В защиту науки
Шрифт:
В целом астрономия в конце XX в. претерпела революционные изменения, которые будут определять ее облик, по крайней мере, до середины нынешнего века. Во-первых, она стала всеволновой, используя для получения наблюдательной информации о Вселенной полный спектр электромагнитного излучения от радиоволн до гамма-лучей, а также нейтрино, гравитационные волны, космические лучи, вещество планет, их спутников и комет. Во-вторых, она стала глобальной, объединяя для реализации своих программ с помощью современных телекоммуникационных технологий телескопы, расположенные на различных материках, а в ряде случаев и в космосе, в единые глобальные сети реального времени — глобальные телескопы. В-третьих, для объяснения новых наблюдаемых явлений она стала использовать самые современные физические теории и самые изощренные математические методы.
Итак, астрономия стала высокотехнологической и, как следствие, очень
Совершенно очевидно, что пространственно-временные и энергетические масштабы происходящих в космосе процессов таковы, что они всегда на порядки порядков будут превышать технические и технологические возможности любой сколько угодно высоко развитой цивилизации. Это означает, что Вселенная является уникальной физической лабораторией (наш выдающийся соотечественник академик Яков Зельдович остроумно определил Вселенную как "лабораторию для бедных"), которую природа предоставила исследователям для изучения необычных состояний вещества, построения и проверки фундаментальных физических теорий. По этой причине именно здесь сосредоточены все наиболее значительные вызовы природы и все, наиболее значительные возможные прорывы в ее понимании. Упомяну о нескольких примерах такого рода.
Среди фундаментальных физических теорий особое место занимает общая теория относительности — теория тяготения Эйнштейна. Это поистине фундаментальная теория и потому, что она описывает такие фундаментальные феномены, как сверхсильные гравитационные поля и основные свойства пространства-времени, и потому, что она не имеет внутренних ограничений на область своего применения. Будучи создана более 90 лет тому назад, она многократно и с всё возрастающей точностью проверялась в прямых и косвенных экспериментах, при этом до сих пор не было обнаружено ни одного экспериментального факта, противоречащего этой выдающейся физической теории. Вместе с тем при изучении ряда экзотических астрономических явлений, таких как черные дыры и ранняя Вселенная, возникает твердое ощущение, что теория тяготения Эйнштейна должна быть обобщена, подобно тому, как в свое время была обобщена теория тяготения Ньютона.
Черные дыры — это особые области пространства-времени, которые могут возникать на заключительной стадии эволюции звезд (звёзды, как и люди, рождаются, живут и умирают) с массами, большими трех масс Солнца, а также в ядрах галактик и квазаров и на начальной фазе расширения Вселенной. Существование черных дыр предсказано общей теорией относительности, и в настоящее время существует ряд наблюдений, которые с высокой степенью достоверности подтверждают существование черных дыр со звёздными массами. Ближайшие десятилетия должны прояснить вопрос о существовании сверхмассивных (с массами в сотни миллионов и миллиардов масс Солнца) и первичных (с массами порядка миллиардов тонн) черных дыр — первых как источников первичной энергии ядер галактик и квазаров, вторых как источников информации об очень ранних стадиях эволюции Вселенной. Здесь же мы получим окончательный ответ о механизмах образования той видимой картины мира, которую мы привыкли видеть, вглядываясь в ночное звёздное небо.
Вселенная — это уникальное образование, возникшее порядка 13–14,5 млрд лет назад из сверхплотного и сверхгорячего состояния, из сингулярности, которая, подобно гену, содержала всю информацию о будущем Вселенной. Как я уже упоминал, в 1965 г. было открыто микроволновое реликтовое излучение, которое несёт информацию о первых нескольких сотнях тысяч лет жизни Вселенной. Расширяющийся огненный шар Вселенной остывал, и в силу расширения его излучение смещалось в инфракрасную область, в результате чего наступили "темные времена" ("dark ages"), которые длились до тех пор, пока не возникли звёзды, снова осветившие Вселенную. Информацию о более ранних этапах жизни Вселенной, вплоть до нескольких минут после её рождения, несут данные об ее первичном химическом составе и, прежде всего, о соотношении водорода, гелия, дейтерия и лития (более тяжелые элементы — углерод, кислород, железо и др., рождаются в звёздах). Однако наиболее интересные явления сосредоточены на значительно более ранних стадиях эволюции Вселенной, когда она имела размеры на 20 порядков меньше размера атомного ядра. Именно тогда начали работать такие загадочные сущности, как тёмная энергия и тёмное вещество, механизмы, которые задали процесс расширения Вселенной и определили её основные динамические и топологические свойства.
