Неизвестен Автор - Рассказывают ученые Страница 12

Впрочем, проблемы "сжимающегося" мира имеют для нас скорее теоретический интерес. Наука сегодня кладет свою основную лепту на чашу весов "взрывной", "нестационарной" теории. Поэтому-то наряду с "переписью" галактик ученые и пытаются провести подсчет квазаров. В "стационарной" Вселенной квазары должны распределяться в постоянной пропорции в любой исторический отрезок времени. Подсчитав число этих сверхзвезд с небольшим красным смещением - они ближе к нам и, следовательно, представляют сравнительно недавние эпохи в жизни Вселенной - и сопоставив его с числом объектов, чье большое красное смещение указывает на удаленность от нас во времени и пространстве, можно проверить справедливость обеих теорий.

По последним данным, квазаров с большим красным смещением оказалось гораздо больше. Это свидетельство того, что Вселенная эволюционирует во времени, а не находится в стационарном состоянии. Сейчас получены спектры более сотни квазаров. Максимальное обнаруженное расстояние тут составляет около 8 миллиардов световых лет. Такой результат говорит о том, что ученым удалось заглянуть в то время, когда нашей Вселенной было "всего" 2 миллиарда лет! А это означает, что мы теперь непосредственно обозреваем уже о;коло 80 процентов необъятного мира!

Как видим, исследование квазаров стремительно раздвигает границы космологии.

Обнаружение в 1965 г. реликтового (остаточного) излучения, испущенного в начальные моменты развития Вселенной, указывает на то, что когда-то была так называемая догалакти-ческая фаза ее развития - тогда не было ни галактик, ни квазаров. Вот почему квазары все же дают нам о Вселенной весьма ограниченные сведения. Очевидно, с их помощью ученые не сумеют заглянуть глубже чем на 8 миллиардов лет назад.

А как же все-таки тогда узнать о догалак-тической юности Вселенной? И есть ли вообще у человека сегодня такая возможность?

Антимир родился в тот же день и в тот же час

Гипотеза сверхплотной "бомбы", из которой, как цыпленок из яйца, вылупилась наша Вселенная, остается равнодушной к великой симметрии мира. Но антивещество властно требует всех прав гражданства. Вполне допустимо предположить, что вещество и антивещество - близнецы, родившиеся в одном и том же месте и в одно и то же время. Естественно допустить также, что оба состояния материи развились в какой-то момент эволюции сверхплотного протовещества. Первая космологическая теория, которая справедливо поступила с антивеществом, была разработана американским физиком Гольдхабером. Он назвал первоначальное средоточие Вселенной "универсоном". При распаде эта исходная суперчастица разделилась на две: "космон" и "антикосмон". Как нетрудно понять из названий, "космон" дал начало веществу, "антикосмон" антивеществу. Пока все это не более чем фантастика, в лучшем случае феноменологическая "протогипотеза", которую еще только предстоит развить. Гольдхабер не называет причин внезапного распада "универсо-на". Он лишь проводит здесь параллель с распадом тета-нулымезона на положительный и отрицательный пионы. Подобно этим частицам, "космон" и "антикосмон" разлетелись в разные стороны, стремясь скорее покинуть место распада. Последовавший за этим взрыв "космона" дал жизнь окружающему нас миру. Что же касается "антикосмона", то он мог не взорваться и по сей день. Впрочем, он мог и взорваться одновременно с "космоном", но в этом случае Антивселенная находится вне пределов нашей видимости.

Гипотеза Гольдхабера - это как бы предшествующая ступень гипотезы образования Вселенной из протовещества. Кроме того, она вносит в эту последнюю гипотезу недостающий элемент симметрии. В остальном же на нее распространяются все присущие таким гипотезам недостатки. Мы не знаем и никогда не узнаем, откуда появился "универсон" и почему он вдруг претерпел распад на две противоположные частицы. Но точно так же нам приходится принимать как данное и сверхплотное протовещество, сжатое до ничтожных размеров! И с этим приходится мириться. Как говорят физики, проблема рождения Вселенной относится к числу "неприятных".

Если мы принимаем "взрыв" за начало развития Вселенной, то нужно смириться и с тем, что именно с этого момента начался и отсчет времени. "До" этого будильник стоял, точнее, его просто не существовало! Итак, окончательно договоримся, что все вопросы, касающиеся того, что было "до", просто не имеют смысла. Это позволит нам иными глазами смотреть и на "неприятные" проблемы. Все отличие этих проблем от гипотез натурфилософов в том, что "неприятные" проблемы опираются на всю мощь экспериментальных и теоретических наук, тогда как главной опорой натурфилософов была чистая фантазия. Разница очень существенная.

