Джон Малоун - Нераскрытые тайны природы. Расширяющий кругозор экскурс в историю Вселенной с загадочными Большими Взрывами, частицами-волнами и запутанными явлениями, не нашедшими пока своего объяснения

1. Green, Brian. The Elegant Universe. New York: Norton, 1999. Наиболее полное описание современного состояния теории струн, которое можно, однако, рекомендовать даже неподготовленному читателю. Б. Грин является одним из крупнейших специалистов в этой области и знает массу интересных подробностей. Книга выделяется не только блестящим стилем, но и исключительной объективностью автора, доводящей его временами почти до абсурда (например, предвидя возражения читателя, он временами начинает оспаривать собственные аргументы). Книга написана в очень ясной и последовательной манере, но требует от читателя достаточного внимания и интереса.

2. Kaku, Michio. Hyperspace. New York: Oxford University Press, 1994. Книга снабжена обширным подзаголовком «Научная Одиссея в параллельных мирах. Искривления времени и дополнительные измерения». Эта книга менее научна, чем работа Б. Грина, и написана в более легкой манере. К ее достоинствам можно отнести умение автора находить интересные и даже шутливые аналогии теории струн в других областях человеческой деятельности (например, в литературе).

3. Ferris, Timothy. The Whole Shebang. New York: Simon & Shuster, 1997. Как уже отмечалось, Феррис является одним из лучших и наиболее известных популяризаторов науки в США, особенно в области физики. Он лично относится к теории струн несколько иронично (в чем, кстати, автор данной книги целиком к нему присоединяется), но основные факты и идеи исследований изложены достаточно полно.

4. Abbott, Edwin A. Flatland: A Romance of Many Dimensions. Mineola, NY: Dover, 1992.

Наше Солнце существует около 4,6 миллиарда лет, что соответствует примерно половине возраста звезд данного типа. Оно похоже на миллионы звезд, рождающихся, развивающихся и умирающих во Вселенной. Астрономы хорошо изучили процессы, протекающие в родившихся ранее звездах, и достаточно детально представляют себе заключительную фазу жизни нашего Солнца. На протяжении первых четырех миллиардов лет в Солнце выгорает водородное горючее. По мере его выгорания звезда сжимается в размерах, но на определенном этапе обретает «второе дыхание» — в ней начинаются процессы термоядерного синтеза, при которых из трех ядер гелия образуются ядра углерода-12. Благодаря этому горючему Солнце может прожить еще два миллиарда лет. Однако при этом Земля неизбежно погибнет, поскольку из-за реакций синтеза размеры Солнца увеличатся примерно в сто раз, и оно, буквально испепелив нашу планету, превратится в так называемый красный гигант. Затем по мере выгорания гелия и его превращения в углерод Солнце снова начнет уменьшаться в размерах и обратится в тусклый белый карлик. Спустя еще несколько миллионов лет этот белый карлик постепенно остынет и трансформируется в мертвую звезду, называемую черным карликом.

В этом сценарии имеется проблема, которую можно было бы назвать «Делом о пропаже солнечных нейтрино». Еще в 1920-е годы, изучая спектр электронов при радиоактивном распаде, физики обнаружили нарушение энергетического баланса. Для спасения закона сохранения энергии Вольфганг Паули в 1931 г. предположил, что в распаде участвуют некие «призрачные» элементарные частицы, уносящие часть энергии. Эти похитители энергии не обладают электрическим зарядом. Их назвали нейтрино, но прошло два десятилетия, прежде чем существование нейтрино было доказано экспериментально. Оказалось, что существует три типа нейтрино, различающихся квантовым числом, условно названным «аромат».

При синтезе водорода, происходящем в Солнце, образуется огромное количество нейтрино. Как и полагается частицам-призракам, они с трудом поддаются регистрации. Можно с уверенностью утверждать, что Солнце испускает в космос мощный поток нейтрино, который практически беспрепятственно пронизывает не только Землю, но и остальные планеты. Упомянутая выше проблема недостачи солнечных нейтрино заключается в том, что, хотя у физиков и нет единого мнения, эксперименты демонстрируют «недостачу» весьма значительной части этого излучения: от половины до одной трети. Возможно, что эти потери энергии происходят в пространстве между Солнцем и Землей. Эта проблема беспокоит физиков уже более 30 лет. Имеется много убедительных доказательств того, что энерговыделение на Солнце обеспечивается ядерным синтезом. Поэтому проблема «недостающих» нейтрино, скорее, связана не с принципиальной перестройкой теории солнечной активности, а с задачей, которая будет решена путем совершенствования методики эксперимента. Впрочем, среди физиков есть и противники общепринятой теории эволюции мира, полагающие, что Солнце гораздо моложе и что его энергия обеспечивается не синтезом, а другими процессами. Уменьшение возраста Солнца автоматически влечет за собой значительное уменьшение возраста Земли, что позволяет опровергать теорию эволюции. Однако этой точки зрения придерживаются очень немногие ученые. Подавляющее большинство специалистов уверено, что возраст Солнца составляет 4,6 миллиарда лет и соответствует примерно половине его жизненного цикла, несмотря на дефицит нейтрино.

Еще до того, как погаснет Солнце, наша Галактика, Млечный Путь, должна поглотить карликовую галактику — Большое Магелланово Облако и столкнуться с галактикой Андромеды. Большое Магелланово Облако расположено от нас на расстоянии всего 150 000 световых лет, и поэтому гравитационные силы медленно, но неуклонно притягивают его к Млечному Пути. Через три миллиона лет произойдет столкновение галактик, в результате чего число звезд Млечного Пути увеличится примерно на миллион. Это может оказаться весьма важным примерно через 700 миллионов лет, когда Млечный Путь столкнется с галактикой Андромеды. В безбрежных просторах космоса такие космические катастрофы происходят почти постоянно, что, кстати, не приводит к каким-либо серьезным последствиям. Конечно, несколько звезд могут слиться друг с другом, что будет гибельно для обитателей их планетных систем, однако драматические события в космосе происходят нечасто и представляют собой лишь редкие исключения.

Наиболее серьезные споры ведутся относительно того, расширяется или сжимается наша Вселенная. Проблема возникла сравнительно недавно, после публикации в 1925 г. знаменитой статьи Эдвина Хаббла об «островных вселенных». До этого астрономы были убеждены, что существует лишь одна, наша собственная Вселенная — Млечный Путь, и даже Эйнштейн, разрабатывая общую теорию относительности, исходил из существования во вселенной только одной галактики, причем статической. Из уравнений Эйнштейна следовало, что эта моногалактическая вселенная должна непрерывно расширяться. Эйнштейн ввел в теорию специальную космологическую константу, предотвращающую эффект расширения. Однако когда после работ Хаббла выяснилось, что Вселенная содержит множество галактик, которые удаляются друг от друга, причем размеры Вселенной расширяются, Эйнштейн удалил космологическую константу из своих уравнений и заявил, что полученные ранее результаты казались ему неубедительными.