Знание-сила, 2002 №6 (900)
Шрифт:
Вселенная: яркая сцена и темное закулисье
Апрель 2000 года. Международная конференция «Наука
«В фундаментальной науке эпохальные прорывы, ее развитие практически всегда связаны со снятием тех или иных запретов на границы познания, отказом от тех или иных устоявшихся убеждений…
Рассуждая о «науке третьего тысячелетия», полезно задаться вопросом, какой очередной запрет она снимет?
Ответом на него и станет картина науки будущего.
Невозможное сегодня может оказаться достижимым завтра».
Вряд ли два года назад уважаемый докладчик вкладывал в слово «завтра» буквальный смысл, ведь мы находились лишь на заре восходившего тысячелетия. Однако бурное наступление науки на принятые представления пошло столь широким фронтом и столь бешеным темпом, что не впору ли нам вновь готовиться к кардинальной перестройке освоенного видения мира?
И вот – новое направление прорыва: «темная материя».
Выводы космологов отводят «невидимому веществу» принципиально новую решающую роль в устройстве нашего мироздания…
Плотность потока поступающих экспериментальных данных богатство строящихся на их базе теорий/ зачастую исключающих друг друга, нешуточные страсти в ученой среде вокруг апробации и признания этих теорий – по крайней мере, свидетельство точек роста нарождающегося знания. Вряд ли все происходящее окажется бурей в стакане внутринаучной воды, уж слишком высоки ставки – «на кону» картина мира.
Какой же она видится сегодня? Чего ожидать в ближайшем будущем? Слово – тем, кто держит руку «на пульсе» Вселенной.
Михаил Вартбург
Конец прекрасной эпохи?
18 лет назад профессор Мордехай Мильгром из Института имени Вейцмана в Реховоте (Израиль) предложил революционное решение одной из фундаментальнейших загадок космологии.
Почти два десятилетия это решение существовало в науке на правах гипотезы – соблазнительной, но сомнительной гипотезы. Многие ученые утверждали, что она несостоятельна.
Однако им не удалось опровергнуть ее теоретическим путем.
Но вот недавно появились наконец, такие экспериментальные данные, которые позволили проверить гипотезу Мильгрома на соответствие реальности.
О результатах этой проверки – ниже.
Фундаментальная загадка, о которой упоминалось вначале, связана с движением галактик. Эти огромные звездные скопления демонстрируют явные отклонения от законов движения Ньютона. Впервые это было подмечено в середине 1970-х годов. Поразительная загадка допускала два возможных решения: либо движение исследованных космических объектов действительно не подчиняется закону Ньютона, либо неверны прежние данные о массе
Первую возможность астрофизики в подавляющем своем большинстве отбросили как слишком экстравагантную и радикальную. Так называемый консенсус свелся к тому, что масса галактик чрезмерно занижена: на самом деле, должна существовать еще какая-то невидимая (не излучаюшая свет) часть галактики, и если учесть эту невидимую массу, то общая сила тяготения, действующая на звезды и газовые облака в наружных частях галактики, будет больше, а потому и ускорение этих звезд и облаков тоже будет больше, как и показывают наблюдения.
Все это вместе казалось тем убедительней, что соответствовало давним, сделанным еще в 1933 году предсказаниям крупного американского астронома Фрица Цвикки. Цвикки первым наблюдал группу галактик, обращающихся друг относительно друга, и оценил, какая сила притяжения должна действовать на каждую из них, чтобы группа не разлеталась. По величине этой силы и наблюдаемым размерам группы он смог вычислить, какая масса содержится в группе. Эта масса оказалась в 20 (!) раз больше массы всех наблюдаемых звезд и газовых облаков во всех галактиках этой группы.
На этом основании Цвикки заключил, что в каждой галактике должно существовать еще какое-то невидимое (он назвал его «темным») вещество, суммарная масса которого в 20 раз больше массы видимых звезд и газа. Но Цвикки был человеком малоприятным – он всех подозревал в плагиате – и к тому же эксцентричным, например, предлагал окружать обсерватории артиллерийскими батареями и стрельбой из орудий увеличивать прозрачность воздуха. Поэтому тогда эта гипотеза была воспринята как еще одна его безумная идея. 45 лет спустя ее вспомнили, чтобы подкрепить астрофизический консенсус.
Тут-то впервые и прозвучал одинокий несогласный голос Мильгрома. Из своего израильского далека он известил астрофизическую общественность о своем особом мнении. По мнению Мильгрома, коллеги напрасно отбросили вторую возможность: движение космических объектов действительно не подчиняется закону Ньютона. Мильгром придирчиво исследовал загадку космических ускорений и пришел к выводу, что завышенное ускорение звезд и облаков в наружных частях галактик можно столь же строго объяснить, предположив, что их движение подчиняется не закону Ньютона, а несколько отличному от него, более общему закону, который включает в себя ньютоновскую динамику как частный случай. Для такого объяснения нужно допустить, что на очень больших расстояниях, как, например, от центра галактики до ее наружных слоев или от одной галактики в группе галактик до другой сила тяготения несколько больше, чем предписывает обычный закон Ньютона, а потому и ускорения находящихся на этих расстояниях тел тоже несколько больше.
В силу этой модификации закона Ньютона гипотеза, или теория профессора Мильгрома и по-русски, и по-английски ныне именуется МОНД, что является сокращением слов «Модифицированная Ньютонова динамика». Она является альтернативной к консенсусу, поскольку позволяет решить загадку космических ускорений, не прибегая к гипотезе темного вещества. По словам Энтони Эджвайра из Института высших исследований в Принстоне (прославленном именами Эйнштейна и Геделя), «это весьма простая и ясная гипотеза, которая отлично согласуется с данными наблюдений и дает замечательные результаты».