Текст книги "100 великих загадок астрономии"

Что обнаружили в созвездии Эридана?

Несколько лет назад астрономы обнаружили, что в космосе протянулась загадочная дыра. Пустота, где не поблескивает ни звездочки. Великое, темное Ничто. В этой пустоте абсолютно нет ничего. Ни межзвездного газа, ни черных дыр, даже нет темного вещества, которое должно скрываться под любым пологом мрака. Этому феномену нет объяснения. Из Вселенной будто аккуратно вырезали рисунок, как это порой случается в библиотечных книгах. И вот теперь соседняя страница вся испещрена яркими точками – каталогом звезд и галактик, а на этой – лишь четко очерченная прорезь, словно окно в другой мир, мир параллельных Вселенных. Эта «просто дыра» в мироздании разверзлась посреди созвездия Эридана, на расстоянии 5 —10 миллиардов световых лет от Земли.

В космосе уже давно обнаруживают пустоты, где нет никакого вещества, ни темного, ни «светлого». Их называют «войдами» (от английского слова «void», «пустота»). Однако размеры этой прорехи в мироздании изумляют. Она в тысячу раз больше обычных пустот, разделяющих суперскопления галактик. Согласно Стандартной модели космологии, подобной дыры просто не может быть. Она протянулась на 900 с лишним миллионов световых лет.

В　космосе обнаруживают пустоты　– войды, где нет никакого вещества, ни темного, ни светлого

Первые признаки этого необычного объекта были обнаружены в 2004 году. Испанские астрономы Патрисио Виэльва и Маркос Крус вместе с коллегами из Кантабрийского университета (Сантандер), обрабатывая результаты измерений, проведенных зондом Уилкинсона, заметили одну несуразность.

Этот зонд был запущен 30 июня 2001 года. В его задачу входило картографирование всего небосвода в микроволновом диапазоне. Иными словами, он должен был составить детальную карту космического фонового излучения, вспыхнувшего примерно через 380 тысяч лет после рождения Вселенной. До сих пор в каждом кубическом сантиметре пространства снуют около четырех сотен фотонов – своего рода «реликтов» Большого взрыва.

Космическое фоновое излучение отличается поразительной однородностью. Его температура составляет около 3 кельвинов – всего на три градуса выше абсолютного нуля. Перепады температуры не превышают нескольких стотысячных долей градуса. Эти перепады выдают колебания плотности в первородном газе, заполнявшем тогда Вселенную.

Однако, анализируя карту, составленную зондом, Виэльва и его коллеги обнаружили участок, который был холоднее и больше обычных пустот. Если быть точным, температура этого холодного пятна, «WMAP Cold Spot», была на 0,00007 градуса ниже средней температуры космического фонового излучения.

Известие об этом открытии привлекло внимание астрономов к необычному объекту. Так, Лоуренс Рудник из Миннесотского университета, а также его коллеги Ши Браун и Лилия Уильямс решили обследовать участок небосвода в других волновых диапазонах. В частности, они использовали результаты наблюдения Very Large Array (VLA) – системы из 27 радиотелескопов, сооруженных в штате Нью-Мексико. С 1993 по 1997 год эти приборы просканировали 82 % всего небесного свода в диапазоне частотой 1,4 гигагерц. В каталоге, составленном по результатам описи, значилось свыше 1,8 миллиона отдельных объектов. По большей части это квазары, галактики с активными ядрами и галактики, где протекают процессы образования новых звезд. Рудник и его коллеги убедились, что странное пятно в созвездии Эридана соответствует самому холодному участку Вселенной в этом обширном реестре. Интенсивность радиоизлучения, исходящего отсюда, значительно меньше, чем из соседних регионов.

Этот феномен Рудник объяснил тем, что здесь нет ни звезд, ни рассеянного в пространстве газа, ни даже темного вещества: «Астрономам трудно себе представить пустоту таких громадных размеров. Никто не ожидал, что в космосе можно найти нечто подобное. Происхождение этой дыры непонятно».

По предположению Брента Тулли из Гавайского университета, такого рода пустоты могли возникать неподалеку от очень массивных объектов, к которым, как железные опилки – к магниту, притягивалось все вещество из соседних областей Вселенной. Его, можно сказать, сдуло отсюда. Остался лишь каркас мироздания, решетчатый каркас, где тут и там зияет сплошная, непроглядная пустота.

Это открытие может повергнуть в кризис современную космологию. Ведь появление в первородном газе случайной флуктуации плотности такого масштаба кажется почти невероятным событием. Шанс, что такое могло случиться, – один на миллиард или того меньше.

