» » » онлайн чтение - страница 6

Правообладателям!

Представленный фрагмент произведения размещен по согласованию с распространителем легального контента ООО "ЛитРес" (не более 20% исходного текста). Если вы считаете, что размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.

Читателям!

Оплатили, но не знаете что делать дальше?

  • Текст добавлен: 13 мая 2015, 00:35


Автор книги: Стивен Хокинг


Жанр: Детские приключения, Детские книги


Возрастные ограничения: +12

сообщить о неприемлемом содержимом

Текущая страница: 6 (всего у книги 10 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Шрифт:
- 100% +

Глава двенадцатая

Джордж вылетел из противоположного конца тоннеля, по инерции продолжая скользить на животе по голому плоскому камню. В глазах по-прежнему всё расплывалось из-за слепящих пятен света, вихрившихся в серебристом тоннеле; потом из глаз посыпались искры; потом он поднял голову и увидел тысячи и тысячи других искр – это были звёзды, ярко горящие в чёрном небе.

А прямо перед собой он увидел кое-что ещё: здоровенный чёрный ботинок. И ещё один. Джордж перекатился на спину. Над ним маячила фигура в чёрном скафандре и в шлеме с чёрным стеклом, закрывавшим лицо. Впрочем, Джорджу незачем было видеть это лицо, он и так не сомневался: это доктор Линн, сумасшедший учёный, чьи честолюбивые замыслы некогда потерпели крах, опять вырвался на просторы Вселенной.

За головой Линна было бескрайнее чёрное небо, с которым сливались очертания чёрного шлема. Вокруг себя Джордж видел только серую каменную поверхность, изрытую огромными кратерами.



– Можно встать, – сухо сказал Линн. – Я выбрал астероид с достаточной массой, так что не улетишь.

Когда Джордж с Анни катались на комете – это было первое путешествие Джорджа по Вселенной, – им пришлось вбить шипы в её, кометы, ледяную поверхность и привязать себя к этим шипам верёвками (то и другое Анни предусмотрительно прихватила с собой), поскольку притяжение кометы было слишком слабым. Но кометы состоят преимущественно из пыли, льда и замёрзшего газа, а этот астероид состоял из куда более прочного материала, да и по размеру был гораздо больше кометы, так что его гравитация прочно удерживала Джорджа.



– Где мы? – спросил Джордж, поднимаясь на ноги. При этом он покачнулся, но устоял.

– Не видишь ничего знакомого? – спросил Линн. – Нигде случайно не болтается такая, знаешь, хорошенькая зелёно-голубенькая планетка, которая только и ждёт, чтобы ты её спас?

Но Джордж не видел вокруг ничего, кроме звёзд. Тоннель окончательно скрылся, и теперь Джордж уже никак не мог попасть из этой каменной пустыни домой, на Землю.

– Не видишь? То-то же. Хотя ты и в своей родной Галактике ничего не признал бы. Но сейчас ты не в родной Галактике, а гораздо дальше. Так далеко ты ещё не был.

– Мы в другой Вселенной? – спросил Джордж. – А это был пространственно-временной тоннель – «кротовая нора», да?

Галактика Андромеда

• Галактика Андромеда (она же Туманность Андромеды, она же М31) – ближайшая к нашему Млечному Пути большая галактика. Млечный Путь и Андромеда – крупнейшие в Местной группе галактик, которая состоит как минимум из 40 соседних галактик, притягивающихся друг к другу.

• На самом деле галактика Андромеда, расположенная на расстоянии 2,5 миллиона световых лет от нас, – не самая близкая к нам галактика (это звание скорее принадлежит карликовой галактике в созвездии Большой Пёс), но ближайшая из сравнимых с нашей по размеру и массе.

• Современные расчёты позволяют предположить, что Млечный Путь (включая тёмную материю) обладает большей массой, зато в Андромеде больше звёзд.

• Как и Млечный Путь, Андромеда – спиральная галактика.

• В центре Андромеды, как и в центре нашей Галактики, находится сверхмассивная чёрная дыра.

• Как и наша Галактика, Андромеда имеет несколько (как минимум четырнадцать) спутников – карликовых галактик, обращающихся вокруг неё по орбитам.


