ВСЕЛЕННАЯ ЗАДАЕТ ЗАГАДКИ

На заре туманной юности" довелось мне как-то видеть такую картинку. Некто добрался до края Земли и, просунув голову в отверстие, с изумлением взирает на открывшийся перед ним вид — звезды, планеты, спутники…

Так древние представляли себе окружающий мир: плоская, словно блин, Земля накрыта хрустальным куполом неба, по которому разбросаны серебряные и изумрудные звезды.

В куполе имелось двое ворот. Солнце выходило из восточных поутру и к вечеру скрывалось за западными. Ночью же оно двигалось под Землей в обратном направлении.

Имели в то время и своеобразное представление о размерах окружающего мира. Вселенная древних египтян, например, была длиной в 7 тыс. локтей фараона и имела вид большой долины, вытянутой с,севера на юг. В центре долины, понятное дело, располагался сам Египет. Сверху долину прикрывало небо — большая крыша, к которой прикреплялись светильники звезд…

Сама же Земля, по мнению древних, покоилась на спинах трех гигантских слонов. Ну а слоны стояли на трех черепахах. И наконец, те опирались на трех китов, которые, сами понимаете, плавали во вселенском океане.

Вот, оказывается, откуда пошли понятия, которыми, зачастую не задумываясь, мы пользуемся и по сей день. «На краю Земли», «небесная твердь», «на трех китах» — все эти и многие другие выражения берут свое начало от представлений древних об устройстве мира.

Они же, эти представления, нашли свое отражение и в Книге книг — Библии. Там, например, указано, что после сотворения земли и неба «Дух Божий носился над водою». Затем он совершил загадочное действо, сотворив некую твердь посреди воды и отделив ею воду над твердью от воды под твердью. После этого назвал твердь небом и отправился почивать после трудов праведных первого дня творения.

А вот где он отдыхал и эту, и последующие ночи, про то Книга книг — ни гугу: очевидно, верховная власть и в те времена умела хранить свои тайны.

Тем не менее со временем любопытное человечество кое-что сумело для себя прояснить. А может, запутать? Так экспериментально-опытным путем было установлено, что твердь, именуемая небом, на самом деле вовсе не такая уж твердая. Сама Земля не плоская, а круглая. Что же касается звезд, то с ними и вообще вышла неразбериха, которая продолжается и по сей день. Судите сами.

Завод звезд

Наш галактический адрес. Если взглянуть на небо в безоблачную ночь, первое, что бросается в глаза, молочно-белая светящаяся полоса, пересекающая небосвод. Древние римляне назвали ее «дорогой из молока» — Млечным Путем. Есть, впрочем, у этого образования и другие названия — Чумацкий Шлях, Стожары… Чумаками, если кто не знает, некогда звали путешественников, отправлявшихся с Украины в дальние края, к морю, за солью. Вот, дескать, и в небе осталась дорожка соли, просыпавшейся с чумацких возов, запряженных волами. Что же касается Стожар, то тут название говорит само за себя — сто жарких угольков (а может, и того больше) рассыпали боги, небрежно перенося их из одного небесного очага в другой…

На самом же деле, как показало позднейшее, более внимательное рассмотрение, Млечный Путь представляет собой скопище звезд и иной небесной материи — нашу Галактику. Если бы удалось посмотреть на нее сбоку, полагают ученые, мы бы увидели колоссальную спираль, образуемую звездами и туманностями. А так видим лишь ее профиль, имеющий форму диска с утолщением посредине.

Расстояния тут столь велики, что измеряются обычно в световых годах. Световой год — путь, который может пройти за 365 земных суток луч света, имеющий скорость, как известно, 300 тыс. км/с. В привычных нам единицах измерения это получается около 9,5 трлн км.

Ну так вот, ширина эллипсоида-утолщения в центре Млечного Пути — порядка 13 тыс. светевых лет, а его диаметр — 26 тыс. световых лет…

Диаметр же самого Млечного Пути современные исследователи определяют примерно в 100 тыс. световых лет, что равно половине расстояния от Земли до Большого Магелланова Облака. Образует нашу Галактику около 250 млрд звезд; в том числе все те 6 тыс. светил, которые человек может увидеть на небе невооруженным глазом, принадлежат опять-таки Млечному Пути.

Со времен Коперника известно, что Земля не центр Вселенной и даже не центр Солнечной системы. Но еще долгое время после этого считалось, что, по крайней мере, наше Солнце находится в центре Млечного Пути. Это заблуждение развеял в 1917 году американский астроном Херлоу Шэпли. Проведя измерения расстояний от Земли до некоторых шарообразных звездных скоплений, вращающихся рядом с центром нашей Галактики, он расположил в людском сознании Солнечную систему там, где она в действительности и находится, — на окраине Млечного Пути, на расстоянии примерно 30 тыс. световых лет (или 285 трлн км) от его центра.

«Семьи» созвездий. Сам Млечный Путь является частью так называемого «местного скопления» — семейства примерно из 20 галактик, которые являются нашими соседями; среди них и такие знакомые всем, например, по фантастическим романам И. А. Ефремова, как Туманность Андромеды и Магеллановы Облака.

Вообще, как полагают ученые сегодня, галактики вокруг вовсе не распределены по воле случая: примерно 85 процентов из них составляют скопления из нескольких десятков, сотен или даже тысяч себе подобных. Таким образом то же «местное скопление» представляет собой своего рода малую Метагалактику. Она имеет центральную сферу-ядро диаметром 6 млн световых лет и два гигантских спиральных рукава диаметром 100 тыс. световых лет или еще больше. Каждый из них, в свою очередь, сопровождается двумя галактиками-сателлитами. Спутниками нашего Млечного Пути в данном случае служат Магеллановы Облака (малое и большое), которые хорошо видны из Южного полушария Земли в районе созвездия Тукана. Кстати, свое название они получили потому, что были впервые описаны во время первого кругосветного путешествия одним из спутников известного мореплавателя.

Магеллановы Облака находятся от нас на расстоянии примерно 160 тыс. световых лет. Затем идут 2-3 галактики средних размеров, в том числе и МЗЗ правильная спираль, наблюдаемая в созвездии Треугольника. Все остальное — карликовые галактики, большинство из которых имеют эллиптическую форму.

В общем, современные астрономы насчитали порядка 25 объектов, находящихся в пространстве протяженностью около 3 млн световых лет.

Такое скопление галактик в «местной системе» довольно-таки распространенное явление во Вселенной. Как, впрочем, и наш Млечный Путь — обычная галактика, а Солнце — рядовая звезда типа «желтый карлик».

«Строения» Вселенной. Во Вселенной известны и многие другие образования. Самое близкое из них в созвездии Девы, находящемся на расстоянии 4050 млн световых лет: оно содержит свыше 3 тыс. галактик. Внимательное изучение подобных сверхскоплений приводит к мысли, что и сами они входят в более значительные объединения. «Местная система», созвездия Девы и Большой Медведицы, несколько других ближайших к нам сверхскоплений, по-видимому, часть того, что ученые называют Метагалактикой.

А что находится между галактиками? С помощью гигантского телескопа Паломарской обсерватории в середине 70-х годов нашего века были сфотографированы «нити» и целые «мосты», связывающие некоторые галактики. На основании этих данных группа исследователей из Института астрофизики и физики атмосферы Академии наук Эстонии под руководством академика Я. Э. Эйнасто предложила несколько лет назад концепцию гипергалактик, которую охочие на хлесткие сравнения журналисты окрестили «сотами Вселенной».

Суть этой концепции заключается в следующем. Когда специалисты принялись внимательно рассматривать крупномасштабную объемную карту Вселенной, созданную на основании наблюдений последних лет, то обратили внимание, что галактики в ней располагаются отнюдь не равномерно, а составляют как бы стенки ячеек, «сот», заполненных чем-то не видимым глазу.

Работа эстонских астрофизиков получила всеобщий резонанс, во всем мире группы исследователей стали работать в этом направлении. И как раз в тот момент, когда я был в институте, там получили сообщение о работе ученых Гарвардского университета. Когда американские исследователи попытались составить карту еще более крупных размеров, то выявили, что сами по себе «соты» складываются в некое еще более крупномасштабное образование. Оно получило название «Великой стены».

Стена эта представляет собой конгломерат, сложенный из тысяч галактик, подобных нашему Млечному Пути. Ее размеры еще недавно показались бы неправдоподобными: длина — 0,5 млрд, ширина 200 млн, а толщина 15 млн световых лет!

«Великая стена» — самая крупная структура, обнаруженная за последнее время, заявила по этому поводу одна из составительниц карты Маргарет Геллер. Ее существование оказалось для астрономов большой неожиданностью. Тем не менее приходится смотреть правде в глаза: по мере того как при изучении Вселенной мы переходим к все более крупным масштабам, увеличиваются и структуры, которые мы обнаруживаем. Сначала это были как бы озера звезд. Потом мы открыли моря. А сегодня речь идет уже об океанах. И думаю, что если мы начнем пользоваться все более мощными телескопами, то обнаружим и еще большие структуры.

Карта, составленная в Гарварде, отображает клиновидную часть небосвода, соответствующую площади менее чем 0,9 процента видимой Вселенной. Любое увеличение потребует серьезных дополнительных усилий — ведь и данное изображение синтезировано по результатам многолетних наблюдений ученых многих стран. Так что, говоря строго, пока неизвестно, как широко простирается «Великая стена» за пределы изученного участка, единственная ли она в своем роде.

Правда, есть возможность проверить это с максимальной экономией средств и сил — провести дополнительное изучение Вселенной в таком же узком секторе, но, скажем, в противоположном направлении.

Взгляд в сторону Северного и Южного полюсов именно здесь на небе видно меньше всего звезд, а значит, удается подальше заглянуть в глубь Вселенной — показал, что на расстоянии в 20 млн световых лет от нашей Галактики действительно существуют скопления материи.

«Подобные регулярные образования, — заключили ученые, — можно в каком-то смысле уподобить крепостным башням, которые, как известно, есть и на Великой стене, построенной древними китайцами».

И наконец, последнее известие на эту тему. Недавно пришло сообщение о том, что французские астрономы Жан-Клод Пеккер, Жан-Поль Вижье, Жан Эйдман и их коллеги уподобили строение Вселенной некой сверхгигантской аналогии клеточной структуры. Галактики, по их мнению, располагаются как бы на ребрах, гранях и вершинах многогранников размером порядка 200 млн световых лет каждый. «Это чем-то напоминает распределение клетчатки в растительных тканях», — заявили исследователи.

Однако клетчатка заполнена внутри клеточным соком, имеет ядро и много чего еще. А чем заполнено пространство между стенками? Нам оно кажется пустым. Но так ли это?

Впрочем, прежде чем мы с вами займемся выяснением, что содержат «соты» или «клетки» Вселенной, нам придется обсудить еще одну проблему: неподвижны ли звезды и галактики вокруг нас?

Куда убегают звезды? Долгое время астрономы полагали, что звезды находятся в покое. Движутся лишь планеты, обращающиеся вокруг Солнца. Даже Альберт Эйнштейн, создавая свою знаменитую теорию относительности, полагал, что «все во Вселенной дышит покоем». Однако когда полученные им уравнения проанализировал в 1922-1924 годах российский теоретик Александр Фридман, то оказалось, что это далеко не так. Если пространство равномерно заполнено массивными телами, то такая система не может быть долго в состоянии покоя — она обязательно должна либо расширяться, либо сжиматься.

Эйнштейн попробовал было оспорить выводы Фридмана, однако с точки зрения математики в них все было безупречно. Да тут еще в 1924 году американский астроном Эдвин Хаббл на практике пришел к выводу, что, по крайней мере, некоторые галактики определенно движутся. Линии их спектров оказались не на своих законных местах, а сдвинуты в сторону.

Пытаясь хоть как-то объяснить замеченное явление, Хаббл в конце концов пришел к выводу, что во всем виноват эффект Доплера.

Этот эффект, названный так по имени австрийского физика Доплера, который еще в 1842 году обратил внимание, что гудок стоящего паровоза и гудок движущегося кажутся нам разной высоты. Когда поезд удаляется, тон гудка понижается, при приближении, напротив, повышается.

Потом французский физик А. Физо распространил понятие доплеровского смещения не только на акустику, но и на оптику. Ну а американец Хаббл отметил, что свет удаляющихся звезд смещен в красную сторону спектра. Иными словами, он выяснил, что галактики убегают от нас. Или мы, соответственно, от них.

В дальнейшем ученые обнаружили, что чем дальше отстоят эти галактики от нашей, тем больше красное смещение, тем выше, значит, скорость их убегания. Так родилась гипотеза о расширяющейся Вселенной.

Переучет на небесах. К 70-м годам нашего столетия ученые пришли к выводу, что мы с вами живем в протонной Вселенной. Ведь и звезды, и межзвездный газ состоят где-то на 72 процента из водорода, на 25 процентов из гелия и лишь оставшиеся 3 процента приходятся на все другие элементы и соединения. Общая масса планет, астероидов и т. д., где соотношение элементов иное, настолько незначительна в общем балансе, что ее можно и не принимать во внимание.

Масса же ядра того же водорода состоит в основном из протона. И атом гелия тоже состоит наполовину из протона. Таким образом и получается, что протоны составляют около 85 процентов массы.

Однако последние годы замечено, что, похоже, баланс этот стал нарушаться. Астрономы увидели: звезды внутри галактик, да и сами галактики, движутся во Вселенной так, словно на их передвижение влияет какая-то дополнительная масса.

Причем величина этой скрытой массы отнюдь не малая — наблюдаемые нами звезды и галактики, согласно расчетам, составляют всего-навсего от 1 до 10 процентов общей массы Вселенной.

Где скрывается скрытая масса? В поисках недостачи ученые стали примерять на роль носителя скрытой массы различные объекты.

Так, например, часть исследователей полагает, что большую часть массы берут на себя звезды-карлики — те бывшие светила, которые прошли уже свой цикл жизненного развития, перестали светиться, а потому и невидимы. Но они по-прежнему содержат в себе немалое количество вещества, причем в весьма сверхплотном состоянии. Согласно некоторым расчетам, получается, что наперсток вещества с такой звезды может весить около 1 млрд т!

Другие полагают, что одних карликов для покрытия недостачи мало, и предлагают покрыть ее за счет антиматерии. Дело в том, что в январе 1996 года группе физиков из Европейского центра ядерных исследований впервые за всю историю человечества удалось получить то, что до сей поры считалось предметом фантастическим, — несколько атомов антиводорода.

Эти антиатомы послужили иллюстрацией возможности существования наряду с нашим миром еще и некоего зазеркального, где все наоборот: электроны обладают положительным зарядом, протоны — отрицательным и т. д.

Ныне выдвинуто предположение, что в космосе возможно существование двух или даже нескольких замкнутых пространств, в одних из которых доминирует материя, а в других — антиматерия. По этому поводу известный писатель-фантаст Станислав Лем выразился однажды так: «Представьте себе, вы пустили десяток-другой мыльных пузырей, и они плывут рядышком по воздуху. Подобное происходит и во Вселенной. Мы живем в мире с положительно заряженной материей, а где-то, быть может, кочуют во Вселенной антимиры».

Вот эти-то антимиры и создают то гравитационное воздействие, которое обуславливается эффектом скрытой массы. Ведь, как полагают многие физики, в этом мире большинство законов природы должно быть таким же, как и в нашем мире. По крайней мере, яблоки под действием силы тяжести падают вниз, а не летят вверх.

Однако такое трактование имеет и свои недостатки. Во-первых, непонятно, каким образом эти антимиры скрываются от земных наблюдателей? Во-вторых, как полагают некоторые теоретики, по крайней мере, в некоторых из таких антимиров может существовать и антимасса, в какой-то мере уравновешивающая массу. А стало быть, в этом случае количество антимиров должно составлять не половину, а намного превосходить количество миров (не забывайте, нам необходимо компенсировать до 99 процентов общей массы). Но почему тогда в природе наблюдается такая асимметрия?..

В общем, надо было поискать еще какое-нибудь объяснение наблюдающимся событиям. И оно, конечно, было найдено. «Недостающая масса скрывается в черных дырах», — предполагают ныне многие исследователи.

Пропасти космоса

«Черные дыры» — уже сами эти слова подразумевают тайну, путь в неизведанное. Откуда же они взялись?

«Курьез» Вселенной? Возможность их существования вытекала из общей теории относительности Альберта Эйнштейна, сформулированной им еще в 1915 году, но долгое время многими учеными воспринималась не более как научный курьез — игра ума теоретиков. Но ныне, кажется, положение меняется.

Предполагается, что черные дыры могут иметь самые различные размеры. На одном конце шкалы сверхтяжелые черные дыры с массой, превышающей массу нашего Солнца в 100 млн раз, они находятся в центре квазаров — источников колоссальной энергии, действующей в глубинах Вселенной. Что касается другого конца шкалы, то астрономы рассматривают сейчас вероятность существования черных минидыр, плавающих в космосе и обладающих массой горы, «спрессованной» в точку размером с атомную частицу.

В общем, черные дыры настолько необычны, что можно было бы приписать их появление писателямфантастам. Однако не они первые додумались до возможности их существования. Впервые существование подобных объектов было предсказано французским математиком Пьером Лапласом еще в 1796 году. Он отметил, что в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона небесное тело с достаточно большой силой притяжения не даст возможность ничему, даже свету, ускользнуть от него. И поэтому оно должно быть абсолютно невидимым, то есть стать черной дырой.

Впрочем, вывод Лапласа долгое время оставался не более чем теоретическим курьезом. Подобная история повторилась еще раз, в 1939 году, когда группа физиков, возглавляемая Робертом Оппенгеймером, ставшим впоследствии отцом атомной бомбы, доказала, что аналогичный вывод следует из общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

Астрономы полагали, что если даже черные дыры и существуют, то, согласно теории, они должны быть невидимыми, и поэтому их невозможно обнаружить. Так стоит ли вообще беспокоиться?

Подобное отношение изменилось только в 1968 году, когда радиоастрономы из Кембриджа объявили об открытии пульсаров — небольших по космическим масштабам, даже крошечных пульсирующих объектов, которые, как вскоре выяснилось, оказались нейтронными звездами. Они представляют собой небесные тела со столь высокой концентрацией материи, чтр наперсток вещества такой звезды может весить 1 млн т!

Свое название они получили из-за того, что, по мнению теоретиков, электроны и протоны атомов вещества, из которого когда-то состояли эти небесные тела, были «смяты» силой гравитации до такой степени, что превратились в более компактные нейтроны.

Нейтронные звезды — важный ключ к пониманию природы образования черных дыр, поскольку эти два объекта, по всей вероятности, возникли одинаковым путем — в результате гибели больших звезд.

Сценарий тут примерно таков. Звезды, как и люди, имеют свой цикл жизненного развития. Причем светила, превышающие по массе наше Солнце в десятки, а то и сотни раз, на последней стадии своего существования, перед тем как угаснуть окончательно, на короткое время превращаются в сверхновые звезды. Говоря попросту, они взрываются, разбрасывая вокруг осколки вещества. То же, что остается после взрыва — масса, примерно соответствующая весу Солнца, — может затем превратиться в нейтронную звезду, сжавшись под действием собственной силы тяжести. Если же остаток достаточно велик, как минимум втрое превышает массу Солнца, то сжатие может оказаться настолько сильным, что бывшая звезда превратится в черную дыру.

Так, по крайней мере, получалось по расчетам теоретиков. Но соответствует ли это действительности? И как можно обнаружить черные дыры?

Это и попытался выяснить профессор Стивен Хокинг из Кембриджа в конце 60-х годов.

Черные дыры, кажется, «засветились». Что происходит, когда огромное количество звездного вещества втягивается в черную дыру? Эту проблему Хокинг исследовал вместе со своим коллегой Роджером Пенроузом, ныне профессором Оксфорда. У них получилось, что вещество достигает точки сингулярности, где плотность становится бесконечной и все физические законы перестают действовать.

Иными словами, происходит нечто прямо противоположное расширению Вселенной — своего рода Большой взрыв, только с обратным знаком. Так первичная точка, из которой родилась Вселенная, становится матерью всех дальнейших сингулярностей.

Тогда же, 30 лет назад, в голову Хокинга пришла еще одна идея. Черные дыры, по его мнению, не совсем черные. Когда Хокинг применил для анализа квантовую механику, вышло, что черные дыры при определенных условиях должны испускать в окружающее пространство некие частицы. С ними они мало-помалу теряют свою энергию и, уменьшаясь в размерах, могут со временем взорваться.

Теоретически радиацию Хокинга — так теперь называют подмеченное им явление — можно зафиксировать экспериментально. Этим сейчас и занимаются астрофизики многих стран.

Первое важное свидетельство существования подобных объектов появилось в 1971 году, когда с помощью спутников в созвездии Лебедя был обнаружен источник рентгеновского излучения, названный Лебедем Х-1. Он обращался по орбите вокруг голубой сверхгигантской звезды, в 30 раз превышающей по массе Солнце.