Что же произошло 13,7 миллиарда лет назад в этой области Вселенной? Как могла возникнуть такая громадная пустота? Может быть, под влиянием соседних Вселенных? Такую радикальную гипотезу высказала Лаура Мерсини-Хоктон. Тем не менее некоторые известные космологи серьезно отнеслись к этой фантастической идее, на первый взгляд, далекой от академической науки.

Американская исследовательница, профессор университета штата Северная Каролина, предсказала возможность существования подобной дыры еще до того, как та была открыта. Вместе со своим коллегой Ричардом Холманом она заявила, что если наряду с нашей Вселенной из квантового вакуума возникли и другие миры, то в нашей могут простираться обширные пустоты. В таком случае Большой взрыв не был бы ни абсолютным началом мироздания, ни уникальным событием, не имевшим аналогов в космической истории. «Вселенные-дублеры», «Вселенные-двойники» могли бы тотчас «схлопываться», пережив коллапс, либо стремительно расширяться, подчиняясь закону космической инфляции.

Итак, вот на чем основано это предсказание. Параллельные Вселенные, хоть и располагаются за пределами мироздания, все-таки не совсем изолированы от нашей Вселенной. Ведь в мире элементарных частиц существует один поразительный феномен, описанный Эйнштейном еще в 1935 году и доказанный в 1980 году. Этот феномен – совершенно одинаковое поведение элементарных частиц, находящихся на огромном расстоянии друг от друга, – является основой квантовой телепортации и квантовой криптографии. Как полагает ряд космологов, в том числе Мерсини-Хоктон и Холман, подобный феномен может связывать нашу Вселенную с другими.

Две элементарные частицы неизменно поддерживают между собой «телепатическую связь». Такую же связь, считает Мерсини-Хоктон, могли бы поддерживать между собой и целые области различных Вселенных, даже несмотря на процесс космической инфляции, стремительно отдаливший их друг от друга. По ее мнению, там, где этот эффект ощущается особенно сильно, он препятствует возникновению новых галактик, Как следствие, в этой части космоса образуется пустота. Быть может, новая Вселенная лежит буквально у порога нашего космического дома?

Но что если этой дыры вообще нет? С таким выводом выступила еще одна группа исследователей. Так, Кендрик Смит из Кембриджского университета и Драган Хутерер из Мичиганского университета предположили, что эта «пустота» родилась… на кончике пера. Они считают ее появление на астрономических картах результатом ошибочной обработки данных. По их мнению, в исследуемой области Вселенной имеется столько же галактик, сколько и в других ее частях.

Очевидно, лишь более тщательные наблюдения за участком звездного неба в районе созвездия Эридана позволят понять, есть ли там «Великая Пустота» или же нет. А, может быть, «супердыра» откроет нам путь в Большой космос, куда более громадный и причудливый, чем наша Вселенная, – и чем полагает большинство астрономов.

Есть ли жизнь во Вселенной?

Летом 1950 года в стенах Лос-Аламосской лаборатории впервые прозвучал «парадокс Ферми». Нобелевский лауреат Энрико Ферми, беседуя с коллегой о межзвездных путешествиях, внезапно воскликнул: «Так где они все?» Проделанные позднее расчеты подтвердили, что удивляться было чему. Если бы какая-то внеземная цивилизация достигла того уровня, при котором возможно строительство космических кораблей, то ей потребовалось бы всего несколько миллионов лет, чтобы облететь всю нашу Галактику, побывать везде, где только можно. Если следовать этой логике, то их космонавты посещали Солнечную систему, вели наблюдение за отдельными планетами, и, может быть, даже сейчас на этих планетах находятся оставленные ими средства слежения за «местной фауной» (за нами?). Они знают о нас? Но почему их нет?

Ферми разрешил эту проблему, к вящей радости пессимистов и скептиков. Раз никаких следов внеземной жизни до сих пор не обнаружено, значит, ее просто нет. Иначе Галактика давно уже была бы заселена, а наша Солнечная система стала бы сырьевым придатком Великой Цивилизации Млечного Пути.

«Так где они все?» – впору воскликнуть вслед за Ферми.

