Александр Волков - 100 великих загадок астрономии

В 2005 году Американский институт аэронавтики и астронавтики удостоил награды в категории «полет будущего» австрийского физика Вальтера Дрёшера и его немецкого коллегу Иоахима Хойзера. Если предложенные ими идеи верны, то до Луны можно добраться за несколько минут, до Марса – за два с половиной часа, ну а 80 дней хватит не только чтобы обогнуть нашу планету, но и перенестись к звезде, лежащей в десятке световых лет от нас. Подобного рода предложения просто не могут не появляться – иначе космонавтика зайдет в тупик. Другого выбора нет: либо мы полетим когда-нибудь к звездам, либо космические плавания – дело совершенно бессмысленное, как попытка обойти земной шар, прыгая на одной ноге.

На чем же основана идея Дрёшера и Хойзера? Полвека назад немецкий ученый Буркхард Хайм попробовал примирить две важнейшие теории современной физики: квантовую механику и общую теорию относительности.

В свое время Эйнштейн показал, что пространство в окрестностях планет или звезд сильно искривлено, а время течет медленнее, чем вдали от них. Это трудно проверить, но легко пояснить с помощью метафоры. Пространство можно уподобить туго натянутому полотнищу из резины, а небесные тела – это россыпь металлических шариков, монотонно кружащих по нему. Чем массивнее шарик, тем глубже впадина под ним. Гравитация, говорил Эйнштейн, это пространственная геометрия, видимое искажение пространства-времени.

Хайм довел его идею до логического завершения, предположив, что и другие фундаментальные взаимодействия тоже порождены особенностями пространства, в котором мы живем, – а живем мы, согласно Хайму, в шестимерном пространстве (включая время).

Его последователи, Дрёшер и Хойзер, довели число размерностей нашего мироздания до восьми и даже описали, как можно проникнуть за грань привычных для нас измерений (вот он, «полет будущего»!).

Их модель «машины пространства» такова: вращающееся кольцо и мощнейшее магнитное поле определенной конфигурации. По мере того как скорость вращения кольца нарастает, расположенный здесь звездолет словно бы растворяется в воздухе, становится невидим (те, кто смотрел фильм «Контакт» по роману Карла Сагана, хорошо помнят сцену, когда сферический корабль, бешено вращаясь на месте, исчезал за завесой тумана – переносился в «туннель-червоточину»). Вот и звездолет Дрёшера и Хойзера тоже ускользал в другое измерение, где, по гипотезе ученых, физические константы, в том числе скорость света, могут принимать совсем иное значение, – например, гораздо большее. Промчавшись по чужому измерению – по «параллельной Вселенной» – со сверхсветовой (по-нашему) скоростью, корабль мигом объявлялся у цели, будь то Луна, Марс или звезда.

Авторы работы честно пишут, что «этот проект содержит недостатки» и «математически небезупречен», в частности, не совсем понятно, как корабль проникает в параллельную Вселенную и тем более выбирается из нее. Современная техника на это не способна. И вообще, предложенную теорию, сказано в комментарии журнала «New Scientist», трудно увязать с современной физикой, однако она, быть может, является весьма перспективным направлением.

Параллельные вселенные Стивена Хокинга

Согласно опросу, проведенному «Би-Би-Си», самым знаменитым из ныне живущих ученых является британский астрофизик Стивен Хокинг. Книги, написанные им, давно стали бестселлерами. Лейтмотивом одной из них – «Вселенная в ореховой скорлупе» – служит фраза: «Имеется бесконечное множество Вселенных, являющихся двойниками нашей Вселенной». Почему Хокинг увлекся этой идеей? Что побудило его приравнивать действительность к фантастике и фэнтэзи?

С давних времен люди пытаются вывести единую формулу мироздания. Сейчас особое внимание ученых привлечено к моменту Большого взрыва. Именно тогда, в этой «сингулярности» времени и пространства, вся масса мироздания была сосредоточена в одной-единственной точке, разделившей Небытие и Бытие всего того, что мы называем «нашей Вселенной». Этот момент объясняет ее дальнейшую эволюцию.

Тогда вся безмерная энергия, скопившаяся в сингулярной точке, пролилась каплями элементарных частиц и молниями четырех фундаментальных сил (взаимодействий), определяющих судьбу всей материи. С этими четырьмя силами ученые намаялись похлеще, чем какой-нибудь транспортный руководитель намучится с лебедем, раком и щукой или конем и трепетной ланью. Всемирная формула должна описывать все процессы мироздания, а значит, она соединит все действующие в нем силы. Однако унификация не вполне удалась.

