Лиза Рэндалл «Тёмная материя и динозавры. Динозавры и жизнь вымерли после встречи с темной материей
Согласно официально принятой теории, гибель динозаврам принёс гигантских размеров астероид. Ударившись оземь, космический пришелец устроил на планете сущий Армагеддон без шансов для спасения.
Бури из грязи и тонны воды затмив небо рвали облака и вековые деревья на щепки. Всепожирающая стихия вселенского хаоса прошлась по земле не сдерживаемой силой - выжить в этой катастрофе было нельзя.
Но как бы ни буйствовала катастрофа, что называется три и три ночи, один астероид, даже будучи огромных размеров, не мог единолично побить всех мастодонтов животного мира того времени. Потому-то теория и подкрепляется множественными ударами астероидов. Якобы в те далёкие времена - около 65 млн лет назад, наша планета подверглась жестокой и беспрецедентной атаке из космоса. Это была настоящая астероидная бомбардировка!
Если бы мы сейчас находились в той гипотетической точке наблюдателя, то мы бы увидели, как "горело" и ревело само небо, как пласты земли вздымались до небес. То было вхождение астероидов в атмосферу Земли - огонь и рев были порождены сгораемыми космическими пришельцами. Мы бы увидели, как огромные факелы с огненными хвостами несутся к Земле в яростной жажде разрухи.
А на земле, бесновались и ревели испуганные животные, не зная места покоя. Это был ужас и хаос, порожденные небесными силами - маленькие зверушки гибли под ногами больших, захлебнувшихся грязью животных.Конечно же все могло быть иначе, но сейчас мы рассмотрим теорию с цикличным характером. То есть явлением, которое повторяется во времени, и может быть так, что период катаклизмов достанется уже нам, а не кому-то в прошлом Земли.
Динозавров погубила чёрная материя?
Гипотез от чего вымерли динозавры существует масса. И сомнительно, что хоть одна из них найдёт подтверждение без той гипотетической точки наблюдение за происходившими в те времена событиями. Тем более что предложенная гипотеза носит характер глобального влияния, и не в плане только нашей планеты – а целых звездных систем!
Любопытный взгляд на историю гибели динозавров и катаклизмы тех лет предоставили для обсуждения двое ученых физиков из Гарвардского университета. По мнению теоретиков Лизы Рэндалл и Мэтью Рис, за гибельным вымиранием популяций фауны скрывается таинственная "темная материя". Существование которой можно определить лишь по её влиянию на гравитационные поля и нескольким другим создаваемым её явлениям.
По наблюдениям ученых физиков, относительно плоскости нашей галактики, под небольшим к ней углом, лежит плоский - похожий на блин - диск "темной материи". При этом в отличии от других объектов галактики, состоящей из "обычной материи" диск вращается с иной скоростью. Очевидно, что звёздные системы включая и нашу солнечную, являясь участниками небесного механизма, периодически пересекаются с плотным диском "тёмной материи".
И как мы можем понять, подобное рандеву двух материй - обычной и темной - вызывает огромные гравитационные возмущения. Это пробуждает настолько мощные силы, что космические объекты теряют стабильность. Конечно этого мало чтобы "сбросить" с орбиты планеты, но вот астероидные пояса и кометы под влиянием приложенных сил начинает здорово "лихорадить".
В результате подобной встречи, астероиды и кометы утратив собственные траектории полёта, отправляются внутрь Солнечной системы. Подобная астероидная атака и могла произойти 65 млн лет назад. – Ее то мы и наблюдали стоя в гипотетической точке и глядя как астероидные потоки мчаться сквозь нашу систему.Тогда астероиды "заброшенные" в Солнечную систему атаковали планеты астероидным и метеоритным ударом. В том числе крепко досталось и Земле, отчего на планете резко сократилось число обитателей. А динозавры и вовсе прекратили своё существование как вид. - в том числе и из-за резкого изменения климата.
Плотность астероидного потока, обрушившегося на Землю, могла быть настолько высокой, что спровоцировала глобальные изменения в климатической обстановке. В рамках предложенной теории, в том числе поясняющей исчезновения некоторых популяций, лежит изучение нескольких кратеров на поверхности Земли. В результате исследования Лизе Рэндалл и Мэтью Рис удалось высчитать цикличность космических "бомбардировок" - периодичность которых лежит во временном промежутке от 25 до 35 миллионов лет.
