В защиту науки (Бюллетень 2) - [30]

Итак, астрономия стала высокотехнологической и, как следствие, очень дорогой наукой, использующей самые передовые наземные и космические технологии. Кардинально изменились и ее кадры — в астрономию пришли новые люди, физики, математики и инженеры, которые принесли с собой указанные выше методы и технические средства и которые, собственно говоря, ее и преобразовали…

Совершенно очевидно, что пространственно-временные и энергетические масштабы происходящих в космосе процессов таковы, что они всегда на порядки порядков будут превышать технические и технологические возможности любой сколько угодно высоко развитой цивилизации. Это означает, что Вселенная является уникальной физической лабораторией (наш выдающийся соотечественник академик Яков Зельдович остроумно определил Вселенную как "лабораторию для бедных"), которую природа предоставила исследователям для изучения необычных состояний вещества, построения и проверки фундаментальных физических теорий. По этой причине именно здесь сосредоточены все наиболее значительные вызовы природы и все, наиболее значительные возможные прорывы в ее понимании. Упомяну о нескольких примерах такого рода.

Среди фундаментальных физических теорий особое место занимает общая теория относительности — теория тяготения Эйнштейна. Это поистине фундаментальная теория и потому, что она описывает такие фундаментальные феномены, как сверхсильные гравитационные поля и основные свойства пространства-времени, и потому, что она не имеет внутренних ограничений на область своего применения. Будучи создана более 90 лет тому назад, она многократно и с всё возрастающей точностью проверялась в прямых и косвенных экспериментах, при этом до сих пор не было обнаружено ни одного экспериментального факта, противоречащего этой выдающейся физической теории. Вместе с тем при изучении ряда экзотических астрономических явлений, таких как черные дыры и ранняя Вселенная, возникает твердое ощущение, что теория тяготения Эйнштейна должна быть обобщена, подобно тому, как в свое время была обобщена теория тяготения Ньютона.

Черные дыры — это особые области пространства-времени, которые могут возникать на заключительной стадии эволюции звезд (звёзды, как и люди, рождаются, живут и умирают) с массами, большими трех масс Солнца, а также в ядрах галактик и квазаров и на начальной фазе расширения Вселенной. Существование черных дыр предсказано общей теорией относительности, и в настоящее время существует ряд наблюдений, которые с высокой степенью достоверности подтверждают существование черных дыр со звёздными массами. Ближайшие десятилетия должны прояснить вопрос о существовании сверхмассивных (с массами в сотни миллионов и миллиардов масс Солнца) и первичных (с массами порядка миллиардов тонн) черных дыр — первых как источников первичной энергии ядер галактик и квазаров, вторых как источников информации об очень ранних стадиях эволюции Вселенной. Здесь же мы получим окончательный ответ о механизмах образования той видимой картины мира, которую мы привыкли видеть, вглядываясь в ночное звёздное небо.

Вселенная — это уникальное образование, возникшее порядка 13–14,5 млрд лет назад из сверхплотного и сверхгорячего состояния, из сингулярности, которая, подобно гену, содержала всю информацию о будущем Вселенной. Как я уже упоминал, в 1965 г. было открыто микроволновое реликтовое излучение, которое несёт информацию о первых нескольких сотнях тысяч лет жизни Вселенной. Расширяющийся огненный шар Вселенной остывал, и в силу расширения его излучение смещалось в инфракрасную область, в результате чего наступили "темные времена" ("dark ages"), которые длились до тех пор, пока не возникли звёзды, снова осветившие Вселенную. Информацию о более ранних этапах жизни Вселенной, вплоть до нескольких минут после её рождения, несут данные об ее первичном химическом составе и, прежде всего, о соотношении водорода, гелия, дейтерия и лития (более тяжелые элементы — углерод, кислород, железо и др., рождаются в звёздах). Однако наиболее интересные явления сосредоточены на значительно более ранних стадиях эволюции Вселенной, когда она имела размеры на 20 порядков меньше размера атомного ядра. Именно тогда начали работать такие загадочные сущности, как тёмная энергия и тёмное вещество, механизмы, которые задали процесс расширения Вселенной и определили её основные динамические и топологические свойства.

Исследование природы начальной фазы эволюции Вселенной дает шанс получить ответы и на экзотические и менее точно формулируемые вопросы.

Среди них вопрос — уникальна ли наша Вселенная или вселенных множество, даже несмотря на то, что некоторые из них бесконечны. Согласно современной теории суперструн, число вселенных может быть большим, чем число атомов в нашей Вселенной. Более того, существуют такие возможности, когда в результате случайных флуктуаций физического вакуума может возникать бесчисленное множество вселенных.

Среди них вопрос — универсальны ли фундаментальные физические законы, описывающие эволюцию всех возможных вселенных, или существуют различные их наборы, и каждая из вселенных следует своим законам.