Александр Волков - Тайны открытий XX века

• Название: Тайны открытий XX века
• Автор: Александр Волков
• Издательство: Вече
• Жанр: Научпоп
• Год: 2006
• ISBN: 5-9533-1146-Х

С каждым новым открытием ученые сталкиваются с очередными загадками и феноменами, которые не поддаются объяснению. В конце XIX века ученые верили, что в науке почти все уже открыто. Но… Прежние проблемы разрешились, и появились десятки других. Тайны подстерегают нас и в космической дали, и в глубинах материи, и даже в повседневной жизни. Сколько еще предстоит открыть! Похоже, что XXI век вновь станет «веком великих научных открытий».

---

Всех нас ожидает Аттрактор

Вселенная вовсе не напоминает некий застывший мир — карту галактик, приклеенную к небесной сфере. Нет, все здесь проникнуто движением.

Около четверти века назад было обнаружено, что группы галактик разлетаются совместно. Наш Млечный Путь вместе со скоплением галактик в созвездии Девы, вместе с суперскоплением галактик в созвездии Волосы Вероники, вместе с другими скоплениями космической материи мчится со скоростью 600 километров в секунду в сторону некоего неизвестного пока, но невероятно мощного источника гравитации. Уже первые расчеты показали, что суммарная масса этого объекта примерно такова, как у десяти тысяч крупных галактик, вместе взятых.

Половина всей нашей Вселенной затягивается в эту странную «воронку», где уже скопилось, наверное, столько материи, что невозможно себе даже представить. Пытаясь прибегнуть хоть к каким-то понятным аллюзиям, скажем, что так же неотвратимо материя в центре нашей Галактики соскальзывает в черную дыру.

Один из космических картографов, Алан Дресслер, назвал этот таинственный, влекущий к себе объект «Великим Аттрактором» (от англ. attraction — тяготение), «Великим Источником Притяжения». Однако разглядеть что-либо в той дали, куда все мы мчимся, пока не удалось.

О природе этого объекта много спорили. Предполагали даже, что это скопление материи, неизвестной пока науке. Согласно другой гипотезе, это — «космическая струна», невероятно массивный реликтовый объект, возникший в пору ранней молодости Вселенной — своего рода нитевидное искривление пространства-времени. Впрочем, дальнейшие наблюдения показали, что Великий Аттрактор является самым крупным скоплением галактик.

Расстояние от Млечного Пути до Великого Аттрактора составляет примерно 300 миллионов световых лет. Расположен Великий Источник Притяжения в небе Южного полушария. Он тянется от созвездий Павлина и Индейца до созвездия Парусов.

Другие галактики движутся в других направлениях. С точки зрения автомобилиста, в Космосе царит полный кавардак. Это приводит к частым столкновениям самих галактик и даже их скоплений.

Черные дыры, расположенные посреди галактик, могут сливаться при их столкновении. После такой сшибки черные дыры теряют до 40 процентов своей массы, излученной в виде гравитационных волн очень низкой частоты. Они пронизывают пространство, словно сейсмические волны — Землю. Возможно, в ближайшие годы удастся обнаружить эти волны, поскольку ставится ряд экспериментов по их поиску.

«Быть может, — отмечает Мартин Рис, — при столкновении галактик черные дыры иногда выбрасываются в межгалактическое пространство». В таком случае в темных далях, разделяющих галактики, могут сновать целые стаи незримых гравитационных монстров.

Симпатия, неподвластная времени

Как же возникли гигантские скопления галактик? Почему они выглядят так, а не иначе? Подобные вопросы неминуемо влекут за собой другие вопросы: «Как возник наш мир? Почему он таков, каким мы его видим?»

Согласно общепринятому мнению, наш мир родился около 14 миллиардов лет назад в пламени Большого Взрыва. Единственной силой, упорядочившей материю, была гравитация. Однако сила эта слаба, и пока она упорядочит материю, пройдет слишком много времени. Чем больше структура, тем дольше она будет формироваться.

Становление космоса могло протекать двояким образом: «сверху вниз» (top down), когда в «первородном супе» зародились, а потом разрослись структуры, наблюдаемые нами теперь, или же «снизу вверх» (bottom up) — по этому сценарию, газовые туманности сгущались в звезды, звезды стягивались в галактики, те образовывали скопления и наконец возникала космическая пена.

В последнее время подобные процессы удалось моделировать на компьютере. В первом случае все интересовавшие структуры — космическая «пена», суперскопления и скопления галактик, а также отдельные галактики — возникали, но это занимало очень много времени, тогда как старейшие галактики появились уже 13 миллиардов лет назад. Во втором случае образовались лишь галактики и их скопления, но никакой космической «пены», никакого «Великого Аттрактора» не было.