– Нет, – ответил Линн. – Это портал, только я его усовершенствовал. Сделал более современным. Дверь, окно – это всё безнадёжно устарело, тебе не кажется? Эрик всегда был таким консерватором! Странное дело: его теории перевернули с ног на голову все наши представления о Вселенной, но, когда дело доходит до дизайна портала, он берёт за образец свою входную дверь!.. Мы с тобой, Джордж, в другой галактике – в Туманности Андромеды.

– В другой галактике… – с трепетом повторил Джордж.

– Ага, в соседней, – подтвердил Линн, взяв его за плечи. – В масштабах Вселенной – всё равно что в соседнем доме. Ты ничего особенного не замечаешь?

– Звёзды как звёзды… – медленно проговорил Джордж, осматриваясь. – И астероид как астероид. Мы, наверно, обращаемся вокруг звезды. То есть мы не в Солнечной, а в какой-то другой звёздной системе. Но тут не видно особых отличий от нашего Млечного Пути.

– Верно, – согласился Линн. – И это поразительно, не правда ли? При ближайшем рассмотрении не бывает двух одинаковых камней, тем более двух одинаковых планет, звёзд или галактик. В одних областях космического пространства нет ничего, кроме облаков газа да тёмной материи, а в других – пожалуйста: звёзды, астероиды, планеты – величайшее разнообразие! Однако же посмотри: вот мы здесь, в двух с половиной миллионах световых лет от Земли, а всё, что нас окружает, выглядит не таким уж незнакомым. Этот астероид вполне мог бы находиться в нашей Солнечной системе, а вон те звёзды – в нашем Млечном Пути. Разнообразие здесь проявляется так же, как и в нашей Галактике. Как по-твоему, Джордж, что это означает? Ответь – и я скажу тебе, зачем позвал тебя сюда.

Однородность пространства

Чтобы применить общую теорию относительности к Вселенной в целом, мы обычно делаем следующие допущения:

Эту картину убедительно подтверждают астрономические наблюдения – то, что мы видим в космосе с помощью наземных и космических телескопов.

И всё же Вселенная не может быть полностью однородна в пространстве, иначе как бы в ней по-явились галактики, звёзды и звёздные системы, планеты и люди? Чтобы понять, как возникли и начали сжиматься первые облака газа и тёмной материи, необходимо допустить мельчайшую рябь в этой однородности.

Поскольку одни и те же законы физики применимы повсеместно, мы предполагаем, что все галактики об-разуются сходным образом. Следовательно, звёзды, планеты, астероиды, кометы в дальних галактиках должны быть похожи на звёзды, планеты, астероиды и кометы нашего Млечного Пути.

Откуда взялась эта изначальная рябь, пока не до конца понятно. Согласно лучшей на данный момент теории, она произошла от мельчайших квантовых колебаний, которые усилились в ходе стремительного расширения – инфляции, – происшедшего за крошечную долю самой первой секунды после Большого взрыва.

– Это означает, – произнёс Джордж, вспоминая лекцию Эрика, – что всё и везде сформировалось одинаково, из одного и того же материала и по одним и тем же правилам, однако в начале времени произошли крошечные отклонения, и из-за этого всё слегка отличается от всего остального.

– Молодец! Приятно видеть, что хотя бы один из моих бывших учеников не зря просиживал штаны на уроках!

– Зачем вы притащили меня сюда? – спросил Джордж, осмелев. – Что вы опять натворили?

– Меня не слишком радует ваш тон, молодой человек, – произнёс Линн саркастически, как в те времена, когда был учителем Джорджа.

– А меня не слишком радует, когда говорящие хомячки забрасывают меня в космос! – не остался в долгу Джордж.

– Конечно-конечно, понимаю, – поспешно согласился Линн. – Неприятно, когда всё бегом-кувырком. Но я не нашёл другого способа с тобой связаться.

– Да что вы говорите? – съязвил Джордж. – Можно подумать, это не вы влезли ночью ко мне в дом и сунули в учебник записку.

– Ну я, я. – Линн явно нервничал, и это было подозрительно. Он совсем не походил на прежнего самонадеянного Злинна, который творил чёрные дела, не ведая сомнений. – А как ещё мне было привлечь твоё внимание? Эрика я дома не застал – пришлось забежать к тебе и оставить сообщение.

