Текст книги "Знак вопроса 1993 № 1-2"
Автор книги: Николай Непомнящий
Соавторы: Станислав Зигуненко,Алим Войцеховский,Алексей Маслов,Зоя Семенова,Владимир Ацюковский
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 16 страниц)
Мы часто и подолгу задумываемся над вопросом: как устроен физический мир в своей глубинной основе? Куда может привести нас бесконечность движения в недра материи? Молекулы, атомы, ядра атомов, протоны, электроны и нейтроны?.. Что же дальше?
А если двинуться в «другую сторону»? Уходят в бесконечность этажи мироздания. На одном из них планеты и планетные системы со своими светилами, на другом – галактики и галактические скопления, на третьем – Вселенная. Где границы этого огромного мира, существуют ли они?..
Мы живем в геометрически трехмерном мире. И очень может быть, что этот мир, затерянный где-то в середине Большой Бесконечности Мироздания, – лишь ничтожный кирпичик мира, а наш мир, в свою очередь, состоит из невообразимо большого числа миров, которые мы считаем частицами. И так до бесконечности как вширь, так и вглубь.
Но если, как писал поэт, каждая из элементарных частиц – мир, то, вероятно, внутри каждой из них светят мириады звезд, освещающих неисчислимое множество планет. Среди них могут быть и такие, которые населены разумными существами, способными размышлять о бесконечности окружающего их мира… Кстати, подобную идею высказал еще в V веке до н. э. греческий мыслитель Анаксагор, который говорил, что в каждой частице, какой бы малой она ни была, «есть города, населенные людьми, обработанные поля и светит солнце, луна и другие звезды, как у нас».
Итак, хотя представление о «множественности миров» уже веками витает в умах, однако научное обоснование оно получило лишь в последние десятилетия при исследовании свойств замкнутой Вселенной или так называемого замкнутого мира Фридмана, возможность существования которой (которого) вытекала из гравитационных уравнений общей теории относительности.
Замкнутый мир – это такая область Вселенной, где взаимное притяжение всех находящихся в нем тел – звезд, межзвездного газа и пыли, галактик и их совокупностей – равно энергии их общей массы, т. е. энергии, которая заключена в веществе согласно известной эйнштейновской формуле: Е = М×С. Другими словами, наступает равенство инертной и гравитационной энергии. Плюс на минус – суммарная энергия (она же – масса) может стать сколь угодно малой и даже равной нулю. Тело же с нулевой массой – не более чем точка… Так огромная Вселенная может оказаться в почти замкнутом, по Фридману, мире, а ее внешние размеры могут быть микроскопическими и даже нулем. Разумеется, так кажется внешнему наблюдателю: малая масса локализована внутри сферы микроскопически малого радиуса. Для наблюдателей же изнутри все выглядит совершенно по-другому: внутри этой кажущейся «малой» сферы в принципе может помещаться целая Вселенная со всеми своими галактиками, звездами и скоплениями галактик.
Эта теория, позволяющая одни и те же объекты рассматривать и как элементарные частицы, и как макросистемы, получила развитие в трудах академика М. А. Маркова. Объекты, таящие или содержащие в себе вселенные, назвали в честь А. А. Фридмана фридмонами.
Возможность существования этих объектов вытекает из общей теории относительности. Для внешнего наблюдателя, например для нас, землян, фридмоны могут появиться в «образе» тяжелых элементарных частиц с массой, составляющей 10 -5– 10 -6г, размером около 10 -33 см и электрическим зарядом, равным заряду электрона. Фридмон может проявить себя и как микроскопическая «черная дыра». Теория допускает существование неограниченного числа фридмонов. Для того чтобы наша Вселенная стала микрочастицей-фридмоном, необходимо, что средняя плотность вещества была 10 -29 г/см. Пока регистрируемые данные несколько ниже – 10 -30 г/см, но, как отмечалось выше, во Вселенной может существовать электрически нейтральная «скрытая масса». В этом случае вполне возможно, что и мир, в котором мы живем, не что иное, как фридмон.
