Журнал «Компьютерра» № 1-2 от 16 января 2007 года

Тёмной материи и тёмной энергии, возможно, и вовсе нет, считают американские астрофизики из Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми. Теоретики случайно обнаружили, что одна из альтернативных теорий гравитации, развитых недавно из совершенно иных соображений, вполне способна объяснить крупномасштабную структуру Вселенной.

Как-то не все в порядке с нашими представлениями об устройстве мира. И, по мере накопления астрономических данных, чем дальше, тем хуже. Уже более ста лет вся астрофизика строится на основе сформулированной Альбертом Эйнштейном в начале прошлого века общей теории относительности. Она обобщает на случай больших масс и скоростей теорию тяготения Исаака Ньютона и предсказывает искривление пространства, существование чёрных дыр, Большой взрыв, гравитационные волны и целый ряд других физических явлений. Подтверждённая рядом косвенных экспериментов, общая теория относительности сегодня, пожалуй, создаёт больше проблем, чем даёт ответов. И дело даже не в чёрных дырах и гравитационных волнах, надежд на обнаружение которых с самого начала было мало. И с хорошо проверенными данными множество нестыковок, что заставляет учёных во имя сохранения основ, а с ними и немалого финансирования насиженных направлений исследований, плодить различные «тёмные» гипотезы вроде гипотез существования тёмной материи и тёмной энергии.

Началось все ещё в тридцатые годы, когда было надёжно установлено, что вращающиеся галактики и скопления галактик, чтобы не разлететься, должны иметь массу гораздо большую, чем масса их видимых звёзд и другого вещества. К тем же противоречиям позже приводили наблюдения за отклонением лучей света массой галактик и ряд других данных. Недостающую массу назвали тёмной материей. Тогда же было предпринято несколько более или менее успешных попыток подправить закон тяготения или законы динамики Ньютона так, чтобы объяснить наблюдения. Развились и вполне последовательные теории тяготения, альтернативные теории Эйнштейна, но её безусловный авторитет давил все эти попытки, тем более что слишком много теорий, как и слишком много богов, никому не нужно.

Основы решили не трогать. Конечно, разумнее предположить, что чего-то просто не видно, и учёные попытались понять, из чего же состоит тёмная материя. Успехи физики элементарных частиц породили множество гипотез о существовании различных тяжёлых частиц, которых не видно потому, что они слабо или совсем не взаимодействуют с фотонами и другими частицами. Были поставлены десятки экспериментов на гигантских ускорителях и подземных детекторах, но до сих пор ничего подходящего на роль тёмной материи не нашли. Беда ещё и в том, что оценки её требуемого количества из разных соображений варьируются на несколько порядков величины.

Тут подоспели и новые данные о вариациях средней плотности вещества во Вселенной и о том, что скорость расширения Вселенной возрастает со временем. Эти данные плохо вписываются в обычный сценарий Большого взрыва. И чтобы объяснить рост скорости расширения Вселенной, пришлось ещё придумать загадочную тёмную энергию, которая заполняет пустоту и расталкивает обычное вещество.

Но две темноты — это уже слишком. А не пора ли подправить основы? И эта мысль все чаще овладевает умами специалистов. Два года назад известный потрясатель основ профессор Якоб Бекенштейн (Jacob Bekenstein) взял развитую четверть века назад для объяснения вращения галактик модифицированную динамику Ньютона и построил на её базе так называемую тензорно-векторно-скалярную (TeVeS) теорию гравитации. Пока нельзя сказать, что она вполне хороша. Ведь помимо обычного в теории Эйнштейна тензора кривизны пространства в каждой его точке она добавляет к тензору ещё и вектор и скаляр, заметно все усложняя. Зато это уже полноценная релятивистки инвариантная теория, которая прекрасно объясняет вращение галактик и безо всякой скрытой материи. Собственно, для этого она и была развита. И вдруг выясняется, что эта же теория способна объяснить ускорение расширения вселенной! И совсем без тёмной энергии! Кроме того, она неплохо описывает образование при рождении вселенной вариаций плотности вещества, сконцентрированного сейчас в галактики, их кластеры, туманности и другие структуры. И опять-таки без всякой тёмной материи.

Учёные знают, что хорошие теории гораздо «умнее» их создателей и порою работают даже там, где вроде бы не должны. Пока трудно сказать, будет ли вскоре создана новая теория тяготения, ляжет ли в её основу подход Бекенштейна, и выдержит ли он массу необходимых проверок. Но этот очевидный и неожиданный успех пока ещё очень сырой теории — явный намёк на то, что учёным следует задуматься: нужно ли ради сохранения основ продолжать плодить тёмные сущности? ГА

Пристальный взгляд питона