Артур Давыдович Чернин – доктор физико-математических наук, профессор.
Александр Гордон: ... которая прозвучала как одна из версий возникновения Вселенной в этой программе. Версия была, если я верно излагаю, следующая: физический вакуум, вот этот самый непостижный и непонятный нам первичный вакуум в результате некоей флуктуации произвел частицу, которая, пройдя под барьером, из-за туннельного эффекта, попав в то, что теперь называется пространством-временем, всё и натворила. То есть, это так или иначе приближение к квантовой теории гравитации и, следовательно, квантовой теории происхождения Вселенной. У меня возникает одна большая проблема: если верить современной квантовой механике, в момент возникновения этой частицы и ее туннелирования, ее прохода под барьером, должен был быть наблюдатель. И вот тут взамен версии, которую предлагают многие ученые (я читал это и в материалах к сегодняшней программе, версии от божественного до разумного происхождения наблюдателя; некий разум, может быть, схожий с нами, произведший эксперимент в лаборатории, в результате чего получилась эта самая Вселенная), я услышал вдруг вот какую версию. Поскольку речь шла об обнаружении гравитационных волн, которые вот-вот сможем поймать и зафиксировать, то у нас появится возможность пройти через реликтовое излучение своим взглядом и попасть туда, в самое начало Вселенной. И вот тогда, поскольку время-то относительно – прошлое, настоящее, будущее – все, в общем, одномоментно, – тогда у начала Вселенной появится наблюдатель, необходимый для ее происхождения, и этот наблюдатель – мы. Вот это меня абсолютно поразило, и я требую, просто настаиваю на ваших комментариях.
Артур Чернин: Это большая честь для нас сотворить Вселенную своим фактом ее наблюдения. Но нужно подумать о том, как проверить эту идею экспериментальным путем. И если это не физика, а философия, пожалуйста, можете говорить что угодно, не заботясь ни о каких экспериментальных тестах. Но если вы желаете говорить о физике, извольте придумать эксперимент, хотя бы мысленный, эксперимент, в котором вы бы проверили, в самом ли деле вы своим взглядом, ну пусть с помощь гравитационных волн, на начальное состояние Вселенной, этим самым взглядом ее сотворили. Скажите, вы можете представить себе такой эксперимент?
А.Г. Я – нет. Но я, честно говоря, и не размышлял над этим с точки зрения эксперимента.
А.Ч. Я тоже не могу себе представить такого эксперимента, и я думаю, что его и не существует, не существует эксперимента, который дал бы ответ "да" или "нет" на вопрос, правильно так рассуждать или это ложное рассуждение. Ну, если нет такого эксперимента, я думаю, что нет. Ты как считаешь?
Юрий Ефремов: Эксперимента не видно, конечно, но сама идея возникновения Вселенных, множественных Вселенных как флуктуаций первичного вакуума, она вполне научна, она же входит в составную часть теории инфляции, правда ведь?
А.Ч. Ну то, что входит как составляющая часть в теории инфляции, не говорит ни "за" и ни "против", я бы даже сказал, скорее "против" этого. Теория-то не проверена.
Ю.Е. Теория не проверена, но она имеет некую философскую красоту – бесконечный и вечный вакуум, в котором то в одном, то в другом месте возникают из элементарных частиц быстро раздувающиеся вселенные, причем, в самое разное время. В каждой вселенной своя физика, может быть, разное число размерностей, другие элементарные частицы.
А.Г. Но мы опять упираемся в невозможность экспериментальной проверки.
Ю.Е. Да, к сожалению, это, конечно, верно, но все же один "эксперимент" был проведен успешно – это наша Вселенная, и это мы, которые в ней живем, потому-то наша Вселенная кажется удивительным образом точно подогнана к возможности нашего существования. Это то, что называют антропным принципом. Я думал об этом говорить в конце, но можно и вначале.
А.Г. Я думаю, что стоит вначале, потому что ведь именно из-за того, что современная наука, пользуясь математикой, математической логикой, теориями, которые проверены, которые работают уже как инженерные системы, та же квантовая механика, она приходит к каким-то заключениям, которые ни мыслимым, ни немыслимым экспериментом проверить нельзя. И это заставляет многих критиков говорить о том, что наука в ее классическом виде, "теория, практика, эксперимент", она закончилась, что она вступает в область метафизических исследований, где любая теория хороша, если она, как вы изволили выразиться, красива.