Исследование природы начальной фазы эволюции Вселенной дает шанс получить ответы и на экзотические и менее точно формулируемые вопросы.
Среди них вопрос — уникальна ли наша Вселенная или вселенных множество, даже несмотря на то, что некоторые из них бесконечны. Согласно современной теории суперструн, число вселенных может быть большим, чем число атомов в нашей Вселенной. Более того, существуют такие возможности, когда в результате случайных флуктуаций физического вакуума может возникать бесчисленное множество вселенных.
Среди них вопрос — универсальны ли фундаментальные физические законы, описывающие эволюцию всех возможных вселенных, или существуют различные их наборы, и каждая из вселенных следует своим законам.
Наконец, среди них вопрос — является ли наша Вселенная самой сложной из теоретически возможных, в силу чего её физические законы позволяют образовывать сложные, в том числе и живые структуры, к которым принадлежим и мы.
Пожалуй, я ограничусь этими примерами, чтобы вызовы, порождаемые человеческой фантазией, не превзошли количественно и качественно вызовы природы.
Сейчас же я коснусь одной темы, которая волнует меня и многих других исследователей и которая, как мне кажется, должна волновать многих людей, живущих на нашей планете.
Я уже говорил о возрастающей роли астрономии в фундаментальной науке XXI в. Эта тенденция, как мне кажется, порождена не только естественной потребностью исследователей ответить на самые крупные вызовы природы, но и в стремлении понять, почему мы — человечесто — оказались в этой части Вселенной и каковы цели, поставленные перед нами, т. е. в определенном смысле в стремлении дать ответ на вопрос о "смысле жизни". Последний вопрос содержит значительную идеальную компоненту, и он связан, как мне представляется, с тем обстоятельством, что мыслящий человек, начиная с первого homo sapiens, всматриваясь в звездное небо (напомню, что обычный наблюдатель может увидеть на небе невооруженным глазом около 3000 звёзд), быстро осознавал гигантские масштабы окружающего его космического пространства. А далее, чем глубже он познавал этот мир, тем чаще задавал самому себе вопросы о смысле своего пребывания во Вселенной, о месте, в нем занимаемом, о смысле своего бытия. С моей точки зрения, желание всматриваться в небо было характерно, прежде всего, для народов, живущих в южных широтах (от 10 до 40°), поскольку южное небо прозрачно и звезды на нём ярки; для северных же народов небо почти всегда закрыто и поэтому ничего им не говорит и ничего не будит в их сознании. Не случайно, что именно в южных широтах возникли первые великие цивилизации, и там же родились и действовали величайшие мудрецы человечества — Конфуций и Лао-Дзы, пророки Израиля и Иудеи, Сократ и Будда, Иисус и Магомет.
Надо сказать, что современная цивилизация характеризуется не только высоко развитыми технологиями, которые обеспечивают настоящие и ближайшие будущие практические потребности людей. Она характеризуется также многочисленными вторичными мирами (религиями, культурой, искусством, философией и т. д.) и созданной духовными усилиями людей чрезвычайно избыточной искусственной средой (спорт, шоубизнес, мода, реклама, звания, награды и т. д.), ни от одной из компонент которой человечество не готово, а возможно, и не способно отказаться. Возникает естественный вопрос, как совместить эту фантастическую, и по большей части творческую, активность людей в областях, не связанных с проблемой выживания, с отчетливым пониманием того, что Вселенная, масштабы которой на 26 порядков больше масштабов человека, абсолютно безразлична к самому факту существования человеческой цивилизации, пониманием того, что события, которые происходят в космосе, способны хладнокровно прекратить ее существование.
В далеком космосе мы видим множество апокалиптических событий — столкновения галактик, взрывы звёзд, чёрные дыры, разрывающие или поглощающие звёзды. Но и в нашей Солнечной системе происходили и происходят не менее масштабные катастрофы. Достаточно вспомнить о многочисленных следах столкновения Земли с астероидами, ряд из которых приводил к радикальным изменениям флоры и фауны Земли. В частности, кратер Чиксулуб в Мексике является результатом такого события, которое произошло на рубеже мезозойской и кайнозойской эр, т. е. приблизительно 65 млн лет назад, в связи с чем наблюдалось массовое вымирание одних видов животных и развитие других. Попигайская котловина на севере Средне-Сибирского плоскогорья образовалась 35,5 млн лет назад от столкновения с Землей астероида диаметром 1,5 км, что привело к существенным изменениям в фауне Земли. Совсем недавно, в июле 1994 г., мы были свидетелями столкновения кометы Шумейкеров-Леви с Юпитером, свидетелями события, по масштабам эквивалентного столкновению с Землей астероида диаметром не менее 10 км.