Книга Тринадцать вещей, в которых нет ни малейшего смысла - Майкл Брукс

В основе этой аргументации — принцип неопределенности квантовой механики, который гласит, что фундаментальные свойства любой системы никогда не могут быть определены в точности, но имеют присущие им допуски. Применительно к квантовой теории поля этот принцип вызывает естественные колебания характеристик в тех или иных областях Вселенной. Здесь опять-таки можно привести сравнение с надувным мячом, имеющим множество «слабых точек» на оболочке; по мере «раздувания» Вселенной флуктуации могут нарастать, порождая новые пространственно-временные континуумы. Иными словами, Вселенная, которая обладает космологической константой, выводимой из вакуумной энергии, непрерывно создает новые «пузырьковые» подобия. Те, в свою очередь, рождают собственные дочерние вселенные, и так до бесконечности. То, что нам угодно считать Вселенной, — лишь один из островков пространства — времени в океане квантовой пены мини-миров.

У антропного принципа сейчас много сторонников, особенно в теоретической физике; именно поэтому упомянутый Пол Стейнхардт относит себя к меньшинству. Но если нет возможности изучить «пузырьковые вселенные» и определить, разнятся ли их законы, не означает ли это, что физика окончательно сдалась на милость неведомых сил?

Этот вопрос стал главным на конгрессе в Брюсселе, где призрак Альберта Эйнштейна витал повсюду, заглядывая каждому через плечо. Что дальше: сложить руки и ограничить действие космологической константы рамками той конкретной Вселенной, где мы живем? Следует ли отсюда, что мы так никогда и не узнаем, из чего состоит большая часть мироздания, не разгадаем природу темной энергии?

Ответ был — и да, и нет: да, это возможность, с которой надо считаться; нет, надежду терять нельзя. Дэвид Гросс, председательствовавший в собрании, не преминул напомнить, что на первом Сольвеевском конгрессе в 1911 году физики были точно так же растерянны. У отдельных веществ обнаружилась способность испускать элементарные частицы особым манером — казалось, при этом нарушались законы сохранения массы и энергии. Объяснение феномена нашлось через несколько лет, с появлением квантовой теории. «Они упустили из виду нечто совершенно фундаментальное, — сказал Гросс Сольвеевскому конгрессу — 2005. — Возможно, и мы не замечаем чего-то столь же важного, как наши предшественники в свое время».

Так что же это за фундаментальное нечто? Существуют ли какие-то подсказки? Смотря кого спрашивать. Адам Рисс, чьи радикальные речи в шекспировском духе открыли для нас эпоху темной энергии, выдвинул провокационную идею. Вдруг в наших знаниях о гравитации недостает какой-то малости? Возможно, никакой темной материи и темной энергии вообще нет в природе — просто за четыреста лет никто не углядел крошечную погрешность в ньютоновском законе тяготения, а именно в ней таится ключик, который откроет замок и явит нашим глазам «пропавшую» часть Вселенной.

Рисс не первый задался этим вопросом и не настаивает на его исключительной важности. Но считает такое вполне вероятным и ничего не исключает априори. То же самое ощущает Вера Рубин. Она думает, что девяносто девять физиков из сотни лишь по инерции цепляются за веру в некое темное вещество, которое заполняет Вселенную, скрепляя галактики своим тяготением. Но ей уже начинает казаться более продуктивным решением модификация основных физических законов.

На первый взгляд из затруднительного положения можно найти относительно простой выход. Новую альтернативу предложил в 1981 году израильский физик Мордехай Милгром. В его теории закон тяготения Ньютона подправлен таким образом, что на сверхдальних расстояниях, скажем в пространстве между галактиками или их скоплениями, гравитация несколько сильнее ожидаемой. Идея получила имя «модифицированной ньютоновской динамики» (МОНД) и, несмотря на свою очевидную безвредность, вызвала новый наплыв проблем.

