Новости астрономии
В заботах о судьбе нашей любимой Вселенной
«Астрономы определили судьбу Вселенной: бесконечно расширяясь, она превратится в холодную мертвую пустошь с температурой, близкой к абсолютному нулю» эту радостную весть 20 августа этого года поспешила донести до человечества британская ВВС.
Сделать такой вывод ученым помогла гигантская «галактическая линза» одно из крупнейших из известных человечеству скоплений галактик в созвездии Девы. Международная группа ученых во главе с астрономами американского аэрокосмического агентства NASA сумела проследить, как свет более отдаленных галактик искривляется этой «линзой», визуально превращая их в дуги. Степень искривления зависит от трех факторов удаленности объекта, гравитационной массы Скопления Девы и распространения темной энергии таинственной силы, которая заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее.
Темная энергия была открыта лишь в 1998 году и представляет собой одну из величайших астрономических загадок: наш мир состоит из нее на три четверти, однако она совершенно невидима и сам факт ее существования известен лишь ее воздействием на состояние Вселенной.
Для того, чтобы как-то проследить распространение темной энергии в космосе, ученые использовали большой комплекс телескопов Европейской космической обсерватории в Чили и орбитальный телескоп Hubble. В буквальном смысле увидев, как свет огибает Скопление Девы, и проведя необходимые измерения и вычисления, астрономы сделали вывод о бесконечном расширении Вселенной, то есть о ее движении к тепловой смерти.
Стоит отметить, что теория бесконечного расширения Вселенной лишь одна из моделей ее эволюции. Разные группы ученых выдвигают другие гипотезы, часто противоречащие друг другу. Некоторые, к примеру, считают, что наш мир обречен бесконечно переживать чередование и повторение этапов расширения и сжатия. По этой теории, Вселенную ждет бесконечное повторение «Больших взрывов» подобных тому, из которого, как предполагают, родилось все ныне существующее.
Еще одна группа ученых ранее высказала мнение, что сами астрономы, пытаясь разгадать великие тайны Вселенной, невольно подталкивают ее к гибели. К примеру, наблюдая за той самой темной энергией, человечество, возможно, вернуло космос на более раннюю стадию развития, полагают они.
* * *
К первой гипотезе о цикличности развития Вселенной мы вернемся ниже. А относительно второй о том, что астрономы своими исследованиями толкают несчастную Вселенную к гибели у нас есть на этот счет более подробная информация, которую мы вам и предлагаем.
Человечество «укорачивает жизнь Вселенной» взглядом такую жуткую новость действительно сообщила еще 26 ноября 2007 г. «The Daily Telegraph». Мы тогда решили не пугать вас ею многие, особенно в России, и так напуганы ожидаемым 21 декабря этого года концом света, но раз ученые настаивают, попробуем разобраться. Итак, из «The Daily Telegraph»:
Человечество ставит под угрозу существование не только Земли: наша жизнедеятельность, возможно, укорачивает жизнь всей Вселенной. Этот тезис выдвинут двумя американскими космологами, которые исследуют результаты приложения квантовой теории, наиболее результативной из имеющихся теорий, к космосу.
На протяжении последних нескольких лет космологи пытаются перенести эту убедительную теорию поведения элементарных частиц на Вселенную, чтобы понять, как она функционирует со времени своего зарождения в момент «Большого взрыва». Но в этой теории содержится одно странное положение, о котором до сих пор спорят философы и ученые. Суть его в том, что одним лишь взглядом мы вносим в окружающий мир изменения.
New Scientist сообщает о новом тревожном варианте его трактовки: космологи утверждают, что астрономы, возможно сами того не желая, подталкивают Вселенную к гибели тем, что ведут наблюдение за таинственной темной энергией, которая, как предполагается, ускоряет расширение космоса.
Это угрожающее предположение принадлежит профессорам Лоренсу Крауссу из Case Western Reserve University (Кливленд, Огайо) и Джеймчу Денту из Vanderbilt University (Нэшвилл). Они предполагают, что, проведя в 1998 году подобные наблюдения, мы, возможно, вернули космос на более раннюю стадию его развития, когда у него было больше шансов исчезнуть. «Каким бы неправдоподобным это ни казалось, есть вероятность, что открытие темной энергии сократило вероятную продолжительность жизни Вселенной», рассказал New Scientist профессор Краусс.
