Олег Фейгин - Взрыв мироздания
Все модели нашей физической реальности в конечном итоге связаны с вопросом, стабильна ли темная энергия.
Если таинственная квинтэссенция стабильна, то через вполне определенный период все видимое пространство Метагалактики расширится настолько, что другие галактики уйдут за горизонт Вселенной, откуда свет никогда не сможет достичь земных наблюдателей. А наша Галактика примет вид черной гигантской дыры, окруженной потухшими звездами. Но если темная энергия нестабильна, то возникают и другие варианты.
Разумеется, футурологам хотелось бы пофантазировать на тему освоения загадки темной квинтэссенции. Разумеется, рано еще делать научные прогнозы, но если темная энергия будет обнаружена в лабораторных условиях, то физики и инженеры обязательно найдут ей практическое применение. К примеру, из антигравитирующий субстанции вполне можно было бы строить те же подпространственные червоточины, используя их в Т-агрегатах и тоннелях, ведущих в иные миры… Правда, современных мечтателей несколько расхолаживают оценки астрономов для плотности темной энергии во Вселенной, обеспечивающей ее ускоренное расширение: если темная энергия распределена равномерно, получается совершенно ничтожная величина, близкая к 10-29 грамм в кубическом сантиметре. Для обычного вещества такая плотность соответствует 10 атомам в одном кубическом метре. Даже сверхразряженный межзвездный газ в несколько раз плотнее. Та к что если этот путь к созданию машины времени и может стать реальным, то очень и очень не скоро.
В среде астрономов обнаружение антигравитационной квинтэссенции принесло не только радость научного открытия, но и множество трудноразрешимых проблем. Так, под угрозой оказался проверенный временем стандартный сценарий развития модели Большого взрыва. В то же время существует довольно много скептически настроенных ученых, которые вообще отказываются верить в само существование темной энергии и вызванное ею ускоренное расширение пространства. Такое ускорение, по их мнению, противоречит здравому смыслу и просто невозможно.
Сейчас уже можно сказать, что открытие удивительной квинтэссенции застигло врасплох не только астрономов, но и привыкших ко всяческим сюрпризам природы физиков-теоретиков – похоже, что вначале им просто нечего было предложить по существу. Первые объяснения феномена темной энергии были связаны со структурой физического вакуума. Возникли предположения, что в нем скрыто отрицательное давление и из-за этого в веществе возникает сила, приводящая к дополнительному расталкиванию галактик. Но ничего конкретного об этой субстанции науке не известно.
Другой путь привел к ранним построениям Эйнштейна, когда он пытался ввести в свои уравнения некий загадочный параметр – космологическую постоянную; впоследствии великий физик считал, что здесь он допустил свою самую большую научную ошибку. Если эту постоянную снова ввести в уравнения, то появится эффект антигравитации, приводящий к ускоренному расширению Вселенной. Однако космологическая постоянная предполагает некоторую кривизну пространства – времени. А свойства реликтового излучения свидетельствуют о том, что наша Вселенная «плоская» и никакой кривизны не имеет. В этой «темной» истории ясно одно: необходимы новые фундаментальные идеи о пространстве, времени и материи.
Подобные гипотезы призваны радикально изменить интерпретацию достаточно надежно наблюдаемого ускоренного расширения видимой части Метагалактики. Физическая основа этих теоретических работ выглядит элегантно: в результате инфляционного раздувания после Большого взрыва на ранней стадии развития образовалась Мультивселенная, в которой видимая нами Вселенная составляет лишь крошечную область; при этом наша Вселенная не обязательно должна покоиться в этой Мультивселенной, а может двигаться в ней с некоторой скоростью, причем скорость движения зависит от времени в космологическом понимании масштабов эволюции. Именно эта зависимость относительной скорости движения видимой нами Вселенной от времени, которая в общей теории относительности Эйнштейна трактуется как эффект распространения гравитационных волн с гигантским периодом колебаний, может наблюдаться как эффект ускоренного расширения нашей Вселенной.