В 1960 году американский астроном Фрэнк Дрейк попытался с помощью антенны диаметром 26 метров принять сигналы, которые могли бы исходить от звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана (проект «ОЗМА»), но не добился успеха. Эта работа открыла эпоху поиска сигналов внеземных цивилизаций. Начинали ее энтузиасты, считавшие, что жизнь можно встретить во Вселенной повсюду, но своими стараниями они лишь множили число пессимистов. Никаких следов внеземной жизни за минувшие полвека не было обнаружено. Между тем в рамках программ CETI («Связь с внеземным разумом») и SETI («Поиск внеземного разума») предпринималось уже более ста попыток перехватить сигналы, посылаемые другими мирами. Ответом энтузиастам было великое космическое молчание.

Американский астроном Фрэнк Дрейк попытался с помощью радиотелескопа принять сигналы от звезд Тау Кита и Эпсилон Эридана (проект ОЗМА)

Есть, правда, один нюанс. Даже если они радируют во все концы Вселенной, как мы отличим их сигналы от естественного шума? Специалисты признают: если наши предполагаемые собеседники не шлют нам одну радиограмму за другой, то вряд ли им удастся привлечь внимание к себе. А еще им надо направлять сигналы именно в нашу сторону, на нужной частоте и «строго определенного» содержания – сигналы должны казаться разумными.

Возможно, лишь однажды ученым улыбнулась удача. Пятого августа 1977 года радиотелескоп Огайского университета зафиксировал очень мощный, узкополосный сигнал, природа которого до сих пор непонятна. Он получил название «Вау» («Wow») – по той пометке, что оставил восхищенный астроном на полях протокола наблюдений. Его происхождение не удается объяснить естественными причинами. Но этот сигнал так и остался единственным в своем роде. Ничего подобного больше не обнаружено, хотя поиски позывных далеких миров не прекращаются. Так что однажды, в тот летний день, земляне, быть может, подслушали шифрованные переговоры «зеленых человечков» (впрочем, большинство ученых не верит в такое объяснение).

Фрэнк Дрейк даже вывел формулу, с помощью которой можно было бы подсчитать число цивилизаций, существующих в Млечном Пути. Однако большинство коэффициентов в этом уравнении представляют собой неизвестные величины. Вот почему расхождения в подсчетах огромны.

Так, если в популярной немецкой литературе бытует цифра: «В нашей Галактике насчитывается около полумиллиона высокоразвитых цивилизаций», то, по подсчетам В.Г. Сурдина, «всего несколько цивилизаций в Галактике сейчас готовы к контакту с нами». Как признает сам автор космического реестра, это «не очень оптимистичный, но и не безнадежный прогноз». Вот только если он прав, то даже попытки связаться с внеземными цивилизациями методами радиоастрономии будут крайне затруднительны из-за того, что предполагаемые слушатели наших трансляций так малочисленны. Мы не то что «иголку» ищем в звездной дали, но еще и пытаемся точным броском продеть нитку в ее ушко.

Британские исследователи математик Ян Стюарт и биолог Джек Коэн, авторы книги «Эволюция внеземной жизни», считают, что мы изначально ищем не то, что должны найти. Мы принципиально заблуждаемся, подозревая, что инопланетяне – это наши в чем-то карикатурные двойники. На самом деле жизнь на чужих планетах может принять такой облик, что скорее мы заговорим с собственным автомобилем, чем заметим инопланетянина, даже пребывающего по соседству с нами. Ведь возникновение организмов, в основе которых лежат молекулы ДНК, представляет собой, по мнению Стюарта и Коэна, нечто исключительное для Вселенной. Живые организмы в других частях космоса устроены совсем по иному принципу. Быть может, инопланетные гости давно являются нам в триумфальных вспышках молний, знаменующих торжество внеземного разума, а мы не даем себе труда даже задуматься об этом?

Никто не готов также сказать, к каким прозрениям может привести биологическая, культурная и техническая эволюция разумной жизни. Что если наша радиотехника, достижениями которой мы гордимся, сигнализируя об этом всему честному космическому миру, с их точки зрения, нечто такое же примитивное, как и тамтамы в африканской ночи? И, может быть, им и незачем прилетать на Землю, поскольку все происходящее здесь они уже тысячи лет наблюдают?

В 1973 году радиоастроном Джон Болл шокировал научный мир своей гипотезой «космического зоопарка». По его мнению, инопланетяне не стремятся установить с нами контакт лишь потому, что видят в нашей планете нечто вроде зоопарка или заповедника, где могут наблюдать за нами, как мы – за зубрами в Беловежской пуще или варанами с острова Комодо. «Может быть, в реестре галактической жизни мы занимаем далеко не такое почетное место, как нам кажется», – писал Болл.

