Чарльз Флауэрс - 10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА

• Название: 10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА
• Автор: Чарльз Флауэрс
• Жанр: Прочая научная литература

В увлекательной форме рассказывается о 10 величайших открытиях двадцатого столетия: расширяющейся вселенной, распространении света, квантовой механике, блуждании континентов, теории большого взврыва, теореме о неполноте, геноме человека, открытиях антропологов, искусственном интеллекте, бессознательном.

Для старшеклассников, преподавателей и широкого круга читателей, интересующихся состоянием современной науки

---

Разбегаются ли галактики с одинаковой скоростью? Если дело обстоит именно так, то ученые могли бы вычислить соответствующие постоянные Хаббла и рассчитать «прошлое» этого процесса, т. е. обнаружить ту самую исходную точку, в которой произошел Большой Взрыв, и заодно выяснить точный возраст Вселенной. К сожалению, ученые никак не могут прийти к единому мнению относительно значения этих постоянных.

Поэтому предлагаемые одними специалистами оценки возраста нашей Вселенной (это следует подчеркнуть, поскольку возможно существование каких-то других, более сложных типов Вселенных, о которых мы пока не имеем представления) очень сильно различаются, что вызывает естественные досаду и раздражение у других. Предлагаемые различными группами теоретиков оценки возраста Вселенной лежат в диапазоне от 12 до 15 миллиардов лет (иногда даже от 10 до 20 миллиардов лет). Такой разброс может показаться слишком большим в обычных бытовых ситуациях, но в данной задаче разница в несколько миллиардов лет выглядит скорее расхождением, чем противоречием. Впрочем, для полноты картины следует указать, что с не очень большой вероятностью предлагаются и значения, выходящие за пределы этого диапазона.

В последние годы астрономы предприняли попытку установить более точное значение константы Хаббла, изучая самые далекие из известных цефеид при помощи космического телескопа «Хаббл». Полученные результаты свидетельствуют о том, что Вселенная все же может оказаться значительно моложе, чем считают эксперты сегодня. Измерения выявили, что скорость разбегания галактик возрастает примерно на 320 000 километров в час при увеличении расстояния наблюдения на отрезок в 3,26 миллионов световых лет, т. е. галактика, находящаяся на вдвое большем от нас расстоянии (6,52 миллионов световых лет), должна двигаться и с вдвое большей скоростью (640 000 километров в час).

Читатель вправе спросить, почему ученые не могут рассчитать прошлое нашей Вселенной, имея в своем распоряжении такие достаточно точные исходные данные? Основная проблема заключается в том, что движение космических объектов зависит и от остающейся пока неизвестной плотности Вселенной в целом. Кроме того, следует всегда учитывать, что даже кажущиеся самыми надежными значения параметров могут зависеть дополнительно от каких-либо неучтенных факторов и поэтому требуют тщательной и длительной перепроверки.

Исследования продолжаются. Если значение постоянной Хаббла в конечном счете окажется ниже 320 000 километров в час, то возраст Вселенной с очень большой вероятностью составляет от 8 до 12 миллиардов лет. Если же значение этой постоянной окажется выше (как полагают многие специалисты), то возраст Вселенной будет, соответственно, увеличиваться. Один известный астрофизик, ученик и последователь Хаббла настаивает даже на втрое большем значении этой постоянной, чему и соответствует максимальная оценка возможного возраста Вселенной в современной науке, равная примерно 20 миллиардам лет.

***

Следующий этап развития астрофизики оказался связан с расширением диапазона используемых для наблюдения волн. Хаббл сумел извлечь ценнейшую информацию из видимых спектров звезд, а выше уже упоминалось, что видимая область занимает всего лишь 2% всего спектра электромагнитного излучения.

Исследователи, естественно, задумались об измерениях в других областях спектра, что стало возможным при развитии космической техники. Потребность в регистрации невидимых типов излучения диктовалась и тем, что многие интересные небесные объекты (например, черные дыры, квазары, пульсары и т. п.) вообще не излучают видимого света, и их можно «видеть» лишь в рентгеновской области с гораздо меньшими длинами волн и большей частотой, чем у волн видимого света. Атмосфера Земли не пропускает такие волны, поэтому серьезное исследование рентгеновских спектров космических объектов началось лишь в 1970 г., когда НАСА запустило специальный спутник «Ухуру» с рентгеновскими детекторами на борту. За два года работы спутник получил, обработал и передал на Землю важную информацию о трехстах ранее неизвестных космических объектах.

Вслед за этим очень интересные данные были получены и в других областях электромагнитного спектра, включая гамма-лучи, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, радиоволны. Наиболее важным результатом измерений стало обнаружение в космосе огромных источников антиматерии (в соответствии с названием, антиматерия представляет собой физический «антипод» привычной формы материи, но разговор об этом увел бы нас слишком далеко от темы). Теоретически число частиц материи и антиматерии во Вселенной должно быть одинаковым, но на Земле они отсутствуют, и ученым удалось пока обнаружить или синтезировать лишь ничтожное число античастиц и антиатомов. Однако в 1997 г. в центре Млечного Пути был обнаружен чудовищный «фонтан» (размером втысячи и десятки тысяч световых лет), извергающий антиматерию. Этот поразительный феномен удалось обнаружить только благодаря установленным на спутниках детекторам гамма-излучения, регистрирующим гамма-лучи, возникающие при ядерных реакциях или радиоактивных распадах. Этот удивительный объект может быть связан с черной дырой, всасывающей в себя находящиеся вблизи космические тела или газовые выбросы, возникающие при взрывах и гибели звезд.