Диск "тёмной материи".
В настоящее время, несмотря на стройность предложенной гарвардскими учёными теории о глобальных процессах, образованных влиянием диска "тёмной материи" есть некоторая затрудненность. С одной стороны, существования диска тёмной материи вызывает сомнение ученых, поскольку его наличие ничем не доказано.
Но, в тоже время - ох уж это "но", - изучая события в космосе, ученые обратили внимание, что из Млечного пути исходит необычного вида излучение. Что по мнению ученых может характеризовать происходящие там процессы столкновения двух видов материи.
Лиза Рэндалл «Тёмная материя и динозавры»
Космический детектив со спойлером на обложке. Версия одного геноцида от автора «Достучаться до небес».
Лиза Рэндалл по итогам следствия и длительных оперативно-розыскных мероприятий называет убийцей динозавров тёмную материю. Не тяжёлый отрез тёмной ткани, каким можно убить, если сбросить с достаточной высоты, а невидимый для наблюдений и измерений гипотетический наполнитель космической пустоты. Учёные после вычисления средней скорости вращения галактик пришли к выводу, что всей массы физических объектов во Вселенной явно недостаточно, чтобы так всё вертелось и крутилось. Что-то помогает галактикам набирать ход, достаточно тяжёлое и создающее гравитационный фон, удерживающий всё во Вселенной в единой системе. Именно по гравитационному влиянию этого нечто учёные и пришли к выводу, что существует некая форма материи, что незримо управляет движением всех космических тел – от космической пыли до огромных звёздных скоплений. Тёмная материя мастер маскировки и многолика. Существует несколько версий, что может собой представлять такая материя. Учёные пока её не пощупали, но уже делят на виды.
Один из таких видов 66 миллионов лет назад изменил траекторию одной кометы и направил её на Землю, где динозавры вели беспечную жизнь, кушая травку и друг друга. Возможно, несчастные зверушки, не подозревая о своей доле, были достаточно разумными, чтобы устраивать крестные ходы и сажать за репосты, драться за территорию и топить тревожные звоночки инстинкта самосохранения в смоляных и нефтяных ямах. У них была своя вера, но не было будущего. Космическое тело ничтожных по космическим меркам размеров – порядка 10 км в поперечнике – поставило жирную точку на их планах добраться до сочной зелени и укусить побольнее за бочок зазевавшегося соседа. Динозаврам, как, впрочем, и многим людям не по силам постичь удивительной взаимосвязи больших и малых объектов, энергий и помыслов в бесконечно удивительной Вселенной. Тёмная материя уничтожила динозавров, контролировала (в какой-то мере) периоды расцвета и угасания жизни на планете Земля, способствовала зарождению разумной жизни и появлению господствующего вида homo sapiens. Постойте, тогда получается, что тёмная материя – это…
Лиза Рэндалл - первая женщина, получившая штатную должность на физическом факультете Принстонского университета, а также первая женщина в штатной должности физика-теоретика в Массачусетском технологическом институте и в Гарвардском университете.
Приобрести: bookvoed.ru/book?id=7066932&utm_source=vkontakte&utm_medium=social&utm_campaign=vkontakte
Эта статья была автоматически добавлена из сообщества
Мы не можем ее увидеть или почувствовать. Но Лиза Рэндалл считает, что темная материя может многое объяснить о нашей Вселенной — в том числе и гибель динозавров. Но каждый любитель астрономии знает, что темная материя весьма неуловимая штука. Мы не видим ее, не слышим, не чувствуем, не знаем, какова она на вкус и запах. Даже с использованием самого хитроумного научного оборудования в мире нам пока не удалось получить доказательств того, что эта давно предположенная форма вещества существует вообще — хотя считается, что Вселенная полна темной материи.
Но если ее существование уже не оставляет сомнений, остается много вопросов о темной материи — включая и тип частиц, из которой она состоит . И, наряду с другими ведущими учеными, гарвардский физик Лиза Рэндалл пытается ответить на эти вопросы.
Не так давно старший научный редактор Huffington Post пообщался с Рэндалл, и в результате на свет появилось любопытное интервью, которым мы с вами и поделимся. Всегда интересно услышать мнение специалиста о его теме, да еще и доступным языком.
