Методические материалы, статьи

Безумная идея Андреаса Альтбрехта

Рассказывают, что некий еврей долго выбирал, куда бы ему эмигрировать, а потом спросил: «Нет ли у вас другого глобуса?»

Ученые-космологи, изучающие свойства мироздания, задаются сегодня аналогичным вопросом: «Нет ли у природы в запасе еще одной Вселенной?»

Та Вселенная, в которой мы существуем, им кажется недостаточной. Если, как раньше, считать, что она единственная, то становится весьма затруднительным (некоторые даже считают, что просто невозможным) объяснить одну ее особенность, которая обнаружилась в самое последнее время. Эта особенность состоит в том, что расширение нашей Вселенной оказалось убыстряющимся. А известно, что для убыстрения (как и для замедления) любого движения нужна внешняя сила. Что же может быть «внешним» по отношению к Вселенной? Только какая-то другая Вселенная, ничего иного вроде бы не придумаешь.

И вот недавно появилась гипотеза, согласно которой причина убыстряющегося расширения нашей Вселенной действительно как бы «просачивается» к нам из какой-то другой Вселенной, «параллельной» нашей.

Давайте, однако, я объясню все по порядку. Вселенная, в которой мы существуем, как известно, расширяется. Это происходит со времен Большого Взрыва, который примерно 14 миллиардов лет назад произошел в некой первичной «особой точке», заключавшей в себе тогда все вещество будущей вселенной в невообразимо спрессованном состоянии. Этот взрыв швырнул спрессованное вещество с одинаковой скоростью сразу во все стороны. С тех пор оно так и разлетается по инерции, попутно расширяя для себя пространство, в котором разлетается.

В силу закона инерции такое разлетание или расширение Вселенной должно было бы происходить вечно и скорость его не должна была бы меняться. Но, с другой стороны, вещество, как мы знаем, обладает гравитационным притяжением, в силу такого притяжения частиц вещества друг к другу вся эта разлетающаяся материя одновременно сама себя тормозит. В этой борьбе инерции с притяжением должен, естественно, победить сильнейший, поэтому ответ на гамлетовский вопрос — быть или не быть? — зависит от соотношения этих двух факторов.

Если верх возьмет совокупная масса вещества и энергии в нашей Вселенной, то расширение Вселенной должно со временем превратиться в обратное сжатие в особой точке; если эта масса и ее притяжение недостаточно велики, вещество и энергия Вселенной должны в конце концов распылиться до почти нулевой плотности.

Третьего вроде бы не дано. Но вот не далее как в минувшем году сразу две группы ученых обнаружили, что расширение нашей Вселенной происходит не с замедлением, чего, казалось бы, следовало ожидать при борьбе притяжения с инерцией, а напротив — с ускорением. Иными словами, чем больше проходит времени с момента Большого Взрыва, тем быстрее — а не медленнее — отдаляются друг от друга галактики и их скопления1. Чем же это объяснить? Ответ напрашивается сам собой. Видимо, существует еще какой-то неизвестный фактор, который действует против гравитационного притяжения и ускоряет разлет Вселенной, — своего рода «антигравитация». Именно такое предположение высказал недавно американский космолог Андреас Альбрехт из Калифорнийского университета.

Но «антигравитация» — это бы еще полбеды. Беда же в том, что гипотеза Альбрехта содержит куда более радикальную идею. Он утверждает, что это «антитяготение» появляется в нашей Вселенной благодаря воздействию каких-то других вселенных, «параллельных» нашей. Но каким же образом в природе могут существовать «параллельные» вселенные? На первый взгляд эта идея кажется совершенно безумной.

