Вы здесь: Главная > Образование > Новостивысоких технологий

Новостивысоких технологий

Мы знaeм o тeмнoй мaтeрии — и o ee бeзуслoвнoм сущeствoвaнии — пo измeрeнию грaвитaциoнныx эффeктoв. Для мeня былo бы кудa бoльшeй зaгaдкoй, eсли бы вся мaтeрия, кoтoрую мы видим свoими глaзaми, былa eдинствeннoe сущeствующeй мaтeриeй. Нo Лизa Рэндaлл считaeт, чтo тeмнaя мaтeрия мoжeт мнoгoe oбъяснить o нaшeй Всeлeннoй — в тoм числe и гибeль динoзaврoв. Вoзмoжнo, тeмнoй мaтeрии лучшe былo бы с нaзвaниeм «прoзрaчнaя мaтeрия». Тeмнaя мaтeрия и мнoжeствeнныe всeлeнныe нa сaмoм дeлe никaк нe связaны. Я предпочитаю изучать «мультивселенную», которая находится здесь и сейчас. Это неуловимая форма материи, которая взаимодействует через гравитацию, подобно обычной материи, но не излучает или поглощает свет. Когда я начала концентрироваться на идеях, лежащих в основе моей книги, я была поражена и очарована не только нашими текущими знаниями об окружающей среде — местной, солнечной, галактической и вселенской — но и тем, как сильно мы вообще надеемся понять все на нашем крошечном островке здесь, на Земле. Какие неправильные выводы такие люди делают относительно Вселенной? Наше предположение таково: во время прохождения Солнечной системы через среднюю плоскость галактики Млечный Путь, она столкнулась с диском темной материи, который выбил этот удаленный объект, что привело к катастрофическому столкновению. Лично я не считаю это величайшей опасностью для человечества. Как насчет существования множественных вселенных — так называемой мультивселенной? Этот объект мог быть кометой из пояса Оорта, гипотетической области из комет и других тел за пределами орбиты Нептуна. Если темная материя имеет особенные свойства, они могут отразиться в размерах галактик и распределении. Но в 1970-х годах идею возродили, когда астрономы наблюдали движение спутниковых галактик — небольших галактик в окрестностях более крупных — которое можно было объяснить только присутствие дополнительной невидимой материи. Если темная материя может объяснить гибель динозавров, может ли она также объяснит, с чего началась жизнь на Земле? Но ее статус значительно укрепился в 1970-х годах, благодаря работе Веры Рубин, астронома из Института Карнеги в Вашингтоне. Впервые гипотезу темной материи выдвинул в 1933 году Фриц Цвикки, швейцарский астроном из Калифорнийского технологического института. Гипотеза темной материи впервые была выдвинута много десятков лет назад. С этой точки зрения вопрос должен звучать иначе: почему все, что мы знаем, должно сходиться с плотностью энергии, которой она обладает? Что новые открытия о темной материи могут рассказать нам о происхождении Вселенной? Эти и другие наблюдения перевели темную материю в область серьезных исследований. Впрочем, возможно, темная материя состоит из частиц, масса которых сравнима с теми, что нам известны. Если это так и если эти частицы движутся со скоростью, которую мы можем предположить, миллиарды частиц темной материи проникают через каждого из нас каждую секунду. Меня также поразили многочисленные связи между явлениями, которые позволяют нам существовать вообще. Обычно мы называем «темным» то, что, вроде вашей черной рубашки или пиджака, поглощает свет. И на основе вычислений скорости звезд Цвикки подсчитал, что количество массы, которой должно обладать скопление, чтобы иметь необходимую гравитационную тягу, было в 400 раз больше, чем вклад измеренной светящейся массы — то есть материи, которая излучает свет. В каком состоянии текущее знание о темной материи? Необходимо определенное количество гравитации, чтобы удержать быстро движущиеся звезды в скоплении от разбегания. То есть звезды вращались с постоянной скоростью даже далеко за пределами региона, содержащего светящуюся материю. Темная материя влияет на расширение Вселенной, на путь, который проходят лучи света, достигающие нас от далеких объектов, и многие другие измеряемые явления, которые убеждают нас в существовании темной материи. Темная материя состоит из атомов? Примечательным выводом этих исследователей было то, что на обычную материю приходилась лишь одна шестая от массы, необходимой для удержания звезд на орбите. Расскажите нам об этом. Она состоит не из атомов и даже не из знакомых нам элементарных частиц вроде протонов и электронов, которые заряжены и поэтому взаимодействуют со светом. Чтобы вы