Юный техник, 2010 № 01

Ускоренно расширяться Вселенная начала, по мнению теоретиков, сравнительно недавно — 7 млрд. лет назад. Всего же ей, по расчетам, примерно 14–17 млрд. лет. Стало быть, темная энергия появилась примерно через 7 — 10 млрд. лет после зарождения Вселенной. Но с той поры все расширяет свои владения. И ныне, полагают астрофизики, заполняет почти всю Вселенную, оставив на долю видимых небесных тел и скрытой (или темной) массы лишь незначительную часть массы и энергии.

СКОЛЬКО ИЗМЕРЕНИЙ? Но откуда взялась в нашем мире темная энергия? Одна из рабочих гипотез гласит: из пятого измерения.

Считается, что в мире существуют четыре измерения — три пространственных и одно временное. Тремя измерениями — длиной, шириной и высотой — мы можем описать габариты любого предмета, а тремя же координатами — X, Y и Z — охарактеризовать его положение в пространстве.

Четвертое же измерение — время — мы не можем ощутить, но никто ведь не станет спорить, что за сегодня следует завтра, а за зимой — весна. Однако математики очень долго в своих рассуждениях не принимали время во внимание. Так, в 1685 году математик Джон Уоллис назвал его «чудовищем в природе, возможным не более, нежели химера или кентавр*. А потому в XIX веке «король математиков» Карл Гаусс хотя и разработал теорию четвертого измерения, но побоялся публиковать результаты.

В результате честь обнародовать основы математики высших измерений выпала ученику Гаусса, Георгу Риману. В 1854 году он рискнул прочесть публичную лекцию, в ходе которой опрокинул 2000 лет владычества греческой прямолинейной геометрии.

Однако еще несколько десятилетий спустя после выступления Гаусса большинство ученых воспринимало существование четвертого измерения не более, как некую игру ума. Дело сдвинулось с мертвой точки лишь после того, как в начале XX века Альберт Эйнштейн опубликовал первые тезисы своей теории относительности, в которой, в частности, выдвинул концепцию пространства-времени.

Так время стало четвертым измерением. А в 1919 году физик Теодор Калуца написал статью, в которой намекнул, что, кроме пространства-времени, существует еще, по крайней мере, одно измерение. Далее мы будем называть его пятым, поскольку само время уже воспринимается как четвертое измерение пространства-времени.

Но если пятое измерение существует, то в чем оно выражается?

ПРОВЕРИМ ЗАКОН НЬЮТОНА? После некоторых раздумий теоретики пришли к заключению, что самый простой способ убедиться в существовании пятого и иных измерений — найти отклонения от ньютоновского закона всемирного тяготения. Ведь согласно этому закону сила взаимного притяжения двух масс убывает пропорционально квадрату расстояния, их разделяющего.

Но такое соотношение верно лишь в трехмерном мире. В самом деле, представьте себе некую сферу вокруг Земли. Сила притяжения планеты равномерно распределяется по площади этой сферы, и чем больше ее радиус, тем эта сила меньше. Но площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату ее радиуса, поэтому и сила притяжения, распределенная по поверхности сферы, должна уменьшаться пропорционально квадрату радиуса.

А вот если во Вселенной было бы четыре пространственных измерения, полагают теоретики, то сила притяжения должна была бы убывать пропорционально кубу расстояния. А для Вселенной в N пространственных измерений гравитация убывала бы пропорционально (N — 1) степени расстояния.

Закон всемирного тяготения проверен на астрономических расстояниях с большой точностью. Но до недавнего времени никто не проверял этот закон на очень малых расстояниях.

Первый эксперимент, призванный проверить закон всемирного тяготения, поставили в 2003 году в Университете Колорадо. И отклонений от закона не обнаружили. Это означает либо то, что никаких дополнительных измерений и скрывающихся в них иных миров не существует, либо что замеры были недостаточно точны, эксперимент стоит повторить.

