Чтение онлайн

Тот факт, что мы существуем и способны рассуждать о крайней маловероятности собственного существования, называется «антропным принципом» – это выражение ввел в 1974 году Брендон Картер, указав при этом: «То, что мы ожидаем наблюдать, должно ограничиваться условиями, необходимыми для нашего присутствия как наблюдателей». Это утверждение очевидно точно, потенциально полезно, но при этом «серьезные» физики часто отмахиваются от него или даже отказываются его обсуждать.

Основная идея заключается в том, что если бы Вселенная не была настроена именно на то, чтобы в ней была возможна разумная жизнь, каким бы маловероятным ни было ее зарождение, то разумная жизнь не могла бы это обсуждать. Была ли Вселенная предназначена для нас? Большинство физиков (и мы в том числе) так не думают. Является ли наша Вселенная всего лишь одной из многих? Вероятно. Мы говорили о параллельных вселенных, но не исключено, что наша Вселенная – одна из множества частей громадной мультивселенной. Вероятно, лишь крошечная доля этих частей обладает условиями, необходимыми для жизни, но мы, естественно, живем именно в такой Вселенной.

Разумеется, фундаментальная физика приходит и к более осмысленным выводам, чем тот, что наша Вселенная по случайности поддерживает жизнь. Однако с вероятностной точки зрения представляется, что пока мы одни-одинешеньки.

Она заморочила мне голову… научной фантастикой!

Нас часто спрашивают, насколько соблюдены все законы физики в том или ином фильме или сериале. Обычно такие вопросы задают киношники, которых интересует качество своей продукции. Наш ответ? Не очень. Дело не в том, что режиссеры и сценаристы вечно все путают, – просто выдуманная физика еще интереснее. Тем не менее мы приведем здесь список самых распространенных и крупных научно-фантастических ошибок – отнюдь не полный.

 Нельзя двигаться со скоростью быстрее скорости света. Пространство велико, и никому не интересно смотреть сериал, который идет несколько веков. Практически все популярные сериалы и фильмы так или иначе нарушают этот закон, сочиняя то нуль-транспортировку, то сверхсветовые звездолеты, то кротовые норы.

 Поскольку заставлять актеров болтаться в воздухе в звездолете или на космической станции нелепо, да и дорого, научная фантастика обычно вводит в действие искусственную гравитацию. На самом деле создать ее можно тремя способами: вращать корабль («Космическая Одиссея-2001»), нашпиговать его магнитами или постоянно ускорять, как во время нашего путешествия на Альфу Центавра. В большинстве фильмов, однако, от всего этого отказываются и просто говорят о «системе искусственной гравитации», делая этакий реверанс физике.

 Какая может быть научная фантастика без красоток-инопланетянок? Как мы пытались показать в этой главе, видов пришельцев, скорее всего, не так уж много, и расположены они далеко друг от друга. То же самое можно сказать и о «Планетах типа М». Забросьте человека на случайно выбранную планету в нашей Галактике – и он задохнется, сгорит или замерзнет за считаные минуты. Еще он, конечно, может разбиться. Ребята, запомните, в космосе пусто, хоть шаром покати.

 Мы с уважением относимся к большинству сюжетов о создании машины времени, соответствующей законам физики (примеры конструкций мы приводили в главе 5). Однако почти во всех фильмах и сериалах грубо попираются два главных правила. Во-первых, героям каким-то образом удается забраться в прошлое до изобретения машины времени; во-вторых, сочинители позволяют персонажам менять свое прошлое.

Обсудить все фильмы и сериалы мы не можем – даже такие фанаты, как мы, не в состоянии посмотреть все на свете, – но несколько популярных сюжетов оценим.

Если научная фантастика прошлых лет имеет хоть какое-нибудь значение, наша планета уже давно должна была бы кишмя кишеть киборгами, которые чуть что размахивают лазерными мечами, превращаются в огнеметы и питаются зелеными пищевыми концентратами из планктона. У нас есть GPS-навигация и беспроводные клавиатуры, но где наши колонии на Луне? И нельзя винить в этом писателей-фантастов. Предсказать будущее очень трудно. Например, кто мог предсказать, что мы будем рассуждать о десятимерном пространстве или об ускорении Вселенной, состоящей в основном из темной материи и темной энергии?

Мы посвятили много времени описанию нынешнего положения дел в физике, но то и дело были вынуждены украдкой отходить от определенных заявлений и предаваться робким спекуляциям. Невежество – хорошая отправная точка, и мы выявили в наших теориях ограничения. Вероятно, мы сумеем от них избавиться, если подберем нужные инструменты [135] . Так что пристегните портативные реактивные двигатели: последнюю главу книги мы посвятим судьбоносным вопросам, на которые, как мы надеемся – нет, как мы предсказываем! – мы сможем ответить в ближайшие двадцать лет.