Что такое темная материя?
Это неуловимая форма материи, которая взаимодействует через гравитацию, подобно обычной материи, но не излучает или поглощает свет. Темная материя, похоже, существует везде во Вселенной. Но мы не воспринимаем ее напрямую: только через ее гравитационное влияние, поскольку она так слабо взаимодействует с обычной материей, к которой мы привыкли.
Темная материя состоит из атомов?
Нет. Она состоит не из атомов и даже не из знакомых нам элементарных частиц вроде протонов и электронов, которые заряжены и поэтому взаимодействуют со светом. Впрочем, возможно, темная материя состоит из частиц, масса которых сравнима с теми, что нам известны. Если это так и если эти частицы движутся со скоростью, которую мы можем предположить, миллиарды частиц темной материи проникают через каждого из нас каждую секунду. Но никто этого не замечает.
Если она невидимая, почему мы называем ее «темной»?
Возможно, темной материи лучше было бы с названием «прозрачная материя». Обычно мы называем «темным» то, что, вроде вашей черной рубашки или пиджака, поглощает свет. Но в случае с темной материей свет просто проходит через нее.
Откуда мы знаем, что темная материя существует?
Мы знаем, что она есть, поскольку видим ее эффекты на звездах и галактиках. При помощи телескопов и других инструментов мы можем увидеть, что что-то, помимо гравитации звезд и галактик, которые мы наблюдаем, влияет на движение этих звезд и галактик.
Темная материя влияет на расширение Вселенной, на путь, который проходят лучи света, достигающие нас от далеких объектов, и многие другие измеряемые явления, которые убеждают нас в существовании темной материи. Мы знаем о темной материи — и о ее безусловном существовании — по измерению гравитационных эффектов.
Гипотеза темной материи впервые была выдвинута много десятков лет назад. Расскажите нам об этом.
Впервые гипотезу темной материи выдвинул в 1933 году Фриц Цвикки, швейцарский астроном из Калифорнийского технологического института. Он пришел к этой идее после наблюдения скоростей звезд в гигантской группе гравитационно соединенных галактик, известной как скопление Волос Вероники (скопление Кома). Необходимо определенное количество гравитации, чтобы удержать быстро движущиеся звезды в скоплении от разбегания. И на основе вычислений скорости звезд Цвикки подсчитал, что количество массы, которой должно обладать скопление, чтобы иметь необходимую гравитационную тягу, было в 400 раз больше, чем вклад измеренной светящейся массы — то есть материи, которая излучает свет. Для учета всей этой дополнительной материи Цвикки предположил существование, как он назвал, dunkle materie , что по-немецки означает «темную материю».
Несмотря на эти первые наблюдения, долгое время темную материю по сути игнорировали (и его оценка недостающей материи была на самом деле слишком большой). Но в 1970-х годах идею возродили, когда астрономы наблюдали движение спутниковых галактик — небольших галактик в окрестностях более крупных — которое можно было объяснить только присутствие дополнительной невидимой материи. Эти и другие наблюдения перевели темную материю в область серьезных исследований.
Но ее статус значительно укрепился в 1970-х годах, благодаря работе Веры Рубин, астронома из Института Карнеги в Вашингтоне. Рубин и ее коллега Кент Форд обнаружили, что скорости вращения звезд были в значительной степени одними и теми же на любом расстоянии от галактического центра. То есть звезды вращались с постоянной скоростью даже далеко за пределами региона, содержащего светящуюся материю. Единственным возможным объяснением было наличие некой неучтенной материи, которая помогла удерживать дальние звезды, которые двигались быстрее, чем ожидалось.
Примечательным выводом этих исследователей было то, что на обычную материю приходилась лишь одна шестая от массы, необходимой для удержания звезд на орбите. Их наблюдения стали самым убедительным доказательством темной материи на то время.
В каком состоянии текущее знание о темной материи?
Ученые проделали большой прогресс в понимании темной материи, но остаются большие вопросы. Для исследователя вроде меня это оптимальная ситуация. Пожалуй, можно сказать, что физики, изучающие «темное», участвуют в революции Коперника в более абстрактной форме. Не только Земля физически не является центром Вселенной, но и наше физическое состояние далеко не центральное для большей части материи.
