№ 17/17

Конец прекрасной эпохи?

Несколько лет назад профессор Мордехай Мильгром из Института имени Вейцмана в Реховоте (Израиль) предложил революционное решение одной из фундаментальнейших загадок космологии. Почти два десятилетия это решение существовало в науке на правах гипотезы — соблазнительной, но сомнительной гипотезы. Многие ученые утверждали, что она несостоятельна. Однако им не удалось опровергнуть ее теоретическим путем. Но вот недавно появились, наконец, такие экспериментальные данные, которые позволили проверить гипотезу Мильгрома на соответствие реальности.

Фундаментальная загадка, о которой упоминалось вначале, связана с движением галактик. Эти огромные звездные скопления демонстрируют явные отклонения от законов движения Ньютона. Впервые это было подмечено в середине 1970-х годов. Поразительная загадка допускала два возможных решения: либо движение исследованных космических объектов действительно не подчиняется закону Ньютона, либо неверны прежние данные о массе галактик.

Первую возможность астрофизики в подавляющем своем большинстве отбросили как слишком экстравагантную и радикальную. Так называемый консенсус свелся к тому, что масса галактик чрезмерно занижена: на самом деле, должна существовать еще какая-то невидимая (не излучающая свет) часть галактики, и если учесть эту невидимую массу, то общая сила тяготения, действующая на звезды и газовые облака в наружных частях галактики, будет больше, а потому и ускорение этих звезд и облаков тоже будет больше, как и показывают наблюдения.

Все это вместе казалось тем убедительней, что соответствовало давним, сделанным еще в 1933 году предсказаниям крупного американского астронома Фрица Цвикки. Цвикки первым наблюдал группу галактик, обращающихся друг относительно друга, и оценил, какая сила притяжения должна действовать на каждую из них, чтобы группа не разлеталась. По величине этой силы и наблюдаемым размерам группы он смог вычислить, какая масса содержится в группе. Эта масса оказалась в 20 (!) раз больше массы всех наблюдаемых звезд и газовых облаков во всех галактиках этой группы.

На этом основании Цвикки заключил, что в каждой галактике должно существовать еще какое-то невидимое (он назвал его «темным») вещество, суммарная масса которого в 20 раз больше массы видимых звезд и газа. Но Цвикки был человеком малоприятным — он всех подозревал в плагиате — и к тому же эксцентричным, например, предлагал окружать обсерватории артиллерийскими батареями и стрельбой из орудий увеличивать прозрачность воздуха. Поэтому тогда эта гипотеза была воспринята как еще одна его безумная идея. 45 лет спустя ее вспомнили, чтобы подкрепить астрофизический консенсус.

Тут-то впервые и прозвучал одинокий несогласный голос Мильгрома. Из своего израильского далека он известил астрофизическую общественность о своем особом мнении. По мнению Мильгрома, коллеги напрасно отбросили вторую возможность: движение космических объектов действительно не подчиняется закону Ньютона. Мильгром придирчиво исследовал загадку космических ускорений и пришел к выводу, что завышенное ускорение звезд и облаков в наружных частях галактик можно столь же строго объяснить, предположив, что их движение подчиняется не закону Ньютона, а несколько отличному от него, более общему закону, который включает в себя ньютоновскую динамику как частный случай. Для такого объяснения нужно допустить, что на очень больших расстояниях, как, например, от центра галактики до ее наружных слоев или от одной галактики в группе галактик до другой сила тяготения несколько больше, чем предписывает обычный закон Ньютона, а потому и ускорения находящихся на этих расстояниях тел тоже несколько больше.

В силу этой модификации закона Ньютона гипотеза, или теория профессора Мильгрома и по-русски, и по-английски ныне именуется МОНД, что является сокращением слов «Модифицированная Ньютонова динамика». Она является альтернативной к консенсусу, поскольку позволяет решить загадку космических ускорений, не прибегая к гипотезе темного вещества. По словам Энтони Эджвайра из Института высших исследований в Принстоне (прославленном именами Эйнштейна и Геделя), «это весьма простая и ясная гипотеза, которая отлично согласуется с данными наблюдений и дает замечательные результаты».