Его идея получила развитие. В 1986 году британский астрофизик Мартин Фогг полемически заострил эту мысль. Возможно, инопланетяне сознательно избегают контактов с нами. Запрет, наложенный ими, длится вот уже 4,6 миллиарда лет – с тех пор, как сформировалась наша планета, ведь к тому времени колонизация Галактики была уже завершена.

По мнению американских астрономов Карла Сагана и Уильяма Ньюмана, высокоразвитые цивилизации могли даже сформулировать своего рода «Галактический кодекс», который запрещал бы любое вмешательство в эволюцию молодых цивилизаций, в том числе человеческой, – отчасти потому, что те слаборазвиты и агрессивны, отчасти потому, что становление каждой из них представляет собой уникальный феномен, бесценный вклад в копилку галактической культуры.

А может быть, мы ищем тех, кого давно уже нет? Вселенная – ведь опасное место. Астероиды врезаются в планеты, перепахивая их поверхность. Смертоносные вспышки гамма-лучей выжигают все вокруг. Звезды взрываются и гаснут. «Легко представить себе, – признавал Карл Саган, – что имелось множество внеземных цивилизаций, которые не только не додумались до радиоприборов, но и просто не дожили до этого уровня развития, а вымерли в результате естественного отбора».

Нам некого искать в космической дали, нам остается лишь со страхом глядеть в свое будущее, ведь в хаосе Вселенной и мы оказываемся обречены на неизбежное вымирание. Никакие перелеты с одной планеты на другую, из одной звездной системы в другую не спасут земную жизнь. Космос стремится вернуться в то равновесное состояние, в котором всякая жизнь неуместна. Оживший мир космоса неизбежно станет мертвенным миром.

Нет ли жизни во Вселенной?

Открытие других планетных систем обнадеживает ученых. Если бы планеты обращались только вокруг Солнца, то всякая вера в существование живых организмов за пределами Солнечной системы исчезла бы. Жизнь на звезде невозможна – там очень жарко. А в межзвездном пространстве слишком холодно. Только на поверхности некоторых планет могут сложиться подходящие условия для жизни.

Впрочем, большинство из открытых недавно планет представляют собой громадные газовые шары. Они столь же мало пригодны для жизни, как и планеты-гиганты Солнечной системы. Однако наверняка есть и планеты, напоминающие нашу. Просто их сложнее обнаружить. Но их непременно найдут, это лишь вопрос времени.

А есть ли там жизнь? Видимо, да. Многие ученые считают, что в подходящих условиях жизнь непременно должна возникнуть. В распоряжении космоса были миллиарды лет, чтобы, экспериментируя с химическими элементами, создать сложные органические молекулы – основу жизни. Вот только вряд ли стоит ожидать визита инопланетян или уверовать в НЛО. Ведь чтобы преодолеть космические расстояния, ракета должна развить невероятную скорость. Но даже тогда межзвездные путешествия длились бы десятки, если не миллионы лет. Никаких запасов энергии для этого не хватит. Значит, чтобы встретиться с пришельцами, надо изменить физические законы, а это не под силу никому.

В последние годы разговоры вокруг инопланетян, да и НЛО, как-то приутихли. Но в конце 2007 года поиски нелюдимых соседей по Галактике возобновились с новой силой. На севере Калифорнии, на средства одного из основателей компании «Майкрософт», Пола Аллена, был открыт целый парк радиотелескопов – ATA (Allen Telescope Arrays). Это первый комплекс, созданный специально для поиска внеземной жизни. «С вводом его в строй наши возможности отыскать инопланетян возросли буквально по экспоненте. Возможно, нам удастся обнаружить разумную жизнь во Вселенной», – подчеркивает известный астроном, участник проекта SETI Сет Шостак. Его единомышленники полагают, что к 2025 году поиск инопланетных сигналов оправдает разумные ожидания. Или нет?

А может, их все-таки нет?

Ведь между верой и явью лежит игольное ушко физических законов. Инопланетян можно не искать, если зарождение жизни – факт такой же уникальный, как и появление на нашей планете Homo sapiens. Сейчас среди антропологов берут верх противники «мультирегиональной» теории: все современные люди – потомки одной и той же популяции, появившейся в Восточной Африке. Из этой «капли в мире» родилось все человечество. Почему в этой капле не могла бы отразиться история мироздания? И космос так же безжизнен, как когда-то была безлюдна Земля? Подобное мнение высказывал, например, И.С. Шкловский.

В начале XXI века большой популярностью на Западе пользовалась книга американских исследователей Питера Уорда и Дональда Браунли «Наша одинокая Земля». Ее лейтмотив таков: «Человечество – это единственная цивилизация во всей Галактике, а может быть, и во Вселенной». Развитие высшей жизни зависит от многих условий, и они почти несовместимы друг с другом.