Выявить самые базовые элементы обычной материи было сложно, но ее исследование было куда более прямолинейным, нежели исследование темной материи, которая нас окружает. Несмотря на слабость ее взаимодействий, в ближайшие десять лет у ученых есть реальный шанс выявить и определить природу темной материи. И поскольку темная материя скапливается в галактиках и других структурах, грядущие наблюдения галактики и Вселенной позволяет физикам и астрономам изучать ее по-новому.
Что новые открытия о темной материи могут рассказать нам о происхождении Вселенной?
Никто не знает, с чего началась Вселенная, и понимание темной материи совсем необязательно принесет нам новые идеи. Но существование темной материи помогает нам понять, как Вселенная развивалась и как формировались структуры вроде галактик. Если темная материя имеет особенные свойства, они могут отразиться в размерах галактик и распределении.
Как насчет существования множественных вселенных — так называемой мультивселенной ?
Темная материя и множественные вселенные на самом деле никак не связаны. Мы знаем о темной материи по ее эффектам на расширение Вселенной, наряду с другими вещами. Другие вселенные могут быть еще более темной материей в том смысле, что они настолько далеки от нас, что не повлияют на нас гравитационно ни разу за весь срок жизни вселенной. Но это также означает, что мы не сможем изучать их при помощи наблюдений. Я предпочитаю изучать «мультивселенную», которая находится здесь и сейчас.
Какова связь между темной материей и динозаврами, о которой вы писали в своей книге?
Мои коллеги и я считаем, что темная материя могла в конечном счете (и косвенно) быть ответственной за исчезновение динозавров. Мы знаем, что 66 миллионов лет назад объект шириной не меньше 10 километров упал на Землю из космоса и уничтожил наземных динозавров, а также три четверти других видов на Земле. Этот объект мог быть кометой из пояса Оорта, гипотетической области из комет и других тел за пределами орбиты Нептуна. Но почему эта комета была сбита со своей стабильной орбиты в поясе Оорта, никто толком не знает.
Наше предположение таково: во время прохождения Солнечной системы через среднюю плоскость галактики Млечный Путь, она столкнулась с диском темной материи, который выбил этот удаленный объект, что привело к катастрофическому столкновению. В нашей галактической окрестности основная часть темной материи окружает нас невероятно гладким и диффузным сферическим гало.
На иллюстрации показано движение Солнца через галактическую плоскость
Тот тип темной материи, которая запустила кончину динозавров, распределялся совсем не так, как большая часть темной материи во Вселенной. Этот дополнительный тип темной материи должен был оставить гало нетронутым, но его отличное взаимодействие привело к тому, что он конденсировался в диск — прямо в центре плоскости Млечного Пути. Эта тонкая область стала настолько плотной, что когда проходила через нее и Солнце осциллировало вверх и вниз по мере движения через нашу галактику, гравитационное влияние этого диска было невероятно сильным.
Ее гравитационное притяжение было достаточно мощным, чтобы выбить кометы на внешней границе Солнечной системы, где противодействующая тяга Солнца была слишком слабой, чтобы вернуть их на место. Сбежавшие кометы были выброшены из Солнечной системы или же — моментально — перенаправлены во внутреннюю Солнечной систему, где могли потенциально ударить Землю.
Если темная материя может объяснить гибель динозавров, может ли она также объяснит, с чего началась жизнь на Земле?
Материал, падающий на Землю, вроде комет и астероидов, почти наверняка сыграл роль в определении состава Земли и мог также сыграть роль в запуске ключевых жизненных процессов. Большинство таких теорий остаются спекулятивными, но вполне вписываются в картину мира и стоят затраченных на них усилий.
А если темная материя может отправить опасные кометы или астероиды в нашу сторону, стоит ли нам переживать?
Безусловно, иногда астероиды подходят довольно близко. Столкновения будут, несомненно, происходить, но их ожидаемая частота и величина остаются предметом дебатов. Ударит по нам что-нибудь, нанесет ли нам урон со временем и стоит ли нам об этом беспокоиться, это пока нерешенные вопросы. Лично я не считаю это величайшей опасностью для человечества .