Вообще-то говоря, ничего особенного в обнаружении двойной звезды не было — на сегодняшний день таких объектов обнаружено во Вселенной уже несколько сотен. Из них порядка 150 двойных звездных систем испускают рентгеновское излучение. Почти во всех случаях оно вызывается горячим газом, попадающим на нейтронную звезду со звезды-"компаньона". Но в случае с Лебедем Х-1 наблюдения показали, что источник рентгеновского излучения должен иметь массу, вдесятеро большую, чем у Солнца. А это слишком много для нейтронной звезды. Тогда что черная дыра? «Природа Лебедя Х-1 представляется достаточно определенной, — сказал по этому поводу доктор Питер Стенфорд из Муллардской лаборатории космических исследований в Лондоне. — Суть явления заключается в том, что газ с видимой звезды»компаньонки" втягивается в исключительно сильное гравитационное поле, окружающее черную дыру, и нагревается до десятков миллионов градусов, испуская при этом рентгеновское излучение".

Почему же при этом сама звезда не проваливается в черную дыру? По той же причине, по какой Луна не падает на Землю: два небесных тела удерживаются в равновесии в результате их орбитального движения друг вокруг друга.

Вслед за первым открытием последовало другое. Стенфорд и его коллеги исследовали другой, еще более интригующий объект, получивший название Х-Персея. Здесь была обнаружена черная дыра, превышающая по массе наше Солнце в 40 раз.

И пошло-поехало — открытия черных дыр посыпались как из рога изобилия. Скажем, одна такая «дыра» была обнаружена неподалеку от нас — в каких-нибудь 20 млн световых лет от нашей Солнечной системы. Конечно, подобное образование так и не удалось увидеть воочию. Однако наблюдатели обратили внимание, что в галактике М87 слишком уж возрастает яркость звездного света по направлению к центру. «Такое ощущение, что звезды там решили устроиться плотно, словно селедки в бочке, — сказал по этому поводу американский астроном Тодд Лауэр. — Это явно неспроста».

В эту замечательную точку и был нацелен орбитальный телескоп «Хаббл». На полученных снимках ученые увидели нечто, напоминающее по конфигурации воронку мыльной воды, сливаемой в отверстие ванны. Только в небе кружилась не вода, а межзвездный газ.

Спектрограф телескопа, специально предназначенный для оценки параметров смутных объектов, измерил длину волны излучения в тех частях газовой спирали, которые удаляются или, напротив, приближаются к нам. Разница в величинах позволила определить скорость вращения воронки. Она оказалась ошеломляющей — 1920 тыс. км/ч! Отсюда нетрудно оказалось вычислить и гравитационную мощность черной дыры. Масса этого объекта оказалась эквивалентна 3 млрд Солнц при практически одинаковых диаметрах.

И эта находка — не единственная. Немногим позднее в нашей родной Галактике Млечный Путь была обнаружена еще одна дыра, правда, миниатюрнее первой. Она имеет массу «всего лишь» в 1,3 млн масс Солнца.

Каждой галактике — по дыре? «Все свое имущество я еще не готов прозакладывать в споре, что черные дыры существуют в действительности, — заявил недавно на научной конференции Дуглас Ричстоун, астрофизик из Мичиганского университета, — но машину уже готов заложить. И поверьте, это очень хороший автомобиль».

А между тем за Ричстоуном издавна ходила слава самого консервативного астрофизика Западного полушария. И что же тогда заставило его если не окончательно расстаться со своими сомнениями, то, по крайней мере, в значительной степени продвинуться по пути полного признания черных дыр? Открытия, сделанные примерно полгода назад…

Наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа «Хаббл» и двух мощных телескопов на Гавайях, привели ученых к выводу, что у каждой галактики, в том числе и у нашего Млечного Пути, есть своя черная дыра.

Находится она в самом центре, и ее масса, скорее всего, пропорциональна массе самой галактики.

Кроме того, ученые нашли, что существует четкая граница, окружающая кольцом черную дыру. Мчащийся вихрь вещества может по пути растерять какие-то частицы, но что попало уже за эту границу, назад не вырвется. Граница называется «горизонтом событий» — наверное, потому, что за ним уже никакие события не прослеживаются, как не видно предметов за обычным горизонтом.

Эту границу обнаружила группа исследователей из Кембриджа, штат Массачусетс. Рамаш Нараян, глава группы, считает данное открытие неопровержимым доказательством черных дыр.

А упоминавшийся уже нами скептик Ричстоун вместе со своими коллегами открыл недавно, что черные дыры есть практически во всех галактиках. На недавнем симпозиуме Американского астрономического общества, где Ричстоун решил рискнуть собственным автомобилем, распространялась также и книга «Фатальная привлекательность гравитации». Ее авторы — Митчелл Догельман из Колорадского университета и Мартин Риф из Кембриджа (Англия), пишут, что черные дыры являют собой окончательное торжество гравитации над всеми остальными силами природы. «Когда мы полностью разберемся в черных дырах, — утверждают исследователи, — мы поймем и происхождение Вселенной, и всю ее историю…» Открытие Ричстоуна и его коллег — серьезный шаг в данном направлении.

Пожиратели светил. Сегодня ученым стало ясно, что черные дыры бывают по меньшей мере двух сортов — звездные и галактические.

Звездные — поменьше; формируется такая дыра после того, как гигантская звезда, раз в 50 массивнее Солнца, исчерпает свое топливо и, сбросив оболочку, сожмется в шар диаметром 15-20 км. В большинстве случаев результатом такого коллапса становится образование плотной нейтронной звезды. Но иногда получается черная дыра, одиноко летящая в межзвездном пространстве и поглощающая все, что ни попадется на пути — газ, пыль, обломки астероидов и планет… Увидеть ее нельзя; ее можно только смоделировать на компьютере.

Однако некоторые черные дыры звездного размера все же обнаруживают себя, поскольку, как уже говорилось, представляют собой часть двойной системы — «компаньонку» обычной звезды. И, видя, как со звезды слетает и исчезает невесть куда часть материи, астрономы начинают подозревать неладное.

Недавно, например, исследователи обнаружили еще одну подобную пару. Оказалось, что некий спиралеобразный диск, значившийся под шифром В 404 CLJ, едва заметный в рентгеновском излучении, отсасывает из соседней звезды газ и прямо на глазах изумленных исследователей приканчивает ее.

Галактические черные дыры — в миллионы и миллиарды раз массивнее звездных. Они скрываются в самом центре галактик. Это свидетели почти всей истории Вселенной.

Три года назад телескоп «Хаббл» собрал неоспоримые свидетельства существования такой дыры в галактике М87. Газовый поток втягивался в воронку и закручивался уже на расстоянии 500 световых лет от роковой черты. Перед самым падением в дыру газ, словно агонизируя, выпускал струю электронов.

Такая же картина предстала перед взором астрономов и в нашей собственной Галактике — в центре Млечного Пути, в двух галактиках созвездия Льва и в одной из созвездия Девы.

Всего к настоящему времени обнаружено 11 галактических черных дыр, чья масса варьируется от 2 млн до 1 млрд солнечных масс. И чем массивнее, мощнее черная дыра, тем с большей скоростью мчатся в ее ненасытную пасть близлежащие звезды и прочие космические объекты.

И Млечный Путь ведет в дыру? Как уже говорилось, Стивен Хокинг предположил, что наряду с огромными — галактическими и звездными — черными дырами могут существовать и маленькие. «Такие мини-дыры могли образоваться в турбулентных завихрениях исключительной плотности и давления в результате Большого взрыва, с которого началось существование нашей Вселенной. И таких крошечных дыр должно быть в пространстве — видимо-невидимо!» — утверждает теоретик.

Предположение Хокинга пока еще остается гипотезой. Но шансы на то, что оно превратится в теорию, а потом и подтвердится на практике, повышаются с каждым днем — число обнаруженных черных дыр все увеличивается. Так, скажем, недавно германские астрономы пришли к выводу, что центральная часть нашей Галактики — Млечный Путь — представляет собой черную дыру.

Во всяком случае, Рейнхард Генцель, сотрудник Института внеземной физики имени Макса Планка, расположенного близ Мюнхена, заявил следующее: «Хотя строгих доказательств существования такой дыры пока еще нет, догадка основана на тех выводах, которые были сделаны фундаментальной наукой за последние годы».

Начиная с 1992 года сотрудники института предприняли тщательное измерение скоростей 39 звезд нашей Галактики. В результате измерений и выяснилось, что все они действительно движутся по круговым орбитам относительно притягивающей их центральной массы. Причем правильность формы орбит показывает, что данная масса огромна — в 2,5 млн раз превышает солнечную. Между тем телескопы и другие наблюдательные приборы не видят в данном месте пространства ничего. Отсюда и последовало логичное предположение: в центре Млечного Пути есть черная дыра.

Вселенские «пылесосы». Для чего природе черные дыры? Многие астрономы полагают, что деятельность по крайней мере некоторых из них тесно связана с квазарами. Так называются квазизвездные небесные объекты, не превышающие по размерам Солнечную систему, однако излучающие энергию с такой интенсивностью, как это не могут сделать и 100 млрд звезд, вместе взятые!

Откуда квазары берут на это энергию? Одно из предположений гласит: им поставляют ее черные дыры. Они, дескать, работают как вселенские пылесосы, всасывая в себя все и вся. Ну а поскольку согласно закону сохранения энергии материя не может исчезнуть бесследно, то она затем и излучается квазарами.

Однако если это так, то, получается, черные дыры должны быть связаны между собой какими-то энергетическими туннелями? Что именно собой представляют подобные туннели, как они устроены, ученые пока не знают.

Не могут они ответить также и на вопрос, должны ли квазар и черная дыра, взаимосвязанные между собой, обязательно находиться в одной галактике. По логике, можно допустить, что они попадаются в разных звездных скоплениях и даже, возможно, в разных мирах.

Если данное предположение подтвердится, то получится, что черные дыры являются не только довольно распространенными объектами Вселенной, но и способны служить точками перехода в иные измерения. О такой возможности давно уже говорят фантасты и некоторые теоретики. Да и вообще черные дыры таят в себе много диковинного…

Падение в бездну. В черных дырах внутреннее становится внешним, прямое — кривым. Наши привычные представления теряют всякий смысл. Пространство искривляется так сильно, что время останавливается. Граница между нашим миром и другими размывается.

Никакое другое явление природы не способно взорвать, опрокинуть, смести наши привычные представления о мире так, как это делают черные дыры космические объекты, наделенные самыми причудливыми свойствами. С другой стороны, как ни поражают они наше с вами дилетантское воображение, на взгляд физиков, они устроены на удивление просто. Их поведение можно полностью описать с помощью всего трех физических параметров: массы, заряда и момента количества движения.

Черные дыры — самые массивные объекты во Вселенной. А как предсказывал Альберт Эйнштейн в своей общей теории относительности, масса искривляет пространство. Поэтому там, где сосредоточена громадная масса, свет отклоняется от прямолинейной траектории и движется по кривой. Впервые этот эффект наблюдался в 1919 году во время полного солнечного затмения. Случившееся стало событием в истории физики. Измерения, проделанные учеными, уникальны по своей точности: отклонения звезд составили менее тысячной доли градуса.

Аналогичный эффект можно наблюдать и в данном случае. Когда световые лучи минуют черную дыру, их траектория искривляется. Наблюдается так называемый эффект гравитационной линзы. С определенной закономерностью меняется положение звезд: отдаленные галактики бесформенно искажаются; они выглядят ярче, чем на самом деле. Нередко свет, излучаемый ими, расщепляется. Таким образом, наблюдатель видит несколько изображений одного и того же объекта, лежащего за гравитационной линзой. Подчас вместо одного-единственного объекта мы видим ярко светящееся кольцо.

Когда световые лучи оказываются на определенном расстоянии от черной дыры, они либо начинают вращаться вокруг этого загадочного объекта, либо, двигаясь по спирали, падают в недра черной дыры и исчезают там навеки.

Компьютерные модели показывают, что вращающуюся черную дыру окружает раскаленный, светящийся газопылевой диск. Это свечение выдает присутствие гравитационного чудовища. Пространство в окрестностях черной дыры искажено настолько, что можно буквально заглянуть за угол.

Одна из таких моделей, например, показывает, что наблюдатель под углом 13 градусов смотрит на диск диаметром 1 млрд км. Черной дыры внутри диска поначалу нет, он напоминает кольцо Сатурна. Теперь поместим внутри него черную дыру, масса которой в 100 млн раз превышает массу Солнца. Под действием гравитации изображение диска изогнется и будет напоминать поля шляпы. А диск и черная дыра начинают вращаться, возникает асимметрия.

Еще одна любопытная компьютерная модель. Представим, что наблюдатель находится внутри кольцевого туннеля, окружающего черную дыру. На определенном расстоянии от нее экспериментатору начинает казаться, что туннель уже не огибает этот загадочный объект, а вытянулся по струнке. Еще удивительнее: вглядываясь в даль туннеля, человек неожиданно замечает впереди себя… свой собственный затылок. Переместим бесстрашного натуралиста поближе к черной дыре. Теперь туннель как будто поворачивается в сторону от черной дыры. Меняется опять же на взгляд нашего озадаченного наблюдателя — и направление, в котором действует центробежная сила: сейчас она направлена уже по радиусу к центру окружности, а не наружу. Под действием огромной гравитационной силы пространство выворачивается наизнанку: внешнее становится внутренним, внутреннее — внешним.

Итак, общая теория относительности утверждает, что «внешнее» и «внутреннее» вовсе не объективные, абсолютные понятия, а относительные — как, например, «лево» и «право», «верх» и «низ». Конечно, наш здравый рассудок восстает против такого заявления. И все же даже этот «выверт наизнанку» легче вообразить себе, нежели то, что произойдет дальше, вздумай наш экспериментатор отважно подступиться еще поближе к черной дыре.

Допустим, наш самонадеянный космонавт все же не утерпел и поддался любопытству. Он спешит навстречу неизведанному. Он решил в буквальном смысле слова добраться до черной дыры, дабы выведать ее тайны. Что же с ним приключится?

Поначалу ничего необычного мы не замечаем. Бортовые часы космического корабля показывают то же время, что и часы, которые держим в руке мы люди, благоразумно оставшиеся в стороне. Однако чуть позже часы космонавта, по идее, должны отставать от наших часов. Время, согласно Эйнштейну, «растягивается» — в гравитационном поле часы тикают медленнее, чем на некотором удалении от него. Чем ближе космонавт подбирается к «горизонту событий» — то есть поверхности, ограничивающей черную дыру, — тем дольше, на взгляд стороннего наблюдателя, тянется каждая секунда, отсчитываемая часами космонавта. Как только неосторожный экспериментатор достигнет горизонта событий, стрелки на его часах остановятся.

Что же теперь он собирается делать? Что мы увидим, когда космонавт приблизится к «горизонту событий»? Для нас его изображение как будто застынет. Его космический корабль, как видится нам, все так же парит над черной дырой. Тем временем краски все заметнее меняются; мы видим все больше красных, сумеречных тонов, ведь световые лучи, борясь с силой тяжести, постепенно теряют все больше энергии.

Для космонавта все происходящее выглядит совершенно иначе. Он не замечает, что время замедляет свой бег. Наоборот, оглянувшись назад, он увидит, что стрелки наших с вами часов мчатся как обезумевшие. Окружающие его предметы причудливо дефор мируются. Краски непрестанно переливаются. Гравитационное поле черной дыры все яростнее притягивает космический корабль.

Допустим, наш космонавт устремляется в сторону крохотной черной дыры, масса которой всего в пару раз превышает массу Солнца. Тем не менее центростремительные силы здесь настолько велики, что экспериментатор вместе с космическим кораблем вытягивается словно спагетти, а чуть позже разрывается на части. В общем, хорошо, что наш эксперимент чисто умозрительный и мы можем повторить его заново.

Направим теперь космический корабль к громадной черной дыре — наподобие тех, что прячутся в центре галактик. В данном случае плотность материи близ «горизонта событий» пока еще так мала, что дерзкий путешественник целым и невредимым проникает «туда, откуда никто не возвращается». Весь свет Вселенной сжимается над ним, образуя крохотный, поблескивающий диск. Проходит несколько минут. Космонавт пока еще с упоением изучает недра таинственного объекта. Впрочем, никто из людей, оставшихся по ту сторону черной дыры, никогда не узнает о сделанных им открытиях. Ни один радиосигнал никогда не вырвется из гравитационного поля черной дыры. Оттуда не вырвется и сам космонавт.

Впрочем, он к тому же никогда и не проникнет в глубь черной дыры и не узнает, что же творится в самом центре ее. Его тело распадется на молекулы. Даже атомы, составляющие его тело, не вынесут падения в бездну.

Что станет с ними? Будут ли их обломки окончательно уничтожены? Или же они вновь объявятся, например, в некой другой Вселенной? Пока трудно ответить на эти вопросы. Нельзя пока сказать, что происходит с информацией, которая содержится в материи, падающей в черную дыру. Возможно, внутри черной дыры перестают действовать фундаментальные физические законы сохранения материи…

На что годна черная дыра? Пока все рассуждения на эту тему чисто гипотетические. Тем не менее ученые уже сегодня принимаются размышлять о том, можно ли использовать во благо человечества сии гравитационные колоссы? Свои идеи они выверяют в точном соответствии с известными нам законами природы, хотя по части фантастичности их рассуждения вряд ли уступают иным литературным творениям.

Черные дыры поглощают любые объекты. Они пожирают все. Вот и прекрасно! Туда можно сбрасывать любые, самые вредные отходы военного и промышленного производства. Никакой утечки не будет. Черная дыра не прохудится никогда, все переработает. Вот она, практическая польза от «прорехи в пространстве».

Далее, черная дыра может стать мощнейшим источником энергии. Ведь около 20 процентов энергии вращающейся черной дыры накапливается в ее эргосфере, а это во многие тысячи раз больше, чем способно выработать Солнце за все время своего существования.

Эргосфера — это экваториальная область, лежащая вне «горизонта событий». Когда гравитационная ловушка вращается, она увлекает за собой эргосферу. Любые объекты, проносящиеся сквозь эту область, подпитываются энергией вращения черной дыры и неимоверно ускоряются.

Когда цивилизация достигла бы высочайшего технического уровня развития, она могла бы использовать этот эффект. Эргосфера какой-нибудь черной дыры служила бы этим «продвинутым» технократам неиссякаемым источником энергии. С ее помощью, например, можно было бы разгонять космические корабли. Или действовать по такой схеме: запускать какой-нибудь объект в эргосферу, а потом — когда он, естественно, резко ускорится — преобразовывать его кинетическую энергию в нечто полезное.

Впрочем, гравитацию можно использовать и во вред человечеству — для создания разрушительного оружия. Если удастся, скажем, огородить черную дыру, словно забором, сплошной зеркальной поверхностью, то можно будет смастерить гравитационную бомбу. Для этого надо проделать отверстие в нашем полом зеркальном шаре, а потом чем-нибудь посветить в это отверстие — карманного фонарика будет достаточно, чтобы привести в действие адский механизм. После этого отверстие следует наглухо заделать и улепетывать со сверхсветовой скоростью! Механизм уже включился…

Блуждая внутри полого зеркала, луч света будет непрерывно отражаться от его стенок. Всякий раз, когда луч минует эргосферу, его энергия будет резко возрастать. Постепенно давление внутри шара увеличится до громадной величины. Наконец, шар лопнет, молниеносно распространяя излучение. Взрыв атомной бомбы по сравнению с этой катастрофой сущий пустяк.

Впрочем, для утешения добавим: чтобы создать гравитационную бомбу, нужно пойти на неимоверные технические затраты, поэтому вряд ли этот ужасный сценарий будет когда-либо осуществлен на практике.

Антиматерия в черных дырах?! И наконец, есть еще одна польза от этой «прорехи». Теория, созданная несколькими поколениями физиков — так называемая стандартная модель, — на первый взгляд устанавливает равноправие между материей и антиматерией; частиц и античастиц во Вселенной должно быть поровну. Однако, как заметил еще в 60-е годы нашего века академик Б. П. Константинов, поиски антиматерии в окружающем мире ни к чему не привели. Лишь в наши дни исследователи научились синтезировать антиматерию в микроскопических количествах — буквально считанные атомы.

И вот теперь, похоже, кладовая антиматерии найдена в нашей Галактике.

Специалисты давно подозревали, что неподалеку от центра Млечного Пути имеется громадная черная дыра. Около года назад американские астрономы действительно обнаружили некий фонтанообразный выброс в предсказанном районе, на расстоянии каких-нибудь 30 тыс. световых лет от нас и 3 тыс. световых лет от оси самой Галактики.

Предполагают, что именно там под действием чудовищной гравитации и происходит превращение материи в антиматерию. И если обычная материя поглощается дырой, то взамен она выбрасывает в окружающее пространство антиматерию.

Пока, конечно, это не более чем гипотеза. Ведь никому еще не удалось разглядеть толком даже саму черную дыру — о ее наличии судят лишь по поведению окружающей ее материи. А гамма-излучение, наблюдающееся в указанном месте, может в принципе возникнуть не только в результате аннигиляции,-но и при других природных процессах.

