Текст книги "100 великих загадок астрономии"

Существуют ли зеркальные миры?

В последние годы нет-нет, да и появятся сообщения о том, что внутри Солнечной системы существует параллельный мир, который состоит из скрытого вещества и является нашим «зеркальным отражением». Что кроется за этой сенсацией? И если подобный мир впрямь существует, где именно он находится? И чем может обернуться для нас его таинственное бытие?

Физик Роберт Фут из Мельбурнского университета показал недавно, что теория суперсимметрии «допускает существование зеркальных миров». В таком случае нематериальное может превращаться в материальное и наоборот: материя – перетекать в мысль, а мысль – в материю.

Теория суперсимметрии допускает существование зеркальных миров

Из его расчетов явствует, что рядом с нами пребывает незримый, неосязаемый мир, этакое «вещество наших снов», разлитое всюду. Расстояние между двумя мирами, быть может, меньше длины атома! Как ни фантастична эта идея, она опирается исключительно на формулы и факты, собранные Футом в его книге «Shadowlands» («Царство теней»).

Астрономы давно задавались вопросом: почему галактики не разлетаются в стороны под действием центробежных сил? В конце концов они предположили, что видимое нами вещество составляет лишь около 4 % вещества Вселенной. Все остальное, очевидно, сложено из не открытых пока элементарных частиц. Все остальное, полагает Роберт Фут, состоит из «зеркальных» частиц, а мы не можем их увидеть. Зеркальное вещество удерживает галактики. Без него все мироздание распалось бы.

Недавно было сделано странное открытие. Оказалось, что есть планеты, не обращающиеся вокруг звезд. Они бороздят космическую даль в полном одиночестве. Так ли? По мнению Фута, эти планеты зародились возле звезд, состоящих из зеркальной материи, и теперь сопровождают их – они же нам не видны.

В начале 1970-х годов стартовали автоматические станции «Пионер-10 и -11». Покинув Солнечную систему, они стали продвигаться заметно медленнее. Что тормозит их полет? Уж не зеркальная ли материя, вставшая стеной на их пути?

В 1908 году произошла памятная катастрофа – падение «Тунгусского метеорита». Вот уже столетие энтузиасты ищут осколки этой глыбы, но не могут найти – как будто шапка-невидимка слетела на сибирскую тайгу, выкосив лес на огромной территории. Но, может быть, так оно и есть? Незримая «зеркальная» глыба рухнула на безлюдную тайгу, словно предупреждая, как опасны для Земли столкновения с любыми подобными объектами.

Моделируя зарождение Солнечной системы, астрофизики пришли к выводу, что в ее пределах должно быть в сотни раз больше комет, чем наблюдается. В чем дело? Как и в случае с недостающей массой мироздания, Фут легко нашел причину дефицита. Все остальные кометы сложены из зеркальной материи. Как их разглядишь, этих хвостатых странниц, не отбрасывающих за собой даже тени?

Так существует ли зеркальная материя или это лишь захватывающая воображение выдумка? В самом деле, большинство ученых скептически относятся к идеям Роберта Фута. Кажется, все явления мироздания он готов упрямо объяснять происками зеркальной материи. Он встречает ее на каждом шагу, на каждой пяди космоса.

Вот только в истории науки не раз бывало так, что самые абсурдные теории, которым отказывалось верить большинство современников, со временем принимались всеми на веру. Их правоту доказывали собранные постепенно факты.

Кто сразу поверил английскому физику Полю Дираку, когда тот заговорил о вещах несуразных – об античастицах? Теория дрейфующих континентов Альфреда Вегенера была гневно отвергнута и на многие десятилетия забыта. А разве умение Николая Лобачевского сводить в одну точку параллельные прямые принесло ему немедленную славу? Подобных примеров множество. Новую, парадоксальную теорию непременно встречают в штыки. Когда же эта идея утверждает свою правоту, перед нами порой открывается новый мир, о котором прежде не догадывались.

А как изменят наш мир идеи Роберта Фута, если прав этот «зеркальный человек»? Пофантазируем!

В суперсимметричном Зазеркалье свет превращается в вещество. И если мы возьмем на себя смелость и приравняем докучное трепетанье мыслей к сугубо волновым явлениям, то наши фантазии станут непререкаемой явью. Любой наш помысел в мире здешнем моментально воплотится в зеркальном мире, сопряженном с нашим. Там воскресают ежеминутно все, кого мы вспоминаем здесь. Там все еще длятся наши счастливые, прожитые здесь дни. Там любые наши планы – давно свершившийся факт.