– Но если это так важно, почему же вы не пришли открыто, средь бела дня, как нормальный человек?

– Да не могу я! – с досадой сказал Линн. – Не могу никуда ходить и ничего делать, потому что я у них под колпаком. Влип по уши. С прошлой ночи, когда мне удалось вырваться и заглянуть к тебе и к Эрику, они висят у меня на хвосте. Они, правда, не знают, что я был у тебя, но знают, что где-то я был, и глаз с меня не спускают. Так что я не мог связаться с тобой и уж тем более с Эриком земными способами. Только в космосе и можно спокойно поговорить. Это наш единственный шанс им помешать.

– Кому – им? – спросил Джордж. – Кто за вами следит?

– ТАБАК, – ответил Линн. – Они везде, повсюду! – Он заозирался по сторонам, как будто невидимые враги уже подбирались к астероиду. – Незримая тёмная сила, окружающая нас.

– По-моему, вы описываете тёмную материю, – заметил Джордж. – Которая невидима и составляет двадцать три процента известной Вселенной.

– Джордж, – пылко произнёс Линн, – ты даже не представляешь, как ты прав! Эти люди – тёмная материя человечества. Мы их не видим, но знаем о них по тому воздействию, которое они оказывают на окружающую Вселенную.

В кои-то веки он говорит от души, подумал Джордж, – если, конечно, допустить, что у Линна есть душа.

– Люди в чёрном, которые хотели прорваться на лекцию Эрика, – это были они?

– Да, но то была лишь малая часть. Их гораздо, гораздо больше. Это колоссальная разветвлённая сеть. Я тоже был там, на демонстрации протеста, но мне не удалось к тебе подобраться. Пробовал вызвать тебя через того мальчишку, да не вышло.

– Я так и знал! – воскликнул Джордж. – Я понял, что это были вы. Но только не мог сообразить, зачем я вам нужен… Никак не пойму, для чего ТАБАК это делает. Что же плохого, если Эрик откроет теорию всего? Неужели это так опасно – понять, с чего началась Вселенная?

– Это для нас с тобой, Джордж, открытие теории всего было бы огромным шагом вперёд, а для них это страшный, сокрушительный удар.

– Из-за истинного вакуума? – спросил Джордж.

– Да нет, – махнул рукой Линн. – Лидеры ТАБАКа вовсе не верят ни в какой пузырёк из Большого адронного коллайдера, который якобы разорвёт Вселенную на мелкие кусочки. Они сочинили это, чтобы всех запугать, чтобы больше народу вступало в их организацию, чтобы сеть разрасталась. А боятся они на самом деле совсем другого.

– Чего же?

Астероид, на котором они стояли, двигался по своей орбите вокруг очень яркой молодой звезды – на миллиарды лет моложе нашего Солнца. Вдруг прямо на глазах у Джорджа два каменных осколка, каждый длиной в пару сотен метров, врезались один в другой. Удар был подобен ядерному взрыву; густое облако пыли начало расплываться во все стороны. Эта молодая звёздная система была местом очень неспокойным: вокруг центральной звезды носилось множество таких обломков. Со временем здесь сформируются планеты и притянут к себе все обломки, оставшиеся после таких столкновений; пока же тут царит хаос, и это очень, очень опасное место. С другой стороны, подумал Джордж, Линн сейчас как выдаст что-нибудь – и любое место во Вселенной покажется безопаснее планеты Земля…

– Руководство ТАБАКа убеждено, что опыты Эрика в конечном итоге приведут к совсем другим результатам, – сказал Линн. – Они думают, что наука, получив теорию всего, найдёт ей самые разные применения. Например, учёные создадут новый источник экологически чистой, недорогой и возобновляемой энергии.

– Но кто же этого не хочет? – воскликнул Джордж.

– Мне удалось проникнуть в их сверхсекретные файлы, касающиеся членства в организации, – сообщил Линн, – так что я один из очень немногих, кому известны настоящие лидеры ТАБАКа. В первую очередь это владельцы крупнейших корпораций, которым выгодно, чтобы мы по-прежнему пользовались углём, нефтью, газом, атомной энергией, а не искали новые источники возобновляемой энергии. Они боятся, как бы эксперименты на Большом адронном коллайдере в один прекрасный день не подсказали человечеству пути к дешёвой и экологически чистой энергии.

