вижда, че е имало катаклизми, но не до такава степен, че да започват ледникови периоди. Тоест не може да се говори за край на света.