Олег Фейгин - Тайны квантового мира - О парадоксальности пространства и времени

В общефилософском смысле такая картина выглядит более естественной, чем уникальный Большой взрыв. Существует бесконечное множество различных вселенных, каждая из которых развивается по своим законам, и весь процесс бесконечен в пространстве и во времени. В чем-то шары отдельных больших взрывов наводят на мысль о том, что и человек так же рождается среди себе подобных, развивается и уходит, а человечество может существовать гораздо больше, чем жизнь каждого из нас.

Главное, что необходимо усвоить, — новая теория полностью меняет наши представления о космосе в целом. Раньше мы считали, что Вселенная расширяется, оставаясь в то же в время чем-то единственным и уникальным. Современная теория говорит, что Космос непрерывно растет, вновь и вновь рождается, воспроизводя себя в новых и новых формах, с разными физическими законами и принципами. И чтобы понять свойства нашего участка Вселенной, мы, кроме анализа обширных просторов Метагалактики, должны не менее пристально исследовать мир субэлементарных частиц в поиске аналогий между мега- и микромиром!

Рассуждая о структуре Галактики, астрономы уже не имеют в виду только ее звездное население. Разумеется, есть в Галактике и незвездное вещество: межзвездные газовые облака, планеты, космические лучи, фотоны, магнитные поля. Но их суммарная масса не превосходит пяти процентов от массы звезд. Главная проблема, выходящая на первый план, — это проблема скрытой массы. Речь идет о том, что притяжение многих галактик оказывается гораздо сильнее, чем если бы просто суммировалось притяжение всех входящих в них звезд. Очевидно, что помимо звезд в галактиках присутствует какое-то невидимое вещество, которого намного больше. Что это за вещество, как оно распределено в разных галактиках и во всех ли галактиках оно есть — этого пока никто не знает ( рис. 30цв. вкл.).

Следовательно, девяносто процентов массы этой гигантской системы остаются для нас невидимыми. Это очень любопытно само по себе — из чего же на девяносто процентов состоит галактика? Если таковы же свойства всех подобных систем, то придется сделать весьма важный вывод: средняя плотность Вселенной больше критической, то есть в ней достаточно вещества (неизвестного пока вида), чтобы гравитация остановила в будущем расширение Вселенной и сменила его на сжатие.

Что такое галактика для всей Вселенной? Песчинка. Уж если измерять среднюю плотность мира, то зачерпывая сразу большими кусками, например целыми скоплениями галактик. А измерить массу скопления в принципе несложно, — чем быстрее движутся в нем галактики, тем больше масса скопления. Судьба Вселенной зависит от того, достаточно ли велика масса скоплений галактик, чтобы их взаимное притяжение со временем затормозило расширение Вселенной и повернуло бы этот процесс вспять.

А как обстоит дело со средней плотностью Вселенной? Сейчас, вычисленная по результатам работ обширного интернационального коллектива ученых, она колеблется вблизи критического значения. Значит, в будущем расширение Вселенной не прекратится? Это подтверждается и другим результатом исследований: оказалось, что богатые газом спиральные галактики предпочитают располагаться вдали от центров скоплений и при этом движутся интенсивнее, чем населяющие внутреннюю часть скоплений эллиптические галактики. Создается впечатление, что многие спиральные системы еще ни разу не пересекли ядро скопления и, следовательно, что сами скопления динамически молоды и их формирование еще не завершилось. Это согласуется с тем, что масса скоплений и средняя плотность Вселенной невелики: в такой Вселенной все динамические процессы протекают медленно.

Итак, какому же из двух представленных сценариев верить? Какова истинная плотность мира, а значит, и его судьба? Очевидно, нужны новые эксперименты. Как известно, чтобы узнать будущее, лучше всего заглянуть в прошлое. Уже много десятилетий задача о будущем Вселенной кажется достаточно близкой к практическому решению. Все упирается в выбор всего из двух возможностей: как соотносится плотность Вселенной с критическим значением — больше или меньше, плюс или минус, черное или белое… Но нам никак не удается перешагнуть этот рубеж.

Когда мы думаем о Вселенной, то она представляется нам чем-то безграничным, как огромное помещение или зал. Однако последние исследования топологии космоса показывают, что он скорее напоминает баранку или велосипедную шину. Силы гравитации могут закручивать его таким необычным образом. Ученые пришли к этому выводу, наблюдая за самыми удаленными от Земли объектами — квазарами. Они сравнили группы объектов в противоположных направлениях и с удивлением обнаружили как будто бы один и тот же объект. Как же это может быть? Космологи предлагают такое объяснение: мы сидим внутри баранки и принимаем световые лучи, распространяющиеся не по прямой. От одного и того же далекого квазара лучи могут прийти на Землю и с одной, и с другой стороны. После долгого и тщательного перебора всех известных квазаров астрофизики нашли несколько групп таких взаимно подобных объектов. Это, конечно, мало для законченной теории и может оказаться просто влиянием случайных факторов. Но вот математики говорят, что в принципе баранка ничему не противоречит и эта гипотеза требует дальнейшей разработки и проверки.