Прорыв за край мира
1%

Читать онлайн "Прорыв за край мира"

Автор Борис Евгеньевич Штерн

Борис Штерн

ПРОРЫВ ЗА КРАЙ МИРА

 О космологии землян и европиан

При участии Валерия Рубакова, Андрея Линде, Владимира Лукаша, Вячеслава Муханова, Алексея Старобинского

АВТОР:

Борис Штерн, докт. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН, главный редактор газеты «Троицкий вариант — Наука»

НАУЧНЫЙ РЕДАКТОР:

Валерий Рубаков, академик РАН, главный научный сотрудник ИЯИ РАН, профессор МГУ, лауреат премии РАН им. Фридмана (1999)

СОБЕСЕДНИКИ:

Андрей Линде, профессор Стэнфордского университета, лауреат премии Мильнера по фундаментальной физике (2012)

Владимир Лукаш, докт. физ.-мат. наук, профессор, зав. отделом АКЦ ФИАН им. Лебедева, лауреат премии РАН им. Фридмана (2008)

Вячеслав Муханов, профессор Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, лауреат премии Грубера по космологии (2013)

Алексей Старобинский, академик РАН, главный научный сотрудник ИТФ им. Ландау РАН, лауреат премии Грубера по космологии (2013)

Предисловие

Утверждение, что основной инстинкт человека — половой, есть гнусная клевета. Скажите это альпинисту, глядящему ранним утром на освещенную солнцем вершину! Или представьте, что бы высказал в ответ на это утверждение полярник начала XX века перед стартом экспедиции. Да что полярник! Представьте его собак в упряжке, с нетерпением отрывисто гавкающих и пытающихся рывками сорвать привязанные нарты, чтобы скорей рвануть вперед в снежные просторы…

Любознательность, жажда исследования и стремление быть первым складываются у человека (конечно не у любого, но зато и не только у человека) в мощный инстинкт, который условно можно назвать инстинктом первопроходца. Этот инстинкт помог человеку в кратчайшие сроки расселиться по всей Земле и стать тем, кто он есть.

Остается завидовать белой завистью первопроходцам прошлых веков. Теперь поверхность Земли исчерпана. Поверхность других небесных тел еще слишком далека. И всё же пространство для реализации этого инстинкта остается — прежде всего в науке.

В этой книге мы попытаемся осветить сравнительно недавний прорыв за пределы реальности, данной нам в ощущениях. За последние тридцать с лишним лет люди добрались-таки до края, за которым пока еще нечетко, словно сквозь дымку или слой льда, »увиде-ли грандиозные очертания того, что может оказаться новым уровнем мироздания. Не исключено, что часть представшей картины — мираж. Но даже в этом случае мираж захватывающе интересен и несет какой-то важный смысл. Мы имеем в виду современную космологию и передовые рубежи физики микромира — два, казалось бы, противоположных направления, которые уже давно сошлись воедино в истоках Вселенной.

Человек, вопреки расхожему мнению о собственном могуществе, очень слаб перед лицом природы. Современный ученый даже слабей, чем первопроходец времен великих географических открытий: природа ставит на дальних рубежах совершенно непреодолимые барьеры. Вперед выходит теория, которую всё труднее проверить, — прямой эксперимент становится всё дороже, пока наконец не становится принципиально невозможным. Но это не значит, что впереди глухая стена. Просто меняется метод — на первый план выходит что-то вроде искусства экстраполяции: построение внутренне стройных непротиворечивых теорий, которые правильным образом издалека проецируются на нашу действительность.

Эксперимент при этом не отбрасывается, но меняет смысл. Вместо прямой проверки новых теорий он расширяет и детализирует базу для экстраполяции картины доступного мира в недоступную даль.

Прорыв к новому горизонту произошел в два этапа. Первый — теоретический, он протекал в 1980-е годы. Люди многое поняли и много чего предсказали. Второй этап экспериментальный: предсказания стали подтверждаться прецизионными наблюдениями. Он длится последние пятнадцать лет, в течение которых космология получила право называться точной наукой в самом прямом смысле этого слова. Прорыв еще не завершен — пока писалась эта книга, история продолжала разворачиваться прямо на глазах, появлялись новые важные данные, и автору приходилось добавлять постскриптумы и примечания. Они, с одной стороны, делают книгу чуть более «растрепанной», зато привносят ощущение живого действия.

В событиях, излагаемых в книге активно участвуют сотни, а то и тысячи человек (смотря как определять степень участия). Но лишь нескольким из них (или немногим десяткам — как считать) удалось найти ключевые решения, ставшие мостами или проливами, куда устремились и остальные. Наверно, этим людям можно позавидовать не меньше, чем капитанам парусников, чьи имена остались на географических картах.