понимали, моя точка зрения не является религиозной. Выявить самые базовые элементы обычной материи было сложно, но ее исследование было куда более прямолинейным, нежели исследование темной материи, которая нас окружает. Несмотря на эти первые наблюдения, долгое время темную материю по сути игнорировали (и его оценка недостающей материи была на самом деле слишком большой). Если она невидимая, почему мы называем ее «темной»? Что такое темная материя? Или ваши научные знания ставят все на свои места? Мы знаем, что она есть, поскольку видим ее эффекты на звездах и галактиках. Большинство таких теорий остаются спекулятивными, но вполне вписываются в картину мира и стоят затраченных на них усилий. Несмотря на слабость ее взаимодействий, в ближайшие десять лет у ученых есть реальный шанс выявить и определить природу темной материи. Для исследователя вроде меня это оптимальная ситуация. Но в случае с темной материей свет просто проходит через нее. Ее гравитационное притяжение было достаточно мощным, чтобы выбить кометы на внешней границе Солнечной системы, где противодействующая тяга Солнца была слишком слабой, чтобы вернуть их на место. Их много, но позвольте мне сосредоточиться на самой темной материи. Но мы не воспринимаем ее напрямую: только через ее гравитационное влияние, поскольку она так слабо взаимодействует с обычной материей, к которой мы привыкли. Эта тонкая область стала настолько плотной, что когда Солнечная система проходила через нее и Солнце осциллировало вверх и вниз по мере движения через нашу галактику, гравитационное влияние этого диска было невероятно сильным. С чего бы нам иметь идеальные органы чувств, которые ощущают практически все? Мы не можем ее увидеть или почувствовать. При помощи телескопов и других инструментов мы можем увидеть, что что-то, помимо гравитации звезд и галактик, которые мы наблюдаем, влияет на движение этих звезд и галактик. На иллюстрации показано движение Солнца через галактическую плоскость
Тот тип темной материи, которая запустила кончину динозавров, распределялся совсем не так, как большая часть темной материи во Вселенной. Их наблюдения стали самым убедительным доказательством темной материи на то время. Этот дополнительный тип темной материи должен был оставить гало нетронутым, но его отличное взаимодействие привело к тому, что он конденсировался в диск — прямо в центре плоскости Млечного Пути. Тем не менее я беспомощно ощущаю эмоции, которые мы склонны называть религиозными, когда пытаюсь осознать необъятность Вселенной, наше прошлое и как это увязывается вместе. Ощущаете ли вы во Вселенной некое величие? Какова связь между темной материей и динозаврами, о которой вы писали в своей книге? Ученые проделали большой прогресс в понимании темной материи, но остаются большие вопросы. Мы не видим ее, не слышим, не чувствуем, не знаем, какова она на вкус и запах. Ваш взгляд на космос как физика отличается от взгляда людей, далеких от науки. Люди спрашивают, как это вообще может быть возможно, чтобы большую часть материи — в пять раз больше обычного вещества — нельзя было обнаружить с помощью современных телескопов. Сбежавшие кометы были выброшены из Солнечной системы или же — моментально — перенаправлены во внутреннюю Солнечной систему, где могли потенциально ударить Землю. Мои коллеги и я считаем, что темная материя могла в конечном счете (и косвенно) быть ответственной за исчезновение динозавров. Но это также означает, что мы не сможем изучать их при помощи наблюдений. По-другому начинаешь смотреть на дурацкую повседневность. Такие угрозы нечасто вызывают ажиотаж, даже если возможен потенциальный ущерб. И хотя они действительно могут ударить и уничтожить крупный населенный центр, шансы на то, что это произойдет в обозримом будущем, ничтожно малы. Большой урок, который физики получили за много веков, заключается в том, как много скрыто от нашего взора. И, наряду с другими ведущими учеными, гарвардский физик Лиза Рэндалл пытается ответить на эти вопросы. Я не вижу необходимости наделять все целью или смыслом. Мы знаем, что 66 миллионов лет назад объект шириной не меньше 10 километров упал на Землю из космоса и уничтожил наземных динозавров, а также три четверти других видов на Земле. Безусловно, иногда астероиды подходят довольно близко.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

Комментирование записей временно отключено.