Юный техник, 2004 № 06 - [3]
ИДЕИ. ГИПОТЕЗЫ. ПРЕДЛОЖЕНИЯ
Секрет Вселенной: есть ли в ней темная материя?
Работа астрономов-наблюдателей, а тем более теоретиков — занятие, казалось бы, отвлеченное. Наблюдения ведутся за объектами, отстоящими от нас на многие миллиарды километров, а то и за сотни миллионов световых лет. Так что все то, что наблюдается в ночном небе, вообще-то мало нас касается. Но так ли это?
Взять хотя бы гравитацию — главную космическую силу, которая удерживает планеты на их орбитах, связывает звезды в галактики, руководит их движением, а значит, в конце концов, определяет судьбу нашей Вселенной. А с силой этой, как выясняется, происходят странные метаморфозы…
Когда американские исследователи в 1972 году отправляли на окраины Вселенной исследовательские аппараты «Пионер-10» и «Пионер-11», то предполагали поначалу, что их посланцы произведут лишь разведку окрестностей Юпитера. После этого должны были иссякнуть запасы энергии в плутониевых батареях на борту аппаратов, и те должны были замолкнуть навсегда.
Все вышло совсем иначе. Последний, очень слабый радиосигнал «Пионера-10» был принят станциями слежения 23 января 2003 года, когда аппарат удалился от Земли почти на 15 млрд. километров и вышел за границы Солнечной системы. Причем принимая последние «приветы» своего посланца, исследователи НАСА обратили внимание на странное явление. Согласно эффекту Доплера получалось, что «Пионер-10» определенно замедляет свое движение. Между тем, по теории должно быть как раз наоборот: ведь притяжение Солнца ослабевает по мере удаления от него аппарата…
Одним из первых на этот факт обратил внимание Джон Андерсон, астроном из Лаборатории реактивного движения в Пасадине, штат Калифорния. В 2002 году он и пятеро его коллег, включая Майкла Ньето, о котором речь пойдет ниже, опубликовали подробный доклад о своих наблюдениях. Замедление аппаратов пытались объяснить, например, неполадками в двигательной системе или утечками газа из бортовых емкостей, но большой убедительности такие объяснения не имели. «Мы все дружно пытались докопаться до истины, — говорит Джон Андерсон, — и наши друзья пытались, и наши враги, но никто не преуспел!»
Между тем, феномен «Пионеров» налицо. Кроме того, тот же эффект получили и при поимке сигналов от «Улисса», уже 13 лет вращающегося вокруг Солнца, и от «Галилео», который проработал в районе Юпитера семь лет…
По мнению физика-теоретика Лос-Аламосской Национальной лаборатории (штат Нью-Мехико) Майкла Мартина Ньето, речь тут идет не о каком-то локальном сбое, а о проявлении неизвестной силы, «всепроникающем феномене гравитационного характера, о котором мы не имеем никакого понятия»…
Тут Ньето, что называется, наступил на больную (мозоль современной астрофизики. Закон всемирного тяготения, сформулированный триста лет назад великим Исааком Ньютоном, убедительно подтверждается повседневным опытом. Согласно ему падают не только яблоки, но происходят приливы и отливы в океанах и морях, вращаются не только искусственные спутники Земли, но и планеты вокруг Солнца…
Но как только астрономы пытаются применить его во вселенских масштабах, желая, например, проследить движение звезд вокруг центров галактик, они получают парадоксальные результаты. Эти небесные тела вращаются вокруг своих центров гораздо быстрее, чем предсказывает закон всемирного тяготения! Создается впечатление о воздействии на них гравитации неизвестных масс, подхлестывающих звезды! Именно поэтому и появилась гипотеза о существовании во Вселенной так называемой темной материи, которая, как полагают, составляет свыше 95 % массы всей Вселенной.
Дело в том, что и поныне никто себе толком не представляет, как именно работают силы гравитации, каков их механизм. Еще в XVII веке начались жаркие споры о том, действительно ли гравитация — следствие внешних воздействий или это внутреннее свойство самих тел? Притягиваются ли тела, находящиеся в пространстве, сами по себе или же движутся, подталкиваемые ударами неких мелких частиц?
Французский физик и философ Рене Декарт некогда высказал мысль о непосредственном притяжении, но ничем не смог подтвердить ее на практике. Его коллега Пьер Гассенди объяснял гравитацию, как и магнетизм, некими потоками неуловимых частиц, которые выходят из Земли и тянут тела внутрь, к их источникам. А вот немецкий астроном Иоганн Кеплер придерживался мнения, что Солнце испускает «магнитные нити» и таким образом заставляет планеты вращаться вокруг него.
Однако даже сами авторы гипотез не смогли объяснить с их помощью, почему, например, планеты движутся по эллиптическим траекториям открытым тем же Кеплером.
В спор попытался вмешаться сам сэр Исаак Ньютон. В 1675 году он объяснил притяжение тел к Земле тем, что заполняющий всю Вселенную эфир непрерывными потоками устремляется к центру Земли, захватывая при этом все предметы и создавая силу тяготения. Такой же поток эфира устремляется к Солнцу и, увлекая за собой планеты, кометы и астероиды, обеспечивает их эллиптические траектории.
Такая гипотеза показалась его современникам неубедительной, и вскоре Ньютон выдвинул новое предположение: эфир может иметь разную плотность (концентрацию) вблизи планет и вдали от них — чем дальше от центра планеты, тем гуще эфир. Кроме того, вещество обладает свойством «выдавливать» все материальные тела из более плотных слоев в менее плотные.