– Фу! – скривился Джордж. – Это те самые негодяи, которые загрязняют океаны и отравляют атмосферу газами, вызывающими парниковый эффект?



Он подумал о своих родителях – борцах за спасение планеты Земля. Они ведь просто хорошие, добрые люди, которые заботятся о будущем своей планеты. Разве есть у них шансы в борьбе с такими могущественными противниками?

– Но это не всё, – продолжал тем временем Линн. – В ТАБАК ещё входит группа людей, которые опасаются, что, когда будет создана теория, объединяющая четыре основных взаимодействия, на Земле прекратятся войны. Теория всего поможет понять, что все мы – единое целое, представители одного рода человеческого, и тогда мы, вместо того чтобы воевать, начнём вместе решать проблемы нашей планеты. Прекратится борьба за природные ресурсы, богатые страны начнут помогать бедным…

– А эти люди что, не хотят, чтобы войн не было? – Джордж совсем растерялся.

– Нет, – кратко ответил Линн. – Они получают бешеные прибыли от торговли оружием, так что им выгодно, чтобы люди убивали друг друга. Война – их бизнес, бесконечные войны – их идеал.

– Ничего себе… И кто ещё входит в этот… ТАБАК?

– Ещё – всякие астрологи, которые подозревают, что люди, узнав истину об устройстве Вселенной, потеряют интерес к гороскопам и перестанут платить за гадания и предсказания. Один телевизионный проповедник – он боится, что больше никто не побежит к нему за спасением. Есть люди, вступившие в ТАБАК просто из страха перед наукой и её прогрессом. И даже несколько учёных.

– Учёных? – Джордж был потрясён.

– Ну вот я, например, – скромно сказал Линн. – Только я не настоящий член ТАБАКа – я проник туда, чтобы за ними шпионить. Услышав о тайной антинаучной организации, я решил выведать её планы и вступил в неё. Мне дали подпольную кличку Исаак в честь Исаака Ньютона, одного из величайших учёных. Чтобы втереться к ним в доверие, я соврал, что мы с Эриком до сих пор заклятые враги. Никому из ТАБАКа не известно, что мы с ним помирились.

– А Эрик знает, что вы вступили в ТАБАК? – спросил Джордж.

– Нет, – признался Линн. – Я хотел рассказать ему об их планах, но понял, что, если попытаюсь связаться с ним напрямую, он окажется в ещё большей опасности!

– А остальные учёные из ТАБАКа – они кто?

– Вот это вопрос потруднее, – сказал Линн. – Нам запрещено знакомиться друг с другом. У каждого – своё отдельное задание, так что наши пути никогда не пересекаются.

– И какое у вас задание?

– Мне было поручено, – не без гордости сообщил Линн, – создать взрывное устройство – чрезвычайно мощное и чрезвычайно умное. Они хотели, чтобы я сделал бомбу, взрыв которой нельзя предотвратить. Ведь как устроена обычная бомба: перережешь нужные проводочки – и она не взорвётся. А ТАБАК захотел получить такую бомбу, которую невозможно обезвредить, даже если перекусить провода или знать код. Они сказали, – поспешно добавил Линн, – что это просто образец, в экспериментальных целях.

– Но вы её не сделали, так ведь? – спросил Джордж. – В смысле – вы же не отдали в руки этим врагам науки настоящую, действующую бомбу?

– А какую же ещё? – искренне изумился Линн. – Как я мог сделать вещь, которая не работает?!

– Да запросто! Если бомба не работает, значит, ничего не взорвётся. Нет бомбы – нет проблемы.

– Но я же учёный, – заныл Линн. – То, что я создаю, всегда работает. Я обязан всё делать правильно, а иначе я не был бы учёным!.. – Он растерянно умолк.

– Расскажите про бомбу, – Джордж, чувствовал, что его терпение вот-вот лопнет.

– Конечно! – оживился Линн. – Она само совершенство! Взорвёт всё что угодно! В смысле – вообще всё.

