Текст книги "Тайны открытий XX века"

Автор книги: Александр Волков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 19 (всего у книги 38 страниц)

Сказочники Шварц и Грин

Еще один «зеркальный мир» родился из математических экзерсисов Майкла Грина и Джона Шварца – творцов «теории струн», подменивших элементарные частицы крохотными «струнами». Соединив эти «сказочные» идеи Грина и Шварца с положениями квантовой физики, Стивен Хоукинг создал свою теорию «параллельных миров». Согласно ей, имеется бесконечное множество вселенных, являющихся двойниками нашей Вселенной.

Впрочем, сами Грин и Шварц пришли к не менее любопытным выводам, попытавшись втиснуть в свои расчеты силу тяжести. Оказалось, что в этом случае у каждой элементарной частицы, снующей в подлунном мире, появляется свой двойник в мире зеркальном, или мнимом. У этого двойника те же свойства, что у настоящей частицы, та же масса, тот же заряд. Вот только ее вещество превратилось в энергию зеркального двойника, а ее энергия – в его вещество. Туманно? Как изображение на запотевшем стекле, но попробуем все же разобраться.

Физики выделяют две принципиально разные категории элементарных частиц: фермионы и бозоны. Первые – вещественные частицы. Они занимают определенное место в пространстве, и ни одна другая вещественная частица не может оказаться на месте фермиона. Оно занято. Точно так же ни один человек не может побывать, образно говоря, «в вашей шкуре». Вас могут оттеснить, но никак не слиться с вами. Вот и между фермионами всегда имеется какая-то дистанция. Им не совпасть друг с другом. Подобное свойство материальных частиц обуславливает стабильность всей материи. Самые известные из них – электроны, протоны, нейтроны.

А вот бозоны – это силовые частицы, переносчики взаимодействий. Их можно назвать также частицами (квантами) энергии. У них нет массы, как нет и ограничения на число бозонов, способных находиться в данной точке пространства. Они могут скапливаться на одном месте, образуя поток частиц, не отличимых друг от друга. Пример подобной частицы – фотон (квант света), передающий электромагнитное взаимодействие. Любая точка пространства может быть слегка освещена световым бликом, нормально освещена дневным светом, озарена яркой вспышкой лучей.

Долгое время ученые принципиально отделяли вещественные частицы от силовых, фермионы от бозонов. Однако в теории Суперсимметрии возникает особый зеркальный мир. В нем вещественные частицы запросто превращаются в силовые и наоборот: например, вещество превращается в свет, а свет конденсируется в вещество. Тут только одна загвоздка: все эти «сэлектроны» и «скварки» пока не найдены.

Впрочем, и в античастицы Дирака тоже поначалу не верили, принимая их за ловкий математический трюк, не имеющий под собой реальной основы. Никто не мог найти антиэлектрон, пока его случайно не заметили в потоке космического излучения. Может, и суперсимметричные частицы мы не там ищем?

Вот тут-то, как Бог из машины или черт из табакерки, и материализовался австралийский физик Роберт Фут, принесший благую весть о мире ином. Он собрал в своей книге множество более или менее убедительных примеров, показывающих, где следует искать зеркальный (суперсимметричный) мир. Его теория оказывается одинаково верна и в мире бесконечно малых величин – в вотчине физиков-ядерщиков, и в мире бесконечно больших величин – в царстве астрономов.

К таким примерам мы и обратимся сейчас.

Зеркальная материя на каждом футе Вселенной?

Астрономы давно задавались вопросом: почему галактики не разлетаются в стороны под действием центробежных сил. В конце концов они предположили, что значительную часть материи, из которой сложена Вселенная, мы не видим. По их оценкам, зримая нами материя составляет лишь около пяти процентов материи Вселенной. Все остальное незримо, неосязаемо и, очевидно, сложено из не открытых пока элементарных частиц. Все остальное, вмешивается Роберт Фут, состоит из «зеркальных» частиц, а мы не можем их увидеть. Земная жизнь кругом объята «зеркальным» веществом. Оно удерживает галактики, скрепляет Солнечную систему. Без него все мироздание распалось бы. Оно словно скелет скрепляет внешнюю ткань Вселенной – светящиеся крупинки звезд.

Опыты с антиводородом показали, что это вещество распадается быстрее, чем следует из расчетов ученых. Фут полагает, что часть антиводорода превращается в невидимое зеркальное вещество – буквально тает в воздухе, перечеркивая расчеты. Вот с какой стороны Зазеркалья вкрадывается ошибка!

