Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Наука и техника наших дней


Передачу ведет из Нью-Йорка Евгений Муслин. Ренессанс физики элементарных частиц, судьба российской космической станции "Мир", а также последние научные новости - вот темы нашей сегодняшней передачи.

Лилия Шукаева:

Пребывание в тупике кончилось: физика частиц переживает новый ренессанс. Молодое поколение физиков приходит к радикальнейшим идеям насчет устройства Вселенной. Одни отыскивают следы дополнительных измерений. Другие перебрасывают мостики между островками теорий, казавшимися очень далекими друг от друга. Третьи заняты поисками блоков пространства и времени. Самое поразительное, что и тем, и другим, и третьим удается найти подтверждение своим идеям в экспериментах. Наивысших своих успехов физика частиц достигла лет 30 назад, когда была создана теория, получившая название стандартной модели. По этой теории, материя состоит из частиц двух типов: из легких - лептонов, к которым относят электроны и нейтрино, и из кварков. Управляют этими кирпичиками мироздания три силы: электромагнетизм, сильное и слабое взаимодействие. Сами эти силы, в свою очередь, состоят из частиц-квантов. Частица света фотон, например, служит носителем электромагнетизма.

Существует еще и четвертая сила - гравитация. Но ее описывает не стандартная модель, а общая теория относительности. Не раз физики пытались связать воедино все четыре силы, но из этого ничего не вышло. Три-то силы связать вместе удалось с превеликим трудом. Особенно долго сопротивлялось этому сильное взаимодействие. Но когда все утряслось, и три силы прочно вписались в стандартную модель, оказалось, что она не в силах объяснить множество вещей. Почему, например, у сотен различных частиц такое разнообразие масс? Почему в природе существуют 4 силы, а не 5 и не 10 и не 20? И так далее. Физики чувствовали, что стандартная модель - это всего лишь веха на пути к совершенству, к теории, которая могла бы объяснить все. Но все попытки пойти дальше натыкались на непреодолимые препятствия. Физиков охватило разочарование и даже уныние, особенно, в 1993-м году, когда правительство США решило в целях экономии прекратить строительство гигантского сверхпроводникового ускорителя частиц, на который физики возлагали столько надежд. Сегодня одна американская пищевая компания хлопочет, чтобы ей разрешили выращивать грибы в заброшенных тоннелях.

В январском номере за этот год посвященный компьютерной технике журнал "Wired", обычно хорошо отражающий научные и технические тенденции, причислил кварки к списку угасших идей ХХ века и отметил, что физика частиц еще никогда не была в таком упадке, как после краха со строительством ускорителя. "Следующему поколению физиков не остается ничего другого, кроме переключения на компьютерную науку, - предсказывал Брюс Стерлинг - автор научно-фантастических романов и составитель списка в журнале "Wired". - В конце столетия, - продолжал он, - по своей бесперспективности физика частиц может сравниться разве что с теорией ракетостроения. Все, что можно было сказать в этих областях, уже сказано".

Не знаем, как насчет науки о ракетах, но приговор, произнесенный физике частиц, напоминает новогоднюю речь, которую произнес в канун ХХ столетия английский физик лорд Кельвин. Он сказал, что здание физики (всей физики!) в основном построено, и на ясном горизонте осталось только два маленьких облачка. Ни лорд Кельвин, ни его коллеги по Лондонскому королевскому обществу, где он произнес эту речь, не догадывались, что из этих двух облачков вырастут теория относительности и квантовая механика.

Обе эти теории связаны с отказом от традиционного, классического хода научной мысли. Такой же отказ потребовался и от физики частиц. Можно было разделить кварки на три типа - красные, зеленые и синие. Можно было приписать им более абстрактное свойство, назвав его техниколор. Или возложить все надежды на суперсимметрию, допускавшую наличие зеркального мира частиц и назвать эти частицы "Cкварками", "Cнейтрино", "Cфотонами". Но все эти идеи никуда не привели - никаких "Cкварков" не обнаружилось, и ни одна из загадок Вселенной, накопившихся со времен создания стандартной модели, не была решена. Традиционный классический путь был исчерпан.

Но кое-что все-таки маячило на горизонте, и на классику было не похоже. Это была "теория струн" или "суперструн". Но она сама никак не могла вырваться из собственного тупика, отчего в нее мало кто верил. Не имея никакого экспериментального подтверждения она воспринималось скептиками как схоластическая игра ума, или, пользуясь выражением германского литературного классика Германа Гессе, как "игра в бисер".