Стоит ли нам переживать? Это зависит от масштабов, цены, порога нашего беспокойства, решений, которые принимает общество, и того, сможем ли мы справиться с угрозой. Такие угрозы нечасто вызывают ажиотаж, даже если возможен потенциальный ущерб. И хотя они действительно могут ударить и уничтожить крупный населенный центр, шансы на то, что это произойдет в обозримом будущем, ничтожно малы.
Ваш взгляд на космос как физика отличается от взгляда людей, далеких от науки. Какие неправильные выводы такие люди делают относительно Вселенной?
Их много, но позвольте мне сосредоточиться на самой темной материи. Учитывая то, что они никогда ее не видели (не чувствовали ее тепла или запаха), многие люди, с которыми я говорю, с удивлением узнают о существовании темной материи и находят ее весьма загадочной — или даже уточняют, нет ли в этом какой-нибудь ошибки. Люди спрашивают, как это вообще может быть возможно, чтобы большую часть материи — в пять раз больше обычного вещества — нельзя было обнаружить с помощью современных телескопов.
Лично я бы ожидала чего-то противоположного (хотя далеко не все так считают). Для меня было бы куда большей загадкой, если бы вся материя, которую мы видим своими глазами, была единственное существующей материей. С чего бы нам иметь идеальные органы чувств, которые ощущают практически все? Большой урок, который физики получили за много веков, заключается в том, как много скрыто от нашего взора. С этой точки зрения вопрос должен звучать иначе: почему все, что мы знаем, должно сходиться с плотностью энергии, которой она обладает?
Ощущаете ли вы во Вселенной некое величие? Или ваши научные знания ставят все на свои места?
Когда я начала концентрироваться на идеях, лежащих в основе моей книги, я была поражена и очарована не только нашими текущими знаниями об окружающей среде — местной, солнечной, галактической и вселенской — но и тем, как сильно мы вообще надеемся понять все на нашем крошечном островке здесь, на Земле. Меня также поразили многочисленные связи между явлениями, которые позволяют нам существовать вообще.
Чтобы вы понимали, моя точка зрения не является религиозной. Я не вижу необходимости наделять все целью или смыслом. Тем не менее я беспомощно ощущаю эмоции, которые мы склонны называть религиозными, когда пытаюсь осознать необъятность Вселенной, наше прошлое и как это увязывается вместе. По-другому начинаешь смотреть на дурацкую повседневность. Это новое исследование позволило мне иначе взглянуть на мир и на многие кусочки Вселенной, которые создали Землю — и нас.
Биография
Рэндалл родилась в Нью-Йорке. В 1980 году окончила Стайвесантскую школу, где она училась вместе с будущим струнным теоретиком и популяризатором науки . Она получила докторскую степень в области физики элементарных частиц в в 1987 году .
В 2004 году Рэндалл была избрана членом , а в 2008 году - членом .
В 2007 году Лиза Рэндалл была включена в по версии журнала (в разделе учёных и мыслителей) .
Библиография
- Warped Passages: Unraveling the Universe’s Hidden Dimensions. - New York: Ecco, 2005 - 512 p. - ISBN 0-06-053108-8 , ISBN 978-0-06-053108-9 (имеется перевод на русский: Лиза Рэндалл Закрученные пассажи. Проникая в тайны скрытых размерностей пространства. - УРСС, Либроком, 2011 - 400 стр. - ISBN 978-5-397-01371-0 , ISBN 978-5-453-00015-9)
- Knocking on Heaven’s Door: How Physics and Scientific Thinking Illuminate the Universe and the Modern World. - Ecco. 2011 - 464 p. - ISBN 0-06-172372-X , ISBN 978-0-06-172372-8
На ее либретто написана опера композитора Hypermusic Prologue, A projective Opera in Seven Planes ( - , исполнена в 2008 , в исполнении записана в австрийской фирмой Kairos ).
Примечания
Ссылки
- Биография на сайте Гарвардского университета (англ.)