Представляется, что наша Вселенная куда страннее, чем нужно. Например, мы обнаружили, что в ней царит загадочная темная энергия, а большинство остальной массы не имеет к нам никакого отношения, потому что состоит из некоей темной материи, которая не взаимодействует со светом (потому и темная), но является источником гравитации (потому и материя). Иначе говоря, это название если что и описывает, то лишь наше невежество. Это, прямо скажем, немногим лучше, чем заявить, будто гравитацию наколдовали феи.

Кое-кто из сообщества физиков сильно сомневается, что темная материя действительно существует, поскольку никаких частиц темной материи мы до сих пор не открыли. Астрофизики, в конце концов, честно делают свое дело и предлагают самые простые объяснения того, что они наблюдают, но ведь это не означает, что они обязательно правы. «Очевидная» на первый взгляд интерпретация не раз и не два оказывалась ошибочной. Очевидно, что планеты и звезды движутся вокруг Земли, и так и считали до 1500-х годов, когда Коперник предположил, что это Земля движется вокруг Солнца.

Некоторые скептики так рвутся избавиться от идеи темной материи, что предполагают нечто немыслимое – или почти немыслимое: они заявляют, что Ньютон и Эйнштейн заблуждались. Было предложено множество теорий, которые пытаются подогнать эйнштейновские уравнения гравитации под данные наблюдений без опоры на всю эту жуткую темную материю. В последние годы большой интерес вызывали теории модифицированной ньютоновой динамики (Modified Newtonian Dynamics, MOND). Как известно, слово mond по-французски означает «мир» [136] . Основной ее принцип гласит, что на небольших масштабах, например в Солнечной системе и на Земле, гравитация действует именно так, как предсказывали Ньютон и Эйнштейн, однако на более крупных расстояниях, например в масштабе галактик и больше, все обстоит несколько иначе.

Мы не собираемся отстаивать общую теорию относительности только потому, что это любимое детище Эйнштейна. Он много в чем ошибался [137] . С другой стороны, общая теория относительности крайне «элегантна», а на жаргоне физиков это означает, что поскольку уравнения так просты, трудно представить себе, что они неверны. А принять MOND в ее нынешнем виде нам трудно, поскольку она предлагает вместо одной необъяснимой константы (количество темной материи) другую (масштаб, на котором гравитация из «нормальной» становится «модифицированной»).

Хуже того, при помощи MOND очень трудно объяснить все наблюдения, согласующиеся с наличием темной материи. MOND великолепно отвечает на вопрос, который стоит перед нами уже сто лет и заключается в том, что во Вселенной не хватает массы, чтобы удерживать вместе галактики и скопления звезд. Поскольку MOND решает эту задачу, нам не нужна никакая темная материя – по крайней мере так говорят.

Но и это еще не все! Наблюдения некоторых звездных скоплений, в частности скопления «Пуля», при помощи метода гравитационных линз недвусмысленно показывают, что существуют крупные объемы материи, никак не связанные ни со звездами, ни с газом. Наблюдения далеких сверхновых доказывают, что темпы расширения Вселенной меняются со временем, намекая на то, что материи в ней гораздо больше, чем объясняет наличие одной только барионной материи. Наконец, все свидетельствует о том, что с космологической точки зрения Вселенная плоская – что, в свою очередь, лишний раз подтверждает, что 85 % массы Вселенной – темная.

Мы готовы поставить все наши деньги за то, что существует частица, на которой ясно написано «темная материя», – частица, которая, как сказали бы французы, станет le fin du MOND – «концом света».

Чем не может быть темная материя?

Примем за данность, что темная материя существует, но умеет ловко прятаться. Хотя мы еще не знаем, что такое темная материя, мы кое-что знаем о том, чем она быть не может. Заряда у нее нет, иначе она бы взаимодействовала со светом. Кроме того, это означает, что ее нельзя ощутить. Все, что вам случалось трогать, как-то «ощущается», поскольку электрические поля вашей руки отталкиваются от электрических полей всего того, что вы пытаетесь потрогать. Если нет электрического поля, ваша рука пройдет сквозь предмет, а вы ничего и не заметите.

В стандартной модели физики имеется лишь две известные частицы, которые можно подозревать в причастности к темной материи, – нейтрино и нейтрон. К сожалению, нейтрино обладает слишком маленькой массой, а одинокие нейтроны распадаются минут через десять. Поскольку Вселенная несколько старше, нейтроны – не совсем то, что мы ищем. Может показаться, будто на данный момент у нас нет верного кандидата, но не надо забывать, что физики необычайно хитроумны, и хотя пока что налицо дефицит частиц темной материи, нет никаких причин полагать, что мы ничего не придумаем [138] . В число частиц-подозреваемых вошли аксионы, миниатюрные черные дыры, монополи Дирака, крупицы кварков (quark nuggets) и многие другие. Некоторых подозреваемых, например черные дыры или монополи Дирака, оправдали на основании наблюдательных и экспериментальных данных, но подтвердить обвинение в темных делишках еще ни разу не удалось – даже отдаленно.