Недавно было сделано странное открытие. Оказалось, что есть планеты, не обращающиеся вокруг звезд. Они бороздят космическую даль в полном одиночестве. Их поведение опровергает привычную теорию происхождения небесных тел. Считалось, что планеты могут зародиться лишь возле звезды и будут верны ей навек. Роберт Фут не отказывается от этого правила, лишь добавляет: они зародились возле звезды, состоящей из зеркальной материи; теперь они движутся вокруг нее, а нам она не видна.

^{Остатки мертвой звезды в туманности Муравья} 

В 1972 году стартовали автоматические станции «Пионер-10» и «Пионер-11». Покинув Солнечную систему, они стали продвигаться заметно медленнее. Что тормозит их полет? Уж не зеркальная ли материя, стеной вставшая на их пути? Правильно, Роберт Фут так и говорит.

В 1908 году произошла памятная катастрофа – падение «Тунгусского метеорита». Удар был страшным. Задержись эта глыба в полете всего на несколько часов, и Петербург или Лондон оказался бы стерт с лица земли. 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? Невидимая «зеркальная» глыба рухнула на безлюдную тайгу, словно предупреждая, как опасны для нашей планеты столкновения с любыми зеркальными 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? Спросите у Фута! Как и в случае с недостающей массой мироздания, он легко нашел причину дефицита. Все остальные кометы, полученные расчетным путем, сложены из зеркальной материи. Как их разглядишь, этих хвостатых странниц, не отбрасывающих за собой даже тени?

У Роберта Фута есть и свои приверженцы. Они подкрепляют его уверенность. Так, по расчетам физика Франческо Айчелло из Йельского университета, зеркальные частицы должны возникать при превращениях атомов, например, при трансформации атомов золота в платину. В 2002 году в Мюнхенском университете был поставлен эксперимент по схеме, предложенной Айчелло. Его результаты, как полагали некоторые комментаторы, подтверждают правоту американского физика, но они, разумеется, требуют кропотливой дополнительной проверки.

Эксперименты по поиску зеркальной материи будут проводиться и в Швейцарии, в CERN, и в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследований.

Пока же в поисках зеркальных миров преуспевают фантасты. Так, американский физик Джон Крамер написал роман «Твистор», в котором утверждал, что у Земли есть невидимый двойник – зеркальная Земля, занимающая то же место в пространство. Герой романа ухитрился даже проникнуть в этот странный мир, как Алиса – в свое Зазеркалье.

Фут умножает сущности Фута

«Существует ли зеркальная материя или это всего лишь захватывающая воображение теория?» – читатели наверняка задались таким вопросом. В самом деле, большинство физиков скептично относится 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.

Его упрямство выглядит чудачеством. Коллеги уже прозвали Роберта Фута «зеркальным человеком», а журналисты, принеси он сперва им свои выводы, окрестили бы его «зеркальным чайником». Ей-богу, если б он жил несколько столетий назад, то за ним, как в новелле Сервантеса, гурьбой ходили бы «мальчишки, самый проказливый народ на свете», и бросали бы в него камнями, «желая удостовериться, действительно ли он стеклянный, или нет».

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

Кто стал слепо верить Дираку, когда он 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. Ее автор готов «сжечь все, чему поклонялись» другие, а его оппоненты отнюдь не горят желанием так поступать.

Когда же эта идея утверждает свою правоту, перед нами порой открывается новый мир, о котором прежде не догадывались. Так, Вегенер проложил «колумбам геологии» путь в сторону авразии, Пангеи, Гондваны и других континентов, исчезнувших с географической карты. Так, Лобачевский отыскал, пусть и на кончике пера, мироздание, равноправное нашему, – неевклидово пространство.

И пусть антимиры могут описывать пока лишь поэты и фантасты, у ученых тоже не без прибытка: копится по атомам антиводород, спроектирован двигатель на антивеществе для космических полетов. И это – только начало. Ведь и идеи Максвелла не сразу переменили образ мышления инженеров-электротехников.

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 такую смелость и приравняем докучное трепетанье мыслей к сугубо волновым явлениям, то фантазии, обрисованные в начале статьи, станут непререкаемой явью. Любой наш помысел в мире здешнем моментально станет фактом в суперсимметричном, зазеркальном мире, сопряженным 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, любые фантазии – бытовуха. Там… но что-то нас отвлекло от мечтаний, мы пробуждаемся от них, как шахматный Черный Король, и тогда весь построенный нами мир мигом тает. Он нам лишь минутно приснился. «Жизнь сном окружена».