Родилась "теория струн" в ходе попыток подчинить силовое взаимодействие квантовой теории. Расчеты показывали, что ниже уровня лептонов и кварков могут лежать некие вибрирующие сгустки, представляющие собой крохотные петли или замкнутые струны. Колебания этих струн и лежат в основе всего во Вселенной. Но чтобы в расчетах все сошлось и теория, как говорят ученые, могла работать, нужно было допустить, что в мире существуют не 4 измерения - длина, ширина, высота и время, а 10. Но где же они? Как их себе представить? Представить, конечно трудно - соглашались теоретики, но есть немало вещей, недоступных для нашего восприятия. Например, бесконечность. Или то, что было до Большого взрыва, из которого родилась наша Вселенная. Представим себе, что 6 дополнительных измерений просто не успели развернуться в миг рождения Вселенной и находится в свернутом состоянии.

Долгие годы "струнники" сражались с лишними измерениями, число которых не остановилось на 10 и дошло до 26. Иначе не сходились концы с концами. Потом все-таки удалось вернуться к 10. Но тут новая напасть: оказалось, что можно создать бесконечное количество струнных теорий с 10 измерениями. Преодолели с трудом и это, доказав, что таких теорий может быть только пять, но ведь и пять - чересчур. К счастью, все пять оказались разными взглядами на одну и ту же проблему: теперь можно было идти дальше. Но куда? В каком направлении?

Направление указал 29-ти летний аргентинский теоретик Хуан Малдасена. В своей статье в 1997-м году, которая произвела среди "струнников" настоящую сенсацию, Малдасена открыл неожиданные связи между "теорией струн" и стандартной моделью. Два различных теоретических мира, каждый со своим особым языком, могут, как стало очевидно, образовать единый мир, с одним языком и одной истиной. Малдасена стал героем дня на конференции по струнам, проходившей в 1998-м году в Санта-Барбаре в Калифорнии. Двести ее участников провозгласили революцию в физике частиц, ознаменованную новыми открытиями. Самое главное из них - вариант "теории струн", предложенный Малдасена. В нем гравитация присутствует с полным правом. А это значит, что "теория всего", объединяющая четыре силы природы, не за горами.

Но как доказать существование дополнительных измерений? Тогда же, в 1998-м году, Нима Архани-Хамед, 25 летний физик из Стэнфордского университета, и его коллеги Гия Двали и Савас Димопулос, объявили, что, по меньшей мере, одно из этих измерений достаточно велико, чтобы к нему можно было подступиться. Картина, которую они рисуют такова: наш трехмерный остров-вселенная плавает внутри четвертого измерения, соизмеримого с макромиром. Частицы, из которых складывается вселенная, тяготеют к ее поверхности, отделяющей ее от прочего мира. Но гравитоны, гипотетические носители тяготения, просачиваются извне, благодаря чему мы и в состоянии исследовать скрывающиеся от нас измерения.

У Лайзы Рэндалл из Принстона и Рамана Сундрума из Стэнфорда - тоже молодых теоретиков, картина получается несколько иной. Вселенная окружена измерением высшего порядка, размеры которого бесконечны. Доказательства теоретики черпают теперь в данных, полученных на старых ускорителях. "Как видите, - говорит Аркани-Хамед, - физика частиц не превращается в философию, о чем многие толковали в 60-е годы. Она превращается в "теорию струн", пользующуюся традиционной экспериментальной базой".

Малдасена вдохновил целую плеяду молодых физиков. Еще два имени приобрели известность среди теоретиков: Шамит Кахру и Ева Силверстейн. Оба - питомцы Стэнфорда. Они убеждены, что расширение Вселенной поддерживается и направляется той загадочной энергией, которую принято описывать как космологическую постоянную. Физика частиц хорошо объясняет, как началось это расширение, но теперь она может объяснить, будет ли Вселенная расширяться еще быстрее или повергнет вспять.

Основная идея квантовой революции, состоявшейся в первой четверти ХХ столетия, заключалась в том, что энергия неоднородна и распространяется она порциями-квантами. "Но такие же порции или лучше сказать - блоки, могут быть и у пространства и времени", - полагает Фотини Маркопулу Каламара - 29-ти летняя исследовательница из Лондонского имперского колледжа. Вместе со своими коллегами из Англии и Америки она намерена пересмотреть теорию Эйнштейна, рассматривавшего пространство-время как однородное и геометрически протяженное и доказать, что оно состоит из отдельных блоков.