Ю.Е. Это второй вопрос, который действительно мы обязательно затронем. Но если сейчас немножко продолжить про антропный принцип. Известно, что, скажем, если бы было в пространстве два или четыре измерения, уже не было бы устойчивых орбитальных движений ни звезд, ни планет и так далее. Если бы масса протона не была столь близка к массе нейтрона, не существовали бы стабильные атомы. Удивительным образом выпадает из общего ряда масса электрона, которая примерно в 1800 раз меньше, чем у протона. И много-много таких закономерностей. И вот спрашивается, значит, кто-то измыслил нашу Вселенную так, чтобы она была подходящей для нашего существования. Фред Хойл, знаменитый астрофизик и фантаст в "Черном облаке" прекрасно сформулировал эту проблему, как правильно подходить к задаче. Дело в том, что мы – дети этой нашей Вселенной, и поэтому не нужно ставить телегу впереди лошади. Наша логика отвечает логике нашей Вселенной, потому что мы родились в нашей Вселенной. Как быть с возможностью, что существует множество вселенных, может быть, они есть, может быть, нет, это действительно некое умозрительное соображение. Но наша Вселенная есть, мы в ней есть, мы в ней проэволюционировали и достигли даже состояния разумности, так что можем рассуждать. И есть целое направление в теории познания, одно из немногих, которое поддерживают естествоиспытатели. Сейчас в философии действительно зарождается такая тотальная критика научного подхода к миру.
А.Ч. И физика заражается этим самым тоже.
Ю.Е. Немножко есть. И вот есть это направление, эволюционная теория познания, которая говорит, что мы дети нашей Вселенной и наши познавательные способности отвечают устройству Вселенной, ибо они такими появились в процессе эволюции. Вот если бы именно нашей Вселенной не было бы, просто не было бы и личности, которой поставили бы такой вопрос. Так что все в пределах нашей Вселенной вполне увязано. И хотя говорят, что вот мы можем воспринимать мир сквозь какое-то узкое окно, что мы закидываем на мир сеть с какими-то ячейками и вылавливаем из мира только то, что больше ячеек... Но ведь ячейки становятся все меньше и меньше, и если мы смотрим сквозь окно – пожалуйста, можно с этим согласиться. Но мы прорубаем все новые окна, и мы видим на практике, что наши знания все время расширяются и расширяются, и они действительно объективно отвечают нашему миру. Уже просто сам тот факт, что вот мы здесь сидим, на нас светят лампы и посредством этого электромагнитного магнитного поля нас видно отовсюду, это возможно именно потому, что наши познавательные способности сформировались как ответ на логику Вселенной. И все это обязано, в конце концов, бескорыстной, действительно, любознательности ученых.
В 20-х годах уже позапрошлого века Ампер и Эрстед увидели, что у компаса, поднесенного к проводнику с током, стрелка поворачивается. Отсюда все и пошло – Фарадей, Максвелл, Герц, Попов и так далее. И вот критики науки почему-то поразительным образом об этом забывают, они забыли, что вся цивилизация технологическая держится именно на том, что 20, 50 или 180 лет назад ученые просто в силу внутреннего любопытства чем-то таким заинтересовались.
А.Г. Я думаю, что критика-то строится немножко по другому принципу...
Ю.Е. Но по этому тоже.
А.Г. ...понимая, что существованием той цивилизации, в которой мы живем, мы обязаны в первую очередь наукам, и естественным наукам, разумеется. Может быть, здесь недовольство качеством – я имею в виду сейчас не качество быта, а качество жизни, потому что человек в разгадке вопроса не ближе, чем Аристотель или его ученики, хотя мы прошли такой огромный путь. Может быть, этим вызвана критика науки? То есть, мы узнаем все больше и больше о мире, эта сетка становится все меньше и меньше, она превратилась уже даже не в комариную, а в атомную, ну и что?
Ю.Е. Вот это действительно серьезный и глубокий вопрос, на который есть совсем разные точки зрения. Знаменитый физик Фейнман думает, что мы, в конце концов, построим единую теорию всего и останется только какие-то частности изучать. Но есть и другая точка зрения, которая, скорее, приближается к старой притче о том, что по мере расширения области наших знаний увеличивается и поверхность соприкосновения с неизвестным.
А.Г. Мы гонимся за горизонтом.
Ю.Е. Но важный момент состоит в том, что внутри горизонта мы действительно знаем то, что мы знаем. А критика направлена на то, что, дескать, у нас знания недостоверны, потому что одни теории сменяют другие. Но они, эти критики, не понимают, что действует принцип соответствия. Новое знание всегда, если оно научное, если оно правильное, всегда включает старое как частный или предельный случай. Ньютонова механика оказывается разновидностью эйнштейновской для малых скоростей и так далее и так далее. В общем, завоеванных территорий наука не отдает, она продвигается дальше и дальше. Ну, или можно еще так сравнить.
Мы, ученые-исследователи, строим картину мира. (Слово "ученые" какое-то нехорошее, лучше говорить "исследователь". Действительно, ученый, он в основном мало ученый, либо он понимает не так уж много). Но все исследователи – люди, преданные своему делу, для них это смысл жизни, и они чем занимаются? Они строят, я бы сказал, бесконечную, мозаичную картину, в центре картина уже выглядит очень хорошо, резко все друг с другом состыкуется. И потом на периферии подстраиваются новые кусочки. Всякие, так сказать, лжеученые, пытаются присоединить что-то совершенно несуразное, кусок, который не вяжется со всем остальным. А вот если этот кусочек правильный, он обязательно находит свое место сначала на периферии этой картины, может быть, дальше потом к нему же подстраиваются новые такие, отростки даже могут выступить. Потом заполняется промежуток между ними, и эта мозаичная картина расширяется и расширяется. И я, честно говоря, сейчас не знаю, есть ли предел у этого процесса.
