Смерть в черной дыре и другие мелкие космические неприятности

Тайсон Нил Деграсс

Американские физические лаборатории стяжали заслуженную славу. Даже те, кто от природы не разбирается в физике, слышали о самых известных – это Лос-Аламос, Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса, Брукхейвенская лаборатория, Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли, Фермилаб, Окриджская национальная лаборатория. В этих лабораториях ученые открывали новые частицы, получали новые химические элементы, дополняли недавно возникшую «стандартную модель» элементарных частиц и за все это получали целую коллекцию Нобелевских премий.

Американский след в этой эпохе в истории физики навеки запечатлен в нижних строках таблицы Менделеева. Элемент номер 95 называется америций, номер 97 – берклий, номер 98 – калифорний, номер 103 – лоуренсий, в честь американского физика Эрнеста Орландо Лоуренса, изобретателя первого ускорителя частиц, а номер 106 –

сиборгий, в честь Гленна Теодора Сиборга, американского физика, в чьей лаборатории при Калифорнийском университете в Беркли открыли десять новых элементов тяжелее урана.

* * *

Чем больше ускоритель, тем выше энергия, которую в нем можно получить, посягая на стремительно отступающую границу между известным и неизвестным во Вселенной. Космологическая теория Большого Взрыва предполагает, что когда-то Вселенная была очень маленьким и очень горячим болотом из высокоэнергичных субатомных частиц. Построив мощный коллайдер («сталкиватель») частиц, ученые могли бы воссоздать условия, существовавшие в первые мгновения жизни нашего космоса. В 80-е годы прошлого века, когда американские физики предложили создать такой ускоритель (впоследствии его называли «Сверхпроводящий Суперколлайдер»), конгресс был готов его финансировать, а министерство энергетики – шефствовать над ним. Создали проект. Началось строительство. В Техасе прорыли кольцевой туннель окружностью в 87 километров (это как окружность города Вашингтона). Физики сгорали от нетерпения, когда же можно будет заглянуть за очередной космический рубеж. Однако в 1993 году стало невозможно отслеживать перерасход средств, конгрессу надоели фискальные сложности, и он отозвал 11 миллиардов, выделенные на проект. Нашим народным избранникам, наверное, и в голову не приходило, что, отказавшись от Суперколлайдера, они заставили Америку уступить пальму первенства в экспериментальной физике частиц.

Если хотите заглянуть за очередной космический рубеж, покупайте билет на самолет и отправляйтесь в Европу, которая воспользовалась случаем и решила построить крупнейший в мире ускоритель частиц – и стать первопроходцем в краях познаний о космосе. Этот ускоритель будет называться Большой адронный коллайдер (БАК) и строится под эгидой Европейского центра ядерных исследований, больше известного под аббревиатурой ЦЕРН, которое уже не вполне соответствует его полному названию. (На момент выхода в свет этой книги в 2007 году БАК еще не был запущен. Церемония его открытия состоялась в октябре 2008 года. – Прим. перев.) Америке придется наблюдать за работой БАК издалека, как когда-то другим странам приходилось наблюдать за ней, – хотя в проекте участвуют и многие американские физики.

Глава тридцать восьмая

Да будет тьма

Среди прочих научных дисциплин астрофизика – чемпион по смирению. Поразительная ширь и глубина Вселенной изо дня в день заставляет сдуваться наше самомнение, мы постоянно зависим от прихотей неконтролируемых сил. Выдастся всего-навсего пасмурный вечерок – каприз погоды, который не помешает никаким другим начинаниям, – и мы не сможем делать наблюдения на телескопе, одна ночь работы которого может стоить и двадцать тысяч долларов безо всяких скидок на погоду. Мы – пассивные наблюдатели космоса, мы собираем данные о тайнах природы, приноравливаясь к тому, где, когда и как природа их открывает. Чтобы познать космос, нужны какие-то окна во Вселенную – и чтобы эти окна не были затянуты туманом, замазаны краской или заляпаны грязью. Однако распространение так называемой цивилизации, а следовательно – вездесущего технического прогресса в целом, мешают решить эту задачу. Если мы ничего не сделаем, люди скоро потопят Землю в фоновом свечении и всякий доступ к рубежам космических открытий окажется перекрыт.

Преобладающая и самая очевидная форма астрономического загрязнения – это уличное освещение. Его постоянно видно с борта самолета во время ночных перелетов, а значит, фонари освещают не только улицы поблизости, но и остальную Вселенную. Особенно вредны ничем не прикрытые уличные фонари – то есть, фонари без направленных вниз абажуров-отражателей. Если местные власти устанавливают светильники, обладающие подобными недостатками, им приходится покупать лампы большей мощности, поскольку половина света от них уходит вверх. Растраченный впустую свет, направленный в ночное небо, и делает больш'yю часть участков на поверхности Земли непригодными для астрономических исследований.