Категории:
- Персоналии по алфавиту
- Учёные по алфавиту
- Родившиеся 18 июня
- Родившиеся в 1962 году
- Родившиеся в Куинсе
- Физики-теоретики США
- Члены Американской академии искусств и наук
- Члены и члены-корреспонденты Национальной академии наук США
Другие книги схожей тематики:
| Автор | Книга | Описание | Год | Цена | Тип книги |
|---|---|---|---|---|---|
| Рэндалл Лиза | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается, что причиной их гибели стало столкновение с кометой, однако… - Альпина Нон-фикшн, Художественная литература | 2017 | 545 | бумажная книга | |
| Рэндалл, Лиза | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается, что причиной их гибели стало столкновение с кометой, однако… - Альпина нон-фикшн, (формат: 215.00mm x 142.00mm x 30.00mm, 506 стр.) | 2017 | 587 | бумажная книга | |
| Рэндалл Л. | Темная материя и динозавры. Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается, что причиной их гибели стало столкновение с кометой, однако… - Альпина нон-фикшн, (формат: Твердая глянцевая, 506 стр.) | 2017 | 535 | бумажная книга |
| Рэндалл Лиза | Темная материя и динозавры. Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается, что причиной их гибели стало столкновение с кометой, однако… - Альпина Нон-фикшн, (формат: 60х90/16 (~145х215 мм), 512 стр.) Художественная литература | 2017 | 683 | бумажная книга |
| Лиза Рэндалл | Темная материя и динозавры. Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается, что причиной их гибели стало столкновение с кометой, однако… - Альпина Нон-фикшн, (формат: 60х90/16 (~145х215 мм), 512 стр.) | 2017 | 348 | бумажная книга |
| Лиза Рэндалл | Темная материя и динозавры. Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается, что причиной их гибели стало столкновение с кометой, однако… - (формат: 60х90/16 (~145х215 мм), 512 стр.) | 2016 | 449 | бумажная книга |
| Лиза Рэндалл | Темная материя и динозавры: Удивительная взаимосвязь событий во Вселенной | Что общего между темной материей и динозаврами, которые господствовали на Земле многие миллионы лет, а потом неожиданно вымерли? Считается - Альпина нон-фикшн, (формат: 60х90/16 (~145х215 мм), 512 стр.) | 2017 | 379 | бумажная книга |
Физик из Гарварда Лиза Рэндалл считает, что темная материя может многое объяснить о нашей Вселенной, в том числе и гибель динозавров.
Свою версию она изложила изданию Huffington Post .
Что такое темная материя?
Это неуловимая форма материи, которая взаимодействует через гравитацию, подобно обычной материи, но не излучает или поглощает свет. Темная материя, похоже, существует везде во Вселенной. Но мы не воспринимаем ее напрямую: только через ее гравитационное влияние, поскольку она так слабо взаимодействует с обычной материей, к которой мы привыкли.
Темная материя состоит из атомов?
Нет. Она состоит не из атомов и даже не из знакомых нам элементарных частиц вроде протонов и электронов, которые заряжены и поэтому взаимодействуют со светом. Впрочем, возможно, темная материя состоит из частиц, масса которых сравнима с теми, что нам известны. Если это так и если эти частицы движутся со скоростью, которую мы можем предположить, миллиарды частиц темной материи проникают через каждого из нас каждую секунду. Но никто этого не замечает.
Если она невидимая, почему мы называем ее «темной»?
Возможно, темной материи лучше было бы с названием «прозрачная материя». Обычно мы называем «темным» то, что, вроде вашей черной рубашки или пиджака, поглощает свет. Но в случае с темной материей свет просто проходит через нее.
Откуда мы знаем, что темная материя существует?
Мы знаем, что она есть, поскольку видим ее эффекты на звездах и галактиках. При помощи телескопов и других инструментов мы можем увидеть, что что-то, помимо гравитации звезд и галактик, которые мы наблюдаем, влияет на движение этих звезд и галактик.
Темная материя влияет на расширение Вселенной, на путь, который проходят лучи света, достигающие нас от далеких объектов, и многие другие измеряемые явления, которые убеждают нас в существовании темной материи. Мы знаем о темной материи — и о ее безусловном существовании — по измерению гравитационных эффектов.
Гипотеза темной материи впервые была выдвинута много десятков лет назад. Расскажите нам об этом.
Впервые гипотезу темной материи выдвинул в 1933 году Фриц Цвикки, швейцарский астроном из Калифорнийского технологического института. Он пришел к этой идее после наблюдения скоростей звезд в гигантской группе гравитационно соединенных галактик, известной как скопление Волос Вероники (скопление Кома). Необходимо определенное количество гравитации, чтобы удержать быстро движущиеся звезды в скоплении от разбегания. И на основе вычислений скорости звезд Цвикки подсчитал, что количество массы, которой должно обладать скопление, чтобы иметь необходимую гравитационную тягу, было в 400 раз больше, чем вклад измеренной светящейся массы — то есть материи, которая излучает свет. Для учета всей этой дополнительной материи Цвикки предположил существование, как он назвал, dunkle materie, что по-немецки означает «темную материю».