А.Г. Тут у меня опять, тоже пользуясь вашей аналогией, есть вопрос. Помните про знаменитую архимедовскую точку опоры: дайте мне точку опоры, я переверну землю. Дайте мне точку отхода, чтобы я мог увидеть всю эту картину целиком, даже не бесконечную, даже ту, которая создана на сегодняшний день. Ведь посмотрите, что получается. Вы сравниваете это с картиной, а я, может быть, сравню с норами, прорытыми в земле. Скажем, очень далеко ушел от центра, осознаваемого всеми учеными, исследователь в области биологии, и очень далеко ушел астрофизик. И настолько далеко они ушли, что где они соединятся кроме разведанного центра той самой классической картины мира, от которой мы идем все дальше, я не знаю. Это тоже критика науки. Зачем же нам знать больше, если мы не можем объединить это в единую картину?
А.Ч. Вы заметили, что критика науки, как правило, относится к теориям. Никто не критикует эксперимент или наблюдение. Почему?
А.Г. Ну да, потому что это невозможно.
А.Ч. Потому что, чтобы критиковать эксперимент или астрономические наблюдения, нужно понимать, о чем идет речь. А в действительности ведь наука состоит по большей части из эксперимента и наблюдения. Теория – замечательный стимул для наблюдений и экспериментов. Но конечный продукт знания – это всегда эксперимент, астрономическое наблюдение. И здесь критики науки могли бы обратить внимание на то, что и в астрономии в последнее время, казалось бы, в такой абстрактной науке, как космология, часть астрономии, происходят такие замечательные открытия, настоящая революция, как некоторые считают. И все это не результат теории, а результат прямых астрономических наблюдений.
Ю.Е. Чтобы вернуться к вашему вопросу, все-таки именно астрономия изучает условия, которые приводят к появлению жизни, биологии и так далее и так далее. И в какой-то далекой перспективе, я думаю, астрофизик найдет и лучшее понимание с биологами. Оно, собственно, уже сейчас есть – проблема неземной жизни, проблема неземных цивилизаций. Действительно, Артур правильно заметил, что одновременно с таким разгулом критики науки (в особенности, связанном с постмодернизмом, который вообще говорит, что наука не более чем один из "текстов", что все "тексты" равноправны), в конце ХХ века началась новая великая эпоха в астрономии. Она началась с открытия других планетных систем. Я астрономией заинтересовался еще где-то в третьем классе, и тогда мечта об открытии планет у других звезд казалась несбыточной фантазией. Но в 1995-ом году была открыта первая планета около звезды, просто потому, что измерения лучевых скоростей стали настолько точны, что мы почувствовали, как звезда чуть дрожит вокруг центра тяжести своей планетной системы. Их сейчас уже около ста.
А.Ч. А попытка соединить астрономию с биологией уже была сделана. Первым астробиологом был Джордано Бруно. Он сказал, что жизнь существует на других планетах, хотя, возможно, и в других формах. Сейчас астробиология становится одной из новых и быстро развивающихся наук, благодаря наблюдательным открытиям астрономии в первую очередь. Открытие планет вне солнечной системы – это прямое подтверждение гипотезы Бруно о том, что существуют такие тела во Вселенной, которые похожи на Землю, а значит, на этих телах возможна жизнь...
Ю.Е. И есть совершенно конкретные наблюдательные программы, которые позволят, по-видимому, проверить, есть ли жизнь на очень далеких планетах у других звезд. Просто мы уже подходим к возможности обнаруживать в спектре звезды линии кислорода, которые принадлежат атмосфере планеты, вращающейся вокруг нее, а кислород – это биогенное образование, кислород на земле сделан растениями, и практически много молекулярного кислорода можно сделать только каким-то живым процессом, иначе он очень быстро исчез бы, ушел бы на окислительные процессы – значит, его кто-то непрерывно возобновляет. Такая задача поставлена, это проблема ближайших, может быть, пяти лет.
Еще одно открытие. Вот изображение галактики М51 или Водоворот, вот прекрасная спиральная структура. А в центре сидит не что иное, как черная дыра, и это найдено по очень быстрому движению газа, в данном случае, движением газа вокруг ничтожно маленького объема в центре галактики. Значит, если знаем скорости и размеры, знаем силу гравитацию, и в таких размерах может быть только черная дыра. А вот на следующей картинке, насколько я помню, должна быть галактика Андромеда, вот она. Считается, что наша собственная галактика очень похожа – туманность Андромеды вот она появилась – она видна сбоку, спиральные рукава, вот где-то на окраине мы сидим в нашей Галактике, где-то на окраине звездной системы примерно такого же типа. И тоже такое центральное вздутие, центральный балдж, если угодно, а в центре сидит черная дыра. И это опять-таки только по движению газа заподозрено движение газа.
