Темная энергия Вселенной
- Как появилась идея машины времени?
- Когда я был студентом, нормальный физик о машинах времени никогда бы не заговорил. В 1985-м машины времени появились в работах таких физиков-теоретиков, как Кип Торн
(заведующий кафедрой физики в Калифорнийском технологическом, в том числе академик Российской Академии наук), Моррисон, Игорь Новиков (заведует релятивистской астрофизикой в университете Копенгагена . – Авт.). Стало понятным, что если общая теория относительности Эйнштейна правильна, и если верна квантовая теория поля, то машину времени можно сделать. Это вызвало бешеную сенсацию. Гений Хокинг (виднейший британский физик-теоретик, занимается вопросами космологии . Авт.) пытался погубить идею машины времени 20 лет, и у него не вышло. Судя по всему, машина эта возможна, хотя ему по-прежнему не нравится данный факт.
- Что нужно для ее создания?
- Когда стали подсчитывать, сколько энергии надо, чтобы ее создать на одного человека, оказалось, что надо 10 в пятидесятой степени килограммов умножить на скорость света в квадрате. Откуда мы возьмем столько? Значит, никаких практических приложений... К тому же никто не знает, как ее создать - уравнение Эйнштейна описывает ее существование, но стационарное. А как же динамический процесс? Этого пока никто не решил. В любом случае, зачем этим заниматься, если у нас нет столько энергии? Так разговор о практическом приложении сошел на нет.
- И когда он начался снова?
- В 1998 году ситуация резко изменилась. Астрономы наблюдали сверхновые звезды. Всем и так известно, что Вселенная расширяется, а тут нашли, что она разгоняется, и скорость расширения растет со временем. Центра расширения нет, каждая точка и убегает, и является центром. Раньше считали, что скорость затухает. Если взять второй закон Ньютона, наличие ускорения подразумевает действие силы. Что это за силища такая, откуда она взялась целую Вселенную разгонять? Что за источник? Поскольку никто этого не понял, возникло два подхода. Первый - мы все это трактуем на основе уравнений Эйнштейна, а может быть, их надо модифицировать? Чем и занялась научная группа моих коллег и друзей, которые живут в Испании и Италии. Другая группа, к которой я принадлежу, считает, что с уравнениями все в порядке, просто во Вселенной есть нечто, что ее разгоняет. Это нечто назвали темной энергией. Название не очень удачное - но его взяли, чтобы отличить темную энергию от темной материи. Во Вселенной ведь есть еще и темная материя - это факт. Астрономы недавно научились просчитывать ее, но пока не поняли, что это такое. Ее гораздо больше, чем обычной видимой материи. Темная материя не дает никакого ускорения, но, кроме нее, есть что-то, что разгоняет. Это и есть темная энергия. Темная материя комкуется, мы можем ее видеть по движению галактик.
- Что это такое?
- По моему мнению, скорее всего, это легчайшие суперсимметричные частицы, которые давно уже ищут физики. Есть еще варианты, думаю, мы разгадаем загадку в течение лет десяти. С темной энергией сложнее. Она не комкуется. Она равномерно разлита везде. Вот это проблема номер два в современной физике. (Проблема номер один - спектр масс элементарных частиц.)
Есть три варианта, что это такое: квинтэссенция, космологическая постоянная, либо - самая экзотика - фантомная энергия. Темная энергия создает отрицательное давление, и она создает ускорение. Но главный прикол в другом. У нее есть давление, у нее есть плотность энергии. Если давление разделить на плотность энергии, получится безразмерное число. Давление отрицательное, плотность положительная. Плотность энергии - масса на скорость света в квадрате. Это число называют W. Это число отрицательное. Чему оно равно? Если это число больше -1, например, -0,5, в этом случае темная энергия называется квинтэссенцией, и это худо-бедно понятно. Если в точности равно -1, то это космологическая постоянная Эйнштейна. Если это число меньше -1, то темная энергия становится чем-то таким странным, что ее даже называют фантомной 
энергией.
