Разрешение уравнения состояния для темной энергии является одной из самых насущных задач современной наблюдательной космологии!
Введение космологической константы в стандартную космологическую модель (так называемая метрика Фридмана – Лемэтра – Робертсона – Уокера, FLRW) привело к появлению современной модели космологии, известной как лямбда-CDM модель (Lambda-Cold Dark Matter model). Эта модель прекрасно соответствует имеющимся космологическим наблюдениям.
– Да, вот и Джоэль Примак, один из создателей этой теории, которого я встретил в мае на конференции в Гарварде, тоже весьма за эту теорию агитирует... – встрял я, чтобы похвастаться своими вновь приобретенными знакомствами в «большой космологии».
– Я его знаю, – сказал Сусман, – я его встречал.
– Он, кстати, выпустил вместе с супругой книгу «Взгляд из центра Вселенной», в которой они предприняли попытку доступно разъяснить народонаселению Земли новые теории Примака в доступной каббалистически-спиритуальной форме.
– Да что вы говорите! – рассмеялся Сусман. – Я знаю Нэнси, она замечательно поет под гитару.
– Космологи пытаются рассматривать историю Вселенной с эволюционной точки зрения, поэтому, глядя на наиболее удаленные районы Вселенной, откуда свет добирался до нас более десятка миллиардов лет, они предполагают увидеть менее сформированные галактики, чтобы, так сказать, убедиться в своей правоте, однако, как назло, в так называемом Hubble Deep Field – снимках с орбитального телескопа Хаббл, сделанных специально для выявления наиболее удаленных объектов Вселенной, появляются довольно крупные и сформированные галактики. То есть в соответствии с нынешней теорией расширяющейся Вселенной, начавшейся в Большом взрыве, после этого Большого взрыва просто не остается достаточно времени на формирование таких крупных галактик. Что же будет, если мы получим еще более точный снимок, проникающий глубже назад во времени и там обнаружим гигантскую, хорошо сформированную галактику? – снова перевел я тему разговора.
– Да, это будет большая проблема, – задумчиво ответил Сусман и загрустил. – Космология переживает сложные годы. Недавно обнаруженная акселерация расширения Вселенной поставила многих в тупик. Не то что это плохо для космологии! Наоборот – это делает ее интересной! Мало того, что Вселенная расширяется, она еще и расширяется с ускорением... Вопрос об объяснении величины космологической постоянной тревожит ученых. Для многих ведущих физиков-теоретиков это вопрос номер один. Антропное объяснение величины космологической постоянной состоит в том, что из всего многообразия вариантов величины этого параметра, доступного в мультиверсе, в скоплении различных вселенных, жизнь может появиться лишь в тех вселенных, в которых постоянная попадает в очень узкий диапазон (разумеется, вблизи значения космологической постоянной в нашей Вселенной). Поскольку другие вселенные для нас недоступны, проверить такое объяснение довольно трудно.
– Арбахам Лоэб, один из организаторов гарвардской конференции, на которой я был в мае, считает, что ему тем не менее удалось придумать, как такую проверку можно осуществить, – добавил я. – Идея состоит вот в чем. Если планетные системы могли возникать на z порядка 10 (z указывает на степень красного смещения в спектре галактик, а следовательно, на удаленность этих галактик от нас, как, впрочем, и на удаленность их в прошлое), то это означает, что планетные системы могут возникать во вселенных, где космологическая постоянная в тысячу раз отличается от нашей. В случае если удастся показать, что в звездных системах, возникших на таких больших красных смещениях, есть планеты, то, полагает Лоэб, по антропной аргументации будет нанесен серьезный удар. Конечно, увидеть свидетельства существования планет на z = 10 сейчас нельзя. Но можно поискать их в старых системах, например в старых шаровых скоплениях и карликовых галактиках. Это можно сделать, например, с помощью микролинзирования.

Космологическая конференция в Санта Кларе (Куба). Май 2006 г. Автор – крайний справа.
– На мой взгляд, такой подход, в случае обнаружения планет, не сможет серьезно поколебать ряды сторонников антропного объяснения. Во-первых, как верно пишет Лакатос, так просто исследовательскую программу не задушишь, не убьешь. Во-вторых, вывод Лоэба о том, что в случае обнаружения таких планет можно уменьшить вероятность антропного объяснения до 0,1 процента, основан на ряде предположений, которые могут и не выполняться. Наличие планет еще ничего не говорит о наличии жизни. Кроме того, важно оценить количество цивилизаций и продолжительность их существования.
Обед закончился, и мы вернулись в зал. Мне очень понравился доклад Chris Impey – профессора из Аризонского университета, где он изучает квазары в Steward Observatory. Прекрасный лектор Крис воспользовался микрофоном, чем сразу привлек к себе внимание аудитории. Крис и его группа, используя Alcock-Paczynski Test, провели геометрическое измерение темной энергии, пользуясь парами квазаров . После доклада я подошел к Крису и, выразив ему свое почтение, стал что-то уточнять. Его глаза загорелись, и он еще раз мне все пояснил.
На следующий день мы отправились всем составом конференции на экскурсию в город Тринидад, находящийся где-то в двух с половиной часах от Санта-Клары, на побережье Карибского моря.
Тринидад заложил в 1514 г. Диего Веласкес, выбрав местечко возле рек Агабамо и Таябо, тогда еще приносивших золото. Поначалу основным занятием жителей Тринидада была контрабанда. Однако их самих не раз грабили пираты, поэтому в XVIII в. они занялись делом более трудоемким, но зато легальным – выращиванием сахарного тростника. В период сахарного бума Тринидад переживал золотой век. Но когда центрами торговли стали Гавана и Сьенфуэгос, когда уже не за горами была отмена рабства, Тринидад утратил свое значение так же быстро, как когда-то его приобрел. Но именно благодаря упадку здесь сохранилась колониальная архитектура, которую мы и явились осматривать.