Земля лежит в той узкой полосе Галактики, где только и может зародиться жизнь. Если бы она оказалась ближе к центру Галактики, где плотность звезд очень высока, то в окрестности Земли регулярно происходили бы взрывы сверхновых и на ее поверхность обрушивались бы потоки смертоносного излучения.

Земля расположена на оптимальном расстоянии от Солнца; ее орбита близка к круговой, а период вращения не очень велик. Все это влияет на среднюю температуру: она должна лежать в пределах от 0 до 100 °C, иначе без специальных средств защиты любые организмы погибнут.

Масса Земли позволяет удерживать воздушную оболочку, при этом в атмосфере планеты не преобладает углекислый газ.

Благодаря Луне земная ось сохраняет одно и то же положение. Иначе климат Земли был бы подвержен таким резким перепадам, что любая жизнь погибла бы.

Громадный Юпитер и его спутники «оберегают» Землю: они притягивают мчащиеся к нам астероиды и кометы. Если бы не этот «гравитационный щит», на Землю регулярно падали бы «космические бомбы», уничтожая всякие начатки жизни.

Сотни миллионов лет земные континенты дрейфуют, поэтому от полюса до полюса протянулась суша, пригодная для обитания. Природные условия на континентах так разнообразны, что жизнь может постоянно развиваться, принимая множество форм. Случайное стихийное бедствие не уничтожит ее. Она приспособится к самым суровым условиям.

«Только в таких райских уголках, как Земля, может по-настоящему процветать жизнь», – заключают авторы книги. В космической лотерее мы выиграли уникальный приз: жизнь.

«Мы не только единственные разумные существа в Галактике, но и единственные – во Вселенной», – столь же категоричен американский физик Фрэнк Типлер. Его довод логично развивает парадокс Ферми: за те десять миллиардов лет, что существует Млечный Путь, корабли инопланетян наверняка успели бы обогнуть всю Галактику, изучив ее запасы не хуже, чем мы – полезные ископаемые Австралии и Антарктиды. «В таком случае в Солнечной системе давно уже не было бы ни облака Оорта, полного комет, ни пояса астероидов. Все эти объекты, изобилующие ценным сырьем, превратились бы в рудники».

Приводятся и биологические резоны против появления у нас «братьев по разуму». Так, выдающийся немецкий и американский биолог Эрнст Майр считал, что во Вселенной вряд ли могла возникнуть вторая разумная форма жизни. «Вопреки расхожему мнению, естественная селекция отнюдь не должна непременно увенчаться появлением высшего разума. В действительности, миллионы видов прекрасно обходятся вообще без разума».

«Должно быть, мы обязаны нашим существованием доброй толике счастья», – полагал и видный американский палеонтолог Стивен Джей Гоулд. Эволюция, писал он, это не целенаправленный процесс, а абсолютно непредсказуемый, хаотический круг событий, смысл которых все еще остается непонятен. Действительно, благодаря своему разуму Homo sapiens добился огромного преимущества над всем остальным живым миром, но ничуть не доказал, что присутствие этого вида чем-то особенно выгодно биосфере нашей планеты. Возможно, без него она развивалась бы гармоничнее и в чем-то разумнее. Может быть, мы останемся в истории Земли только эпизодом, неприметным движителем очередного массового вымирания всего живого, узкой полосой раздела между двумя равновесными состояниями биосферы? Может быть, Земля еще возьмет реванш за наше решительное вмешательство в ее живые ткани – флору и фауну?

Законы природы, действующие на всех просторах Вселенной, превратят инопланетян в подобие человека

Тем более что на примере существования нашей собственной цивилизации мы убеждаемся, насколько случайным было зарождение человечества. Для того чтобы мы появились, понадобилось редкостное стечение обстоятельств. Палеонтолог из Кембриджского университета Симон Конвей Моррис подводит черту под мечтаниями: «Поскольку до сих пор инопланетяне так и не прибыли сюда, их, вероятно, не существует. Если же они все-таки вздумают заявиться, то будут необычайно похожи на нас. Законы природы, действующие на всех просторах Вселенной, превратят их в подобие человека: ловкие, подвижные существа с глазами, парой ног и системой кровообращения. Но вряд ли их суждено дождаться, считают те, кто из той же формулы Дрейка, только премного уменьшив коэффициент зарождения разумной жизни, выводят убедительное “Нет”». «Мы одни во Вселенной» (Ф. Типлер).