– Это я уже понял. А теперь можно подробности?

– Ох, извини! Так вот, я разработал бомбу с восемью выключателями. Чтобы привести их в состояние готовности, нужно набрать код на цифровой клавиатуре. Если нажать все восемь выключателей, создаётся суперпозиция восьми состояний. Если же отпустить все восемь, то автоматически начинается обратный отсчёт, за которым последует взрыв.

– А в чём главная хитрость? – спросил Джордж.

– Поскольку это квантовомеханическая бомба, – сказал Линн как бы между прочим, словно вовсе не собирался хвастаться, – она создаёт квантовую суперпозицию разных комбинаций внутри детонатора. Это значит, что всякий, кто попытается обезвредить бомбу, перерезав один из проводков или щёлкнув одним из выключателей, попросту взорвёт себя и всех остальных. В том-то и штука: они хотели получить бомбу, которую нельзя будет остановить, в случае если в ТАБАКе заведётся предатель.

– Не понимаю, – нахмурился Джордж.



– Бомба заряжена таким образом, что ни один из выключателей не может её отключить; это квантовая суперпозиция восьми разных возможных выключателей. Детонатор «решает», какой выключатель использовать, не раньше, чем кто-нибудь нажмёт один из них, надеясь предотвратить взрыв, и схема проверит, правильный ли это выключатель. В этот миг волновая функция разрушится и выберет наугад один из восьми выключателей. Даже если нажать все восемь одновременно, бомба с высокой степенью вероятности немедленно взорвётся. То есть, что с ней ни делай, она всё равно взорвётся – вот я к чему клоню.

– Ну и зачем вы это устроили? – мрачно спросил Джордж.

– Затем, чтоб показать им, какой я умный, – так же мрачно ответил Линн. – Я не думал, что они и вправду собираются привести в действие эту проклятую штуковину. Они же говорили, что это просто эксперимент.

– А где она находится, эта ваша квантовомеханическая необезвреживаемая бомба?

– Не знаю! – выпалил Линн. – В том-то и беда. Она исчезла!

– В каком смысле исчезла?

– Её забрали. Увезли в неизвестном направлении. И судя по тому, что я прочитал, когда взломал их компьютеры, они всё-таки намерены её использовать. Где Эрик?

– Он улетел на Большой адронный коллайдер, – проговорил Джордж, постепенно осознавая весь ужас происходящего. – На собрание Братства научных исследований во благо человечества. Туда приглашены все члены Братства.

– Вот! – вскричал Линн. – Вот где они взорвут бомбу! Они хотят уничтожить коллайдер и Эрика – да не его одного, а всех лучших физиков современности!

– Но… но… – задохнулся Джордж, – но откуда они узнали о собрании Братства?!

– Я давно подозревал, – торопливо заговорил Линн, – что в Братстве есть лазутчик, тайный агент ТАБАКа. Кто-то из учёных, вступивших в ТАБАК, выдаёт тайны Братства.

– И это, конечно, не вы? – ядовито спросил Джордж.

– Конечно нет! – поморщился Линн. – Я ведь даже не член Братства. Исключён много лет назад без права возвращения. Так что это кто-то другой. И этот кто-то по-настоящему опасен.

– Но с чего вдруг вы решили помочь Эрику? – с подозрением спросил Джордж.

Линн снова вздохнул.

– Я знаю, Джордж, ты обо мне не слишком высокого мнения. Но, пожалуйста, поверь мне. Больше всего на свете я люблю науку. Я не могу спокойно стоять в стороне и смотреть, как всякие кретины из жадности или из суеверия уничтожают то, что создавалось веками. Я вступил в ТАБАК, чтобы их остановить. Вот почему я здесь!

Столкновения частиц

Если бы не взаимодействия, то частицы после столкновений в таких устройствах, как Большой адронный коллайдер, выходили бы из них точно такими же, какими туда входили. Взаимодействия же позволяют элементарным частицам при столкновениях влиять друг на друга (вплоть до превращения в другие частицы!) путём излучения и поглощения особых частиц – калибровочных бозонов, действующих как переносчики фундаментальных взаимодействий.

