Наш Всесвіт не самотня

Всього двадцять років тому астрономи за допомогою телескопів в кращому випадку могли оглядати не більше двох відсотків обсягу нашого Всесвіту. Так говорить А. Ренціні, співробітник однієї з найбільших у світі обсерваторій - Європейської Південної. "А сьогодні, - продовжує він, - ми в стані оглядати дев'ять десятих обсягу нашого Всесвіту. Ми бачимо майже все, що можна побачити. І цей прорив у космічні дали є не що інше, як подорож у глиб часів ".

Телескопи і справді - машини часу. Коли астрономи за допомогою орбітального телескопа Хаббл спостерігають галактики, віддалені від нас на 12 мільярдів світлових років, вони бачать ту епоху, в якій Всесвіт був, можна сказати, в дитячому віці - всього три мільярди років. Це був час, коли галактики тільки що виникли після Великого вибуху частинки, меншою, ніж атомне ядро.

Вчені переконані, що період дитинства Всесвіту і сам породив її вибух повинні були залишити свого роду "відлуння". Воно й справді не зникло. У космосі блукають електромагнітні коливання, які і в наші дні пронизують весь простір. Правда, зараз вони вже не мають тієї жахливої енергією, при якій народилося світобудову.

Для дослідження цих коливань у космос були направлені супутники "Прогрес" (запущений в СРСР), оснащений спеціальним приладом "Релікт-2", і "Cosmic Backgraund Explorer" (США), скорочено його називають "Кобе". Супутники встановили, що реліктове первинне випромінювання - дивно рівномірний потік, що пронизує космос у всіх напрямках. Лише тисячні частки відсотка складають в ньому якусь нерівномірний ність.

Аналіз цього феномена показує, що Всесвіт у свою ранню фазу повинна була розширюватися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. У мільярдні частки секунди вона з частинки, меншою, ніж атомне ядро, досягла астрономічних розмірів. І тут немає протиріччя з теорією відносності, з її постулатом про граничної швидкості світла. Ейнштейн стверджував, що швидкості не можуть вийти за межі світлової, коли тіла рухаються в просторі, але в момент вибуху саме исчезающе мале простір також розширювалася разом з продуктами вибуху.

Ще до того, як супутники визначили особливості реліктового випромінювання, багато астрофізики, в їх числі доктор фізико-математичних наук Андрій Дмитрович Лінде, що працює зараз у США, в Каліфорнії, намагалися уявити собі, що ж відбувалося в той исчезающе малий час, коли виникала Всесвіт. А. Лінде, як показали подальші дослідження, вдалося, мабуть, глибше за інших проникнути в таємницю народження космосу. (Статтю А. Лінде "роздуває Всесвіт ", в якій популяризується складна теоретична конструкція, увібрала в себе новітні досягнення фізики високих енергій, див. "Наука і життя "№ 8, 1985 р.)

"Тепер я знаю, як Бог створив Всесвіт! "- вигукнув Андрій Дмитрович у 1983 році, коли він знайшов ключ до механізму "хаотичної інфляції" - так тепер називають цю подію. Під інфляцією в даному випадку мається на увазі розширення з прискоренням. На наукових конгресах, коли він у ті роки доповідав свої міркування, багато вислуховували його з іронічними посмішками. "Часто я відчував себе повним ідіотом ", - говорить про ті часи А. Лінде. І тут мимоволі пригадуються слова Нільса Бора про те, як оцінюються нові ідеї в науці.

Минуло зовсім небагато років, і супутникові експерименти показали правильність теорії інфляції Всесвіту. І ось вже логіка міркувань А. Лінде нікого не дивує. У своєму розвитку вона дала ключі до осмислення того, чому космос так неосяжно великий, допомогла уявити, як з хаотичної матерії виникли зірки і галактики: тут теж причиною стало випадкове інфляція.

В самому початку, коли Всесвіт був тілом, меншим, ніж атомне ядро, там панували, згідно з А. Лінде, ті ж закони, що існують в світі елементарних частинок, в якому не буває спокою. Хвилює енергія, як хвилі в море. При цьому іноді виникають флуктуації - випадкові відхилення від середніх величин. Несподіване розширення космосу, вважає Андрій Дмитрович, пов'язане з тим, що флуктуації неймовірно виросли і стали зачатками галактик і зірок.