Цель этой книги — осветить не столько упомянутую выше открывшуюся картину, сколько путь к ней, вплоть до живописных подробностей, отразить ее дух. Счастливое обстоятельство заключается в том, что ее герои живы, более того, многие из этих героев говорят по-русски и являются давними знакомыми автора и научного редактора. Поэтому значительную часть книги составляют интервью или диалоги с основными участниками.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, хотя иногда речь в ней заходит о довольно сложных вещах. Среди прочего, есть и формулы, графики и большие степени десятки. Считайте, что автор восстает против известной сентенции: «Каждая формула вдвое снижает количество потенциальных читателей». Это суждение опирается на представление о читателе как об умственно ленивом существе — жертве масс-медиа и условного Голливуда. Такая аудитория существует, но она всё равно не по зубам любому автору, пишущему о науке, как бы он перед ней не заискивал. Будем уважать читателя и рассматривать знакомство с формулами на школьном уровне как непременный атрибут культурного человека. Представьте, что бы стало с художественной литературой, если бы каждый писатель руководствовался принципом: каждая метафора, оперирующая античными или библейскими сюжетами (с которыми средний читатель не знаком), уменьшает количество потенциальных читателей на 10%!

Все формулы, которые для восприятия требуют высшего образования (дифференциальные уравнения), собраны в две главы, идущие подряд. Они называются «Уравнения Эйнштейна» и «Отталкивающая гравитация». Пропустив эти главы, читатель ничем особо не рискует, кроме того, что некоторые важные утверждения придется принимать на веру. Основные формулы сводятся к умножению, делению и возведению в степень.

Излагаемая история действительно сложна, но не формулами, а понятиями. Приступая к книге, автор решил не обманывать себя: написать о данном предмете так, чтобы все всё поняли, невозможно, тем более, что и сам он понимает не всё. Поставленная задача стоит иначе: для любого читателя в книге должно найтись нечто понятное и интересное для него. Зацепившись за это нечто, он сможет потихоньку отгрызать менее податливые места, так, что в какой-то момент картина проявится как целое.

Книга эта вообще разнородна — содержит разные сюжетные линии. Рассказ о зарождении и триумфе теории космологической инфляции перемежается историей развития космологии и мировоззрения жителей глубин инопланетного океана, покрытого толстым слоем льда. Для определенности взят спутник Юпитера Европа. Эта сюжетная линия отчасти иллюстрирует основную на более простом материале и зацепляется за нее в ключевых моментах.

У любой книги должен быть жанр и целевая аудитория. Обычно они очевидны, но не всегда. Литературный жанр определить не так просто, тут намешано разное — научпоп, научная фантастика, мемуары, публицистика. Есть даже элементы учебника. Если все-таки нужно как-то определить общий жанр книги, то пусть это будет ода. Конечно, оды нынче непопулярны и само слово дискредитировано. Да и предмет воспевания — наука и ее люди — сейчас не в фаворе. И всё же кто-то должен двигаться напрямик сквозь извивы времен. Ода, значит ода!

Что касается целевой аудитории — с ней, как подсказывает опыт автора, никогда не угадаешь. Она всегда меньше, чем предполагаешь, и не совсем та. Скорее можно говорить о неком «эталонном читателе», которого автор держал в голове, к которому как бы обращался. Здесь ответ прост — я обращался к самому себе, каким был почти пол века назад. Кстати тогда, читая некоторые книги, я чувствовал себя эталонным читателем, ощущая, что автор пишет именно для меня. Возможно, авторы этих книг тоже обращались к самим себе, какими они были в юности. В таком подходе есть рациональное зерно — обращаясь на склоне лет к себе юному в тексте, написанном для современников, укрепляешь связь прошлого с будущим.

Часть I. ПРЕДЫСТОРИЯ

В этой части описывается переворот во взглядах людей на устройство Вселенной, который начался примерно в 1916 годц и закончился в середине 1960-х.

1. Комфортная, но неправильная картина мира

Опуская всяческих китов, слонов и хрустальные сферы, начнем исторический очерк с картины мира, которая уже может обсуждаться в рамках науки. Это вечная, бесконечная, в среднем неизменная Вселенная. Такая концепция постепенно сложилась в XVI—XIX веках и служила основной космологической парадигмой вплоть до 1920-х годов. В ...




Последние несколько лет стали эпохой триумфа теории космологической инфляции, объясняющей происхожде
1%
Последние несколько лет стали эпохой триумфа теории космологической инфляции, объясняющей происхожде
1%