Несмотря на эти первые наблюдения, долгое время темную материю по сути игнорировали (и его оценка недостающей материи была на самом деле слишком большой). Но в 1970-х годах идею возродили, когда астрономы наблюдали движение спутниковых галактик — небольших галактик в окрестностях более крупных — которое можно было объяснить только присутствие дополнительной невидимой материи. Эти и другие наблюдения перевели темную материю в область серьезных исследований.
Но ее статус значительно укрепился в 1970-х годах, благодаря работе Веры Рубин, астронома из Института Карнеги в Вашингтоне. Рубин и ее коллега Кент Форд обнаружили, что скорости вращения звезд были в значительной степени одними и теми же на любом расстоянии от галактического центра. То есть звезды вращались с постоянной скоростью даже далеко за пределами региона, содержащего светящуюся материю. Единственным возможным объяснением было наличие некой неучтенной материи, которая помогла удерживать дальние звезды, которые двигались быстрее, чем ожидалось.
Примечательным выводом этих исследователей было то, что на обычную материю приходилась лишь одна шестая от массы, необходимой для удержания звезд на орбите. Их наблюдения стали самым убедительным доказательством темной материи на то время.
В каком состоянии текущее знание о темной материи?
Ученые проделали большой прогресс в понимании темной материи, но остаются большие вопросы. Для исследователя вроде меня это оптимальная ситуация. Пожалуй, можно сказать, что физики, изучающие «темное», участвуют в революции Коперника в более абстрактной форме. Не только Земля физически не является центром Вселенной, но и наше физическое состояние далеко не центральное для большей части материи.
Выявить самые базовые элементы обычной материи было сложно, но ее исследование было куда более прямолинейным, нежели исследование темной материи, которая нас окружает. Несмотря на слабость ее взаимодействий, в ближайшие десять лет у ученых есть реальный шанс выявить и определить природу темной материи. И поскольку темная материя скапливается в галактиках и других структурах, грядущие наблюдения галактики и Вселенной позволяет физикам и астрономам изучать ее по-новому.
Что новые открытия о темной материи могут рассказать нам о происхождении Вселенной?
Никто не знает, с чего началась Вселенная, и понимание темной материи совсем необязательно принесет нам новые идеи. Но существование темной материи помогает нам понять, как Вселенная развивалась и как формировались структуры вроде галактик. Если темная материя имеет особенные свойства, они могут отразиться в размерах галактик и распределении.
Как насчет существования множественных вселенных — так называемой мультивселенной?
Темная материя и множественные вселенные на самом деле никак не связаны. Мы знаем о темной материи по ее эффектам на расширение Вселенной, наряду с другими вещами. Другие вселенные могут быть еще более темной материей в том смысле, что они настолько далеки от нас, что не повлияют на нас гравитационно ни разу за весь срок жизни вселенной. Но это также означает, что мы не сможем изучать их при помощи наблюдений. Я предпочитаю изучать «мультивселенную», которая находится здесь и сейчас.
Какова связь между темной материей и динозаврами, о которой вы писали в своей книге?
Мои коллеги и я считаем, что темная материя могла в конечном счете (и косвенно) быть ответственной за исчезновение динозавров. Мы знаем, что 66 миллионов лет назад объект шириной не меньше 10 километров упал на Землю из космоса и уничтожил наземных динозавров, а также три четверти других видов на Земле. Этот объект мог быть кометой из пояса Оорта, гипотетической области из комет и других тел за пределами орбиты Нептуна. Но почему эта комета была сбита со своей стабильной орбиты в поясе Оорта, никто толком не знает.
Наше предположение таково: во время прохождения Солнечной системы через среднюю плоскость галактики Млечный Путь, она столкнулась с диском темной материи, который выбил этот удаленный объект, что привело к катастрофическому столкновению. В нашей галактической окрестности основная часть темной материи окружает нас невероятно гладким и диффузным сферическим гало.