Некоторые исследования современных физиологов мешают отвергнуть с ходу эту фантастическую картину. Так, британский профессор Джонджой Макфадден полагает, что наше сознание – вовсе не результат «высшей нервной деятельности»; оно обусловлено воздействием электромагнитного (энергетического) поля, возникающего вокруг головного мозга. Это поле генерируют фотоны. Если поверить Макфаддену 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 потеснив вас. 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 один предмет. 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, и когда мысли сосредоточатся на чем-то одном, например, на Боге, раз уж мы перешли к религиозным реалиям, когда все посторонние помыслы исчезнут и наше сознание уподобится лазеру (все же я безбожно путаю теологию с современной физикой!), тогда мы испытаем «озарение», «просветление», «сверхчувственный опыт».

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», то бишь отражение некой реальности, что он способен влиять на объект, отразившийся в нем: магнитное поле – 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, собирая все возможные доказательства своей idee fixe, Роберт Фут свел воедино самые разнородные факты и гипотезы – иррациональное и невыясненное, зримое и явно отсутствующее. Всему этому надо попытаться дать объяснение. И работа Роберта Фута – пример подобной попытки.

2.8. ЖИТЬ ПРИДЕТСЯ НЕ РАЗ И НЕ ЗДЕСЬ?

Новейшие открытия астрономов доказывают, что мы живем в бесконечно большой Вселенной, которая будет вечно расширяться. Ее будущее выглядит мрачным. Звезды когда-нибудь погаснут, все вещество распадется, и даже черные дыры испарятся. Однако именно бесконечность Вселенной, может быть, сулит нам спасение. Целый ряд сценариев со счастливым концом, словно уготованных для фильмов Голливуда, предложил на рубеже XXI века американский физик Александр Виленкин.

И надо было выждать только миг, покуда снова кто-то надо мной перевернет песочные часы, переместив два конуса стеклянных.

Юрий Левитанский

Впрочем, вначале над Вселенной сгустится мрак. Еще «при живых-то звездах»! Ведь Вселенная будет расширяться все быстрее. Расстояние между скоплениями галактик станет стремительно расти. Со временем всякая связь между ними исчезнет. Даже свет не сумеет преодолеть эти темные пучины, разделившие островки звезд. Поэтому увидеть что-либо за пределами своего «микрорайона галактик» будет уже нельзя. (Представьте себе, вы вышли у Теплого Стана, а район Коньково уже улетел в Австралию, и ни огонька впереди!) Эта эпоха – «время полной космической изоляции» – наступит еще до того, как звезды в нашей Галактике выгорят дотла.

«Тогда мы окажемся на крохотном острове, окруженном со всех сторон темным, пустынным пространством. Безрадостная перспектива!» – замечает Фриман Дайсон. И все же, если рассматривать жизнь, как свойство определенных физических систем, занятых обработкой информации, то она сохранится и через зоны лет, когда все звезды давно погаснут. Пусть распадутся даже протоны, пусть облик живых существ неузнаваемо изменится, но они по-прежнему будут жить, собирать и обрабатывать информацию, влачить свое существование и наслаждаться им. Возможно, фантазирует Дайсон, это будут мыслящие облака субатомарных частиц, готовые общаться друг с другом при помощи радиоволн. Можно ли это назвать разумной жизнью? Ученые спорят и об этом.

Пусть процессы распада во Вселенной будут нарастать, а энтропия – физическая мера равновесия в системе – неотвратимо устремится к максимуму. Однако хэппи-энд обещан не только мыслящим облакам, но и «мыслящему тростнику», то бишь нам, людям.

Возможно, нынешнее преобладание темной энергии – лишь временный феномен. В модели, которую предложили Андреас Альбрехт и Константин Скордис из Калифорнийского университета, поле квинтэссенции распадется и расширение Вселенной замедлится. Это поможет выжить уцелевшим цивилизациям. Прибегнув к режиму суровой экономии энергии, впадая во все более продолжительные периоды спячки, они просуществуют сколь угодно долго.

Чайник на вашем столе опровергает законы физики

Вообще говоря, в бесконечной Вселенной тепловая смерть – это всего лишь вопрос вероятности. Ведь энтропия – статистический показатель. В целом она будет неизбежно нарастать, но в отдельных районах Вселенной в какие-то периоды времени может уменьшиться.