Не так-то просто взять творение человека, признанного величайшим мастером своего дела, — к тому же творение, которое безупречно отслужило четыреста лет, — и объявить: «Вот здесь у нас перевес, а там недовес; вот сейчас мы тут подложим, а там подтянем». Подобный шаг требует известного мужества. Идею Милгрома поначалу не принимали всерьез, но все же нескольких сторонников она приобрела. Среди них самым известным оказался молодой астроном Стейси Магоу.

Защищая МОНД, Магоу вызвал на себя столь ожесточенный огонь, что ему впору было обзаводиться бронежилетом. Сорок лет всеобщего безразличия к темной материи открыли Вере Рубин глаза на феномен «ученой глухонемоты». А Магоу, в свое время один из ее аспирантов, преподал другой важный урок: как побеждать «сопромат» академической среды.

В марте 1999 года он выступил с докладом о МОНД в Институте Макса Планка в Германии. Там никто не загорелся энтузиазмом. Магоу заявили: не хотите дурной славы — предскажите результаты какого-нибудь эксперимента, и, если прогноз подтвердится, вот тогда мы, так и быть, согласимся вас послушать.

Магоу вынашивал ответ ровно девять месяцев, а затем опубликовал в «Астрофизическом журнале» заметку, где все так же бесцеремонно вопрошал: «Есть ли темная материя?» Если ее действительно нет, то обнаружится серьезное расхождение между определенной характеристикой реликтового излучения — космического эха Большого взрыва — и ожиданиями поборников темной материи. Должен выявиться «спектр мощности» — нечто вроде распада излучения. Как теория МОНД, так и модели темной материи предполагали, что на полученной спектрограмме будут чередоваться пики и впадины. Только «темные материалисты» утверждали, что второй пик окажется ниже первого, но незначительно. А Магоу предсказал: если темной материи не существует, второй пик будет совсем крошечным; так давайте убедимся в этом, как только появятся данные.

Летом следующего года Вера Рубин приехала на конференцию в Рим, ожидая услышать показательное выступление Магоу перед астрономами. Благо эмпирические данные теперь уже имелись. И в них не было второго пика — ни высокого, ни низкого. Вообще никакого.

Магоу отвели на сообщение десять минут. Рубин была поражена, когда он закончил, — ничего не произошло! «Даже ни единого вопроса не задали», — вспоминает Рубин. И добавляет: на следующее утро некий выдающийся космолог, приступив к обсуждению новых результатов, ни словом не упомянул об их расхождениях с общепринятой моделью темной материи.

С того момента Рубин серьезно заинтересовалась МОНД. Отчасти потому, что ей не по вкусу сама идея привлекать новые виртуальные частицы для истолкования прямых наблюдений, и еще потому, что астрономический истеблишмент погряз в пресловутых связях с общественностью, а слишком хороший пиар, по мнению Рубин, вредит нормальной научной дискуссии. Она всегда была поклонницей «беспородных собак» в науке.

Между тем МОНД долгое время не тянула и на такую участь. Как пошутил Магоу, сравнить ее можно было разве что с паршивой псиной, которую не впустили в зал заседаний и оставили скулить за порогом. Большинство ученых отказывались понять, почему теорийка, наскоро слепленная израильским физиком, должна быть лучше заклинаний темной материи, великой и ужасной. Но затем, в 2004 году, в дело вмешался Якоб Бекенштейн.

Бекенштейн родился в Мехико, изучал физику в Политехническом институте Бруклина и в Принстонском университете, а сейчас профессорствует в Еврейском университете Иерусалима. В молодости он докучал Стивену Хокингу разными спорными гипотезами насчет черных дыр (все они подтвердились), а сегодня признан одним из крупнейших авторитетов теоретической физики. И когда Бекенштейн сформулировал свою версию эйнштейновской теории относительности, недвусмысленно дав понять, что модифицированная гравитация заслуживает лучшего отношения, сообществу физиков не оставалось ничего, кроме как занять места в аудитории и внимательно слушать. Когда же у релятивистской МОНД по Бекенштейну стали обнаруживаться точные и изящные совпадения с результатами наблюдений за галактиками, теория, вчера считавшаяся маргинальным вздором, оказалась вдруг в центре внимания. Однако массовое «прозрение» адептов темной материи смотрелось далеко не столь красиво.