Некоторые исследования современных физиологов мешают отвергнуть с ходу эту фантастичную картину. Так, британский профессор Макфадден полагает, что наше сознание обусловлено воздействием электромагнитного поля, возникающего вокруг головного мозга. Если поверить ему на слово, остальное нетрудно домыслить. Любые мысли – это энергетические импульсы, а энергия в суперсимметричном мире превращается в вещество, мысли материализуются. Если этого мира прежде не существовало, то я подумал о нем, и значит, где-то он уже воплотился наяву. Где?

Всюду, вокруг нас, рядом с нами. Он же незримый, неосязаемый, ему найдется место везде. Если, прикорнув на диване, вы увидели мимолетное виденье, оно расположится тут же, ничуть не помешав вам. Способно же зеркало, этот вестник неведомых прежде миров, в свои несколько квадратных сантиметров пространства втиснуть весь интерьер комнаты, не исказив ни одной пропорции, не потеснив ни одного предмета. Воистину, впору сказать вслед за Х.Л. Борхесом: бойтесь зеркал, ибо они умножают сущности! Сам же он, тенью мелькнув в Зазеркалье, кивнет в знак согласия.

С незапамятных времен все религии твердили нам о потустороннем мире, подчеркивая, что проникнуть туда может каждый, надо лишь приложить усилие: тщательно сконцентрировать свои мысли (этот «энергетический пучок», скажут некоторые исследователи). Достигается это медитацией, молитвами, длительным постом и другими формами аскезы.

Так ли это? Или речь идет лишь о галлюцинациях, вызванных непосильным напряжением? А если это так, то к каким практическим последствиям могут привести подобные опыты? Ведь мы не зря разбрасывались словечком «наоборот». Тем странен «зеркальный мир», что он способен влиять на объект, отразившийся в нем, как магнитное поле влияет на электрическое, электрическое – на магнитное, вещество – на антивещество, а оно – на вещество. И, может быть, потоки наших мыслей, воплощенные в мире Зазеркалья, «эхом» возвращаются к нам; их энергия «конденсируется» в виде неких событий, которых бы не было, если бы мы сами не напророчили их? Сердце-вещун не чует беду, оно ее накликает. Это так? Можно ли управлять подобными процессами? Появятся ли моторчики, работающие не на электричестве, а на «веществе наших снов»?

Оставим подобные вопросы исследователям XXI века, ведь, по мнению многих авторитетных ученых, мы стоим на пороге открытия суперсимметричных частиц. Пока же процитируем фрагмент статьи Стюарта Кларка «50 самых главных вопросов о Вселенной», опубликованный в журнале «Наука в фокусе» (9/2011): «Существует идея некой зеркальной материи, которая может образовывать зеркальные атомы, формирующие зеркальные звезды, планеты и жизнь. Если зеркальная материя действительно существует, то целая зеркальная Вселенная может незримо существовать наряду с нашей. Единственным ее проявлением для нас будет ее гравитационное притяжение».

Есть ли в космосе антимиры из антивещества?

Ему, антивеществу, почти 14 миллиардов лет, сколько и нашей Вселенной. И ему, антивеществу, всего каких-то сто лет. Почти ровно столько оно возникает в научных моделях, поверочных расчетах, смелых гипотезах, странных экспериментах. Сто лет – на короткие мгновения – рождается в чуждом ему мире, где все пяди пространства вплоть до незримых планковских размерностей заполнены привычным для нас веществом, но никак не антивеществом.

Придумал эту странную субстанцию Поль Дирак в конце 1920-х годов. Он стремился объединить две крайности физической науки, две новомодные теории – общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую теорию, «свести к единому знаменателю» Макрокосм и Микрокосм. Однако, удивительным образом, в его уравнениях наряду с электронами получали право на жизнь и частицы, точь-в-точь похожие на них, но заряженные положительно, – неслыханная новация для классической физики. С другой стороны, в математическом решении, предложенном Дираком, не было видно изъянов, а весь многовековой опыт приучил ученых к мысли о том, что математика – впрямь «царица наук». Что сказано на языке цифр, то не может быть неправдой!

Через несколько лет, в августе 1932 года, в одном из экспериментов «антиэлектрон» был действительно обнаружен. За свой положительный – позитивный – заряд он был удостоен имени «позитрон». Теперь известно, что у всех элементарных частиц есть свои антиподы – античастицы. Знаменитый немецкий физик Вернер Гейзенберг назвал открытие антивещества «самым неожиданным открытием XX века».