К этим гнетущим выводам команда ученых пришла по результатам проведенных ими вычислений, насколько вырос энергетический уровень нашей Вселенной что-то вроде суммы всех ее бесконечно малых частиц и их энергий с момента «Большого взрыва», который имел место 13,7 млрд. лет назад.
Согласно некоторым математическим теориям, в самом начале была пустота, наделенная энергией, но лишенная материи. Затем пустота претерпела изменения, поскольку ее энергия превратилась в раскаленную материю «большого взрыва». Но Краусс и Дент утверждают, что не вся энергия пустоты превратилась в материю часть ее осталась и теперь известна нам под названием темной энергии, которая теперь ускоряет расширение космоса.
Квантовая теория гласит, что всякий раз, когда мы что-то изучаем или измеряем, мы останавливаем распад этого объекта. Это так называемый «квантовый эффект Зенона», суть которого в следующем: если «наблюдатель» будет постоянно с высокой частотой проводить измерения претерпевающего изменения микроскопического объекта, этот объект может перестать меняться точно так же, как чайник, который никогда не закипит, пока на него смотришь.
«Возникает следующий интригующий вопрос, сказал в интервью Telegraph профессор Краус. Если мы попробуем применить теорию квантовой механики к Вселенной в целом, и если верно, что ее нынешнее состояние как системы нестабильно, то что определяет начало отсчета времени до распада? Если мы при помощи измерений определили современное состояние системы, значит ли это, что мы обнулили часы? А если да, то, как бы невероятно это ни звучало, открытие темной энергии, вероятно, снизило продолжительность жизни нашей Вселенной».
Профессор Краус говорит, что с проведенного в 1998 году исследования излучения сверхновой звезды, в результате которого было доказано существование темной энергии, возможно, начался новый отсчет времени распада Вселенной, то есть она вернулась к тому состоянию, в котором вероятность ее «выживания» стремительно падает. «Короче говоря, мы, возможно, лишили свою Вселенную шанса на долголетие и сделали более вероятным вариант ее распада», говорит профессор Краусс. С ним согласны не все, потому что его трактовка упирается в один из ключевых вопросов квантовой теории следует ли людям заниматься наблюдениями?
Наш дилетантский комментарий. В одном из предыдущих научных обзоров мы предположили, что природа меняется в соответствии с законами, которые «придумывают» ученые. Ньютон «открыл» законы классической механики, и природа им подчинилась все измерения и опыты это подтверждали. Затем Эйнштейн создал теорию относительности и природа стала соответствовать ей. Понятно, что эта наша «гипотеза» была не более чем шуткой.
Но вот теперь ученые, ссылаясь на квантовую механику, утверждают, что астрономы, наблюдая объекты, отстоящие от нас на черт знает какие расстояния, не просто воздействуют на эти объекты, а меняют продолжительность жизни всей Вселенной. Это уже какая-то мистика!
Насколько мы понимаем, законы квантовой механики актуальны для микромира, а не объектов и явлений вселенского масштаба. И, что бы ни говорили эти законы, мы точно знаем: чайник закипит, пусть даже сотня Нобелевских лауреатов упрется в него взглядами.
И почему только открытие темной энергии могло оказать такое катастрофическое влияние на Вселенную? Что она за такая царевна-недотрога? Ведь мы уже многие века наблюдаем за космическими объектами и делаем открытие за открытием.
Наконец, как мы сообщали в научном обзоре в №7 «Рубежа», столь же уважаемые ученые пришли к выводу: «В нашей галактике внеземных цивилизаций миллиарды». Это в одной нашей галактике. А их во Вселенной как песчинок на морском берегу. И, конечно, пусть не все эти миллиарды миллиардов цивилизаций доросли до изучения темной энергии, но, скажем всего лишь жалкий миллион из них. И каждое такое наблюдение укорачивает жизнь несчастной Вселенной? Да она давно бы уже окочурилась!