Тем не менее открытый протуберанец гамма-лучей в центре Галактики — лучшее на сегодняшний день подтверждение гипотезы о существовании там черной дыры.

А чтобы разобраться с античастицами, американские исследователи весной 1998 года вывели в космос детектор для их регистрации. По своей чувствительности этот прибор в 10 тыс. раз превышает характеристики аналогичных систем прошлого поколения. После испытаний подобные детекторы будут постоянно функционировать на международной орбитальной станции «Альфа». Глядишь, с их помощью действительно удастся обнаружить и сами черные дыры, и антиматерию в них.

 

ПРОИСШЕСТВИЯ В МИРЕ ЗВЕЗД

«Галактический каннибализм!» — кричит заголовок в газете. Читаю: «Оптические и инфракрасные камеры орбитального телескопа „Хаббл“ сфотографировали столкновение двух звездных скоплений, находящихся за 10 млн световых лет от Солнечной системы. Одна из сталкивающихся галактик содержит в середине исполинскую черную дыру с массой порядка миллиарда Солнц. Эта дыра активно поглощает вещество надвигающейся галактики. Астрофизики назвали замеченное явление галактическим каннибализмом».

Уф, можно перевести дух! Оказывается, все это довольно далеко от нас, а стало быть, и не так уж страшно. Но заметка меня, что называется, зацепила. Вот так, в одном абзаце, оказывается, можно информировать о сути проблем, занимающих ныне астрофизиков планеты. Ну а если подробнее? Дальнейшие «раскопки» показали, что мы с вами, похоже, живем в интереснейшее время. Вокруг нас все время что-то происходит. И не только в обывательском, но и планетарном, даже галактическом масштабе… Судите сами.

Галактика погружается в пучину. Наше светило и вся Солнечная система долгое время спокойно проплывали через один из самых безопасных районов нашей Галактики — Млечный Путь. Здесь не было каких-либо скоплений звездной материи и турбулентности, характерной для многих других космических регионов. Однако столь спокойной жизни, похоже, приходит конец.

Новые мощные телескопы и другая астрономическая техника позволили астрофизикам исследовать непосредственное галактическое окружение Солнечной системы. И надо сказать, что оно их не обрадовало. Если до недавнего времени в нашем ближайшем окружении не было ни межзвездного газа, ни пыли, то теперь положение меняется к худшему.

Астрофизики Чикагского университета, к примеру, обнаружили, что Солнечная система движется в направлении облака межзвездной материи, в 1 млн раз более плотной, чем окружающая нас сейчас космическая среда, в которой содержится меньше одного атома водорода на кубический сантиметр.

Столкновение с облаком межзвездной пыли и газа грозит резко ухудшить свойства земной атмосферы и, как следствие, земной климат. Усиленная бомбардировка атмосферы межзвездными частицами, видимо, приведет к усилению космической радиации. А это, в свою очередь, даст изменения конфигурации земного магнитного поля и химического состава атмосферы… Говоря проще, дело может обернуться сильным похолоданием.

В докладе, только что представленном на ежегодном съезде Американского астрономического общества, доктор Присцилла Фриш из Чикагского университета заявила, что, по ее данным, Солнце уже начало входить в относительно разреженное межзвездное облако.

Облако это, возможно, образовалось в результате взрыва стареющих звезд, стряхивающих с себя верхние слои своей атмосферы в мировое пространство. А может, их происхождение связано с другими, пока неизвестными нам механизмами. В общем, о многом приходится еще просто догадываться.

«Сильно разреженное облако пока не дает представление о тех неприятностях, которые ждут нас в будущем», — предупреждает Присцилла Фриш. По ее мнению, пока мы зацепили лишь край шарообразного пузыря, возникшего в регионе Скорпиус Центаврус и быстро распространяющегося в сторону Солнечной системы. Так что дальше будет еще хуже. И нам остается одно лишь утешение — основные события этой драмы наступят хоть и вскоре по космическим масштабам, но для нас через весьма ощутимый срок — 20-50 тыс. лет.

Скандалы в космосе. Четверть века тому назад страны — обладатели ядерных технологий принялись было обвинять друг друга в преступной небрежности или даже утаивании новых испытаний ядерного оружия. Однако со временем все объяснилось: источник таинственного излучения находится далеко в космосе. Недавно ученым удалось установить и где именно.

Как оказалось, гамма-излучение является довольно распространенным в окружающем нас космическом пространстве. Оно возникает в результате мощных вспышек энергии во Вселенной. Спутники-шпионы, следящие за возможными испытаниями ядерного оружия, отмечают подобные источники излучения в разных участках небосвода.

Сотрудник Кембриджского института астрономии доктор Инвер Тамер поясняет: первые такие вспышки были замечены еще в 1973 году. Однако долгое время попытки связать их с каким-нибудь видимым небесным телом заканчивались неудачей из-за того, что продолжительность вспышек была слишком короткой, чтобы можно было надежно засечь их источник.

Однако ныне на орбите появились спутники нового поколения, один из которых и смог обнаружить источник гамма-лучей. Так 28 февраля 1997 года была выявлена одна из исходных точек. И когда астрономы нацелили в ту же сторону оптические телескопы, то увидели в данном месте слабо светящий объект. Интенсивность свечения его вскоре уменьшилась, а затем и вообще исчезла.

Судя по всему, данный объект находился за пределами нашей Галактики, где-то на окраине Вселенной. Возможно, это нейтронная звезда столкнулась с каким-то иным небесным телом, вызвав колоссальный взрыв, рентгеновское эхо которого долетело и до нашей планеты. Впрочем, такие столкновения во Вселенной весьма маловероятны, полагают многие астрономы. Они предполагают, что в данном случае мы просто наблюдаем сцену из «семейной жизни» двойных звезд, не могущих поладить друг с другом.

Что именно там происходит, астрономы попытаются выяснить при первом же удобном случае — как только им удастся засечь еще несколько подобных же источников гамма-излучения.

Звезда, рожденная звездой… Известно, что звезды образуются из скоплений звездной пыли и газов — в основном водорода и гелия. В торричеллиевой пустоте космоса малейший комок молекул начинает притягивать к себе другие молекулы. Возникает молекулярное облачко. Затем оно уплотняется и укрупняется, причем процесс зачастую приобретает лавинообразный характер; примерно так увеличивается снежный ком. И вот уже готов огромный, чудовищный по плотности плазменный шар, внутренность которого разогревается в результате сжатия до 12-15 млн градусов. На небосклоне зажигается новая звезда.

Таков обычный сценарий. Однако, как выяснилось совсем недавно, он не единственный. Орбитальный телескоп «Хаббл» продемонстрировал и другой вариант — рождение звезды от звезды.

Снимок, полученный с орбиты, показывает громадную звезду в созвездии Единорога, окруженную шестью маленькими звездочками, подобно тому как планеты бывают окружены спутниками.

Фотография, правда, не переворачивает представления о космологии с ног на голову; высказывания о подобной технологии зарождения звезд звучали и ранее. Однако снимок, сделанный в инфракрасных лучах, впервые позволил увидеть этот процесс воочию.

«Конечно, туг много неожиданного, — говорят астрономы. — Обычно звезды разнесены друг от друга на громадные расстояния во многие световые годы. Бывают, конечно, двойные и кратные звезды, обращающиеся вокруг общего центра масс. Но равновесие сил в таких системах большая редкость, чреватая катастрофами. Звезды в таких системах кружат друг подле друга, как воины перед схваткой, и могут в итоге слиться, поглотить друг друга. А чтобы звезда рождала себе подобных — такое мы вообще видим впервые».

В данном случае новорожденные звезды отстоят от материнской всего на 0,04-0,05 светового года. Причем никакого желания поглотить их она не выказывает. Напротив, полагают ученые, эти звездочки образовались как раз потому, что материнское небесное тело, обладая переизбытком массы (оно в 1 тыс. раз превосходит по массе наше Солнце), стало сбрасывать ее в окружающее пространство в виде огромных протуберанцев. Некоторые из них отрывались и становились самостоятельными небесными телами.

«Живородящая» звезда в созвездии Единорога отстоит от нас на 2500 световых лет. Это, в сущности, не так уж далеко, если иметь в виду, что только наша Галактика имеет в поперечнике около 100 тыс. световых лет. Раньше звезду и ее окружение не удалось разглядеть потому, что ее заслоняет от нас газовая туманность, из которой рано или поздно тоже должны образоваться новые звезды. Поэтому только в инфракрасных лучах удалось разглядеть, что же происходит там дальше, за туманной завесой.

Обнаружен край Вселенной? Открытия, сделанные тем же «Хабблом» в последние годы, могут удивить кого угодно. Более 40 млрд галактик — вот сколько новых небесных объектов сразу открыл он только в январе 1996 года. Правда, это не конкретные галактики, обнаруженные в определенном месте, а новая оценка размеров Вселенной. Она была произведена после того, как орбитальный телескоп заглянул в глубь пространства и времени, запечатлев на снимках те окраины Вселенной, куда еще никогда не проникал человеческий взор.

До последнего времени считалось, что всего во Вселенной порядка 10 млрд галактик. Теперь же эта цифра увеличена вчетверо. Сколько же тогда всего на свете звезд, если только в нашем Млечном Пути, как уже говорилось, их около 250 млрд?

Увеличить количество небесных объектов помогла новая техника. Например, недавно для наблюдений астрономы выбрали один из секторов небосвода около ручки «ковша» Большой Медведицы. Несмотря на то что сектор был взят крошечный — 1/25 градуса (такой угловой размер имеет песчинка, лежащая на ладони вытянутой руки) — и никакими особыми звездами не примечательный, внимательный взор позволил за 12 суток — с 18 до 29 декабря 1995 года различить здесь тысячи галактик, прежде неизвестных ученым.

У одних наблюдалась привычная форма спирали или эллипса, другие оказались вытянутыми в линию, третьи вообще образовали причудливые фигуры, которым и названия не подберешь. По мнению астрономов, эти последние, по-видимому, не вышли из «детского сада» — стадии протогалактик. Примерно так же 10 млрд лет тому назад должен был выглядеть и наш Млечный Путь.

Таким образом, с помощью современной техники астрономам удалось разглядеть объекты, в 4 млрд раз более тусклые, чем может различить на небе невооруженный глаз. Ну а поскольку в астрономии наблюдается четкая зависимость между пространством и временем, то получается: «Хаббл» увидел Вселенную такой, какой она была «на заре туманной юности», раз в 20 ближе к моменту ее рождения, чем к сегодняшним дням.

Молекулы в космосе

Современная техника также позволяет рассмотреть в космосе не только огромные объекты, но и самые маленькие. Речь в данном случае идет о молекулах и атомах.

Если раздуть «электронное облако»… В начале века знаменитый датский ученый Нильс Бор предположил, что атом по своему внешнему виду несколько похож на воздушный шарик. Оболочку его составляет «электронное облако» — электроны, вращающиеся по своим орбитам вокруг компактного ядра, слепленного из протонов и электронов.

Позднее ученые усовершенствовали эту модель, разобрались во многих тонкостях процессов микромира. И стало понятно, что «электронное облако» тоже можно «раздуть». Достаточно добавить электрону дополнительную энергию, и он перейдет на более высокую орбиту. А значит, атом увеличится в объеме.

В обычных, земных условиях «раздутое» состояние не может быть устойчивым. Соседние атомы, находящиеся в той же кристаллической решетке, помешают «электронному шару» раздуваться до бесконечности. Он вскоре потеряет излишнюю энергию, отдав ее в пространство в виде электромагнитного излучения. Электрон при этом перейдет на более низкую орбиту, и атом снова приобретет нормальные размеры.

Были выяснены и пределы увеличения. По теории выходило, что число уровней орбиты, на которых может находиться возбужденный электрон, не превышает десятка. Но это опять-таки в земных условиях, где атомов в кубическом сантиметре пространства обычно больше, чем пассажиров в переполненном трамвае. А если заглянуть в бездонные глубины космоса? Там ведь могут отыскаться участки, где количество атомов в том же объеме измеряется единицами. А значит, есть и принципиальная возможность расти, «раздуваться» чуть ли не беспредельно: соседи-тому не мешают.

Теоретики — и в их числе известный астрофизик Н. С. Кардашев — в свое время указывали, где можно наблюдать скопления таких атомов-гигантов — в разреженных межзвездных, даже межгалактических облаках, состоящих из ионов водорода и гелия.

Поиски в облаках. Облака эти тоже не бог какая новость для науки. Уже около 80 лет астрономы знают, что космическое пространство между звездами в нашей Галактике не является полностью пустым, а заполнено газом, содержащим небольшие гранулы пыли.

Хотя элементы, образующиеся в звездах, чаще всего существуют в виде отдельных атомов или инертных гранул, время от времени они образуют и молекулы. Причем некоторые из них настолько необычны, что об этом стоит поговорить подробно.

Но разговор наш может состояться лишь в том случае, если теория не вступит в противоречие с практикой. Или, говоря иначе, подобные атомы и молекулы-гиганты действительно можно обнаружить во Вселенной.

Однако звездолеты строить мы пока не научились. Как же тогда выяснить, в каком именно состоянии вещество в межгалактических облаках, какие размеры имеют составляющие его атомы и молекулы?

Ученые решили предпринять обходной маневр великанов стали искать по их следам. Мы уже говорили, что при переходе с орбиты на орбиту электроны в атомах либо получают энергию, либо отдают ее в виде излучения. А раз так, это можно обнаружить спектроскопическими методами. То есть по виду излучения, по длине его волны, исследователи, находясь на поверхности нашей планеты, могут судить, при переходе с какого на какой электронный уровень оно было получено.

Так говорила теория. Но на самом деле все выглядело вовсе не столь уж гладко даже на бумаге. Те же теоретические расчеты показывали: атомов с электронами на высших уровнях в природе очень мало. Кроме того, при большом удалении от ядра интенсивность излучения электрона резко падает. Да и само излучение приходится на такие диапазоны, где много помех как природного (все звезды имеют свои «радиоголоса»), так и искусственного, земного происхождения (на тех же длинах волн работают многие промышленные установки и радиостанции). Да вдобавок еще и эффект Доплера мешает.

О последнем, пожалуй, стоит сказать пару слов особо — это еще пригодится нам в дальнейшем.

Дело в том, что атомы в межзвездном пространстве, конечно, не стоят на месте, а беспрерывно движутся, причем с большими скоростями. Такие колебания, метания вокруг некоего центра свойственны всем атомам, нагретым выше температуры асболютного нуля (-273,6 ёС). А физики давно заметили, что частота излучения меняется в зависимости от того, в каком направлении — от нас или к нам —движется тело. Вы и сами могли в том убедиться: гудок приближающейся электрички звучит иначе, чем удаляющейся…

А поскольку атомы движутся не по расписанию, как электрички, а хаотично, излученные ими спектры накладываются друг на друга, размываются, становятся весьма трудно различимыми. Так что когда в 1962 году американские исследователи провели серию наблюдений с помощью радиотелескопа, то вынуждены были в конце концов отступить. «Тут нужна специальная аппаратура уникальной чувствительности», заключили они.

За дело взялись наши специалисты. И вскоре в Физическом институте им. П. Н. Лебедева была создана радиоустановка с 27-метровой антенной. В апреле 1964 года с ее помощью в районе туманности Омега была наконец обнаружена радиолиния возбужденного водорода. Она соответствовала переходу электрона с 91-го уровня на 90-й, то есть атом превосходил почти на порядок те, что имеются на Земле. Причем почти одновременно с москвичами астрономы Пулковской обсерватории отыскали в просторах Вселенной еще большие атомы.

Сообщение об открытии вызвало бурю в научном мире. Разработанные нашими исследователями методы поиска атомов-гигантов были приняты на вооружение всеми обсерваториями мира. И результаты не замедлили сказаться.

Есть находка! Например, по предложению С. Я. Брауде в Харькове были развернуты исследования, целью которых стало обнаружение атомов, для которых количество разреженных атомных уровней было бы не 10, как на Земле, а 600.

Теоретики подсчитали, что уловить слабое излучение столь «раздутых» атомов, находящихся от нас на многие десятки тысяч световых лет, способна лишь антенна площадью в несколько квадратных километров! Построить такую систему уже непростая инженерная задача. Да ведь еще надо предусмотреть, чтобы часть ее передвигалась: именно таким образом производится перенацеливание антенны на тот или иной участок неба.

И все-таки задача была решена; неподалеку от Харькова выросло необычное Т-образное сооружение, занимающее целое поле — 1800x900 м. Это и был уникальный радиотелескоп УТР-2.

С его помощью в 1978 году астрофизикам удалось обнаружить первые следы атомов, электронные оболочки которых имели 640 уровней! Затем отыскали и еще большие гиганты с 750 уровнями. Если привести эти данные к обычным метрическим мерам, то выходит, что такие атомы должны иметь диаметр около 0,1 мм. От обычных они отличаются как Садовое кольцо от горошины! Если бы мы были способны различать электронные облака, то могли бы в принципе увидеть их даже невооруженным глазом.

Следы жизни. Однако обнаружение атомов, пусть и атомов-великанов, являлось вовсе не самоцелью исследований. По мнению ученых, такие атомы, а уж тем более состоящие из них молекулы, должны обладать на редкость необычными свойствами. Какими именно?

Чтобы понять это, исследователи по спектрограммам прежде всего постарались разобраться, какие именно молекулы могут образоваться. И вот тут их ждал приятный сюрприз. Оказалось, что наряду с водородом и гелием в облаках, хотя редко (1 атом на 100 атомов водорода), встречаются и ядра более тяжелых атомов и молекул. Астрономам удалось обнаружить ионизированные молекулы, а также их фрагменты-радикалы, содержащие в себе кислород, азот, серу, кремний, хлор и фосфор.

Более того, исследование инфракрасных спектров сверхновых звезд, из которых и выбрасывается основная часть материи, составляющая потом межгалактические облака, навело астрономов на мысль, что межзвездная среда может содержать молекулы с кольцами из атомов углерода, например гексанбензонал (С24Н12) и нафталин (С10Н8). To есть, говоря попросту, там содержатся сложные органические молекулы, могущие послужить основой для развития органических форм жизни!

А это, в свою очередь, заставило вновь вспомнить о гипотезе зарождения жизни в космосе, которую еще в конце прошлого века выдвинул известный шведский ученый Сванте Аррениус. Он высказал предположение, что споры микроорганизмов рассеяны во всей Вселенной и они являются такой же ее неотъемлемой частью, как звезды, планеты, кометы и другие небесные тела, а также межзвездные пыль и газ.

Правда, он не смог объяснить, как эти споры образовались и как попали на Землю. Теперь стало ясно: их образуют межгалактические облака. Что же касается средств доставки, тут самое время, кажется, вспомнить о «небесных камнях» — тех самых метеоритах, в существование которых 300 лет не верила Парижская академия. А между тем среди небесных посланцев встречаются и не совсем обычные.

«Семена» со звезд. В 60-е годы нашего столетия американский исследователь Дж. Оро из Хьюстонского университета высказал предположение, что на поверхности некоторых «небесных камней» можно найти органические соединения.

Поначалу на эту гипотезу никто не обратил внимания, пока она не была подтверждена экспериментально. На поверхности углистых хондиритов, составляющих около 5 процентов падающих на Землю метеоритов, были обнаружены органические вещества — аминокислоты, спирты и другие соединения.

Сотрудники НАСА К. Занле и Д. Гриспун попробовали выяснить, каким образом органические вещества, бывшие на поверхности тех же комет или метеоритов, сохранялись при воздействии на них высоких температур, возникавших при входе небесного посланца в плотные слои атмосферы.

Во-первых, перегрева можно не опасаться, если «посылка» была покрыта толстым слоем льда, под которым в законсервированном состоянии и находились органические вещества. Во-вторых, они могли уцелеть даже при прямом соударении небесного тела с поверхностью нашей довольно-таки твердой планеты примерно так же, как спасаются пилоты во время аварии самолета. То есть поток воздуха мог срывать эти вещества с поверхности «небесного камня» раньше соударения. Вследствие своих малых размеров эти соединения потом вполне могли плавно парашютировать на поверхность почвы. И, найдя для себя благоприятные условия, пускаться в рост.

Именно так, по мнению англичанина Ф. Хойла и индуса Ч. Викрамисингха, попадают на нашу планету возбудители различных заболеваний. Вот откуда оказываются на нашей Земле все новые и новые, невиданные ранее штаммы вирусов.

Более того, аналогичным образом могли попасть на нашу планету и те зародыши, некогда совершенно безжизненные, из которых потом развились все известные нам формы жизни.

Так полагает всемирно известный ученый, лауреат Нобелевской премии Ф. Крик. Тот самый, который когда-то расшифровал генетический код, указав, что ДНК имеет форму двойной спирали. В своей статье «Семена со звезд» он развивает такую гипотезу.

Некий разум рассылает по всей Вселенной "«посылки» с органическими веществами, которые, попав в надлежащие условия, дают начало новой жизни.