А наша собственная Галактика, на следующей картинке сейчас должна появиться, там мы уже около 10-ти лет отслеживаем быстрое вращение нескольких звезд вокруг самого центра Галактики, – ну, конечно, не мы в России... Там мелькала картинка с нашим шестиметровым телескопом, а потом были картинки Вери Лардж телескопа, это на Южной европейской обсерватории, и Кек-телескоп 10-метровый на Гавайях. Эти два телескопа измерили движение звезд просто непосредственно в самом центре галактики. Там оказались гигантские скорости орбитальных движений, десятки тысяч километров в секунду в области размером меньше солнечной системы. Вот это изображение нашей собственной Галактики, эта картинка охватывает полнеба, это в далеком инфракрасном диапазоне, и мы видим действительно это центральное сгущение нашей Галактики, а в центре сидит загадочный объект. Это абсолютно загадочная вещь, потому что если это не черная дыра, то это вообще... Это еще что-то более чудовищное и непонятное – в чем нет необходимости, мы всегда должны выбирать минимальную гипотезу. А черная дыра – это уже проблема квантовой теории гравитации, к которой можно уже теперь подойти вплотную и экспериментально что-то изучать, наблюдательно. Правда ведь?
А.Ч. Главное – наблюдения, с наблюдениями, в самом деле, дела обстоят с каждым годом все интереснее и интереснее. Казалось бы, теория должна преподносить сюрпризы, теория должна загадки нам загадывать или предлагать какие-то неожиданные отгадки. Но эксперимент и наблюдение – вот что удивляет нас и удивляет теоретиков, например, открытие вакуума во Вселенной, потрясающее открытие, которое сделали астрономы-наблюдатели. Ю.Е. Да, это поразительная вещь, тут действительно было совершенно неожиданно сделано по открытиям Сверхновых звезды в далеких галактиках. Вот как раз сейчас картинка, на которой показана далекая галактика, отдельные звезды на ней неразличимы, они сливаются в светлый туман. Но вот виден слева внизу один очень яркий объект. Это звезда, которая светит сейчас ярче ста миллионов звезд, она вспыхивает так на короткое время. Оказалось, что светимость в момент максимума вспышки у некоторых типов этих звезд одинаковая, и значит, мы можем построить по этим звездам диаграмму расстояние – красное смещение. Это диаграмма, аналогичная той, которую впервые построил Хаббл по наблюдениям галактик, и которая доказала, что расстояния между галактиками увеличиваются, Вселенная расширяется. Хаббл тут, наверное, мелькал, но мы его пропустили, увлеклись разговором. Эта картинка показывает, особенно внизу слева должно быть видно, вот стрелка – галактика, и рядом сверкнула звезда, это уже у очень далекой галактики. И оказалось, что поведение этих Сверхновых звезд типа Ia... На диаграмме видимая величина – красное смещение. Оказалось, что Сверхновые отклоняются от линейной зависимости между расстоянием (красным смещением) и блеском (зависящим от расстояния и светимости). Физики долго не могли поверить в достоверность этого результата. Он означал открытие вакуума.
А.Ч. Да, это было открытие вакуума. Казалось бы, рутинные наблюдения, правда, наблюдения с самыми лучшими инструментами. Здесь и крупнейшие наземные телескопы, и Космический телескоп имени Хаббла на орбите. Огромный наблюдательный материал. Вот эти точечки, которые мы видим на верхней диаграмме, это все наблюдения, это наблюдения отдельных вспышек Сверхновых. Почему именно Сверхновых? Потому что они очень яркие, как Юрий Николаевич сказал...
Ю.Е. Ярче обычных новых звезд.
А.Ч. Гораздо ярче обыкновенных звезд, даже ярче бывает целой галактики. Поэтому их видно на очень больших расстояниях, на таких больших расстояниях, где уже космологические эффекты появляются, где появляются эффекты не только космологического расширения, эффекты скорости расширения, но и эффекты ускорения или замедления расширения.
Ю.Е. Вот это решающая вещь.
А.Ч. Это в самом деле было решающим обстоятельством. Теоретики не мечтали и думать не могли еще несколько лет назад, что удастся столь надежно и определенно доказать существование вакуума во Вселенной в таких наблюдениях или вообще в каких бы то ни было наблюдениях. Эти наблюдения оказались чрезвычайно интересными, важными, неожиданными по выводам. Сами наблюдатели первое время не очень верили себе. Брайен Шмидт говорил, что он не только боится теоретикам объяснять свои результаты, но он их сам не очень хорошо понимает, почему это удалось сделать. А удалось это сделать потому, что использована самая современная техника, потому что велись рутинные, казалось бы, наблюдения, но на протяжении множества лет. И вот эти точечки, если посмотреть на диаграмму, особенно ближе к правому ее краю...
Ю.Е. На верхней диаграмме.
А.Ч. Да, да. Они ложатся скорее на верхнюю из тех прямых, которые там показаны. Прямые – это теории, а точечки – это наблюдения. И вот тонкое различие между двумя теоретическими линиями на самом деле означает возможность двух миров – мир, который расширяется с ускорением, и мир, который расширяется с замедлением. Верхние точечки ложатся на верхнюю линию, это как раз линия, соответствующая миру, который расширяется с ускорением. А расширяться с ускорением он может только по одной-единственной причине, других причин мы просто не знаем, но эта причина наверняка существует – это существование вакуума, это присутствие во Вселенной вакуума, вакуума с очень высокой плотностью. Когда мы говорим "вакуум", мы, как правило, имеем в виду пустоту. Но это не пустота, это, конечно, очень сильно разреженная среда. Но все-таки это среда, плотность которой в среднем по Вселенной такая, что она превышает суммарную плотность всех остальных невакуумных видов материй, включая так называемую темную материю.
