Майкл Брукс - Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла
Рисс не первый задался этим вопросом и не настаивает на его исключительной важности. Но считает такое вполне вероятным и ничего не исключает априори. То же самое ощущает Вера Рубин. Она думает, что девяносто девять физиков из сотни лишь по инерции цепляются за веру в некое темное вещество, которое заполняет Вселенную, скрепляя галактики своим тяготением. Но ей уже начинает казаться более продуктивным решением модификация основных физических законов.
На первый взгляд из затруднительного положения можно найти относительно простой выход. Новую альтернативу предложил в 1981 году израильский физик Мордехай Милгром. В его теории закон тяготения Ньютона подправлен таким образом, что на сверхдальних расстояниях, скажем в пространстве между галактиками или их скоплениями, гравитация несколько сильнее ожидаемой. Идея получила имя «модифицированной ньютоновской динамики» (МОНД) и, несмотря на свою очевидную безвредность, вызвала новый наплыв проблем.
Не так-то просто взять творение человека, признанного величайшим мастером своего дела, — к тому же творение, которое безупречно отслужило четыреста лет, — и объявить: «Вот здесь у нас перевес, а там недовес; вот сейчас мы тут подложим, а там подтянем». Подобный шаг требует известного мужества. Идею Милгрома поначалу не принимали всерьез, но все же нескольких сторонников она приобрела. Среди них самым известным оказался молодой астроном Стейси Магоу.
Защищая МОНД, Магоу вызвал на себя столь ожесточенный огонь, что ему впору было обзаводиться бронежилетом. Сорок лет всеобщего безразличия к темной материи открыли Вере Рубин глаза на феномен «ученой глухонемоты». А Магоу, в свое время один из ее аспирантов, преподал другой важный урок: как побеждать «сопромат» академической среды.
В марте 1999 года он выступил с докладом о МОНД в Институте Макса Планка в Германии. Там никто не загорелся энтузиазмом. Магоу заявили: не хотите дурной славы — предскажите результаты какого-нибудь эксперимента, и, если прогноз подтвердится, вот тогда мы, так и быть, согласимся вас послушать.
Магоу вынашивал ответ ровно девять месяцев, а затем опубликовал в «Астрофизическом журнале» заметку, где все так же бесцеремонно вопрошал: «Есть ли темная материя?» Если ее действительно нет, то обнаружится серьезное расхождение между определенной характеристикой реликтового излучения — космического эха Большого взрыва — и ожиданиями поборников темной материи. Должен выявиться «спектр мощности» — нечто вроде распада излучения. Как теория МОНД, так и модели темной материи предполагали, что на полученной спектрограмме будут чередоваться пики и впадины. Только «темные материалисты» утверждали, что второй пик окажется ниже первого, но незначительно. А Магоу предсказал: если темной материи не существует, второй пик будет совсем крошечным; так давайте убедимся в этом, как только появятся данные.
Летом следующего года Вера Рубин приехала на конференцию в Рим, ожидая услышать показательное выступление Магоу перед астрономами. Благо эмпирические данные теперь уже имелись. И в них не было второго пика — ни высокого, ни низкого. Вообще никакого.
Магоу отвели на сообщение десять минут. Рубин была поражена, когда он закончил, — ничего не произошло! «Даже ни единого вопроса не задали», — вспоминает Рубин. И добавляет: на следующее утро некий выдающийся космолог, приступив к обсуждению новых результатов, ни словом не упомянул об их расхождениях с общепринятой моделью темной материи.
С того момента Рубин серьезно заинтересовалась МОНД. Отчасти потому, что ей не по вкусу сама идея привлекать новые виртуальные частицы для истолкования прямых наблюдений, и еще потому, что астрономический истеблишмент погряз в пресловутых связях с общественностью, а слишком хороший пиар, по мнению Рубин, вредит нормальной научной дискуссии. Она всегда была поклонницей «беспородных собак» в науке.
Между тем МОНД долгое время не тянула и на такую участь. Как пошутил Магоу, сравнить ее можно было разве что с паршивой псиной, которую не впустили в зал заседаний и оставили скулить за порогом. Большинство ученых отказывались понять, почему теорийка, наскоро слепленная израильским физиком, должна быть лучше заклинаний темной материи, великой и ужасной. Но затем, в 2004 году, в дело вмешался Якоб Бекенштейн.