Так приотворилась дверца в неведомый мир, с которым мы прежде не соприкасались. Ведь любой контакт с ним гибелен. При встрече частиц и античастиц они аннигилируют, уничтожаются.

Когда в 1933 году Поль Дирак получал Нобелевскую премию, он произнес речь, в которой обмолвился, что Земля по случайности состоит из вещества, а не из антивещества. «Возможно, – фантазировал он, – с некоторыми небесными телами все обстоит как раз наоборот». Иными словами, в представлении Дирака, где-то в неизведанной космической дали свершали свой бег антипланеты, обращаясь вокруг антизвеад.

Что же подвигло британского ученого на столь смелый вывод? Ее величество Симметрия, пронизывающая все мироздание. С незапамятных времен философы всех народов почитают симметрию, являющую всякой сущности ее отражение, всякому естеству – его противоположность.

Полвека назад эта всепроникающая Симметрия лежала в основе современной космологии, описывавшей акт сотворения Вселенной – Большой взрыв. В это мгновение, когда Ничто превратилось в Нечто, родился в высшей степени симметричный объект. Вещества в нем было столько же, сколько и антивещества.

Однако эта же модель немедленно полагала предел мирозданию. Частицы встречались с античастицами, вещество с антивеществом – и аннигилировали, аннигилировали… Лишь гамма-вспышки проносились по вмиг опустевшему космосу.

Почему же в первые мгновения после Большого взрыва все частицы не уничтожились, встретившись со своими античастицами? Почему существует этот – такой реальный, такой зримый – мир, сложенный из элементарных частиц? Где затерялись их двойники?

Как оказалось, в нашей Вселенной изначально был изъян. По какой-то причине Великая Симметрия, рождающая и стирающая миры, нарушилась. Законы природы для частиц и античастиц стали разниться. Количество вещества превысило запасы антивещества. И после вселенского фейерверка, выжегшего, возможно, почти все антивещество, остался результат нарушения Симметрии – звезды, галактики, мы.

По общепринятому теперь сценарию (его творцом является А.Д. Сахаров), всего через миллионную долю секунды после Большого взрыва почти все вещество в нашем мироздании (99,99999999 %), погибло, соприкоснувшись с антивеществом. История сотворения Вселенной началась с истории ее разрушения.

Этот космический «судный миг» пережили, по некоторым оценкам, всего по одной элементарной частице из каждых 30 миллиардов. Все это – незримые семена, из которых пророс наш – такой необъятный – мир. Из этой горстки частиц соткана даль мироздания с ее гигантскими скоплениями галактик. Из крох, уцелевших в Микрокосме, возведен величественный Макрокосм.

Итак, мы обязаны своим существованием нарушению симметрии, этому дефекту законов природы? В Божественный план, по которому создавался космос, вкралась ошибка? Мир должен быть рожден так, как возникают в вакууме виртуальные пары частиц и античастиц, – возникают, чтобы сразу исчезнуть? Здесь это правило не сработало.

Сейчас антивещество можно встретить только в лабораторных экспериментах. Физики уже научились изготавливать атомы антиводорода, в которых вокруг отрицательно заряженного ядра обращается позитрон. Однако они возникают всего на миллиардные доли секунды. (Впрочем, в апреле 2011 года в ЦЕРН удалось в течение почти 17 минут при температуре, равной примерно 1 кельвину, удерживать 309 атомов антиводорода, что сулит прорыв в этой области исследований.)

Между тем космологи – вслед за Дираком – порой говорят о том, что, может быть, где-то в отдаленной области космоса и существуют огромные скопления антивещества, возникшего сразу после Большого взрыва. Что, если оно не полностью уничтожилось в первые доли секунды космического творения? Что, если антивещество в нашей части космоса столь же редко, как где-то на далекой окраине Вселенной редко вещество? И все мироздание состоит на самом деле, как из «инь» и «ян», как из «положительного» и «отрицательного», – из двух несходных, несовместимых сущностей?

Антивещество, очевидно, тоже может создавать крупные структуры, как обычное вещество. Вступая в химические реакции, антиводород и антикислород образуют антиводу, антиуглерод и антиводород – органические антисоединения. Антиатомы излучают свет, когда позитроны переходят с одной орбиты на другую. Мы могли бы даже наблюдать звездные системы из антивещества с помощью телескопа, но не догадались бы об их «инаковости», ведь свет, приходящий от них, ничем не отличался бы от света обычных звезд.