Нельзя, правда, сказать, что у нас совсем нет оснований волноваться за нашу дорогую Вселенную: она таки расширяется и, в конечном итоге, действительно, как сказано в первой статье, грозит «превратиться в холодную мертвую пустошь».
Но так ли это фатально? Тут нам самое время вернуться к гипотезе о цикличности развития Вселенной. В приведенной в начале обзора статье в самом общем виде утверждается: «Наш мир обречен бесконечно переживать чередование и повторение этапов расширения и сжатия». Вопрос в том, каким образом фаза расширения может перейти в фазу сжатия?
22 августа этого года «The Daily Mail» опубликовала статью «Вселенная образовалась не от взрыва, она просто замерзла, решили ученые». Малоперспективную гипотезу «заморозки» мы обсуждать не будем, но затем авторы статьи возвращаются к гипотезе цикличности развития Вселенной.
Они сообщают, что профессор Оксфордского университета Роджер Пенроуз и профессор Ереванского государственного университета Ваге Гурзадян предположили, что Большой взрыв это всего лишь регулярно (по космическим меркам) повторяющееся событие, знаменующее зарождение нового цикла жизни Вселенной.
Согласно их гипотезе, Вселенная переходит из одной «вечности» в другую, что сопровождается столкновениями сверхгигантских черных дыр и Большими взрывами. В конце цикла черные дыры поглощают всю материю во Вселенной, после чего останется лишь энергия. А она, в свою очередь, вызовет новый Большой взрыв и новую «вечность», считают британский и армянский ученые.
Какая-то смутная у них гипотеза. Непонятно, почему это в конце цикла развития Вселенной черные дыры поглотят всю материю. Черные дыры очень прожорливы, но они заглатывают то, что находится «поблизости». В конце цикла расширения Вселенной материя становится настолько рассеянной, что оказывается «недоступной» для черных дыр. И с чего это вдруг энергия, которая по мере расширения Вселенной тоже становится более рассеянной, вызовет новый Большой взрыв? У нее на это «силенок» не хватит.
Вообще, на наш взгляд, косная материя и равным образом энергия (они ведь переходят друг в друга) не в состоянии повернуть процесс вспять. Процессы в ней могут идти только в одном направлении деградации, рассеяния, хаотизации, или, на языке термодинамики, увеличения энтропии. Кто же или что может обратить процесс расширения Вселенной вспять? Боженька?
Вспомним, что только живое растения или животные способно противостоять энтропии, структурировать материю. Поэтому мы думаем, что только живая материя, достигнув стадии разума, в состоянии развернуть процесс деградации Вселенной вспять. Каким образом конкретно это может произойти, мы сказать (ну, пока) не беремся. Может быть, ученые, докапываясь на гигантском циклотроне до «последней» тайны природы, сделают это нечаянно. Возможно, за них это сделает вполне «осознанно» созданный ими некий сверхкомпьютер очень «умный», но лишенный сантиментов и исходящий из очевидной необходимости «омолодить» Вселенную.
Вот еще одна статья, опубликованная 13 октября этого года в «The Telegraph», со ссылкой на журнал «Astronomy & Astrophysics», под заголовком «Ученые сравнили эволюцию Вселенной с ездой на американских горках: сейчас мы стремительно несемся под откос». Вот основное содержание статьи:
Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью, гласит самая распространенная теория ее эволюции. Однако это ускорение не было постоянным в истории Вселенной был период, когда, напротив, расширение происходило очень медленно. Это можно проиллюстрировать сравнением с американскими горками: поднимаясь, вагончик движется еле-еле, затем достигает пика и стремительно несется вниз, набирая скорость.
Астрофизики установили, что того самого «пика на американских горках» Вселенная достигла примерно семь миллиардов лет назад, после чего возросшая энергия «пустила ее под откос». Мы и сегодня мчимся под гору, говорят ученые Именно темная энергия заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее.