Физики изображают столкновения частиц с помощью диаграмм Фейнмана. Это схемы, показывающие, как частицы при столкновении могут вести себя по отношению друг к другу. Каждая диаграмма Фейнмана – лишь часть описания поведения частиц при столкновении; чтобы получить полную картину столкновения, диаграммы нужно собрать воедино.

Вот простейшая диаграмма, на которой два электрона приближаются друг к другу, обмениваются одним-единственным фотоном и затем продолжают свой путь. Стрелочками указано направление времени – слева направо, волнистая линия – это фотон, прямыми линиями обозначены электроны (е). Эта диаграмма включает в себя все случаи, когда фотон движется вверх и вниз или вниз и вверх (поэтому волнистая линия расположена вертикально):

Более сложные процессы описываются более сложными диаграммами Фейнмана, включающими в себя более одной виртуальной частицы. Вот, например, диаграмма с двумя виртуальными фотонами и двумя виртуальными электронами:

Для того чтобы полностью описать ту или иную реакцию частиц, необходимо бессчётное количество разнообразных диаграмм. К счастью, учёные научились получать очень хорошие приближения, используя лишь простейшие диаграммы. Ниже показано, что могло бы произойти на Большом адронном коллайдере при столкновении протонов! Буквами u, d и b обозначены кварки, буквой g – глюоны:


У Джорджа голова шла кругом. Врёт Линн или говорит правду? Он просит верить ему, но ведь именно он уже дважды заманивал Эрика в гибельную ловушку…

Тем временем с Линном начало происходить нечто странное: он словно расплывался, таял, растворяясь в черноте Туманности Андромеды.

– Джордж, – зазвучал в наушниках полный тревоги голос Линна, – у нас меньше времени, чем я рассчитывал.

– Что это с вами делается?!

– Это не настоящий я. – Линн говорил теперь очень быстро. Джордж уже не видел его очертаний – только треугольнички звёздного света, отражавшегося в сверкающем шлеме и на ботинках. – Это мой виртуальный аватар. Я его создал, чтобы увидеться с тобой, – другого способа не было. Не найдя ни Эрика, ни Космоса, ни Бусика, я проник к тебе в дом и незаметно припрятал там маршрутизатор, чтобы с его помощью управлять Бусиком. Так мне удалось отправить сюда свой аватар и открыть тебе портал.

– Вот и отправили бы свой аватар на коллайдер! – закричал Джордж. – Его, а не меня!

– Не получится! – Голос Линна искажался, удаляясь. – Второй раз мне от них не улизнуть!

– Но как же бомба? – в отчаянии выкрикнул Джордж.



– Есть способ! Я же не идиот! Я провёл наблюдение, а наблюдение воздействует на объект! Бусик выдал тебе код…

– Но как им пользоваться? Как обезвредить бомбу?!

В ответ раздалось еле слышное «Джордж…» – и всё стихло. Во Вселенной воцарилась полная, абсолютная тишина. Там, где только что стоял Линн, вновь открылся серебристый тоннель и втянул Джорджа в световую воронку. Кружась и кувыркаясь на немыслимой скорости, Джордж мчался сквозь Вселенную, удаляясь на квинтиллионы километров от Андромеды и приближаясь к своей галактике – к Млечному Пути, состоящему из обычного вещества и из загадочной тёмной материи, которая окружает нас, но которую мы не можем ни увидеть, ни услышать, ни потрогать. «Вот она, тёмная сторона Вселенной, – подумал Джордж, летя по тоннелю. – Вот они, силы тьмы».


Новейшие научные теории
Тёмная сторона Вселенной

Один из самых простых вопросов, какие могут прийти в голову человеку, звучит так: из чего состоит наш мир?

В античную эпоху греческий философ Демокрит предположил, что всё сущее построено из мельчайших неделимых частиц – атомов. И он оказался прав, однако за последние две тысячи лет выяснились кое-какие подробности.

