• Спорное открытие
В современной физике существует ряд проблем, связанных с бесконечностью и, в частности, с возможностью — или невозможностью — бесконечного уменьшения размеров. Если вещество может быть стиснуто до бесконечно малых размеров, то оно окажется способным достигать бесконечных плотностей и температур, что не наблюдается нигде в природе. Это может, например, произойти при образовании „чёрной дыры“, когда вещество звезды, по достижении ею определённых условий, „коллапсирует“, то есть проваливается под влиянием собственной гравитации внутрь самого себя. Чем больше уплотняется такое „провалившееся в себя“ вещество, тем больше притяжение его частей друг к другу и тем энергичнее оно продолжает сжиматься, пока не сожмётся в бесконечно малую точку с бесконечно большими физическими параметрами, что не представимо даже теоретически.
Один из путей устранения такой теоретической трудности состоит в предположении, опять же теоретическом, что сжать что-нибудь до бесконечно малых размеров невозможно, так как этому препятствует сама структура пространства. Если, например, природа устроила так, что пространство (а также, разумеется, время, ибо оно неразрывно связано с пространством, как это показал Эйнштейн) является „квантованным“, то описанная выше трудность с бесконечностью автоматически исчезнет. Ведь „квантованность“ чего-то, по самому смыслу этого слова, означает, что это что-то состоит из конечных и далее неделимых порций-квантов, меньше которых ничего существовать не может. В случае пространства это означало бы, что оно представляет собой не гладкую непрерывность, а своего рода решётку из мельчайших, более неделимых клеток. Спрашивать, что происходит „внутри“ такой клетки, так же бессмысленно, как спрашивать, что происходит „внутри“ любого другого, по определению неделимого объекта.
Гипотеза о квантованности пространства-времени была выдвинута давно, и уже тогда были теоретически рассчитаны вероятные размеры длины, меньше которых в природе не бывает. Эта длина — она получила, естественно, название „планковской“ — составляет, согласно таким расчетам, 10 в минус 35 степени сантиметров. Зная скорость света, можно рассчитать отсюда также минимальную протяжённость промежутка времени. Но можно ли практически, на опыте проверить, существует или не существует такая квантованность? Ведь эти величины так малы, что подобраться к таким минимальным длинам и промежуткам времени представляется невозможным.
Тем не менее два американских астронома, Ричард Льё и Ллойд Хиллман, подсчитали, что достаточно далёкая галактика может служить вполне надёжным орудием проверки их теоретических рассуждений, и выбрали галактику, находящуюся на расстоянии четырёх миллиардов световых лет от Земли. Согласно гипотезе квантованности, изображения, полученные с телескопа, должны были быть размытыми из-за происходящих на планковской длине пространственно-временных флуктуаций, однако этого замечено не было.
Означает ли это, что вопрос решён и гипотеза о квантованности пространства-времени должна отныне считаться несостоятельной? Как бы не так! Коллеги-теоретики немедленно заявили, что результат неубедителен, а Льё и Хиллман переоценили возможность наблюдения такого эффекта.
И вопрос остался открытым.
• Приятного аппетита!
На сайте космического телескопа Хаббл есть замечательная коллекция фотоснимков, фиксирующих галактики в процессе поедания своих ближних. Оказывается, не только люди едят себе подобных — в космосе каннибализм тоже не в диковинку.
Казалось бы, уж где-где, а в космическом пространстве пустого места сколько угодно. Лети себе куда хочешь, никто тебе не мешает. Верно, одиночные галактики редко встречают себе подобных. Но почти 10 процентов всех галактик в видимом космосе объединены в скопления, включающие сотни, а то и тысячи галактик, совершающих сложный гравитационный танец друг относительно друга. Представить себе вид неба с планеты одной из звёзд в такой галактикие — никакого воображения не хватит. Ведь даже одна простая средняя галактика насчитывает от миллиона до миллиарда звёзд. Наш Млечный Путь — а нашу галактику относят к большим — содержит около двухсот миллиардов звёзд в спиральном диске диаметром в сто тысяч световых лет.