Но с точки зрения большинства физиков, МОНД — весьма сомнительная гипотеза или, как выразился бывший королевский астроном Великобритании, известный астрофизик Мартин Риз, «худшая из возможностей», потому что она не укладывается в эйнштейновскую теорию тяготения, которая включает в себя ньютоновскую динамику в ее классическом виде и которая сегодня подтверждена с высочайшей точностью. Принять МОНД — значит отбросить не только Ньютона, но и Эйнштейна, а это уже слишком большая плата. Как выразился тот же Риз, «к гипотезе Мильгрома можно будет обратиться лишь в том случае, если все поиски темного вещества окажутся бесплодными и все иные возможности будут исключены». Действительно, «худшая из возможностей». Не «бест бай», а «ворст бай». Наихудшая покупка. Бедный Мильгром.

Если бы дело обстояло так и только так, не о чем было бы рассказывать. Штука, однако, в том, что за все эти годы астрофизикам так и не удалось (как и опасался Риз) обнаружить те объекты (частицы или тела), которые могли бы составлять пресловутое темное вещество. За два десятилетия прежний консенсус распался надвое: появились лагеря сторонников теории «холодного» темного вещества и сторонников теории «горячего» темного вещества, которые, в свою очередь, распались на тех, кто считает темное вещество состоящим из «особых частиц», «холодных массивных объектов», «белых карликов» и т.д., и т.п. Единственным, что еще скрепляет прежнее единство, остается признание всеми самого факта существования темного вещества да еще тот фундаментальный факт, что это вещество ни в каких его видах и разновидностях — в горячих, холодных, особых или массивных — никем и никогда еще не обнаружено. «Факт» его существования есть пока всего лишь следствие гипотезы, принятой всеми для объяснения наблюдаемых космических ускорений.

Всеми, но не Мильгромом. Его МОНД все это время оставалась на заднем плане, как бы выжидая своего часа. Однако эта теория получила болезненный удар с совершенно неожиданной стороны. Как считают многие, удар почти смертельный. Журнал «Сайенс» даже пошутил по этому поводу: «Кажется, конец света (МОНД — по-французски) действительно наступает». Нанес этот удар не кто иной, как весьма благосклонный к Мильгрому Энтони Эджвайр. Вместе со своими коллегами он провел ряд расчетов, и выводы Эджвайра не оставили никаких сомнений в том, что предсказания МОНД не согласуются с характером движения вещества в скоплениях галактик. «Наши данные резко расходятся с предсказаниями МОНД, — заявил Эджвайр, — поэтому МОНД нельзя считать приемлемой альтернативой темному веществу, во всяком случае в скоплениях галактик».

Мильгром признал, что противоречие его теории и данных Эджвайра реально. Как пишет «Сайенс», на данный момент ситуация выглядит так, что «МОНД успешно объясняет движение вещества в отдельных галактиках, но проваливается при попытках применить ее к скоплениям галактик». Правда, впереди еще одна проверка — по остаточному излучению, и многие астрофизики уже говорят, что она решит судьбу мильгромовской гипотезы раз и навсегда. Сам Мильгром относится к этой возможности вполне стоически. «Как создатель этой теории, я, конечно, хотел бы, чтобы она произвела революцию, — говорит он. — Будет очень печально, если решением действительно окажется темное вещество. Очень печально, но, тем не менее, терпимо».