Всё, что есть в нашем мире, состоит из сочетаний 92 различных видов атомов, то есть элементов периодической системы – водорода, гелия, лития, бериллия, бора, углерода, кислорода и так далее до урана (номер 92). Растения, животные, горы, полезные ископаемые, воздух, которым мы дышим, и всё, что есть на планете Земля, состоит из этих 92 элементов. И мы знаем, что и остальные планеты Солнечной системы, и само наше Солнце, и другие звёзды тоже состоят из этих же 92 химических элементов. Мы хорошо изучили атомы и здорово наловчились переставлять их туда-сюда, получая всё что угодно – в том числе и мою любимую жареную картошку! Химия – это, по сути дела, и есть наука о том, как строить из атомов всё что угодно; этакое «Лего», где вместо деталек – атомы.

В наши дни уже известно: за пределами Солнечной системы есть что-то ещё, что нас окружает непостижимо огромная Вселенная с миллиардами галактик, в каждой из которых миллиарды звёзд и планет. Из чего же состоит эта Вселенная? Тут-то и начинаются сюрпризы. Наша Солнечная система, другие звёзды и планеты состоят из атомов; но, предположив, что остальная Вселенная тоже состоит из них, мы ошибёмся. Она состоит из очень странных вещей – тёмной материи и тёмной энергии, – о которых мы пока что знаем гораздо меньше, чем об атомах.

Начнём с цифр: если говорить о Вселенной в целом, то 4,5 % её составляют атомы, 22,5 % – тёмная материя, а 73 % – тёмная энергия. На минутку отклонившись от темы, заметим, что меньше десятой части атомов образует звёзды, планеты или, например, живые организмы; остальные же атомы существуют в виде газа, слишком горячего для того, чтобы образовывать небесные тела.

Итак, тёмная материя. Откуда мы вообще о ней узнали? Что она собой представляет? И почему мы не находим её ни на Земле, ни даже на Солнце?

Мы знаем, что она есть, потому что сила её притяжения удерживает вместе нашу Галактику, Туманность Андромеды и все остальные большие структуры во Вселенной. Видимая часть Туманности Андромеды, как и всех прочих галактик, располагается в середине очень большого – в десять раз больше этой видимой части – шара из тёмной материи; астрономы называют этот шар галактическим гало. Если бы не притяжение тёмной материи, большинство звёзд, солнечных систем и всего остального, что есть в галактиках, просто разлетелись бы по космосу куда попало, и это было бы очень плохо.

Пока что мы не знаем точно, из чего состоит тёмная материя (примерно так же обстояло дело и у Демокрита, который правильно догадался про атомы, но не знал, как они устроены). Однако кое-что мы всё-таки знаем.

Частицы тёмной материи, в отличие от атомов, не состоят из протонов, нейтронов и электронов: это совершенно иная форма материи! Не удивляйтесь: человечеству понадобилось почти 200 лет, чтобы открыть все химические элементы, а со временем было обнаружено много новых форм атомной материи.

Поскольку тёмная материя не состоит из атомов, она не обращает на них никакого внимания – как и они на неё. Больше того, частицы тёмной материи не интересуются даже другими частицами тёмной материи. Физик сказал бы так: частицы тёмной материи взаимодействуют с атомами и между собой очень слабо, если вообще взаимодействуют. Поэтому, когда наша и другие галактики сформировались, тёмная материя оставалась в очень большом и рассеянном галактическом гало, в то время как атомы сталкивались друг с другом и оседали в центр этого гало, постепенно образуя звёзды и планеты, состоящие почти полностью из атомов.

Выходит, звёзды, планеты и мы с вами состоим не из тёмной материи, а из атомов именно из-за этой «застенчивости» частиц тёмной материи.

Тем не менее частицы тёмной материи носятся вокруг нас: в любой момент времени в любой чайной чашке найдётся минимум одна такая частица. И это подсказывает, как можно проверить одну смелую гипотезу. Частицы тёмной материи, конечно, «застенчивы», но всё же способны время от времени оставлять вполне заметный след в очень-очень чувствительном детекторе частиц. Поэтому физики построили большие детекторы и разместили их под землёй (защищая от космического излучения, бомбардирующего поверхность Земли), чтобы выяснить, действительно ли гало нашей Галактики составляют частицы тёмной материи.

Ещё более захватывающая идея – самим создать частицы тёмной материи в ускорителе частиц, превратив энергию в массу по знаменитой формуле Эйнштейна E = mc².

