Прогресс

Ученые сглазили Вселенную - взгляды исследователей нарушают развитие космоса

Забудьте о том, что человечество ставит под угрозу существование Земли: наша жизнедеятельность, возможно, укорачивает жизнь всей Вселенной, - пишет Daily Telegraph.

Этот тревожный тезис выдвинут двумя американскими космологами, которые исследуют результаты приложения квантовой теории, наиболее результативной из имеющихся у нас теорий, к космосу. На протяжении последних нескольких лет космологи пытаются экстраполировать эту убедительную теорию поведения элементарных частиц на Вселенную, чтобы понять, как она функционирует со времени своего зарождения на элементарном уровне в момент "большого взрыва".

Но в этой теории содержится одно странное положение, о котором до сих пор спорят философы и ученые. Суть его в том, что одним лишь взглядом мы вносим в окружающий мир изменения. Теоретики ломают голову над вытекающими отсюда выводами уже много лет.

Зачастую свои неутешительные выводы о значении этой теории они иллюстрируют ошеломляющими экспериментами, в частности с так называемым "шредингеровским котом". В ходе этого фантастического опыта кот оказывается одновременно живым и мертвым – до тех пор, пока кто-нибудь не захочет посмотреть, жив ли он еще или уже умер. Такова одна из интерпретаций опыта (согласно другой, Вселенная разделяется на две – с живым котом и с мертвым).

New Scientist сообщает о новом тревожном варианте его трактовки: космологи утверждают, что астрономы, возможно сами того не желая, подталкивают Вселенную к гибели – тем, что ведут наблюдение за темной энергией, таинственной, обладающей антигравитационными свойствами силой, которая, как предполагается, ускоряет расширение космоса.

Это угрожающее предположение принадлежит профессорам Лоренсу Крауссу из Case Western Reserve University (Кливленд, Огайо) и Джеймчу Денту из Vanderbilt University (Нэшвилл). Они предполагают, что, проведя в 1998 году подобные наблюдения, мы, возможно, вернули космос на более раннюю стадию его развития, когда у него было больше шансов исчезнуть. "Каким бы неправдоподобным это ни казалось, есть вероятность, что открытие темной энергии сократило вероятную "продолжительность жизни" Вселенной", – рассказал New Scientist профессор Краусс.

К этим гнетущим выводам команда ученых пришла по результатам проведенных ими вычислений, насколько вырос энергетический уровень нашей Вселенной – что-то вроде суммы всех ее бесконечно малых частиц и их энергий – с момента "большого взрыва" творения, который имел место 13,7 млрд лет назад.

Согласно некоторым математическим теориям, в самом начале была пустота, наделенная энергией, но лишенная материи. Затем пустота претерпела изменения, поскольку ее энергия превратилась в раскаленную материю "большого взрыва". Но Краусс и Дент утверждают, что не вся энергия пустоты превратилась в материю – часть ее осталась и теперь известна нам под названием темной энергии, которая теперь ускоряет расширение космоса.

Как и в случае с распадом радиоактивного атома, подобные перемены в состоянии энергии происходят произвольно, что, вероятно, может привести к новому "большому взрыву". Хорошие новости: если верить этой теории, Вселенная останется в своем нынешнем состоянии.

А теперь плохие новости. Квантовая теория гласит, что всякий раз, когда мы что-то изучаем или измеряем, мы останавливаем распад этого объекта. Это так называемый "квантовый эффект Зенона", суть которого в следующем: если "наблюдатель" будет постоянно с высокой частотой проводить измерения претерпевающего изменения микроскопического объекта, этот объект может перестать меняться – точно так же, как чайник, который никогда не закипит, пока на него смотришь.

Однако, если это верно, то, согласно теории квантовой механики, оказывается, что, если нестабильная система значительно превысила средний срок существование подобных систем, вероятность того, что она будет существовать и в дальнейшем, снижается медленнее, чем в противном случае. При условии обнуления часов вероятность "выживания" системы снова снижается по экспоненте.