«Самыми подходящими носителями для этого, указывает Крик, — оказались бы бактерии. Их размеры очень малы, поэтому их можно рассеивать в больших количествах. Бактерии остаются жизнеспособными при очень низких температурах, значит, имеют наибольший шанс сохраниться и размножиться в „бульоне“ первичного океана. И видимо, не случайно самые древние ископаемые организмы, которые мы обнаружили до сих пор, принадлежат именно к этой разновидности».

Вот таким образом выясняется, что «посылки» из космоса несут нам не только напасти; некогда они, возможно, занесли на нашу планету самое жизнь.

Новые исследования непосредственного галактического окружения Солнца помогут ученым лучше понять условия, которые благоприятствовали возникновению жизни на Земле. А это позволит уточнить границы распространения жизни в других звездных системах, поможет понять, где искать собратьев по разуму.

По мнению многих биологов, занимающихся проблемами возникновения жизни в планетных системах, вполне возможно, что в зарождении ее какую-то роль играет и окружение планетной системы межпланетным газом. Так, звезды, в своем движении пересекающие спиральные рукава галактик или густые клубы межзвездного газа, по мнению ученых, вряд ли могут иметь планеты со стабильными климатическими условиями. Стало быть, и возникновение жизни на них маловероятно. Зато в спокойных областях галактики, где катаклизмы маловероятны, вполне могут существовать не только планеты, подобные нашей Земле, но и жизнь на них, занесенная из космоса.

…Вот к каким далеко идущим выводам способно привести, казалось бы, сугубо научное открытие обнаружение в межгалактических облаках атомов и молекул-гигантов.

 

ЧТО СЛЫШНО?

В космосе можно очень многое увидеть. Но еще больше, как ни странно, услышать…

Как «запрягают» телескопы

Кто шумит? Радисты еще в начале нашего века обнаружили, что время от времени в их передачи вмешиваются некие посторонние сигналы, порой такой мощности, что напрочь забивают передатчик; из приемника невозможно услышать что-либо, кроме хрипов и шумов. Разобраться, кто хулиганит, в 1931 году поручили молодому американскому инженеру Карлу Янскому.

Заинтригованный Янский соорудил остронаправленную антенну и, поворачивая ее, вскоре понял, что в поисках «радиохулиганов» попал, что называется, пальцем в небо. В самом буквальном смысле — источник загадочных радиосигналов находился у него над головой. Им оказалось… Солнце. Ну а ночью подобные же сигналы исходили из протяженной области звездного неба, визуально совпадавшей с Млечным Путем.

Так экспериментально была открыта новая область астрономии, изучающая не оптическую, но радиочасть электромагнитного спектра.

В 1946 году исследователи обнаружили первый отдельный радиоисточник в созвездии Лебедя, а еще два года спустя — в созвездиях Девы и Центавра. Газеты запестрели заголовками: «Кто сигналит из иной галактики?», «Собратья по разуму шлют привет!» и даже: «Принята телеграмма из космоса. О ее содержании читайте в следующем номере…» На самом же деле, как вскоре выяснили ученые, эти радиоисточники имеют природное происхождение. Причем излучают как целые галактики, так и отдельные небесные тела. Скажем, квазарами в 60-х годах нашего века стали называть компактные источники космического радиоизлучения, наблюдаемые через обычные оптические телескопы в виде слабых голубых звездочек. В 1963 году американскому астроному М. Шмидту удалось расшифровать оптический спектр квазара ЗС 273, определив таким образом расстояние до него. Оно оказалось в 1300 раз больше дистанции до ближайшей к нам галактики — туманности Андромеды.

«Маяки» в космосе. В 1968 году английскими астрономами были обнаружены и первые пульсары. Наученные предыдущим опытом исследователи не стали вот так сразу приписывать им искусственное происхождение, хотя на сей раз, казалось, на то имелись все основания. Дело в том, что пульсары не зря получили свое название: радиоизлучение от них имеет тенденцию периодически меняться как по частоте, так и по интенсивности сигнала. Словом, налицо признаки вроде бы искусственной модуляции сигнала.

Тем не менее и этому феномену со временем было найдено вполне естественное объяснение. Ныне многие исследователи полагают, что звезда-пульсар быстро вращается вокруг собственной оси, а на ее поверхности есть некая область, испускающая излучение. Оно выбрасывается в пространство узким пучком и при вращении пульсара то попадает на поверхность нашей планеты, то уходит с нее. Вот и получается некое подобие импульсов…

Разочаровавшись в пульсарах, ученые стали искать во Вселенной другие «маяки». Сегодня на их роль претендуют цефеиды — небесные тела, которые, по словам одного из исследователей, «пульсируют, словно сердце». Причем каждое такое «сердце» раз в 50 больше нашего Солнца и в 100 раз массивней его…

Название «цефеиды» происходит от звезды Дельта Цефея — одной из наиболее типичных для данного класса небесных тел. Изменения интенсивности ее излучения носят правильный характер — они ритмично повторяются через каждые 5 суток и 8 часов.

«Уши» Вселенной. Радиоастрономия изменила даже сущность труда астронома. Она не требует безоблачного небосвода, неподвижного воздуха, упорного бдения по ночам. Нынче дело исследователя дать задание для подготовки радиотелескопа к работе и указать, в каком виде — на бумаге, магнитной ленте или в виде фотограмм — он хотел бы получить результаты. За остальным проследит автоматика.

Причем многие данные невозможно было бы получить при помощи оптической астрономии. Судите сами: в сантиметровом радиодиапазоне пространственное разрешение лучших современных радиотелескопов составляет порядка 0,0004 угловой секунды это как минимум на порядок лучше данных, получаемых в диапазоне видимого света.

И антенна современного радиотелескопа совсем не похожа на ту маленькую, переносную, с которой начинал работать Янский. Обычно это гигантская чаша диаметром несколько десятков, а то и сотен метров. А когда мне довелось побывать на одном из лучших радиотелескопов современности РАТАН-600, то первое впечатление было, что ты пришел на стадион. Такой же ровный зеленый газон, окаймленный по краям… Только не трибунами, а своеобразным «забором» из 895 плотно пригнанных друг к другу металлических щитов-экранов. Щиты эти, расположенные по кругу диаметром 600 м, и представляют собой круговое зеркало телескопа. Все вместе или по частям щиты могут передвигаться таким образом осуществляется наводка на те или иные объекты на небосводе.

Пойманное зеркалом-антенной радиоизлучение передается на вторичные зеркала, находящиеся внутри круга радиотелескопа. Эти зеркала вместе с кабинами, в которых расположена регистрирующая аппаратура, передвигаются по рельсовым путям, словно обычные трамваи. В центре радиотелескопного поля даже есть локомотивный круг, словно в настоящем депо.

Радиоастрономический телескоп Академии наук — именно так расшифровывается сокращение РАТАН — был сдан в эксплуатацию в 1977 году, и за два десятилетия с его помощью было сделано немало открытий. В частности, именно здесь, в окрестностях станицы Зеленчукской на Кавказе, где расположен уникальный инструмент, впервые услышали «радиоголоса» двух спутников Юпитера — Ио и Европы. Причем, по свидетельству члена-корреспондента РАН Ю. Н. Парийского, излучение Ио интересно тем, что не имеет аналогов в Солнечной системе. Ученые даже иногда шутят, что это подают голос юпитерианцы…

С помощью радиотелескопа был исследован также температурный градиент Луны. То есть, говоря проще, установлено распределение температур по мере погружения в недра естественного спутника нашей планеты. Проведено также комплексное исследование гигантского пылевого облака вблизи центра галактики Стрелец В2, построены кинематическая и эволюционные модели этого небесного объекта…

За прошедшие годы радиотелескоп неоднократно модернизировался. Экранирующая сетка и малые алюминиевые экраны, поставленные в щелях между элементами, усовершенствованный первичный излучатель позволили в значительной степени обособиться, как говорят специалисты, отстроиться от «наводок» промышленных шумов, а использование криогенных температур для работы радиометра позволило еще больше повысить чувствительность измерительного тракта. Введение же в строй автоматизированного комплекса, обеспечивающего точное управление системами РАТАНа, позволило использовать уникальный инструмент и в режиме радиоинтерферометрии.

Последнее, видимо, требует особого пояснения.

Телескопы «в упряжке». Как и в обычном, оптическом телескопе, чувствительность радиотелескопа во многом зависит от размеров его зеркала-антенны. Однако увеличивать беспредельно размеры антенны не удается. Стоимость такого сооружения, его вес увеличиваются в кубической зависимости от линейных размеров. Это приводит к тому, что в настоящее время нерентабельно увеличивать размеры антенны более 1 км.

Невозможно также и абсолютно уничтожить, подавить все шумы и паразитные помехи.

Таким образом, как будто наметился предел на пути совершенствования астрономических инструментов. И вот в поисках выхода специалисты решили использовать мощь нескольких инструментов для единой цели. Образно говоря, не столь давно, например, радиоастрономам нашей страны, ФРГ, США, Швеции и Австралии удалось собрать установку, антенна которой была диаметром… в земной шар!

Вся хитрость — в оригинальном научном подходе, который теперь используют специалисты. Представьте себе, что, скажем, у нас на Кавказе и где-то в Калифорнии два радиотелескопа нацеливаются на один и тот же объект на небосводе. На обоих телескопах принятые сигналы записываются на магнитную ленту вместе с отметками точного времени, для этого используются атомные часы.

Записанная информация переправляется в вычислительный центр, где компьютеры и сводят ее воедино, создавая обобщенную картину. Понятное дело, что изображение тем подробнее, чем больше радиотелескопов использовано для обследования данного объекта.

В особенности удобны такие «упряжки» для обнаружения и исследования источников со сложной пространственной структурой — например, зарождающихся планетных систем.

Наблюдения за ними ведут так. Во многих областях на небе видны гигантские газопылевые облака. Масса их — от 100 до 1000 масс Солнца. Доказано, что облака эти находятся зачастую в состоянии быстрого хаотического движения, причем температура внутри может колебаться от нескольких десятков до 1000 градусов по шкале Кельвина. Такая структура весьма неустойчива и может сжиматься под действием собственной тяжести или каких-то внешних причин — например, вспышки сверхновой звезды. При этом образуются первичные сгущения, которые затем, словно снежные комья, начинают собирать на себя все большую дополнительную массу. Облако распадается на несколько частей, каждое из которых продолжает существовать уже самостоятельно. Постепенно из них образуются отдельные звезды со своими планетными системами.

Такова общая схема, обрисованная теоретиками на основании известных законов физики. Однако в природе длительное время никто ничего подобного не наблюдал. Лишь с появлением радиотелескопов, работающих в общей упряжке — радиоинтерферометров, — удалось пронаблюдать на практике многие этапы перестройки туманности W52. «По-видимому, радиоинтерферометру удалось нащупать отдельные протозвезды, а может, даже планетные системы, подобные Солнечной, в разгаре их строительства», полагают астрономы.

На старте — мегателескопы. Оглушая зевак, трехступенчатая ракета М-5 свечой взмыла в небо над южнояпонским островом Кюсю. Так 12 февраля 1997 года был выведен на эллипсоидную орбиту еще один необычный радиотелескоп — прибор, способный изменить наши представления о Вселенной. Ведь в глубины космоса он заглядывает дальше, чем любой другой аппарат.

Как же удалось создать «телескоп всех времен и народов»? Помог тот же трюк под названием «интерферометрия». Основной частью прибора стало антенное зеркало диаметром 8,4 м, изготовленное из кевларовых волокон. Его-то и доставили на околоземную орбиту. Зеркало это связано с двумя десятками других телескопов, раскиданных по всему свету. Все они одновременно нацеливаются на один и тот же объект и принимают из космоса одинаковые сигналы.

«На центральной станции все эти радиоволновые сигналы накладываются друг на друга, и тут возникает такое явление, как интерференция, — поясняет профессор Оскар фон дер Люэ из Фрайбурга, ФРГ. Попробуйте бросить два камня в воду — от них разойдутся волны. Когда встречаются волны с одинаковой фазой колебаний, их амплитуда увеличивается картина становится отчетливее. В нашем случае чем дальше друг от друга расположатся отдельные телескопы, тем четче получится картинка. Особую роль играет упомянутое нами антенное зеркало, что оказалось на орбите Земли. Именно оно обеспечило невероятную разрешающую способность. Если бы мы захотели получить ту же картинку с помощью обычного телескопа, нам пришлось бы соорудить зеркало диаметром 20 000 км! Конечно, сей строительный подвиг невозможен».

«Первый космический интерферометр именуется VSOP — „Very Long Baseline Interferometry Space Observation Programme“. Теперь мы увидим вещи, которые вообще не заметить с Земли», — прокомментировал это событие Антон Цензус, астроном из Национальной американской радиоастрономической обсерватории, штат Виргиния. Отметим еще одну важную особенность системы: все телескопы, составляющие ее, постоянно перемещаются относительно изучаемого объекта (например, источника радиоизлучения): непрерывно движутся радиотелескопы, расположенные на Земле, поскольку планета наша вращается вокруг собственной оси; движется и инструмент, выведенный японцами на орбиту. Таким образом, приборы все время вглядываются в один и тот же объект с разных точек наблюдения, поэтому появляется возможность получать синтезированное изображение высокого качества, дающее представление о пространственной форме объекта наблюдения.

Особенно перспективна эта тактика при исследовании черных дыр. Еще в 1995 году крупнейший в то время интерферометр — он представлял собой сеть радиотелескопов, охватывавшую всю территорию планеты, — добыл самое поразительное на сегодняшний день свидетельство существования черной дыры. В центре галактики NGC4258, расположенной поблизости от Земли, удалось заметить вращающееся газовое кольцо. Его приводила в движение невероятная гравитационная сила — как будто поблизости находилось 36 млн Солнц.

Астрономы предполагают, что черные дыры, прячущиеся в квазарах, в тысячи раз массивнее описанного выше сгустка. О присутствии этих космических «пылесосов» можно догадаться по громадным лучам материи, которые они выбрасывают в космос на тысячи световых лет от себя, — по-видимому, причиной тут являются гравитационные эффекты.

«Разрешающая способность просто фантастическая; никакая другая астрономическая техника этого не достигнет», — уверяет доктор Вольфганг Райх, директор 100-метрового радиотелескопа в Эффельсберге под Бонном. Это крупнейшее в мире подвижное антенное зеркало также участвует в международном проекте. Сигналы, принимаемые новым мегателескопом, записываются на магнитную пленку, поэтому на работу системы никак не влияют расстояния ит значит, мы можем подключать все новые антенны. Сейчас российские ученые при поддержке НАСА работают над проектом космического телескопа «Радиоастрон» — он будет кружить уже в 80 тыс. км от Земли. Подобный прибор — о нем давно уже мечтают астрономы — заметит раз в 10 больше, чем крупнейший наземный радиоинтерферометр.

У всех наземных радиотелескопов, как и у оптических приборов, есть один существенный недостаток: разглядеть отдаленные объекты им мешает земная атмосфера — она искажает и поглощает и без того слабое излучение. Потому-то, говорят ученые, надо размещать интерферометры в космосе. Сейчас руководители Европейского космического агентства ЕКА работают над проектом, который будет осуществлен еще до 2010 года. По сравнению с новым интерферометром — имя ему «Дарвин» — нынешний орбитальный телескоп «Хаббл» будет выглядеть подслеповатым старцем.

Итак, в космос взмоет целая эскадрилья телескопов — 6-метровых зеркал. Они расположатся на небольшом расстоянии — до 70 м — от центральной приемной станции. Эти приборы высмотрят самые крохотные объекты — в 1000 раз меньшие, чем способен увидеть телескоп Хаббла. «Отсюда, из космоса, мы впервые, может быть, разглядим планеты, обращающиеся вокруг отдаленных звезд. Возможно даже, обнаружим следы жизни на них», — говорит Робин Лоране из исследовательского центра ЕКА в Нордвике, Нидерланды.

Только оттуда, из космоса, можно зафиксировать слабое инфракрасное излучение, исходящее от далеких планет. В видимой части спектра обнаружить их не удастся — слишком ярко пылает звезда, затмевая все окрестные объекты, — но вот в инфракрасном диапазоне можно заметить тепловые волны, истекающие от планеты. «Космический интерферометр сумеет даже выполнить спектральный анализ ее света, — продолжает Лоране. — Тогда мы можем судить о том, какие химические элементы преобладают на этой планете».

Если, допустим, в этом спектре будет обнаружен озон, мы совершим очень важное открытие. Ведь наличие прослойки озона — одной из модификаций кислорода — говорит о том, что в атмосфере непременно присутствует и обычный кислород.

Впрочем, космическое «радиошоу» принесет ученым не только сенсационные открытия, но и целый ряд новых проблем. Так, по финансовым соображениям, выводить на околоземную орбиту лучше телескоп с небольшим диаметром зеркала. Далее, телескопы постоянно сносит в сторону солнечным ветром. Поэтому, чтобы «Дарвин» нормально работал, надо постоянно юстировать, т. е. регулировать, детекторы зеркала и приемную станцию. «Речь идет буквально о считанных долях миллиметра», — говорит Оскар фон дер Люэ. Однако технологию юстировки еще только предстоит разработать.

Параллельно ЕКА занимается и другим проектом. Этот космический интерферометр предназначен для измерения расстояний, разделяющих звезды. Благодаря скрупулезной статистике мы заново — и более точно — определим плотность и протяженность Вселенной. Быть может, проанализировав эти цифры, мы поймем, будет ли Вселенная расширяться бесконечно, или однажды она начнет сжиматься. А это, в свою очередь, один из важнейших вопросов космологии о судьбе Вселенной.

Одновременно с европейцами над проектами радиоинтерферометров нового поколения работают и за океаном, в НАСА. На 2004 год запланирована американская «Space Interferometry Mission» («Космическая интероферометрическая миссия»). Система из семи связанных друг с другом телескопов также займется поиском планет у чужих солнц. Если опыт окажется удачным, в космос отправится «Planetfinder» («Планетоискатель») — прибор, специально разрабатываемый для этих целей.

Понятно, что эти эксперименты стоят очень дорого. Поэтому в НАСА подумывают, на чем можно сэкономить. Хорошо бы, например, заменить слишком дорогой телескоп Хаббла (диаметр зеркала — 2,4 м) аналогичным — но более дешевым и мощным — прибором. На изготовление первого космического инструмента ушло 1,5 млрд долларов. В ближайшие годы — вплоть до 2005 года, когда планируется отключить этот телескоп, — на его обслуживание придется выложить еще 2,1 млрд долларов. Причем сумма не включает затрат на полеты космического корабля, а ведь, если потребуется, придется еще запускать и «челноки», чтобы устранить какие-то неисправности.

Новый космический телескоп будет оборудован более мощным зеркалом (планируемый диаметр — 68 м). Обойдется его изготовление всего в 500 млн долларов; расходы на обслуживание составят каких-нибудь 400 млн в течение десятилетия. Весить аппарат будет в 5 раз меньше, чем его предшественник, всего 2,5 т. «Next Generation Space Telescope» — «космический телескоп следующего поколения» — можно доставить в космос с помощью непилотируемой ракеты, что дешевле, чем запускать космический «челнок».

«Хаббл-II» станет крупнейшим космическим телескопом, когда-либо обозревавшим просторы Вселенной. Он примется наблюдать в первую очередь за рождением молодых галактик на окраине мирозда ния. Поскольку их свет доходит до нас лишь в виде слабого инфракрасного излучения, телескоп оборудован специальной инфракрасной камерой, охлажденной до —240С. Чтобы защитить ее от жарких солнечных лучей, предусмотрен огромный экран размером в теннисный корт.

Если лунатик уронит карандаш… Впрочем, не только в космосе происходят сегодня знаменательные для астрономов события, и не только радиотелескопы переживают сегодня свое второе рождение.

«По-моему, космонавт что-то уронил», — скажет астроном, оторвавшись от своего инструмента, с помощью которого он только что рассматривал поверхность Луны. Возможно ли такое на самом деле? «Да, мы вполне сможем наблюдать за рассеянными инопланетянами в самом скором будущем, — полагает Джон Болдлин и его коллеги по обсерватории Кембриджского университета в Англии. — Дело в том, что наблюдательная астрономия вступает в новую эру — оптические телескопы-интерферометры отныне будут успешно соперничать с радиотелескопами».

Недавно те же кембриджские астрономы опубликовали снимки двойной звезды Катеоль — одной из самых ярких в Северном полушарии. Она находится в созвездии Возничего на расстоянии 40 световых лет от Земли. «Двойняшек» разделяет между собой более 1,5 млн км — расстояние по земным меркам весьма значительное. Однако даже для космического телескопа «Хаббл» или для самого мощного на нашей планете Кек-телескопа на Гавайях это расстояние чересчур мало, чтобы небесный объект можно было наблюдать в виде двух небесных тел. А вот скромный кембриджский телескоп сделал это без труда, а ведь в Англии нет даже приличного холма, на который можно было бы поставить телескоп.