Расчетам поможет телескоп
- И как нам рассчитать правильное решение?
- А вот чему равно W, должны сказать астрономы. Они хитро это делают, вычисляют ускорение, расстояние, рассчитывают. Методика очень сложная. То, что вывели телескопы за пределы атмосферы Земли, – это гигантский прорыв. Иначе дрожание атмосферы размыло бы все результаты. О расширении Вселенной мы узнали благодаря Хабблу (Эдвин Хаббл – американский астроном, открывший расширение Вселенной, в честь него назван знаменитый орбитальный телескоп .– Авт.). И это привело к революции в физике! Лучше бы на это деньги тратили, чем на дурацкий полет человека к Марсу, кому это нужно, не пойму. Отправили бы автомат... Посмотрите, как автоматы совершенствуются - в соответствии с законом Мура! (удвоение памяти и тактовой частоты компьютеров вдвое каждые два года. – Ред.)
Итак, что говорят астрономы? Они говорят, что этот W, по-видимому, близок к -1, и даже меньше. Может -1.01, или -1.1. То есть, скорее всего, темная энергия - это фантомная энергия. Когда я слышал, как астрономы рассказывали на конференции про эти результаты, накал страстей был, как на концерте покойного Фредди Меркьюри!
- Итак, это новая ступень?
- Если это действительно фантомная энергия, то первое удивительное следствие - машины времени могут существовать, они устойчивы, и для их существования не надо огромной энергии. Это мы и доказали - я, Педро Гонзалес Диаз и Прада Мартин Маруна. Мы использовали теорию бран, связанную с теорией струн, или м-теорией… Но это отдельная тема. Большой андронный коллайдер должен проверить, есть ли они, эти браны. Если теория бран верна, и фантомная компонента темной энергии существует, не требуется огромных энергий.
Хвала интернету
- А где находятся ваши соавторы?
- Коллеги работают в Мадриде. Общались мы по сети, слава Господу, что придумали интернет, не представляю, как жить без него. После того как сделали и опубликовали работу, я полетел в Мадрид, и мы встретились. Педро говорил, что первый раз в жизни он знакомился с соавтором после опубликования совместной работы.
- Итак, что вы сделали, попросту говоря?
- Некоторые шалуны пишут - нашел горючее для машины времени. Во-первых, не нашел - фантомную энергию нашел не я. Выяснилось, что если все это верно, машину времени можно создать в лаборатории. Следующий вопрос - сколько энергии надо, чтобы ее создать? Мы еще не научились вычислять. Мы над этим работаем, но пока ничего не выходит. Знаю одно - не будет этих безумных чисел.
Есть еще более мощные утверждения. Когда я защищал докторскую, ведущей моей организацией был Московский математический институт имени Стеклова. Страшно мощное заведение. Оттуда как раз Ирина Арефьева, она в Штатах живет сейчас, приехала написать отзыв для меня. Так они вместе с одним членкорром написали работу, доказывающую, что может хватить энергии большого андронного коллайдера для возникновения маленьких машин времени. Фантомная энергия будет стабилизировать их, и они не развалятся…
Хотя вообще-то мы занимались космологией и эволюцией Вселенной. И то, что у нас машины времени появятся, не ожидали совсем. А когда мы написали об этом, у нас работу сразу взяли в журнал, один из самых «высоколобых». Есть научные журналы, у которых очень жесткие рейтинги, например, Physical Review. Мы опубликовались в журнале еще мощнее - Nuclear Physics B.
Педро даже мою фамилию вперед поставил, потому что идея была «отсюда». Но идея бы не возникла, если бы я не читал работ Педро. Он написал мне, что впервые видит, чтобы статью оторвали с руками в такой журнал, что рецензенты пишут в полном восторге. Говорят, статья набита новыми глобальными идеями!