Почти 75 лет назад, когда Хаббл сделал первое из своих выдающихся открытий, никто не мог представить себе значения и размаха будущих исследований в астрофизике и смежных областях науки. В настоящее время эти работы финансируются государством, так что каждый из нас (хотя бы своими налоговыми отчислениями!) участвует в процессе сбора и получения новых знаний о строении мира. Современные детекторы позволяют нам читать такие «послания» далеких созвездий, которые буквально невозможно «увидеть» никаким, даже самым современным оптическим телескопом.

Ученые вполне обоснованно надеются, что эффективность и возможности регистрирующей аппаратуры будут возрастать и дальше, особенно благодаря развитию вычислительной техники. Впрочем, использование новейших информационных технологий уже существенно изменило характер, содержание и условия работы астрономов. Луч света, попавший холодной ночью в объектив телескопа обсерватории Маунт Паломар, немедленно регистрируется компьютерами (работающими на основе новейших кремниевых структур, типа устройств с зарядовой связью и т. п.), преобразуется в высокоточное цифровое изображение, записывается на магнитные носители и передается для изучения в какой-нибудь удаленный научный центр. Утром астроном (а в наши дни астрономы выходят на работу по обычному расписанию) начнет анализировать эти снимки на экране компьютера, сидя в удобном, эргономичном кресле за чашечкой кофе. Думая об этом, стоит вспомнить, что во времена молодости Хаббла астрономы полушутя-полусерьезно рассказывали о ресницах, примерзших к объективу телескопа.

Хочется верить, что вся эта сложнейшая техника, позволяющая сейчас измерять характеристики излучения во всех областях спектра, приведет нас к новым блестящим открытиям. Возможно, мы станем свидетелями событий, которые потрясут нас столь же сильно, как Хаббл поразил наших дедушек и бабушек сообщением о том, что наша галактика вовсе не является всей Вселенной и даже располагается не в центре, а где-то на окраине гораздо более обширного мира. Еще большим потрясением было осознание человечеством нестабильности и неустойчивости космического устройства в целом. Дальнейшие исследования, в полном соответствии с общим духом работ Хаббла, только подтвердили незначительность и даже ничтожество роли Солнечной системы и всей нашей галактики в новой, немыслимо обширной, буйной и стремительно меняющейся картине космоса.

В рамках расширяющейся Вселенной мы продолжаем обнаруживать новые поразительные космические катастрофы и катаклизмы. Космический телескоп «Хаббл» смог недавно зафиксировать процесс поглощения целой галактики другой, более крупной. Старые звезды, значительно превосходящие Солнце по размерам, взрываются и образуют так называемые сверхновые, что впервые заметили и зафиксировали астрономы Древнего Китая еще в 1054 г. (расчеты показывают, что такой взрыв способен породить до десятка тысяч солнечных систем). Общее число галактик во Вселенной, подсчитанное по данным телескопа «Хаббл», превышает 50 миллиардов (что в несколько раз больше, чем считалось раньше), причем одновременно выяснилось, что огромные туманности представляют собой своеобразные «инкубаторы» для возникновения новых звезд и галактик.

Мы видим в космосе непрекращающиеся изменения, непрерывные процессы рождения и умирания звездных систем, что вновь возвращает нас к мучительным размышлениям о будущем: будет ли Вселенная расширяться до бесконечности, постепенно теряя энергию, превращаясь в холодную пустыню из пепла выгоревших звезд, или существуют иные сценарии развития? Впрочем, возможно, нам не стоит особенно беспокоиться о будущем, поскольку наша галактика и Солнечная система могут не сохраниться столь долго. Последние открытия показывают, что мы можем погибнуть не от огня и вечного холода, а по совсем другим причинам, причем некоторые из них могут безболезненно и мгновенно убить все человечество. Например, самыми мощными источниками энергии во Вселенной оказались недавно обнаруженные так называемые гамма-всплески (при которых выделяется больше энергии, чем может излучить Солнце за все время своего существования), уничтожающие все в окружающем пространственно-временном континиуме. Ежегодно мы регистрируем в далеком космосе около трехсот таких чудовищных взрывов с продолжительностью от тысячных долей секунды до нескольких минут. В отличие от полюбившихся Голливуду астероидов, эта опасность является реальной, поскольку такой гамма-всплеск (пока нет даже теорий возможности его предсказания) действительно может уничтожить, буквально стереть нашу галактику настолько быстро, что мы ничего не успеем почувствовать. Собственно говоря, у нас нет никаких оснований считать такой сценарий неверным. Мы постоянно наблюдаем взрывы и столкновения звезд и целых галактик, сопровождающиеся возникновением совершенно новых объектов, типа квазаров, и образующие в космосе «гирлянды» из осколков длиной в миллионы световых лет. Сейчас в небе над нами летают десятки спутников, осуществляющих астрономические наблюдения (среди них гигантский космический телескоп «Хаббл») и все они свидетельствуют о том, что спокойствие ночного неба является весьма обманчивым, а окружающее нас космическое пространство насыщено хаотическими и драматическими событиями. Возможно, предлагаемые астрофизиками модели строения космоса представляются сейчас слишком сложными и непонятными, но нас может утешить воспоминание о том, что четыреста лет назад людям столь же сложным и непонятным казался механизм обычных механических часов, позднее ставший символом размеренного и уютного движения Земли и других планет по точным орбитам вокруг Солнца.