Важным моментом в данном случае является то, что фридмон в том виде, как он представляется в расчетах академика М. А. Маркова, еще не замкнут. Иными словами, у него имеется как бы горлышко, через которое можно попасть внутрь сферы и выйти из нее в другой внешний мир, т. е. в совсем иную вселенную. Следовательно, фридмоны представляют собой полузамкнутые миры.
Допустим, что наша Вселенная является фридмоном. Если бы в этом случае путешественник, улетев с Земли, смог проникнуть через «горлышко» фридмона наружу, он«…с удивлением обнаружил бы, что та вселенная, откуда он родом, представляется здесь микроскопическим объектом… Это новое пространство также может оказаться почти замкнутым и снова связанным микроскопической горловиной со следующим пространством… В принципе такая повторяемость микроскопического и макроскопического может быть неограниченной…», – писал академик М. А. Марков.
Гипотеза о фридмонах, одним из которых может являться и наша Вселенная, расширила значительно наши представления о Вселенной в целом. В одной из своих последних работ член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский предложил термин «Метавселенная». Метавселенная включает в себя все многообразие отдельных вселенных, подобно тому как Метагалактика охватывает все наблюдаемые галактики.
Гипотетические пока (?!) фридмоны уводят человеческую мысль в такую даль, что захватывает дух. Мы, земляне, безуспешно вот уже которое десятилетие ищем собратьев по разуму. Но если Вселенная способна уместиться в элементарной частице, то мыслящих иномирян мы, возможно, буквально держим в руках. Эти бесчисленные миры трепещут и в каждом язычке пламени свечи, и в каждой клеточке нашего тела. Все эти миры живут полнокровной жизнью: в каждой ничтожной пылинке заключено несчетное множество миров, бесконечно большое число планет, населенных, возможно, разумными существами. И быть может, каждый акт рождения электрон-позитронной пары – акт рождения бесчисленного множества миров, а каждый акт аннигиляции – свидетельство их гибели?
Очень может быть, что наши размышления о бесконечности материального мира скорее всего слишком прямолинейны. Почему бесконечную череду размеров мы представляем себе чем-то вроде прямой, уходящей, с одной стороны, в область исчезающих малых размеров (микромир), с другой – в область неограниченно больших (макромир)? Кто знает, не является ли бесконечность мира более похожей на круг, где поразительно малые величины как бы переходят, замыкаются на бескрайне большие?
Вопросы, вопросы… Да, немало крови попортила физикам бесконечность, которая «рождается» при решении некоторых уравнений, относящихся к атому и элементарным частицам… Бесконечность… О ней думают и ученые. Только в отличие от нас, простых смертных, размышляют они об этом физическом понятии, вооружившись современными научными данными, что и позволяет им строить, как правило, на солидной научной основе все новые и новые гипотезы, приводящие порой к поразительным, фантастическим выводам. Об этом, в частности, свидетельствует и заглавие следующего подраздела, а именно:
Не будем держать читателя в неведении и ответим сразу: «Да, можно!» Естественно, что такое утверждение должно иметь какие-то веские основания. Имеются ли они? И снова сразу дадим ответ: «Да, имеются!» Об этом свидетельствует гипотеза американского ученого с мировым именем – космолога Алена Гута (Массачусетский технологический институт), который утверждает, что создание искусственных вселенных вполне возможно. Выступая в конце 80-х годов на конференции Американского астрономического общества в Бостоне, А. Гут сделал заявление, что «появляется, по-видимому, принципиальная возможность на некого рой ступени развития цивилизации создавать в буквальном смысле слова новые вселенные». В 1979 году Гут вместе с двумя своими коллегами стал работать над теорией «раздувающейся Вселенной», которая считалась сомнительной, когда он опубликовал ее в начале 80-х годов, но сегодня в несколько модифицированной форме принята большинством физиков. Работая над «раздувающейся Вселенной», Гут и пришел к идее создания новых вселенных.
