Техника - молодёжи 1994-09, страница 33

а

О.: Вас удивила бурная реакция публики на Вашу вер ю сотворения Вселенной?

С.: Еще бы! Я думал, об этом напишут в учебниках, в популярных книгах по космологии, а уж потом, когда-нибудь, дело дойдет до прессы. Но наша работа вызвала всеобщий, огромнейший интерес — и зто очень хорошо.

О.: Кого вы считаете своим учителем?

С.: Энрико Ферми. Все преподаватели, оказавшие на меня непосредственное влияние, учи ись у него. Когда я был докторантом в Беркли, три нобелевских лауреата, работавшие с Ферми, — Луис Альварец, Эмилио Сегре, Оуэн Чемберлен — любили во время общих трапез ошарашивать присутствующих загадочными проблемами ядерной физики, с которыми они столкнулись во время войны. Иногда нам удавалось их разгадать! Нынче о ядерщиках почти ничего не слышно — они вышли из моды. Элементарные частицы, космология, астрофизика, математическая топология — вот что теперь на переднем крае науки.

О.: Когда, по вашему мнению, было положено начало современной космологии?

С.: Около 20 лет назад, при попытке точно измерить диаметр протона, ученые обнаружили, что данная частица словно бы мягкая и пористая, но с твердыми точками внутри. Так выяснилось, что протон состоит из кварков, а теперь мы знаем, что и нейтрон тоже. По мере сближения протона и нейтрона барьер! отталкивания между ними исчезают, и можно вообразить, как, столкнувшись, частицы сразу рассыпаются на облачка зтих твердых точек, которые взаимодействуют тем слабее, чем теснее сближаются. А теперь представьте, что вся Вселенная состоит из точечных кварков, и чем ближе вы толкаете их друг к другу, тем меньше они сопротивляются... но тогда попросту нет и не может быть предела их количеству на острие иглы.

О.: Каким образом ваша гипотеза инфляционного расширения Вселенной согласуется с теорией Большого Взрыва?

С.: Инфляция Вселенной есть механизм, формирующий пространство-время. Согласно инфляционной модели, крошечный объем исходной Вселенной — скажем, в миллион раз меньший миллионной части объема протона — расширился в ничтожную долю секунды, быстрее скорости света, в некое образование около 100 м в поперечнике.

О.: Как, быстрее света?

С.: На самом деле объекты, убегающие друг от друга быстрее скорости света, вовсе не движутся: увеличивается расстояние между ними... ведь единственное, что путешествует быстрее света, — зто пространство-время. По сути, все — и пространство, и время, в которых мы пребываем, было создано за ту самую ничтожную долю секунды. И ничтожные флуктуации исходной Вселенной, порожденные эффектами квантовой механики, растянулись до размеров космических последователь о-стей — галактик, кластеров и более грандиозных структур, которые мы сегодня наблюдаем. ИнфJ яция и есть тот концепт, что связывает бесконечно малое с бесконечно большим!

О.: Значит, именно проект СОВЕ объединил квантовую и астрофизику в единое целое?

С.: Собственно, таково было направление современной космологии, а нам удалось подвести под него твердую практическую основу, подтверждающую теорию Большого Взрыва. Однако сама теория БВ уже соединила астрофизику с физикой элементарных частиц: возвращаясь вспять во времени, мы находим пространство все более плотным и горячим, пока дело не доходит до взаимодействий частиц.

О.: Вы говорите об элементарных частицах?

С.: В начале нет никаких частиц, есть только тесное, энергетически плотное про

странство, готовое обратиться в эти самые частицы, энергию и то пространство, которое мы знаем. Теперь я уже привык думать о пространстве как о гибкой, растяжимой, но реальной субстанции, проходящей через метаморфозу... Это как разница между гусеницей и бабочкой: никто не догадался бы, что они связаны между собой, если б не увидел, как одна обращается в кокон, а из него выходит другая. Точно так же пространство и частицы — они не являются совершенно отдельными вещами.

О.: Мы привыкли думать, что в момент Большого Взрыва материя начала разлетаться по обширному пустому пространству из какой-то сверхплотной исходной точки.

С.: Это обычное заблуждение, проистекающее из представления о "пустом пространстве". Так вот, Большой Взрыв НЕ РАЗЛЕТАЕТСЯ В ПРОСТРАНСТВЕ, ОН САМ ЯВЛЯЕТСЯ ПРОСТРАНСТВОМ! И оно расширяется, создавая при зтом промежутки между частицами материи, которая до того была плотно упакована. Представьте себе Вселенную в виде надувного шарика, а галактики — как горошины на нем: когда вы надуваете шарик, галактики как бы разлетаются во всех направлениях, но на самом-то деле увеличивается его объем.