Михаил Вартбург

Научный взгляд

  • Звездные карты галактики «Человечество»
    В генетическом плане человеческий вид — континуум, где между расами нет четких границ. Границ нет, но континуум неоднороден, в нем наблюдаются «сгущения родства»: популяции, типы, расы, стволы.
  • Игра в жизнь, или Не сотвори себе микроба
    Кого же призовут к жизни создатели генетического алфавита? Возможно, на свет появятся организмы, готовые питаться радиоактивными отходами, словно травой на лугах. Другие микробы примутся расщеплять молекулы воды, изготавливая водород — источник энергии будущего.
  • Еще один важный шаг
    Израильские исследователи идентифицировали ген, ответственный за одну из неизлечимых наследственных болезней. В сущности, во всем мире ею страдают лишь несколько тысяч человек, однако это открытие явилось еще одним важным шагом на пути постижения генетики человека
  • Немецкие ученые утверждают: теория относительности Эйнштейна лжива!
    Большинство людей убеждены в том, что Альберт Эйнштейн был одним из величайших гениев в истории человечества, а его частная теория относительности явилась одним из крупнейших достижений науки. Неужели теперь всем нам впору «сжечь все, чему мы поклонялись»?
  • Прав ли Эйнштейн?
    Вряд ли какое-нибудь из научных свершений ХХ века можно сравнить по масштабам воздействия не только на ученый мир, но и на «широкие народные массы», с теорией относительности Эйнштейна.
  • Ревизия биологических вех
    Как известно, в ходе биологической эволюции на Земле то и дело происходили перерывы, когда в результате той или иной (климатической, геологической, космической и т.п.) катастрофы погибали многие прежние виды, а освободившиеся жизненные ниши захватывали новые
  • Поведение клетки, слезающей с ветки
    Одна из великих загадок биологии — сложные целенаправленные движения клеток. Клетки путешествуют, изменяют форму, охотятся — порой ведут себя, как «разумные» существа.
  • Давайте подождем, доктор Антинори!
    Доктор Джонатан Хилл из Корнельского университета, который занимается клонированием крупного рогатого скота, говорит, что примерно треть подсаженных в матку эмбрионов отторгается уже на первом месяце.
  • Вечная молодость мозга
    Разумеется, ученые нашли объяснение, почему у ящериц и других примитивных созданий мозг всю жизнь прирастает нейронами, а мы этого прибытка лишены. Каждый наш нейрон со всеми его связями, материализующими опыт, неповторим.
  • Кто бы мог подумать?
    Американские ученые вот уже который год подряд привязывают к серьезной и торжественной стокгольмской процедуре вручения высочайших научных наград свою насмешливую и веселую затею вручения «Иг-Нобелевских» знаков отличия за самые смешные исследования и бесполезные открытия года.
  • Космический мирок микробов
    С помощью генетических манипуляций можно заранее, еще при подготовке к полету, изменить ДНК этих микроорганизмов, приспособив их к марсианскому образу жизни. Со временем, когда климат на Марсе удастся изменить, а бактерии взрыхлят его почву и насытят ее питательными веществами, можно будет выселять на Марс высшие растения.
  • Зеркальные нейроны
    Тот факт, что зеркальные нейроны именно «повторяли» наблюдаемое действие, а не просто возбуждались при его наблюдении, подтвердился, когда экспериментаторы поощряли обезьян проделать то же действие своими руками.
  • «Make love, not war»
    «Наивысшей точкой их интеллектуальной жизни является умение решать конфликты и чуткость в отношениях с близкими».
  • Мы не обезьяны. И обезьяны — не мы
    Человек — венец природы. Это принимается «for granted» и приятно щекочет наше человечье самолюбие. Хотя у тех из нас, кто имеет склонность к сомнениям и самоанализу, нередко возникает вопрос: не льстим ли мы себе?
  • Феномен Пригожина
    Фундаментальные характеристики мироздания, утверждает он — нестабильность, неравновесность, нелинейность, ни к чему простому не сводимая сложность.
  • И все-таки — Африка!
    В давнем и яростном споре «африканистов» и «мультирегионалистов» произошло очередное важное событие.
  • О предках, потомках и друзьях человека
    Рыцарские замки нашей фантазии украшены залами, где взорам гостей предстают блистательные портреты хозяев, а по обе стороны от них тянутся ряды предков, поражающие проблесками фамильного сходства, но уводящие к портретам совсем незнакомым