Маркопулу вспоминает, как после окончания университета она проводила лето, работая в Национальной физической лаборатории в Англии и ее научный руководитель не раз уговорило ее оставит мысль о физике частиц. "Эра ускорителей и великих экспериментов кончилась, - говорил он. - Это уже бесплодная земля. Идите лучше в биологию, у нее хоть есть будущее".

Этот эпизод напоминает нам еще об одном пророчестве, произнесенном еще в XIX веке. Когда учитель Макса Планка, Филипп фон Жолли, узнал о намерении своего ученика заняться теоретической физикой, он сказал ему: "Молодой человек, зачем вы хотите испортить ему жизнь? Ведь теоретическая физика в основном завершена и открывать в ней больше нечего". Планк не послушался его и открыл совершенно иное направление, по которому пошла физика XX столетия.

Александр Сиротин:

Газета "Нью-Йорк Таймс" недавно опубликовал статью, посвященную изменения в судьбе российской космической станции "Мир". Из этой статьи американские читатели узнали, что российской космической станции "Мир" уже давно предсказывали уход на заслуженный отдых. Во время возвращения основная часть станции должна была сгореть в плотных слоях атмосферы Земли, а остатки упасть в Тихий океан. Но когда все это произойдет - теперь неизвестно, потому что слухи о скорой кончине станции "Мир" оказались преждевременными. "Мир", видимо, останется на орбите. В то время, как американские астронавты уже тренируются в подготовке к работе на Международной Космической Станции - МКС, где они будут оставаться продолжительное время, российские космонавты целых 73 дня были заняты ремонтными работами на станции "Мир", пытаясь продлить ее существование как можно дольше.

За свою 14-ти летнюю историю станция "Мир" пережила разные периоды. В последние годы она временам пустовала, в ее адрес летели насмешки, ее называли "старушкой, которой давно пора на пенсию". Но вопреки всему станция "Мир", латаная и перелатаная, продолжает жить и работать.

У России не хватает денег на содержание станции, но неожиданно пришла помощь в 20 миллионов долларов наличными и оборудованием, причем она пришла от западных инвесторов - партнеров России, и это дало новую жизнь 130-ти тонной космической станции. На какой срок - сказать трудно, однако, свой 15-ти летний юбилей в феврале 2001-го года станция "Мир" теперь справит.

"А я и не сомневалась, что россияне найдут возможность сохранить предмет главной гордости своей космической программы, - сказала Марша Смит, космический аналитик и научный сотрудник Библиотеки Конгресса. - Тем более, что "Мир" еще может приносить и научную пользу и финансовую".

Все это так, но создатели Международной Космической Станции в США и ряде других стран опасаются, что дальнейшее существование российской станции может затормозить развитие грандиозного международного проекта, потому что Россия, испытывающая экономические трудности, вряд ли будет в состоянии полноценно участвовать в строительстве новой станции, одновременно содержа старую.

НАСА, возглавляющая международный проект, конечно, понимает, что Россия как суверенное государство, может по своему усмотрению распоряжаться станцией "Мир" и всей своей космической программой. Но в то же время строительство МКС отстает от графика уже более чем на 2 года, в основном, из-за того, что Россия задерживает поставку важнейшего компонента Международной Станции. Глава НАСА Дэниэл Голдин, выступая на слушаниях в Конгресса, не скрывал своей озабоченности тем, что Россия сначала обещала прекратить тратить деньги на поддержание станции "Мир" в рабочем состоянии, чтобы сконцентрироваться на выполнении обязательств по строительству МКС, но потом российские власти согласились продлить жизнедеятельность своей станции в ущерб международному проекту. "У них всегда находятся лицензии деньги для станции "Мир", но нет денег для МКС", - сказал Голдин.

Строительство МКС обойдется в 60 миллиардов долларов. Первые 2 модуля - американский и российский, находятся на орбите с 1998-го года, и ожидают третий, решающий компонент российского производства - служебный модуль, в котором астронавты и космонавты будут жить и в котором будут расположены лаборатории. Пока третий модуль не будет присоединен к двум предыдущим, продолжение строительства невозможно. По последнему уточнению плана третий модуль должен быть доставлен в космос в июле.

