В Казани прошла XII Всероссийская гравитационная конференция, на которой ведущие ученые страны и их коллеги из-за рубежа поделились свежими идеями о том, как устроена наша Вселенная.
В прошлый раз, на рубеже XIX-XX веков, кризис в физике успешно разрешился созданием теории относительности, которая полностью перевернула наши представления об окружающем мире. А ведь совсем незадолго до эпохальных событий великий лорд Кельвин сказал свою знаменитую фразу о том, что в физике ничего нового сделать нельзя. Примерно такую же мысль лет тридцать назад академик Зельдович высказывал молодым коллегам, которые хотели заниматься космологией и теорией гравитации: не лезьте сюда, здесь все уже сделано.
Но в последние годы двадцатого века этой благостной картине пришел конец. Обнаружилось, что результаты измерений гравитационной массы, полученные разными методами, расходятся. И физики заговорили о некой темной материи, которая взаимодействует с обычной только с помощью силы тяготения.
Затем вдруг оказалось, что Вселенная последние два миллиарда лет расширяется с ускорением, то есть взрывается во второй, после Большого взрыва, раз. Это наблюдение породило еще одну сущность - темную энергию. Этой таинственной субстанции дали много других названий - от квинтэссенции до лямбда-члена уравнений Эйнштейна. А еще ее называют антигравитацией, потому что чем больше темной энергии где-то сосредоточится, тем сильнее в этом месте массы будут друг от друга отталкиваться - в полном противоречии с законом тяготения Ньютона. В соответствии с нынешней концепцией эта антигравитационная сила по мере расширения Вселенной превысила силу тяготения и взяла управление нашим миром на себя. Ничего хорошего царство темной энергии нам не сулит - отдельным теоретикам мерещится мрачное будущее, когда сила антигравитации разрывает атомы на кварки, обеспечивая Большой разрыв (Big Rip), после которого Вселенная оказывается заполненной бесструктурной материей.
Даже такие, казалось бы, крепкие объекты, как черные дыры, которые еще двадцать лет назад были способны всосать в себя всю Вселенную, не переживут Большого разрыва. В общем, дело дошло до того, что отдельные горячие головы уже начинают, никого не стесняясь, поговаривать об эфире, то есть покушаются на святое - все-таки именно на основе критики эфирных теорий выросла теория Эйнштейна и соответственно вся современная физика.
- Мы живем в чрезвычайно интересное время, - говорит на открытии конференции президент Российского гравитационного общества Виталий Мельников. - После того как вдруг выяснилось, что 95% Вселенной состоит неизвестно из чего, возникает широкий простор для поиска, для создания новых теорий, порой очень смелых.
- Действительно, появление эфира в рассуждениях физиков - это верный признак серьезного кризиса, - вторит ему профессор КГПУ Юрий Игнатьев.
Однако, чтобы изучать внезапно открывшуюся нашему взору непонятную Вселенную, нужна совсем иная экспериментальная база. И одним из главных приборов становятся гравитационные антенны, которые должны ловить до сих пор ни разу не зафиксированные, а только предсказанные Эйнштейном гравитационные волны. Считается, что зафиксировать такую волну, то есть нечто, деформирующее пространство, включая и все, что в нем находится, можно по изменению размера какого-то тела или же длины пути, который прошел луч лазера. Эти изменения очень малы, поэтому исходные размеры должны быть большими, а ошибки измерения - маленькими.
В результате физикам приходится строить очередные циклопические сооружения. Так, три гравитационных антенны, которые соорудили в Италии и США и сейчас выводят на проектную чувствительность, представляют собой пары тоннелей длиной в три-четыре километра, соединенных под прямым углом. Внутри них поддерживается высокий вакуум, а в вершине получившегося угла при температуре жидкого гелия расположена чрезвычайно сложная система подвешивания зеркал. В тоннелях идут два совершенно одинаковых луча лазера, которые при соединении дают интерференционную картинку. Если пройдет волна, то один луч пройдет иное расстояние, чем другой, и картинка изменится. Понятно, что такие установки обходятся очень дорого, но престиж страны от приоритета в таком важном деле, как открытие гравитационных волн, стоит много дороже.
Наши ученые не могут себе позволить больших проектов по поиску наиболее интересных, реликтовых гравитационных волн, оставшихся со времен Большого взрыва, и строят сравнительно небольшие антенны для наблюдения следов ныне случающихся в пространстве Млечного Пути катастроф вроде слияния черных дыр. С одной из таких антенн ученые уже поработали и оценили ее чувствительность. Оказалось, что даже без охлаждения до температуры жидкого гелия эта антенна вполне сможет справиться со своей задачей обнаружения волн от редких событий в нашей галактике.
|