Таке розширення призвело до утворення немислимо великого космосу, який являє собою відображення немислимо маленького початкового ядра. Самое велике і щонайменше повторюють один одного.

Аналіз і осмислення вимірювань, проведених супутником "Кобе", підтверджують модель, запропоновану А. Лінде: в космічному реліктовому випромінюванні (ми його назвали "відлуння Великого вибуху") виявлені найтонші завихрення. Ці нерівномірності - відображення того поділу хмар первинної матерії, яке виникло після початку розширення. Завихрення дійсно схожі на хвилі, які повинні були бути в міні-всесвіту - під вибухнув, ядрі, що породила нашу велику Всесвіт.

Перші освіти в космосі отримали структуру завдяки "темної матерії", яка сама по собі залишається поки що досить загадковим об'єктом для астрономії. А вже в якому зв'язку ці невидимі маси, що заповнюють, як тепер вважають, весь простір космосу, перебувають з освітою космічних структур - і зовсім загадка.

Однак найсучасніші дослідження підтверджують, що така безтілесна "темна матерія "дійсно існує і саме вона становить значну частину Всесвіту. Думки астрономів розходяться: одні вважають - на частку "темної матерії "припадає 90 відсотків, а інші - 95 або навіть 99 відсотків усієї маси космосу.

Галактичні спіралі і скупчення, зірки і планети, які сяють на нічному небі, можна порівняти з легкої декорацією, з прикрасою з крему на темному шоколадному торті. Тобто на тлі "темної матерії".

Те, що "темна матерія" визначає структуру форми космічних об'єктів, астрофізики з'ясували, провівши численні вимірювання в Чумацькому Шляху. Зірки, що знаходяться на периферії цієї галактики, так швидко обертаються навколо її центру, що давно повинні були під дією відцентрових сил розлетітися, якби галактика складалася лише з тієї маси, що світиться. Але оскільки "темна матерія" - це основне джерело сил тяжіння, то саме вона дозволяє зберегти Чумацького Шляху свою форму. "Темна матерія" виступає в ролі речовини, цементуючого галактики.

Зоряні скупчення, окремі зірки з супутниками, білі карлики, комети, чорні діри -- їх сумарна гравітація може бути лише малою частиною тієї величезної сили, яка скріплює галактики. Вони не можуть створити настільки могутнього тяжіння, яке панує в галактиках. Деякі астрофізики припускають, що існує ще особлива форма матерії - "важкий світло". Дозволити загадку повинен допомогти новий прискорювач, який нещодавно введено в дію у Швейцарії в ЦЕРНі. Фізики покладають великі надії на цей прискорювач, вважають, що він відкриє двері у світ не відомих досі елементарних частинок.

І ще одну загадку задає нам природа: не відома до недавнього часу сила -- антигравітація. У чому вона проявляється? Астрофізики визначають вік нашої Всесвіту в 15 мільярдів років. Швидкість разлетанія галактик у Всесвіті так велика, що поки неможливо навіть припустити, що вони загальмуються і повернений назад. Навпаки, швидкість, з якою розлітається наш Всесвіт, весь час зростає. І наче десь є прискорювач, особливо діє на всі видалені від центру Всесвіту об'єкти. Якась причина змушує космос все швидше розширюватися.

Цю незрозумілу силу, що діє на неймовірно величезних відстанях, назвали антигравітації. Про те, що це таке, поки є тільки припущення. Одне з них належить німецькому астрофізику Лейбундгуту. Він вважає, що в міжгалактичному просторі є внутрішня енергія, вона заповнює вакуум і прагне до розширення займаного нею об'єму. Дослідник з Італії Маріо Лівіо, який спочатку дуже скептично поставився до такого тлумачення, змушений був врешті-решт визнати: "Якщо вірити числах, вакуумна сила повинна існувати ". Останні дослідження показують, що майже три чверті сукупної енергії космосу належать таємничу силу, пов'язаної з вакуумом, тобто з "ніщо".