Таким «чудом» английские астрономы обязаны опять-таки интерферометрии. Их телескоп называется КОАСТ — название составлено из первых букв английских слов, в переводе означающих «Кембриджский оптический щелевой синтезирующий телескоп». Состоит он, по существу, из трех телескопов, взаимосвязанных между собой в систему, где световая волна расщепляется на два луча; они потом накладываются друг на друга, и по их интерференционной картине ученые судят об особенностях испустившего их источника света.

Достижение кембриджских астрономов оказалось сенсацией даже для тех, кто работает непосредственно в этой узкой области практической астрономии. Однако Николас Эллиат из обсерватории Лоуэлл, принадлежащей военно-морскому флоту США, берет на себя смелость утверждать, что их новый оптический интерферометр, вступающий в строй в конце этого года, по качеству изображения превзойдет кембриджский КОАСТ.

«Оптическая интерферометрия сулит невиданный квантовый скачок, — говорит Эллиат. — Ныне этот раздел науки находится на той же стадии, на какой лет 30 тому назад находилась радиоастрономия».

Интерференционные картины, получаемые от радиотелескопов и от оптических приборов, в сущности, идентичны. Если, конечно, не считать того, что длина радиоволн колеблется между 1 м и 1 км, а длина оптического излучения измеряется долями микрона.

Турбулентность воздуха, тепло, вибрация — все это уже не может помешать интерферометрам создавать безупречное изображение.

В течение многих лет интерферометрия использовалась для формирования изображения на основе радиосигналов, получаемых от радиотелескопов. Самый большой из них, который так и называется «Очень большая антенна», расположен в штате Нью-Мексико и представляет собой 27 больших тарелкообразных антенн, занимающих солидное пространство — район диаметром 27 км.

Оптическая интерферометрия, имеющая дело с волнами ничтожной длины, не нуждается в гигантских территориях. Здесь главная задача — избежать ошибок, которые могут сказаться на конечном результате. Поэтому ныне для таких измерений и вообще оптических наблюдений все чаще прибегают к помощи адаптивной оптики, которая автоматически корректирует изображение, устраняя искажения, привносимые турбулентностью и вибрацией. Благодаря такой оптике и большие телескопы могут теперь работать подобно интерферометрам. Так что КОАСТ — лишь первая ласточка.

Совсем недавно начали работу «в упряжке» самые большие телескопы на Гавайях «Кек-1» и «Кек-2» с 10-метровыми зеркалами. Полным ходом идут также работы на Южной обсерватории Европейского астрономического союза. Она расположена не в самой Европе, а в Южном полушарии, точнее, в Чилийских Андах. Здесь устанавливают 4 зеркала диаметром 8,2 м каждое. Вместе их разрешающая способность равна зеркалу с эффективным диаметром 16 м. Синтезированное изображение будет получено благодаря компьютерной обработке. Инструмент позволит разглядеть светляка на расстоянии 10 тыс. км или объект размером менее метра на поверхности Селены. Вот тогда астрономы и смогут заметить, что астронавт обронил карандаш…

Планеты у чужих солнц

Все описанные нами проекты предвещают одно: в астрономии скоро грядет золотой век. Мы стоим на пороге фундаментальных открытий. Некоторые из них, впрочем, совершаются уже сегодня, буквально на наших глазах. Впервые за всю историю человечество получило более-менее надежные сведения о существовании планетных систем и у других звезд. Быть может, на какой-то из них тоже имеется разумная жизнь?

Как увидеть невидимое? Собственно говоря, новых планет никто из астрономов пока глазами не видел. Они догадались об их существовании по некоторым косвенным признакам.

Дело обстояло так. В школьном учебнике написано, что планеты обращаются вокруг Солнца по своим орбитам. На самом деле, если быть совсем уж точным, планеты тоже влияют своим тяготением на наше светило, обращаются вместе с ним вокруг некоего общего центра тяжести. Но поскольку масса Солнца намного больше массы всех планет, вместе взятых, то колебаниями общего центра масс обычно пренебрегают из-за их чрезвычайно малой величины. И лишь самые дотошные астрономы учитывают взаимные колебания небесных тел в своих расчетах.

Так в 1781 году, учитывая колебания орбиты Сатурна, Уильяму Гершелю удалось обнаружить Уран. Полвека спустя ученые обнаружили, что с движением Урана по его орбите тоже не все ладно; на него влияет тяготение еще какой-то планеты. И в 1876 году Джохан Галле открыл Нептун. Наконец, в 1830 году, используя вычисления Персиваля Лоуэлла, рассчитавшего возмущения (т. е. искажения) орбиты Нептуна, Клайд Томбоу обнаружил на небосклоне Плутон.

Ныне кое-кто из исследователей полагает, что на окраинах Солнечной системы кроме большого количества уже обнаруженных сравнительно небольших небесных тел есть и еще одно-два крупных. Кто говорит, что это планета, а кто полагает, что даже потухшая звезда. Такие предположения позволяют выдвинуть возмущения орбиты Плутона. Так что, вполне возможно, нас еще ждут новые открытия в Солнечной системе.

А пока отработанную методику использовали для поиска планетных систем у других звезд. В 1992 году американские астрономы Алекс Волыитан и Дейл Фрейл с помощью 300-метрового радиотелескопа, расположенного в местечке Аресибо, Пуэрто-Рико, обнаружили в созвездии Девы новый пульсар, получивший в звездном каталоге обозначение RSR 1257+12.

Пульсарами, как известно, астрономы называют сверхшютные нейтронные звезды, от которых исходит радиоизлучение в виде серии последовательных, четких радиоимпульсов. В данном конкретном случае ученые обнаружили довольно старую (возраст ее около миллиарда лет) нейтронную звезду. Вращается она очень быстро, делая 161 оборот в секунду! Причем в серии излучаемых импульсов время от времени наблюдались какие-то сбои. Проанализировав их, астрономы обнаружили двойную периодичность — 66,5 и 98,2 дня. Причиной периодического сбоя радиоимпульсов, по мнению исследователей, являются две планеты, обращающиеся вокруг пульсара и время от времени перекрывающие поток радиосигналов собственными телами.

Дальнейшие расчеты показали, что одна планета имеет массу в 3,4 раза больше земной; она находится от пульсара на расстоянии 0,36 астрономической единицы (1 а. е. равна среднему удалению Земли от Солнца — 149,6 тыс. км.). Вторая планета должна быть в 2,8 раза тяжелее Земли; находится она примерно на том же расстоянии от пульсара, что и Меркурий от Солнца (0,47 а. е.).

Планетная система, открытая американцами, не является исключением. Сотрудница ФИАНа им. П. Н. Лебедева Татьяна Шибанова, работая на радиотелескопе в Пущине, обнаружила планеты у пульсара PSR 0329+54. Похоже, что данная система меньше предыдущей масса планет равна соответственно 2 и 0,3 земной. Находятся они от пульсара на расстоянии 2 и 7 а. е.

Однако по мнению специалистов, жизни в окрестностях пульсаров, скорее всего, нет (во всяком случае, в белковом виде). Ведь пульсары представляют собой доживающие свой век звезды, выбрасывающие жесткое радиоизлучение чудовищной силы.

Пертурбации планет. Поэтому куда больший интерес вызывают поиски планетных систем у звезд, подобных нашему светилу. Тут для обнаружения планет чаще всего используется эффект Доплера. Как уже говорилось, у движущегося источника звука или света частота излучения меняется пропорционально скорости приближения или удаления наблюдаемого объекта. В данном случае астрономы сравнивают между собой спектрограммы какой-либо звезды в разные моменты времени. И если в спектрах есть сдвиги линий, то астрономы говорят об изменении лучевой скорости. Причем вполне может оказаться, что оно, такое изменение, обусловлено влиянием обращающихся вокруг звезд спутников.

Во всяком случае, именно так рассудили швейцарские астрономы Мишель Майор и Диди Килоз, обнаружив изменение спектра у звезды 51 Пегаса, очень похожей на наше светило и находящейся от нас на расстоянии 45 световых лет. Расчеты показали, что, вероятно, изменения лучевой скорости вызваны планетой, имеющей примерно вдвое меньшую массу, чем Юпитер. И вращается она очень близко от звезды — на расстоянии всего 0,05 а. е.

Такая дистанция вызвала недоумение астрофизиков. По их мнению, на столь малом расстоянии, согласно современным концепциям, не могла образоваться ни гигантская газовая планета, подобная Юпитеру, ни «каменная», подобная нашей Земле, но больших размеров. Пытаясь привести практические наблюдения в соответствие с теорией, исследователи выдвинули такое предположение. Некогда планета образовалась на расстоянии в 100 раз большем. Но потом ее могло сместить с законного места столкновение с каким-либо небесным телом (например, астероидом) или гравитационное влияние другого спутника 51 Пегаса — звезды сравнительно небольших размеров. Но никаких других небесных тел поблизости пока не обнаружено.

Впрочем, сами по себе подобные пертурбации наводят на мысль, что в таких условиях на обнаруженной планете вряд ли могла уцелеть жизнь, подобная земной, даже если она когда-то там и была.

Поиски продолжаются. Пожалуй, больше всех шансов обнаружить планеты, пригодные для белковой жизни, у американцев Джефри Марси и Пола Батлера. С 1987 года они ведут поиски планетных систем, планомерно обследуя 120 солнцеподобных звезд, расположенных поблизости от нас. В 1991 году исследователи заподозрили наличие планет вокруг звезды 47 Большой Медведицы. Расчеты показали, что она по своим размерам более чем вдвое превышает Юпитер и отстоит от звезды на 2,1 а. е. Скорее всего, она, как это водится среди планет-гигантов, состоит из газов типа метана. В конце 1995 года эти же исследователи объявили еще об одной находке на сей раз в созвездии Девы. У звезды 70 Девы обнаружен спутник, масса которого более чем в 6 раз больше, чем у Юпитера, а радиус орбиты — 0,43 а. е.

Выявление данных небесных тел вызвало вздох облегчения у теоретиков: наконец-таки найдены планетные системы, хоть чем-то похожие на земные. Многие теперь утверждают, что в окрестностях вышеуказанных звезд есть и более мелкие планеты, пока еще не обнаруженные.

Косвенно подтвердил такое предположение еще один американский исследователь — Джордж Гейтвуд, объявивший об открытии планетной системы у звезды Lalande 21185. По его мнению, вокруг нее обращаются две планеты — одна поблизости, а другая на расстоянии 11 а. е. Правда, пока его исследования не подтверждены другими астрономами, в частности теми же Марси и Батлером. Однако ученые полагают, что подобные измерения находятся на грани возможностей имеющейся у них аппаратуры, и поэтому хотят повысить ее чувствительность, на что они уже потратили свыше 100 тыс. долларов.

Так где же жизнь? 51 Пегаса стала первой звездой, возле которой было подтверждено существование планетной системы несколькими группами наблюдателей. Не исключено, что к концу нашего столетия количество достоверно обнаруженных планет у чужих солнц превзойдет число планет в Солнечной системе.

Правда, скептики еще не сняли вопрос, а насколько вообще можно доверять подобным открытиям? (Пока книга готовилась к печати, первую планету удалось обнаружить. См. эпилог. — С. З.)

Ведь планет-то, как таковых, никто пока не видел… Впрочем, большинство специалистов, занятых данной проблемой, все-таки склоняется к мысли, что сделанные открытия не являются плодом галлюцинаций или неправильной интерпретации подмеченных явлений. Существование доплеровского смещения сомнению уже никто не подвергает. Но вот чем оно вызвано — планетами или звездами-спутниками сравнительно небольшой величины? Ведь и Юпитер иногда называют неудавшейся звездой — по мнению некоторых теоретиков, ему чуть-чуть не хватает массы, чтобы в его недрах начались термоядерные процессы, аналогичные звездным.

Окончательный ответ, что же именно обнаружено исследователями, даст, наверное, «планетный искатель» (Planet Finder).

Следующий шаг — строительство новых, еще более совершенных наблюдательных инструментов, скажем, на Луне. Оптические интерферометры, имеющие межпланетную базу (то есть когда в одной «упряжке» будут работать как наземные, так и лунные инструменты), дадут возможность лицезреть на поверхности вновь открытых планет континенты и океаны, если они там имеются. А там, глядишь, ктонибудь сможет представить и доказательства существования на той или иной планете разумной жизни.

В общем, похоже, исключительному положению человечества во Вселенной приходит конец. Мы лишь одни из многих.

PS. Только что пришло еще одно сообщение на ту же тему. В экваториальном созвездии Ориона, ниже так называемого пояса Ориона, расположена большая туманность — громадное облако светящегося газа. Это область активного формирования звезд. Как формируются светила, с Земли до сих пор никому разглядеть не удавалось. Но вот ученые вроде как бы протерли запыленные линзы, вынеся свои инструменты на орбиту. Согласно последним данным, полученным с космического телескопа «Хаббл», оказалось, что каждая вновь зарождающаяся звезда окружена так называемым протопланетным диском кольцом наподобие тех, что есть у Сатурна. Только в данном случае оно, конечно, намного протяженнее, чем вся наша Солнечная система.

По мере формирования звезды кольцо это вращается и уплотняется, причем неравномерно. Там, где плотность материи больше, в конце концов образуются планеты. Одну из них — размеров с Юпитер «Хабблу» даже удалось разглядеть. Таким образом теория формирования планет из протопланетных дисков подтверждена на практике.

Более того, исходя из нынешних наблюдений, можно признать, что формирование планетных систем — явление довольно обыденное во Вселенной. Стало быть, планет, подобных нашей, в космосе должно быть множество. Так кто же на них живет?

Отзовись, Вселенная!

Понятное дело, исследователям хотелось бы не только узнать подробности строительства тех или иных систем, но и, коль представится такая возможность, побеседовать с жителями иных миров. Насколько велика вероятность такого общения?

Молчание галактик. Лучшие умы прошлого, перемежая наивные догадки гениальными, постигали грандиозную архитектуру Вселенной. Но какое же здание без жителей? В обитаемый космос верили поэты, мыслители, ученые — Анаксагор и Лукреций, Михайло Ломоносов и Сирано де Бержерак. За эту веру Галилео Галилей был осужден, а Джордано Бруно — сожжен на костре инквизиции…

Но лишь во второй половине XX века появились возможности для поиска следов жизни во Вселенной, в том числе и разумной. Появилась даже формула для определения числа возможных внеземных цивилизаций. Ее первый сомножитель — число звезд в нашей Галактике — оценивают, как известно, примерно в 250 млрд. А сколько среди них, подобно нашему Солнцу, имеют планетные системы? Сколько планет имеют подходящие для жизни природные условия? Какова вероятность, что жизнь на них возникнет, дойдет до стадии разумной?

В общем, вопросов много, желания ответить на них — еще больше, а вот информации о существовании иноземных цивилизаций пока недостаточно. Все мечты об эфирных городах Циолковского или о сфере Дайсона останутся беспочвенны до тех пор, пока мы однажды не услышим таинственные сигналы с согретых жизнью планет.

Но Вселенная упорно молчит. Быть может, потому, что мы не там слушаем, не так пытаемся связаться? Лет 40 тому назад была предпринята первая попытка осуществления межгалактической связи по-научному. Американцы В. Коккони и Ф. Морисон предложили искать «позывные разума» в радиодиапазоне электромагнитных волн, на частоте межзвездного водорода. Эту волну длиной 21 см должны, по идее, знать все разумные обитатели Вселенной. Ведь именно на этой частоте нами были обнаружены следы атомов-гигантов, а стало быть, и следы органики в межзвездных облаках. Неужто одни мы такие умные?

Вооружившись таким указанием, радиоастрономы США в свое время обследовали две относительно близкие к нам звезды — Эпсилон Эридана и Тау Кита. Однако искусственных сигналов не обнаружили.

В дальнейшем подобные попытки предпринимались еще несколько раз, в том числе и советскими астрономами В. С. Троицким и Н. С. Кардашевым. Но все они также закончились неудачей. Видно, слишком много еще неизвестных в уравнении звездного неба.

Одни? Не одни… Член-корреспондент РАН В. С. Троицкий, с которым мне как-то довелось побеседовать, выразил свою мысль так: «Физики установили — жизнь во Вселенной подчиняется одним и тем же законам. Есть множество данных, которые говорят о том, что формы материи одинаковы даже на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли. Последнее время в космосе обнаружили около 50 сложных органических молекул, которые служат как бы „кирпичиками“, необходимыми для возникновения жизни в определенных условиях. В процессе образования планет такие молекулы могут попадать на поверхность и служить исходными материалами для зарождения организмов. Таким образом, во Вселенной имеются все условия для развития жизни. Кроме нашей Галактики существует более 10 млрд подобных систем. Вполне вероятно, что на некоторых планетах есть высокоразвитые цивилизации…»

А вот член-корреспондент РАН И. С. Шкловский придерживался иного мнения: «Есть такое восточное изречение, — говорил он. — Если ты ждешь друга, не принимай стук своего сердца за топот копыт его коня. Мы ждем контакта, но пока нет ни одного достоверного факта, который бы указывал на то, что мы не одиноки. Я считаю, что жизнь, возникшая на Земле 3-3,5 млрд лет назад, стала разумной и технологически развитой благодаря редчайшему стечению маловероятных обстоятельств. Потому-то, на мой взгляд, иной разумной жизни, кроме нашей, не существует. Если существуют сверхцивилизации, то почему они до сих пор не установили с нами контакта?»

Итак, перед нами два диаметрально противоположных суждения по одной проблеме. Кто прав? Попробуем разобраться.

Иголка в стоге сена. Если считать, что прав В. С. Троицкий, значит, надо искать следы цивилизаций в космосе. Но как? На этот счет тоже существует немало суждений. Вот, к примеру, что полагает доктор физико-математических наук В. Л. Страйжис:

«Обычно считается, что до сих пор не обнаружены следы деятельности внеземных цивилизаций в космосе. Однако в природе есть немало астрономических явлений и объектов, которые могут быть интерпретированы как результат деятельности высокоразвитых цивилизаций. К таким объектам можно отнести голубые страглеры, углеродные и бариевые карлики и субкарлики, звезды с исключительным обилием некоторых, обычно редко встречающихся элементов ртути, европия, лития… Теория звездной эволюции пока не в состоянии дать удовлетворительное объяснение этим феноменам. Думаю, что часть их вполне может быть результатом деятельности внеземных цивилизаций…»

Причем такие свидетельства накапливаются довольно давно. Еще в 20-е годы нашего века ученый мир потрясла сенсация. Сигналы первых радиостанций, передававших свои сообщения азбукой морзе, принимались вместе с некоторым текстом-дубликатом, который ретранслировался с неким запозданием относительно первичного сигнала. Причем время задержки менялось самым причудливым образом. Английский астроном Л. Лунана высказал тогда предположение, что таким образом с нами пытается связаться некая внеземная цивилизация.

Загадочные сигналы время от времени принимаются и поныне. Вот что, к примеру, сообщил несколько лет назад астрофизик А. Г. Горшков, работавший на радиотелескопе РАТАН-600: «При обработке информации, поступающей при проведении обзоров неба в сантиметровом диапазоне волн, нами был обнаружен ряд сигналов, которые не могут быть интерпретированы ни как обычные источники космического излучения, ни как ложные сигналы, вызываемые шумами приемной антенны. Значительная часть таких сигналов, как мы установили, вызывается помехами, расположенными в ближней зоне радиотелескопа. Другая, наиболее интересная часть сигналов возникает в дальней зоне радиотелескопа, на расстояниях более 100 км от поверхности Земли…»

Эти космические передачи, как установили ученые, в свою очередь, делятся по крайней мере на две группы различного происхождения. Наиболее многочисленна первая группа. Форма сигналов позволяет думать, что тут мы имеем дело с неким передвижным передатчиком, работающим всего несколько минут в сутки и выходящим в эфир по какому-то одному ему ведомому расписанию. Сигналы второй группы довольно сильные радиоисточники, точно совпадающие по времени через каждые 3-5 суток, причем внутри этого интервала выходы в эфир отсутствуют.

Проведенный анализ показал, что сигналы первой группы, скорее всего, связаны с космической деятельностью самого человека, являются паразитными шумами от бортовой аппаратуры. А вот сигналы второй группы, вероятнее всего, испускаются источниками в дальнем космосе…

Что это за источники? Где они находятся? Точно ответить на эти вопросы ученые пока затрудняются. Впрочем, это и понятно. Ведь задача, стоящая перед ними, весьма сложна.. Как образно заметила американская специалистка в области астрофизики Д. Tapтер, «это похоже на то, что мы ищем иголку в космическом стогу, меланхолически перебирая былинки». Причем темпы перебора архимедленны — одна «былинка» в 20 лет. А всего их в «стогу» — огромное число, выражаемое единицей с 17 нулями!

Кто ищет, тот всегда найдет? По крайней мере, на Земле для поисков иголки мы можем использовать хотя бы мощный электромагнит. Включишь такой иголка сама из стога выскочит. Ну а какие технические средства способны помочь нам в поисках внеземных цивилизаций?