Тот тип темной материи, которая запустила кончину динозавров, распределялся совсем не так, как большая часть темной материи во Вселенной. Этот дополнительный тип темной материи должен был оставить гало нетронутым, но его отличное взаимодействие привело к тому, что он конденсировался в диск — прямо в центре плоскости Млечного Пути. Эта тонкая область стала настолько плотной, что когда Солнечная система проходила через нее и Солнце осциллировало вверх и вниз по мере движения через нашу галактику, гравитационное влияние этого диска было невероятно сильным.
Ее гравитационное притяжение было достаточно мощным, чтобы выбить кометы на внешней границе Солнечной системы, где противодействующая тяга Солнца была слишком слабой, чтобы вернуть их на место. Сбежавшие кометы были выброшены из Солнечной системы или же — моментально — перенаправлены во внутреннюю Солнечной систему, где могли потенциально ударить Землю.
Если темная материя может объяснить гибель динозавров, может ли она также объяснит, с чего началась жизнь на Земле?
Материал, падающий на Землю, вроде комет и астероидов, почти наверняка сыграл роль в определении состава Земли и мог также сыграть роль в запуске ключевых жизненных процессов. Большинство таких теорий остаются спекулятивными, но вполне вписываются в картину мира и стоят затраченных на них усилий.
А если темная материя может отправить опасные кометы или астероиды в нашу сторону, стоит ли нам переживать?
Безусловно, иногда астероиды подходят довольно близко. Столкновения будут, несомненно, происходить, но их ожидаемая частота и величина остаются предметом дебатов. Ударит по нам что-нибудь, нанесет ли нам урон со временем и стоит ли нам об этом беспокоиться, это пока нерешенные вопросы. Лично я не считаю это величайшей опасностью для человечества.
Стоит ли нам переживать? Это зависит от масштабов, цены, порога нашего беспокойства, решений, которые принимает общество, и того, сможем ли мы справиться с угрозой. Такие угрозы нечасто вызывают ажиотаж, даже если возможен потенциальный ущерб. И хотя они действительно могут ударить и уничтожить крупный населенный центр, шансы на то, что это произойдет в обозримом будущем, ничтожно малы.
Ваш взгляд на космос как физика отличается от взгляда людей, далеких от науки. Какие неправильные выводы такие люди делают относительно Вселенной?
Их много, но позвольте мне сосредоточиться на самой темной материи. Учитывая то, что они никогда ее не видели (не чувствовали ее тепла или запаха), многие люди, с которыми я говорю, с удивлением узнают о существовании темной материи и находят ее весьма загадочной — или даже уточняют, нет ли в этом какой-нибудь ошибки. Люди спрашивают, как это вообще может быть возможно, чтобы большую часть материи — в пять раз больше обычного вещества — нельзя было обнаружить с помощью современных телескопов.
Лично я бы ожидала чего-то противоположного (хотя далеко не все так считают). Для меня было бы куда большей загадкой, если бы вся материя, которую мы видим своими глазами, была единственное существующей материей. С чего бы нам иметь идеальные органы чувств, которые ощущают практически все? Большой урок, который физики получили за много веков, заключается в том, как много скрыто от нашего взора. С этой точки зрения вопрос должен звучать иначе: почему все, что мы знаем, должно сходиться с плотностью энергии, которой она обладает?
Ощущаете ли вы во Вселенной некое величие? Или ваши научные знания ставят все на свои места?
Когда я начала концентрироваться на идеях, лежащих в основе моей книги, я была поражена и очарована не только нашими текущими знаниями об окружающей среде — местной, солнечной, галактической и вселенской — но и тем, как сильно мы вообще надеемся понять все на нашем крошечном островке здесь, на Земле. Меня также поразили многочисленные связи между явлениями, которые позволяют нам существовать вообще.
Чтобы вы понимали, моя точка зрения не является религиозной. Я не вижу необходимости наделять все целью или смыслом. Тем не менее я беспомощно ощущаю эмоции, которые мы склонны называть религиозными, когда пытаюсь осознать необъятность Вселенной, наше прошлое и как это увязывается вместе. По-другому начинаешь смотреть на дурацкую повседневность. Это новое исследование позволило мне иначе взглянуть на мир и на многие кусочки Вселенной, которые создали Землю — и нас.
ЕЩЁ