Скажем сразу же — с научной точки зрения определение «безумная идея» отнюдь не является уничижающим. В данном случае предположение о наличии «параллельных» вселенных скорее «недостаточно безумно», ибо оно известно в физике уже довольно давно — его впервые выдвинул еще в 1957 году молодой физик Хью Эверетт в своей докторской диссертации, защищенной в Принстонском университете. Эверетт выдвинул эту гипотезу для объяснения некоторых экстравагантных свойств квантового мира — например, того факта, что элементарная частица может, теоретически говоря, находиться сразу во многих местах пространства (с разной вероятностью в каждом из них), меж тем как измерение обнаруживает ее только в каком-то одном. В то время как Бор и другие представители так называемой Копенгагенской школы утверждали, что в момент измерения частица «мгновенно стягивается» в это место благодаря воздействию измерительного прибора, Эверетт высказал мысль, что каждая элементарная частица является в действительности совокупностью множества идентичных частиц — сегодня мы бы сказали «клонов» — в том смысле, что она одновременно принадлежит множеству параллельных вселенных, в каждой из которых находится на каком-то из мест; а в момент измерения, то есть фиксации частицы в данном месте, воздействие измерительного прибора «выделяет» из всего этого множества вселенных, то есть делает реальной какую-то одну, в которой исследуемая частица обнаруживается там, где она именно в этой Вселенной.

Конечно, мысль о множестве параллельных вселенных может показаться чересчур фантастичной. Напомним, однако, что толкование «копенгагенцев» фантастично почти в той же мере, хотя и в ином роде. Ведь оно предполагает, что на каком бы расстоянии ни находились возможные места расположения частицы, все равно — в момент измерения, обнаруживающего ее в одном определенном месте, она стягивается к этому месту «мгновенно», то есть — в случае очень больших расстояний — со скоростью, превосходящей скорость света. А поскольку скорость света, как предельная в природе, определяет собой последовательность причин и следствий, то возможность ее превышения делает возможными ситуации, когда следствия будут происходить раньше своих причин!

Вернемся, однако, в нашу Вселенную, точнее — к нашей Вселенной. Гипотеза Андреаса Альбрехта отличается от гипотезы Хью Эверетта тем, что Эверетт всерьез говорил о множестве идентичных вселенных, расположенных «рядом» друг с другом («параллельно» друг другу) в одном и том же трехмерном пространстве, тогда как Альбрехт имеет в виду скорее обратное: Вселенная в действительности одна, но занимает 10-мерное пространство, и «отрицательное тяготение» проникает в наше трехмерное пространство, где существуем мы с вами, наше Солнце, планеты и звезды, из каких-то иных измерений.

Эти представления тоже не новы — впервые о них заговорили в связи с так называемой теорией суперструн, создатели которой обещают с ее помощью объяснить наконец все еще оставшиеся не объясненными физические загадки и кажущиеся противоречия мироздания (недаром эту теорию называют — и совсем не в шутку — «теорией всего»). Элементарные частицы, согласно этим представлениям, образованы сверхмикроскопическими замкнутыми в петли «струнами», находящимися под чудовищным натяжением. Всякая натянутая струна способна колебаться с определенной частотой (именно так возникают звуки струнных музыкальных инструментов), и «суперструны» тоже, но в их случае колебания разных частот порождают разную энергию (а стало быть, и массу) элементарных частиц.

Эта теория привлекает физиков своим единым подходом к объяснению свойств самых разных частиц, но на пути к ее математическому завершению обнаруживаются немалые трудности, и одна из них заключается в том, что «струнный мир», как показывают расчеты, может существовать лишь в 10-мерном пространстве. Между тем наша Вселенная явно трехмерна. Физики, убежденные в «неизбежности струнного мира», пытаются обойти эту трудность путем «компактной упаковки лишних измерений», или попросту «компактификации». Кстати, эту кажущуюся совсем уж головоломной процедуру («квадратный трехчлен», сказал бы Василий Иванович Чапаев) не так уж трудно представить. Листки бумаги, которыми прокладывают пластинки сыра, так тонки, что шесть этих листков, сложенных вместе, практически не имеют толщины — их третье измерение «компактифицировано» почти до нуля. А если их еще вдобавок очень туго свернуть, они образуют такой тоненький цилиндрик, что он практически может сойти за одномерную линию — здесь уже «компактификации» подвергнуто два измерения из трех…

Вообразим, однако, что на одном из этих листков случайно оказалась крохотная капля жира или чернил. Можно не сомневаться, что она обнаружится и на «плоскости», образовавшейся при плотной укладке листков друг на друга, и на «линии», образующейся при скатывании этой «плоскости» в цилиндр. Двумерный физик, живущий на этой «плоскости», или одномерный физик, живущий на «линии», скажут скорее всего, что это пятно, проступающее в их (двумерном или одномерном) «пространстве», проникло в их мир из других («компактно уложенных», а потому незаметных) измерений. Заменим слово «пятно» выражением «антигравитационное поле» (или «поле квинтэссенции», как называет его Альбрехт), и мы получим качественное описание сформулированной выше «безумной» гипотезы американского космолога.

