Как мы уже сообщали, на днях директор Государственного астрономического института имени Штернберга (ГАИШ) Анатолий Черепащук побывал в окрестностях Кисловодска на плато Шаджатмаз, где создают новую астрономическую обсерваторию. Там он рассказал журналистам, среди которых был и корреспондент «СП», о последних открытиях в астрономии, о новейших космологических теориях и гипотезах, которые заставляют по-иному взглянуть на мир, частью которого является каждый из нас.
Академик Анатолий Черепащук на плато Шаджитмаз

Академик Анатолий Черепащук на плато Шаджитмаз

© Фото: Николай БЛИЗНЮК

Кисловодская обсерватория
Год астрономии
Космос и космонавты

Грандиозные невидимки

– Открытие «темной материи» и «темной энергии» в корне изменило наше представление о существующем мире, – считает Анатолий Черепащук.

Осознать это не так просто. Топните ногой, ущипните себя, послушайте музыку, взгляните на далекую звезду – в каждом из этих и в бесконечном множестве других случаев вы будете иметь дело с молекулами, атомами, электронами, кварками, волнами и т. д. Все это барионное вещество Вселенной, то есть то вещество, которое можно тем или иным способом увидеть, услышать, ощутить. Каких-то полтора десятка лет назад не только школяры и обыватели, но и ученые полагали, будто вся Вселенная состоит из барионного вещества. Где-то оно сгустилось и приняло форму звезд, планет, людей, предметов, где-то существует в виде межзвездного газа, в котором на один кубический сантиметр пространства приходится один атом вещества (это в сотни миллиардов раз меньше, чем в воздухе, которым мы дышим).

Вся современная физика исходит только из свойств барионного вещества. И вдруг на тебе: выясняется, что оно составляет лишь пять процентов от массы Вселенной. А остальные 95 процентов – «темная материя» и «темная энергия».

Наблюдая за внешними частями галактик, ученые обнаружили, что те вращаются быстрее, чем оно должно было быть, исходя из количества видимого вещества. Это стало толчком к исследованиям, которые на исходе минувшего века привели к открытию «темной материи».

«Темная материя» – состоящее из неизвестных элементарных частиц вещество, которое может расширяться, сжиматься, скучиваться, – объясняет Анатолий Черепащук. – Оно ничего не излучает, поскольку не обладает свойствами электромагнитного взаимодействия, но гравитационно притягивает, чем и проявляет себя.

Пока это все, что известно о веществе, которого во Вселенной в пять раз больше, чем того, из которого, как считалось прежде, состоит все сущее.

Еще более загадочная и значимая субстанция – «темная энергия».

– Это некая среда, поле, которое проникает во все, в том числе и в нас с вами, и равномерно распределено в пространстве, – говорит академик. – Оно составляет 70 процентов всей энергии нашей Вселенной.

Но самое главное, «темная энергия» обладает свойством антигравитации. На этом ее и «поймали» астрономы. Они установили, что чем дольше Вселенная расширяется, тем больше увеличивается скорость расширения. Хотя должно было бы быть наоборот. После Большого взрыва, породившего 14 миллиардов лет назад нашу Вселенную, она по инерции какое-то время быстро расширялась, а затем под воздействием собственной гравитации, скорость расширения должна была неуклонно снижаться.

Объяснить ускоренное расширение можно было только одним: существует сила, которая «расталкивает» Вселенную. Ее стали искать и обнаружили «темную энергию».

– Для физиков сейчас это самая большая загадка, – считает А. Черапащук. – Они ставят эксперименты, тратят миллиарды долларов, чтобы распознать природу «темной энергии». Но пока ничего не ясно.

За пределами пространство-времени

Это невозможно вообразить, но это факт, с которым согласны почти все ученые мужи: 14 миллиардов лет назад все вещество, все время и пространство нашей Вселенной были заключены в точке размером на двадцать порядков меньше атомного ядра.

