Ex astris, scientia

Те, кто считает пилотируемые полеты делом рискованным и дорогим, всегда полагают, что бюджеты космических агентств в первую очередь должны уходить на научные миссии. Люди тысячелетиями изучали ночное небо, но современная астрономия показала, как мало мы можем увидеть. В частности, та материя и энергия, которые мы наблюдаем и улавливаем при помощи телескопов, – это примерно 5 % от той, что имеется во Вселенной. Все остальное называется темной материей или темной энергией.

Начнем с темной материи. Считается, что она несет в себе примерно пятую часть всего, что есть во Вселенной. Сила притяжения, источаемая всей материей, видимой с Земли, не может объяснить движение огромных структур вроде галактик и их скоплений. Чтобы объяснить необъяснимое, ученые предположили, что в пустоте кроется большое количество невидимой материи (именно таким образом открыта планета Нептун, после того как странности на орбите Урана указали астрономам на возможное наличие еще одной планеты).

Темная материя, по мнению ученых, подразделяется на две категории. Первая – это космический мусор: коричневые карлики, планеты без солнц на конечной стадии своей эволюции, астероиды и тому подобные объекты, слишком тусклые, чтобы их можно было разглядеть с Земли. Но вторая категория, значительно бо2льшая по размерам, – это некие неизвестные массивные частицы, которые по каким-то причинам слабо взаимодействуют с обычной материей, – вимпы. Некоторые физики предполагают еще более захватывающую версию – «недостающей» материи вообще не существует, теория относительности Эйнштейна (одна из наиболее испытанных теорий в истории науки) неверна, а гравитация ведет себя странно в применении к межгалактическим дистанциям. Загадку пытаются разгадать с помощью наземных и космических экспериментов, но пока что природа темной материи сокрыта от нас. Тот, кому в конце концов удастся ее описать, наверняка получит Нобелевскую премию.

Темная энергия еще более таинственна. В 1999 г. данные о сверхновых (взрывающихся) звездах свидетельствовали о том, что скорость расширения Вселенной увеличивается. Это было удивительно, ведь гравитация должна со временем замедлить процесс, и тот факт, что расширение ускоряется, говорит о том, что где-то существует сила, достаточно мощная, чтобы преодолеть суммарную силу притяжения всех составляющих Вселенной.

Единственно возможное объяснение состояло в том, чтобы возродить космологическую константу: репульсивную силу, противоположную гравитации, введенную Эйнштейном, чтобы привести теорию относительности в соответствие с господствовавшей в то время гипотезой о том, что размер Вселенной постоянен. Эта сила могла бы подпитываться «вакуумной энергией»: прогноз квантовой механики гласит, что даже пустота содержит определенное количество энергии. Проблема в том, что количество вакуумной энергии, предсказываемое квантовой механикой, куда больше, чем то, что наблюдается при расширении Вселенной, – настолько больше, что Вселенная могла бы разорваться на куски еще миллиарды лет назад. Это неловкое (и огромное – около ста порядков) расхождение теории и наблюдений привело к тому, что некоторые физики, как и в случае с темной материей, пытаются на скорую руку «подклеить» существующие модели гравитации. Вот еще одна потенциальная Нобелевская премия XXI в., поджидающая первого, кто сможет разгадать загадку темной энергии.