Я не могу доказать, но тем не менее ду-

г Л

маю, что, хотя пространство и время дополняют друг друга, второе все же отлично от первого. Меня всегда раздражало, когда преподаватели специальной теории относительности уверяли, что время и пространство — одна и та же сущность... ведь совершенно очевидно, что зто не так. Можно вращать объект в пространстве, сохраняя неизменным его удаление от оси, но попробуйте-ка повращать его во времени...

В общем, я начал с самого начала — и принялся разворачивать пространство и время, обменивая одно на другое: чем больше пространства — тем больше времени. Это довольно хитрая процедура, поскольку концепция пространства включает в себя свойство кривизны... то есть пространство может изменять свою кривизну и масштаб, обменивая их на время. А курс обмена для пространства-времени зависит от его кривизны, которая, в свою очередь, зависит от энергетической плотности. Если выбрать правильную плотность, получаем правильную кривизну — и тогда цена разворачивания равна нулю. Таким образом, мы создаем пространство и заключающуюся в нем энергию, и все совершенно бесплатно! Что выглядит очень

странно, просто оскорбляет здравый смысл... но вернуться в первоначальное состояние мы не можем, разве не так? Моя любимая аналогия для данного процесса — это чашка Петри бесконечной протяженности, заполняемая быстро делящимися клетками.

О.: Вы можете визуально представить холодную темную материю?

С.: Это абстрактный вопрос. А вы можете зрительно представить "силу" или "громкость"? Юная Вселенная так горяча и так быстро расширяется, что никакие комки материи просто не могут образоваться. Но примерно через 10 тыс. лет после Большого Взрыва темная материя как бы заявляет: "Пора уже прекратить радиацию и заняться наконец собой!" — и начинает слипаться. В то время существует единственный вид темной материи — не-барионная, не взаимодействующая ни со светом, ни с электромагнитными полями. Обычная материя, к которой мы привыкли, взаимодействует со светом и сама порождает его — потому-то мы и видим звезды. Но небарионная темная материя ранее обычной получила возможность распределиться по изгибам кривизны пространства и сформировать собой структурные образования.

Эти структуры поначалу абсолютно недоступны зрительному наблюдению — словно человек-невидимка наследил по всему космическому пространству... но примерно через 300 тыс. лет после Большого Взрыва, когда Вселенная достаточно остыла, возникает обычная материя — и ее атомы, словно пыль, скапливаются в зтих "следах". То есть она быстро распространяется по уже готовым, невидимым структурнам формам, а мы, собственно, пытаемся восстановить пропущенные узлы каркаса, созданного холодной темной материей.

О.: Если бы вы выяснили, что во Вселенной не существует флуктуаций, то, следовательно, не удалось бы объяснить ее структуру гравитационными силами?

С.: Да, зто так. И поскольку не существу-е другого разумного объяснения, космология зашла бы в тупик. Мы доказали, что на самом деле Вселенная вдесятеро более гомогенна, чем принято было считать, но все же — и это великая новость! — имеет крошечные морщинки... словно, разглядывая королеву красоты, мы узрели крапинку над левым глазом и единственный седой волос в ее кудрях.

О.: Насколько признанной является инфляционная модель?

С.: Примерно 10 — 20% космологов не верят в нее, считая зачатками структур топологические дефекты, фазовые переходы или что-то другое. Некоторые из зтих теорий, возможно, и верны! Я думаю... я надеюсь, что смогу, сделав шаг назад, пересмотреть имеющиеся данные без излишнего предубеждения.

О.: Где проходит грань между признанной теорией и спекуляцией?

С.: Теория Большого Взрыва покоится на прочном основании, инфляция Вселенной — на более шатком. Но ее стоило обнародовать хотя бы потому, что это красивая идея, стимулирующая воображение. Кроме того, весьма вероятно, что она верна! Разобравшись с темной материей, можно произвести революцию в физике элементарных частиц и внести изменения в стандартную модель, где кое-какие концы так и не сходятся.

О.: Имеет ли Вселенная нечто вроде свободной воли? Или она просто была обязана развиваться именно таким образом?

С.: Это как человеческая жизнь — обязан ли каждый закончить ее определенным образом? Человек выбирает возможности, он подвержен случаю, но поле его жизнедеятельности все же ограничено. Я полагаю, что у Вселенной тоже множество выборов и случайностей, но в ограниченной области. ■

Техника-молодежи 9'94

31