И. ЗВЕРЕВ

КСТАТИ…

Быстрее света

Астрофизики долгое время ведут споры по поводу возможности достижения материальными объектами сверхсветовых скоростей. Большинство ученых отвергали даже теоретическую возможность этого, пока в декабре 1997 года английские астрономы не обнаружили в Млечном Пути необычную черную дыру. Она, как показал радиотелескоп, находится в центре микроквазара, на расстоянии 40 000 световых лет от Солнца.

Самым любопытным в черной дыре оказалось то, что на ее поверхности произошел взрыв. По словам Роба Фейдера из Амстердамского университета, материя, втягиваемая в черную дыру, нагревалась до чудовищных температур, испуская рентгеновские лучи. Этот процесс протекал настолько бурно, что взрыв оказался неизбежен. Из черной дыры в пространство устремились два разнонаправленных потока материи. Один — в сторону Солнца, а другой — в противоположную. Сенсационной оказалась начальная скорость этих потоков: измерения показали, что она вдвое превышает скорость света!

Астрофизики занялись исследованием этого явления, а тем временем теоретики приступили к рассмотрению принципиальной возможности создания космических кораблей, развивающих сверхсветовые скорости. В 1999 году были опубликованы математические расчеты доктора Ван Ден Брёка из Католического университета бельгийского города Лювена. Согласно его теории, можно создать космический корабль, который будет искажать пространство. Сверхсветовой космический корабль окажется в невидимом «пузыре» искривленного пространства и сможет лететь со скоростью, приближающейся к бесконечности!

Расчеты Ван Ден Брёка основываются на математических моделях мексиканского математика Мигеля Алькубьерре, разработавшего теорию перелетов на сверхсветовых скоростях. Он полагает, что мы вполне могли бы путешествовать со сверхсветовыми скоростями, если б научились растягивать пространство позади себя и сжимать его впереди. Кроме того, если бы нам удалось обнаружить некое вещество с отрицательной энергией и отрицательной массой, мы могли бы построить так называемый двигатель Алькубьерре. Звездолет в этом случае должен находиться внутри некоего защитного пузыря, время и пространство в котором не разрушаются. Сам же пузырь способен будет двигаться со сверхсветовой скоростью.

Преодолеть световой барьер, возможно, удалось бы и нырнув в черную дыру, которая, по теории, обладает тяготением, стремящимся к бесконечности. Но вот вопрос: уцелеет ли при этом сама капсула с путешественниками по времени?..

Современные исследователи хотя и отмечают оригинальность теории Алькубьерре — Брёка, но считают ее принципально неосуществимой. Чтобы внести искажения в пространство, считают ученые, может потребоваться в наихудшем варианте больше энергии, чем содержится во всей Вселенной, или, в лучшем случае, нам понадобятся энергетические ресурсы, сравнимые с ресурсами черной дыры. Таким образом, хотя сверхсветовая скорость и возможна во Вселенной, для нас она пока совершенно недостижима.

Кроме того, по расчетам бельгийца Брёка, время внутри искривленного пространства будет идти синхронно с реальным временем на Земле. Это устранит предсказанный Альбертом Эйнштейном эффект «замедления времени», при котором космонавты, пролетевшие несколько лет на околосветных скоростях, обнаружили бы, что на Земле за это время прошло несколько тысячелетий.

ЕЩЕ ОДИН СПОСОБ путешествия по времени предложил в 1991 году Ричард Готт из Принстона. По его мнению, в пространстве должны существовать некие гигантские космические струны. Время от времени они сталкиваются между собой, преобразуя как пространство, так и время. И если корабль с путешественниками окажется в этот момент поблизости, они могут перенестись в прошлое. Весь вопрос: существуют ли эти струны на самом деле, как их отыскать и заставить столкнуться?

У ВОИНА НА ВООРУЖЕНИИ

Без чего нельзя стрелять?