Большой адронный коллайдер в Швейцарии, самый мощный в истории ускоритель частиц, призван создать частицы тёмной материи и проследить за ними.

А спутники в небе ищут части атомов, которые образуются, когда частицы тёмной материи в гало случайно сталкиваются и порождают обычную материю (процесс, противоположный тому, которого пытаются добиться с помощью ускорителей частиц).

Если какие-то из этих методов принесут плоды – а я надеюсь, что хоть один да принесёт, – то подтвердится, что бо́льшую часть материи во Вселенной составляют не атомы, а нечто другое. Представляете? Вот то-то же.

Теперь мы с вами готовы к разговору о величайшей научной тайне всех времён: о тёмной энергии. Уверен, что разгадать эту тайну в ближайшие годы не удастся – это предстоит вашему поколению. Возможно, разгадка даже перевернёт с ног на голову эйнштейновскую теорию гравитации – общую теорию относительности!

Все мы знаем, что Вселенная расширяется и увеличивается в размерах в течение последних 13,7 миллиарда лет, прошедших с Большого взрыва. С тех пор как восемьдесят с лишним лет назад Эдвин Хаббл обнаружил это расширение, астрономы всё пытались измерить, насколько оно замедляется из-за гравитации. Гравитация – сила, которая не даёт нам свалиться с Земли и удерживает планеты на их орбитах вокруг Солнца, – этакий космический клей. Гравитация притягивает объекты друг к другу, замедляет скорость снарядов и ракет, пущенных с Земли; так что и расширение Вселенной должно бы замедляться благодаря тому, что всё в ней ко всему притягивается.

Так вот, в 1998 году астрономы обнаружили, что эта простая, но очень логичная идея совершенно неверна: оказалось, что расширение Вселенной не замедляется, а, наоборот, ускоряется. Обнаружилось это благодаря особому свойству телескопов, роднящему их с машиной времени: поскольку свету требуется время, чтобы долететь до нас через Вселенную, то, глядя на удалённые объекты, мы видим их такими, какими они были давно. С помощью мощных телескопов, таких как знаменитый космический телескоп «Хаббл», учёные сумели определить, что в прошлом Вселенная расширялась медленнее, чем сейчас.

Как такое может быть? Согласно теории Эйнштейна, в нашей Вселенной есть нечто ещё более странное, чем тёмная материя, – нечто обладающее «отталкивающей гравитацией». «Отталкивающая гравитация» – это гравитация, которая не притягивает объекты друг к другу, а, напротив, отталкивает их друг от друга, что очень странно! Она получила название «тёмная энергия» и может оказаться чем-то очень простым: например, энергией квантовой пустоты, – или, напротив, чем-то чрезвычайно странным: например, воздействием дополнительного измерения пространства-времени! А может быть, никакой тёмной энергии вообще нет, и тогда придётся заменить эйнштейнову общую теорию относительности на что-нибудь получше.

Понять, что такое тёмная энергия, важно ещё и потому, что от неё зависит судьба Вселенной. Сейчас тёмная энергия давит на педаль газа, и Вселенная расширяется всё быстрее, из чего можно предположить, что расширяться она будет вечно, и примерно через 100 миллиардов лет небо опять погрузится во тьму.

Поскольку мы пока ничего не знаем о тёмной энергии, нельзя исключить, что в какой-то момент будущего она ударит по тормозам – и это вызовет коллапс Вселенной.

Ответы на все эти вопросы предстоит найти учёным новых поколений. Может быть, даже вам.

Майкл
* * *

Галактика Вертушка почти вдвое больше нашего Млечного Пути.

NASA/CXC/JHU/K.Kuntz et al.


Антенны – пара взаимодействующих галактик в 62 миллионах световых лет от Земли.

Страницы книги >> Предыдущая | 1 2 3 4 5 6 7 | Следующая

Правообладателям!

Представленный фрагмент произведения размещен по согласованию с распространителем легального контента ООО "ЛитРес" (не более 20% исходного текста). Если вы считаете, что размещение материала нарушает чьи-либо права, то сообщите нам об этом.

Читателям!

Оплатили, но не знаете что делать дальше?


  • 5 Оценок: 2
Популярные книги за неделю

Рекомендации