В 1960 —1970-е годы нобелевский лауреат, американский физик Луис Альварес, подняв на высоту 4000 метров сверхпроводящие магниты на баллонах, выслеживал антивещество, проникавшее из космоса, но обнаружил лишь позитроны и пару антипротонов – всего около 40 тысяч частиц. Однако, чтобы и впрямь найти антивещество, прилетевшее с антизвезд, нужно, считают ученые, проанализировать миллиарды частиц. Ведь лишь одна частица на 100 тысяч или даже миллион частиц, долетающих до Земли, прибывает из областей, лежащих за пределами Млечного Пути.

Наблюдая звездные системы из антивещества с помощью телескопа, можно не догадываться об их «инаковости»

Между тем даже крупица антивещества размером с горошину, попав в атмосферу нашей планеты, могла бы вызвать страшный взрыв. Так, еще один нобелевский лауреат, американский физик и химик Уиллард Либби, был убежден в том, что загадочный Тунгусский метеорит являлся сгустком антивещества, случайно достигшим окрестности нашей планеты. Может ли такая случайность повториться?

… Итак, прошло почти сто лет с тех пор, как мир узнал о возможном существовании антивещества. В последние десятилетия в научных лабораториях зрим сам факт его существования – горстки антиатомов, рои антиэлектронов. Возможно, в XXI веке ученые обнаружат естественные свидетельства его бытия: антизвезды, антигалактики.

Во вселенной есть тайные тропы?

Многие понятия современной физики прижились и на страницах научно-фантастических книг или даже заимствованы оттуда: телепортация, многомерное пространство, параллельные Вселенные, путешествия во времени… Не стали исключением и «червоточины» (их называют также «кротовыми норами»), сперва подточившие устои космоса в книгах популярного жанра – например, героиня романа «Контакт» американского астронома и писателя Карла Сагана путешествует по «червоточине» в отдаленную часть Вселенной, – а потом эти странные космические туннели стали возникать и на страницах строго научных работ. Доверясь гипотезе, некоторые астрономы смело соединяли ими различные области космоса, прокладывая путь будущим экспедициям. Ведь, оказавшись в такой «червоточине», можно вмиг перенестись на множество световых лет от Земли. Знать бы только, где найти этот «скоростной лифт» мироздания?

Червоточина　– это туннель, ведущий сквозь эйнштейновское пространство-время

Общая теория относительности Эйнштейна благоволит самым неожиданным гипотезам. Она позволяет, например, моментально перелететь в окрестность Сириуса (эта звезда находится от нас на расстоянии 8,7 световых лет). Для этого надо проникнуть в «червоточину» или обзавестись двигателем, искривляющим пространство. Кстати, статьи, посвященные подобному двигателю, уорп-двигателю (от английского to warp, «искривлять, искажать»), в последние 15 лет появлялись даже на страницах серьезных научных журналов, ведь принцип его работы вытекает из уравнений Эйнштейна.

В обоих случаях, найди мы тайные тропы мироздания или обзаведись новомодным научным мотором, пространство-время исказится для нас так сильно, что Земля окажется рядом с Сириусом и мы достигнем своей цели. Ведь тот же двигатель деформирует космическое пространство таким образом, что в нем появляются ходы, связывающие отдаленные части Вселенной. Как это понимать?

Представьте себе мироздание в виде листа газеты. Сложите этот лист пополам, и тогда его половинки почти соприкоснутся друг с другом. Можно даже вообразить какой-нибудь микроскопический туннель, соединяющий их. Он либо создан нами, либо возник помимо нашей воли. Остается лишь юркнуть в этот туннель, чтобы мигом достичь цели.

«Червоточина – это туннель, ведущий сквозь эйнштейновское пространство-время; его вполне можно сравнить с тем “туннелем”, который протачивает в ньютоновском яблоке червь, – без литературных образов, подобных тому, что привел профессор физики университета штата Монтана Уильям Хискок, порой трудно разобраться в лабиринтах гипотетических миров, выстроенных современными теоретиками. – Пока червоточины – всего лишь теоретические конструкты, однако они могут помочь нам использовать возможные краевые условия общей теории относительности и эффекты теории квантовой гравитации – науки, которая только создается».

Если бы подобные туннели существовали, то перед нами открылись бы неожиданные возможности посещать отдаленные области Вселенной. Туннели, как скоростные лифты, увозили бы нас туда, куда и помыслить попасть невозможно.

