Стивен Вайнберг - Всё ещё неизвестная Вселенная. Мысли о физике, искусстве и кризисе науке

Вскоре после выступления Буша-младшего я дал прогноз, что отправка астронавтов на Луну и Марс будет настолько дорогой, что будущие администрации откажутся от этого плана. Кажется, мой прогноз осуществился.

Все блестящие астрономические открытия прошлого, которые можно отнести на счет NASA, были сделаны с помощью беспилотных спутниковых обсерваторий, а предстоит сделать еще больше. Анализируя поляризацию реликтового излучения, мы можем найти подтверждение существования гравитационных волн, возникших в первые мгновения после Большого взрыва. С помощью лазерных лучей, пересылаемых между группами спутников, мы сможем обнаружить гравитационные волны, возникшие непосредственно в результате столкновения нейтронных звезд и черных дыр [109] Такие гравитационные волны, сформировавшиеся в результате столкновения черных дыр, были открыты в 2015 г., а в 2017 г. зафиксированы волны от столкновения нейтронных звезд. Эти исследования были выполнены на наземном оборудовании, но на Земле точность подобных измерений сильно ограничена сейсмическим шумом. . Устанавливая соотношение между расстояниями и скоростями множества галактик, мы сможем исследовать загадочную темную энергию, на долю которой приходится большая часть энергии Вселенной.

Ни для одной из этих задач не нужны астронавты. Стоимость всех этих проектов составит несколько миллиардов долларов — не дешево, но это ничто по сравнению с сотней миллиардов долларов, которые потребуются для возращения на Луну, или многих сотен миллиардов долларов для пилотируемой миссии на Марс.

Астронавты внесли большой вклад в астрономию, обслуживая космический телескоп Hubble, это правда. Однако, если бы телескоп Hubble был выведен на орбиту с помощью беспилотных ракет, а не космического шаттла, мы сэкономили бы столько денег, что можно было бы вместо обслуживания одного телескопа запустить на орбиту полдюжины таких телескопов, что вообще избавило бы от необходимости в обслуживании.

В любом случае аргумент в пользу привлечения астронавтов для обслуживания спутниковых обсерваторий уже не актуален. Существующие беспилотные обсерватории, такие как сверхуспешные WMAP (зонд Уилкинсона по исследованию анизотропии реликтового излучения) и новый спутник Европейского космического агентства Planck, с помощью которых изучают ранний этап расширения Вселенной, предшествовавший образованию материи, сейчас находятся на низких околоземных орбитах, как и Hubble, но только в точке L2. Это такая точка в пространстве, которая находится на прямой, соединяющей Солнце и Землю. Она всегда остается позади Земли и удалена на миллионы километров от нашей планеты — за пределы досягаемости астронавтов. Наследник Hubble, космический телескоп имени Джеймса Уэбба, также будет размещен в точке L2.

Отказ от пилотируемых космических полетов не означает, что мы ставим крест на исследовании Солнечной системы. Президентский проект бюджета предусматривает расходы на NASA в объеме $19 млрд, и вместо одной дорогостоящей отправки нескольких астронавтов в какую-то одну точку на Марсе мы за гораздо меньшие деньги сможем послать сотни роботов, таких как Spirit и Opportunity, в разные места по всей планете.

Трудно получить достоверную оценку стоимости отправки астронавтов на Марс, однако я не слышал ни об одной такой оценке, которая была бы меньше нескольких сотен миллиардов долларов. Стоимость отправки на Марс роботов Spirit и Opportunity составляла меньше одного миллиарда. Беспилотное исследование Марса будет более полезно не только для науки; оно также даст гораздо больше ценных сопутствующих технологий, которые пригодятся на Земле, например технологии создания робототехники и управляющих компьютерных программ, которые смогут автономно работать в непредсказуемых условиях.

Единственная технология, для развития которой нужна программа пилотируемых космических полетов, — это технология жизнеобеспечения в космосе. А единственным потребителем этой технологии является сама программа пилотируемых космических полетов.

Всемирный фестиваль науки — это популярный научный слет, основанный Брайаном Грином и Трейси Дей. Каждую весну жители Нью-Йорка могут принять участие в фестивальных панельных дискуссиях или послушать краткие научно-популярные лекции. В 2011 г. организаторы фестиваля решили запустить серию ежегодных научных лекций под общим названием «На плечах гигантов». Мне предложили прочитать первую приветственную лекцию в этой серии. Я согласился, поскольку хотел обсудить вопрос, тревоживший меня некоторое время, а именно ухудшающиеся перспективы государственной поддержки большой науки, например крупных проектов в области экспериментальной физики и астрономических наблюдений. Мое выступление на Всемирном фестивале науки состоялось 4 июня 2011 г., а 9 января 2012 г. эту же лекцию я прочитал на пленарном заседании Американского астрономического сообщества в Остине. В конце выступления я взял на себя смелость выйти за рамки политики в области науки и призвал повысить расходы на все самые разные общественные нужды.

Статья, в основу которой легла та моя лекция, была опубликована в журнале The New York Review of Books 10 мая 2012 г., а позже ее поместили в сборник «Лучшие тексты Америки о науке и природе» (The Best American Science and Nature Writing / New York: HarperCollins, 2012). В New York Review прекрасно проиллюстрировали контраст между современной большой фундаментальной наукой и научными исследованиями прошлого фотографией, на которой был запечатлен огромный котлован, вырытый для Сверхпроводящего суперколлайдера (этот проект позже был закрыт), и фотографией Эрнеста Резерфорда, держащего в своих руках прибор, с помощью которого ему впервые удалось осуществить распад атомного ядра.

В прошлом году физическое сообщество отмечало столетнюю годовщину открытия атомного ядра. В экспериментах, поставленных в лаборатории Эрнеста Резерфорда в Манчестере в 1911 г., пучок заряженных частиц, испускаемых в результате радиоактивного распада радия, был направлен на тонкую золотую фольгу. В те времена было принято считать, что в атоме, как в пудинге, почти вся масса равномерно распределена по объему. В таком случае тяжелые заряженные частицы от распада радия должны были бы проходить через золотую фольгу с очень незначительным отклонением. К удивлению Резерфорда, некоторые из этих частиц отскакивали от фольги почти в обратном направлении, и это показывало, что они были отражены чем-то маленьким и тяжелым, находящимся внутри атомов золота. Резерфорд заключил, что это были атомные ядра, вокруг которых, почти как планеты вокруг Солнца, вращаются электроны.