- Видно, что для вас соавтор много значит.
- Педро Диаз - один из самых блестящих умов нашего времени, я даже считаю, что он не уступает самому Хокингу. Хокинга я этим не принижаю - он абсолютный гений, с ним на один уровень я поставил бы еще человек пять.
- И кто в этом списке?
- Крупнейший космолог России Старобинский, благодаря которому финансируется гравитационная наука в России. Старобинский за кордоном добывает западные гранты и кормит несчастных гравитационистов здесь! Кстати, он нам может плохую вещь сделать. Свинью нам подкладывает! Но подождем коллайдер!
Открытие по дороге в Голливуд
- Как отследить эти машины времени?
- Есть два варианта. Машина времени – это что-то вроде известной ученым кротовой норы (альтернативный термин wormhole - червоточина, или кротовая нора). Эту историю начал Эйнштейн. Он сказал - мы живем в искривленном пространстве. А может, две точки пространства соединим коротким путем? Эйнштейн начал работать с Розеном, и они нашли «мосты» Эйнштейна – Розена. Они же доказали, что эти «мосты», или «норы», неустойчивы. Поэтому тему закрыли.
А в 1985-м была целая история, детектив. Их снова открыл Кип Торн благодаря Голливуду. Вот на Голливуд нападают, а я не согласен с этими нападками. Фильм «Матрица» по своему интеллекту гораздо выше многих элитарных фильмов. В уста героев вложены монологи Декарта. Что может быть мощнее?
Так вот, есть фантастическое кино «Контакт», у которого один плюс - там играет Джоди Фостер. Наверное, поэтому Кип Торн и взялся за это дело. У Торна есть друг Карл Саган, он решил под старость лет написать сценарий. По сюжету из космоса приходит послание, используя его, получают машину, с помощью которой можно перемещаться в пространстве. И вот Саган попросил Торна помочь ему со сценарием. Чтобы поменьше было фантастики, побольше науки. Кип Торн ехал, читал рукопись по дороге из Нью-Йорка в Лос-Анджелес... И вспомнил про мосты Эйнштейна. Он сделал некоторые расчеты, которые помогли сделать мосты устойчивыми. Оказалось, если в них закачать Казимировский вакуум, открытый из-за притяжения, возникающего между двумя хорошо отполированными пластинами, мосты могут стабилизироваться. Но фантомная энергия прекрасно выполняет роль Казимировского вакуума.
Еще раз хочу произнести оду интернету, благодаря которому мы все это узнаем!
Если есть фантомы, и Вселенная расширяется, то кротовые норы не только стабильны, они начинают расти - и могут существовать гигантские кротовые норы. Но чтобы их реально разглядеть, нам нужны новые, более мощные телескопы, их сейчас делают.
- Это дорого, сделать такой телескоп?
- 5 миллиардов долларов. Учитывая, что техника дешевеет, это не вопрос.
Теперь о большом взрыве...
- Это дело очень своеобразное. Плотность энергии там стремится к бесконечности, коллайдер не сравнится. Но считается, что после большого взрыва была эпоха инфляции - когда Вселенная раздулась. Коллайдер тут снова не способен показать, что было, хотя некоторые говорят, что на коллайдере мы создадим эти условия. Чушь собачья. Грубо говоря, он покажет то, что произошло через одну тысячную секунды после того, как Вселенная уже существовала. Нам недостаточно энергии даже для того, чтобы имитировать фазу раздувания. Хотя, если идеи бран верны, создание подобных вещей в лаборатории вполне возможно.
Расчеты Арефьевой и Воловича (Ирина Арефьева и Игорь Волович - сотрудники Московского математического института имени Стеклова. – Авт.) показывают следующую штуку. Если вы будете сталкивать протон с ядрами атома свинца, на тех энергиях, которые возникают в коллайдере, кроме частиц, будут возникать маленькие «кротовинки». Они будут оставлять характерные треки. Практически это и есть крошечные машины времени. Если верны идеи бран, и есть фантомы. Что фантомы существуют, я очень надеюсь, так как последние семь лет занимался ими, и если окажется, что их нет, – семь лет впустую.