Английский физик Стивен Хокинг

До сих пор ученые сумели соединить лишь три взаимодействия: электромагнитную силу (она связывает электроны с атомными ядрами), слабое взаимодействие (оно обуславливает радиоактивный распад) и сильное взаимодействие (оно скрепляет воедино атомное ядро). Четвертая сила – гравитационная – никак не вписывается в общую формулу. Так мир оказался расколот на Макрокосм и Микрокосм. В первом действует теория относительности Эйнштейна и доминирует сила гравитации. В микрокосмосе преобладает квантовая теория, а гравитация не играет никакой роли.

Хокинг делает новую попытку преодолеть разрыв, опираясь на теорию струн. Согласно ей, все элементарные частицы состоят не из еще более крохотных – «точечных» – частиц, а из strings, «струн». Все мироздание на недоступном нам микроуровне – основе его основ – заполнено незримыми струнами, которые представляют собой энергию в чистом виде. Элементарные частицы – это не что иное, как их вибрации. Каждый из «квантовых тонов» соответствует определенной частице, например, кварку или электрону.

Итак, все известные нам «кирпичики мироздания» возникают подобно звукам, рождаемым при колебании гитарной струны. Это – мелодии, долетающие из невидимого Ничто в микромир, чтобы потом эхом – сложной симфонической картиной – отозваться в макромире, порождая зримые образы объектов. Из звучания этих струн рождается опус, который и называется Вселенной.

Расчеты убедили Хокинга, как и других создателей «теории струн», что мир, в котором она действует, не может быть трех– или четырехмерным – так же, как сама струна не может быть одномерной. На смену ей пришли другие «кванты» пространства – «мембраны», или сокращенно «браны»: они могут растягиваться в разных направлениях. Что же касается пространства, оно – одиннадцатимерное.

Подождите! Дайте вглядеться! Вот – длина, ширина, высота; Х, Y, Z; ось абсцисс, ординат… Как ни поводи головой по сторонам, больше трех размерностей не сыщешь – да еще из точки Большого взрыва в бесконечность Вечного Будущего течет время, четвертая мера мироздания. Где остальные семь мер? Почему мы их не видим?

«Потому что, – говорит Стивен Хокинг, – сразу после Большого взрыва развернулись и достигли космических величин всего четыре размерности: пространство (длина, ширина, высота) и время». Остальные до сих пор «свернуты», как и в момент Большого взрыва. Они напоминают так и не распустившиеся цветочные почки; они размером со струну. По Хокингу, в каждой точке пространства притаилась семимерная «почка».

В свою очередь, могут существовать миры, где эти размерности все-таки развернулись. В подобном случае вся наша Вселенная заключена внутри такого «гиперпространственного» мира, как бессчетные прямые линии – внутри плоскости или бессчетные точки – на одной прямой линии. Точка идеально похожа на точку, как прямая линия идеально похожа на прямую линию, как наша Вселенная… на все остальные Вселенные?

Даже если эта мысль все еще чужда вам, от Вселенных-двойников трудно скрыться. Представьте себе, что толстовская «Война и мир» – это один «гипермир», а каждое из слов, мелькнувших на страницах романа, – одна Вселенная, подобная нашей. Но вот слово повторилось, мелькнуло еще раз, еще раз… Одни и те же Вселенные под названиями «Пьер», «человек», «обыкновенно» возникают в «гипермире»; они множатся как зеркальные отражения, как тысячи двойников.

«Возможно, вся видимая нами трехмерная Вселенная парит в четырехмерном гиперпространстве», – говорит Стивен Хокинг. Там ее подобий – как точек на бесконечной прямой, как слов во всех тиражах «Войны и мира», которые когда-либо будут напечатаны.

У нашей Вселенной есть бесконечно много соседей. Похоже, если бы мы пробили ореховую скорлупу и выглянули наружу, мы увидели бы со всех сторон те же самые скорлупки. Загадочный гипермир оказался бы чем-то вроде мешка фундука или миндаля. И этот мешок – как скатерть-самобранка; в нем все прибывает орехов. Новые Вселенные постоянно рождаются в результате квантовых флуктуаций. «Подобное сотворение миров, – поясняет Хокинг, – напоминает образование пузырьков пара в кипящей воде. Многие из них тут же лопаются; другие расширяются, как случилось и с нашим миром».