"Возникает следующий интригующий вопрос, – сказал в интервью Telegraph профессор Краус. – Если мы попробуем применить теорию квантовой механики к Вселенной в целом и если верно, что ее нынешнее состояние как системы нестабильно, то что определяет начало отсчета времени до распада? Если мы при помощи измерений определили современное состояние системы, значит ли это, что мы обнулили часы? А если да, то, как бы невероятно это ни звучало, открытие темной энергии, вероятно, снизило "продолжительность жизни" нашей Вселенной".

Профессор Краус говорит, что с проведенного в 1998 году исследования излучения сверхновой звезды, в результате которого было доказано существование темной энергии, возможно, начался новый отсчет времени распада Вселенной, то есть она вернулась к тому состоянию, в котором вероятность ее "выживания" стремительно падает. "Короче говоря, мы, возможно, лишили свою Вселенную шанса на долголетие и сделали более вероятным вариант ее распада", – говорит профессор Краусс. С ним согласны не все, потому что его трактовка упирается в один из ключевых вопросов квантовой теории – следует ли людям заниматься наблюдениями?

Это не единственный ущерб, который астрономы могли нанести небесам. Космос сегодня значительно легче, чем думали ученые. В результате анализа количества испускаемого галактиками света выяснилось, что некоторые из них "светят" легкими электронами, а не тяжелыми атомами. В общем, новый анализ показывает, что Вселенная потеряла около одной пятой своей массы.

Это открытие было сделано в ходе попыток исследовать галактические кластеры – крупнейшие из известных космологам структур – и не является результатом "космической диеты", но вытекает из глобального переосмысления подхода к испускаемым кластерами рентгеновским лучам.

Пять лет назад коллектив ученых из Университета Алабамы (Хантсвилл) во главе с профессором Ричардом Лье сообщил об обнаружении значительного количества "мягких" (обладающих относительно низкой мощностью) рентгеновских лучей, которые поступали из широкой области в центре галактических кластеров. Несмотря на то, что атомы, которые являлись источником этого излучения, были сильно рассеяны в космосе (менее 1 атома на кубический метр), они способны были наполнить миллиарды миллиардов кубических световых лет.

Ученые предположили, что их совокупная масса обеспечивает ни много, ни мало 10% массы и гравитации, необходимых для того, чтобы удерживать галактики, галактические кластеры, а может быть, и саму Вселенную.

Но теперь исследователи поближе познакомились с данными, которые были собраны при помощи нескольких спутниковых устройств, в том числе рентген-обсерватории Chandra, и полностью изменили свои взгляды на это мягкое рентгеновское излучение, поскольку пришли к выводу, что часть Вселенной придется "списать".

Основание для таких выводов состоит в том, что мягкие рентгеновские лучи испускаются не межгалактическими облаками атомарного газа, как предполагалось ранее, а легкими электронами.

Если источником такого количества рентгеновской энергии являются небольшие электроны, а не тяжелые атомы, это все равно как если бы миллиарды очень ярких светлячков излучали такой же свет, какой излучают миллиарды авианосцев.

"Это значит, что масса облаков, которые испускают рентгеновское излучение, значительно меньше, чем мы думали раньше", – говорит доктор Макс Бонаменте. Излучение происходит от электронов, которые перемещаются со скоростью, близкой к скорости света (и потому являются "относительными").

Открытие темной энергии может изменить и то, что мы называем, пропорцией элементов во Вселенной, поскольку мягкие рентгеновские лучи делают незаметным рентгеновское излучение железа и других металлов, которое служит индикатором для определения этой пропорции. "Это также говорит о том, что в мире существует несколько больше железа и других металлов, чем считалось ранее, – говорит Бонаменте. – Масса меньше, а металлов больше".

Результаты исследований Бонаменте, Юкки Невалайнена из финской Хельсинкской обсерватории и профессора Лье опубликованы в Astrophysical Journal.

Расчетная масса Вселенной составляет от 10 в 53-й степени до 10 в 60-й степени килограммов, причем оценка осложняется существованием невидимой материи, которую называют "темной".

26.11.2007, 17:08