Брайан Китинг - Гонка за Нобелем. История о космологии, амбициях и высшей научной награде

Столетия спустя, в 1990 году, в День святого Валентина, космический зонд Voyager-1 повернул свои камеры в сторону внутренней Солнечной системы и сделал фотографию Земли, купающейся в лучах Солнца (илл. 7 на вклейке, наверху). В книге «Голубая точка» Карл Саган удивительно передал ощущение того, какая крохотная наша планета, назвав ее «пылинкой, повисшей в луче света» {2} .

То, что мы узнали о других планетах со времен Сагана, лишь усилило это ощущение нашей ничтожности. Благодаря космическому телескопу Kepler астрономы увидели, что в нашей Галактике существует по крайней мере столько же планет, сколько и звезд, — сотни миллиардов. Вокруг таких звезд, как TRAPPIST-1, вращаются десятки планет, находясь в так называемой зоне обитаемости, или зоне Златовласки, — не слишком горячей и не слишком холодной для того, чтобы вода на поверхности планет могла существовать в жидкой фазе {3} .

Но что, если концепция зоны Златовласки всего лишь очередная глава в астрономической антикоперниканской сказке? Кто знает, какие формы жизни мы встретим, когда начнем исследовать просторы Млечного Пути? Что, если жизнь вовсе не требует точно такого же сырья, из какого сделаны мы? Что, если жизнь на основе углерода не единственная возможная форма жизни? Это могло бы стать хорошей темой для шестого раунда Великих дебатов с очередными еще более волнующими научными спорами.

Прежде чем озариться нобелевской славой, Адам Рисс отличался скромностью. Он с головой погрузился в космическую пыль — самую неприметную субстанцию во Вселенной, которая мало ассоциируется у нас с блеском славы. В опубликованной в 1996 году статье под названием «Пыль, затеняющая сверхновые в далеких галактиках, — та же самая пыль, что и в Млечном Пути?» Рисс, его научный руководитель Роберт Киршнер и их соавтор Уильям Пресс написали: «Понимание абсорбирующих свойств пыли в далеких галактиках имеет большое значение для измерения космологических параметров… Для решения такой задачи, как измерение глобального замедления на основе наблюдения за сверхновыми, понимание свойств пыли в молодой Вселенной представляет собой важнейшую проблему» {4} (курсив мой. — Б.К .).

Эти слова будущего нобелевского лауреата ясно показывают: еще в конце 1990-х годов астрономы считали, что расширение Вселенной должно замедляться, но никак не ускоряться. Именно это они и надеялись подтвердить своими наблюдательными исследованиями. К этому заблуждению их привела не только склонность к подтверждению своих представлений, но и еще одна форма когнитивного искажения — эффект авторитета. В данном случае авторитетом был не кто иной, как Альберт Эйнштейн. Эйнштейн отказался от своей идеи космологической постоянной — антигравитации, предложенной в 1917 году, увидев данные Хаббла о скорости разбегания галактик. Согласно некоторым апокрифическим источникам, Эйнштейн называл космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой» {5} . Следующие 80 лет об этом не вспоминали. И тут был резон: зачем тратить время на выискивание ошибки?

В конце 1990-х годов, когда первая наблюдаемая сверхновая типа Ia оказалась более тусклой, чем ожидалось, Рисс и другие астрономы решили, что это результат пылевого рассеяния, исключив более экзотическое объяснение, оказавшееся впоследствии правильным. Это была темная энергия, которая не только предотвращает коллапс Вселенной, как и думал Эйнштейн, а заставляет ее расширяться с растущей скоростью. Уже первые оценки (измерение влияния пыли и вычитание из общего результата) подвели астрономов к самому невообразимому выводу: Вселенная наполнена антигравитационной, отталкивающей энергией, о которой Эйнштейн вроде бы сначала заявил, а потом отказался. Если Эйнштейн действительно считал космологическую константу своей «самой большой ошибкой», то в отречении от своей идеи и состояла его ошибка, а не в упоминании этой отталкивающей таинственной силы.

По какой прихоти судьбы одна и та же космическая субстанция — пыль — одним астрономам помогает выиграть гонку за Нобелем, а другим мешает? Причина отчасти заключается в наших предубеждениях. В то время как исследователи сверхновых начали с поиска пыли и нашли темную энергию, мы, исследователи CMB, начали с поиска инфляции — самого экзотичного феномена из всех возможных, а вместо этого нашли пыль. Разумеется, астрономы BICEP не первые, кто был обманут пылью. Но мы можем стать последними.

Потребовались века, чтобы космическая пыль заслужила наше признание. Пыль создает планеты и целые галактики. Пыль — основа жизни. Но у пыли есть и темная сторона. Она заслоняет от нас свет далеких звезд, создавая иллюзию, будто космос сосредоточен вокруг нас. Этот творец миров и разрушитель эго астрономов (вместе с их нобелевскими мечтами) по-прежнему остается для нас непостижимым. Размер, форма, состав и происхождение космических пылинок остаются загадкой. Мы не понимаем механизм намагничивания пыли и мало что знаем о магнитном поле Млечного Пути, которое задает ориентацию пылевым частицам и таким образом вызывает поляризацию реликта {6} .

Мы не можем жить без пыли — это ясно. Вопрос в том, смогут ли космологи ужиться с ней? Чтобы заглянуть в самые удаленные уголки Вселенной и в ее самое далекое прошлое, вплоть до Большого взрыва, космологам нужно пробиться сквозь всю эту космическую грязь.

В настоящее время специально для этой цели реализуется амбициозный проект под названием BFORE — The B-mode Foreground Experiment («Эксперимент по исследованию В-мод переднего плана»), возглавляемый бывшим аспирантом Эндрю Ланге Филом Маускопфом из Аризонского университета {7} . Новаторский аэростатный телескоп предназначен для охоты за пылью, что успешно проделывали исследователи сверхновых, прежде чем совершили свое достойное Нобелевской премии открытие. Космологи, работающие над BFORE, надеются, что им удастся обнаружить под толщей пыли инфляционные поляризационные сигналы. Такие инновационные проекты невероятно важны для космологии, поскольку позволяют приподнять завесу тайны над самой неуловимой субстанцией во Вселенной.

Хотя то, что пришлось отказаться от заявлений с BICEP2, стало разочарованием, я могу честно сказать, что не испытывал депрессии после случившегося. Игра продолжалась. В опровержении нашего открытия имелся по крайней мере один положительный момент: человечество снова было готово выслушать всех участников пятого раунда Великих дебатов. Живем ли мы в единственном космосе, который переживает циклы рождения-смерти? Или мы живем в постоянно самовоспроизводящейся Мультивселенной, состоящей из бесчисленного множества карманных вселенных? Мир опять может слушать обе стороны Великих дебатов, которые возобновятся с новой волнующей силой.