Что случилось после того, как в результате Большого взрыва эта точка стала с чудовищной быстротой расширяться, ученым более-менее ясно: рекомбинация, при которой излучение отделилось от вещества; образование структуры галактик и галактических скоплений; появление звезд первого поколения; формирование тяжелых элементов и так далее… А вот о том, что было до Большого взрыва, из серьезных ученых решаются говорить лишь немногие. А. Черепащук – один из них.

– До Большого взрыва, скорее всего, тоже была материя, но формы ее существования были совсем иными, – полагает Анатолий Михайлович. – В нашей Вселенной в момент Большого взрыва образовалась четырехмерная форма существования материи: три координаты пространства и время. Поскольку мы являемся частью этой Вселенной, то выйти в иное измерение, чтобы взглянуть на нее со стороны, не можем. Однако не исключено, что материя может существовать в иных формах, о которых мы ничего не знаем.

По мнению современных космологов, к Большому взрыву привела неустойчивость скалярного поля – некоего начального состояния нашей Вселенной.

– В момент рождения этой неустойчивости сформировалась материя, которая обладала свойством гравитационного отталкивания, – поясняет А. Черепащук. – Она подобна той «темной энергии», которая заставляет ускоренно расширяться нашу Вселенную, но только ее плотность была намного больше. За счет этого отталкивания и произошел Большой взрыв.

Современная теория говорит о том, что подобных Больших взрывов в Мироздании произошло множество, что помимо нашей Вселенной существует множество других миров, с иными свойствами. Это позволяет некоторым исследователям перейти от сильного антропного принципа формирования нашей Вселенной к слабому.

Да будет свет в конце пути!

В нашей Вселенной физические константы и физические законы «организованы» так, что они благоприятствуют существованию человека.

– Если бы 14 миллиардов лет назад, в момент формирования Вселенной, возникло иное соотношение массы протона к массе электрона, то не было бы атомов, в том числе и атомов углерода, из которых состоит органическая жизнь. Да и другие константы нашего мира словно специально подобраны так, чтобы существовал человек, – признает А. Черепащук.

Это открытие назвали антропным принципом. Исходя из него апологеты различных религий поспешили сделать вывод: мол, это Бог создал условия для жизни человека. Но существует и теория слабого антропного принципа, которой придерживается и А. Черепащук:

– Я верю в естественное происхождение Вселенной, в то, что она сформировалась самопроизвольно, в результате неустойчивости скалярного поля. Где-то в других точках пространства-времени формировались другие Вселенные. Вероятно, там физические константы таковы, что человек существовать не может. Как говорил выдающийся космолог из нашего института Абрам Зельманов, другие Вселенные развиваются без свидетелей, а в этой Вселенной мы являемся свидетелями.

Впрочем, из 14 миллиардов лет развития нашей Вселенной лишь последние 40 тысяч лет у нее есть свидетель – человек разумный. Так что всю предыдущую историю мира мы постигаем лишь собственным умом. Вот и гибель Вселенной человеку, скорее всего, не суждено будет узреть воочию. Но проникнуть своим разумом на миллиарды лет вперед, представить картину, несравненно более величественную и трагичную, чем библейский Апокалипсис, он пытается уже сейчас.

– Установлено, что наша Вселенная, скорее всего, бесконечна. Под воздействием «темной энергии» она будет расширяться до состояния с очень низкой плотностью, – говорит А. Черепащук. – А дальше все зависит от темпа расширения, который определяется уравнением состояния «темной энергии». Если коэффициент между давлением и плотностью энергии будет равняться минус единице, то это вакуум, и, значит, расширение будет происходить бесконечно долго. Если он окажется меньше минус единицы, то это уже не вакуум, а квинтэссенция: расширение будет происходить конечное время. Если же коэффициент между давлением и плотностью энергии окажется больше минус единицы, то это фантомная энергия: сначала будет ускоренно расширяться Вселенная, затем будут ускоренно расширяться элементы человеческого тела, затем молекулы, атомы, протоны, нейтроны. И в конце концов из-за этого ускоренного расширения вся Вселенная превратится в излучение. Если начало нашей Вселенной положил Большой взрыв, то такой ее возможный конец назвали Большим разрывом.

Николай БЛИЗНЮК