Самым страшным, и я бы сказал, коварным элементом этой архитектуры оказалась мостовая, выложенная из круглых, словно бы речных камней. Каждый раз, ступая по ним, мы рисковали подвернуть ногу.
Так мы поплутали под нещадно палящим в два часа дня солнцем (отличное время для прогулок на Кубе в июне) и присели отдохнуть в тени на паперти церкви. В вязком от жары воздухе появились фигуры пиратов. Мне казалось, что я брежу. Но моя жена подтвердила мои галлюцинации. Оказалось, на площади перед церковью кубинцы взялись снимать кино.
Наша группа степенно протащилась мимо нас, сидящих на паперти, и мы поднялись следовать за ними. Не успел я оглянуться, как супруга подвернула ногу, да так сильно, что она у нее распухла, словно была из дрожжевого теста… Оперевшись на меня, она, видимо, чего-то немного повредила в моем подагрическом суставе, и я тоже захромал, хотя на одной ножке не прыгал…
Таким образом мы всем эмпирически доказали, что с гравитацией на Острове свободы всё в порядке.
Дома нас встретили наши дети, которые не удивились, увидев своих родителей хромоногими:
– Мы вам говорили: не лезьте вы к этим космологам. Мы так и знали, что они вам накостыляют.
Глава 4
Уникальность Вселенной
На первый взгляд космология мало влияет на нашу повседневную жизнь. Однако несмотря на то, что эта наука кажется чрезвычайно далекой от наших текущих забот и мирских треволнений, космологические идеи веками играли и продолжают играть основополагающую роль в формировании философских взглядов, которые в свою очередь оказывают значительное влияние на многие аспекты религиозной и политической жизни разных стран, входящих в состав современной цивилизации.
Космология как наука ограничивается изучением Вселенной в целом, ее содержимого, структуры и эволюции. Космологические идеи основываются на выводах, извлеченных из астрономических наблюдений и математических моделей, но, несмотря на свою кажущуюся удаленность от нашей повседневной жизни, они привлекают внимание прессы и вызывают интерес у широких слоев общества.
С течением столетий методы, применяемые в космологии, видоизменялись, постепенно переходя от спекулятивного мифотворчества к применению научного подхода, основанного на объективных данных. В настоящее время космология является частью современной стандартной физической теории и, как принято полагать, многие ее положения подтверждаются астрономическими наблюдениями.
Если даже согласиться с общепринятым мнением, что к описанию Вселенной можно подходить с обычными человеческими мерками, основывающимися на осознаваемом нами, но имеющим мало физического смысла, течении времени, то некоторые теоретические выкладки, особенно касающиеся наиболее ранних стадий существования Вселенной, не имеют и, возможно, никогда не будут иметь подтверждения, основанного на астрономических наблюдениях.
Таким образом, космология в какой-то мере остается наукой, основывающейся на принципах, которые подразумевают допустимость ситуации, когда теория превалирует над наблюдениями. Это не может не означать, что сами основы этой науки заведомо обречены зиждиться на спекулятивном мышлении, обычно не свойственном другим современным наукам.
Давайте предпримем путешествие к самым корням философии космологии, чтобы установить степень спекулятивности этой науки и попытаться определить границы человеческого познания и понять, что мы можем и чего мы не можем знать. Будем надеяться, что подобные попытки не встретят обычных в таких случаях обвинений в агностицизме. Давайте оставим в покое знаменитое изречение Сократа: «Я знаю лишь то, что я ничего не знаю». В конце концов, пользуясь небывалым прогрессом, произошедшим со времен этого древнегреческого мудреца, мы можем позволить себе порассуждать о том, чего именно мы пока не знаем, а чего никогда так и не сможем узнать.
Первая сложность, с которой сталкивается философия космологии, – это уникальность Вселенной. Наиболее фундаментальное препятствие на пути ее научного изучения заключается в том, что мы можем обозревать только одну вселенную. Именно уникальность предмета изучения, его наличие только в единственном числе отличает космологию от других наук. Говоря точнее, согласно официально принятой в космологии концепции, уникальные начальные условия, приведшие к сегодняшнему состоянию Вселенной, были заданы еще до того, как известные нам физические законы начали управлять эволюцией Вселенной. Мы не можем изменить этих гипотетических начальных условий и посмотреть, что было бы, если бы эти условия были иными. Они даны нам в абсолютном и неизменном виде. Одним из главных последствий того, что Вселенная является уникальной, является то, что мы не можем экспериментировать с ней. Очевидно, что мы не можем создать вселенную заново и пронаблюдать ее развитие с теми же или другими начальными условиями. Мы не можем проводить научных экспериментов на этом основном объекте изучения космологов. Более того, ввиду уникальности наблюдаемого объекта мы не можем сравнить вселенную ни с какой другой Вселенной.
Например, законы наследственности Грегора Менделя, заложившего основу современной генетики, были выведены на основе экспериментов с двадцатью восемью тысячами растений гороха. Эти опыты были бы невозможны, если бы ученый имел только одно растение или только одну горошину.
К сожалению, подобно одной горошине, у нас есть только одна Вселенная, да и ту мы наблюдаем только частично. Поскольку мы не можем сравнить нашу вселенную ни с какой другой Вселенной, мы значительно ограничены в своих возможностях выводить определенные законы, которые были бы справедливы не только для нашей Вселенной, но и для группы подобных объектов;
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17