Совсем недавно мир облетела новость: сверхмассивная черная дыра, находящаяся в центре нашей галактики, проявляет аномальную активность. Что это означает? Почему вдруг такое поведение? Чем это нам грозит? Не засосет ли всех нас внутрь этого грандиозного космического «пылесоса»? Об этом и многом другом — наш разговор с одним из ведущих мировых космологов, главным научным сотрудником Института ядерных исследований РАН академиком Валерием Рубаковым.
— Валерий Анатольевич, еще совсем недавно черные дыры называли гипотетическими объектами, спорили об их природе и вообще о самом факте их существования… Означает ли последнее наблюдение, что вопрос снят?
— Черные дыры, безусловно, существуют. И этот факт подтверждает недавнее наблюдение, сделанное российско-германской космической обсерваторией Спектр-РГ, когда в центре Млечного Пути удалось зафиксировать необычно высокую активность этого объекта. Никакой угрозы для нас это не представляет. Но это очень важное для фундаментальной науки наблюдение, проливающее свет на природу черных дыр. Они имеют довольно своеобразные свойства. Чем дальше их теоретики изучают, тем они интереснее. Знаменитый немецкий астрофизик Карл Шварцшильд нашел для этого объекта решение, хотя в то время, а это было более ста лет назад, существование черных дыр было под большим вопросом. Однако оно и сейчас остается правильным. В наши дни происходят интереснейшие наблюдения гравитационных волн, которые не так давно были обнаружены, и они интерпретируются именно как слияния такого рода объектов. Совсем недавно пришло очередное сообщение о слиянии черной дыры и нейтронной звезды, когда звезда была почти полностью поглощена. Все это также хорошо ложится на теоретические расчеты и подтверждает правоту теоретиков, хотя, к сожалению или к счастью, так происходит далеко не всегда.
— Хотела бы задать несколько «детских» вопросов, на которые у меня ответов нет. Например, действительно ли бесконечна Вселенная? Если да — как это? Если нет — что в конце?
— Тут есть разные возможности. Какая из них реализуется, мы по-настоящему не знаем, потому что видим не всю Вселенную, а лишь небольшую ее часть, которая и доступна для нашего изучения. Поэтому говорить о том, что находится за пределами наблюдаемой области, можно только гипотетически. Это первое. Второе. Есть разные возможности для реализации безграничности. Например, предположим, что Вселенная замкнута. Известная аналогия — воздушный шарик. Только воздушный шарик имеет двумерную поверхность, а у нас измерений, как известно, три. И если вы будете долго идти по какому-то направлению этой сферы, то рано или поздно вернетесь назад. Опишете полный круг и придете туда же, откуда начали свое движение. Чем не бесконечность?
— Но такая Вселенная конечна по своему объему. И за пределами шарика тоже что-то находится.
— Аналогия с шариком плоха вот в каком смысле: вы представляете себе шарик, вложенный в трехмерное пространство. А наша Вселенная никуда не вложена. Ее надо воспринимать как поверхность шарика, выйти за пределы которой нельзя в принципе, потому что там ничего нет. Некуда выходить. Такая немножко абстрактная картинка. Но с точки зрения условных жуков, которые живут на этом шарике, — им и так хорошо, им никуда ходить не надо. Но вы правы: поверхность этого шарика конечна. В этом смысле Вселенная тоже может иметь конечный объем. Но очень большой. Насколько большой, мы не знаем. Есть разные на этот счет мнения. Есть устоявшаяся идея, что объем этот настолько гигантский, что наша область Вселенной — это маленький кусочек той Вселенной, которая есть на самом деле.
— Знаю, вы сторонник гипотезы многовариантности Вселенной. У вас даже есть концепция отщепляющихся от нашей Вселенной мини-вселенных.
— Такие работы у меня с коллегами действительно были. Возможность эту мы обсуждали, картинки какие-то рисовали, выводили теоретические формулы. Это, конечно, очень интересно и вроде бы вполне возможно — отщепление дочерних вселенных от нашей или, наоборот, может быть, наша Вселенная появилась как дочерняя, отщепившись от чего-то еще. Но важно понимать, что все это пока теории.
— А ведь есть еще теория академика Маркова, гласящая о том, что весь мир построен по типу матрешек, вложенных друг в друга. Такое может быть?
— Умозрительно такую картинку можно себе представить: это те же воздушные шарики, только один в другом, а между ними тоненький тоннель. Проход. Из одного шарика в другой.
— Кротовая нора?
— Да, кротовая нора. С точки зрения наблюдателя, находящегося, скажем, в нашей Вселенной — та вселенная выглядела бы почти как элементарная частица. Если размер тоннеля, который соединяет нас и их, очень маленький, то для нас масса такого объекта была бы ничтожной, крошечной, и он выглядел бы похожим на частицу. Но если попытаться такую картинку реализовать на формулах, то сталкиваешься с трудностями. И это одна из задач, которую мы с моими коллегами прямо сейчас и пытаемся решить. Мы хотим построить непротиворечивую модель кротовой норы. Над решением этой проблемы ученые бьются уже давно. В качестве решения должна возникнуть устойчивая геометрия кротовых нор. Так вот, выясняется, что сделать это невероятно трудно. Даже непонятно, можно ли. Все найденные решения пока неустойчивы.