Профессор Ф. Хойл, член Королевского общества Великобритании, известный во всем мире специалист в области космогонии — науки о происхождении и развитии планет, звезд, галактик и других космических объектов, а по совместительству еще и литератор, однажды описал подобную установку так:

«Внезапно он вырос перед нами — три огромные опоры, соединенные вверху наподобие гигантского треножника, темные, четко рисующиеся на фоне заката. Внизу, между основаниями опор, зияла бетонная чаша размером с арену стадиона. А над ней, поддерживаемая треножником, висела опрокинутая чаша поменьше, нацеленная на длинное металлическое полотно. На первый взгляд это сооружение не казалось особенно большим и лишь как-то странно не вязалось с окружающим пейзажем. Но когда машина подъехала и остановилась возле одной из опор, Джуди вдруг осознала, какое оно огромное…»

Описание конструкции, несмотря на то что дано оно в научно-фантастическом романе «Андромеда», весьма точно срисовано с натуры. Именно так выглядит чаша радиотелескопа в Аресибо (Пуэрто-Рико), расположенная в кратере потухшего вулкана. Она достигает в диаметре около 100 футов (300 м).

Этот радиотелескоп в числе других оказался задействован в очередном этапе программы СЕТИ (The Seach for Extraterrestial Intelligence — поиски внеземных цивилизаций), которая официально началась в день 500-летнего юбилея по случаю прибытия Христофора Колумба в Новый Свет.

Ученые, участвующие в данной программе, не претендуют на открытие новых земель; уж если открывать, так новые планеты! А еще лучше услышать позывные иных цивилизаций. Как пишет Ф. Хойл в том же романе: «…Среди треска, свиста и шипения в репродукторе слышался слабый, повторяющийся звук. Он замирал, прерывался, но неизменно возникал снова». Записав и расшифровав это послание, пришедшее на Землю из созвездия Андромеды, ученые затем смогли построить уникальную вычислительную машину. А уж та, в свою очередь, стала воссоздавать некие существа, выполнявшие волю инопланетян. Чем все это кончилось, вы можете узнать сами, прочитав роман.

Здесь же мы скажем, что шансы на такое развитие события весьма невелики. Не исключено, что ученые вообще не услышат ничего, кроме беспорядочного космического шума: уж слишком громадно число возможных объектов для исследования.

Необычайно широк и диапазон, который необходимо прослушивать. Мы ведь не знаем, на каких именно частотах работают инопланетные радиостанции. Да и работают ли они вообще? Вполне может быть, что собратья по разуму используют другие виды связи — скажем, нейтринную…

Ситуацию в свое время весьма остроумно прокомментировал известный американский ученый Карл Саган. «Представьте себе, что где-то на островах Новой Гвинеи папуасы решили связаться с людьми, живущими на других островах, — один местный мудрец предсказывает, что такие вполне могут существовать. И вот островитяне всеобщими усилиями начинают строить огромный барабан „там-там“, не подозревая, что эфир вокруг давно уже кишит сигналами теле— и радиопередач…»

Однако энтузиастов СЕТИ такой оборот дела вовсе не обескураживает. «Я в восторге от того, что мне выпала честь стать участником этого уникального эксперимента, — говорит радиоастроном Майкл Клайн, руководитель проекта наблюдений за небом в Лаборатории реактивного движения Пасадины, штат Калифорния. — Если мы зафиксируем сигнал, то ответим на вопрос, который интересует человечество уже не одно тысячелетие».

Данный проект предусматривает два направления исследований — целевые поиски и обзор всего неба.

Целевые поиски начались с двухмесячных пробных наблюдений на радиотелескопе Аресибо. Затем в поисках принял участие телескоп в Паксре с диаметром зеркала 70 метров и 50-метровый телескоп в Грин-Бенк, штат Западная Виргиния. При этом радиотелескопы будут нацелены «всего лишь» на 1000 звезд, подобных Солнцу, которые находятся в нашем «рукаве» галактической спирали, и будут анализировать данные наблюдений в достаточно узком диапазоне радиоволн.

«Это все равно что смотреть в небо через соломинку для коктейля», — комментирует ситуацию Клайн. Поэтому в действие должна будет вступить и вторая часть программы — обзор всего неба. Вначале она будет выполняться лишь 30-метровым телескопом в Голстоне, штат Калифорния, расположенном в пустыне Мохаве. Позже, возможно, в «охоту» включатся также австралийские и испанские обсерватории.

Информация, полученная радиотелескопами, будет затем обрабатываться мощными компьютерами со скоростью 50 млрд операций в секунду. Это, по мнению исследователей, позволит уже в первые трое суток получить больше информации, чем за предыдущие 30 лет.

М13 не отвечает… Надо, наверное, сказать, что нынешняя попытка связаться с иными мирами вовсе не единственная. Сигналы внеземных цивилизаций идут не только в радиодиапазоне. Скажем, группа отечественных астрономов несколько лет назад использовала для поиска сигналов из космоса оптический телескоп БТА-6, стоящий по соседству с РАТАНом.

Специально для анализа поступающей информации был сконструирован специальный прибор МАНИЯ. Его название расшифровывается так многоканальный анализатор наносекундных (наносекунда — одна миллиардная доля секунды) изменений яркости. «Этот прибор может, к примеру, зарегистрировать изменение яркости небесного объекта, которое длится всего одну десятимиллионную долю секунды, — сказал руководитель группы исследователей В. М. Шварцман. — Тем самым можно отделить кратковременные световые импульсы, скажем, лазера или иного прибора искусственного происхождения от вспышек естественного происхождения…»

Помимо этого, МАНИЯ способна с исключительно высокой точностью зарегистрировать момент прихода частички света. И наконец, этот аппарат позволяет проанализировать сверхузкие спектральные линии приходящего излучения. Ведь может случиться, что посылаемая информация будет представлять собой не просто «морзянку», а окажется закодированной в форме определенных изменений спектра.

Более того, ученые вовсе не намерены оставаться лишь пассивными получателями чьей-то информации. В 1974 году с Земли впервые было отправлено нацеленное послание во Вселенную. С помощью того же радиотелескопа в Аресибо к звездному скоплению М13 в созвездии Геркулеса, находящемуся от нас на расстоянии 24 тыс. световых лет, отправлено радиопослание. Причем «телеграмма» передана с таким расчетом, чтобы ее при желании смогли прочесть в окрестностях сразу 300 тыс. звезд.

Само послание состоит из 1679 знаков. Это число является произведением двух простых чисел 23 и 73. Если принимающая сторона сведет знаки в картину размерами в 23 строки на 73 столбца, то получит,изображение, позволяющее установить положение Земли в окрестностях Солнца, а также понять принципиальные основы нашей биологии. Получат инопланетяне и представление о формах и размерах человеческого тела.

Мы уже «засветились»… «А не опасно ли посылать подобные послания? — такой вопрос задают ученым некоторые осторожные пессимисты. — А ну как более высокоразвитая цивилизация захочет нас покорить?..»

Опасения эти, мягко говоря, несколько запоздали. И не только потому, что послание было отправлено 20 с лишним лет тому назад. Еще раньше, с началом радиовещания и радиосвязи на нашей планете, она стала работать в режиме этакого радиомаяка. Вот уже более полувека во все концы Вселенной расходятся от Земли радиосигналы. Распространяются они, как известно, со скоростью света, так что ныне эта «предательская сфера» достигла уже размеров как минимум 60 световых лет; в ее пределах находятся уже сотни звезд.

Так что нам остается положиться лишь на здравый смысл и миролюбие обитателей как нашей Галактики, так и других. Будем надеяться, что они, как и многие люди на нашей планете, полагают, что война не лучшее времяпрепровождение и способ налаживания контактов.

Впрочем, пока ни из скопления М13, ни из других мест Вселенной ответных радиопосланий не поступало. До обитателей М13, если таковые действительно существуют, наша «телеграмма» попросту еще не дошла. Она прибудет лишь через 24 тыс. лет. А если они сумеют ее расшифровать и захотят нам ответить, то послание оттуда придет опять-таки через такой же срок. Так что человечеству придется либо набираться терпения, либо придумывать новые средства межгалактической связи, иную стратегию их использования.

Так, например, согласно одному из проектов, для оповещения других жителей Вселенной о своем существовании земляне должны построить всенаправленный космический маяк. Он будет представлять собой шар, сплошь состоящий из антенн. Радиус его не менее 5 тыс. км, а масса всего лишь в 500 раз меньше веса Земли. Для работы такого маяка понадобится мощность, превышающая все суммарное излучение, падающее от Солнца на поверхность нашей планеты.

Понятное дело, рассчитывать на строительство подобного маяка в ближайшее время мало реально: у нас пока других забот хватает.

Идем на контакт! Тем не менее время от времени земляне все-таки находят силы и средства, чтобы продолжать поиски соседей по Вселенной. Так, скажем, в 1992 году сенат США выделил 100 млн долларов на работы по программе СЕТИ в последующее десятилетие. Хотя все прекрасно понимают, что за это время шансы обнаружить сигналы от разумных существ по-прежнему не так уж велики.

Ведь для контакта, кроме всего прочего, необходимо, чтобы во Вселенной выполнялись условия, приведшие к появлению существ, хоть отдаленно похожих на нас. Вот некоторые из этих условий:

— хотя в составе Млечного Пути насчитывается порядка 100 млрд звезд, подобных нашему Солнцу, не стоит забывать, что такое светило должно работать в стабильном режиме свыше 5 млрд лет, прежде чем на одной из планет разовьются какие-то формы жизни;

— планета, на которой может развиться жизнь, должна находиться на строго определенном расстоянии от светила; скажем, если бы наша планета была всего на 5 процентов ближе к Солнцу, вся вода на ее поверхности испарилась бы, а если бы расстояние до светила оказалось всего на 1 процент больше, то вся влага превратилась бы в лед;

— жизнь должна не только возникнуть, развиться, но и перебраться из воды на сушу — ведь жители водоемов не могут пользоваться огнем, обрабатывать металлы, а значит, и вряд ли когда-нибудь создадут устройства для передачи сигналов на межзвездные расстояния;

— по меньшей мере хотя бы некоторые формы жизни на данной планете должны достигнуть такого уровня развития, чтобы у них появилось желание сообщить о себе другим цивилизациям;

— наконец, цивилизация, с которой мы хотим связаться, должна находиться в пределах радиодосягаемости от нас, а также ее существование должно совпасть с нами по времени; ведь в течение 4 млрд лет было бесполезно передавать какие-либо сигналы на Землю — первые «хомо сапиенс» появились на ней всего 40 тыс. лет тому назад, а радиотелескопы были построены лишь в конце 50-х годов нашего столетия…

Таким образом, получается, что шансы связаться с кем-либо во Вселенной весьма малы. И все-таки ученые не падают духом. «Мы наблюдаем каждый день, как рождаются новые звезды и умирают старые, говорит уже известный нам Майкл Клайн. — Многие из этих звезд окружены газовыми облаками, из которых потом образуются планетные системы. Эти пространства изобилуют также углеродом, водородом, кислородом, азотом и другими элементами, необходимыми для зарождения жизни в белковой форме. Так неужели природа использовала такой шанс всего один раз? Сомневаюсь! Не такие уж мы исключительные…»

 

ПУТЕШЕСТВИЯ ТАЯТ ОПАСНОСТИ

На ракете или под парусом?

Представим себе, что в один прекрасный день мы получим телеграмму со звезд: братья по разуму зовут нас в гости. На чем, как мы к ним отправимся? Нынешние ракеты на химическом или даже атомном топливе явно не годятся. Фантасты и инженеры обычно предлагают фотонные корабли или светолеты.

Оседлавшие луч. Космолеты будущего будут выходить на орбиту, не тратя ни грамма топлива! С таким сенсационным заявлением выступили специалисты НАСА и Пентагона после осуществления на ракетном полигоне «Уайт-сандс» (Белые пески) испытаний прототипа нового летательного аппарата, аналоги которого до сих пор встречались лишь на страницах научно-фантастических книг.

Впрочем, первое испытание выглядело на редкость скромно: луч пульсирующего газового лазера мощностью 10 кВт был направлен снизу вверх на отражательное зеркало миниатюрного летательного аппарата весом всего около 60 г и длиной чуть больше 15 см, который поднялся над землей всего на 2 с небольшим метра…

Тем не менее американский изобретатель Франклин Мид и его коллеги полагают, что с экспериментов с моделью «Светолета», сделанной из алюминиевой фольги, начинается новый этап в освоении космического пространства. Отраженные от зеркальной поверхности параболического зеркала лучи фокусировались в одной точке, где излучение достигало такой мощности, что воспламеняло воздух, преобразуя его в высокотемпературную плазму. Происходил как бы мини-взрыв, который подбрасывал летательный аппарат вверх. Поначалу, как уже говорилось, на 1,5-2 м, потом — на 15 м…

Руководители программы Лейк Мирабо и Франклин Мид полагают, что к концу нынешнего, 1998 года лазер «подбросит» летательный аппарат нового типа на высоту в километр, а еще через несколько лет «Светолет» поднимется и на 100 км.

Впрочем, изобретатели понимают, что на пути в открытый космос им предстоит решить на практике еще одну важную проблему. Обогнав в 5 раз скорость звука и поднявшись на высоту более 30 км, «Светолет» попадет в разреженные слои стратосферы, и тяга двигателя резко упадет — ведь превращать в плазму будет уже практически нечего.

Чтобы компенсировать недостачу рабочего тела, Мирабо предлагает впрыскивать в фокус зеркала жидкий водород или азот, который будет находиться на борту корабля в специальном баке. Так что, как видите, хоть какое-то топливо, но «Светолету» все же понадобится.

Кроме того, изобретатель надеется облегчить взлет корабля с помощью эффекта «воздушного гвоздя». Идея тут заложена настолько любопытная, что о ней стоит поговорить особо…

Строим «летающую тарелку»? Еще в 60-х годах, работая на кафедре инженерной механики Ресселаровского политехнического института (г. Троя, штат Нью-Йорк), Лейк Мирабо придумал способ, как резко уменьшить аэродинамическое сопротивление взлетающих космических кораблей. Впрочем, сам профессор не скрывает, что зарождению и развитию проекта в немалой степени способствовали его контакты как с американскими, так и с российскими коллегами, в частности, с Юрием Райзером.

Основной узел такого космического аппарата двигатель с комбинированным циклом. Он фактически занимает собой весь объем «летающей тарелки», на которую весьма похож этот перспективный летательный аппарат. При этом внешнее сопло двигателя в кормовой части послужит и тепловым экраном при возвращении аппарата в плотные слои атмосферы.

При запуске и разгоне до скорости 1М (М — скорость звука в воздухе, округленно равная 330 м/с) двигатель работает в роторном режиме с детонационной волной. По мере ускорения аппарата большие порции ненагретого воздуха поступают в двигатель с трансзвуковой скоростью. Последний при этом переходит в режим импульсной реактивной тяги, обеспечивающий достижение скорости 5-6 М. Затем аппарат переходит в ракетный режим полета и выходит на круговую орбиту вокруг планеты.

Мирабо надеется вскоре построить демонстрационный образец нового двигателя диаметром 1,4 м и массой около 120 кг. В нем будут использованы модифицированные компоненты существующих жидкостных ракетных двигателей, а также перспективные композиционные материалы и сегменты зеркал от высокоэнергетичных лазеров.

В случае положительных результатов на испытаниях затем предполагается постройка пилотируемых одно-, двух— и пятиместных аппаратов, которым по традиции дадут те же имена, что и их предшественникам, — «Меркурий», «Джемини» и «Аполлон».

Наибольшую трудность в настоящее время представляет изготовление зеркал. Впрочем, на существующих станках с ЧПУ и алмазными резцами специалисты Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса уже изготовляют зеркала диаметром 1,6 м, пригодные для перспективных космических аппаратов класса «Меркурий». Нанесение же на поверхность зеркала многослойного диэлектрического покрытия позволяет достичь коэффициента отражения более 99,9 процента.

Практически аппараты с лазерными двигателями предполагается использовать в виде небольших модулей вместимостью до 5 человек, которые смогут обеспечивать кругосветный перелет всего за 45 мин. Считается, что такие аппараты будут успешно конкурировать со сверхзвуковым самолетом, разрабатываемым для замены нынешнего сверхзвукового «конкорда», а также гиперзвуковым воздушно-космическим самолетом следующего поколения.

Для обеспечения 120 тыс. полетов в сутки (примерно столько делает современная коммерческая авиация) аппаратам с лазерными двигателями потребуется около 500 космических солнечных электростанций. С учетом нынешнего развития необходимых технологий начало таких пассажирских перевозок ожидается не ранее чем через 20-25 лет.

Энтузиасты нового способа доставки грузов на околоземную орбиту полагают, что он намного улучшит экологию запусков и сделает их примерно на порядок более экономичными. Ведь сегодня транспортировка 1 кг полезной нагрузки в космос обходится примерно в 20 тыс. долларов.

Звездные «зонтики». На этом перспективные разработки для освоения ближнего и дальнего космоса вовсе не заканчиваются. Еще одна идея была в свое время подсказана тем же А. Кларком, который сумел осуществить уже немало технических предсказаний.

«Снасти дрожали от натуги: межпланетный ветер уже наполнил круглый парус» — так начинает он свое повествование о межпланетных гонках по трассе Земля-Луна-Земля на солнечных яхтах, то есть аппаратах, которые приводятся в движение давлением света. Кларк пишет, что парящему в невесомости командиру одной из яхт Джонгу Мертону не зря показалось, что «парус заполнил все небо»: 50 млн квадратных футов было соединено с его капсулой чуть не сотней миль такелажа. «Если сшить вместе паруса всех клиперов, которые в прошлом белыми тучками летали над Индийским океаном, то и тогда они бы не сравнялись с парусом, в который „Диана“ ловила солнечный ветер. А вещества в нем чуть больше, чем в мыльном пузыре; толщина алюминированного пластика — всего лишь несколько миллионных дюйма».

Работа над первыми солнечными яхтами идет полным ходом. В нашей стране одна из первых прикидок, например, была осуществлена в рамках проекта на лучший солнечный парусник, объявленного конгрессом США. В 1992 году должна была состояться международная космическая регата «Колумбус-500» в честь 500-летия открытия Нового Света экспедицией Колумба. Планировалось запустить как минимум три парусника, представляющих соответственно Америку, Европу и Азию. Из европейцев в конкурсе участвовали итальянские специалисты, группа британских разработчиков, франко-испанский альянс и два российских коллектива.

И хотя по разным (прежде всего финансовым) причинам гонки не состоялись, подготовка к регате «Колумбус-500» вызвала небывалый всплеск идей. Причем справедливости ради надо отметить, что А. Кларк довольно точно описал возможные варианты космических летательных аппаратов с солнечными парусами (КЛАСП). Среди них вполне могут быть и парусники-"зонтики", и «баллоны», и «парашюты», и «роторы»… К последнему виду, например, относился наш «Витязь», разработанный командой конструкторов под руководством Александра Лавренева. Две пленочные бескаркасные лопасти, каждая длиной 845 и шириной 7,1 м, должны были стабилизироваться за счет центробежных сил, неизбежно возникших бы при вращении лопастей вокруг центра.

А вот американцы из Университета им. Дж. Гопкинса отдали предпочтение зонтичной структуре, которая, подобно «Витязю», должна была развернуться из компактной упаковки уже в космосе.

Совершив гравитационный маневр в поле тяготения Луны, КЛАСПы должны были полететь дальше, к Марсу и затем — к окраинам Солнечной системы. Да вот не получилось…

А жаль, ведь такой полет можно было бы рассматривать как предпосылку к созданию более совершенных КЛАСПов, способных выполнять роль межорбитальных буксиров и даже разведчиков дальнего космоса. Например, в журнале «Нью Сайнтист» недавно был опубликован проект создания космического корабля «Старвисп» — «звездный пучок». Он будет представлять собой парус-сетку шестиугольной формы около 1 км в поперечнике и массой всего-навсего… 20 г! Сетка будет сплетена из множества шестиугольных ячеек, в пересечениях которых расположатся микросхемы, обладающие развитой логикой и образующие в целом суперкомпьютер. Кроме того, каждая микросхема чувствительна к свету и может работать как фотоэлемент.

Двигать такой КЛАСП будет уже не Солнце — его свет слишком малодейственен за пределами Солнечной системы, — а мощный мазер (лазер, излучающий в невидимой части электромагнитного спектра), расположенный на околоземном спутнике. Луч, посылаемый таким генератором, будет дополнительно фокусироваться и направляться на парус специальной системой — линзой Френеля. Размер ее — около 50 км в поперечнике.

Сфокусированный на парусе луч позволит развить ускорение в 155 раз больше земного. За неделю корабль достигнет скорости 60 тыс. км/с. Затем мазер будет выключен и движение продолжится по инерции.

Когда корабль пройдет три четверти пути до ближайшей к нам звезды Проксима Центавра, расстояние до которой составляет 4,3 световых года, центр управления включит мазер и переключит все 10 трлн микросхем зонда в режим фотоприемников. Таким образом получится огромный «глаз», который увидит все, что происходит в окрестностях звезды. По мере накопления информации парус выполнит и еще одну функцию — передающей антенны: все сведения будут переправлены на Землю.