Как объясняют доктор Андреас Альбрехт и его соавтор Константинос Скордис в своей статье, опубликованной в ведущем физическом журнале «Физическое обозрение. Письма» («Physical Review Letters»), «поле квинтэссенции», проникающее в нашу Вселенную из других измерений, напоминает слабое гравитационное поле. Вместе с собственным гравитационным полем нашей Вселенной оно «истончается» по мере расширения нашей Вселенной; вместе с гравитационным оно противодействует этому расширению; но, в отличие от обычного гравитационного поля — и в этом его особенность, в какие-то моменты вдруг меняет знак, то есть становится «антигравитационным» и начинает помогать расширению Вселенной, ускоряя его. Как считают Альбрехт и Скордис, эти перемены знака вызваны самим фактором «истончения» поля, которое в случае «квинтэссенции» почему-то происходит неравномерно. Можно представить себе, что когда-то какой-то случайный «первичный сбой» породил первую перемену знака «поля квинтэссенции», а затем начался уже процесс периодических (или апериодических) таких перемен.

Любопытно, что к аналогичным выводам независимо от Альбрехта и Скордиса пришли также некоторые другие теоретики, занимающиеся теорией суперструн (Н.Аркани-Хамед, Л.Холл, Х.Мурайяма и К.Колда). Они попытались обойти некоторые математические трудности, возникающие в этой теории, путем упрощения процедуры «компактификации лишних измерений». В их новом варианте теории эти измерения свертываются уже не так туго. Хотя размеры лишних измерений и при новой процедуре упаковки все равно остаются намного меньше размеров атомного ядра, но они больше, чем в прежних вариантах теории, и это дает некоторые преимущества при расчетах. Но одновременно выяснилось, что при такой «неплотной» упаковке лишних измерений силы «струнного взаимодействия» могут заполнить нашу Вселенную особым энергетическим полем, похожим на «поле квинтэссенции», постулированное А.Альбрехтом. Так что его «безумная» идея становится несколько менее безумной — хотя бы в том смысле, что ее разделяют и другие.

Нам с вами, конечно, трудно судить, насколько эта идея продуктивна, даже сами ее создатели этого наверняка еще не знают. Но поскольку такие и всякие иные «безумные» идеи то и дело появляются в науке, а порой — как в случае того же Бора или Эйнштейна — ее оплодотворяют, имеет смысл коллекционировать их и время от времени, разложив перед собой свою коллекцию, по мере возможности в ней разбираться.

Плохо другое. Разговоры о «других измерениях» и «проникающих» оттуда «особых энергиях» так похожи (разумеется, внешне) на иные безграмотные — и очень модные нынче — рассуждения о «паранормальных явлениях», «астрале» и «сбрасывании положительной энергии» с кончика пальца, что иной читатель может — на слух, по сходству — принять одно за другое. Но с этим ничего не поделаешь: науку испокон веков сопровождает псевдонаука, а то и просто шарлатанство, прикрытое шелухой краденой терминологии. Уберечь от смешения с ними может лишь трудный процесс постижения истинной сути научных теорий и гипотез.

1Подробнее об этом — в статье «Впишите в хронологии слово «вечность»! // «Знание — сила», #1/2000.

Михаил Вартбург



См. также:
Зеркала игорных клубов
Доставка воды в городе Жуковский
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Котел Buderus Logano G124 WS 24 Возможен вариант применения в одном котле комбинации нескольких видов топлива, такие котлы называются комбинированными. У котлов BUDERUS L ogano, изготовленных из серого чугуна высочайшего качества, ограничений по минимальной температуре просто не существует. Чугун, на сегодняшний день является одним из наиболее стойких материалов к воздействию коррозии, а так же лучше всего себя зарекомендовал при низкотемпературных режимах работы.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005