Знак вопроса 1993 № 1-2 - Алим Войцеховский

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:

4. Можно ли создать вселенную?

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 характера

1. Космические чудеса, доступные нашему взору

Отдельные 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.