Если полученные данные окажутся интересными, а сам проект успешным, вслед за «Старвиспом» в путь отправятся другие парусники, в том числе и с экипажем на борту. Но экипажу ведь нужно возвращаться назад, и авторы проекта рассчитали все до мелочей. В конце пути от «зонтика» отделится его внешняя кольцевая часть; она-то и послужит зеркалом-ретранслятором, которое развернет излучение на 180 градусов и сфокусирует его, чтобы можно было сначала затормозить центральную часть «зонта», где расположена кабина экипажа, а потом разогнать ее снова в обратном направлении.

При подлете к Земле мазер сработает еще один раз и притормозит корабль путешественников. Авторы проекта утверждают, что полет к ближайшей звезде, а также возвращение домой может занять не так уж много времени — 51 год по земному летосчислению. Причем вследствие того что корабль будет двигаться с околосветовыми скоростями, члены экипажа, согласно теории Эйнштейна, состарятся за это время на 46 лет.

…Перечисленные идеи показались специалистам настолько интересными, что НАСА и Ассоциация университетских космических программ ныне финансируют проект «Аполлон Лайткрафт», в рамках которого изучаются возможности вывода в космос различных аппаратов, работающих на солнечной энергии. Однако подводные камни ждут строителей таких кораблей вовсе не там, где их можно было бы ожидать.

Реквием по теории

История появления теории относительности — сущий детектив. Доводы фабриковались, возражения игнорировались — короче говоря, во имя Науки творилось форменное безобразие. Так считают два современных немецких исследователя Геогр Гелецки и Петер Марквардт.

Спор об эфире. «Большинство людей убеждено в том, что Альберт Эйнштейн — один из величайших гениев в истории человечества, а его частная теория относительности — одно из крупнейших достижений науки, — пишут в своей книге „Реквием по частной теории относительности“, вышедшей во Франкфурте-на-Майне, два немецких физика. — Прежде так думали и мы. Но вот теперь всем нам впору утверждать обратное, ибо исследования показали: теория относительности лжива, гений заблуждался!»

И далее на 276 страницах ученые собрали все критические возражения против теории Эйнштейна. Впрочем, главный вывод дан уже в подзаголовке: «Относительность устарела».

Научно-критический разбор читается словно детектив, ведь речь идет о сфабрикованных доводах, о возражениях, которые были проигнорированы, об исследователях, которых попросту подкупили…

Действие детектива начинается во второй половине XIX века, когда англичанин Джеймс Клерк Максвелл и немец Генрих Герц сформулировали теорию света и электромагнитных волн. Согласно ей, свет имеет волновую природу. Но раз мы имеем дело с волнами, нам требуется среда, в которой они могли бы распространяться. Ее назвали «мировым эфиром». Сразу же возник вопрос: неподвижен ли эфир относительно Земли? А если он движется, как можно измерить его скорость?

Проблемой занялись Альберт Майкельсон и Эдвард Морли, поставившие в 1881 году свой знаменитый эксперимент. Они измерили скорость света, отражавшегося между двумя зеркалами. Во время первой серии экспериментов свет двигался в том же направлении, что и Земля; в другой — в обратном направлении. В результате Майкельсон и Морли выявили различие в скорости света. По их расчетам, скорость эфирного ветра равнялась 8 км/с. Однако приборы того времени были очень несовершенными, и погрешность измерения могла серьезно повлиять на полученный результат. Во всяком случае, сами Майкельсон и Морли не очень-то доверяли полученным результатам. Но вместо того чтобы перепроверить данные, от экспериментов попросту отмахнулись, и в учебниках физики воцаряется утверждение: скорость света всегда одинакова; следовательно, эфирного ветра не существует.

Альберт Эйнштейн крепко усвоил эту прописную истину начала века и на ее основе постулировал один из фундаментальных принципов теории относительности — скорость света всегда постоянна.

Долгое время ученый мир был согласен с ним. Но вот в 1933 году Дейтон Миллер подтвердил результаты, полученные Майкельсоном и Морли, доказывая таким образом, что эфирный ветер существует. А стало быть, частная теория относительности основана на неверной предпосылке.

Возможно, сам Эйнштейн чувствовал подвох. Вслед за частной он создал общую теорию относительности, в которой признавал, что во Вселенной, может быть, и существует нечто, передающее движение и инерцию. В 1920 году он даже заметил, что «пространство немыслимо без эфира». Как видите, теоретик сам себе противоречил!

Парадокс Эренфеста. Теперь поговорим о другом возражении против теории относительности — так называемом преобразовании Лоренца. Оно подпирает собой весь мир эйнштейновских формул и основано на теории, предложенной немецким физиком Хендриком Антоном Лоренцом. Суть его вкратце сводится к следующему: продольные — в направлении движения — размеры быстро движущегося тела сокращаются. Еще в 1909 году известный австрийский физик Пауль Эренфест усомнился в этом выводе. «Допустим, движущиеся предметы действительно сплющиваются, — рассудил он. — Хорошо, проведем опыт с диском. Будем вращать его, постепенно увеличивая скорость. Размеры диска, как говорит господин Эйнштейн, будут уменьшаться; кроме того, диск искривится. Когда же скорость вращения достигнет скорости света, он попросту исчезнет. И куда только денется?..»

Творец теории относительности попытался оспорить выводы Эренфеста, опубликовав на страницах одного из специальных журналов пару своих возражений. Но они оказались малоубедительны. И тогда Эйнштейн нашел другой «контраргумент» — помог оппоненту получить должность профессора физики в Нидерландах, к чему тот давно уже стремился. Эренфест перебрался туда в 1912 году, и тотчас же со страниц книг о частной теории относительности исчезает упоминание о так называемом парадоксе Эренфеста. О нем предпочли попросту забыть.

Лишь в 1973 году умозрительный эксперимент Эренфеста был воплощен на практике. Американский физик Томас Фипс сфотографировал диск, вращавшийся с огромной скоростью. Снимки эти должны были послужить доказательством формул Эйнштейна. Однако вышла промашка. Размеры диска вопреки теории — не изменились. «Продольное сжатие» оказалось чистейшей фикцией.

Фипс направил отчет о своей работе в редакцию популярного журнала «Нейчур» («Природа»). Но та ее отклонила: дескать, рецензенты не согласны с выводами экспериментатора. В конце концов, статья была помещена на страницах некоего специального журнала, выходившего небольшим тиражом в Италии. Однако так и осталась, по существу, незамеченной. Теория Эйнштейна уцелела и на сей раз.

Провалившиеся эксперименты. Ну а как обстоит дело с «тысячами» тех экспериментов, которые якобы подтверждают теорию относительности? Кем они проводились? Когда? Как они согласуются с тем же опытом Фипса? Оба автора книги, о которой мы ведем речь, — Георг Галецки и Петер Марквардт (подчеркнем еще раз, профессиональные физики) десятилетиями рылись в книгах и журналах, проверяли факты, изложенные в оригинальных публикациях, провели собственное расследование. И в конце пришли к выводу: в действительности было предпринято всего лишь 5 (самое большее!) попыток доказать теорию относительности экспериментальным путем. Однако ни один из этих опытов так и не удостоился тщательного научного анализа.

Два следующих примера показывают, на какую откровенную халтуру готовы порой пуститься представители так называемой «точной науки», дабы подпереть «зависшую в воздухе» теорию Эйнштейна.

Первый эксперимент, проведенный еще в 50-е годы, касался определения среднего времени жизни мюонов. Эти частицы возникают при столкновении частиц космического излучения с молекулами воздуха. Обычно мюоны живут всего две миллионные доли секунды, а затем, в свою очередь, распадаются на какие-то другие частицы. Происходит все это в 2030 км от поверхности нашей планеты. Следовательно, мюоны не могут достичь поверхности Земли. Однако их все-таки обнаруживали у самой поверхности Земли. В чем же дело?

Долгое время в ходу было следующее объяснение. Скорость движения мюонов крайне высока, значит, время для этих частиц, согласно теории относительности, меняется. Мюоны, как можно предположить, не старятся и достигают Земли, тем самым подтверждая выводы Эйнштейна. Экспериментальное доказательство налицо!

Однако результаты исследований, проведенных еще в 1941 году, выявили следующее. Во-первых, мюоны образуются на любой высоте, в том числе и невдалеке от поверхности Земли. Во-вторых, мюоны живут дольше вовсе не потому, что время для них растягивается, как гласит теория Эйнштейна, а потому, что из-за своей высокой скорости они не так часто сталкиваются с другими частицами.

В общем, мюоны вовсе не годились в адвокаты Эйнштейну!

Второй эксперимент провели в 1972 году американцы Джозеф Хефеле и Ричард Китинг. В течение пяти суток они летели на двух самолетах вокруг земного шара в противоположных направлениях. Один из них двигался строго на восток, другой — на запад. На борту обеих машин находились синхронно работавшие атомные часы. К концу эксперимента ученые должны были зафиксировать некоторую разницу во времени — так гласит теория относительности. В самом деле, вернувшись с небес на землю, оба ученых заявили, что расчетные данные подтвердились.

И вот только теперь, изучив материалы эксперимента, Галецки и Марквардт убедились, насколько сомнительны тогдашние выводы. Американские исследователи в свое время определили, что разница во времени составила 132 наносекунды. Однако погрешность измерения самих атомных часов составляла 300 наносекунд! Следовательно, разница вполне укладывалась в пределы погрешности. Хуже того, исследователи сознательно занимались статистическими манипуляциями, во время полета вновь и вновь синхронизировали часы. Таким образом, результат, полученный ими, никак не может подкрепить теорию относительности.

Какой же вывод следует из этих фактов? Нам предстоит примириться с нашим космическим одиночеством. Если время не замедляется, как обещал нам Эйнштейн, то инопланетяне никогда не доберутся до нас, равно как и мы до них. Человек, отправившийся в великое космическое путешествие, в таком случае старится теми же темпами, что и его пресловутый брат-близнец — домосед, дряхлеющий где-нибудь в городской квартирке. Рожденный ползать и рожденный летать живут по одним и тем же часам!

Гений изволил пошутить? С математической точки зрения теория относительности выстроена в самом деле безупречно. «Ошибку», заложенную в ней, мы осознаем только сейчас: формулы на бумаге не имеют никакого отношения к реальной действительности. Для чего они понадобились теоретику?

Причина тут кроется, по всей вероятности, в особенностях мышления Эйнштейна, полагают авторы книги. Для него мироздание представлялось областью чистой кинематики. Предложенные им формулы учитывали одни лишь особенности движения тел. Он не обращал внимание на силы, действующие на эти тела.

Показать это можно на простом примере. Допустим, нам надо подобрать соотношения зубчатых колес в коробке передач. Для начала в расчете учитываются лишь диаметры этих колес и количество зубьев. И лишь потом, когда подобранные пары нужно будет воплотить «в железе», начнется расчет на сопромат, будут учитываться силы трения, нагрузки и т. д.

Так вот, такого расчета на сопромат и недостает в теории относительности.

Почему же Альберт Эйнштейн подходил ко всему происходящему только с чисто кинематической точки зрения? Объяснить этот феномен если и можно, то лишь обратясь к психологии великого ученого. Умозрительные эксперименты всегда интересовали его куда больше, нежели реально происходящие события. Это было неотъемлемым свойством его характера, отмечает Абрахам Пейс, один из его биографов.

Эйнштейну повезло в том, что он появился со своей теорией как раз в тот момент, когда физики пребывали в растерянности, не зная, как справиться с обступившими их проблемами. Его математически и терминологически выверенная идея разом сметала все накопившиеся трудности. И физики-теоретики устремились за ним, восприняв частную теорию относительности как своего рода религию.

Публичные выступления Эйнштейна лишь укрепляли его славу. Великий ученый был тихим, скромным, добродушным человеком, борцом за мир, противником расовой ненависти и насилия. На него сработало даже то, что Гитлер ненавидел Эйнштейна за его «еврейство» и что для Сталина он был «буржуазным мракобесом». Так что в 30-е годы критиковать теорию относительности значило, кроме всего прочего, встать под знамена фюрера или вождя всех народов. В итоге всякое серьезное обсуждение теории относительности прекратилось. За прошедшие десятилетия теоретики квантовой физики довели до «совершенства» математизацию своей науки. В итоге этот раздел физики превратился в гигантский конгломерат формул, разобраться в котором, пожалуй, было уже не под силу и самому создателю теории. Во всяком случае, Эйнштейн, наблюдая за этим «восстанием цифр», довольно резко возражал против увлечения математической «заумью». Но было уже поздно. Все крупнейшие теоретики — от Нильса Бора и Поля Дирака, Эрвина Шредингера и Ричарда Фейнмана стали выстраивать причудливые умозрительные миры, пренебрегая реальностью. И Эйнштейн оказался сказочным «учеником чародея», который вызвал духов, но укротить их уже бессилен.

Может быть, поэтому, когда ему однажды указали на несоответствие его формул и фактов, он ответил: «Тем хуже для фактов». Что он мог еще сказать?

Погода в космосе

День космического путешественника вполне возможно будет начинаться хотя бы так…

Вселенский прогноз. "Внимание всем астронавтам! Межзвездный метеорологический центр сообщает, что на Эте Карины надвигаются бури. Всем космонавтам, направляющимся в туманность Угольного Мешка, следует помнить, что приближается абсолютное затмение; поступают также предупреждения о том, что вот-вот разразится ураган «Квазар X». Горячие торнадо затрудняют движение космолетов в туманности Ориона. В районе Плеяд наблюдается сильная облачность. Будьте осторожны при приближении к Сандулику — здесь бушуют рентгеновские ветры! Кроме того, временами возможны ливни гамма-излучения.

Напоминаем, что межгалактическая трасса, соеди няющая галактики NGC4038 и NGC4039, в ближайшие два миллиона лет будет закрыта из-за столкновения обеих галактик.

И наконец, о погоде в окрестностях нашей планеты. На всей территории от Земли до Марса усиливаются кометные и метеоритные ливни. В атмосфере Юпитера ожидаются электрические бури. Факелы в фотосфере Солнца простираются вплоть до пояса астероидов, вносят заметные осложнения в пилотирование. В районе облаков Оорта — сильный ледяной град".

Возможно, так со временем и будут звучать прогнозы погоды. Если нам в самом деле удастся завоевать космическое пространство, то погода в космосе будет для нас даже важнее, чем погода на Земле. Ведь космос таит множество смертельных опасностей так, если, скажем, межпланетные путешественники попадут под метеоритный ливень, он за несколько секунд превратит их корабль в решето.

Земные отзвуки космических бурь. Знакомство с космической погодой можно начинать уже на Земле. Обратимся к некоторым атмосферным явлениям. Вспомним, например, полярное сияние (Aurora borealis). Эти красивые сполохи, наблюдаемые нами в полярных районах, не что иное, как отголоски далеких космических бурь. С ними людям еще придется встретиться, как только они выберутся за пределы атмосферы. Эти бури порождены Солнцем — самым важным для нас небесным телом. Именно от него во многом зависит погода на нашей планете. До нас постоянно долетают электрически заряженные «градинки» — протоны и электроны. Их потоки именуют солнечным ветром. «Ветер» этот возникает вследствие взрывов, то и дело происходящих на Солнце. Во время них огромные массы материи вырываются из солнечной короны и устремляются в космос, причем под действием магнитных полей «градинки» сливаются в плотные струи. Частицы раскаленной материи, истекающей с поверхности Солнца и называемой плазмой, достигают поверхности Земли со скоростью около 400 км/с!

К счастью, наша родная планета защищена от космических ненастий особым экраном. Магнитное поле Земли отклоняет частицы плазмы, летящие к нам. Лишь возле полюсов, где атмосфера весьма разрежена, некоторые из частиц проникают ближе к поверхности планеты. Они ударяются о молекулы воздуха, и те после столкновений начинают светиться. Об этих коллизиях, происходящих, впрочем, на достаточно большой высоте, нам напоминают яркие вспышки сполохи полярного сияния. Страшный солнечный град оборачивается для нас мирным, красочным зрелищем.

Как уберечься от ожогов. Солнечный ветер — далеко не самое худшее, что можно встретить на просторах Вселенной. От него, как мы ни пытались вас застращать, все-таки можно спастись: надо лишь сделать потолще стены космического корабля или создать вокруг него сильное магнитное поле. Совсем другое дело — рентгеновские и гамма-лучи, испускаемые почти всеми звездами — и нашим Солнцем в том числе. Они способны моментально облучить наши слабые слизистые тела.

Пока мы не успели удалиться от Земли, опаснее всего для нас мощные вспышки, наблюдаемые на поверхности Солнца. В такие моменты интенсивность излучения возрастает в сотни раз. Что стало бы с космонавтом, который, не вняв предупреждениям, ринулся бы в самую гущу этого энергетического потока? Примерно то же, что и с эскимосом, вздумай он в самую жару, в полдень, скинув с себя всю одежду, позагорать до вечера где-нибудь в Сахаре.

Из-за таких вспышек даже полет к Марсу таит в себе опасность, и пока еще неясно, как избежать ее. Руководители НАСА подумывают о том, что внутри космического корабля неплохо бы соорудить бетонный бункер, в котором экипаж корабля мог бы укрываться по нескольку дней, а то и недель.

Да и на поверхности того же Марса страстей хватает. Здесь проносятся песчаные и пылевые бури, напоминающие земные торнадо. Вдобавок атмосфера Марса очень разрежена, и она не защитит нас ни от ультрафиолетового излучения, ни от куда более опасных рентгеновских и гамма-лучей.

На Венере любители инопланетных авантюр вообще не имели бы шансов выжить. Атмосферное давление там в сотни раз больше земного. Людей бы расплющило, раздавило, размозжило, ежели их бренные тела без скафандров не успели бы еще раньше сгореть или раствориться. Ведь поверхность Венеры разогрета до 500С, а с неба, из нависших повсюду облаков, хлещут струи серной кислоты.

Атаки астероидов. Но если даже мы устремим наши взоры подальше от смертельно опасной Венеры, попробуем вырваться за пределы Солнечной системы, опасностей не убавится. Например, на пути к окраинам Солнечной системы нам придется миновать пояс астероидов — скопление космических тел, снующих на всем пространстве от Марса до Юпитера. Размеры этих объектов самые разные: от песчинок до глыб величиной с нашу Луну. Мчась им навстречу, мы можем уподобиться древним мореплавателям, рискнувшим проскользнуть между Сциллой и Харибдой. Или — переходя от мифологии к реалиям наших дней — представим автомобиль, мчащийся на бешеной скорости по автостраде, по соседству с которой извергается вулкан. Во все стороны разлетаются глыбы, камни, пепел; льются потоки лавы, и любое столкновение с ними может кончиться трагически. В такие минуты остается надеяться лишь на счастливый случай — иначе надеяться вообще не на что. И все же космонавтам будет полегче, чем нашему автогонщику: крупные астероиды разделены «дистанциями огромных размеров». Поэтому простор для маневров все-таки остается. Да и автоматика управления способна помочь.

Когда, наконец, нам покажется, что все опасности позади, когда космический корабль уже достигнет орбиты Плутона — самой удаленной планеты Солнечной системы, — на пути окажется еще одна опасная зона: пояс Купера — опять глыбы, обломки, камни…

От Юпитера до Нептуна все может пройти гладко — особых препятствий нет. А вот стоит миновать Нептун, и путешественников снова одолеют проблемы. Навстречу движется облако, состоящее из ледяных комет. Это — реликт, сохранившийся с тех времен, когда Солнечная система только формировалась. Многие ученые, кстати, полагают, как уже говорилось, что вода на нашей планете появилась благодаря тому, что Земля время от времени сталкивалась с кометами. Таким образом, жизнь на Землю могли занести кометы. Впрочем, речь сейчас не об этом. Вот уже 4 млрд лет просторы космоса бороздят около 200 млн таких же ледяных глыб — комет. Столкновение с любой из них опасно для наших космонавтов.

Для Земли эти комья льда — диаметром всего несколько километров — в общем-то не представляют опасности: встречаются они довольно редко и быстро испаряются. Гораздо опаснее те ледяные глыбы-долгожители, что составляют так называемое облако Оорта. Хотя это облако находится довольно далеко оно в 100 раз дальше от нас, чем Плутон, — некоторые из ледяных махин порой смещаются к центру Солнечной системы и могут достичь Земли.

Препятствия пустоты. Если наш космический корабль благополучно минует эту область, увернувшись от огромных ледяных градин, несущихся ему навстречу, то перед ним откроется пустынное пространство. Впрочем, абсолютного вакуума здесь тоже нет: в каждом кубическом сантиметре этой пустоты хотя бы одна молекула газа да встречается. И все-таки космический вакуум в миллиарды раз «пустыннее» того, что создают в своих лабораториях ученые. В некоторых районах Вселенной — например, в так называемых темных туманностях (облаках частиц, укрывающих от наших взоров обширные районы Млечного Пути) — плотность вакуума еще ниже. Так, скажем, в туманности Угольного Мешка на 100 куб. м пространства отыщется всего одна-единственная частица. Однако сама по себе эта туманность настолько велика, что — несмотря на сверхнизкую плотность она содержит достаточно материи для формирования новых звезд.

