Борис Штерн - Прорыв за край мира

Мы неплохо знаем историю Вселенной: как она расширялась в разные эпохи, как развивалась ее структура, чем она была заполнена, по крайней мере, после первых наносекунд — соответствующая физика частиц достаточно исследована на ускорителях.

У нас есть хорошо разработанная концепция механизма, благодаря которому Вселенная скорее всего возникла, механизма, имеющего право называться «первичным толчком», приведшим в действие всё остальное.

Мы достаточно хорошо можем прогнозировать будущее Вселенной на десятки и сотни миллиардов лет вперед, хотя не можем исключить каких-либо неожиданностей, например нового фазового перехода или неожиданного поведения темной энергии.

Однако, выявилось много такого, чего мы не знаем, не понимаем или перестали понимать.

Будем следовать правилу: «Если не можешь придумать новую метафору, используй самую избитую». Таковой в данном случае будет сопоставление научной картины мира со зданием — чего стоит одно слово «мироздание»! Так вот, мы хорошо различаем основные конструкции этого здания и понимаем их роль. Но мы не знаем, из чего сделаны некоторые важнейшие из них. Так, неизвестно, из чего «сделана» темная материя. Но здесь, по крайней мере, существуют более-менее обоснованные гипотезы относительно того, как она связана с обычной материей. Однако нет никаких зацепок, чтобы понять, как связана темная энергия с известным зоопарком полей и частиц. Точно также мы в целом понимаем, как происходила космологическая инфляция, но не знаем, что именно было ее движущей силой — скалярное поле, «ложный вакуум»? Иначе говоря, непонятно, какова физика инфлатона и нужен ли последний вообще — модель Старобинского обходится без него, там дело делают любые, в том числе уже известные поля. В данный момент существуют десятки гипотез на этот счет, вероятно, в ближайшее время их число уменьшится благодаря новым данным «Планка», но не настолько, чтобы получить определенный ответ.

Если заглянуть еще глубже, остается непонятным, откуда вообще взялась спокойная среда, в которой могут существовать какие-то здания: почему энергия вакуума столь близка к нулю? И точно так же мы по-прежнему не понимаем, как устроен мир на планковских масштабах, — не исключено, что две последние загадки как-то связаны. То есть мы не очень понимаем природу фундамента, на котором наше здание стоит.

Как всегда, в ходе новой космологической революции одни загадки нашли объяснение, зато появились новые. И соотношение решенных и возникших загадок выглядит типичным для любых научных прорывов, т. е. концом физики и не пахнет. Правда, создается впечатление, что мы приближаемся к некому методологическому тупику: технические возможности для исследования новых энергетических масштабов в физике частиц и ранней Вселенной подходят к своему пределу.

Однако прямолинейный метод «грубой энергии» далеко не единственен. Есть другой путь в далекие масштабы физики и космологии: точность. Это прекрасно продемонстрировал эксперимент WMAP. Этот путь далек от исчерпания, да и ускорители еще могут наращивать энергию. Весь вопрос в том, готово ли мировое сообщество тратить силы и средства на выяснение фундаментальной картины мира, если эта картина непонятна большинству жителей Земли и с первого взгляда не несет практической пользы.

Кстати, так ли велики средства, требуемые для того, чтобы поднять инструментарий науки на очередную ступень вверх?

С чем сравнить затраты на фундаментальную науку? В былые времена подобные затраты измеряли в авианосцах или в долях авианосца. Иногда в танках (если речь шла о теоретиках и математиках). В настоящее время в данной стране популярным мерилом является Сочинская олимпиада — 50 млрд долларов, сумма, часто обозначаемая как «олимпиард» (после которой останется лишь инфраструктура непонятного качества и неочевидной востребованности). Цена Большого адронного коллайдера около 10 млрд долларов. За один олимпиард сейчас можно было бы построить коллайдер этак на 20 ТэВ, который скорее всего решил бы вопрос с темной материей и с наличием новой физики и новых выводков частиц выше энергии элек-трослабого объединения. Заметим, в первом случае это национальные затраты, во втором — всего развитого мира.

А если пойти с другой стороны и затратить те же деньги на целый спектр космических и наземных телескопов? Телескоп «Хаббл» обошелся в 2,5 млрд, правда, его ремонт, обслуживание на орбите и эксплуатация за 20 с лишним лет увеличили общие затраты до 10 млрд (одна пятая олимпиарда). Телескоп следующего поколения «Джеймс Вебб» оценивается в 6,5 млрд к моменту запуска (он увидит, как формировались первые галактики и отследит процесс рождения звезд неподалеку от нас). Накинем еще 8,5 млрд на эксплуатацию и раздувание бюджета. От фонда олимпиады осталось еще 35 млрд. Миллиардов десять с лихвой хватит на наземные и космические микроволновые телескопы, которые измерили бы вдоль и поперек реликтовое излучение и его поляризацию на новом уровне точности. Тут наверняка проявились бы и реликтовые гравитационные волны, и с моделью инфляции разобрались бы. А на оставшуюся половину олимпиарда можно было бы совершить новый прорыв в изучении экзопланет и посадить зонды на «перспективные» спутники планет-гигантов: Титан, Га-нимед, Энцелад и Европу, между прочим.