Может возникнуть вопрос: а как ученые узнали, с какой скоростью Вселенная расширялась миллиарды лет назад? Очень просто: они изучали световые сигналы от объектов, отстоящие от нас на расстоянии 11,5 миллиардов световых лет. Сейчас там, конечно совершенно другая картина, но то, что принес сигнал, шедший до нас 11,5 миллиардов лет, показывает Вселенную, какой она была 11,5 миллиардов лет назад, то есть всего примерно 2 миллиарда лет после Большого взрыва (напомним, считается, что он произошел 13,7 млрд. лет назад).
Но что такого могло случиться со Вселенной примерно 7 млрд. лет назад, что резко ускорило ее расширение? Вспомним, что, как считают астрофизики, именно темная энергия заставляет Вселенную расширяться все быстрее и быстрее.
Еще одна статья, по-видимому, о результатах исследований той же группы астрофизиков, тогда же, 13 ноября этого года, со ссылкой на тот же научный журнал, была опубликована РИА «Новости». И вот к какому интересному выводу пришли ученые:
«Мы смотрим на Вселенную, в которой доминировала материя, где расширение замедлялось, и темную энергию было крайне сложно заметить. Переход от тормозящего к ускоряющемуся расширению Вселенной был очень резким, и сейчас мы живем в мире, в котором царит темная энергия. Самой большой загадкой космологии по прежнему остается вопрос почему и когда это произошло?».
Ну, когда произошел переход от медленного к ускоренному расширению Вселеной, выше говорилось примерно 7 млрд. лет назад. Но почему это произошло? Вспомним, что во всех статьях ускорение расширения связывают с темной энергией. Авторы последней статьи говорят, что при исследовании состояния вселенной спустя примерно 2 млрд. лет после Большого взрыва «темную энергию было крайне сложно заметить».
Да, черную кошку в темной комнате трудно заметить, но еще труднее ее заметить, если кошки в комнате нет. Может быть, в пространстве расширения Вселенной первые 7 млрд. лет черной материи просто не было, а при дальнейшем расширении Вселенная на нее наткнулась, и с тех пор ее расширение потому и ускорилось?
Как это объяснить? В нашем обзоре в №7 «Рубежа» мы сообщали о выдвинутой учеными идее Мультиверса, которая утверждает, что наша Вселенная одна из миллиарда возможных. Мы согласились с этой идеей, ибо очевидно: как ни громадна наша Вселенная, все пространство она занять не может. А природа, как известно, не терпит пустоты. Кстати, максимально возможный размер Вселенной рассчитать не сложно: нужно время (в секундах), прошедшее после Большого взрыва, помножить на скорость света (299 792 458 м/с). Число будет огромным, но конечным.
Кстати, в том обзоре говорилось, что еще Эйнштейн гадал: обязательно ли законы физики порождают вселенные вроде нашей или возможны разнообразные вселенные. Тогда же мы предположили, что возможны вселенные-неудачницы, которые не порождают живую материю. Эти несчастные и оканчивают свой путь бесславно тепловой смертью. После них остается беспредельно рассеянная энергия может, она и есть та самая темная энергия? Почему ее называют «темной» именно потому, что она невидима. А невидима она потому, что ничего не излучает настолько она «распылена».
А наша молодая (омоложенная) Вселенная при своем расширении на каком-то этапе наткнулась на ошметки той неудачницы ту самую темную энергию. Когда она в очередной раз достигнет пожилого возраста, и мы, не давая ей впасть в маразм тепловой смерти, снова организуем ей фазу сжатия, она, очевидно, заберет эти ошметки с собой и после нового Большого взрыва (фазы расширения) на них уже натыкаться не будет.
В нарисованной нами гипотезе есть только одно слабое место: как эта ничтожная темная энергия может столь сильно ускорять расширение нашей любимой Вселенной? Впрочем, общее объяснение лежит на поверхности: останки умершей Вселенной это трупный яд для организма здоровой Вселенной. А детали пусть астрофизики разрабатывают.
Во всяком случае, в их гипотезах слабых мест намного больше.
Обзор подготовил Израиль Зайдман