По мнению Гута, уже в первые мгновения после «Большого взрыва» наша Вселенная «раздулась» до своих теперешних границ. Размеры сферы, в которой мы живем, столь огромны, что нам она кажется совершенно плоской. Существуют обстоятельства, при которых на этой трехмерной искривленной поверхности, как считает Гут, может развиваться своего рода «аневризма» (так в медицине называется процесс выпячивания стенки кровеносного сосуда), т. е. область, в которой пространство-время выпячивается словно опухоль, и в конечном счете отщепляется от «материнской» вселенной, образуя совершенно новую и другую.
Условия внутри вышеупомянутой выпуклости для находящегося там наблюдателя будут напоминать те, что были присущи начальным моментам «Большого взрыва». Однако для наблюдателя в нашем мире эта отделившаяся «аневризма» должна восприниматься как «черная дыра» – сверхплотный объект с такой огромной силой тяготения, что даже лучи света не в состоянии «оторваться» от него. Спустя определенное время «черная дыра» как бы «испаряется», не оставляя никакого следа в том месте поверхности сферы, где была «рождена» новая вселенная.
После отделения выпуклости от «первичной» вселенной информационный обмен между ними невозможен, так как они являются замкнутыми, поскольку каждая из них существует в собственном пространстве-времени. Для наблюдателей, находящихся в каждой из таких вселенных, остальные находятся за пределами так называемого физического горизонта. Разумные существа, появившиеся в новом мире, обречены законами физики навечно остаться в неведении относительно реальности существования «материнской» вселенной. Не с такой ли ситуацией встречаемся и мы сами при изучении первоначал появления нашей Вселенной?
Гут и его коллеги определили условия, необходимые для начала развития «аневризмы». Они считают, что для создания новой вселенной не требуется даже предшествовавшей «Большому взрыву» сингулярности, т. е. такой области в пространстве-времени, где температура и плотность вещества принимают бесконечные значения, а известные нам сегодня законы физики теряют свою силу. «Удивительно, но можно дать начало новой вселенной, используя энергию, эквивалентную всего лишь нескольким фунтам вещества, – говорит Гут, – если найти какой-то способ сжать это вещество до плотности 10–15 энергограммов в кубическом сантиметре и как-то запустить процесс. А раздувание должно сделать все остальное».
За очень короткое время, менее чем за микросекунду, новая вселенная должна раздуться до огромных размеров, создавая для себя все вещество и энергию, которые ей затем суждено вмещать. «Конечно, – признает Гут, – это не только превышает возможности нашей техники, но и лежит за пределами любой мыслимой техники». Впрочем какая-нибудь сверхцивилизация когда-нибудь могла это в принципе и сделать…
Уже сегодня в царстве квантовой физики, физики ядерных частиц и ультрамалых расстояний учеными обнаружен. своеобразная физическая сущность, которую называют «отрицательной энергией» «Отрицательная энергия», математически описываемая как энергия, меньшая чем даже энергия вакуума, может существовать в пространстве, которое релятивистски деформировано вокруг ультра компактной массы – куска материи, сжатого до плотности, имеющей огромную величину, гораздо большую, чем та, что наблюдается где-либо во Вселенной.
Все дело заключается именно в том, что «отрицательная энергия» фигурирует в гутовской схеме создания в лабораторных условиях новых вселенных.
На основе последних исследований доктор Гут и его коллеги заключают, что если каким-то образом сжать 10 кг вещества так, чтобы они занимали пространство меньшее, чем одна квадриллионная объема элементарной частицы, то результатом такого процесса было бы «семя», которое могло бы способствовать рождению новой вселенной. Другими словами, после упомянутого «сжатия» 10 кг вещества превратятся в так называемый фальшивый вакуум, т. е. область с «отрицательной энергией», которая вызовет раздувание новой вселенной. Последняя возникнет, как пузырь, из нашей Вселенной и будет связана с ней «червоточиной» (своеобразным прообразом «черной дыры»), которая в конце концов сожмется и разорвется. Новая вселенная, если выразиться образно, может быть готова к «употреблению», то есть к дальнейшей эволюции, росту энтропии, зарождению жизни и т. д.