- Зато отточили мозг!
(Хохочет.)
- Пока машина времени еще не построена, поговорим о том, как живет ученый, достаточно ли уделяется внимания науке? Что делать, куда государству идти?
- Куда государству идти? Вы же не напечатаете...
- Все плохо?
- Я не хочу быть нытиком. Науке в России уделяется мало внимания – это чистая правда. Если сравнить с теми вложениями, которые делают развитые страны, нашу страну я развитой не могу считать. Сейчас четырем ученым денег дали - по 50 или 60 тысяч долларов. Одному за изучение темной энергии, кстати. Все это замечательно, но не отменяет того факта, что деньги на фундаментальную науку практически не выделяются, и правительство заявляет, что в первую очередь будет финансировать прикладные разработки. Это у них что-то с головой, или у меня, я не понимаю? Нет на самом деле разницы между фундаментальной и прикладной наукой. Вы либо науку финансируете, и тогда появляются приложения, на основании которых можно создавать корпорации, институты, фирмы.
- В какие отрасли науки нужно вкладывать в России предпринимателю, чтобы увидеть результат при жизни?
- Прибыль чтобы была? В физику твердого тела, в нанотехнологии, но не так, как это делается сейчас. У нас под словом «нано» понимают Бог знает что. Рост электроники... Есть куда вложить! Но это хорошо для мира в целом, я не советую это делать в нашей стране, у нас это не сработает.
- Можно ли в Калининграде построить наукоград, и что для этого нужно?
- Да строят сейчас. Строят инкубатор, строят технопарк. Но есть нюанс принципиальный - нужны мозги. Вещь, которую прекрасно решила Америка, и на которой погорела Германия после войны. Немцы сейчас тоже вкладывают деньги в мозги, но американцы больше платят.
От Дарвина не отмахнешься
- Наука и религия в 19-м веке были антагонистами. Являются ли последние открытия подтверждением духовности материального?
- Отвечу честно, я атеист. Но я не воинствующий атеист, и не говорю, что Бога нет. Есть Бог или нет - это не зависит от того, что думает какой-то Юров. Но научные данные с библейскими не согласуются. Католики уже давно ведут мощную кампанию, чтобы соединить науку с религией, они даже дарвиновскую теорию официально признали - только с одной поправкой - Бог вложил душу в обезьяну.
От Дарвина не отмахнешься. Есть люди, которые пытались честно соединить науку и религию. Мне нравится читать некоторые работы богословов. В конце концов, наука вышла из богословия.
- Порох и шампанское изобрели монахи.
- Космология началась с работ аббата Жоржа Леметра.
- И генетику Мендель начал, тоже монах.
- Но понимаете, наука однозначно не согласуется с Библией. Были попытки согласовать. К сожалению, не вышло, хотя я отношусь к попыткам сочувственно.
- Может ли физическое знание увеличить способности человека?
- А что, есть какое-то другое знание? Оглянитесь вокруг. Огромное количество физиков занимается биологией. Огромное количество физиков занимается финансовой математикой. Недавно в «Nature» была большая статья, где один известный ученый раздолбал всех экономистов. Вот ваша экономика, смотрите. Вот кризис - где ваши предсказания, где умение управлять? В экономику необходимо привлекать методы естественных наук, а не изобретать велосипед.
- Какие угрозы сейчас существуют?
- Прежде всего, существует статистический анализ. И анализ предсказывает, что вероятность того, что с нами случится что-то плохое, высока. Есть такой аргумент Doom's Day - Судного дня.
- Не едет ли у вас «крыша» от науки?
- Едет ли крыша... Да я так и живу! Но у меня есть жена, которая умнее меня, и у нее-то «крыша» в порядке, понимаете?