Бекенштейн родился в Мехико, изучал физику в Политехническом институте Бруклина и в Принстонском университете, а сейчас профессорствует в Еврейском университете Иерусалима. В молодости он докучал Стивену Хокингу разными спорными гипотезами насчет черных дыр (все они подтвердились), а сегодня признан одним из крупнейших авторитетов теоретической физики. И когда Бекенштейн сформулировал свою версию эйнштейновской теории относительности, недвусмысленно дав понять, что модифицированная гравитация заслуживает лучшего отношения, сообществу физиков не оставалось ничего, кроме как занять места в аудитории и внимательно слушать. Когда же у релятивистской МОНД по Бекенштейну стали обнаруживаться точные и изящные совпадения с результатами наблюдений за галактиками, теория, вчера считавшаяся маргинальным вздором, оказалась вдруг в центре внимания. Однако массовое «прозрение» адептов темной материи смотрелось далеко не столь красиво.
У расхожего представления, будто наука нейтральна, беспристрастна и лишена предубеждений, бывают порой «критические дни». Один из таких дней случился 21 августа 2006 года, когда пресс-релиз американского Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства (НАСА) прокричал граду и миру: «Мы нашли прямое доказательство существования темной материи!»
Весь шум был по поводу грандиозного столкновения двух скоплений галактик, получивших в результате общее имя Пуля. Наблюдая последствия этого события, астрономы обнаружили явные признаки пространственного разделения между обычным газом и гало — предполагаемой темной материей. Они проанализировали эффект гравитационного линзирования, когда лучи света отклоняются в поле тяготения. (Одна из вершин теории Эйнштейна — открытие, что масса — энергия искривляет пространство. Любое излучение, будь то фотоны или гамма-кванты, проходит мимо массивных скоплений звезд и планет не прямо, а по кривой, огибает их.) И когда космический телескоп НАСА «Чандра» зафиксировал отклонение рентгеновских лучей словно бы на пустом месте, без наблюдаемых тел вокруг, многим померещилось, будто вся критика темной материи идет ко дну под звук пощечины смутьянам, посмевшим утверждать, что картина мироздания не нуждается ни в вызове духов, ни в эльфийской пыльце, ни в каком-либо ином «волшебном космическом бланманже» (по выражению одного сатирика).
Гвоздь программы преподносился с немалой помпой. «Вселенная, отданная во власть темной материи, казалась нелепостью, и мы решили убедиться, нет ли в наших рассуждениях принципиального изъяна, — рассказал руководитель исследовательской программы Дуг Клоу из Аризонского университета в Тусоне. — Полученные результаты дали прямое доказательство того, что темная материя реально существует».
Все здесь правда, кроме «полученного доказательства». Впрочем, дальше составители пресс-релиза сбавили тон: дескать, это пока всего лишь «самое яркое из свидетельств в пользу того, что большая часть вещества Вселенной — темная материя».
Затем весь пыл обрушился на неких скептиков, имевших наглость сомневаться. Теперь эти кое-кто посрамлены, кончилось их время. «Невзирая на весомые признаки существования темной материи, отдельные ученые предлагали альтернативные модели тяготения, согласно которым в межгалактическом пространстве оно действует сильнее, чем указывали Ньютон и Эйнштейн; тем самым темная материя отрицалась. Но подобное теоретизирование бессильно объяснить наблюдаемые эффекты столкновения галактик».
Это могло показаться крахом модифицированной ньютоновской динамики. Однако никто в НАСА как будто не поинтересовался у гравитационных ревизионистов, действительно ли им не под силу объяснить упомянутые эффекты. Никто даже не потрудился заглянуть на сайт arXiv.org, где физики размещают препринты новых экспериментальных и теоретических работ.
Сторонники релятивистской теории Бекенштейна еще за два месяца до ликования НАСА приглядывались к скоплению Пуля. Их работа, опубликованная под игривым заголовком «Поймает ли МОНД Пулю?» в респектабельном и реферируемом астрономическом журнале, — весьма любопытное чтение. По утверждению авторов, показания спектрометров «Чандры» ни в чем не противоречили МОНД. Реакция Милгрома также заинтриговала. Все эти претензии, заявил он, мы слышали еще три года назад; у «мондистов» было время обдумать проблему, обсудить ее на конференциях и познакомить оппонентов со своей точкой зрения, но те, «сдается, просто не желали слушать». Магоу, в свою очередь, заметил, что объяснить феномен Пули с позиций МОНД довольно сложно, если не затрагивать при этом некоторые скользкие вопросы, но все же никакая экзотика тут не нужна. Достаточно учесть присутствие некоторого количества нейтрино — они, как известно, во-первых, реально существуют, во-вторых, трудноуловимы и, в-третьих, согласно стандартной теории темной материи составляют в последней определенную долю. Кроме того, Магоу напомнил еще об одном виде элементарных частиц — барионах. Все вещество в мире, как принято считать, на четыре процента состоит из них, но до сих пор прямыми методами удалось обнаружить от силы десятую часть расчетной массы барионов; где находятся все остальные — не известно. Быть может, эти, скажем по аналогии, «темные барионы» и проявили себя в скоплении Пуля?