Ю.Е. И этот вакуум – среда с отрицательным давлением.
А.Ч. С отрицательным давлением к тому же, да. Именно отрицательное давление этой среды и создает эффект ускорения. Дело в том, что согласно общей теории относительности, это впервые было понято Эйнштейном, гравитационную силу создает не только масса и плотность вещества, но также и давление вещества. Это замечательная была мысль, которая подтвердилась во множестве и теоретических, и экспериментальных результатов. И придуманный Эйнштейном вакуум... А это он придумал в 1917 году в первой работе по космологии, основанной на общей теории относительности, он указал на возможность стационарной Вселенной, что само по себе не очень интересно, как выяснилось в дальнейшем, но причина, по которой Вселенная могла быть стационарной, это всеобщее отталкивание, это всемирное антитяготение...
Ю.Е. Которое компенсирует тяготение.
А.Ч. Которое компенсирует тяготение вещества и потому создает возможность статичности в мире. На каждую частицу действуют две силы – отталкивание и притяжение, и если они равны друг другу по величине и направлены противоположно, частицы покоятся, и так мир может покоиться. Однако мир на самом деле не находится в состоянии покоя, мир находится в состоянии расширения. Это доказал сначала теоретически Фридман Александр Александрович, петербургский математик, а затем это было доказано Хабблом, которого мы уже упоминали, знаменитым американским астрономом. Мир находится в состоянии расширения. Но до сих пор считалось, что это расширение происходит благодаря какому-то изначальному толчку, и в дальнейшем должно затухать, замедляться благодаря всемирному тяготению. И в последние несколько лет стало известно, что, в действительности, Вселенная расширяется не с замедлением, а с ускорением. Меняется вся картина Мира с обнаружением ускорения расширения, и притом это ускорение, несомненно, связано с вакуумом, и вакуум этот преобладает во Вселенной по плотности.
Ю.Е. Вот это самый важный момент. (Эта картинка на экране относится просто к расширению Вселенной, как это было видно по галактикам.)
А.Ч. Между прочим, здесь возникает такой замечательный парадокс. Вселенная расширяется с ускорением, расширяется так, что галактики разбегаются друг от друга со все большими и большими скоростями, они уносятся друг от друга, ускоряясь, расстояние между ними возрастает, возрастает все больше и больше, скорости возрастают. А Вселенная в целом, четырехмерное пространство-время, при этом становится все ближе и ближе к статическому. Четырехмерное пространство-время определяется в этом случае только одним вакуумом, но вакуум устроен так, что его плотность и давление не меняются со временем вообще, они не меняются ни в пространстве, ни во времени. Вакуум – это абсолютная статическая среда. И если вакуум создает пространство-время, а сам он статичен, значит, и пространство-время должно быть статично. Вот представьте себе, что имеется четырехмерное пространство-время, в котором со все возрастающими скоростями происходит космологическое расширение. Такова современная картина мира, и она стала возможна благодаря этим наблюдениям Сверхновых. Совершенно новый подход ко всему, совершенно новый взгляд на вещи. Вот некий парадокс, который, однако, в теории разрешается сравнительно легко. В действительности, в теории Фридмана уже имелся с самого начала вариант такого неограниченно быстрого и ускоряющегося расширения, в котором четырехмерное пространство-время в итоге оказывалось статическим.
Ю.Е. Вот это как раз, я думаю, порция сложных формулировок, которые так любят зрители.
А.Ч. Это удивительное обстоятельство.
А.Г. Это удивительное и совершенно непредставимое обстоятельство.
Ю.Е. Непредставимое, да. Но мало того, что Вселенная расширяется с ускорением, по нему можно измерить плотность энергии вакуума, и оказалось, что около 70-ти процентов массы, или, лучше сказать, плотности энергии Вселенной определяется именно этим самим вакуумом. Это новая, фактически, физическая сущность, хотя признаки ее существования в экспериментах были, но плотность энергии удалось измерить только астрономам, только на основании обнаружения далеких Сверхновых, о которых тут говорилось. А также, кстати, в последнее время и по новым измерениям на спутниках. 70 процентов всего, что мы видим во Вселенной, это практически еще не изученный вакуум. Но и этого еще мало.