Поэтому не будем спрашивать, что было до начала Вселенной. Блаженный Августин, говорят, заинтересовался тем, что делал бог до того, как создал мир. На этот вопрос могло быть два одинаково неприятных ответа: 1) бога до того, как он создал мир, просто не было и 2) бог был занят тем, что создавал ад для людей, задающих глупые вопросы.

Но если Гольдхабер в своей гипотезе исходит из изначального существования сверхплотной "бомбы" - а такая посылка, как мы видели, диктуется наблюдаемым расширением Вселенной, - то шведские астрофизики Альф-вен и Клейн пытаются вывести Метагалактику из облака крайне разреженного вещества. Вряд ли такая попытка достаточно серьезна. Но в гипотезе шведских ученых есть несколько остроумных моментов, из-за которых с ней стоит познакомиться. Ведь диалектика развития научных идей подсказывает, что наиболее правильное решение рождается на стыке двух противоположных мнений. Закроем глаза на, мягко говоря, не очень ясную отправную точку в гипотезе Альфвена и Клейна, согласно которой облако появилось в результате небольшого изменения энергетического состояния пространства. Знакомство с природой физического вакуума дает возможность "переварить" и не такие идеи.

Итак, мы приходим к какой-то (чем она хуже внезапного взрыва?) энергетической флюктуации. Чистая энергия обязана превратиться в эквивалентное число пар, состоящих из частицы и античастицы. По сути дела, облако Альфвена - Клейна не что иное, как плазма. В первые моменты существования эта плазма настолько разрежена, что столкновения частиц очень редки и аннигиляция между частицами и античастицами почти невозможна. Но постепенно, под действием гравитационных сил, плазма начинает сжиматься. Аннигиляцион-ные вспышки происходят все чаще и чаще, а конечные продукты аннигиляции - фотоны - все более плотным потоком пронизывают пространство. Короче говоря, повышается радиационное давление, которое и приводит в конце концов к равновесию сжимающих и расталкивающих сил. В этих условиях происходит формирование атомов, облаков газа, которые постепенно конденсируются в различные небесные тела.

Самое любопытное в гипотезе шведов - это идея отделения вещества от антивещества. С ней стоит познакомиться поближе: она может в какой-то мере дополнить другие, более удачные космологические теории. Наконец, она обладает и самостоятельной ценностью.

Еще в период сжатия первичной плазмы, процесса, вероятно, весьма неравномерного, возможно появление различных местных сгущений. Температура в таких сгущениях вследствие повышенной плотности аннигиляции, естественно, выше, чем в окружающем газе. Это, в свою очередь, приводит к конвекции. Под действием гравитационных сил более легкий электронно-позитронный газ начинает скопляться в одном участке, который мы условно можем назвать "верхним". Более тяжелый газ, обогащенный нуклонами и антинуклонами, оказывается тогда в "нижних" областях. Движение заряженных частиц в плазме вызывает появление электромагнитных сил, которые "рассортировывают" частицы с разноименными электрическими зарядами.

Не касаясь подробностей механизма электромагнитной сепарации частиц из "верхней" и "нижней" областей, удовольствуемся лишь конечным результатом. А он нам известен заранее, поскольку в нашем мире частицы преобладают над античастицами. В итоге нам ведь нужно соединить позитроны с антипротонами и электроны с протонами и отделить вещество от антивещества. Альфвен, собственно, и предлагает такую гипотетическую схему магнитных полей в сжимаемом облаке, при которой индуцируются необходимые для сепарации электрические токи. Конечно, приведенная им схема произвольна, но она вероятна. А можно ли требовать большего от гипотезы, касающейся одного из самых "неприятных" вопросов?

Приняв со всеми возможными допущениями и оговорками, что эволюция первоначальной плазмы привела в конце концов к образованию облаков водорода и антиводорода, мы сразу же сталкиваемся с новой трудностью. Суть ее предельно ясна. Как объяснить, что не произошла аннигиляция этих облаков?

Подобно тому как из кольцевых магнитных линий можно создать замкнутую "трубку", в которой, как в бутылке воду, можно хранить плазму, в будущем, вероятно, удастся создать и "бутылку" для хранения античастиц. Сквозь невидимые магнитные стенки ни изнутри, ни снаружи не сможет прорваться ни одна заряженная частица. В таком "сосуде" можно будет безбоязненно хранить запасы античастиц, не опасаясь аннигиляции. Одним словом, человек научится экранировать вещество от антивещества. Но у нас-то речь идет о процессах, которые гипотетически должны были протекать за миллиарды лет до появления человека!