Юный техник, 2010 № 01 - [5]
По мнению специалистов, открытие природы так называемой темной энергии революционно изменит видение окружающего нас мира. Возможно, будет даже доказано существование пятого и иных измерений. Ныне в проекте по изучению темной энергии во всем мире работает всего дюжина человек, в том числе и сотрудники Института космических исследований Российской академии наук.
СКРЫТАЯ СИЛА. Никто в мире пока толком не знает, что это такое — темная энергия. Понятно лишь, что во Вселенной есть некая сила, которая действует противоположно силе гравитации. То есть не притягивает звезды и планеты друг к другу, а, напротив, расталкивает их.
Поняли это из наблюдений, которые показали: Вселенная не просто расширяется, а делает это с ускорением. То есть галактики, звезды и прочие небесные тела разбегаются из некоего центра со все большей скоростью. Почему? Есть предположение, что причиной тому — темная энергия. Именно она и расталкивает небесные тела.
Правильнее, наверное, было бы вместо слова «темная» употребить определение «невидимая», поскольку эта энергия пока недоступна для наблюдений, никак не фиксируется приборами. Но в научном мире уже как-то нечаянно утвердился термин «темная энергия». Придется и нам пользоваться им.
Ускоренно расширяться Вселенная начала, по мнению теоретиков, сравнительно недавно — 7 млрд. лет назад. Всего же ей, по расчетам, примерно 14–17 млрд. лет. Стало быть, темная энергия появилась примерно через 7 — 10 млрд. лет после зарождения Вселенной. Но с той поры все расширяет свои владения. И ныне, полагают астрофизики, заполняет почти всю Вселенную, оставив на долю видимых небесных тел и скрытой (или темной) массы лишь незначительную часть массы и энергии.
СКОЛЬКО ИЗМЕРЕНИЙ? Но откуда взялась в нашем мире темная энергия? Одна из рабочих гипотез гласит: из пятого измерения.
Считается, что в мире существуют четыре измерения — три пространственных и одно временное. Тремя измерениями — длиной, шириной и высотой — мы можем описать габариты любого предмета, а тремя же координатами — X, Y и Z — охарактеризовать его положение в пространстве.
Четвертое же измерение — время — мы не можем ощутить, но никто ведь не станет спорить, что за сегодня следует завтра, а за зимой — весна. Однако математики очень долго в своих рассуждениях не принимали время во внимание. Так, в 1685 году математик Джон Уоллис назвал его «чудовищем в природе, возможным не более, нежели химера или кентавр*. А потому в XIX веке «король математиков» Карл Гаусс хотя и разработал теорию четвертого измерения, но побоялся публиковать результаты.
В результате честь обнародовать основы математики высших измерений выпала ученику Гаусса, Георгу Риману. В 1854 году он рискнул прочесть публичную лекцию, в ходе которой опрокинул 2000 лет владычества греческой прямолинейной геометрии.
Однако еще несколько десятилетий спустя после выступления Гаусса большинство ученых воспринимало существование четвертого измерения не более, как некую игру ума. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после того, как в начале XX века Альберт Эйнштейн опубликовал первые тезисы своей теории относительности, в которой, в частности, выдвинул концепцию пространства-времени.
Так время стало четвертым измерением. А в 1919 году физик Теодор Калуца написал статью, в которой намекнул, что, кроме пространства-времени, существует еще, по крайней мере, одно измерение. Далее мы будем называть его пятым, поскольку само время уже воспринимается как четвертое измерение пространства-времени.
Но если пятое измерение существует, то в чем оно выражается?
ПРОВЕРИМ ЗАКОН НЬЮТОНА? После некоторых раздумий теоретики пришли к заключению, что самый простой способ убедиться в существовании пятого и иных измерений — найти отклонения от ньютоновского закона всемирного тяготения. Ведь согласно этому закону сила взаимного притяжения двух масс убывает пропорционально квадрату расстояния, их разделяющего.
Но такое соотношение верно лишь в трехмерном мире. В самом деле, представьте себе некую сферу вокруг Земли. Сила притяжения планеты равномерно распределяется по площади этой сферы, и чем больше ее радиус, тем эта сила меньше. Но площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату ее радиуса, поэтому и сила притяжения, распределенная по поверхности сферы, должна уменьшаться пропорционально квадрату радиуса.
А вот если во Вселенной было бы четыре пространственных измерения, полагают теоретики, то сила притяжения должна была бы убывать пропорционально кубу расстояния. А для Вселенной в N пространственных измерений гравитация убывала бы пропорционально (N — 1) степени расстояния.
Закон всемирного тяготения проверен на астрономических расстояниях с большой точностью. Но до недавнего времени никто не проверял этот закон на очень малых расстояниях.
Первый эксперимент, призванный проверить закон всемирного тяготения, поставили в 2003 году в Университете Колорадо. И отклонений от закона не обнаружили. Это означает либо то, что никаких дополнительных измерений и скрывающихся в них иных миров не существует, либо что замеры были недостаточно точны, эксперимент стоит повторить.