— Если вернуться к вашей аналогии с шариком, то наша Вселенная представляет собой шарик, который все время надувается, причем все быстрее. Но ведь это не может продолжаться вечно. Шарик когда-нибудь лопнет?
— Сейчас мы знаем, что наше пространство растягивается и не собирается лопаться. Мы твердо не можем сказать, чем закончится эволюция нашей Вселенной, но вполне может оказаться так, что она будет вечно расширяться. Это ничему не противоречит.
— Но ведь понятие вечности противоречит нашему пониманию природы времени. Ничто не вечно.
— На Земле — да. Но в масштабах Вселенной могут быть совершенно иные варианты. Она может расширяться бесконечно. Мы имеем дело с временами конечными, но для Вселенной это может не работать.
— Насколько я понимаю, за ускоренное расширение Вселенной отвечает такая субстанция, как темная энергия. А есть еще темная материя, которая также весьма загадочна. Что здесь нового удалось выяснить?
— Как и с черными дырами, мы теперь точно знаем, что темная материя существует и что она состоит из неких частиц, скорее всего, элементарных. Мы не очень хорошо понимаем, что это за частицы, но это совершенно новые частицы, которых мы пока прямо не зарегистрировали. Мы про них знаем только то, что они нормально гравитационно взаимодействуют, так же, как обычные частицы. Они притягиваются друг к другу, взаимодействуют с нашей материей, так же искривляют пространство, как наше вещество. В плане гравитационного взаимодействия они очень похожи на то, что нам известно. Но больше мы про них ничего не знаем. Идут очень активные поиски, делаются попытки их зарегистрировать самыми разными способами. Но пока этого не сделано.
— То есть темная материя остается темной?
— Да, хотя появляются все новые данные. Мы знаем, что эти таинственные частицы проявляются как масса в самых разных объектах в космосе. Мы видим, что в галактике есть дополнительная масса, значительно больше нашей. В среднем по Вселенной она раз в пять больше, чем масса нашего обычного барионного вещества. И очень важно, что они имеют космологические проявления. То есть весь процесс образования структур — галактик, их скоплений, который все время длится и до сих пор не закончился, в значительной степени обусловлен тем, что есть темная материя, и она образует комки-протогалактики, собирается в сгустки, и эти сгустки являются зародышами галактик. Потом туда попадает обычное вещество, и запускается процесс образования звезд и всего прочего. Темная материя очень существенна для образования всех этих структур.
— У вас есть концепция, объясняющая природу темной материи? Знаю, что некоторые ваши коллеги придерживаются аксионной теории…
— Да, есть много моделей, пытающихся объяснить природу темной материи. Но если говорить о предпочтениях, то я стараюсь держать глаза открытыми. Аксионы — гипотетические элементарные частицы, обладающие совершенно иными свойствами, чем уже известные нам, — это возможность, но далеко не единственная. Возможностей море. Теоретики — народ изобретательный. Но с чем мы имеем дело на самом деле — должен подсказать эксперимент.
— Я слушала вашу лекцию, где вы говорите о том, что раньше Вселенная расширялась значительно быстрее, чем сейчас. А как же тогда ускорение?
— Темп расширения Вселенной был очень высоким в первые секунды или доли секунды после Большого взрыва. Это была эпоха, когда расширение Вселенной было таким, что все расстояния за секунду удваивались. Представьте себе — сейчас вы здесь, а через секунду уже находитесь в дальнем углу. В таком темпе расширялась Вселенная. Пространство стремительно растягивалось. Шарик раздувался бешеными темпами. Сейчас это происходит гораздо медленней — удвоение расстояний произойдет за десяток миллиардов лет. Но вообще Вселенная начала расширяться с ускорением сравнительно недавно — миллиардов 6–7 лет назад. А возраст у нее — почти 14 миллиардов. Именно с этого момента она вдруг начала расширяться с ускорением, что удивительно.
— Удивительно?
— Для теоретика это удивительно. Я очень долго привыкал к тому, что она расширяется с ускорением. Но факт наблюдательной космологии говорит нам о том, что скорость расширения Вселенной все время растет. Но что значит растет? Растет, оставаясь все еще маленькой.
— Означает ли это, что она вырастет до тех значений, которые были в самом начале?
— Нет, такого не будет. Есть абсолютный темп расширения, а есть относительный. Относительный держится более-менее постоянным. А абсолютный темп растет. Время, за которое удваивается расстояние, в обозримом будущем будет более-менее постоянной величиной. Раньше относительный темп расширения был гигантским, а сейчас он вышел на постоянное значение, и все расстояния будут увеличиваться потихонечку — в два раза за 10 миллиардов лет.
— Наверняка это все какие-то неслучайные вещи, некие закономерности, благодаря которым наша Вселенная такая, какая она есть?
