Пять нерешенных проблем науки
Шрифт:
Обзор красных смещений галактик,расположенных в телесном угле размером 2°. Данный обзор осуществляется с помощью англо — австралийского 3,9 — метрового телескопа в обсерватории Сайдинг-Спринг австралийского штата Новый Южный Уэльс. Им будет охвачено более 250 тыс. галактик. Наблюдение уже ведется, и свежие данные размещаются на узле www. aao. gov. au/2df.
Кто.
В марте 2000 года Национальная академия наук США создала Комитет по физике Вселенной, перед которым поставлена задача — обеспечить взаимодействие астрономии и физики с целью преодоления привычных представлений и изучения новых возможностей на стыке обеих отраслей
29
Независимое федеральное ведомство, основанное по инициативе Конгресса в 1950 году с целью содействия развитию фундаментальные и прикладные научные и научно — технических исследований в государственные интересах. Поддерживает и финансирует перспективные разработки в университетах и научно-исследовательских учреждениях. Во главе фонда стоит правление из 24 видные научные и общественные деятелей, назначаемые наряду с директором президентом США с согласия Сената на шестилетний срок и работающих на общественные началах. Его годовой бюджет в 1990-е годы составлял более трех миллиардов долларов. На его долю приходится примерно четверть всех средств, отпускаемые правительством на поддержание фундаментальной науки.
Майкл Стенли Тернер (Чикагский университет, председатель);
Роджер Дэвид Бландфорд (Калифорнийский технологический институт);
Сандра Мур Фейбер (Калифорнийский университет, Санта-Крус);
Томас К. Гайссер (Делавэрский университет);
Файона Энн Харрисон (Калифорнийский технологический институт);
Джон Питер Хачра (Гарвардский университет);
Хелен Р. Куинн (Стэнфордский центр линейного ускорителя);
Р. Дж. Хамиш Робертсон (Вашингтонский университет);
Бернар Садуле (Калифорнийский университет, Беркли);
Фрэнк Дж. Скиулли (Колумбийский университет);
Дэвид Натаниел Спергел (Принстонский университет);
Дж. Энтони Тайсон [научно-исследовательский центр «Bell Laboratories»] компании Lucent Technologies;
Фрэнк Энтони Вилчек (Массачусетский технологический институт);
Клиффорд Мартин Уилл (Вашингтонский университет);
Брюс Д. Уинстейн (Чикагский университет);
Филип Джеймс Эдвин Пиблз;
Джон Баколл;
Джереми Острикер;
И. У. «Рокки» Колб.
Вселенная походит на подарок, принесенный кем-то на вечеринку. Подарок довольно темен и завернут в темную бумагу, но зато украшен блестящей тесьмой затейливых расцветок и узоров.
Так и мы: настолько поглощены яркой тесьмой видимой материи во Вселенной, что до сих пор почти ничего не ведаем о таящейся внутри темной материи и темной энергии. Мы только начинаем трясти коробку. Что мы услышим?
Список проблем
Теперь я подозреваю, что Вселенная не только более необычна, чем мы себе воображаем, — она более необычайна, чем мы себе можем вообразить.
Ограничить число нерешенных наукой проблем — то же самое, что заставить полноводную Миссисипи течь сквозь садовый шланг.
В действительности, помимо затронутых нами пяти крупнейших не решенных наукой задач, внимания и усилий ученых требует множество иных проблем. Некоторые из них, возможно, оспорят или даже в итоге оттеснят нашу пятерку.
В данном разделе перечислены и бегло рассмотрены некоторые иные не решенные
Узнать о них больше можно из других источников (см. раздел «Источники для углубленного изучения» в конце книги).
Проблемы физики
Какова природа света?
Свет в некоторых случаях ведет себя подобно волне, а во многих других — сродни частице. Спрашивается: что же он такое? Ни то, ни другое. Частица и волна — лишь упрощенное представление о поведении света. На самом же деле свет не частица и не волна. Свет оказывается сложнее того образа, что рисуют эти упрощенные представления.
Каковы условия внутри черных дыр?
Черные дыры, рассматриваемые в гл. 1 и 6, обычно представляют собой сжимающиеся ядра больших звезд, переживших взрыв в виде сверхновой. У них такая огромная плотность, что даже свет не в состоянии покинуть их недра. Ввиду огромного внутреннего сжатия черных дыр к ним неприменимы обычные законы физики. А поскольку ничто не может покинуть черных дыр, недоступно и проведение каких-либо опытов для проверки тех или иных теорий.
Сколько измерений присуще Вселенной и можно ли создать «теорию всего сущего»?
Как говорилось в гл. 2, пытающиеся потеснить стандартную модель теории, возможно, в итоге прояснят число измерений, а также преподнесут нам «теорию всего сущего». Но пусть вас не вводит в заблуждение название. Если «теория всего сущего» и даст ключ к пониманию природы элементарных частиц, внушительный список нерешенных проблем — залог того, что подобная теория оставит без ответа еще много важных вопросов. Подобно слухам о смерти Марка Твена, слухи о кончине науки с приходом «теории всего сущего» слишком преувеличены.
Возможно ли путешествие во времени?
Теоретически общая теория относительности Эйнштейна допускает такое путешествие. Однако нужное при этом воздействие на черные дыры и их теоретических собратьев, «кротовые норы», [30] потребует огромных затрат энергии, значительно превосходящих наши нынешние технические возможности. Толковое описание путешествия во времени дается в книгах Митио Каку Гиперпространство (1994) и Образы (1997) и на сайте http://mkaku. org
30
Так называемые топологические туннели. Другие названия этих гипотетических объектов — мосты Эйнштейна — Розена (1909–1995), Подольского (1896–1966), горловины Шварцшильда (1873–1916). Туннели могут связывать как отдельные, сколь угодно отдаленные области пространства нашей Вселенной, так и области с различными моментами начала ее раздувания. В настоящее время продолжается дискуссия о реализуемости туннелей, об их проходимости и эволюции.
Удастся ли обнаружить гравитационные волны?
Некоторые обсерватории заняты поиском свидетельств существования гравитационных волн. Если такие волны удастся найти, данные колебания самой пространственно-временной структуры будут указывать на происходящие во Вселенной катаклизмы вроде взрыва сверхновых, столкновений черных дыр, а возможно, еще неведомых событий. За подробностями обращайтесь к статье У. Уэйта Гиббса «Пространственно-временная рябь».