Зато, разумеется, не было недостатка в самых рискованных гипотезах, объяснявших влечение галактик друг к другу. Так, нобелевский лауреат по физике Ханнес Альфвен предположил, несмотря на скепсис коллег, что в Космосе существует еще одна сила, пока неизвестная нам. Возможно, гигантские космические структуры возникают благодаря плазменным токам — электрически заряженным и высокоэнергичным потокам газа — и созданным им магнитным полям.

Быть может, в мироздании есть и другие силы, о которых мы пока ничего не знаем? Возможно, галактики — это не просто скопление мертвой материи. Возможно, они, подобно животным, сами «сбиваются в стаи», испытывая друг к другу симпатию. Ведь никакие законы гравитации или магнетизма не заставляют муравьев строить себе общежитие — муравейник.

Бенуа Мандельброт — человек, придумавший термин «фрактал», — сравнил структуру Вселенной с перистым облаком. По его словам, весь мир организован по фрактальному принципу. Мироздание имеет «волокнистую» структуру, напоминая крону дерева или бронхи легких. Если это действительно так — а многое говорит в пользу этой гипотезы, — то сие будет иметь самые фатальные последствия для наших космологических спекуляций. Ведь они опираются в основном на формулы теории относительности. Однако те справедливы лишь для однородной Вселенной, в которой материя распределена сравнительно равномерно. Для фрактальной Вселенной они не действуют. Подводя итог, повторим: никто не знает, почему во Вселенной возникли громадные структуры и сколько времени ушло на их формирование.

Можно лишь отметить, как похож этот космический узор на «Мультивселенную» российского космолога Андрея Линде — множество не сообщающихся друг с другом Вселенных. Ведь ее тоже можно сравнить с мыльной пеной, усеянной множеством пузырьков: одни из них раздуваются, другие сдуваются — одни Вселенные рождаются, другие гибнут. Большой Взрыв, породивший наш мир, вовсе не является уникальным событием. Это — не первый и не последний Большой Взрыв, раздавшийся в Мультивселенной, но вся она, сотрясаемая бессчетным множеством взрывов, порождает все новые Вселенные, размножаясь таким образом.

Если уж мы позволили себе сравнить Вселенную с живым существом, то эти пузырьки, возникающие в Мультивселенной, напоминают… икринки: многие из них вскоре погибнут, и лишь некоторые разовьются в огромные, полные жизни организмы — новые Вселенные. Впрочем, подобное сравнение скорее достойно пера писателей-фантастов.

Однако не будем забывать, что Космос полон тайн, и, может быть, наша «обжитая» Вселенная обладает свойствами, которые нам трудно себе представить.

2.6. ПРОШЛОЕ И БУДУЩЕЕ ЗНАЕТ ЛИШЬ КАРТА УИЛКИНСОНА

Начало нового тысячелетия ознаменовалось великим астрономическим открытием — созданием карты Уилкинсона. Эта карта позволяет космологам обобщить гипотезы и открытия последних десятилетий и наметить новые направления работы. Еще недавно, подводя итоги развития астрономии в XX веке, В. Г. Сурдин писал, что пока «не решены основные проблемы космологии: нет законченной физической теории рождения Вселенной и неясна ее судьба в будущем». Теперь сделан важный шаг на пути к их решению.

На «машине времени» в даль пространства

Историки могут лишь завидовать астрономам. Кто из медиевистов или знатоков античности не мечтал перенестись в прошлое, чтобы увидеть свой предмет изучения воочию? У астрономов «машина времени» есть, и каждая новая ее модель переносит нас все дальше в глубь эпох.

Телескоп — это «машина времени», и ее «механизм» основан на том, что свет может распространяться лишь со скоростью 300 тысяч километров в секунду. Поэтому, когда мы вглядываемся в объект, удаленный от нас на 300 тысяч километров, мы видим его таким, каким он был секунду назад, то есть мы на секунду заглядываем в прошлое. Наше космическое «вчера» вновь и вновь оживает пред нашими глазами, все более удаляясь от нас. Даль пространства становится далью времен.

Заглядывая в глубь Вселенной, мы можем, в конце концов, увидеть мироздание таким, каким оно было вскоре после Большого Взрыва! В самом начале Вселенная была раскаленной и непрозрачной. Она представляла собой плотную плазму, в которой частицы света — фотоны — постоянно сталкивались с частицами вещества. Лишь когда Вселенная «остыла» до 3000 Кельвинов (ей было тогда 380 тысяч лет от роду) произошла «рекомбинация»: электроны и протоны объединились в атомы водорода. Теперь вещество утратило способность захватывать фотоны. В «безвидном» прежде мире вдруг, как по библейскому сценарию, вспыхнул свет. Этот «первородный» свет, теперь остывший до 2,7 Кельвинов, навсегда остался в глубинах мироздания. Он получил название космического фонового, или реликтового, излучения. Его существование предсказал в 1948 году великий российский физик Г.А. Гамов, эмигрировавший на Запад. А само излучение обнаружили в 1965 году американские инженеры Арно Пензиас и Роберт Уилсон, удостоенные в 1978 году за это открытие Нобелевской премии.