Наблюдаемое сейчас ускоренное расширение Вселенной можно представить в виде гигантских волн пространства – времени, масштаб которых превышает размер видимой части Вселенной. Тут достаточно ввести в общую теорию относительности Эйнштейна новый ключевой элемент – гравитационную рябь на ранних стадиях эволюции Вселенной, чтобы объяснить наблюдаемое ускорение ее расширения. И тогда вроде бы нет никакой необходимости изобретать таинственные фантомы темной квинтэссенции. Другими словами, пространственно-временная рябь, образовавшаяся на инфляционной стадии, со временем превращается в гигантские гравитационные волны, пронизывающие наш мир.
Отсюда проистекает еще одно интересное следствие. Инфляционное расширение можно характеризовать как короткий период, во время которого физическая скорость света, то есть максимальная скорость причинно-следственного влияния одних событий на другие, сама увеличивалась гигантскими темпами. Так что видимая нами сейчас скорость распространения света существенно меньше, следовательно, и видимая часть Мультивселенной достаточно мала.
По-видимому, такая интерпретация наблюдаемых космологических эффектов может подлить очередную порцию масла в огонь споров о том, насколько постоянны так называемые фундаментальные физические постоянные, включая пресловутую скорость света. Но, как бы там ни было, уже сейчас появились как сторонники, так и противники этой гипотезы.
Глава 13. Великий аттрактор
В пространстве есть течения. Некоторые из них углеродные. Звезды, проходя сквозь течения, захватывают из них несчетные количества атомов. Однако общая масса захваченных атомов микроскопически мала в сравнении с массой самой звезды и ничуть не влияет на нее. Кроме углерода! Звезда, проходящая сквозь течение с повышенным содержанием углерода, становится устойчивой… Это означает, что углеродное течение должно быть широким, а звезда – входить в него под малым углом. Во всяком случае, как только количество углерода, просочившегося в звезду, перешло известный критический уровень, излучение звезды внезапно и резко возрастает. Внешние слои разлетаются в чудовищном взрыве, и рождается новая звезда.
А. Азимов. Космические теченияЗа время звездно-галактической эволюции Вселенной на ее просторах возникло очень много странного… Представим себе, что уже пять миллиардолетий на периферии колоссального звездного острова кружились вокруг неприметной звездной искры песчинки нескольких планет. Желтоватое светило вместе со своим звездным окружением медленно обращалось по периметру гигантской галактической спирали. Сам по себе этот звездный мир вместе с подобными космическими гигантами величественно плыл к границам расширяющейся Вселенной. Казалось бы, ничто не может помешать плавному течению галактической эволюции от Большого взрыва к Большому хлопку.
Однако непредсказуемый космос готовил удивительный сюрприз вечному движению скоплений исполинских звездных спиралей, облаков и шаров. Из мрака запыленного вакуума к приближающимся галактикам протянулись хищные гравитационные щупальца колоссального космического монстра, наполненного десятками тысяч разнообразных галактик, погруженных в загадочную темную материю. Нечто сверхмассивное и непонятное покоилось в гравитационной воронке, сильно искажая окружающий рельеф пространства – времени. Со всех сторон в пропыленное и укрытое густыми облаками молекулярного водорода логово чего-то неведомого стекались космические течения материи. Они неумолимо несли с собой все, что встречали на пути – от мельчайших частиц до звездных вселенных.
Куда же может принести космический поток нашу Галактику в составе ее соседей, входящих в Местную группу, и что ждет Млечный Путь в конце?
Сейчас уже невозможно сказать, кто из современных астрономов, перечитывая рассказ Эдгара По «Низвержение в Мальстрём», увидел в фантастическом водовороте прямую аналогию с колоссальным образованием, затягивающим нашу Галактику в необозримую гравитационную воронку, названную Великим притягивающим центром – Аттрактором. Так или иначе, но словосочетание «космический Мальстрем» стало часто появляться на страницах научных и особенно научно-популярных изданий.
Чуть ли не пятая часть окружающего нас космоса скрыта газопылевой завесой диска Млечного Пути. Множество тайн, загадок и будущих открытий скрывают эти невидимые глубины Метагалактики. Однако в последнее время чувствительные астрономические приборы все чаще прорываются сквозь это покрывало.
