Когда физики в цене - Ирина Львовна Радунская

фундаментальных законов природы в существенно иных, чем в нашей Вселенной, условиях может иметь эвристическое значение для нахождения этих законов».

Четвертый параграф обсуждаемой статьи Сахарова имеет название «Антропологический принцип и космологическая постоянная». Мы неоднократно встречались с космологической постоянной, первоначально введенной Эйнштейном в уравнения Общей теории относительности, чтобы эти уравнения имели решение, не зависящее от времени. Предоставим теперь слово Сахарову. Он начинает этот параграф так:

«Различные области пространства могут отличаться друг от друга дискретными и непрерывными параметрами. В духе антропологического принципа считаем, что наблюдаемая Вселенная выделена совокупностью значений параметров, благоприятных для развития жизни и разума. В частности, возможно сигнатура (равная 1 или другому нечетному числу) является одним из таких параметров».

Переходя к сути антропологического принципа, Сахаров пишет:

«Как известно, космологическая постоянная равна нулю или аномально мала, причем, что особенно удивительно, не во внутренне- симметричном состоянии «ложного» вакуума, а в состоянии «истинного» вакуума с нарушенными симметриями. Малость или равенство нулю космологической постоянной — это один из основных факторов, обеспечивающих длительность существования Вселенной, — достаточную для развития жизни и разума. Поэтому естественно попытаться привлечь для разрешения проблемы космологической постоянной антропологический принцип.

Если малое значение космологической постоянной определяется «антропологическим отбором», то оно обусловлено дискретными параметрами. Либо при этом космологическая постоянная равна нулю в каком-то варианте, либо чрезвычайно мала.

В этом последнем случае следует предполагать, что число вариантов набора дискретных параметров велико… Это, очевидно, требует большого значения размерности компактифицированного пространства…

Заметим в заключение, что в пространстве Р (пространстве Парменида, не имеющего времени и поэтому не допускающего движения) следует рассматривать бесконечное число U включений (напомню: U — от слова Universe) «При этом параметры бесконечного числа из них могут быть сколь угодно близкими к параметрам наблюдаемой Вселенной. Поэтому можно предполагать, что число похожих на нашу Вселенных, в которых возможны структуры, жизнь и разум — бесконечно. Это не исключает того, что жизнь и разум возможны также в бесконечном числе существенно иных Вселенных, образующих конечное или бесконечное число классов «похожих» Вселенных, в том числе Вселенных с иной, чем наша, сигнатурой».

Теневой мир

Последней в списке научных публикаций Сахарова стоит статья «Испарение черных мини-дыр и физика высоких энергий», относящаяся к 1986 году. Она посвящена, как это видно из ее названия, физике высоких энергий. Однако она относится и к космологии. Сахаров еще раз указывает на то, что астрофизические исследования делают космологию незаменимой лабораторией для проверки выводов теорий микромира. Он пишет:

«Большая часть процессов… не может быть изучена в обозримом будущем в лабораторных условиях с помощью ускорителей. Одним из способов проверки теоретических представлений (в области высоких энергий) является применение их к ранней космологии и сопоставление с наблюдательными данными. Целью этой статьи является указать на возможности, связанные с наблюдением конечных стадий квантового испарения черных мини-дыр, если они будут обнаружены. Гипотеза о возможности образования мини-дыр на ранней стадии расширения Вселенной, была высказана Зельдовичем и Новиковым в 1966 году и независимо Хокингом».

Черные дыры могут возникать при гравитационном коллапсе массивных звезд и звездных систем. Напомню, что Сахаров рассмотрел эту возможность в 1965 году в статье «Начальная стадия расширения Вселенной и возникновение неоднородности распределения вещества». С рассмотрения этой статьи начался наш рассказ.

В то время термин «черная дыра» еще не стал общепризнанным. Сахаров называл состояние, возникающее после гравитационного коллапса, «после-коллапсовым объектом» и, как остальные физики, считал, что черные дыры возникают только в результате коллапса тел, превосходящих по массе Солнце по крайней мере в два раза. В согласии с другими, он считал, что черные дыры проявляют себя только гравитационным полем, а их масса может лишь увеличиться в результате поглощения материи из соседних областей пространства.

Однако в 1975 году Хокинг показал, что возможен и противоположный процесс. Черные дыры способны испускать частицы вещества и фотоны тем интенсивнее, чем меньше масса черной дыры. При этом температура, характеризующая скорость испарения черной дыры, обратно пропорциональна ее массе, то есть растет по мере уменьшения ее массы.

Сахаров писал:

«В некоторых обсуждаемых сейчас теориях предполагается существование «теневого мира», т. е. частиц, взаимодействующих с «нашим» миром лишь гравитационно. Частицы «теневого мира» должны испаряться из черной дыры наряду с «нашими» и удваивать скорость изменения массы черной дыры. Если в «теневом мире», как это предполагается во многих вариантах теории, нарушения симметрии происходят иначе, чем в «нашем» мире, и частицы остаются безмассовыми, то при температурах черной дыры, соответствующих массам «наших» частиц и менее, скорость изменения массы (черной дыры) изменится в десятки и сотни раз. Проверка предположения о существовании «теневого мира» — одно из возможных применений испарения черных дыр в физике высоких энергий».

Центральное содержание статьи — результат вычислений различных характеристик испаряющихся черных дыр, которые подлежат исследованию в том случае, когда удается провести соответствующие эксперименты. Но:

«Детальное изучение процессов при Е=МР (энергиях, близких к планковскому пределу), вероятно, возможно лишь при подлете на близкое расстояние к черной дыре в последний момент ее существования специально запущенных в далекий космос автоматических экспериментальных аппаратов, т. е. в далеком будущем космической эры. Однако не исключено, что и тогда не будут еще доступны другие методы прямого экспериментального изучения планковских энергий».

Под «другими методами» Сахаров имеет в виду методы, доступные в земных лабораториях. Методы, создание которых сложнее, чем посылка автоматической лаборатории к черной дыре, с тем, чтобы приборы приблизились к ней «в последний момент ее существования».

Так Сахаров обращается к будущим исследователям в твердом убеждении, что подаренным физикой идеям суждено прорасти со временем удивительными плодами знаний…

В июне 1988 года Андрей Дмитриевич выступил на международной научной конференции, посвященной столетию Фридмана. Конференция проходила в Ленинграде, где Фридман выполнил исследования, принесшие ему мировую славу. Обзорный доклад Сахарова назывался «Барионная асимметрия Вселенной». Эта тема интересовала его многие годы, ей была посвящена первая публикация Сахарова в 1967 году. Тогда он сделал свой первый существенный вклад в космологию. Ленинградский доклад вошел в труды конференции, выпущенные на английском языке в 1989 году.

Сахаров начал доклад высокой оценкой научного и философского значения концепции расширяющейся Вселенной, у истоков которой стоял Фридман. Без этой концепции невозможно было бы подступиться к проблеме барионной асимметрии Вселенной. Докладчик проанализировал многочисленные попытки решить эту проблему, первые указания на важность которой содержатся в лекциях С. Вайнберга (1964 г.), а первый конструктивный подход к решению изложен Сахаровым в основополагающей публикации «Нарушение CP-инвариантности, С- асимметрия и барионная асимметрия Вселенной».

Недостаток места