Следующие 27 процентов тоже принадлежат, в общем, неизвестно чему. Правда, эта история довольно старая. Тут мелькнуло скопление галактик (скорости галактик в скоплениях еще в 30-х годах были измерены очень хорошо), это скопление галактик в Коме (Волосах Вероники). В 30-х годах еще Фриц Цвикки обнаружил, что скорости в этом скоплении очень высокие. Массы звезд мы знаем, и знаем, примерно, сколько звезд в галактиках, и значит, массы самих галактик. И получалось, что при таких массах галактик и их высоких скоростях эти скопления устойчивы быть не могут, силы взаимного притяжения не хватает. Об этом хорошо забыли, и уже в конце 50-х годов наш астроном В.А.Амбурцумян отсюда сделал вывод, что скопления неустойчивы, что там должны все время рождаться новые галактики и так далее и так далее. Однако вскоре стало ясно, что и в галактиках, во многих галактиках тоже существует какое-то вещество, которое не является ни звездами, ни газом, но вещество гравитирующее, так что массы галактик много больше, чем суммарная масса их звезд. И природа этого вещества, которое составляет примерно 27 процентов от общей массы Вселенной, остается неизвестной до сих пор. По сравнению с природой вакуума задачка, казалось бы, более простая, но природа его неизвестна. Причем диапазон масс возможных объектов, ответственных за эту "скрытую массу" составляет много порядков, от массивных черных дыр до элементарных частиц. Скорее всего, это некий новый вид элементарных частиц, слабо взаимодействующие массивные частицы, которые еще предстоит открыть. Вот как 30 лет искали нейтрино от Солнца, вот сейчас уже, наверное, лет, не знаю сколько, может быть, 5, 10 ищут эти частицы, они слабо взаимодействуют, но слегка изменяют некоторые ядерные реакции. И физики снова уходят под землю, чтобы исключить всякие помехи.
И получается что же? Получается, что наши любимые звезды составляют лишь малую долю массы Вселенной. У Шкловского была книжка когда-то "Звезды: их рождение, жизнь и смерть". Когда он сел за ее сочинение, это было лет 30 назад, он пришел ко мне; я – звездник, Шкловский – астрофизик, и он спросил меня: какие объекты самые главные во Вселенной? Я сказал сразу же – звезды. Он остался не очень доволен, потому что он занимался раньше диффузным веществом, газовыми туманностями, но решил написать книжку о звездах, понял, что звезды очень важны, но оказывается, кто-то еще уже знал правильный ответ на этот вопрос.
А.Ч. И на звезды приходится всего один процент массы Вселенной. То, что мы видим, то, что доступно непосредственному наблюдению глазом, это всего один процент полной массы Вселенной.
Ю.Е. Это результат последних 5-ти лет развития...
А.Г. Простите, а еще 2 процента куда делись?
А.Ч. Есть еще межзвездный, межгалактический газ, который впрямую не очень можно наблюдать, но его физика понятна. Этот газ – то же самое вещество, из которого сделаны звезды, но он горячий и наблюдается только в рентгене.
Ю.Е. И очень важный момент состоит в том, что мы узнали о составе, скажем, 96-97 процентов Вселенной, наблюдая именно звезды.
А.Г. То есть, наблюдая один процент Вселенной, сделали заключение о 99-ти...
Ю.Е. Да, в этом и есть величие человеческого разума, и, причем, мы абсолютно уверены в том, что звезд может быть 1, может быть 2 процента...
А.Ч. А те самые Сверхновые, которые мы наблюдаем, это ничтожная часть всех вообще звезд во Вселенной. И в этой ничтожной части этого одного процента и был взвешен космический вакуум, была взвешена вся Вселенная. Но природа космического вакуума, конечно, остается неясной. Хотя физики о вакууме говорят уже очень давно, и он, в самом деле, реально проявляет себя в лабораторных экспериментах. Но чего нельзя принципиально сделать в лабораторных экспериментах, так это измерить плотность энергии этого вакуума. Говорится, тут должна быть некая среда, она присутствует всюду, и здесь, она идеально однородна, она заполняет все пространство Вселенной с одинаковой плотностью, всюду, везде и всегда. Но измерить в лаборатории плотность вакуума нельзя.
А.Г. Ведь он отрицательным давлением обладает.
Ю.Е. Да, это свойство, которые, собственно, все и определяет.
А.Ч. Притом отрицательное давление к тому же абсолютно еще не равняется плотности, такая удивительная среда. В лаборатории нельзя измерить плотность вакуума по той причине, что во всех экспериментах ускользает абсолютное значение энергии, и можно измерять только изменение энергии, изменение энергии от точки к точке, от одного момента времени к другому. И есть только один тип эксперимента, в котором можно определить всю энергию, а не только ее различия, не только ее разности. Это гравитационный эксперимент. И гравитационный эксперимент в масштабе всей Вселенной, в действительности, и был поставлен самой природой. И лабораторной установкой для измерения плотности вакуума послужила вся Вселенная, вся звездная Вселенная, все эти Сверхновые замечательные звезды. И они дали физике и астрономии то, что никакой лабораторный эксперимент принципиально дать не может.
Ю.Е. И вот, кстати, появилось еще одно изображение скопления галактик, где видны такие тонкие дуги. Это изображения еще более далеких галактик, чем эти яркие диффузные пятна более близких галактик, они выглядят как такие дуги вследствие эффекта гравитационной линзы, вследствие тяготения более близких галактик. И по этим гравитационным линзам, по их характеру, по их параметрам опять-таки можно еще раз оценить массу этих галактик и еще раз получить еще одно доказательство, что подавляющую часть массы мы в оптике не наблюдаем, она сказывается только гравитационно.
