Йэн Стюарт - Математика космоса [Как современная наука расшифровывает Вселенную]

Физики постоянно дорабатывают свои представления о космосе, и каждое новое открытие поднимает новые вопросы. В июне 2016 года NASA и ЕКА при помощи Космического телескопа имени Хаббла измерили расстояния до звезд в девятнадцати галактиках. Результаты, полученные командой под руководством Адама Рисса, позволили при помощи высокоточных статистических методов пересмотреть постоянную Хаббла и установить ее значение равным 73,2 километра в секунду на мегапарсек. Это означает, что Вселенная расширяется на 5–9 % быстрее, чем считалось ранее. В рамках стандартной космологической модели это значение уже не согласуется с наблюдениями космического микроволнового фона, проводимыми WMAP и аппаратом Planck ЕКА. Этот неожиданный результат может оказаться как новым ключом к природе темного вещества и темной энергии, так и признаком того, что ни первого, ни второго не существует и что наша картина Вселенной нуждается в пересмотре.

Именно так, безусловно, и продвигается вперед настоящая наука. Три шага вперед, два назад. Математикам повезло, они живут в логическом пузыре, где если что-то однажды доказано, то оно уже навсегда останется истиной. Интерпретации и доказательства могут меняться, но теоремы не дорабатываются позднейшими открытиями. Хотя бывает, конечно, что они устаревают или утрачивают связь с нынешними научными интересами. Наука всегда условна и хороша ровно в той степени, в какой хороши текущие данные. В ответ на новые данные ученые оставляют за собой право изменить свое мнение .

Даже когда мы считаем, что понимаем что-то, перед нами нередко возникают неожиданные вопросы. Теоретически всевозможные варианты нашей Вселенной имеют ровно столько же смысла, сколько его имеет сама она. Когда расчеты вроде бы показали, что в большинстве вариантов невозможна была бы не только жизнь, но даже существование атомов, на сцене во всем своем великолепии появилась философская загадка тонкой настройки. Попытки разрешить ее привели к самым впечатляющим, хотя и умозрительным, идеям из всех предложенных когда-либо физиками. Однако все эти идеи не нужны, если проблема, как позволяет предположить внимательный анализ первоначальных рассуждений, высосана из пальца.

Главная идея книги «Математика космоса» — это необходимость в математических рассуждениях, и поразительный успех таковых — в астрономии и космологии. Даже когда я критикую популярные теории, я начинаю с объяснения традиционных взглядов и того, почему многие с ними согласны. Но если имеются, судя по всему, серьезные причины рассмотреть альтернативные варианты (и особенно если эти альтернативы не принимаются всерьез), мне кажется, стоит их представить, даже если они вызывают споры или отвергаются многими космологами. Я не хочу, чтобы вы принимали на веру уверенные заявления о том, что все загадки Вселенной разрешены, тогда как остается еще множество нерешенных вопросов. В то же время я хочу объяснить и традиционные решения тоже: это красивые примеры применения математики; они могут оказаться верными, а если нет, то помогут вымостить дорогу к чему-то более подходящему.

Альтернативы эти часто кажутся радикальными — Большого взрыва не было, темное вещество — химера… Но всего лишь несколько десятилетий назад ни та ни другая теория вообще не имела сторонников. Исследования на дальних рубежах познания всегда сложны, и мы не можем вырастить вселенную в лаборатории, поместить ее под микроскоп, перегнать, чтобы посмотреть, из чего она сделана, или нагрузить максимально, чтобы посмотреть, что сломается первым. Приходится применять логические рассуждения и воображение. А также критический анализ, почему я и уделил больше внимания, чем принято, тем идеям, которые не отражают общепринятого мнения. Они также являются значимой частью научного процесса.

Мы сталкивались с десятками ошибочных теорий, которые не так давно казались совершенно разумными. Земля — центр Вселенной. Планеты сформировались, когда пролетавшая мимо звезда вытянула из Солнца сигарообразную массу. Возле Солнца, внутри орбиты Меркурия, имеется еще одна планета. У Сатурна есть уши. Солнце — единственная звезда, возле которой есть планеты. Наша Галактика покоится в центре Вселенной, окруженная бесконечной пустотой. Галактики распределены равномерно. Вселенная существовала всегда, но в межзвездной пустоте постоянно возникает новое вещество. В свое время эти теории пользовались широкой популярностью и в большинстве своем были основаны на самых современных и достоверных на тот момент данных. Имейте в виду, некоторые из них всегда выглядели немного глупо; у ученых иногда возникают очень странные идеи, подкрепленные скорее стадным инстинктом и квазирелигиозным рвением, нежели реальными данными.