Хотя галактики-соседи должны вроде бы и относиться друг к другу по-соседски, а не получается. Стоит малой галактике подойти слишком близко к большой, и она становится её жертвой. Большая её пожирает.
Как это происходит? Главную роль в космическом каннибализме играет гравитационное притяжение. Большая галактика своим притяжением попросту разрывает малую на куски, а потом куски — на отдельные звёзды. Эти звёзды меняют свои орбиты и зачастую образуют протяжённый размытый диск вокруг галактики-победительницы. Проходят миллионы лет, и они окончательно становятся её послушными членами.
Может показаться, что процесс, растянутый на миллионы лет, происходит без всяких драматических эффектов. Это, однако, не так. При сближении двух галактик первыми соприкасаются облака межзвёздного газа. За счёт быстрого взаимного проникновения их плотность резко возрастает, они разогреваются, и растущее давление превращает эти газопылевые облака в центры формирования новых звёзд. В галактике-каннибале начинается бурный, взрывоподобный процесс звездообразования, сопровождающийся вспышками, взрывами и выбрасыванием наружу чудовищно протяжённых струй пыли и газа. Молодые новые звёзды высоко энергетичны и потому их изучают в коротковолновом диапазоне. Они кажутся синими, и по этой примете их легко распознать. Один из недавно выявленных случаев галактического каннибализма был обнаружен благодаря наличию на периферии каннибала ореола новых синих звёзд. Трагедия эта произошла пару миллионов лет назад в созвездии Центавра, неподалеку от нас.
Как правило, галактический „соседский каннибализм“ наказуется. Преступление не остаётся не отмщённым. В конце концов, в группе остаются два победителя, и тогда один из них пожирает другого. Это — образно, а в сухом пересказе речь идёт о том, что галактика Туманность Андромеды, которая крупнее нашей, несётся в сторону Млечного Пути со скоростью 300 километров в секунду. Так что в ближайшие 2-3 миллиарда лет спиральные рукава нашей галактики (Солнечная система находится в одном из них) будут оторваны притяжением туманности Андромеды, а внутренность нашей галактики будет растерзана, как курица ястребом.
Разумеется, ничего особенного в галактическом каннибализме нет. На самом деле, в первобытной Вселенной, когда она имела намного меньшие размеры, и галактики были ближе друг к другу, их столкновения происходили гораздо чаще и пожирания были обычным делом. Более того, это был, так сказать, столбовой путь эволюции галактик и всей нашей Вселенной до её нынешнего, относительно „цивилизованного“ состояния. Совсем как в человеческой истории.
Как считают те же астрономы (и тоже на основании наблюдений) почти 10 процентов наблюдаемых скоплений находятся в состоянии слияния (столкновения) друг с другом. Это, пожалуй, самый чудовищный по мощности процесс в нынешней Вселенной — ведь каждое насильственное объединение скоплений сопровождается выделением такого количества энергии, какое всем звёздам нашего Млечного Пути, вместе взятым, не испустить даже за миллиарды лет.
Коли так, то законы космического каннибализма, в конце концов, приведут, вероятно, к тому, что во Вселенной останутся лишь немногие звёздные острова, по 100 и более тысяч галактик в каждом, разделённые такими невероятными расстояниями, которые им (с учётом всё ускоряющегося расширения Вселенной) уже никогда не пересечь.
Вот к чему приводит неумеренный аппетит и отсутствие элементарного гуманизма. Но есть, есть высший суд, наперсники разврата, добавлю я вслед за поэтом по секрету, он есть, ибо и суперскоплениям не сдобровать, даром, что они уединились в пространстве от всех внешних врагов. Даром — враг поджидает их изнутри. В их центрах, как выявили наблюдения, пылают огромные чёрные дыры, которые постепенно втягивают в свою бездонную глотку всё окружающее вещество. Так что придёт конец и суперскоплениям. И останутся во Вселенной одни лишь чёрные дыры да рассеянные, одиночные атомы. И всё. И никого, и ничего больше. Только холод, и мрак, и пустота.
