100 знаменитых загадок природы - Владимир Сядро

Параллельные миры Эверетта располагались рядом друг с другом в одном и том же трехмерном пространстве. Альбрехт предположил другой вариант: не множество вселенных, а одна – но многомерная. По мнению ученого, в нашей Вселенной пространство не трехмерно, а десятимерно. Остальные семь «лишних» измерений компактно упакованы. Компактизацию измерений можно проиллюстрировать хорошо знакомой физикам и математикам шуткой – ответом на вопрос, как найти в Африке слона. Вместо того чтобы бродить по бескрайним просторам, можно поступить иначе. Поверхность Африки трехмерна. Но ее можно спроецировать на плоскость – именно так и поступают при составлении географических карт. Любую плоскость можно спроецировать на прямую, а прямую, в свою очередь, – «свернуть» в точку. Именно в этой точке и будет находиться слон. Еще один пример, объясняющий «свертывание» лишних измерений: возьмем несколько очень тонких листочков бумаги, свернем их в трубочку. Если сделать это тщательно, у нас получится очень тоненький цилиндрик, который можно при желании представить как одномерную линию. Если капнуть на один из листков каплю чернил, она появится и на остальных листках. Примерно то же самое происходит и с антигравитацией – она, по мнению ученого, «просачивается» из других измерений.

При чем же здесь теория суперструн? Дело в том, что именно с ее помощью можно объяснить все приведенные феномены – и с поведением элементарных частиц, и с «просачиванием» антигравитации. Эта научная гипотеза вызвала мощный резонанс в научных кругах. Критики называли ее «всеобщей теорией всего», а сторонники полагали, что она может объяснить все не решенные до сих пор физические загадки.

Если не вдаваться в подробности и не использовать специальной терминологии, то струны – это первичные творения в видимой Вселенной. «Струнами» их можно назвать только условно, поскольку эти объекты не материальны. Их можно представить в виде замкнутых в петли струн или нитей, находящихся под чудовищным напряжением. Колебания суперструн с разной частотой порождают разную энергию (а следовательно – и массу) элементарных частиц. Таким образом, все разнообразие частиц в природе – это просто разные октавы одного и того же творения – струны. А следовательно, открывается масса возможностей для развития теории единого поля, которая будет охватывать все устройство мироздания.

Теория суперструн дает объяснение природе элементарных частиц, которые существенно отличаются от всего, к чему мы привыкли. Их нельзя считать «кирпичиками мироздания» – простейшими составляющими, из которых образуется все остальное, поскольку они способны к взаимным превращениям. Превращения происходят практически непредсказуемо: одна и та же элементарная частица может распасться несколькими способами, образовав при этом разные наборы других частиц. Но и это еще не все: у каждой из элементарных частиц (за исключением абсолютно нейтральных) есть античастица. При столкновении они аннигилируют. Элементарные частицы обладают также целым рядом характеристик (достаточно абстрактных), которые неспециалисту кажутся чем-то загадочным: «красота» («прелесть»), «очарование», «странность», «цвет».

Число обнаруженных элементарных частиц уже превысило 350 (вместе с античастицами). Лишь некоторые из них изучены сравнительно хорошо. А часть существует только в теории. В частности, гравитон – квант гравитационного поля – пока что не был обнаружен экспериментально. Впрочем, сторонники теории суперструн не теряют надежды доказать, что их точка зрения на устройство Вселенной – явление того же порядка, что и теория Эйнштейна. Ведь не напрасно же этот великий ученый предсказывал появление полного описания реальности и считал квантовую механику и теорию относительности лишь временным ее «заменителем».

Создание теории, которая бы полностью описывала реальность, – заветная мечта многих великих деятелей науки. Поэтому в последнее время ставятся многочисленные эксперименты, направленные на изучение гравитации. Профессор Эрик Эдельберг из Вашингтона пытается проверить теорию суперструн, исследуя гравитационное воздействие на сверхмалых расстояниях. Технически эксперимент довольно сложен. Он осуществляется при помощи крутильных весов, которые могут измерять действие гравитации под различными углами к притяжению Земли. Их диски подвешены на сверхтонкой проволоке из вольфрама. Один из дисков вращается, создавая гравитационный эффект, угол вращения отслеживается с помощью лазерного луча. Пока что группа профессора Эдельберга сумела сблизить диски крутильных весов на расстояние 100 микрон, но этого оказалось недостаточно ни для подтверждения теории, ни для ее опровержения. Сейчас ученые пытаются уменьшить расстояние до 10 микрон. Если при этом гравитационное взаимодействие между дисками будет отличаться от предсказанного общепринятой теорией, теория суперструн справедлива.

Академик Виталий Гинзбург не исключает, что при сверхмалых расстояниях, возможно, действуют иные законы, чем на больших расстояниях: «Что происходит с гравитацией на расстояниях в доли миллиметра? Неизвестно. Может быть, там другие законы. Может быть, какое-нибудь пятое измерение появится. Удастся это проверить – тогда будет сделано важнейшее фундаментальное открытие современности».

Поиски «свернутых» измерений продолжаются…

ФАЭТОН – ЗАГАДКА ИСЧЕЗНУВШЕЙ ПЛАНЕТЫ

Миллионы лет звездное небо влекло человека своей загадочностью. Наши далекие предки были уверены в том, что все, происходящее на Земле, ниспослано свыше. Со временем люди научились читать звездное небо, как книгу. Но многие тайны космоса остались неразгаданными поныне. Одна из них связана с исчезновением планеты Фаэтон…

Давняя загадка для ученных астрономов – поле астероидов, находящихся в пространстве между Марсом и Юпитером. Еще в древности звездочетов удивляла такое расположение космических тел. Многие сходились во мнении, что на этом месте должна быть еще одна планета.

Так, в Грузии хранится копия документа 1561 года, в которой упоминается, что около Марса имеется еще одна звезда. На глиняных табличках древних шумад (V–IV тыс. до н. э.) зафиксированы сведения, из которых следует, что между орбитами Марса и Юпитера люди наблюдали «планету-невидимку». Подобные тайны можно встретить и в древнекитайских летописях.

Пролить свет на поиск загадочной планеты помогла случайность. В 1766 году немецкий астроном, физик и математик Иоганн Тициус сформулировал, а другой немецкий астроном, Иоганн Боде, обосновал числовую закономерность в расстояниях планет от Солнца. По этой закономерности между Марсом и Юпитером должна существовать «планета № 5». То что правило Тициуса-Боде работает, доказали последующие открытия Урана, Нептуна и Плутона. В конце XVIII века на конгрессе в немецком городе Готе было решено начать поиск недостающей планеты. Однако никому из тех астрономов, которым поручили наблюдения, не повезло. Планету обнаружил в 1801 году Джузеппо Пьяцци, директор обсерватории в Палермо (о. Сицилия). Когда вычислили орбиту этого космического тела, оказалось, что оно движется точно на том расстоянии от Солнца, которое предсказано правилом Тициуса-Боде. Астрономы ликовали: найдена недостающая планета. Ее назвали Церерой, в честь богини – покровительницы Сицилии.