А.Ч. Да, но это не вакуум...
Ю.Е. Это не вакуум, это относится к 27 процентам.
А.Ч. Которые называли скрытыми массами. Вот, между прочим, вопрос: почему, хотя плотности вакуума и темного вещества различаются, они так близки друг к другу, 70 процентов или там 30 процентов.
Ю.Е. Да, могло быть что угодно.
А.Ч. Между ними возможны любые соотношения. Плотность вакуума не меняется во времени и в пространстве, это константа природы, можно сказать. А плотность средняя по Вселенной скрытых масс убывает со временем благодаря расширению. И только сейчас, в эту эпоху эволюции мира, они оказались, обе эти плотности, близкими друг к другу, так близкими, что они фактически равны друг другу с точностью до фактора двойка – тройка.
Ю.Е. И у тебя, по-моему, есть объяснение.
А.Ч. Одно из возможных. В действительности это загадка, это большая загадка природы, одна из больших загадок природы, но загадок, вероятно, будет и еще больше с дальнейшими открытиями. Однако замечательно то, что сами эти открытия меняют наше общее представление, задают нам новые задачи, заставляют теоретиков думать совершенно не так, как они думали до этого. Что-то новое изобретать и фантазировать, правда, в этих фантазиях теоретики бывают очень далеко от самой физики. Бывает, что развивается физическая теория, которая не то что никак не обоснована экспериментально, но она даже и не стремится особенно к этому. Некоторые теоретики и даже в космологии говорят, что, мол, наша модель такова, что она не может быть опровергнута никакими наблюдениями и никаким экспериментом, нашу модель может опровергнуть только еще более остроумная модель.
Ю.Е. На этом и спекулируют некоторые философы. Мы теперь знаем, что есть целая гигантская область в космологии, которая как раз не только проверяется наблюдением, но и поставлена самими наблюдениями.
А.Г. Позвольте вопрос. Учитывая открытие вакуума и расширения, значит ли это, что Вселенная будет расширяться бесконечно, и видимая для нас ее часть (тот самый процент, кстати, который дал нам возможность об этом рассуждать), по сути дела, из-за рассредоточения прекратит свое существование?
А.Ч. Вселенная действительно будет продолжать расширяться неограниченно во времени, этому процессу нет предела. При этом область Вселенной, доступная наблюдениям, будем говорить о наблюдениях опять-таки. Область Вселенной, доступная наблюдениям, будет оставаться все той же, что мы имеем и сейчас, мы имеем самые далекие объекты на расстояниях в 10 миллиардов световых лет. И это очень близко к принципиальному порогу наблюдений, к принципиальному горизонту наблюдений. Дальше этого предела мы не можем видеть вообще ничего. И этот предел, он останется навсегда, сколь бы быстрым не продолжалось и не происходило космологическое решение.
А.Г. Честно говоря, я не понял.
А.Ч. Предел наблюдений, горизонт наблюдений, он связан с тем, как быстро удаляются от нас те объекты, от которых мы еще можем рассчитывать получить информацию. От них идет свет.
А.Г. Понятно, что они не будут удаляться со скоростью большей, чем скорость света, и поэтому мы от них получим сигнал в любом случае.
А.Ч. Совершенно верно. Чем ближе их скорость удаления к скорости света, тем меньше шансов получить от них какой-либо сигнал. И этих галактик, которые удаляются со скоростями, все более и более близкими к скорости света, будет становиться все больше и больше, и они будут уходить из нашего горизонта, той области, которую мы можем наблюдать. И значит, мы сможем наблюдать меньшую часть этого самого процента, видимого процента...
А.Г. Пока горизонт не опустеет совсем.
Ю.Е. Вот именно, такие сейчас работы появляются – полуфантастические.
А.Ч. Пока плотность реального вещества не исчезнет. Но это многие миллиарды лет. До этого произойдут другие события, гораздо более драматические. Солнце превратится в красный гигант и затопит своей атмосферой все планеты нашей солнечной системы.
Ю.Е. Будущее, конечно, чревато...
А.Ч. Туманность Андромеды, которую Юрий Николаевич показывал, налетит на нашу Галактику, скорее всего, столкнется с нашей Галактикой. Это уже будет через 6-7 миллиардов лет, некоторые считают, что, может быть, и обойдется. Но до этого Солнце погубит все, правда?
Ю.Е. Может быть...
А.Г. Сколько Солнцу осталось жить?
Ю.Е. Около 5-ти миллиардов лет.
А.Г. То есть приблизительно столько же, сколько существует Земля?
Ю.Е. Да, примерно так. Но лично я убежден, что наука будет развиваться беспредельно, если ей позволят развиваться, если вот философы, в частности, и вообще общественное мнение не остановят развитие науки, а ведь есть такие голоса: остановим науку на 50 лет, она и так много вреда наделала, хотя вред наделали те, кто ее применяли.