Цікаво, що А. Лінде свою гіпотезу про походження Всесвіту теж пов'язав з цим самим "ніщо". У його припущеннях воно грає провідну роль: весь космос виникла з "ніщо". Наповнює вакуум енергія при здриганні, струсі, на його думку, викликала той Великий вибух, від якого пішов світ галактик, зірок і газових хмар, словом, вся наша Всесвіт. Витрати енергії на таку "струс", судячи з розрахунками, були не настільки вже грандіозні. І тому можна вважати, що справа не обмежилася народженням однієї Всесвіту. Їх могло утворитися безліч!

Як розповідає сам А. Лінде, виношування думки про множинність всесвітів було довгим і болісним. Вчений впадав у депресію, перед ним глухою стіною вставали, здавалося, нерозв'язні протиріччя. Потім, часом несподівано для самого себе, він починав ясно розуміти механізм "хаотичної інфляції ", яка могла пояснити, як відбувся Великий вибух. Вихідним моментом міркувань А. Лінде стала блискавка з "нічого" - так звані флуктуації. (Вперше вони були виявлені в ЦЕРНі.) Оскільки вакуум заряджений енергією, у деякі моменти виникають її згустки. Їх існування триває мізерну частку секунди (дріб, в якій одиниця ділиться на 1015).

Часом, стверджує автор гіпотези, концентрація і натиск у вакуумі можуть діяти спільно й розширюватися. При цьому вступає в гру ефект зростання сніжної грудки, починається космічна інфляція, і незначний обсяг у вакуумі миттєво виростає до астрономічних розмірів. А. Лінде оцінює температуру, при якої народилася Всесвіт, в 10 мільярдів градусів.

Зв'язок енергії з масою показав ще Ейнштейн. Приблизно як водяна пара при охолодженні конденсується в краплі, так і в нашому випадку частина початковій енергії з променевої конденсувався в елементарні частинки і атоми - спочатку водню й гелію.

Оскільки флуктуації (тобто випадкові відхилення від середніх величин), з одного боку, - Це початок всіх початків, а з іншого - відхилення у вакуумі повинні повторюватися. І початковий вибух - не єдиний. Кожного разу, коли випадково стикаються частки енергії, виникає нова всесвіт. Тому їх "нескінченно багато", запевняє А. Лінде. Ми живемо в одній з всесвітів -- в одному з бульбашок неймовірно великої космічної "піни". Свої ідеї вчений багато разів перевірив математичними розрахунками.

Астрономи, астрофізики, математики, що присвятили себе вивченню життя космосу, кажуть, що буквально останні місяці принесли їм така величезна кількість нових знань, що "людство в цілому стало багато розумніше", а Всесвіт виявилася "багато загадковішого", чим ще недавно видавалася ученим.

А. Лінде каже, що останні відкриття в астрономічної науці можна порівняти з коперніковской революцією. Раніше центром Всесвіту вважалася Земля, потім -- Сонце, потім - Галактика, Всесвіт. Тепер і з цим покінчено. Можливо, і знову хтось із послідовників Коперника задумається: чи може бути центр у космічної "піни"?

Серед неймовірної кількості всесвітів можуть бути різні, зовсім не схожі з нашої. Можливо, там десь існують інші види життя, а в їх природі панують інші закони. Але що стосується моделі, запропонованої А. Лінде, то вона повністю узгоджується з тими законами природи, які діють в нашому світі.

Погляди, висловлені Андрієм Дмитровичем, зустріли і критичні висловлювання, і непідробний інтерес у фахівців. Багато сходяться на тому, що всі ці гіпотези не піддаються перевірці. Але треба думати, що тут вони помиляються.

Великі надії А. Лінде покладає на нові супутникові дослідження, вони продовжать ті, що розпочаті у вісімдесяті роки, коли було зареєстровано "первинне випромінювання ". Старт нового удосконаленого космічного апарату намічений на 2006 рік. Передбачається, що завдяки особливо високої чутливості він зможе вловити випромінювання, що йде з кордонів нашого космосу. А. Лінде сподівається ще і на те, що вдасться зловити промені, що йдуть від примикає космічного простору, тобто від іншої - сусідньої всесвіту.

Майбутнє, тепер вже недалеке, ймовірно, дозволить науці остаточно утвердитися в відповіді на питання: як виник Всесвіт і чи є у неї сестри? І тоді настане пора дозволити іншого найважливіше запитання: чому вона виникла?

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.i2n.ru