  • Время прощаться с квазарами
    Некоторые открытия впору назвать «закрытиями». Одно из последних событий в астрономии к таковым и относится. В течение десятилетий астрономы изучали квазары, и вот объект их научной страсти исчез.
  • Наши кремниевые коллеги
    А в одном английском университете города Абериствит пошли еще дальше и объявили о создании первого робота-микробиолога. Робот осуществляет эксперименты, разработанные программой ASE-Progol на компьютере в Йоркском университете.
  • Апокалипсиса не будет?
    На Западе защитники окружающей среды и антиглобалисты своими поступками часто напоминают тени знакомого прошлого — русских социалистов ХIХ века. Живя в благополучном обществе, они всячески расшатывают его из сочувствия к «падшим и угнетенным».
  • Как человек сам себя сотворил
    Современный человек — создание во всех отношениях необычное. Оказывается, еще и тем, что генетические различия между всеми людьми Земли ничтожны. Чего не скажешь о внешности — наверное, нет в природе еще одного такого же пестрого вида! Что же сделало возможным такое разнообразие?
  • Химия и жизнь: опасные связи
    В древности основным материалом было дерево; еще и сейчас запах деревянного дома кажется нам «удивительно здоровым». Теперь мы выбираем пластик, прессованные плиты, лаки и краски с их неповторимо резким запахом и надписью на этикетке: «Следует избегать попадания в пищу». А в дыхательные пути?
  • Могущественная крупица
    В известном смысле можно сказать, что гомеопатия лечит ядами, однако берутся они в таких микродозах, что само вещество уже почти не присутствует в растворе. На уровне десятого — двенадцатого разведения исходная субстанция практически отсутствует.
  • Запишите на ваши водофоны!
    Вода не похожа на другие жидкости. Возможно, она обладает памятью! Быть может, в таинственных свойствах воды коренится загадка гомеопатии?
  • Между чумой и эболой
    Болезнь, вызвавшая Черную смерть, бушевала в Европе в течение 300 лет, до 1666 года. За это время вспышки болезни наблюдались в самых отдаленных местах континента почти каждый год.
  • Возбудить ось сверхсознания
    Внушение, зомбирование, программирование поведения требуют измененных состояний сознания. Одна из дверей, ведущих туда, — психоактивные вещества, наркотические снадобья. Но далеко не единственная.
  • Петербургский десант
    Семиотика — наука о знаках и знаковых системах — давно стала для гуманитарных наук «всем», она помогает навести порядок в изобилии фактов и фактиков.
  • Зигфрид и лесные врачи
    Изучение животных долго сводилось к их изгнанию из естественной среды обитания и последующему наблюдению за ними в неволе. Когда же ученые вошли в глубь леса, в племя обезьян, им предстала чужая — нечеловеческая — культура.
  • Чем человек отличается от обезьяны
    Чем генетически отличается человек от обезьяны и как это отличие возникло — скачком, благодаря нескольким считанным и резким мутациям, или постепенно, посредством накопления многочисленных мелких мутационных изменений?
  • Вторая жизнь генома: от структуры к функции
    Уотсон и Крик в апрельском номере журнала «Nature» за 1953 год сообщили о трехмерной структуре ДНК. Это было официальным началом современной молекулярной биологии, ее мощным стартом.
  • Большой климатический спор
    Вечна ли вечная мерзлота? В чем особенность вечномерзлых пород? Она заключается в том, что из-за наличия в них льда характер грунтов резко меняется при изменении температуры.
  • Новая напасть
    Со времени отказа США участвовать в «Киотском протоколе» — международном договоре о сокращении количества «тепличных» газов, выбрасываемых в атмосферу, — борьба вокруг вопроса о возможных последствиях такого выброса стала еще острее, чем прежде.
  • Селектроны, струны и симметрия
    Когда сложность и запутанность физической картины мироздания стали нетерпимыми, ученые ХХ века предприняли беспрецедентные попытки ее упорядочивания.
  • Левый-правый мозг
    В отличие от краба, человек предпочитает работать не клешнями, а мозгом — который и приобретает у нас наибольшую асимметрию. Причем она неодинакова у разных отделов мозга — и тем выше, чем более «человеческую» функцию этот отдел выполняет.