Тем временем российская сторона, как пишет корреспондент "Нью-Йорк Таймс" взялась активно восстанавливать работоспособность станции "Мир". И это меньше, чем через год после того, как было объявлено о прекращении ее эксплуатации с последующим снятием ее с орбиты и уничтожением в верхних слоях атмосферы. Российское правительство обещало сделать это, если не будут найдены новые источники финансирования в сумме от 100 до 200 миллионов долларов в год.

В начале 2000-го года группа западных инвесторов создала компанию "Миркорп" и начала сбор средств. Новая компания зарегистрирована на Бермудах, а штаб-квартира находится в Амстердаме. Начальный капитал в 20 миллионов долларов получен от холдинговой компании "Голд энд Аппел Трансфер", находящейся на Карибских островах. В феврале этого года "Миркорп" подписала соглашение с приватизированной российской компанией "Энергия" , построившей станцию "Мир" и управляющей ей. Соглашение касается коммерческого использования станции до конца ее существования. 38 процентов акций компании "Энергия" принадлежат правительству России.

Эта компания является основным владельцем компании "Миркорп" и следовательно остается владельцев станции "Мир".

"Миркорп" объявила о дальнейших планах эксплуатации станции "Мир". В частности, о ее частичной сдаче в аренду интернетным и информационно-зрелищным компаниям, а также фармацевтическим для научных исследований, и о превращении станции в космический отель для сверхбогатых туристов, готовых уплатить по 20 миллионов долларов за космическое путешествие. Такие желающие уже есть. В частности, американский мультимиллионера Деннис Тито, 59 лет, стоит первым в этом списке. В прошлом он инженер-ракетчик НАСА. В 60-х и 70-х годах он участвовал в расчетах траекторий американский космических кораблей к Марсу и Венере. После ухода из космического управления он основал в Калифорнии финансово-инвестиционную фирму "Уилшаер Ассошиэйтс" и нажил огромное состояние. Тито заявил, что мечтал о космическом поете более 40 лет и прекрасно осознает степень риска. По словам президента компании "Миркорп" Джеффри Манбера, еще несколько частных лиц подали заявки. Однако, Манбер предупредил, что купить билет на станцию "Мир" - это не все равно, что на самолет или автобус. Впереди тщательная проверка здоровья и серьезная физическая и техническая подготовка. Джеффри Манбер также сказал в своем интервью, что компании уже удалось собрать 40 миллионов долларов и осталось собрать еще 100 миллионов до того, как в будущем году на финансовый рынок поступят ее акции. Впрочем, средства продолжают поступать, и к моменту выхода передачи в эфир цифры могут быть иными. Но и собранных на данный момент денег хватит на то, чтобы этой осенью послать на станцию "Мир" космонавтов с оборудованием и затем начать интернетный сервис с орбиты. Параллельно можно будет заняться основательной реконструкцией станции.

Чарлз Вик считает, что собранных средств недостаточно, и с их помощью удастся лишь продлить агонию станции "Мир", и то ненадолго.

Джон Пайк, коллега Вика из Федерации Американских Ученых, заметил, что изменение политической ситуации в России может положительно сказаться на судьбе станции "Мир". Пайк имел ввиду заявление президента Путина, что Россия выполнит свои обязательства перед МКС и одновременно будет продолжать поддерживать собственную космическую программу, в том числе и станцию "Мир".

Хотя у многих американских специалистов возможности России финансировать обе программы вызывают серьезные сомнения, хочется, как пишет корреспондент "Нью-Йорк Таймс" верить, что американо-российское сотрудничество в области освоения космического пространства будет все же расширяться.

Евгений Муслин:

И в заключение нашей передачи сообщения об оригинальном и эффективном медицинском тесте

Как предсказать, кто подвержен наибольшему риску умереть от генетического отклонения, ставшего наиболее частой причиной внезапной смерти среди спортсменов и молодых людей? Оказывается, для этого нужно лишь изменить толщину сердечной стенки. Этот простой тест, описанный в авторитетном "New England Journal of Medecin", согласно исследованию, совместно проведенному медиками Миннеапольского кардиологического института в СШП и одной генуэзской лечебницы в Италии, обеспечивает надежную идентификацию пациентов, которым грозит фатальная остановка сердца вследствие гипертрофированной кардиомиопатии. Этих пациентов можно заблаговременно снабдить имплантируемыми дефибрилляторами, вновь запускающими сердце в самый критический момент.

XS
SM
MD
LG