На самом деле, если наука будет развиваться дальше, она будет становиться все более и более могущественной. Примеров – сколько угодно. Мы знаем уже сейчас, скажем, как предотвратить катастрофические последствия возможного падения астероида, мы научимся бороться с новыми эпидемиями и так далее и так далее. Но все эти практические выходы науки, все-таки они, в конце концов, появились, опять-таки, прежде всего из внутренних потребностей развития самой науки, человек просто видит, где слабое место, где может сказать что-то новое, и прибегает туда. И потом оказывается, что это связывается в цепочку, и потом по длинной цепочке получаются какие-то практические выходы. Поразительным образом не понимают этого некоторые наши философы. Особенно опасно это для России, потому что это выглядит как некое оправдание того, мягко говоря, малого внимания к науке, которое сейчас есть. Если остановится наука, то человечество не сможет ответить на вызовы будущего, какие бы они ни были. Если наука будет развиваться, мы сможем...
А.Г. Реанимировать Солнце или предотвратить столкновение галактик?
Ю.Е. Столкновение галактик – вряд ли. Впрочем, серьезные люди, академик Кардашев, например, говорят, что могут существовать цивилизации, освоившие всю галактику целиком, и тогда они могут управлять, если угодно, и движением галактик. Это звучит почти как фантазия, это очень далекая, конечно, экстраполяция возможности.
А.Ч. А почему бы не сотворить новую Вселенную специально для нас?
Ю.Е. Да, действительно, можем действительно вернуться к исходной точке...
А.Ч. Если это можно сделать одним взглядом!
Ю.Е. Взгляд – это все-таки некая философская, я бы сказал, заумь. Лучше говорить о практических вещах, поскольку, действительно, теоретически творение вселенных возможно....
А.Ч. Ничего себе практическая вещь – сотворение Вселенной.
Ю.Е. Ты же прекрасно знаешь...
А.Ч. Расскажи мне, как это можно сделать.
Ю.Е. Я не могу, я же не специалист...
А.Г. Для этого надо очень небольшую массу, насколько я помню...
Ю.Е. Нужно ее разогнать до очень высоких энергий...
А.Г. Надо сжать ее, то есть вызвать давление определенное, и после этого... Но опять, какая нам от этого польза, если родившаяся Вселенная начнет развиваться в других измерениях?
Ю.Е. Ну, конечно, это тоже, собственно, не наука, а фантастика – мыслятся способы, что человек сможет проникнуть в эту новую Вселенную. Есть, может быть, горловины, соединяющая нашу Вселенную с другими. Это, опять-таки, проблема квантовой гравитации. Есть даже рассуждения о том, как могут выглядеть эти горловины, соединяющую, возможно, нашу Вселенную со множеством других. Если мы заглядываем в них в ранние стадии эволюции других вселенных, они выглядят как очень яркие пятна, а вокруг них вакуумоподобное вещество. Так что вокруг них соответствующее разбегание вещества могло бы наблюдаться. В общем, опыт показывает, что то, о чем человек может только помыслить, рано или поздно он, если наука опять-таки движется, он сможет это претворить в жизнь, и наверно, можно будет спастись и в космологическом масштабе.
А.Г. Более 2 тысяч лет назад была сформулирована идея эфира, и вот теперь обнаружен вакуум...
А.Ч. Который к эфиру не имеет никакого отношения, но в умах людей может играть ту же самую роль некоей абсолютной субстанции, которая заполняет всю вселенную, имеет несомненно космическую природу, хотя присутствует всюду. Здесь, в мире атомов и молекул, в мире элементарных частиц.
Ю.Е. Во всяком случае, такие рассуждения о человеке, о вселенной, они, по-моему, показывают, что как раз наука – не только самое интересное, но и самое возвышенное, благородное занятие.
А.Г. Видите как, в начале третьего тысячелетия странным образом ученые, скажем, гуманитарии и естественнонаучники вдруг превратились в оптимистов и пессимистов. И те, у кого есть инструментарий научный, наблюдательные данные, эксперименты, они оптимисты, им есть что делать. А размышлять о том, как делают это другие, да еще с выводами о том, что все равно Солнце погаснет, вселенные столкнуться и эта материя закончит свое существование, конечно, это вызывает пессимизм и некую даже, может быть, зависть. Вот вам и причина, почему вас критикуют философы.
Ю.Е. Экспериментальные и наблюдательные возможности отечественной науки отстают все больше от мирового уровня, но к счастью, сейчас в сети существует очень много материалов, которые можно использовать как наблюдательные данные – материалов Хаббловского космического телескопа, вообще зарубежных телескопов, ими можно пользоваться. Но беда в том, что у нас исчезло среднее поколение ученых. Уйдет наше поколение, это скоро будет...
А.Г. Это беда. Да.
Ю.Е. И начнется конец российской науке уже буквально.
А.Ч. А по моим наблюдениям, всегда в каждой группе студентов имеются 2-3 человека независимо от того, сколько платят за науку вообще, сколько там в бюджете денег, независимо ни от чего, имеются два-три человека, ну пусть два, которые будут заниматься наукой в любых условиях...
Вверх