В 1999 году участники симпозиума «Сохраним астрономическое небо» с полным правом оплакивали утрату темного неба в масштабах всего земного шара. В одной статье утверждается, что неэкономное освещение обходится Вене в 720 000 долларов в год, Лондону – в 2,9 миллиона, Вашингтону – в 4,2 миллиона, а Нью-Йорку – в 13,6 миллионов (Sullivan and Cohen 1999, pp. 363–368). Обратите внимание, что Лондон, население которого примерно равно населению Нью-Йорка, при всей своей неэкономности почти в пять раз экономнее последнего.

Беда астрофизика состоит не только в том, что свет уходит в космос, но и в том, что в нижних слоях атмосферы содержится смесь водяного пара, пыли и загрязняющих веществ, которые отталкивают некоторые фотоны, стремящиеся вверх, обратно на землю, отчего небо начинает светиться в том же диапазоне, что и огни ночного города. Города светятся все ярче, тусклые космические объекты видны все хуже, так что горожанам доступ во Вселенную оказывается перекрыт.

Трудно преувеличить масштаб этого явления. Включите в темной комнате карманный фонарик и направьте его на противоположную стену – и вы разглядите его луч безо всяких усилий. Однако попробуйте включать все более ярко верхний свет – и сами убедитесь, что разглядеть луч все труднее и труднее. Если небосклон загрязнен посторонним светом, то расплывчатые космические объекты вроде комет, туманностей и галактик становится очень трудно или вовсе невозможно заметить. Я в жизни не видел галактику Млечный Путь в черте Нью-Йорка, а я здесь родился и вырос. Если смотреть в ночное небо с залитой светом Таймс-сквер, различишь разве что десяток-другой звезд – а ведь в те дни, когда по городу бродил последний генерал-губернатор Новых Нидерландов Питер Стейвесант, с того же самого места было видно несколько тысяч звезд. Неудивительно, что у древних был так развит культ ночного неба, а у современных народов, ничего не знающих о ночном небе, так развит культ вечернего телевизора.

Распространение электрического освещения в городах в XX веке привело к возникновению техногенной дымки, которая заставляла астрономов строить горные обсерватории подальше от окраин городов и удаляться для этого в уединенные уголки – на Канарские острова, в чилийские Анды, на вулкан Мауна-Кеа на Гавайях. Важное исключение – Национальная обсерватория Китт-Пик в Аризоне. Астрономы не стали отступать под натиском города Тусона, который становился все больше и ярче, а окопались и дали бой. Победа далась им неожиданно легко – оказывается, нужно было всего-навсего убедить горожан, что они тратят на уличное освещение неоправданно много своих собственных денег. В результате город получил экономичные фонари, а астрономы – темное небо. Постановление № 8210 Кодекса уличного освещения графства Тусон-Пима наталкивает на мысль, что в тот момент, когда его принимали, и мэр, и шеф полиции, и начальник тюрьмы были астрономами. В разделе 1 сформулирована цель постановления:

Цель настоящего Кодекса – задать такие стандарты уличного освещения, чтобы они без особой необходимости не препятствовали астрономическим наблюдениям. Задача настоящего Кодекса – посредством урегулирования типов, видов, конструкции, установки и применения устройств, систем и методов электрического освещения улиц добиться экономии энергии без ухудшения безопасности, удобства, надежности и продуктивности и при этом сделать более приятным пребывание в ночное время на территории, находящейся в нашей юрисдикции.

А после 13 следующих разделов, где приводятся жесткие правила и нормы, диктующие горожанам, какие виды уличного освещения следует предпочитать, а каких избегать, начинается самое интересное – раздел 15:

Нарушение любого предписания настоящего Кодекса кем бы то ни было является административным нарушением. По каждому следующему дню нарушения выдвигается отдельное обвинение.

Как видите, стоит лишь посветить на телескоп, и мирный гражданин превращается в сущего Рэмбо. Думаете, я преувеличиваю? Существует особая организация, которая протестует против направленного вверх света во всем мире – Международная ассоциация борцов за темное небо. У этой Ассоциации весьма красноречивый девиз, напоминающий фразу, написанную на патрульных автомобилях полицейского управления Лос-Анджелеса: «За качественное уличное освещение как средство беречь и сохранять ночную атмосферу и темное небо, доставшееся нам от предков». И члены ее, будто полицейские, придут к вам, стоит вам нарушить закон.