Означает ли вышесказанное, что наша Вселенная тоже могла быть создана в результате сознательного акта неких разумных существ в некоей другой, «материнской» для нас вселенной? «Эту возможность мы изучаем, – говорит Гут, – и ничего пока не исключает ее». Вполне понятно, что такие причудливые для многих людей размышления могут перейти границы доверия, но Гут – известный интеллектуальный исследователь-космолог, который не только поражает научную общественность неординарными идеями, но обосновывает их строгими и корректными математическими выкладками. Это позволяет ему увеличивать постоянно ряды своих сторонников и получать поддержку целого ряда ведущих физиков мира.
Идеи и гипотезы, подобные тем, которые выдвинуты профессором Аланом Гутом, несомненно помогут ученым исследовать наиболее фундаментальные проблемы космологии: как возникла Вселенная, как она развивается и каков может быть ее конец…
II. Занимательная мозаика космологического и космогонического характераОтдельные галактики и их скопления, как правило, являются изолированными звездными системами. Однако известны случаи, когда галактики, расположенные относительно недалеко, как-то влияют на форму и структуру друг друга. Такие галактики называются взаимодействующими. Их причудливые формы поражают исследователей.
Основоположником систематизации и изучения взаимодействующих галактик является астрофизик Б. А. Воронцов-Вельяминов, который составил первый «Атлас взаимодействующих галактик», насчитывающий около 1000 объектов. По астрономической традиции в этом Атласе взаимодействующие галактики обозначаются первыми буквами фамилии составителя в латинском написании и соответствующим номером. Примеров взаимодействия галактик очень много. Их формы и особенности очень разнообразны и неповторимы: прямые, натянутые как струна прямолинейные звездные перемычки; цепочки из пяти-шести галактик; галактики, соединенные не одной, а двумя, причем дугообразными, перемычками и т. д.
Астрономы и сегодня ищут ответы на многие возникшие вопросы: обусловлено ли такое многообразие взаимодействующих галактик общей закономерностью, родились ли эти галактики совместно или наблюдается их взаимодействие в ходе случайных встреч, какова природа сверхтонких звездных перемычек, мостов, выбросов? Для объяснения взаимодействия галактик предложены в принципе две интерпретации этого сложного явления.
Академик В. А. Амбарцумян считает, что все двойные и большей кратности системы галактик имеют общее происхождение. В процессе взаимной эволюции галактики удаляются друг от друга, и как следствие такого удаления возникают перемычки, мосты и другие искаженные формы.
Другие ученые (Ю. и А. Тоомре, Р. А. Сюняев, Ю. П. Коровяковский), моделировавшие на ЭВМ процесс взаимодействия галактик, пришли к выводу, что значительное число наблюдаемых искажений формы объяснимо приливным взаимодействием между галактиками при их случайной встрече. Но если взаимодействие галактик – результат их случайного пролета одной возле другой, то вызывает недоумение чрезвычайно высокий процент (5-10 %) числа взаимодействующих галактик по отношению к общему количеству известных звездных систем. Дело в том, что даже в самых «насыщенных» галактиками скоплениях вероятность сближения отдельных из них очень мала и, по оценкам ученого А. В. Засова, составляет 0,01 %.
Что касается «расходящихся» галактик, то и здесь имеется значительное количество вопросов, на которые нет пока ответа. Почему звездные перемычки существуют, когда удаляющиеся галактики находятся на огромных даже по космическим масштабам расстояниях, и почему многие галактики, находящиеся почти рядом, не имеют таких перемычек? Какие силы удерживают эти протяженные тонкие звездные мосты от разрушения? Вполне понятно, что говорить в данном случае о гравитационном или о электромагнитном «сдерживании» в этих долговременных образованиях не приходится. Но что тогда? Остается предположить, что. здесь могут действовать какие-то пока неизвестные нам физические явления, совершенно иной природы, чем гравитация и магнетизм. Но опять же вопрос, что это за силы?