• Не такое уж оно тёмное
На недавний доклад калифорнийского физика Чанг-Пей Ма, прочитанный на ежегодном заседании Американского физического общества, пришло столько народа, что зал оказался переполненным. Ма докладывала о результатах своего компьютерного анализа распределения тёмного вещества во Вселенной. Её результаты действительно заслуживали оказанного им внимания.
Вещество это вдвойне тёмное для науки — неизвестно, из чего оно состоит и как оно распределено во Вселенной. Известно лишь, что оно существует. Поэтому любой свет, который удалось бы пролить на эту загадку, был бы воистину лучом света в тёмном царстве. Доктор Ма немного такого света пролила, и теперь можно сказать, что тёмное вещество стало для науки не таким уж темным.
Для своей компьютерной симуляции тёмного вещества доктор Ма собрала все новейшие данные о нём. Недавние точнейшие исследования остаточного космического излучения — реликта времён, не очень далёких от Большого Взрыва, — показали, что тёмное вещество не может быть „горячим“, то есть имеющим очень большую энергию, и движущимся с почти световыми скоростями. Это исключает возможность того, что оно состоит из почти световых частиц нейтрино. Точно так же затруднительно трактовать тёмное вещество как совокупность массивных несветящихся объектов (так называемых МАХО), вроде несостоявшихся — из-за недостаточной массы — звёзд.
Эти ограничения подталкивают мысль к тому, что тёмное вещество должно состоять из какого-то необычного, экзотического вещества — может быть, из ещё не известных науке тяжёлых частиц. К этому подталкивает также тот факт, что обычное невидимое, но обладающее силой тяготения вещество должно было бы создать во Вселенной больше „гравитационных линз“ (мест преломления света в гравитационном поле), чем их наблюдается в действительности. Всё это, вместе взятое, говорит в пользу экзотического и в то же время медленно движущегося вещества. Именно оно и было изучено в работе доктора Ма.
Принципиально новым в этой работе было разбиение объёма Вселенной на рекордно малые „зёрна“ размером в средние галактики. Программа призвана была проследить, при каком распределении по „зёрнам“ тёмного вещества нынешние галактики будут распределяться и вращаться так, как это имеет место в реальности.
Если верить компьютеру, тёмное вещество вовсе не рассеянно во Вселенной беспорядочно. Оно высоко организовано. Оно повторяет те же формы организации, которые свойственны обычному веществу, то есть собрано в галактики различных размеров (с преобладанием мини-галактик), которые, точно тени, сопровождают обычные галактики и движутся среди них по тем же законам, которые когда-то Эйнштейн нашёл для частицы, выполняющей броуновское движение. Иными словами, тёмное вещество, хоть оно, по-видимому, экзотично по составу, но во многом ведёт себя, как обычное. Оно тоже может собираться в большие звёздоподобные комки, но при этом, в отличие от МАХО, не вспыхивает и не начинает светиться — в этом и проявляется его „экзотичность“. Но модель доктора Ма показала, что такие большие комки должны образовываться довольно редко, и, видимо, именно поэтому тёмное вещество не проявляется в виде гравитационных линз. Другое его отличие от обычного холодного вещества состоит в том, что в силу массивности составляющих его „экзотических“ частиц, давление в тёмном веществе должно быть много больше, чем в обычном.
Вы можете спросить, почему же при таком большом давлении в нём все-таки не возникают термоядерные реакции. Ответом будет всё та же ссылка на „экзотичность“ тёмного вещества. Веди оно себя во всём подобно обычному, оно вообще не было бы „тёмным“. И хотя свет на него сейчас немного пролит, но эта его экзотичность по-прежнему остаётся мрачной загадкой, пока что не поддающейся усилиям пытливого ума. #тёмная_материя #вселенная #это_работает
— Михаил Вартбург
Журнал «Кругозор»