  • Опасности года 2020
    Какое же будущее ждет нас, обреченных болеть и в 2020 году? Его попытались очертить Кристофер Мюррей из Гарвардского университета и Алан Лопес, представитель Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).
  • Филлотаксис – это расположение листьев
    Филлотаксис — это по-латыни. А по-русски — расположение листьев. Вроде, что тут сложного? Ан, нет. Интерес к этому отнюдь не случаен. Он вызван прежде всего тем, что повторяющиеся элементы создают симметричные структуры — паттерны, а в них совершенно четко прослеживаются числовые закономерности.
  • Миры в столкновениях, века в хаосе
    На что же замахивался Великовский своей теорией столкновений? В 1955 году он опубликовал свою третью книгу — «Земля в конвульсиях», — в которой развернуто изложил свои общенаучные взгляды.
  • Обесславленные науки возвращаются в новом обличье
    Френология, или наука о черепах была создана кипуче талантливым человеком, двоюродным братом Дарвина Франсисом Гальтоном. Он утверждал, что все наши качества поддаются количественному описанию, и разъезжал по всей Англии, измеряя людям черепа.
  • Игры всерьез и понарошку на поле любви и секса
    Вообще-то это не удивительно: размножение, продолжение рода — главное, ради чего природа производит нас на свет. Удивительно другое: как ярко и с каким разнообразием игровое начало проявляет себя на поле любви и секса.
  • Пришел, пометил, победил. Вокруг да около секса
    Всего важнее репродуктивное поведение, обеспечивающее виду само существование. Оно отнюдь не ограничивается сексом. Нужны еще три компонента: поиск брачного партнера, ухаживание и забота о потомстве. Как они выглядят у человека?
  • В постели с человеком
    Вопреки известной пословице, далеко не все, что естественно, не безобразно. Например, секс — несмотря на явный потенциал удовольствия, он считается весьма и весьма «безобразным». Почему? Поищем ответ в недрах эволюции культуры и поведения.
  • Запах теплых отношений
    Особые вещества — одоранты — вызывают различные эмоции, от ярости до наслаждения, а феромоны могут даже управлять работой организма, влияя на тонус нервной системы, баланс гормонов, циклические процессы.
  • Этос — значит «дикий нрав»
    Сегодня этологией называют любые исследования поведения. Похоже, споры между разными направлениями в этой области становятся достоянием истории. Но так было не всегда.
  • Кратчайшая история космоса
    В предельно кратком изложении они сводятся к утверждению, что существует бесконечное множество бесконечных во времени «малых вселенных», подобных той, в которой живем мы сами.
  • Сражаться или спариваться —вот в чем вопрос!
    Если не поступает иной команды, самцы мыши готовы спариваться с кем угодно — с самкой, с другим самцом и даже с самцом-кастратом, в точном соответствии с призывом: «Make love, not war».
  • Картинки мироздания из коллекции палеонтолога
    Что же касается концепции стабилизирующего отбора, то сегодня у подавляющего большинства биологов представление о ней весьма смутное. А уж в учебниках — просто уголовное безобразие: там пишут ровно противоположное тому, что говорил Шмальгаузен.
  • Запрет на клонирование Христа?
    Некая дама спросила у известного физика начала прошлого века, в чем ценность сделанного незадолго до того открытия. На что тот ответил вопросом на вопрос: а в чем ценность рожденного младенца? Никто не может знать, кто вырастет из мальчика, который «маленький с кудрявой головой»…
  • Земной шар: грядет время игр
    Время не милосердно ни к людям, ни к планетам. Через шесть миллиардов лет Солнце превратится в «красного гиганта». Его диаметр неимоверно увеличится. Край Солнца будет почти задевать Землю. Наша планета покроется тягучим, раскаленным месивом. Все на ней будет выжжено дотла. Таким окажется финал земной цивилизации.
  • Берегите голову
    Мозг - это десятки миллиардов нейронов, каждый из которых связан с другими 10-20 тысячами связей, В секунду в мозгу возникает 200 тысяч сигналов. То есть это такая система, которую, наверное, никогда нельзя будет воспроизвести, и все разговоры об искусственном интеллекте носят спекулятивный характер.