Следует, правда, отметить, что путем математического моделирования взаимодействия сближающихся галактик можно в отдельных случаях проследить «возникновение» двойных перемычек и прямолинейных хвостов, что, как уже говорилось, отмечается в реальных системах. Пролет «спутника» перпендикулярно к плоскости галактического диска искажает, например, форму этого диска. Он напоминает латинскую букву «S».
Кстати, радиоастрономические наблюдения позволили обнаружить искажения плоскости диска и нашей Галактики. Считалось, что эти искажения вызваны приливным воздействием Магеллановых Облаков – близких соседей нашей Галактики. Но этому противоречит сенсационное открытие британских специалистов из Института астрономии (Кембридж). Используя сверхмощный телескоп и сложную компьютерную технику, они установили, что вокруг гигантской звездной системы Млечного Пути вращается еще одна галактика. Удаленная от Земли на расстояние 300 000 световых лет, она состоит, по предварительным данным, из 50 миллионов звезд. Именно из-за относительно небольших размеров, считает британский ученый М. Ирвин, эта галактика, являющаяся спутником Млечного Пути, несколько веков ускользала от внимания астрономов. Видимо, этот «спутник» и искривляет плоскость диска нашей Галактики.
Однако многие взаимодействующие галактики не укладываются в простые модели приливов, в связи с чем Б. А. Воронцов-Вельяминов выделил даже целый класс подобных систем. Другими словами, предложенные гипотезы и модели галактик с соединительными перемычками-мостами нс в состоянии объяснить этот космический феномен. Итак, если ни одна из предложенных гипотез и версий не удовлетворяет исследователей, то необходимы новые идеи и модели, хотя они могут показаться на первый взгляд достаточно смелыми.
Такая гипотеза была выдвинута кандидатом технических наук Алексеем Воробьевым и опубликована в журнале «Техника – молодежи» № 7 за 1983 год. Автор гипотезы утверждает, что рассматриваемые группы галактик, соединенные звездными перемычками, есть не что иное, как результат деятельности высокоразвитых космических цивилизаций. Страшно подумать, считает А.Воробьев, но если представить, что деятельность высокоорганизованных разумных существ способна изменять свойства целых галактик, то светящиеся перемычки, соединяющие галактики, – это действительно мосты связи и разума между ними. Может быть, это и есть КОСМИЧЕСКОЕ ЧУДО, которое мы, земляне, последние несколько десятилетний пытались обнаружить в просторах космоса, но не находили, поскольку не знали что и где искать?
Что же мы понимаем под космическим чудом? Это, видимо, какое-то образование или явление в космосе, необъяснимое на основе естественных законов природы. Хотя кое-что подозрительное в этом отношении различными исследователями и было обнаружено, но неопределенность понятия «коэффициент искусственности» не позволяла сделать какие-то определенные выводы. Впрочем, для этого нужна и немалая смелость, чтобы не уронить слишком низко свой научный рейтинг среди коллег и широкой научной общественности.
Другая важная причина этого неопределенного положения заключается в том, что мы искали объекты, прогнозировать существование которых следовало на основе уровня развития нашей цивилизации, и чем выше поднимаемся над ним, тем менее смелым и оригинальным становится и полет нашей мысли, и научно-технический прогноз.
К этому нужно добавить и тот факт, что научное прогнозирование развития мировой космонавтики, данное еще К. Э. Циолковским, далее прогноза освоения и преобразования нашей Солнечной системы нс двигалось. И только фантасты, к которым относились несколько иронично, шли в своих прожектах дальше, в глубины галактик и Вселенной. А ведь еще в конце прошлого века русский философ и драматург А. В. Сухово-Кобылин обосновывал идею, по которой цивилизации в своем развитии должны проходить теллурическую (планетную), сидерическую (звездную) и галактическую стадии. Только в этом случае они оказываются способными осуществлять преобразование целых звездных систем-галактик.
Как и зачем перестраивать галактики, мы пока не знаем, но догадывались, что на достаточно высокой стадии своего развития разумные существа могут прийти к целесообразности такой деятельности…