— Ну, вообще-то наша Вселенная довольно странная. Можно сравнить ее с капризной женщиной. Такая вот вздорная красавица. Если бы мы не знали экспериментально наблюдаемых фактов и начали умозрительно придумывать, как должна быть устроена Вселенная, сидя в башне из слоновой кости, то мы бы совсем другую Вселенную придумали. Удивительного немало. Например, тот факт, что темп расширения Вселенной растет, но очень медленно. Плотность темной энергии, которая заставляет ее ускоренно расширяться, чрезвычайно маленькая. Именно из-за этого темп расширения растет очень медленно. Это странно, потому что в природе есть разного рода взаимодействия — сильные, слабые, электромагнитные, гравитационные — и они характеризуются своими масштабами энергии. Так вот, масштаб энергии, который характерен для темной энергии — он безумно, необъяснимо маленький. На много порядков меньше, чем все остальные масштабы энергии, которые мы имеем в природе. Это необъяснимо.
— Что еще вас удивляет в поведении Вселенной?
— Еще одна удивительная вещь — то, что масса обычного, барионного вещества и масса темной материи не сильно отличаются. Барионная часть меньше, чем темная материя, но всего-навсего в пять раз. Думается, что барионная материя и темная материя — это все реликты очень ранних эпох, свидетели ранней эволюции Вселенной. При этом механизмы образования темной материи и барионного вещества, скорее всего, совершенно разные. Значит, в ранней Вселенной были совершенно разные причины, по которым появилась темная материя и барионное вещество. Казалось бы, эти две фракции должны иметь совершенно разные плотности массы. Тем не менее разница небольшая. Отличие могло бы быть на 10 порядков или на сто. И никаких правдоподобных объяснений этому факту у нас нет. Конечно, мы обсуждаем разные модели, в которых такое могло быть более или менее объяснимо, но все это тоже писано вилами на воде.
— Как вы себе представляете мир темной материи? Там могут быть совершенно иные, чем наш, миры, которые населяют некие «темные» существа? Можем ли мы вступить в контакт?
— Такое возможно. Никто этого не запретил. Есть предположения о существовании темного мира, где живут темные человечки. Но для того чтобы объяснить темную материю, не обязательно иметь темную химию или темную физику. Это, на мой взгляд, слишком сложно. Знаете, есть такой методологический принцип — бритва Оккама, гласящий, что «не надо множить сущее без необходимости». То есть не надо перебарщивать с введением новых сущностей. Это тот самый случай. Когда вы пытаетесь что-то понять, не надо искать очень сложное объяснение. Чем проще — тем лучше. Когда вы что-то новое обнаруживаете, то самое простое объяснение оказывается в конечном счете самым правильным.
— Существует так называемый антропный принцип — сочетание тех факторов, в результате которого возможно появление жизни. Как вы считаете, жизнь на нашей планете — это нечто уникальное или таких вариантов может быть много?
— Тут тоже есть множество точек зрения. У меня даже статья была с Михаилом Шапошниковым в свое время. Мы написали, что жизнь уникальна. У нас были теоретические аргументы, говорящие о том, что мы находимся в такой области значений параметров — констант связи, масс частиц и так далее, — что стоит их чуть-чуть изменить — и все исчезнет. Нас не будет. А при существующих значениях вероятность образования жизни очень мала. Хотя, конечно, и это утверждение дискуссионно. Конечно, для возникновения жизни должно сойтись множество факторов, но кто знает, не сошлись ли они где-то еще?
— А вы не рассматриваете вариант, что мы — результат некоей программы?
— Маловероятно. Я не очень понимаю, как можно виртуально создать реальный мир. Такое в принципе тоже нельзя исключить, но было бы странно, если бы то, что вокруг нас — стол, компьютер, шкаф, доска — это все существовало бы только у нас в голове. Для меня это не соответствует здравому смыслу и слишком похоже на фантастический сюжет.
— Как вы думаете, астрофизика, космология способны познать все, ответить на все свои вопросы?
— Думаю, нет. Это процесс бесконечный. Чем ближе к цели, тем она дальше. Это закон удаляющегося горизонта. Чем больше мы узнаем, тем больше мы не понимаем. И тем больше нам хочется узнать.
— А как вы оцениваете состояние российских наук о космосе?
— У нас есть проекты очень интересные и реализуемые, в том числе в нашем институте. Прямо сейчас идет глубоководный проект «Байкал» по наращиванию мощности уникального нейтринного телескопа, который тоже имеет и астрофизические, и космологические задачи. Продолжается реализация научной программы Баксанской подземной нейтринной обсерватории. Это очень интересный эксперимент по поиску стерильных нейтрино — новых частиц, которые могут быть кандидатами на темную материю. Если удастся их зафиксировать, это может стать настоящим научным прорывом.
— Что бы из многочисленных загадок вы бы хотели разгадать в первую очередь?
— Наверное, как началась Вселенная. Узнать, какова ее самая ранняя эволюция. Ведь с так называемым Большим взрывом до сих пор остается много вопросов. Именно это меня больше всего сейчас занимает. Вот вы спросили — узнаем ли мы когда-нибудь все? Наверное, этого и не должно быть, потому что это означало бы конец интереса, конец познания, а значит, и конец человечества. Бесконечность интригует куда больше.