К счастью, подобные туманности — «туманные мели» — легко заметить: всматриваясь в них, мы видим их, потому что… ничего там не видим. Путешествие сквозь эту туманность весьма любопытно: его можно сравнить с ездой на автомобиле по бесконечному неосвещенному туннелю. Тут не помогут даже самые мощные прожекторы. Им нечего освещать: в лучшем случае под давлением света отпрянет в сторону пара-другая пылинок. И более ничего! Всюду царит все тот же непроглядный мрак. Этак и в черную дыру угодить недолго…

Эти темные облака мешают распространению света и передвижению материи, способны отпугнуть космических путешественников — и в то же время они могут быть источником жизни! Согласно новейшим данным, облака состоят из фуллеренов — огромных молекул углерода (своего рода «футбольных мячей»), которые, словно русская матрешка, вставлены одна в другую. Вот главная их хитрость: тонкая пленка воды защищает эти молекулы от холода, царящего в безжизненной ледяной пустоте. Под давлением слабого ультрафиолетового излучения, испускаемого отдаленными звездами, углерод может реагировать с другими органическими компонентами, которые содержатся там же, в межзвездных облаках. Порой в результате реакций возникают сложные органические молекулы. Впоследствии они могут долететь до какой-либо планеты и осесть на ее поверхности, дав начало новой цепочке жизни.

Загадочные молнии. Впрочем, довольно говорить об этой странной туманности. Допустим, мы миновали ее. Теперь все трудности позади? Как бы не так! Расслабляться нельзя. Время от времени всю нашу Галактику пронизывают загадочные молнии гамма-лучей. Их называют еще Gamma-Burster («гамма-разряды»). Эти странные молнии вспыхивают на какието доли секунд, однако мощность их такова, что кажется, будто энергия целой звезды на один-единственный миг сосредоточилась в этих грозных галактических стрелах. Мы не знаем, где они возникают. Быть может, они вспыхивают за пределами галактик. Некоторые ученые полагают, что они рождаются в тот момент, когда материя внезапно сталкивается с остатками антиматерии. В любом случае они смертельно опасны для будущих космонавтов, ежели те не научатся защищаться от них.

Погружение в туманность. Не думайте, что все туманности на одно лицо, что любая из них мрачна и безжизненна, как туманность Угольного Мешка. Попробуем мысленно перенестись в туманность Орла астрономы именуют ее для простоты «Ml6». На этот раз наш полет будет напоминать скорее погружение в батискафе на дно диковинного моря. Повсюду фонтанами бьют клубы серных испарений. Все окутано зловещим дымом. Кажется, что мы проплываем мимо так называемых Черных Курильщиков — глубоководных гейзеров, обнаруженных не так давно на дне наших, земных океанов. Как только не именовали эти черные облака, замеченные в туманности Орла, специалисты, обслуживающие телескоп Хаббла! Эти прагматики и рационалисты до мозга костей называли их «волшебными замками», «космическими змеями», даже «подводными коралловыми рифами, вознесенными на небеса».

В созвездии Змеи — лететь до него 7 тыс. световых лет — еще одно диковинное творение природы: испаряющиеся газовые шары. Они возникли из газопылевых облаков. Ультрафиолетовые лучи, испускаемые звездами, отгоняли клубы этих облаков прочь. Теперь они исподволь уплывают подальше от звезд. Астрономы называют эти объекты EGGS (Evaporating Gaseuous Globules). Слово «egg», как известно, означает «яйцо». И в самом деле, шары скорее напоминают огромные яйца, из которых вылупляются… звезды. Как только оболочка яйца лопнет, звезда перестает расти и теперь сеет в пространство свет.

Не будем более задерживаться здесь. Такие отважные путешественники, как мы с вами, непременно должны побывать в Лагунной туманности, что раскинулась в созвездии Стрельца, в 5 тыс. световых лет от нас. Там бушуют ужасные бури. Все, кто смотрел фильм «Твистер» («Смерч»), легко могут представить себе этот космический катаклизм. Детали его показаны в фильме очень реалистично: торнадо, огромные черные воронки, синеватые клочья дыма, вихри, разметывающие и смешивающие ледяные облака газа и пыли. Горячие потоки сталкиваются с холодными истечениями газа. Аналогично возникают космические ураганы — красочные, эффектные и смертельно опасные для космонавтов.

В этой части космоса тоже зарождаются новые звезды. Например, в самом центре Лагунной туманности виднеется необычная звезда, напоминающая песочные часы.

Звезда-пистолет и прочие страсти. Тем временем нас занесло в очень неуютный край. Здесь не стихают ветры. Нас обдает потоками пыли, окутывает клубами тумана. Мы поднимаемся из «глубин» Лагунной туманности и приближаемся к Пистолетной звезде одной из самых массивных звезд известной нам Вселенной. Некогда она была тяжелее всех остальных звезд нашей Галактики: масса ее в 200 раз превышала массу нашего Солнца. Сегодня ее вес лишь в 60 раз больше, зато светит она в 10 млн раз ярче. Через 1-2 млн лет — для Вселенной это небольшой срок — она сбросит свои оболочки и, разогретая до 100 тыс. градусов, начнет стрелять зарядами плазмы. Сначала она прожжет дыры в пелене пыли, окружающей ее, а затем и взорвется. Так что будущим космонавтам следует держаться от нее подальше.

В отдаленных районах Вселенной можно встретить звезды, чья температура еще выше, чем у Пистолетной звезды. Речь идет о так называемых нейтронных звездах, или пульсарах. Первый из них был открыт астрономами в созвездии Тельца. Это — центральная звезда Крабовидной туманности. В 1054 году здесь вспыхнула Сверхновая звезда. Затем ее материя уплотнилась настолько, что протоны и электроны перестали существовать, превратились в нейтроны. Если бы космонавты, направившись к пульсару, решили взять пробу его грунта, то крохотный наперсток, наполненный его веществом, весил бы у нас на Земле столько же, сколько весит громадный линкор. Размеры нейтронной звезды малы. Так, ее диаметр может составлять каких-нибудь три десятка километров. Зато температура на ее поверхности достигает 1,2 млн градусов!

Пульсары стремительно вращаются: они успевают совершить до 30 оборотов в секунду. Одновременно они излучают сфокусированные рентгеновские лучи, напоминая обычный наземный маяк. Со временем они перестают пульсировать и умирают. Зато пока существуют, нейтронные пульсирующие звезды остаются самыми крохотными и самыми горячими объектами Вселенной.

Именно эти звезды, благодаря своему жесткому излучению, таят наибольшую опасность для людей, рискнувших отправиться в большое космическое путешествие. Вспомните, например, сколько неприятностей причинила уже потухшая нейтронная звезда героям фантастического романа И. А. Ефремова «Туманность Андромеды»…

А ведь ничего такого не случилось бы, имей космонавты на руках подробный прогноз вселенской погоды. Но тогда, правда, не было бы и романа…

Компьютер вместо звездолета

Итак, мы с вами убедились, что полеты на космических кораблях — далеко не лучший способ времяпрепровождения. Да и погода в космосе неважная… Но как же тогда осваивать космическое пространство, колонизировать другие планеты? Интересную идею подсказывают нам опять-таки фантасты и… шпионы.

Обмен разумов. Вспомните, во все времена у шпионов была одна главная трудность: чтобы успешно работать, они должны были удачно акклиматизироваться в стране своего пребывания. То есть, говоря иначе, благодаря легенде и «крыше», знанию местных наречий и обычаев они должны как можно меньше отличаться от местных жителей. Лучше всего стать в точности такими же, как и они.

Для достижения этой цели не брезговали никакими средствами, в том числе дело доходило и до подмены одной личности другой. Вспомните хотя бы, в «Тайне двух океанов», чтобы попасть на борт экспериментальной лодки «Пионер», шпион попросту убивает своего родственника и, пользуясь внешним сходством с ним, переодевается в его форму, использует его документы и т. д.

Нечто подобное, как ни странно, предлагают использовать разведчикам будущего и фантасты.

Тратя большую часть времени на пребывание в стенах корабля или какого-то убежища на поверхности планеты, выходя наружу лишь в неуклюжем скафандре, напрочь отгораживающем от местных условий, много не узнаешь. Это все равно что пытаться шпионить в клоунском наряде. На какое-то время маскарад спасает, но стать незаметным наблюдателем в нем вряд ли удастся…

И потому ныне переосмысливаются даже сами способы космических путешествий — стратегия, казалось бы отработанная веками. «Чем летать туда-сюда самому, не проще ли поменяться телами с кем-то из местных жителей» — такую идею, например, проводит в своей повести «Обмен разумов» известный американский фантаст Роберт Шекли. Путешественник, собирающийся посетить иные миры, дает объявление в галактической прессе и подыскивает себе кандидата на обмен, который бы хотел совершить встречное путешествие, то есть поглядеть на нашу матушку-Землю.

При этом Шекли вполне справедливо указывает на ряд преимуществ, получаемых таким путешественником. Так, вместе с телом, идеально приспособленным для местных условий, путешественник получает и ряд полезных инстинктов, сохраняющихся в подкорке и помогающих ему ловко двигаться в непривычном для него поле тяготения, потреблять местную пищу, не страдать от чрезмерной, на взгляд землянина, жары или, напротив, жуткого холода…

Правда, юморист Шекли не упускает возможности также указать, что в таком обмене, как и во всяком другом, есть свои недостатки. Например, в той же повести ловкий мошенник ухитрился одновременно поменяться телами с 12 существами из иных миров, и, когда их разумы прибыли, оказалось, что многим уже негде разместиться…

Ну а если серьезно, каким образом может быть осуществлен такой обмен на практике? Можно ли во обще перемещать в пространстве какие-то объекты, не используя традиционных средств доставки, начиная с обычной телеги и кончая суперфотонным звездолетом?

Теория телепортации. «Ну-ка лучани меня, Скотти!» — обращается герой нашумевшего в США фантастического боевика «Звездные походы» к своему коллеге и в мгновение ока оказывается за миллионы километров от своего корабля.

«Современных космических путешественников не устраивает добровольная отсидка в космической тюрьме», — столь резко, но, пожалуй, справедливо откомментировал один из экспертов НАСА происходящее в фильме. Действительно, никому уже не хочется лететь от звезды к звезде многие десятки лет. А потому, «путешествуя в иные миры, тело оставьте дома» — призывает, например, путешественников грядущего известный наш специалист в области космонавтики, доктор технических наук, профессор К. П. Феоктистов. И далее так развивает свою мысль.

Поскольку «ломиться» сквозь пространство с помощью звездолетов и прочих механических конструкций, как уже говорилось, бессмысленно — полученная информация все равно успеет безнадежно устареть, пока звездолет обернется туда-обратно, стоит, наверное, обратить внимание на другие способы, в частности, на путешествие разумных существ в виде пакетов информации. Говоря иначе, в космическое пространство отправляется «информационный двойник человека», отделяемый от него примерно так же, как сегодня отделяют информационное обеспечение, пакет программ от работающей с ними ЭВМ.

Если пакет информации — аналог личности передать по эфиру с одной станции на другую и на последней переписать заново в материальный носитель, то на далекой планете, в окрестностях дальней звезды появится этакий интеллектуальный «двойник» оставшегося на Земле исследователя. Он сможет действовать и удовлетворять человеческое любопытство точно так же, как это делал бы сам исследователь.

Принцип принципу рознь! Можно ли осуществить такой проект на практике? Доктор Самюэль Бронштейн, работающий в одном из подразделений всемирно известной корпорации IBM, полагает, что законы физики не препятствуют такому воссозданию на практике. Во всяком случае, к передаче первых атомов и субатомных частиц он и его коллеги намерены приступить уже через несколько лет.

«Как же так, — возможно, скажете вы. — Ведь еще недавно, согласно принципу неопределенности Вернера Гейзенберга, считалось, что нельзя с одинаковой четкостью определить и местоположение частицы, и ее заряд. А коли так, значит, копия на том конце линии связи будет весьма приблизительной, нечто вроде карикатуры на оригинал…»

Да, все это верно. Но специалисты ныне больше уповают на другой принцип — принцип корреляции Эйнштейна-Подольского-Розена. Свяжите вместе две субатомные частицы, гласит он, а потом разнесите на сколь угодно большое расстояние, и вы обнаружите, что частицы все равно копируют движения друг друга. Вот это явление и является ключом к телепортации.

Возьмем три субатомные частицы: А, В и С — в разных фазовых состояниях. Попробуем перенести на С состояние А, используя частицы В в качестве посредника. Для этого сначала сблизим В и С. Породнившись, они получат некую общность. Переправим частицу В отправителю, и он транслирует ее в пункт назначения. Здесь частица будет просканирована, получены все ее характеристики. Сама она при этом будет разрушена, но информация о ней полностью перейдет к получателю. И если он ознакомит с нею частицу А, имеющуюся у него, то вполне может получиться, что она станет идентичной частице С.

«Итак, — говорит доктор Бронштейн, — телепортация человека — всего лишь инженерная проблема. Принципиальных трудностей тут нет».

Эффект «спутывания» существует. Именно это подтвердила недавно в своем опыте группа австрийских физиков под руководством Антона Зайлингера. Воспользовавшись теоретической разработкой исследовательской группы американца Чарлза Беннета, опубликованной еще 5 лет тому назад, исследователи попытались воспроизвести все вышеописанные манипуляции на практике.

Итак, передача информации от частицы к частице возможна за счет так называемого эффекта «спутывания» (entanglement), стали рассуждать экспериментаторы. При этом не так уж важно, что мы до сих пор не понимаем, каким образом частицы, образующие пару, мгновенно узнают о перемене состояния друг друга. Ведь бывает порой и в нашей обыденной жизни, что близкие друг другу люди, например влюбленные, узнают о произошедшем с другим несчастье даже без помощи радио или телефонного провода. Посему давайте попросту постараемся изолировать эту пару частиц от постороннего воздействия и посмотрим, как они реагируют на перемену состояний друг друга…

В своей статье, помещенной в декабрьском выпуске 1997 года всемирно известного журнала «Нейчур», Зайлингер с коллегами пишут, что пара «спутанных» квантов света — фотонов — была создана ими за счет так называемой параметрической конверсии. Суть работы, занявшей 4 года, в общих чертах такова.

Австрийские физики пропустили частицу света фотон — через специальный кристалл. При этом фотон расщепился на два фотона, обладавших меньшими энергиями. Дочерние фотоны помчались дальше, но уже в разных направлениях. Несмотря на это, связь между ними сохранилась.

Для человека, незнакомого с квантовой механикой, такая взаимосвязь кажется чисто мистической. Однако эффект действительно существует на практике и выражается, например, так. Если бы физики измерили один фотон и обнаружили, что он коллапсировал, скажем, в состоянии вертикальной поляризованности, то о его партнере можно с уверенностью сказать, что он в тот же миг стал бы поляризованным горизонтально.

Взаимный коллапс происходит мгновенно и скоростью света — это-то и есть самое удивительное! — не ограничен. Но один коллапс для передачи информации использовать нельзя. Информация может быть извлечена только при декодировании квантового канала, дополненного неквантовым. Таким образом, получается, что система прививает какое-то определенное состояние частице-реципиенту практически без измерения, а значит, и без разрушения. Неизмеренное, оно тем не менее в закодированной форме отражается на второй частице, где бы она ни находилась.

Эйнштейн был не прав? Если у Зайлингера расстояние между двумя дочерними фотонами было невелико — эксперимент не выходил за рамки лаборатории, у физиков из Женевского университета, работавших в группе Николаса Гайзина, мы видим иную картину. Расстояние между двумя дочерними фотонами тут составило 10 с лишним километров — именно столько разделяет две деревушки в окрестностях Женевы — Делью и Берне. Одна находится на севере от Женевы, а другая — на юго-западе. С городом и между собой они связаны телефонной линией, сделанной из волоконной оптики. По волокну-световоду и помчались дочерние фотоны, образовавшиеся из расщепленного луча, пропущенного через кристалл ниобата калия, и достигли каждый своего детектора.

Как мы помним, согласно принципу неопределенности, невозможно одновременно узнать, какова энергия фотона и время, когда он вылетел из кристалла в Женеве. Более того, пока его не измерили, его состояние — смесь разных состояний.

Эйнштейн, которому претила всякая неопределенность, считал это абсурдом и в 1935 году предложил мысленный эксперимент, который ныне — спустя более 60 лет — удалось воспроизвести на практике.

Великому теоретику показалось, что принцип неопределенности отражает не истинное положение вещей, а всего лишь неправильно сделанные измерения. В терминах сегодняшних экспериментов его мысль должна выглядеть так: «Вы можете узнать энергию фотона, измерив энергию его партнера, а измерив время, когда партнер прибыл к месту своего назначения, вы узнаете, когда он покинул кристалл. Оба фотона вылетели из кристалла в один какой-то миг, и, хотя их энергия может быть неодинаковой, в сумме она составляет энергию родительского фотона. Никакой неопределенности, все можно узнать, если измерять, руководствуясь здравым смыслом, а не фантазиями. Измерения не могут внести в реальность никаких перемен. Она от них не зависит».

Эксперименты австрийских и швейцарских физиков опять-таки показали правоту квантовой механики. «То было торжество неопределенности над здравым смыслом и призраков над привычными представлениями о причинно-следственных связях», говорит Гайзин.

Теперь мы знаем: Алиса ревнует справедливо. Вообще-то говоря, опыты с фотонами начались еще в 1981 году, когда физик Аллен Аспек из Парижского университета впервые поразил своих коллег подобным фокусом. Но у него, как и у Зайлингера, фотоны разлетались всего на несколько метров. Теперь это расстояние увеличилось до 10 км, и результат остался неизменным. Посмотрим, каким он будет в 2005 году, когда Гайзин собирается довести расстояние между фотонами до 100 км — именно такова дистанция между Женевой и Берном, где когда-то в патентном бюро работал Эйнштейн.

Но уже сегодня, продолжая аналогию с влюбленной парой, мы можем перевести полученные результаты с языка физики на обыденный таким образом. Представим себе, что один из полученных фотонов экспериментаторы мысленно приписали к отправителю информации, Алисе, а второй — к получателю, Бобу. И наконец, существует третий участник эксперимента — некая Кэрол (в данном конкретном случае тоже замаскированная под частицу).

Как вы думаете, изменится ли состояние Алисы, если Кэрол сообщит ей, что видела вчера на дискотеке Боба, лихо плясавшего с какой-то блондинкой? Безусловно, да. Как и то, что, скорее всего, Алиса тут же всеми мыслимыми и немыслимыми способами даст знать Бобу, что она по этому поводу думает.

Так вот, экспериментаторы на квантовом уровне установили, что такая передача осуществляется мгновенно. После чего и принявшая информацию частица тут же переходит в другое состояние (Боб принимается извиняться и успокаивать Алису).

Как именно происходит передача информации, какой беспроволочный «телефон» тут работает, французским, австрийским и швейцарским исследователям разобраться пока не удалось. Быть может, об этом больше расскажут итальянские ученые, статья об эксперименте которых должна быть опубликована в одном из ближайших номеров другого престижного научного журнала «Физикал Ревью Леттерс»?..

Тем не менее многие научные эксперты, в том числе, например, академик РАН Виталий Гинзбург, полагают, что данные эксперименты с пересылкой квантового пакета открывают принципиальные возможности к дальнейшему исследованию телепортации на практике.

Правда, пересылки материальных объектов, а тем более людей, из одной точки пространства в другую уже завтра никто не обещает. «Например, чтобы с разрешающей способностью до 1 мм описать в трех измерениях только внешность какого-либо человека, требуется 10 гигабайтов компьютерной памяти, — говорит уже упоминавшийся нами доктор Бронштейн. — Для описания на субатомном уровне ее нужно несоизмеримо больше. И на трансляцию последовательности с использованием имеющихся ныне линий связи на передачу особенностей любой личности может уйти порядка… 100 млн веков!»

Таким образом, остается надеяться, что со временем ученые изобретут какие-то способы мгновенной сверхдальней связи, использующей каналы, пронизывающие пространство-время. Или возьмут на вооружение идею, опять-таки высказанную Константином Феоктистовым.

Возможно, мы не одни размышляем над подобной проблемой, полагает он. Очень может быть, что гдето там, у чужой звезды, представители иной цивилизации ломают голову (или что там у них для этого еще есть) над подобной же проблемой. И когда-нибудь поиски, ведущиеся с двух концов, увенчаются совместным успехом — информационный мост будет установлен.

Тогда в любой момент мы сможем послать сигнал на тот конец линии: «Ау, инопланетяне! Будьте готовы поменяться…» Отправим им информационную посылку, содержащую полное представление о каком-то землянине, а в ответ получим…

Что именно — это уж, наверное, повод для очередного фантастического сюжета. Основанного тем не менее на последних научных данных.