«Тепло перетекает от более горячих объектов к более холодным, пока их температуры не выровняются. После этого перенос энергии прекращается. Однако иногда тепло начинает течь вспять» – поясняет Виленкин.

Это легко представить себе. Поставьте чайник на письменный стол, и через пару минут он закипит. Отправившись в лыжный поход, не думайте о том, как разжечь костер: бросьте на хворост снег – он вспыхнет. Думаете, так не бывает?

Конечно, вероятность этих процессов очень мала. Мы не ошибемся, заявив, что вряд ли они наблюдались на нашей планете. Скорее истлеют все письменные столы в мире и поржавеют все чайники, чем несколько капель воды, стремительно зашипев, выкипят без физической на то причины.

Однако за миллиарды световых лет подобные фантастические флуктуации все же могут случиться. Ведь Вселенная бесконечно велика, а в бесконечном мире любое «ноль целых, ноль ноль ноль ноль…» – дело обыденное. Мало того: эти события могут повторяться сколь угодно часто.

«В отдаленном будущем электростанции некоторых цивилизаций могли бы использовать этот эффект, – пишет Виленкин. – Конечно, я подчеркну, что речь идет об астрономически малой вероятности – куда больше шансов на то, что обезьяна, стуча по клавишам пишущей машинки, случайно напечатает шекспировского «Гамлета».

«Да еще добавит к нему переводы Б. Пастернака, М. Лозинского и М. Вронченко», – промолвит иной читатель, не доверяющий даже такому сравнению.

Внезапное уменьшение энтропии – сродни крупнейшему выигрышу в лотерее, разыгранной Космосом. Победители заметно повысят свои шансы на выживание. Конечно, вряд ли можно верить, что наши потомки окажутся в счастливчиках, но где-нибудь это непременно случится. Впрочем, это спасение – временное. Вероятность того, что желанный процесс продлится бесконечно долго, равна нулю.

Впрочем, понятие «бесконечная Вселенная», если в него вдуматься, сулит не только метаморфозы энтропии, но и еще более странные вещи. Воистину слова Л.Д. Ландау удивительно точно описывают положение дел в современной физике: «Триумф познающего человеческого разума заключается ныне в том, что наше сознание оставило далеко позади возможности нашего воображения, и ум физиков свободно работает там, где воображение человека уже бессильно!»

Квантовая физика в бесконечной Вселенной

Наша Вселенная родилась в пламени Большого Взрыва, о течение миллиардов лет из случайных сгустков материи возникали звезды и галактики. Со временем в разных уголках Вселенной появилось множество «локальных миров» со своей особой судьбой. История нашей планеты – и вместе с ней человека – всего лишь одна из возможных форм эволюции живого в мироздании.

Анализируя подобное развитие событий, Александр Виленкин пришел к поразительному выводу: хотя Вселенная бесконечно велика, число «сценариев эволюции», возможных в ней, равно конечной величине. Поэтому каждая отдельная «история», – например, «история планеты Земля», – может повторяться бессчетное число раз, как и вообще любое событие. Или многократно варьироваться. Логика его рассуждений такова.

Бесконечная Вселенная состоит из множества наблюдаемых регионов, ограниченных во времени и пространстве. Другие области Вселенной расположены так далеко, что мы не дождемся световых сигналов оттуда. Мы принципиально не можем их наблюдать. «Если бы любые события, протекающие в разных областях Космоса, могли отличаться на бесконечно малую величину, то количество этих событий было бы бесконечно велико. Ведь в рамках классической физики разница между двумя событиями может быть сколь угодно мала».

Однако тут вмешиваются законы квантовой физики. Здесь исключительная точность, доступная сторонникам классических методов, невозможна. «Если два события в определенной мере похожи друг на друга, значит, они одинаковы, потому что, по принципу неопределенности Гейзенберга, их принципиально нельзя различить». На основании этого Виленкин делает вывод: «Количество разных событий в любой области Вселенной, ограниченной во времени и пространстве, равно некой конечной величине». Получается, что и «выбирать-то не из чего». В бесконечной Вселенной эти события будут повторяться… бесконечное число раз.

Впрочем, все это – лишь гипотеза Александра Виленкина. Наукой пока еще не доказано, что у каждого из нас по всему Космосу может быть раскидано множество alter ego. Однако и назвать эту гипотезу «причудливой игрой ума» тоже негоже. Есть и другие.

^{Компьютерная модель, имитирующая рождение Вселенной}