Оптимисты рады уже тому, что ученые не опровергли саму возможность существования таких туннелей. Пессимисты же вновь напоминают, что для путешествий по ним понадобится огромное количество отрицательной энергии.

Эта энергия появляется, например, в окрестностях черной дыры из-за резкого искривления пространства-времени. При медленном испарении – за счет излучения Хокинга – черная дыра успевает подпитаться отрицательной энергией. Она-то как раз и нужна, чтобы перемещаться фактически со сверхсветовой скоростью, в кратчайший срок перелетая на несколько световых лет вперед, к тому же Сириусу.

Однако этой энергией не очень и разживешься. Чем ее больше, тем она нестабильнее. Нельзя накопить много отрицательной энергии – ваши сбережения мигом пойдут прахом. При нехватке же ее невозможно будет долго удерживать червоточину открытой. Она сомкнется, едва в нее направится межзвездный корабль.

А сколько вообще отрицательной энергии понадобится, раз мы приготовились путешествовать по недоступным глубинам Вселенной? Так, чтобы удержать открытым туннель радиусом в один метр, нужно укрепить его стенки, на первый взгляд, тончайшим слоем с отрицательной энергией. Толщина этого слоя составит всего 10 ^—21 метра, что в миллионы раз меньше диаметра протона. Только и всего? Но чтобы получить такое количество отрицательной энергии, нужно затратить примерно столько же энергии, сколько вырабатывают в течение года десять миллиардов звезд. Похоже, что этим туннелям останется место лишь на страницах теоретических трудов, где, повинуясь логике цифр, могут возникать и не такие фантомы.

В 2005 году обнародовали свои подробные расчеты физики Стивен Сю и Роман Бани из Орегонского университета. Они разделили червоточины на две категории – одни подчинялись лишь законам квантовой механики, в других соблюдались многие классические законы физики.

Первые были довольно стабильными, но, как и всё в квантовом мире, непредсказуемыми. Путешественники, заглянув внутрь такого туннеля, всякий раз вынуждены были бы начинать жизнь «с чистого листа». Туннель мог перенести их в любую точку времени и пространства. А куда именно, никто и сказать определенно не мог! Понятно, что отправиться в такую экспедицию вряд ли найдутся желающие, кроме тех, кому надоела жизнь, ведь о возвращении домой, очевидно, придется забыть. «Опасность заключается в том, что конечный пункт червоточины, которая колеблется во времени, может оказаться в стене или на дне Тихого океана», – комментировал этот результат Стивен Сю.

В других червоточинах – их назвали «полуклассическими» – можно задать пункт назначения, но отправляться по ним в путь все равно, что взлетать на самолете, из которого убраны все крепежные детали. Туннель чрезвычайно нестабилен. Вы углубились в него, а он возьмет, да и сомкнется, не оставив и тени незадачливых путешественников.

«Мы не говорим, что вы не можете построить червоточину. Но те из них, что позволили бы вам предсказать, что мистер Спок прибудет в Нью-Йорк в два часа пополудни и в такой-то день, похоже, успеют исчезнуть прежде, чем путешествие состоится», – пояснил Стивен Сю.

И все же наука полна чудес. Самые странные гипотезы могут здесь сбыться. Вот уже и черные дыры стали общепризнанной примечательностью космических просторов, в то время как к червоточинам, – открыт ли нам вход в них или нет, – по-прежнему относятся, как к чему-то курьезному, как к фантому, рожденному на кончике пера. «А ведь червоточины – это всего лишь черные дыры с отрицательной плотностью энергии», – так отозвался о тайных тропах Вселенной физик Сэан Хейуорд, разработавший в стенах одного из южнокорейских университетов компьютерную модель, которая свидетельствует о родстве черных дыр и космических червоточин. В модели Хэйуорда и его японского коллеги Хисааки Синкаи, стоило стенкам туннеля сомкнуться, как на его месте уже зияла черная дыра. Если же на экране компьютера с двух противоположных сторон прямо к ней подводили отрицательную энергию, то она вмиг вытягивалась в туннель, зазывавший проникнуть туда, отправиться в неведомую даль.

Конечно, большинство ученых пока рассуждает так же, как известный американский физик Лоуренс Краус: «Я полагаю, что ни червоточины, ни двигатели, искривляющие пространство, никогда не найдут практического применения, хотя в принципе они могут существовать». Однако стоит ли говорить: «Никогда?»